(57)【要約】本発明の一つは半導体基板の電気化学的処理方法である。本発明は物質の電気めっき方法にも関する。画定された第１（６０）及び第２領域（７０）を有した基板が提供される。第１及び第２領域は単一のマスクによって画定できるので、相互に他方に対して自己整合的であると考えられる。第１領域上へ第１導電材（５０）を形成し、第２領域上へ第２導電材（４２）を形成する。第１及び第２導電材へ電流を与えている間、第１及び第２導電材を電解液へ晒す。第１及び第２導電材を電解液へ晒している間に第１導電材上へ所望の物質が選択的に電気めっきされる。本発明はさらにキャパシタ構造体の形成方法にも関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の電気化学的処理方法であって、該方法は、
基板上へマスクを形成する過程であって、該マスクは、該マスクを貫通して延び、それによって前記基板を２つの領域へ画定する開口を有し、前記２つの領域の第１領域は前記開口の下にあるため前記マスクによっては被覆されず、及び前記２つの領域の第２領域は前記マスクによって被覆される前記基板の部分である、基板上へマスクを形成する過程と、
前記開口を前記マスクから前記基板の前記第１領域まで拡張した後に前記マスクを除去する過程と、
前記半導体基板の前記第１領域上へ第１導電材を形成し、及び前記半導体基板の前記第２領域上へ第２導電材を形成する過程であって、前記第２導電材は前記基板中の前記開口の中まで延び、前記第１及び第２導電材は互いに組成的に異なり且つ両方とも金属を含む、前記第１及び第２導電材を形成する過程と、
少なくとも前記第１導電材を電解液へ晒しながら、前記第１及び第２導電材中へ電流を流す過程と、
前記第１及び第２導電材中へ電流を流している間に、前記第２導電材に比して前記第１導電材を選択的に処理する過程と、
を具備することを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記第１及び第２導電材は前記マスク除去後に形成されることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項３】
前記処理には酸化処理が含まれ、前記第１導電材にはＴａ及びＴａＮの一方あるいは双方が含まれ、及び前記酸化処理によって前記第１導電材がＴａ２Ｏ５を必須成分として成る材へと変換されることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記処理方法は酸化を含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記処理方法は電気めっきを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記処理方法は陽極処理を含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、前記処理方法は電気研磨を含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項８】
半導体基板の電気化学的処理方法であって、該方法は、
前記半導体基板の第１領域上に第１導電材を形成し、前記半導体基板の第２領域上に第２導電材を形成する過程であって、前記第１及び第２導電材が相互に異なる組成であり且つ共に金属を含む、第１及び第２導電材を形成する過程と、
少なくとも第１の導電材を電解液に晒した状態で、前記第１及び第２導電材に電流を流す過程と、
前記第１及び第２導電材に電流を流している間に、前記第２導電材に対して前記第１導電性材料を選択的に電気研磨する過程と、
を具備することを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記第１導電材が電気研磨されているとき、前記第１及び第２導電材は共に電解液に晒されていることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法において、前記第１及び第２領域は、第１領域内に開口をエッチングしている間に、単一のマスクを用いて相互に画定され、前記第１導電材は前記開口内に形成されることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法であって、該方法は更に、前記電気研磨過程の後に、電気研磨された材料の上に他の材料を電気めっきする過程を有することを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項１２】
半導体基板の電気化学的処理方法であって、該方法は、
前記半導体基板の第１領域上に第１導電材を形成し、前記半導体基板の第２領域上に第２導電材を形成する過程であって、前記第１及び第２導電材が相互に異なる組成である、第１及び第２導電材を形成する過程と、
少なくとも第１の導電材を電解液に晒した状態で、前記第１及び第２導電材に電流を流す過程と、
前記第１及び第２導電材に電流を流している間に、前記第２導電材に対して前記第１導電性材料を選択的に酸化する過程と、
を具備することを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記第１導電材が酸化されているとき、前記第１及び第２導電材は共に前記電解液に晒されることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法において、前記第１及び第２領域は、第１領域内に開口をエッチングしている間に、単一のマスクを用いて相互に画定され、前記第１導電材は前記開口内に形成されることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法において、前記第１導電材はＴａ及びＴａＮのうちの一つ又は両方を含み、前記酸化過程は、前記第１導電材を、Ｔａ２Ｏ５を必須成分として成る材料に変換することを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、前記Ｔａ２Ｏ５は結晶であることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の方法において、前記第１導電材はＴａ及びＴａＮの一つ又は両方を必須成分として成り、前記酸化過程は、前記第１導電材を、Ｔａ２Ｏ５を必須成分として成る材料に変換することを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の方法において、前記第１導電材はＴａ及びＴａＮの一つ又は両方のみから成り、前記酸化過程は、前記第１導電材を、Ｔａ２Ｏ５を必須成分として成る材料に変換することを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項１９】
半導体基板上に物質を電気めっきする方法であって、該方法は、
前記半導体基板の第１領域上に第１導電材を形成し、前記半導体基板の第２領域上に第２導電材を形成する過程であって、前記第１及び第２導電材が相互に異なる組成であり且つ共に金属からなる、第１及び第２導電材を形成する過程と、
前記第１及び第２導電材を共に電解液に晒した状態で、前記第１及び第２導電材に電流を流す過程と、
前記第１及び第２導電材に電流を流している間に、前記第２導電材に対して前記第１導電性材料を選択的に電気めっきする過程と、
を具備することを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記電解液は、電気めっきの間、ｐＨが約０．５から約１２であり、導電率が約２５ミリジーメンスから約１４０ミリジーメンスであり、温度が約２０℃から約９０℃であることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法において、前記第１導電材がタングステンを含む、前記第２導電材がタンタルを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法において、前記第１導電材がタングステンを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の方法において、前記第１導電材が銅を含み、前記第２導電材がタンタルを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項２４】
請求項１９に記載の方法において、前記第１導電材がタングステンを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項２５】
請求項１９に記載の方法において、前記第１導電材が銅を含み、前記第２導電材がタンタルを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項２６】
請求項１９に記載の方法において、前記第１導電材が銅を必須成分として成り、前記第２導電材がタングステンを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項２７】
請求項１９に記載の方法において、前記第１導電材がプラチナを含み、前記第２導電材がタンタルを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項２８】
請求項１９に記載の方法において、前記第１導電材がプラチナを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項２９】
請求項１９に記載の方法において、前記第１導電材がプラチナを含み、前記第２導電材がタングステンを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項３０】
請求項１９に記載の方法において、前記第１導電材がプラチナを必須成分として成り、前記第２導電材がタングステンを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項３１】
請求項１９に記載の方法において、前記第１導電材がアルミニウムを含み、前記第２導電材がタンタルを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項３２】
請求項１９に記載の方法において、前記第１導電材がアルミニウムを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項３３】
請求項１９に記載の方法において、前記物質はプラチナを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項３４】
請求項１９に記載の方法において、前記物質はプラチナを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の方法において、前記第１導電材がタングステンを含み、前記第２導電材がタンタルを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項３６】
請求項３４に記載の方法において、前記第１導電材がタングステンを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項３７】
請求項３４に記載の方法において、前記第１導電材が銅を含み、前記第２導電材がタンタルを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項３８】
請求項３４に記載の方法において、前記第１導電材が銅を必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項３９】
請求項３４に記載の方法において、前記第１導電材が銅を含み、前記第２導電材がタングステンを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項４０】
請求項３４に記載の方法において、前記第１導電材が銅を必須成分として成り、前記第２導電材がタングステンを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項４１】
請求項３４に記載の方法において、前記第１導電材がプラチナを含み、前記第２導電材がタンタルを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項４２】
請求項３４に記載の方法において、前記第１導電材がプラチナを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項４３】
請求項３４に記載の方法において、前記第１導電材がプラチナを含み、前記第２導電材がタングステンを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項４４】
請求項３４に記載の方法において、前記第１導電材がプラチナを必須成分として成り、前記第２導電材がタングステンを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項４５】
請求項３４に記載の方法において、前記第１導電材がアルミニウムを含み、前記第２導電材がタンタルを含むことを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項４６】
請求項３４に記載の方法において、前記第１導電材がアルミニウムを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項４７】
半導体基板上に物質を電気めっきする方法であって、該方法は、
前記半導体基板の第１領域上に第１導電材を形成し、前記半導体基板の第２領域上に第２導電材を形成する過程であって、前記第１及び第２導電材が相互に異なる組成であり且つ共に金属を含む、第１及び第２導電材を形成する過程と、
前記第１及び第２導電材を電解液に晒した状態で、前記第１及び第２導電材に電流を流す過程と、
前記第１及び第２導電材に電流を流している間に、前記第１導電性材料上に物質を電気めっきする過程であって、前記物質が、前記第２導電材上の如何なる物質に対して、前記第１導電材の上により厚くなるように、第１の導電材の上に主として電気めっきされる、前記第１導電性材料上に物質を電気めっきする過程と、
を具備することを特徴とする電気めっき方法。
【請求項４８】
請求項４７に記載の方法において、前記物質は、前記第１導電材の上にだけ電気めっきされることを特徴とする電気めっき方法。
【請求項４９】
請求項４７に記載の方法において、前記物質は、前記第１及び第２導電材の両方上に電気めっきされることを特徴とする電気めっき方法。
【請求項５０】
請求項４７に記載の方法において、前記電気めっきの間、前記電解液は、そのｐＨが約０．５〜約１２、その導電率が約２５ミリジーメンス〜約１４０ミリジーメンス、その温度が約２０℃〜約９０℃であることを特徴とする電気めっき方法。
【請求項５１】
請求項４７に記載の方法において、前記第１導電材はタングステンを含み、前記第２導電材はタンタルを含むことを特徴とする電気めっき方法。
【請求項５２】
請求項４７に記載の方法において、前記第１導電材がタングステンを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする電気めっき方法。
【請求項５３】
請求項４７に記載の方法において、前記第１導電材は銅を含み、前記第２導電材はタンタルを含むことを特徴とする電気めっき方法。
【請求項５４】
請求項４７に記載の方法において、前記第１導電材が銅を必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする電気めっき方法。
【請求項５５】
請求項４７に記載の方法において、前記第１導電材は銅を含み、前記第２導電材はタングステンを含むことを特徴とする電気めっき方法。
【請求項５６】
請求項４７に記載の方法において、前記第１導電材が銅を必須成分として成り、前記第２導電材がタングステンを必須成分として成ることを特徴とする電気めっき方法。
【請求項５７】
請求項４７に記載の方法において、前記第１導電材はプラチナを含み、前記第２導電材はタンタルを含むことを特徴とする電気めっき方法。
【請求項５８】
請求項４７に記載の方法において、前記第１導電材がプラチナを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする電気めっき方法。
【請求項５９】
請求項４７に記載の方法において、前記第１導電材はプラチナを含み、前記第２導電材はタングステンを含むことを特徴とする電気めっき方法。
【請求項６０】
請求項４７に記載の方法において、前記第１導電材がプラチナを必須成分として成り、前記第２導電材がタングステンを必須成分として成ることを特徴とする半導体基板の電気めっき方法。
【請求項６１】
請求項４７に記載の方法において、前記第１導電材はアルミニウムを含み、前記第２導電材はタンタルを含むことを特徴とする電気めっき方法。
【請求項６２】
請求項４７に記載の方法において、前記第１導電材がアルミニウムを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする電気めっき方法。
【請求項６３】
請求項４７に記載の方法において、前記物質はプラチナを含むことを特徴とする電気めっき方法。
【請求項６４】
請求項４７に記載の方法において、前記物質はプラチナを必須成分として成ることを特徴とする電気めっき方法。
【請求項６５】
半導体基板上にマスを形成する方法であって、該方法は、
前記半導体基板上に第１及び第２材料を形成する過程と、
前記第１及び第２材料に電流を流している間、前記第１材料を電解液に晒す過程であって、前記第２材料は前記電解液に晒されたときに安定である酸化物を形成するように酸化され、前記酸化物は前記第２材料上に延在し前記電解液に晒され、前記マスは、前記第１材料及び酸化物が前記電解液に晒されている間、前記第２材料に対して、前記第１材料上に選択的に電気めっきされる、前記第１材料を電解液に晒す過程と、
を具備することを特徴とするマス形成方法。
【請求項６６】
請求項６５に記載の方法において、前記晒す過程の間、前記電解液は、そのｐＨが約０．５〜約１２で、その導電率が約２５ミリジーメンス〜約１４０ミリジーメンスで、その温度が約２０℃〜約９０℃であることを特徴とするマス形成方法。
【請求項６７】
請求項６８に記載の方法において、前記第１導電材はタングステンを含み、前記第２導電材はタンタルを含むことを特徴とするマス形成方法。
【請求項６８】
請求項６５に記載の方法において、前記第１導電材がタングステンを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とするマス形成方法。
【請求項６９】
請求項６５に記載の方法において、前記第１導電材は銅を含み、前記第２導電材はタンタルを含むことを特徴とするマス形成方法。
【請求項７０】
請求項６５に記載の方法において、前記第１導電材が銅を必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とするマス形成方法。
【請求項７１】
請求項６５に記載の方法において、前記第１導電材はプラチナを含み、前記第２導電材はタンタルを含むことを特徴とするマス形成方法。
【請求項７２】
請求項６５に記載の方法において、前記第１導電材がプラチナを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とするマス形成方法。
【請求項７３】
請求項６５に記載の方法において、前記第１導電材はアルミニウムを含み、前記第２導電材はタンタルを含むことを特徴とするマス形成方法。
【請求項７４】
請求項６５に記載の方法において、前記第１導電材がアルミニウムを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とするマス形成方法。
【請求項７５】
請求項６５に記載の方法において、前記物質はプラチナを含むことを特徴とするマス形成方法。
【請求項７６】
請求項６７に記載の方法において、前記物質はプラチナを必須成分として成ることを特徴とするマス形成方法。
【請求項７７】
請求項７６に記載の方法において、前記第１導電材はタングステンを含み、前記第２導電材はタンタルを含むことを特徴とするマス形成方法。
【請求項７８】
請求項７６に記載の方法において、前記第１導電材がタングステンを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とするマス形成方法。
【請求項７９】
請求項７６に記載の方法において、前記第１導電材は銅を含み、前記第２導電材はタンタルを含むことを特徴とするマス形成方法。
【請求項８０】
請求項７６に記載の方法において、前記第１導電材が銅を必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とするマス形成方法。
【請求項８１】
請求項７６に記載の方法において、前記第１導電材はプラチナを含み、前記第２導電材はタンタルを含むことを特徴とするマス形成方法。
【請求項８２】
請求項７６に記載の方法において、前記第１導電材がプラチナを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とするマス形成方法。
【請求項８３】
請求項７６に記載の方法において、前記第１導電材はアルミニウムを含み、前記第２導電材はタンタルを含むことを特徴とするマス形成方法。
【請求項８４】
請求項７６に記載の方法において、前記第１導電材がアルミニウムを必須成分として成り、前記第２導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とするマス形成方法。
【請求項８５】
半導体基板の選択された領域上に金属含有層を形成する方法であって、該方法は、
電気的絶縁性マスを含む半導体基板を提供する過程と、
前記電気的絶縁性マスの上に第１導電材を形成する過程と、
前記第１導電材を貫通し前記電気的絶縁性マス内まで延在する開口を形成する過程と、
前記開口内には存在するが、前記第１導電材の上には存在しない第２導電材を形成する過程であって、前記第１及び第２導電材は互いに組成が異なり且つ金属を有している、前記第２導電材を形成する過程と、
前記第１及び第２導電性材料に電流を供給している間、少なくとも前記第２の導電材を電解液に晒す過程であって、物質が、少なくとも前記第２導電材を前記電解液に晒している間、前記第１導電材に対して前記第２導電材の上に選択的に電気めっきされる、前記第２導電材を電解液に晒す過程と、
を具備することを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項８６】
請求項８５に記載の方法において、前記物質が前記第２導電材の上に選択的に電気めっきされるとき、前記第１及び第２導電材は共に前記電解液に晒されていることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項８７】
請求項８５に記載の方法において、前記の晒す過程よりも前に、酸化物が前記第２導電材の上に形成され、更に前記の晒す過程の前又はその間に前記酸化物を除去する過程を有することを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項８８】
請求項８７に記載の方法において、前記除去過程は、前記晒す過程の前に、前記酸化物をフッ化水素酸に晒すことであることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項８９】
請求項８７に記載の方法において、前記除去過程は、前記晒す過程の間、前記酸化物を除去するために、電解液を用いることである金属含有層を形成する方法。
【請求項９０】
請求項８５に記載の方法において、
最初に前記第２導電材を前記開口内及び前記第１導電材の上に形成し、
次に前記開口内に前記第２導電材を残したままで、前記第１導電材から前記第２導電材を除去することにより、
前記第２導電材が開口内には形成されるが、前記第１導電材の上には形成されないことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項９１】
請求項８５に記載の方法であって、更に、前記晒す過程の後に、前記電気的絶縁性マス上から前記第１導電材を除去する過程を有することを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項９２】
請求項８５に記載の方法において、前記第２導電材はタングステンを含み、前記第１導電材はタンタルを含むことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項９３】
請求項８５に記載の方法において、前記第２導電材はタングステンを必須成分として成り、前記第１導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項９４】
請求項８５に記載の方法において、前記第２導電材は銅を含み、前記第１導電材はタンタルを含むことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項９５】
請求項８５に記載の方法において、前記第２導電材は銅を必須成分として成り、前記第１導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項９６】
請求項８５に記載の方法において、前記第２導電材は銅を含み、前記第１導電材はタングステンを含むことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項９７】
請求項８５に記載の方法において、前記第２導電材は銅を必須成分として成り、前記第１導電材はタングステンを必須成分として成ることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項９８】
請求項８５に記載の方法において、前記第２導電材はプラチナを含み、前記第１導電材はタンタルを含むことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項９９】
請求項８５に記載の方法において、前記第２導電材はプラチナを必須成分として成り、前記第１導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１００】
請求項８５に記載の方法において、前記第２導電材はプラチナを含み、前記第１導電材はタングステンを含むことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１０１】
請求項８５に記載の方法において、前記第２導電材はプラチナを必須成分として成り、前記第１導電材はタングステンを必須成分として成ることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１０２】
請求項８５に記載の方法において、前記第２導電材はアルミニウムを含み、前記第１導電材はタンタルを含むことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１０３】
請求項８５に記載の方法において、前記第２導電材はアルミニウムを必須成分として成り、前記第１導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１０４】
請求項８５に記載の方法において、前記物質はプラチナを含むことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１０５】
請求項８５に記載の方法において、前記物質はプラチナを必須成分として成ることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１０６】
請求項１０５に記載の方法において、前記第２導電材はタングステンを含み、前記第１導電材はタンタルを含むことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１０７】
請求項１０５に記載の方法において、前記第２導電材はタングステンを必須成分として成り、前記第１導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１０８】
請求項１０５に記載の方法において、前記第２導電材は銅を含み、前記第１導電材はタンタルを含むことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１０９】
請求項１０５に記載の方法において、前記第２導電材は銅を必須成分として成り、前記第１導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１１０】
請求項１０５に記載の方法において、前記第２導電材は銅を含み、前記第１導電材はタングステンを含むことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１１１】
請求項１０５に記載の方法において、前記第２導電材は銅を必須成分として成り、前記第１導電材はタングステンを必須成分として成ることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１１２】
請求項１０５に記載の方法において、前記第２導電材はプラチナを含み、前記第１導電材はタンタルを含むことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１１３】
請求項１０５に記載の方法において、前記第２導電材はプラチナを必須成分として成り、前記第１導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１１４】
請求項１０５に記載の方法において、前記第２導電材はプラチナを含み、前記第１導電材はタングステンを含むことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１１５】
請求項１１４に記載の方法において、前記第２導電材は原子層堆積により形成されることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１１６】
請求項１０５に記載の方法において、前記第２導電材はプラチナを必須成分として成り、前記第１導電材はタングステンを必須成分として成ることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１１７】
請求項１１６に記載の方法において、前記第２導電材は原子層堆積により形成されることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１１８】
請求項１０５に記載の方法において、前記第２導電材はアルミニウムを含み、前記第１導電材はタンタルを含むことを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１１９】
請求項１０５に記載の方法において、前記第２導電材はアルミニウムを必須成分として成り、前記第１導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とする金属含有層を形成する方法。
【請求項１２０】
少なくとも一つのキャパシタを形成する方法であって、該方法は、
電気的絶縁性マスを有する半導体基板を提供する過程と、
前記電気的絶縁性マスの上に第１導電材を形成する過程と、
前記第１導電材を貫通し前記電気的絶縁性マス内に至る少なくとも一つの開口を形成する過程と、
前記開口内には存在するが前記第１導電材の上には存在しない第２導電材を形成する過程であって、前記第１及び第２導電材は互いに組成が異なり且つ共に金属を有する、前記第２導電材を形成する過程と、
前記第１及び第２導電性材料に電流を流している間、前記第１及び第２導電材のうちの少なくとも第２の導電性材料を電解液に晒す過程であって、少なくとも前記第２導電材が前記電解液に晒されている間、物質が前記第１導電材に対して前記第２導電材に選択的に電気めっきされる、少なくとも前記第２の導電性材料を電解液に晒す過程と、
前記マスから前記第１導電材を除去する過程と、
前記第１導電材を除去した後、前記物質上に一対の層を形成する過程であって、前記対をなす層の第１の層は誘電体層であり、前記対をなす層の第２の層は導電性層であり、該導電性層は前記誘電体層により前記物質から分離しており、且つ前記物質と容量結合されている、一対の層を形成する過程と、
を有することを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１２１】
請求項１２０に記載の方法において、前記物質が前記第２導電材上に選択的に電気めっきされるとき、前記第１及び第２導電材は共に前記電解液に晒されることを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１２２】
請求項１２０に記載の方法において、
最初に前記第２導電材を前記開口内及び前記第１導電材の上に形成し、
次に前記開口内に前記第２導電材を残したままで、前記第１導電材から前記第２導電材を除去することにより、
前記第２導電材が開口内には形成されるが、前記第１導電材の上には形成されないことを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１２３】
請求項１２０に記載の方法において、前記物質は貴金属を含むことを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１２４】
請求子１２１に記載の方法において、前記物質はプラチナを含むことを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１２５】
請求項１２０に記載の方法において、前記物質はプラチナを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１２６】
請求項１２０に記載の方法において、前記物質は、プラチナ、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、コバルトのうちの一つ又はそれ以上を含むことを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１２７】
請求項１２６に記載の方法において、前記第２導電材はタングステンを必須成分として成り、前記第１導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１２８】
請求項１２６に記載の方法において、前記第２導電材は銅を必須成分として成り、前記第１導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１２９】
請求項１２７に記載の方法において、前記第２導電材は銅を必須成分として成り、前記第１導電材はタングステンを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１３０】
請求項１２７に記載の方法において、前記第２導電材はプラチナを必須成分として成り、前記第１導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１３１】
請求項１２７に記載の方法において、前記第２導電材はプラチナを必須成分として成り、前記第１導電材はタングステンを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１３２】
請求項１２７に記載の方法において、前記第２導電材はアルミニウムを必須成分として成り、前記第１導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１３３】
請求項１２０に記載の方法において、
前記物質は導電性ペデスタル上に前記電気的絶縁マスを有し、
少なくとも一つの前記開口が前記導電性ペデスタルの上部表面を露出するように形成され、
前記第２導電材は、前記導電性ペデスタルを前記第１導電材に電気的に接続する少なくとも一つの犠牲スペーサとして形成され、
前記少なくとも一つの犠牲スペーサは、前記物質を有するペデスタルを残すために、前記物質の形成後に除去され、
前記誘電体材料及び導電性層は前記ペデスタルの側壁に沿って形成される、
ことを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１３４】
請求項１２０に記載の方法であって、更に、前記キャパシタをＤＲＡＭ構造体内に組み込む過程を有することを特徴とするキャパシタ形成方法。
【請求項１３５】
少なくとも一つのキャパシタ構造体を形成する方法であって、該方法は、
導電性ペデスタル上に電気的絶縁性マスを有した半導体基板を提供する過程と、
前記電気的絶縁性マス上に第１電気的絶縁性材料を形成する過程と、
前記導電性ペデスタルの上部表面を露出させるために、前記第１導電材を貫通し前記電気的絶縁性マスの内部にまで延在する開口を形成する過程と、
前記開口内及び前記導電ペデスタルの上部表面上に存在するように第２導電材を形成する過程であって、該第２導電材は前記第１導電材の上にも存在する、前記第２導電材を形成する過程と、
前記第１導電材上から、及び前記導電性ペデスタルの上側表面の少なくとも一部分上から前記第２導電材を除去する過程であって、残存した前記第２導電材は、前記導電性ペデスタルを前記第１導電材に電気的に接続する導電ブリッジとなる、前記第２導電材を除去する過程と、
前記第１導電性材料、第２導電性材料、及び導電性ペデスタルに電流を流している間、前記第２導電材及び前記導電性ペデスタル上部表面を電解液に晒す過程であって、該電解液に晒している間、前記第１導電材に対して前記第２導電材及びペデスタルのうちの少なくとも一つ上に選択的に物質が電気めっきされる、前記第２導電材及び前記導電性ペデスタル上部表面を電解液に晒す過程と、
前記マス上および前記物質の近傍から前記第１及び第２導電材の少なくとも少量を除去する過程と、
前記第１及び第２導電材の少なくとも少量を除去した後、前記物質の上に一対の層を形成する過程であって、前記一対の層のうちの第１の層は誘電体層であり、前記一対の層のうちの第２の層は導電性層であり、該導電性層は前記誘電体層によって前記物質から離されており、且つ前記物質と容量結合されている、前記物質の上に一対の層を形成する過程と、
を有することを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１３６】
請求項１３５に記載の方法において、前記第２導電材と前記第１導電材は互いに異なる組成を有していることを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１３７】
請求項１３５に記載の方法において、前記第２導電材と前記第１導電材は互いに同一の組成を有していることを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１３８】
請求項１３５に記載の方法において、前記第２導電材及び前記第１導電材は共にＷを必須成分として成り、前記ペデスタルはＰｔ及びＲｈのうちの一つ又は両方を必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１３９】
請求項１３５に記載の方法において、前記第２導電材及び前記導電性ペデスタルは互いに異なる組成を有していることを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１４０】
請求項１３５に記載の方法において、前記第２導電材及び前記導電性ペデスタルは互いに同一の組成を有していることを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１４１】
請求項１３５に記載の方法において、前記第２導電材及び前記導電性ペデスタルは共にプラチナを含むことを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１４２】
請求項１３５に記載の方法において、前記物質が前記第２導電材及び前記導電性ペデスタルのうちの少なくとも一つの上に選択的に電気めっきされるとき、前記第１導電材が前記電解液に晒されることを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１４３】
請求項１３５に記載の方法において、前記物質は貴金属を含むことを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１４４】
請求項１３５に記載の方法において、前記物質はプラチナを含むことを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１４５】
請求項１３５に記載の方法において、前記物質はプラチナを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１４６】
請求項１３５に記載の方法において、前記物質は、プラチナ、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、コバルトのうちの一つ又はそれ以上を含むことを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１４７】
請求項１４６に記載の方法において、前記導電性ペデスタル及び前記第２導電材のうちの一つ又は両方はタングステンを必須成分として成り、前記第２導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１４８】
請求項１４６に記載の方法において、前記導電性ペデスタル及び前記第２導電材のうちの一つ又は両方は銅を必須成分として成り、前記第２導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１４９】
請求項１４６に記載の方法において、前記導電性ペデスタル及び前記第２導電材のうちの一つ又は両方は銅を必須成分として成り、前記第２導電材はタングステンを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１５０】
請求項１４６に記載の方法において、前記導電性ペデスタル及び前記第２導電材のうちの一つ又は両方はプラチナを必須成分として成り、前記第２導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１５１】
請求項１４６に記載の方法において、前記導電性ペデスタル及び前記第２導電材のうちの一つ又は両方はプラチナを必須成分として成り、前記第２導電材はタングステンを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１５２】
請求項１４６に記載の方法において、前記導電性ペデスタル及び前記第２導電材のうちの一つ又は両方はアルミニウムを必須成分として成り、前記第２導電材はタンタルを必須成分として成ることを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【請求項１５３】
請求項１３５に記載の方法であって、更に、前記キャパシタをＤＲＡＭ構造体に組み込む過程を有することを特徴とするキャパシタ構造体形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板の電気化学的処理方法に関する。本発明には半導体構造に関連する材料の電気めっき方法も含まれ、本発明は特に半導体構造との関連におけるプラチナ及び他貴金属を用いた電気めっき方法に関する。本発明はさらに、キャパシタ構造体の形成方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
キャパシタは、例えばダイナミックＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）装置を含めた種々半導体構造中に用いられている。キャパシタには、互いに誘電材によって分離された一対の導電材（しばしば蓄積ノード及びキャパシタプレートと称される）が含まれている。これら導電材は互いに容量結合されている。
【０００３】
キャパシタ構造体の導電性部材には、例えば金属、金属珪素化物、金属窒化物、及び導電性にドープされた半導体材料（例えば導電性にドープされたシリコン等）を含めた種々材料が用いられてきた。キャパシタ構造体に特に有用に用いられる材料は、例えばプラチナ、ロジウム、イリジウム、ルテニウムを含む所謂貴金属である。貴金属を用いる場合、これら金属から構造をパターン化することが難しい。例えば、プラチナを用いてキャパシタ構造体の導電性部材を形成する場合、プラチナを望ましい形状へパターン化することが難しい。
【０００４】
プラチナのパターン化によく用いられる方法の一つに、化学機械的研磨がある。しかしながらこの方法ではプラチナを汚染してしまう可能性がある。汚染が生ずると望ましくない欠陥構造を生ずる可能性がある。
【０００５】
貴金属を半導体用途にとって望ましい形状へと形状化する新たな方法の開発が望まれており、かかる新たな方法がキャパシタ構造体の形成に利用できれば特に望ましいことである。
【０００６】
本発明は上述の用途に動機づけられて為されたものではあるが、本願特許請求の範囲にその用途が明確に特定されている場合は別として、本発明が上述の用途へ限定されないことが理解されるべきである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、半導体基板の電気化学的処理方法に関する。本発明ではその一態様として、半導体基板上への物質の電気めっき方法が提供されている。この方法では、画定された第１領域及び第２領域を有する基板が提供される。前記第１及び第２領域は共通のマスクを用いて画定できるので、これら領域は互いに他方に対して自己整合性があると考えられる。第１導電材が基板の第１領域上に形成され、第２導電材が第２領域上に形成される。前記第１及び第２導電材へ電流を与えている間、これら第１及び第２導電材は電解液へ晒される。前記第１及び第２導電材を電解液へ晒している間に、所望の材料が、前記第２導電材に比し、前記第１導電材上へ選択的に電気めっきされる。
【０００８】
本発明の別の特定な態様ではキャパシタ構造の形成方法が提供されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の好ましい実施態様について以下に添付図面を参照しながら説明する。
【００１０】
本発明における最初の一組の例示的態様について図１〜図８を参照しながら説明する。まず図１には半導体構造１０の断片が図示されている。この構造１０には基体１２が含まれている。基体１２は、例えば単結晶性シリコン等の半導体材料から成る。基体１２は半導体基板と呼べるものである。添付の特許請求の範囲の解釈を補助するため、用語「半導電性基板」及び「半導体基板」は、以下に限定されないが、半導電性ウェーハ（単体あるいは他の材料を上部に含む集合体のいずれか）及び半導電性材層（単体あるいは他の材料を含む集合体のいずれか）等の半導電性材を構成するいずれかの構造体を意味すると定義する。用語「基板」は、これに限定されないが、前記半導電性基板を含めた支持構造体を指す。
【００１１】
一対のトランジスタ構造体１４及び１６が基体１２に支持されている。構造体１４にはトランジスタゲート１８と一対のソース／ドレイン領域２０及び２２が含まれている。構造部１６にはトランジスタゲート２４と一対のソース／ドレイン領域２６及び２８が含まれている。トランジスタゲート１８及び２４は、例えばゲート酸化物、及び一つ又はそれ以上の導電性層を含むパターン化されたスタックを含んでいても構わない。ソース／ドレイン領域２０、２２、２６及び２８は、基体１２の半導電性材料内にあるｎ型あるいはｐ型ドープト領域のいずれかに対応するものである。
【００１２】
トランジスタゲート１８及び２４の側壁に沿って側壁スペーサ３０が延びている。側壁スペーサ３０は、例えば二酸化ケイ素及び窒化珪素の一方あるいは両方から形成することができる。
【００１３】
トランジスタ構造体１４及び１６の間には絶縁部３２が広がっていて、この絶縁部でトランジスタ構造体１４及び１６が互いに絶縁されている。絶縁部３２を例えば浅い溝状の絶縁部とすることも可能である。従って、絶縁部３２を基体１２の半導体材内に形成され、かつ例えば二酸化ケイ素等の適当な絶縁材料で満たされる溝に対応させることも可能である。
【００１４】
拡散領域２２上には導電性材料から成るペデスタル３４が該拡散領域と電気接触状態で形成され、及び拡散領域２６上には導電性材料から成る別のペデスタル３６が該拡散領域と電気接触状態で形成されている。これらペデスタル３４及び３６の導電材には、例えば種々金属及び／又は導電性ドープトシリコンが含まれる。ペデスタル３４及び３６の使用は任意であり、本発明の他の態様（図示せず）ではこれらペデスタル３４及び３６は省略されている。
【００１５】
基体１２上方、さらにはトランジスタ１４及び１６、及びペデスタル３４及び３６上方には、電気絶縁性材料から成る塊体又はマス４０が設けられている。このマス４０は、例えばホウリン酸珪酸ガラス（ＢＰＳＧ）を含み、あるいは該ガラスを必須成分とし、あるいは該ガラスから成る。
【００１６】
マス４０上には導電材４２が設けられている。この導電材４２はタンタル及びタングステンの一方あるいは双方を必須成分として成り、あるいはそれらの一方あるいは双方から成っている。導電材４２は電析中に構造体１０全体へ電位を運ぶために結局のところどうしても用いられるものなので、導電材４２は好ましくは図１に示す断片を含む構造体上面の全面上へ設けられる。
【００１７】
導電材４２上にはパターン化されたマスク材４４が設けられる。このマスク材４４は例えばフォトレジストで作製でき、またフォトリソグラフィ加工を利用してパターン化することができる。パターン化されたマスク材４４は、該マスク材を貫通する開口４６及び４８を有している。
【００１８】
図２では、開口４６及び４８が導電材４２を貫通して電気絶縁性マス４０中まで延びている。本発明のこの図示された態様では、開口４６及び４８はそれぞれ、導電性ペデスタル３４及び３６の上面まで延びている。適当なエッチング法を用いて開口４６及び４８を導電材４２及び絶縁材４０中へ伸長することが可能である。開口４６及び４８を導電材４２中へ伸長した後でマスク層４４（図１）を除去する。
【００１９】
図３では、導電材４２上、及び開口４６、４８内には導電材５０が形成されている。本発明の図示した態様では、導電材５０は開口４６及び４８を部分的にのみ満たし開口を狭めている。導電材５０は導電材４２とは異なる組成で構成され、例えば銅、プラチナ、アルミニウム及びタングステンのうちの一または二以上を含んで成り、あるいはそれらを必須成分として成り、あるいはそれらから成る。添付の特許請求の範囲では、導電材４２及び５０の一方を第１導電材と記載し、他方を第２導電材と記載している。
【００２０】
導電材５０は例えばスパッタ堆積によって形成可能である。別の例として、導電材５０を例えば原子層堆積（ＡＬＤ）によって形成することも可能である。例えば、導電材５０へプラチナを必須成分として含ませＡＬＤ法を用いて作製することができる。
【００２１】
図４では、導電材５０は導電材４２上からは除去されているが、開口４６及び４８内には残っている。例えばエッチング、ウェットエッチング、ドライエッチング及び／又は化学機械的研磨を用いてこのような構成に形成可能である。
【００２２】
導電材４２上からの導電材５０の除去後は、構造体１０には構造体上面に存在する導電材のタイプに関して互いに異なる２つの画定された領域６０及び７０があると考えることができる。第１の画定領域６０はその上面に導電材４２を有し、第２の画定領域７０はその上面に導電材５０を有する。図示された構造体では、前記第２画定領域７０は開口４６及び４８内へ広がっているが、前記第１画定領域６０は開口内へは延びていない。前記第１及び第２の領域に用いる用語が逆であっても構わない。この場合、前記構造体は、第１導電材５０が半導体基板の第１領域７０上へ広がり、第２導電材４２が半導体基板の第２領域６０上へ広がる画定された第１領域７０及び第２領域６０から成るとの別の記載となる。
【００２３】
図４に示した処理段階は、開口４６及び４８内には形成されているが導電材４２上には形成されていない第２導電材５０が構造体に含まれると考えてもよい。前記用語、第１及び第２導電材は、材料４２及び５０の形成順序を示すものではなく、材料４２及び５０を区別するための標識方法として用いられていることに注意されたい。従って、添付の特許請求の範囲において導電材５０を第１導電材と記載し、また導電材４２を第２導電材と記載することも可能である。
【００２４】
図５では、導電材４２及び５０が電解液８０へ晒されている。かかる処理は構造体１０を電解液を含む容器（図示せず）内で浸液させることによって遂行される。電源８２を設けて、材料４２と電解液８０間を電気接続する。電源８２を用いて電圧（または電流）を与え導電材５０上へ電解液８０から物質を電析（または電気めっき）させる。前記物質は材料４２上にも電析されることに注意されたい。導電材５０に対する電析は（少なくとも当初は）選択的に行われるため、材料５０上への電析は材料４２上に生じるいずれの電析よりも速く行われる。この電析は導電材５０上への電解液８０からの物質の選択的電気めっきと言ってもよい。材料５０及び４２双方上で電析を行うと、物質の主たる電析は材料４２よりも材料５０に対して行われるため、材料５０上への電析物質は材料４２上のそれよりも厚く形成される。
【００２５】
材料５０上へ電気めっきされる前記物質は、例えばプラチナ、ロジウム、イリジウム及びルテニウム等の貴金属の一つ又は二つ以上を含んで成るか、それらを必須成分として成るか、あるいはそれら貴金属から成る。特定の態様では、前記材料へプラチナ、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、コバルトのうちの一つ又はそれ以上を含ませることができる。
【００２６】
電解液８０から導電材５０上への物質の電気めっきに際しては、前記電解液８０はｐＨ約０．５ないし約１２、導電率約２５ないし約１４０ミリジーメンス、及び温度約２０℃ないし約９０℃の条件に設定して用いられる。電気めっき中は、パルス波形の電力を電源８２から印加することができる。前記パルス波形は、電解液８０中の物質の全体濃度に比例して析出物質の表面濃度を補充するためにパルス間に十分な静止時間が与えられる場合、材料５０上への物質の相似被覆を可能とできるものである。前記波形の順（負電位）パルスは、境界層のディプレッション及び電気めっき物質の表面からの後続する濃度勾配の形成を回避するためには十分短いことが好ましいと言える。
【００２７】
電解液８０から導電材５０上へ最後に電気めっきされる前記物質は電解液８０中に塩の形態で存在していてもよい。例えば、導電材５０上へ電解液８０からプラチナが電気めっきされる場合、該プラチナは当初一又は二以上の白金塩の形態で電解液８０中に存在していてもよい。
【００２８】
導電材４２に対する導電材５０上への電析の選択性は種々の手順を経て達成することができる。例えば、導電材４２がその上への物質の電気めっきに導電材５０よりも高い過剰電位を必要とするように材料４２及び５０を選択することが可能である。かかる選択は材料４２の材料５０の組成に対する相対的組成を変えることによって行うことができる。例えば、材料４２の結晶核生成、電析された物質の成長あるいは付着が材料５０よりも劣るように選択することができる。上記に代って、あるいは上記に加えて、材料５０上における選択的電析は、材料４２上へ安定な酸化物あるいは他の保護層（図示せず）を与えて（ここで用語「安定な」とは保護層あるいは酸化物が電解液８０へ晒される全期間に亘って材料４２上に残存することを指す）、構造体１０が電解液８０へ晒される時に該材料４２を保護することによって行うことも可能である。前記保護層は導電材４２上で電析が起こることを減じ、さらには電析が起こらなくすることも可能である。いくつかの態様では、材料４２を電解液８０へ晒す前に前記保護層を形成することが可能であり、また他の態様では材料４２が電解液８０へ晒される時に前記保護層を形成することが可能である。
【００２９】
種々態様において、導電材５０を、タングステンを含み、あるいはそれを必須成分として成り、あるいはそれから成るように構成でき、及び導電材４２をタンタルを含み、あるいはそれを必須成分として成り、あるいはそれから成るように構成できる。他の態様において、導電材５０を銅及びプラチナの双方を含み、あるいはそれら双方を必須成分として成り、あるいはそれら双方から成るように構成でき、及び導電材４２を、タングステンを含み、あるいはそれを必須成分として成り、あるいはそれから成るように構成できる。さらに他の態様において、導電材５０を銅、プラチナ及びアルミニウムの一つ又は二つ以上を含み、あるいはそれらを必須成分として成り、あるいはそれらから成るように構成でき、及び導電材４２をタンタルを含み、あるいはそれを必須成分として成り、あるいはそれから成るように構成できる。
【００３０】
いくつかの態様では、導電材５０を、電解液８０へ晒す前に該材料上へ酸化物層あるいは他の保護層を形成するような組成に構成することができる。かかる態様では、電析前に導電材５０上から保護層を除去することが望ましいと考えられる。例えば、導電材５０がタングステンを含み該材上へ酸化物を生じる場合、導電材５０を電解液８０へ晒す前にこの酸化物をフッ化水素酸を用いて除去することができる。別の態様では、前記酸化物の電解液８０への暴露中に起こる酸化還元過程を通して前記酸化物を除去することができる。
【００３１】
図６には物質９０が、導電材４２に比して導電材５０上へ選択的に電気めっきされた後の構造体１０が図示されている。本発明のこの図に示した態様では、物質９０は導電材５０上にのみ存在している。従って、導電材４２に比した導電材５０上への物質９０の電気めっき選択性は１００％になっている。しかしながら、本発明には材４２に比した材５０への電析選択性が１００％未満である他の態様も含まれていることが理解されるべきである。
【００３２】
前述したように、物質９０は例えばプラチナ、ロジウム、イリジウム及びルテニウム等の貴金属の一つ又はそれ以上を含んで成り、あるいはそれらを必須成分として成り、あるいはそれらから成るように構成可能である。いくつかの態様では、物質９０はプラチナ、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム及びコバルトの一つ又はそれ以上を含んで成り、あるいはそれらを必須成分として成り、あるいはそれらからに成るように構成可能である。
【００３３】
特定の態様においては、物質９０は、半導体基板の選択領域７０上へ形成された金属含有層と考えることができる。たとえ材４２に比しての材５０上への電析選択性が１００％未満であっても、物質９０が基板の選択領域７０上に形成されていると考えてよいことに注意されたい。物質９０の電気めっきによって該物質を他の方法による場合よりもより等角に与えることが可能となる。例えば層５０がＡＬＤ処理によって与えられる場合に起こり得るように、出発層５０が当初高度に等角であれば、層９０の等角性を高めることが可能である。
【００３４】
図７では、マス４０から導電材４２（図６）が除去されている。この除去は例えば化学機械的研磨によって行うことができる。前記化学機械的研磨に際しては開口４６及び４８内に保護材（図示せず）を設けて前記開口中への破片の落下を防止することができる。適当な保護材であればフォトレジストを構成することが可能である。このフォトレジストは前記化学機械的研磨後に適当なエッチング及び／又は灰化によって取り除くことができる。
【００３５】
構造体１０上面全面の化学機械的研磨により平面化された上面９２が形成される。
【００３６】
図８では、一対の層１００及び１０２がマス４０上及び開口４６、４８内に形成されている。層１００は誘電材から成り、層１０２は導電材から成る。層１００の誘電材は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、五酸化二タンタル、及びキャパシタ構造に適する当該技術分野で公知な他の誘電材の一つ又はそれ以上を含んで成り、あるいはそれらを必須成分として成り、あるいはそれらから成る。層１０２の導電材は、例えば金属（例えばプラチナ、銅、アルミニウム等）、金属合金（銅／アルミニウム合金等）、導電性組成物（金属ケイ化物及び／又は導電性ドープトシリコン等）、及びキャパシタ構造中への組込みに適する他の公知な導電材を含むものである。物質９０は誘電材１００によって導電性層１０２から分離され、層１０２の導電材と容量結合される。従って、図示された構造では、層５０、１００及び１０２によって一対のキャパシタ構造１０４及び１０６が形成される。
【００３７】
前記キャパシタ構造体１０４をトランジスタ１４を介してビットライン（図示せず）と接続し、これによりＤＲＡＭアレイ中へ組み込むことが可能である。同様にキャパシタ１０６をトランジスタ１６を介してビットライン（図示せず）と接続し、同じく前記ＤＲＡＭアレイ中へ組み込むことが可能である。キャパシタ１０４はトランジスタ構造体１４と共にＤＲＡＭセルを構成し、同様にキャパシタ１０６はトランジスタ１６と共にＤＲＡＭセルを構成すると考えられる。
【００３８】
図４に示した領域７０及び領域６０は共通のマスク（図１のマスク４４）によって同時に画定されるので、領域７０は領域６０に対して自己整合されると考えることができる。さらに、領域７０は二次元的意味及び三次元的意味（領域７０中に形成された開口の深さが加わる）の双方において領域６０に対して位置が整合されていると考えることができる。図５〜図７に示した処理は、他方の領域に対して自己整合された一方の領域上へ物質を選択的に電気めっきする処理と考えることができる（図示された実施態様では、前記一方の領域は領域７０であり、前記他方の領域は領域６０である）。図示された方法では２タイプの自己整合領域が形成されているが、２タイプ以上の領域を形成することも可能であることが理解されるべきである。
【００３９】
本発明の図示された実施態様は、他方に対して自己整合された二つの領域の一方上へ物質を選択的に電気めっきすることから構成されているが、本発明は電気めっき以外の用途にも適用可能なことが理解されるべきである。例えば、本発明を陽極処理に利用して表面を平滑化し、あるいは酸化に利用して所望の絶縁材を作製することも可能である。陽極処理は、材５０及び４２の一方または双方がある程度除去される条件下で材５０及び材４２が電解液へ晒される場合、図４及び図５の処理を用いて遂行できる。前記除去により前記材のでこぼこした表面が平滑化され、前記材の効率的な研磨が行われる。特定の態様では、材５０及び４２の一方を他方に比して選択的に電気研磨することができる。例えば、材料４２に比して材料５０を選択的に研磨することができる。次いで電気研磨された材５０を用いて材９０（図６参照）を材５０上へ電気めっきすることができ、またその後に図８に示したようなキャパシタ構造中へ組み込むことができる。用語「選択的に研磨された」は、第１材の研磨速度が第２材の研磨速度より速いことを指し、１００％の選択性（すなわち第２材の研磨が行われない処理）、あるいは１００％未満の選択性も含まれる。陽極処理に有用な一般的条件として、１種または２種以上の表面活性剤を含む酸性あるいは塩基性の電解液が用いられる。適切な酸性ｐＨは、例えば電解液中にリン酸あるいは硝酸を加えることによって調製できる。
【００４０】
図４及び図５に示した処理を用いて本発明を物質の酸化に利用することができる。導電材５０及び４２の一方あるいは双方が酸化される条件下で該材料５０及び４２が電解液へ晒される場合、酸化によって前記導電材を絶縁材へと変換することができる。本発明では、２つの自己整合領域の一方（例えば図４における領域７０）に、２つの自己整合領域の他方（例えば図４における領域６０）に含まれる導電材（例えば図４における材４２）に比して選択的に酸化される導電材（例えば図４における材５０）が含まれる適用例も提供されている。用語「選択的に酸化される」は第１導電材の酸化速度が第２導電材の酸化速度よりも速いことを指し、この用語には１００％の選択性（例えば第２導電材が酸化されない適用例）あるいは１００％未満の選択性も含まれる。特定の適用例では、Ｔａ２Ｏ５結晶から成るか、あるいはそれを必須成分として成る誘電材が、Ｔａ及び／又はＴａＮを含んで成り、あるいはそれらを必須成分として成り、あるいはそれらから成る第１材をＴａ２Ｏ５へ変換する電気化学的処理を第１材へ施すことにより、該第１材から生成される。生成された誘電材はキャパシタ構造中へ組込むことが可能である。
【００４１】
図９ないし図１４には本発明のさらなる態様が示されている。図９ないし図１４においては、適当な場合、図１ないし図８において用いられた符号と同様な符号が用いられている。
【００４２】
図９には半導体構造体２００の断片が図示されている。構造部２００には基体１２と、図１の説明において前述したキャパシタ構造体１４及び１６が含まれている。構造体２００にはさらに、絶縁領域３２と、図１の説明において前述したペデスタル３４及び３６が含まれている。構造体２００にはさらにマス４０及び図１の説明において前述した導電材４２が含まれている。
【００４３】
構造体２００の導電材４２上にはマスキング部材２０２が形成されている。マスキング部材２０２は該部材を貫通する開口２０４及び２０６を有するようにパターン化されている。マスキング部材２０２は図１の説明において前述したマスキング部材４４と類似のものでよいが、図示された実施態様では開口２０４及び２０６が図１の開口４６及び４８よりも大きい点で異なっている。
【００４４】
図１０では、開口２０４及び２０６は導電材４２を貫通して導電材４０中まで延びている。マスキング部材２０２（図１０）はその後に除去される。開口２０４及び２０６は、マス４０中へペデスタル３４及び３６の最上面の高さまで延びている。従って、ペデスタル３４及び３６の最上面は開口２０４及び２０６の底部外辺へ露出されている。本発明の特定の態様では、ペデスタル３４及び３６の双方をプラチナで構成できるため、ペデスタル３４及び３６のプラチナが該開口内へ露出される高さまで開口２０４及び２０６をマス４０中の下方へ延在させることができる。
【００４５】
図１１では、開口２０４及び２０６内、及び導電材４２の上面全面に導電性マス５０が形成されている。図１１に示した構造は図３の説明において前述した構造体１０に類似しているが、開口２０４及び２０６が図３に示した開口４６及び４８よりも広い点と、さらに図１１に示した導電材５０が図３の構造における厚さよりも実質的に厚い点で異なっている。
【００４６】
図１２では、材５０が異方性（換言すれば方向性）エッチングを受けている。このエッチングは、材５０を図示されたスペーサ構造に形成する。後続処理（以下において説明する）において材５０は除去されるので、このスペーサは犠牲スペーサであると考えることができる。
【００４７】
図１２の構造には３タイプの露出導電性面があると考えることができる。具体的には、露出導電性面の第１のタイプは導電材４２の最上面であり、露出導電性面の第２のタイプは導電材５０の上部表面であり、また露出導電性面の第３のタイプはペデスタル３４及び３６の上部表面に相当する。これら３タイプの導電性面はすべて互いに異なっていてもよく、あるいは特定の実施態様においてこれら３タイプのうちの２タイプは組成において互いに同一であってもよい。例えば、材５０をペデスタル３４及び３６と組成において同一とすることができる。例示的実施態様として、材５０及びペデスタル３４及び３６のすべてをプラチナで構成することが可能である。別の例示的実施態様として、材５０を、組成において材４２とは同一であるが、ペデスタル３４及び３６とは異なるように構成することもできる。例えば、ペデスタル３４及び３６のそれぞれをＰｔ及び／又はＲｈを必須成分として形成し、材５０及び４２の双方をタングステンを必須成分として作製することができる。
【００４８】
特定の実施態様において、材料４２及び材料５０をペデスタル３４及び３６の材料と相違させてもよい。かかる実施態様においては、図１２の構造２００を図４における説明で前述した電解液処理に類似した電解液処理を行って、物質を材４２及び５０に比してペデスタル３４及び３６の材料上へ選択的に電気めっきすることができる。これにより、前記物質を開口２０４及び２０６内に選択的に電気めっきすることができる。上記電気めっき処理の間に、導電材４２、５０及び３４は好ましくは一緒に断片２００を含むウェーハ全体へ拡がる連続した導電性面（すなわち導電性ブリッジ）を形成する。前記導電性面は、図５において説明した前述の構造と同様に、ウェーハ外部にある電源へ導電材４２を介して接続される。
【００４９】
図１３は、物質２１０が開口２０４及び２０６（図１２に図示）内に選択的に電気めっきされた後の構造体２００を示した図である。物質２１０としては図６に示した物質９０の説明において前述した種々組成物を挙げることができる。例えば、物質２１０は例えばプラチナ、ロジウム、イリジウム及びルテニウム等の貴金属の一つ又はそれ以上を含んで成り、あるいは同貴金属を必須成分として成り、あるいは同貴金属のみから成る。
【００５０】
図１４では、物質２１０に対して材５０及び４２が選択的に除去されている。かかる除去は適切なウェットエッチング及び／又はドライエッチングによって遂行され、材５０及び４２の組成が互いに同一である場合には簡単化することができる。本発明の図示された態様では、材料５０及び４２はマス４０に対しても同じく選択的に除去されている。従って、開口２１２及び２１４は物質２１０によって画定されるペデスタル２１６及び２１８の周囲に形成される。図１４の断面図には、開口２１２は実際にはペデスタル２１６によって分離された一対の開口であり、開口２１４も同様にペデスタル２１８によって分離された一対の開口であるかのように示されている。しかしながら、典型例としてペデスタル２１６及び２１８のそれぞれには上から見ると連続した外周縁が含まれ（例示的構造では外周縁は円形である）、また開口２１２及び２１４は前記外周縁の周りに連続状に延びていることを理解されたい。
【００５１】
図１５では、ペデスタル２１６及び２１８上、及び開口２１２、２１４内に誘電材１００及びキャパシタプレート１０２が形成されている。一対のキャパシタ構造体２３０及び２３２は、誘電材１００及びキャパシタ電極材１０２を伴ってペデスタル２１６及び２１８をそれぞれ含むものと考えることができる。キャパシタ構造体２３０及び２３２は「植込み」型キャパシタ構造体と考えることができる。
【００５２】
本発明は主にキャパシタ構造体の形成方法に関して説明されているが、他の用途にも利用可能であることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の例示的用途である、予備的処理段階にある半導体構造の略断面図である。
【図２】本発明の例示的態様に従った図１の処理段階に後続する処理段階にある図１のウェーハ断片を示した図である。
【図３】図２の処理段階に後続する処理段階にある図１のウェーハ断片を示した図である。
【図４】図３の処理段階に後続する処理段階にある図１のウェーハ断片を示した図である。
【図５】図４の処理段階に後続する処理段階にある図１のウェーハ断片を示した図である。
【図６】図５の処理段階に後続する処理段階にある図１のウェーハ断片を示した図である。
【図７】図６の処理段階に後続する処理段階にある図１のウェーハ断片を示した図である。
【図８】図７の処理段階に後続する処理段階にある図１のウェーハ断片を示した図である。
【図９】本発明のさらに別の態様に従った最初の処理段階にあるウェーハ断片を示した図である。
【図１０】図９の処理段階に後続する処理段階にある図９のウェーハ断片を示した図である。
【図１１】図１０の処理段階に後続する処理段階にある図９のウェーハ断片を示した図である。
【図１２】図１１の処理段階に後続する処理段階にある図９のウェーハ断片を示した図である。
【図１３】図１２の処理段階に後続する処理段階にある図９のウェーハ断片を示した図である。
【図１４】図１３の処理段階に後続する処理段階にある図９のウェーハ断片を示した図である。
【図１５】図１４の処理段階に後続する処理段階にある図９のウェーハ断片を示した図である。
【図１】
2005533389.tif 000003
【図２】
2005533389.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005533389.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年1月17日(2005.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の電気化学的処理方法であって、該方法は、
基板上へマスクを形成する過程であって、該マスクは、該マスクを貫通して延び、それによって前記基板を２つの領域へ画定する開口を有し、前記２つの領域の第１領域は前記開口の下にあるため前記マスクによっては被覆されず、及び前記２つの領域の第２領域は前記マスクによって被覆される前記基板の部分である、基板上へマスクを形成する過程と、
前記開口を前記マスクから前記基板の前記第１領域まで拡張した後に前記マスクを除去する過程と、
前記半導体基板の前記第１領域上へ第１導電材を形成し、及び前記半導体基板の前記第２領域上へ第２導電材を形成する過程であって、前記第２導電材は前記基板中の前記開口の中まで延び、前記第１及び第２導電材は互いに組成的に異なり且つ両方とも金属を含む、前記第１及び第２導電材を形成する過程と、
少なくとも前記第１導電材を電解液へ晒しながら、前記第１及び第２導電材中へ電流を流す過程と、
前記第１及び第２導電材中へ電流を流している間に、前記第２導電材に比して前記第１導電材を選択的に処理する過程であって、該過程には酸化、電気めっき、陽極処理及び電気研磨のうちの１または２以上の処理を含む、前記第１導電材を処理する過程と、
を具備することを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記第２導電材は前記マスクの形成前に形成され、前記開口の前記拡張処理には前記開口を前記第２導電材中へ拡げる過程が含まれることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記処理には酸化処理が含まれ、前記第１導電材にはＴａ及びＴａＮの一方あるいは双方が含まれ、及び前記酸化処理によって前記第１導電材がＴａ２Ｏ５を必須成分として成る材料へと変換されることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記第２導電材に比して前記第１導電材へ選択的に行われる処理には、前記第２導電材に比して前記第１導電材上へ物質を選択的に電気めっきする過程が含まれ、前記物質はプラチナを必須成分として成り、前記第１導電材にはタングステンが含まれ、及び前記第２導電材にはタンタルが含まれることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記第２導電材に比して前記第１導電材へ選択的に行われる処理には、前記第２導電材に比して前記第１導電材上へ物質を選択的に電気めっきする過程が含まれ、前記物質はプラチナを必須成分として成り、前記第１導電材には銅が含まれ、及び前記第２導電材にはタンタルが含まれることを特徴とする半導体基板の電気化学的処理方法。
【請求項６】
少なくとも一つのキャパシタ構造体を形成する方法であって、該方法は、
導電性ペデスタル上に電気絶縁性マスを含む半導体基板を提供する過程と、
前記電気絶縁性マス上へ第１導電材を形成する過程と、
前記導電性ペデスタルの上部表面を露出させるために、前記第１導電材を貫通して前記電気絶縁性マス中まで延びる開口を形成する過程と、
第２導電材を、前記開口内及び前記導電性ペデスタルの上部表面上、さらには前記第１導電材上に存在するように形成する過程と、
前記第１導電材上から、及び前記導電性ペデスタル上部表面の少なくとも一部上から前記第２導電材を除去する過程であって、残存する前記第２導電材が前記導電性ペデスタルと前記第１導電材とを電気的に接続する導電性ブリッジとなる、前記第２導電材を除去すする過程と、
前記第１導電材、第２導電材及び導電性ペデスタル中へ電流を与えている間、前記第２導電材及び導電性ペデスタル上部表面を電解液へ晒す過程であって、前記電解液へ晒している間に、前記第１導電材に比して前記第２導電材及びペデスタル上部表面の少なくとも一方上へ物質を選択的に電気めっきする、前記第２導電材及び導電性ペデスタル上部表面を電解液へ晒す過程と、
前記マス上から及び前記物質の側部から前記第１及び第２導電材の少なくとも少量を除去する過程と、
前記第１及び第２導電材の少なくとも少量の除去後に、前記物質上へ、誘電層である第１層と、導電性層であり且つ前記誘電層によって前記物質から分離され及び前記物質と容量結合された第２層から成る一対の層を形成する過程と、
を具備することを特徴とする少なくとも一つのキャパシタ構造体の形成方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記物質にはプラチナ、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム及びコバルトのうちの１または２以上が含まれ、前記導電性ペデスタル及び前記第２導電材の一方または双方がタングステンを必須成分として成り、及び前記第１導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする少なくとも一つのキャパシタ構造体の形成方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法において、前記物質には、プラチナ、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム及びコバルトのうちの１または２以上が含まれ、前記導電性ペデスタル及び前記第２導電材の一方または双方がプラチナを必須成分として成り、及び前記第１導電材がタンタルを必須成分として成ることを特徴とする少なくとも一つのキャパシタ構造体の形成方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法において、前記物質には、プラチナ、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム及びコバルトのうちの１または２以上が含まれ、前記導電性ペデスタル及び前記第２導電材の一方または双方がプラチナを必須成分として成り、及び前記第１導電材がタングステンを必須成分として成ることを特徴とする少なくとも一つのキャパシタ構造体の形成方法。
【国際調査報告】
2005533389.tif 000018
2005533389.tif 000019
2005533389.tif 000020
2005533389.tif 000021
2005533389.tif 000022
2005533389.tif 000023
2005533389.tif 000024
2005533389.tif 000025