(57)【要約】【課題】  ＦｅＲＡＭ用途において、ハードマスクと下層とに対して選択性が高いイリジウムエッチングプロセスを提供する。【解決手段】  強誘電体デバイスにおける使用のためのイリジウム層をエッチングする方法（１０）は、基板を用意すること（１２）と、基板の上にバリア層を堆積すること（１４）と、バリア層の上にイリジウム層を堆積すること（１６）と、イリジウム層の上にハードマスク層を堆積すること（１８）と、ハードマスク層の上にフォトレジスト層を堆積し、パターニングし、現像すること（２０）と、ハードマスク層をエッチングすること（２２）と、高密度プラズマ反応炉においてアルゴン、酸素、および塩素成分を用いてイリジウム層をエッチングすること（２４）と、強誘電体デバイスを完成させること（２６）とを包含する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体デバイスにおける使用のためのイリジウム層をエッチングする方法であって、
基板を用意することと、
該基板の上にバリア層を堆積することと、
該バリア層の上にイリジウム層を堆積することと、
該イリジウム層の上にハードマスク層を堆積することと、
該ハードマスクの上にフォトレジスト層を堆積し、パターニングし、現像することと、
該ハードマスク層をエッチングすることと、
高密度プラズマ反応炉においてアルゴン、酸素、および塩素成分を用いてイリジウム層をエッチングすることと、
該強誘電体デバイスを完成させることとを包含する、方法。
【請求項２】
前記イリジウム層を前記エッチングすることが、Ａｒと、Ｏ２と、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４およびそれらの組み合わせからなるガスの群から選択された塩素含有ガスと、のガス成分混合物を含んでおり、該ガス成分における酸素の割合が約１％〜約８０％の間にあり、好適には約５％〜約５０％の間にあり、該ガス成分におけるアルゴンの割合が約５％〜約８０％の間にあり、好適には約２０％〜約５０％の間にあり、該ガス成分における残りのガスが該塩素含有ガスであり、総ガス流速が約２０ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍの間にあり、好適には約４０ｓｃｃｍ〜約７０ｓｃｃｍの間にあり、処理圧力が約１ｍｔｏｒｒ〜約５０ｍｔｏｒｒの間にあり、好適には約３ｍｔｏｒｒ〜約１０ｍｔｏｒｒの間にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記反応炉におけるマイクロ波電力が約４００Ｗ〜約１０００Ｗの間にあり、基板ＲＦ電力が約１０Ｗ〜約１０００Ｗの間にあり、基板温度が約−５０℃〜約５００℃の間にあり、好適には室温と３００℃との間にある、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板を前記用意することが、従来のシリコン基板、バルクシリコン基板、酸化シリコン基板および多結晶シリコン基板とからなる基板の群から選択された基板を用意することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記バリア層を堆積することが、Ｔａと、ＴａＮと、Ｔｉと、ＴｉＮと、ＴｉＡｌＮと、ＴａＡｌＮと、ＴｉＳｉＮと、ＴａＳｉＮと、ＴｉＡｌと、ＴｉＡｌＮとからなる材料の群から選択された材料の層を約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの間にある厚みに堆積することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記イリジウム層を堆積することが、イリジウムの層を約３０ｎｍ〜約５００ｎｍの間にある厚みに堆積することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ハードマスク層を堆積することが、ＴｉＮと、ＴｉＯ２と、Ｔａと、ＴａＮと、ＴｉＡｌＮと、ＴａＡｌＮと、ＴｉＳｉＮと、ＴａＳｉＮと、ＴｉＡｌと、ＴｉＡｌＮとからなる材料の群から選択された材料の層を約１０ｎｍ〜約３０ｎｍの間にある厚みに堆積することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記強誘電体デバイスを前記完成させることが、ＰＧＯと、ドープされたＰＧＯとからなる強誘電体材料の群から選択された強誘電体層を堆積することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記バリア層の堆積の後において、前記イリジウム層を堆積する前に接着層を堆積することを包含し、該接着層を堆積することがＴｉの層を堆積することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記イリジウム層の上に置換ゲートとしてＴｉＮの層を堆積することと、該イリジウム／ＴｉＮのスタックの部分をエッチングすることと、残存しているイリジウム／ＴｉＮのスタックの上にＴＥＯＳの層を堆積することと、該ＴＥＯＳ層を研磨することにより、該ＴｉＮ層の上面の高さまで除去することと、該ＴｉＮ層をエッチングすることにより除去することと、該除去されたＴｉＮの代わりに強誘電体材料の層を堆積することとをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
強誘電体デバイスにおける使用のためのイリジウム層をエッチングする方法であって、
基板を用意することと、
該基板の上にバリア層を堆積することと、
該バリア層の上にイリジウム層を堆積することと、
該イリジウム層の上にハードマスク層を堆積することと、
該ハードマスクの上にフォトレジストを堆積し、パターニングし、現像することと、
該ハードマスク層をエッチングすることと、
Ａｒと、Ｏ２と、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４およびそれらの組み合わせからなる塩素含有ガスの群から選択された塩素含有ガスと、を含む高密度プラズマ反応炉において、アルゴン、酸素、および塩素成分を用いて該イリジウム層をエッチングすることであって、該ガス成分における酸素の割合が約１％〜約８０％の間にあり、好適に約５％〜約５０％の間にあり、該ガス成分におけるアルゴンの割合が約５％〜約８０％の間にあり、好適には約２０％〜約５０％の間にあり、該成分における残りのガスが該塩素含有ガスであり、総ガス流速が約２０ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍの間にあり、好適には約４０ｓｃｃｍ〜約７０ｓｃｃｍの間にあり、処理圧力が約１ｍｔｏｒｒ〜約５０ｍｔｏｒｒの間にあり、好適には約３ｍｔｏｒｒ〜約１０ｍｔｏｒｒの間にあり、該反応炉におけるマイクロ波電力が約４００Ｗ〜約１０００Ｗの間にあり、基板ＲＦバイアス電力が約１０Ｗ〜約１０００Ｗの間にあり、基板温度が約−５０℃〜約５００℃の間にあり、好適には室温から３００℃の間にある、イリジウム層をエッチングすることと、
該強誘電体デバイスを完成させることとを包含する、方法。
【請求項１２】
前記基板を前記用意することが、従来のシリコン基板と、バルクシリコン基板と、二酸化ケイ素基板と、および多結晶シリコン基板とからなる基板の群から選択された基板を用意することを包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記バリア層を堆積することが、Ｔａと、ＴａＮと、Ｔｉと、ＴｉＮと、ＴｉＡｌＮと、ＴａＡｌＮと、ＴｉＳｉＮと、ＴａＳｉＮと、ＴｉＡｌと、ＴｉＡｌＮとからなる材料の群から選択された材料の層を約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの間にある厚みに堆積することを包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記バリア層の堆積の後において、前記イリジウム層を堆積する前に接着層を堆積することを包含し、該接着層を堆積することがＴｉの層を堆積することを包含する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記イリジウム層を堆積することが、イリジウムの層を約３０ｎｍ〜約５００ｎｍの間にある厚みに堆積することを包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ハードマスク層を堆積することが、ＴｉＮと、ＴｉＯ２と、Ｔａと、ＴａＮと、ＴｉＡｌＮと、ＴａＡｌＮと、ＴｉＳｉＮと、ＴａＳｉＮと、ＴｉＡｌと、ＴｉＡｌＮとからなる材料の群から選択された材料の層を約１０ｎｍ〜約３０ｎｍの間にある厚みに堆積することを包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記強誘電体デバイスを前記完成させることが、ＰＧＯと、ドープされたＰＧＯとからなる強誘電体材料の群から選択された強誘電体層を堆積することを包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記イリジウム層の上に置換ゲートとしてＴｉＮの層を堆積することと、該イリジウム／ＴｉＮのスタックの部分をエッチングすることと、残存しているイリジウム／ＴｉＮのスタックの上にＴＥＯＳの層を堆積することと、該ＴＥＯＳ層を研磨することにより、該ＴｉＮ層の上面の高さまで除去することと、該ＴｉＮ層をエッチングすることにより除去することと、該除去されたＴｉＮの代わりに強誘電体材料の層を堆積することとをさらに
包含する、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イリジウムエッチングプロセスに関し、詳細には、ＭＦＭＩＳ、ＭＦＭＳ、ＭＦＩＳ、ＭＩＦＳ、ＭＦＳ、およびＭＩＦＩＭＩＳなどのＦｅＲＡＭ用途の使用に適したイリジウムエッチングプロセスと、ＤＲＡＭと、コンデンサと、焦電性の赤外線センサーと、光学ディスプレイと、光学スイッチと、ピエゾトランスデューサと、表面音波デバイスのアプリケーションとに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェットエッチングまたはドライエッチングを所望するかによらず、イリジウム金属をエッチングすることは困難である。最先端のイリジウムエッチングでは、イリジウムをエッチングするためにフッ素、塩素、またはフッ素と塩素との組み合わせの成分を用いる。周知のエッチングプロセスを用いる場合における重大な問題は、側壁残留物の存在と、フォトレジスト層の侵食と、イリジウムおよびハードマスクをともに、かつ、場合によってはイリジウムの下にある層をもエッチングしてしまう、イリジウム層と許容なハードマスクとにおけるエッチング特性の低い選択性とである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、エッチング後においてクリーンな側壁を生じるイリジウムのエッチングプロセスを提供することである。
【０００４】
本発明の別の課題は、ＦｅＲＡＭ用途、特にＰＧＯ薄膜、またはドープされたＰＧＯ薄膜を有するＦｅＲＡＭの場合における、ハードマスクと、下層とに対して選択性が高いイリジウムエッチングプロセスを提供することである。
【０００５】
本発明の別の課題は、組み込まれた強誘電体薄膜の特性に与えるエッチングによる損傷を最小限にするイリジウムエッチングプロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（要旨）
強誘電体デバイスにおける使用のためのイリジウム層をエッチングする方法は、基板を用意することと、基板の上にバリア層を堆積することと、バリア層の上にイリジウム層を堆積することと、イリジウム層の上にハードマスク層を堆積することと、ハードマスク層の上にフォトレジスト層を堆積し、パターニングし、現像することと、ハードマスク層をエッチングすることと、高密度プラズマ反応炉においてアルゴン、酸素、および塩素成分を用いてイリジウム層をエッチングすることと、強誘電体デバイスを完成させることとを包含する。
【０００７】
この要旨と、本発明の課題とを提供することにより、本発明の本質を即座に理解できる。以下の本発明の好適な実施形態の詳細な説明を図面とともに参照することにより、より完全な理解が得られ得る。
【０００８】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【０００９】
（項目１）
強誘電体デバイスにおける使用のためのイリジウム層をエッチングする方法であって、
基板を用意することと、
該基板の上にバリア層を堆積することと、
該バリア層の上にイリジウム層を堆積することと、
該イリジウム層の上にハードマスク層を堆積することと、
該ハードマスクの上にフォトレジスト層を堆積し、パターニングし、現像することと、
該ハードマスク層をエッチングすることと、
高密度プラズマ反応炉においてアルゴン、酸素、および塩素成分を用いてイリジウム層をエッチングすることと、
該強誘電体デバイスを完成させることとを包含する、方法。
【００１０】
（項目２）
上記イリジウム層を上記エッチングすることが、Ａｒと、Ｏ２と、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４およびそれらの組み合わせからなるガスの群から選択された塩素含有ガスと、のガス成分混合物を含んでおり、該ガス成分における酸素の割合が約１％〜約８０％の間にあり、好適には約５％〜約５０％の間にあり、該ガス成分におけるアルゴンの割合が約５％〜約８０％の間にあり、好適には約２０％〜約５０％の間にあり、該ガス成分における残りのガスが該塩素含有ガスであり、総ガス流速が約２０ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍの間にあり、好適には約４０ｓｃｃｍ〜約７０ｓｃｃｍの間にあり、処理圧力が約１ｍｔｏｒｒ〜約５０ｍｔｏｒｒの間にあり、好適には約３ｍｔｏｒｒ〜約１０ｍｔｏｒｒの間にある、項目１に記載の方法。
【００１１】
（項目３）
上記反応炉におけるマイクロ波電力が約４００Ｗ〜約１０００Ｗの間にあり、基板ＲＦ電力が約１０Ｗ〜約１０００Ｗの間にあり、基板温度が約−５０℃〜約５００℃の間にあり、好適には室温と３００℃との間にある、項目２に記載の方法。
【００１２】
（項目４）
上記基板を上記用意することが、従来のシリコン基板、バルクシリコン基板、酸化シリコン基板および多結晶シリコン基板とからなる基板の群から選択された基板を用意することを包含する、項目１に記載の方法。
【００１３】
（項目５）
上記バリア層を堆積することが、Ｔａと、ＴａＮと、Ｔｉと、ＴｉＮと、ＴｉＡｌＮと、ＴａＡｌＮと、ＴｉＳｉＮと、ＴａＳｉＮと、ＴｉＡｌと、ＴｉＡｌＮとからなる材料の群から選択された材料の層を約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの間にある厚みに堆積することを包含する、項目１に記載の方法。
【００１４】
（項目６）
上記イリジウム層を堆積することが、イリジウムの層を約３０ｎｍ〜約５００ｎｍの間にある厚みに堆積することを包含する、項目１に記載の方法。
【００１５】
（項目７）
上記ハードマスク層を堆積することが、ＴｉＮと、ＴｉＯ２と、Ｔａと、ＴａＮと、ＴｉＡｌＮと、ＴａＡｌＮと、ＴｉＳｉＮと、ＴａＳｉＮと、ＴｉＡｌと、ＴｉＡｌＮとからなる材料の群から選択された材料の層を約１０ｎｍ〜約３０ｎｍの間にある厚みに堆積することを包含する、項目１に記載の方法。
【００１６】
（項目８）
上記強誘電体デバイスを上記完成させることが、ＰＧＯと、ドープされたＰＧＯとからなる強誘電体材料の群から選択された強誘電体層を堆積することを包含する、項目１に記載の方法。
【００１７】
（項目９）
上記バリア層の堆積の後において、上記イリジウム層を堆積する前に接着層を堆積することを包含し、該接着層を堆積することがＴｉの層を堆積することを包含する、項目１に記載の方法。
【００１８】
（項目１０）
上記イリジウム層の上に置換ゲートとしてＴｉＮの層を堆積することと、該イリジウム／ＴｉＮのスタックの部分をエッチングすることと、残存しているイリジウム／ＴｉＮのスタックの上にＴＥＯＳの層を堆積することと、該ＴＥＯＳ層を研磨することにより、該ＴｉＮ層の上面の高さまで除去することと、該ＴｉＮ層をエッチングすることにより除去することと、該除去されたＴｉＮの代わりに強誘電体材料の層を堆積することとをさらに包含する、項目１に記載の方法。
【００１９】
（項目１１）
強誘電体デバイスにおける使用のためのイリジウム層をエッチングする方法であって、
基板を用意することと、
該基板の上にバリア層を堆積することと、
該バリア層の上にイリジウム層を堆積することと、
該イリジウム層の上にハードマスク層を堆積することと、
該ハードマスクの上にフォトレジストを堆積し、パターニングし、現像することと、
該ハードマスク層をエッチングすることと、
Ａｒと、Ｏ２と、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４およびそれらの組み合わせからなる塩素含有ガスの群から選択された塩素含有ガスと、を含む高密度プラズマ反応炉において、アルゴン、酸素、および塩素成分を用いて該イリジウム層をエッチングすることであって、該ガス成分における酸素の割合が約１％〜約８０％の間にあり、好適に約５％〜約５０％の間にあり、該ガス成分におけるアルゴンの割合が約５％〜約８０％の間にあり、好適には約２０％〜約５０％の間にあり、該成分における残りのガスが該塩素含有ガスであり、総ガス流速が約２０ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍの間にあり、好適には約４０ｓｃｃｍ〜約７０ｓｃｃｍの間にあり、処理圧力が約１ｍｔｏｒｒ〜約５０ｍｔｏｒｒの間にあり、好適には約３ｍｔｏｒｒ〜約１０ｍｔｏｒｒの間にあり、該反応炉におけるマイクロ波電力が約４００Ｗ〜約１０００Ｗの間にあり、基板ＲＦバイアス電力が約１０Ｗ〜約１０００Ｗの間にあり、基板温度が約−５０℃〜約５００℃の間にあり、好適には室温から３００℃の間にある、イリジウム層をエッチングすることと、
該強誘電体デバイスを完成させることとを包含する、方法。
【００２０】
（項目１２）
上記基板を上記用意することが、従来のシリコン基板と、バルクシリコン基板と、二酸化ケイ素基板と、および多結晶シリコン基板とからなる基板の群から選択された基板を用意することを包含する、項目１１に記載の方法。
【００２１】
（項目１３）
上記バリア層を堆積することが、Ｔａと、ＴａＮと、Ｔｉと、ＴｉＮと、ＴｉＡｌＮと、ＴａＡｌＮと、ＴｉＳｉＮと、ＴａＳｉＮと、ＴｉＡｌと、ＴｉＡｌＮとからなる材料の群から選択された材料の層を約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの間にある厚みに堆積することを包含する、項目１１に記載の方法。
【００２２】
（項目１４）
上記バリア層の堆積の後において、上記イリジウム層を堆積する前に接着層を堆積することを包含し、該接着層を堆積することがＴｉの層を堆積することを包含する、項目１３に記載の方法。
【００２３】
（項目１５）
上記イリジウム層を堆積することが、イリジウムの層を約３０ｎｍ〜約５００ｎｍの間にある厚みに堆積することを包含する、項目１４に記載の方法。
【００２４】
（項目１６）
上記ハードマスク層を堆積することが、ＴｉＮと、ＴｉＯ２と、Ｔａと、ＴａＮと、ＴｉＡｌＮと、ＴａＡｌＮと、ＴｉＳｉＮと、ＴａＳｉＮと、ＴｉＡｌと、ＴｉＡｌＮとからなる材料の群から選択された材料の層を約１０ｎｍ〜約３０ｎｍの間にある厚みに堆積することを包含する、項目１１に記載の方法。
【００２５】
（項目１７）
上記強誘電体デバイスを上記完成させることが、ＰＧＯと、ドープされたＰＧＯとからなる強誘電体材料の群から選択された強誘電体層を堆積することを包含する、項目１１に記載の方法。
【００２６】
（項目１８）
上記イリジウム層の上に置換ゲートとしてＴｉＮの層を堆積することと、該イリジウム／ＴｉＮのスタックの部分をエッチングすることと、残存しているイリジウム／ＴｉＮのスタックの上にＴＥＯＳの層を堆積することと、該ＴＥＯＳ層を研磨することにより、該ＴｉＮ層の上面の高さまで除去することと、該ＴｉＮ層をエッチングすることにより除去することと、該除去されたＴｉＮの代わりに強誘電体材料の層を堆積することとをさらに
包含する、項目１１に記載の方法。
（摘要）
強誘電体デバイスにおける使用のためのイリジウム層をエッチングする方法は、基板を用意することと、基板の上にバリア層を堆積することと、バリア層の上にイリジウム層を堆積することと、イリジウム層の上にハードマスク層を堆積することと、ハードマスク層の上にフォトレジスト層を堆積し、パターニングし、現像することと、ハードマスク層をエッチングすること（２２）と、高密度プラズマ反応炉においてアルゴン、酸素、および塩素成分を用いてイリジウム層をエッチングすることと、強誘電体デバイスを完成させることとを包含する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の方法は、概して図１の１０に示される。図１および図２を参照すると、本発明の方法は基板の用意１２により始まり、基板の用意１２には、従来のシリコン、バルクシリコン、二酸化ケイ素、または多結晶シリコン基板の用意が含まれ得る。イリジウム層の下にある構造が構成され、上記基板または上記下にある構造の上にバリア層１４を堆積する。バリア層１４の厚みは約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの間にあり、バリア層１４の堆積は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＭＯＣＶＤなどの堆積処理を用いて行われる。そのバリア層は、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴａＡｌＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴａＳｉＮ、ＴｉＡｌ、またはＴｉＡｌＮのいずれかであり得る。チタンの薄い層は、ＴｉＮなどのバリア層とイリジウム層との接着を強めるための接着層として用いられ得る。次いで、バリア層の上にイリジウム層を堆積する（１６）。イリジウム層の厚みは約３０ｎｍ〜約５００ｎｍの間にあり、イリジウム層の堆積は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＭＯＣＶＤなどの堆積処理を用いて行われる。ＴｉＮ、ＴｉＯ２、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴａＡｌＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴａＳｉＮ、ＴｉＡｌ、またはＴｉＡｌＮを用いて、イリジウム層の上にハードマスクを堆積する（１８）。ハードマスクの厚みは約１０ｎｍ〜約３０ｎｍの間にあり、ハードマスクの堆積は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＭＯＣＶＤなどの堆積処理を用いて行われる。その構造はフォトレジストにより被覆され、パターニングされ、現像される（２０）。ハードマスクがパターニングされ、エッチングされた（２２）後に、フォトレジストがはがされ、その構造のイリジウムエッチングの準備が整う。
【００２８】
本発明の方法のイリジウムエッチングプロセス２４には、Ａｒ、Ｏ２およびＣｌ２のガス成分混合物の使用が含まれる。Ｃｌ２ガス成分は、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４、またはそれらの組み合わせにより置換され得る。総ガス流速は、約２０ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍの間にあり、好適には約４０ｓｃｃｍ〜約７０ｓｃｃｍの間にある。処理圧力は約１ｍｔｏｒｒ〜約５０ｍｔｏｒｒの間に保たれ、好適には約３ｍｔｏｒｒ〜約１０ｍｔｏｒｒの間に保たれる。マイクロ波電力は約４００Ｗ〜約１０００Ｗの間にあり、基板ＲＦバイアス電力は約１０Ｗ〜約１０００Ｗの間にある。基板温度は約−５０℃〜約５００℃の間にあり、好適には室温と３００℃との間にある。ガス成分における酸素の割合は約１％〜約８０％の間にあり、好適には約５％〜約５０％の範囲内にある。ガス成分におけるアルゴンの割合は約５％〜約８０％の範囲内にあり、好適には約２０％〜約５０％の範囲内にある。ガス成分における残りのガスはＣｌ２成分である。
【００２９】
塩素およびアルゴン成分に酸素を加えることにより、ハードマスクに対するイリジウムの選択性と、下層のバリア層に対するイリジウムの選択性とが顕著に増大する。このことは、ゲート領域の上にある金属−強誘電体−金属のスタックをエッチングする場合において非常に重要である。それは、薄いゲート酸化膜の上にイリジウム下部電極を堆積するときにおいて、バリア層に対するイリジウム層の選択性が高いことにより、バリア層においてエッチング処理を停止させることが可能になり、それによって、ソース−ドレイン領域へのエッチングが避けられる。多結晶シリコンのバッファ層が下部電極とゲート酸化膜との間に配置されている場合には、イリジウム層のエッチングはバリア層において停止され、それにより、それに続く多結晶シリコン層の均一なエッチングが提供される。
【００３０】
側壁残留物の除去を容易にする別の重要なエッチング工程は、低いＲＦバイアス電力（例えば約５Ｗ〜約１５０Ｗの間にある）において行われるオーバーエッチングプロセスである。ハードマスクに対するイリジウムと、下層のバリア層に対するイリジウムとにおける選択性が高いために、このオーバーエッチングにより、ハードマスクおよび下層のバリア層をほとんど犠牲にすることなしに、側壁残留物を効果的に洗浄する。
【００３１】
バリア層に対するイリジウムの選択性が高いために、ＭＦＭＩＳ構造などにおけるソース−ドレイン領域に損傷を与えることなしに、ゲートスタックがエッチングされ得るということが保証されている。ここで、「Ｍ」は、Ｉｒ／バリア層の組み合わせ、またはＩｒ／バリア／多結晶シリコン層の組み合わせの構造を指し、「Ｉ」は、二酸化ケイ素層、またはｈｉｇｈ−ｋ誘電体層などの絶縁層を指し、ｈｉｇｈ−ｋ誘電体層には、ピュアな、またはドープされたＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＬａＯｘなどが含まれ、「Ｆ」は強誘電体材料を指し、その強誘電体は、例えば、ＰＧＯ（鉛ゲルマニウム酸化物（Ｐｂ５Ｇｅ３Ｏ１１））、または、チタンがドープされたＰＧＯ（ＰＳＧＯ）などのドープされたＰＧＯである。
【００３２】
そのエッチングプロセスにより、ＰＧＯおよびドープされたＰＧＯ（例えばＰＳＧＯ）などの強誘電体フィルムを含んでいる強誘電体フィルムへのエッチングによる損傷が最小限になる。そのエッチング工程にはオーバーエッチング工程が含まれ、そのオーバーエッチング工程は低ＲＦバイアス電力を用いて側壁残留物を洗浄する。イリジウムのスタックの上に形成された厚いＴｉＮ層（例えば３００ｎｍ）は、置換ゲート形成プロセスにおいて提供され得て、例えば、ＴｉＮ／Ｉｒ／バリア／多結晶シリコンのスタックのエッチング後において、エッチングされたゲートスタックの上に、ゲートスタックの約２倍の厚みのＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  ｏｘｉｄｅ（ｏｘａｎｅ））層を堆積する。そのスタックがＣＭＰにより研磨されるよりＴＥＯＳが除去され、その研磨はＴｉＮ表面において停止する。ＴｉＮ層の除去の後において、その構造は、強誘電体薄膜の堆積などのフィルム堆積、および半導体基板の完成の準備が整う（２６）。
【００３３】
本発明の同一の成分および方法は、置換ゲートを形成するために用いられ得るＡｌ／Ｉｒエッチングプロセスにも適用され得る。
【００３４】
図３および図４は、本発明の方法により製造された構造のサンプルを示す。このエッチングプロセスでは、最先端の高密度プラズマ反応炉が用いられ得る。その一例はＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ反応炉である。この場合において、ＥＣＲマイクロ波電力とＲＦバイアス電力とを調節することにより、プラズマ中におけるイオン密度およびイオンエネルギーは独立に制御される。用いられるガス成分には、約３０％〜約５０％の間にあるアルゴンと、約１０％〜約３０％の間にある酸素と、約３０％〜約５０％の間にある塩素とが含まれる。処理圧力は約５ｍｔｏｒｒ〜約１０ｍｔｏｒｒの間にある。マイクロ波電力は約５００Ｗ〜約８００Ｗの間にあり、ＲＦバイアス電力は約１００Ｗ〜約４００Ｗの間にある。約５Ｗ〜約１５０Ｗの範囲内にあるＲＦバイアス電力において、オーバーエッチング工程が行われる。図３は、約２００ｎｍのＴｉＮ層と、約１５０ｎｍのイリジウム層と、約５０ｎｍのＴａＮ層とを有している構造のエッチング後の結果物を示す。図４は、５：３：２の混合比におけるＨ２Ｏ：ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２溶液において、ＴｉＮ層がはがされることにより除去された後におけるイリジウム層のエッチングプロファイルを示す。
【００３５】
ＦｅＲＡＭ用途への、イリジウムをエッチングする方法について開示した。添付の特許請求の範囲により定められる本発明の範囲内において、本発明のさらなる変更および修正がなされ得るということは理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の方法のブロック図である。
【図２】本発明の方法を用いた中間の段階において見られる半導体構造の層を示す。
【図３】エッチング後における、ＴｉＮのハードマスクを用いたＩｒ／ＴａＮの電極／バリアのエッチングプロファイルの顕微鏡写真である。
【図４】ＴｉＮのハードマスクの除去後における、Ｉｒ／ＴａＮの電極／バリアのエッチングプロファイルの顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００３７】
１２  基板
１４  バリア層
１６  イリジウム層
１８  ハードマスク
２０  フォトレジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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