(57)【要約】【課題】  エッチングフェンスを発生させずに集積回路装置を製造すること。【解決手段】  第１のマスクと、前記第１のマスクより異方性エッチングに対する耐性が高く且つ所定の形状を有する第２のマスクとを積層したエッチングマスクを、被エッチング層の上に形成する第１の工程と、前記エッチングマスク及び前記被エッチング層に前記異方性エッチングを施して、前記被エッチング層を、前記第２のマスクに対応した形状にエッチングする第２の工程とを有し、前記第２の工程において、前記異方性エッチングにより前記第２のマスクを、垂直方向及び水平方向にエッチングしながら、前記被エッチング層をエッチングすること。【選択図】  図３
2011049386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のマスクと、前記第１のマスクより異方性エッチングに対する耐性が高く且つ所定の形状を有する第２のマスクとを積層したエッチングマスクを、被エッチング層の上に形成する第１の工程と、
前記エッチングマスク及び前記被エッチング層に前記異方性エッチングを施して、前記被エッチング層を、前記第２のマスクに対応した形状にエッチングする第２の工程とを有し、
前記第２の工程において、前記異方性エッチングにより前記第２のマスクを、垂直方向及び水平方向にエッチングしながら、前記被エッチング層をエッチングする
集積回路装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の集積回路装置の製造方法において、
前記被エッチング層が、金属層と、強誘電体層と、酸化イリジウム層とを順次積層した、強誘電体キャパシタとなる積層膜の前記酸化イリジウム層であり、
前記第２の工程の後に、前記強誘電体層及び前記金属層に異方性エッチングを施して、前記強誘電体キャパシタを形成する第３の工程と、
前記強誘電体キャパシタを、カバー膜で覆う第４の工程とを有することを、
特徴とする集積回路装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の集積回路装置の製造方法において、
前記第１の工程において、
前記被エッチング層の上に、非感光性の第１の樹脂層である第１のマスクを形成し、
前記第１のマスクの上に、前記異方性エッチングに対する耐性が前記第１の樹脂層より高い感光性の第２の樹脂層を形成し、
前記所定の形状に対応して前記第２の樹脂層を露光し、その後前記第２の樹脂層を現像して、第２のマスクを形成することを、
特徴とする集積回路装置の製造方法。      
【請求項４】
請求項３に記載の集積回路装置の製造方法において、
前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層が、フェノールを主成分とする樹脂層であることを、
特徴とする集積回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路装置の製造方法には、フォトリソグラフィ技術と異方性エッチング（例えば、RIE（Reactive Ion Etching））が多用されている。例えば、被エッチング層（例えば、Al層）上にレジストパターンを形成し、被エッチング層とレジストパターンに同時に異方性エッチングを施して、レジストパターンに対応した形状の配線や電極を形成する。
【０００３】
異方性エッチングでは、物理的エッチングと化学的エッチングが同時に進行する。物理的エッチングでは、反応ガスが高周波電界等によりプラズマ化し、プラズマ中のイオンが被エッチング層に衝突して、被エッチング層をエッチングする。一方、化学的エッチングでは、プラズマ中の活性粒子が被エッチング層と反応して揮発性の反応生成物を生成し、被エッチングをエッチングする。
【０００４】
従って、蒸気圧が高い反応生成物（例えば、AlCl）を生成する被エッチング層（例えば、Al層）は、異方性エッチングにより容易にエッチングすることができる。しかし、蒸気圧が低い反応生成物を生成する被エッチング層（例えば、酸化イリジウム（IrOx））に異方性エッチングを施すと、エッチングマスクの側面に反応生成物が付着して、柵状の構造物（以下、エッチングフェンスと呼ぶ）が形成される。このようなエッチングフェンスの除去は一般的に困難であり、集積回路装置の内部にエッチングフェンスが取り残される。このエッチングフェンスは、集積回路装置に種々の動作不良が招き起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６５１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、エッチングフェンスを発生させない集積回路装置の製造法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本製造方法の第１の観点によれば、第１のマスクと、前記第１のマスクより異方性エッチングに対する耐性が高く且つ所定の形状を有する第２のマスクとを積層したエッチングマスクを、被エッチング層の上に形成する第１の工程と、前記エッチングマスク及び前記被エッチング層に前記異方性エッチングを施して、前記被エッチング層を、前記第２のマスクに対応した形状にエッチングする第２の工程とを有し、前記第２の工程において、前記異方性エッチングにより前記第２のマスクを、垂直方向及び水平方向にエッチングしながら、前記被エッチング層をエッチングする集積回路装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本集積回路装置の製造方法によれば、エッチングフェンスを発生させずに集積回路装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１の集積回路装置の製造方法を説明する工程断面図である（その１）。
【図２】実施の形態１の集積回路装置の製造方法を説明する工程断面図である（その２）。
【図３】実施の形態１の集積回路装置の製造方法を説明する工程断面図である（その３）。
【図４】実施の形態１の集積回路装置の製造方法を説明する工程断面図である（その４）。
【図５】実施の形態１の集積回路装置の製造方法を説明する工程断面図である（その５）。
【図６】高速ストレス試験の結果を説明する図である。
【図７】比較例の集積回路装置の製造方法を説明する工程断面図である（その１）。
【図８】比較例の集積回路装置の製造方法を説明する工程断面図である（その２）。
【図９】比較例の集積回路装置の製造方法を説明する工程断面図である（その３）。
【図１０】比較例の集積回路装置の製造方法を説明する工程断面図である（その４）。
【図１１】実施の形態２のFERAMの製造方法を説明する工程断面図である（その１）。
【図１２】実施の形態２のFERAMの製造方法を説明する工程断面図である（その２）。
【図１３】図９（比較例）に対応する上部電極の走査型電子顕微鏡写真である。
【図１４】本実施の形態により形成した上部電極の走査型電子顕微写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１１】
（実施の形態１）
（１）製造方法
図１乃至５は、本実施の形態の集積回路装置の製造方法を説明する工程断面図である。尚、本実施の形態で製造する集積回路装置は、強誘電体キャパシタに情報を記録するFERAM（Ferroelectric Random Access Memory）である。
【００１２】
（i）被エッチング層等の形成工程（図１（ａ）参照）
最初に、図１（ａ）に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
【００１３】
まず、Ｓｉ基板（図示せず）の上に、セルトランジスタ（図示せず）等を形成する。次に、このＳｉ基板上に、第１層目の層間絶縁膜２と厚さが２０ｎｍの第１のＡｌＯ（酸化アルミニウム）膜４を形成する。更に、この第１層目の層間絶縁膜２と第１のＡｌＯ膜４を貫通し、後述する強誘電体キャパシタとセルトランジスタのソース/ドレインを接続するプラグ６を形成する。
【００１４】
次に、この第１のＡＬＯ膜４の上に、厚さ１５５ｎｍのＰｔ（白金）膜７と、厚さが１５０−２５０ｎｍであり非晶質状態のPZT(Pb(Zr,Ti)O3)膜８を、スパッタリング法により基板側からこの順番で堆積する。その後、この非晶質状態のPZT(Pb(Zr,Ti)O3)膜８に熱処理を施して結晶化させる。
【００１５】
次に、PZT膜８の上に、スパッタリング法により、厚さが５０ｎｍの第１の酸化イリジウム（IrOx1）膜１０ａを堆積し、その後PZT膜８に２度目の熱処理を施して、結晶性を向上させる。更に、第１の酸化イリジウム膜１０ａの上に、スパッタリング法により、厚さが２５０ｎｍの第２の酸化イリジウム膜（IrOx2）１０ｂを堆積する。
【００１６】
この第１の酸化イリジウム膜１０ａと第２の酸化イリジウム膜１０ｂの積層膜１０（以下、酸化イリジウム膜と呼ぶ）が、本工程の被エッチング層になる。そして、上記Ｐｔ膜７、PZT膜８、及び酸化イリジウム膜１０が、夫々、本FERAMを形成する強誘電体キャパシタの下部電極、強誘電体層、及び上部電極になる。
【００１７】
尚、第１の酸化イリジウム膜１０ａ及び第２の酸化イリジウム膜１０ｂは、Ｉｒ（イリジウム）ターゲットとＳｉ基板を配置した対向電極の間に直流電圧を印加することにより、Ａｒ（アルゴン）と酸素の混合ガスをプラズマ化し、このプラズマにＩｒターゲットを曝す直流スパッタリングにより形成する。ここで、第１の酸化イリジウム膜１０ａは、酸素の流量が５６ｓｃｃｍでＡｒの流量が１００ｓｃｃmの条件で形成する。一方、第２の酸化イリジウム膜１０ｂは、酸素の流量が１００ｓｃｃmでＡｒの流量が１００ｓｃｃmの条件で形成する。このように、第２の酸化イリジウム膜１０ｂの形成に用いる酸素の流量は、第１の酸化イリジウム膜１０ａの形成に用いる酸素の流量より多い。従って、第２の酸化イリジウム膜１０ｂの酸素組成比は、第１の酸化イリジウム膜１０ａより高くなる。但し、第１の酸化イリジウム膜１０ａ及び第２の酸化イリジウム膜１０ｂの酸素組成比xは、共に略２である。
【００１８】
（ii）エッチングマスクの形成工程（図１（ｂ）参照）
次に、図１（ｂ）に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
【００１９】
まず、酸化イリジウム膜１０の上に、フェノール溶液（フェノール樹脂を有機溶媒に溶かした溶液）を塗布し、その後１１０℃で約９０秒加熱して、厚さが０.５μｍの非感光性の第１の樹脂層１２である第１のマスク１６を形成する。尚、上記フェノール溶液は、感光剤を含まない点を除けば、通常のノボラック系フォトレジストと略同じものである。よく知られているように、ノボラックはフェノール樹脂と同義語である。
【００２０】
次に、通常のノボラック系フォトレジスト（例えば、富士フィルムエレクトロマテリアル社製、FHI-635B、J3E01N）を、第１の樹脂層１２の上に塗布し、その後１１０℃で９０秒間加熱して、厚さが０.７５μｍの感光性の第２の樹脂層１４を形成する。
【００２１】
このフォトレジストに含まれるフェノール樹脂は、上記フェノール溶液のフェノール樹脂より分子量が大きい。このため、第２の樹脂層１４のＲＩＥに対する耐性は、第１の樹脂層１２のＲＩＥ耐性より高くなっている。例えば、第２の樹脂層１４のＲＩＥ耐性は、第１の樹脂層１２のＲＩＥ耐性より１.２倍〜２.０倍程度高いことが好ましく、更に好ましくは、１.４倍〜１.５倍程度である（尚、ＲＩＥ耐性とは、ＲＩＥのエッチング速度比の逆数である。）。尚、フェノール樹脂のＲＩＥ耐性を高くする方法には、フェノール樹脂の分子量を大きくする以外にも種々の方法がある。
【００２２】
次に、強誘電体キャパシタの形状に対応して第２の樹脂層１４を露光する。その後、第２の樹脂層１４を現像して、強誘電体キャパシタに対応した形状を有する第２のマスク１８を形成する（図２（ａ）参照）。
【００２３】
以上により、第１のマスク１６と、第１のマスク１６よりＲＩＥ（異方性エッチング）に対する耐性が高く且つ所定の形状を有する第２のマスク１８とを基板側からこの順番で積層したエッチングマスク２０を、酸化イリジウム膜１０（被エッチング層）の上に形成する。
【００２４】
ところで、上述したように、第１の樹脂層１２は非感光性なので、第２の樹脂層１４を露光により影響を受けることはない。従って、第２の樹脂層１４の露光条件は、第１の樹脂層１２を考慮しなくてよいので、容易に設定することができる。但し、露光条件の設定を適切に行えば、第１の樹脂層１２を感光性にしてもよい。
【００２５】
（iii）エッチング工程（図２（ｂ）―図３（ｂ）参照）
次に、図２（ｂ）に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
【００２６】
まず、エッチングマスク２０及びインジウム酸化膜１０に、以下の条件でＲＩＥを施す。
・ＲＩＥ装置・・・ICP（Inductive Coupled Plasma）-RIE装置
・塩素（Cl2）ガス流量  ・・・  １０ sccm
・アルゴン（Ar）ガス流量  ・・・   ５０ sccm
・圧力  ・・・  ０.７  Pa
・ソース周波数  ・・・  １３．５６ ＭＨｚ
・ソース周波数のパワー  ・・・  １４００Ｗ
・バイアス周波数  ・・・  ３８０ ＫＨｚ
・バイアス周波数のパワー  ・・・  ８００Ｗ
このＲＩＥにより、第２のマスク１８に対応した形状に、第１のマスク１６と酸化イリジウム膜１０がエッチングされる（図２（ｂ）参照）。上述したように、第１のマスク１６は、第２のマスク１８よりＲＩＥ耐性が低い。従って、第１のマスク１６は、酸化イリジウム膜１０に垂直な方向だけでなく、水平方向にもサイドエッチングされる。尚、このサイドエッチングは、主にＲＩＥの化学的エッチング作用による。
【００２７】
一方、第２のマスク１８は、図２（ｂ）に示すように、最初は酸化イリジウム膜１０に垂直な方向だけにエッチングされる。しかし、第１のマスク１６のサイドエッチングが進行すると、図３（ａ）に示すように、第２のマスク１８は、水平方向にもエッチングされる。これは、第１のマスク１６のサイドエッチングにより、第２のマスク１８の底面が露出し、この底面からも第２のマスク１８がエッチングされるためである。
【００２８】
第２のマスク１８が水平方向にエッチングされると、第１のマスク１６は更にサイドエッチングされる。すると、第２のマスク１８は、更に水平方向にエッチングされる。
このようなエッチングの循環により、エッチングマスク２０は、水平方向に少しずつ縮小していく。
【００２９】
ところで、ＲＩＥが施された酸化イリジウム膜１０は、不揮発性の反応生成物を生成する。この反応生成物は、主に、エッチングマスク近傍の酸化イリジウム膜の表面に付着する。上述したように、このエッチングマスク２０は、水平方向に少しずつ縮小する。
このため、酸化イリジウム膜１０の表面が少しずつ露出し、この露出した表面上に反応生成物が薄く堆積する。この薄く堆積した反応生成物は、生成直後からプラズマに曝されエッチングされる。このエッチングにより反応生成が除去されるので、エッチングフェンスは形成されない（図３（ａ）参照）。
【００３０】
本工程では、以上のＲＩＥを、PZT膜８が露出するまで継続する。その後、残されたエッチングマスク２０にアッシング処理を施して除去する（図３（ｂ）参照）。
【００３１】
以上の工程より、上部電極２２が完成する。その後、酸素雰囲気中でPZT膜８に熱処理を施して、上記ＲＩＥでPZT膜８が受けた損傷を回復させる。
【００３２】
ところで、上述したように、エッチングマスク２０は、ＲＩＥの間水平方向に除々に縮小する。このため、露出した酸化イリジウム膜１０がエッチングされ、上部電極２２の外周部には緩やかな斜面２３が形成される（図３（ｂ）参照）。このような斜面２３は、後述するＡｌＯ膜による強誘電体キャパシタの被覆を容易にする。
【００３３】
図７乃至１０は、エッチングマスクをフォトレジスト膜一層で形成するFERAM製造方法（以下、比較例と呼ぶ）を説明する工程断面図である。ここでは、この比較例における上部電極形成工程を説明する。但し、本実施の形態と重複する部分については、説明を省略する。
【００３４】
本比較例では、まず、酸化イリジウム膜１０の上に直接フォトレジスト膜１４ａを形成する。このフォトレジスト膜１４ａは、本実施の形態の第２の樹脂層１４と同じものである（図７（ａ）参照）。次に、強誘電体キャパシタの形状に対応してフォトレジスト膜１４ａを露光し、その後フォトレジスト膜１４ａを現像して、エッチングマスク２０ａを形成する（図７（ｂ）参照）。
【００３５】
次に、エッチングマスク２０ａ及び酸化イリジウム膜１０にＲＩＥを施して、酸化イリジウム膜１０を、エッチングマスク２０ａに対応した形状にエッチングする。
【００３６】
図８（ａ）及び（ｂ）は、夫々、ＲＩＥの初期段階及び最終段階における酸化イリジウム膜等の断面を示している。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、エッチングマスク２０ａは酸化イリジウム膜１０に垂直な方向には徐々にエッチングされるが、水平方向には殆どエッチングされない。従って、図８（ｂ）に示すように、反応生成物がエッチングマスク２０aの側面に沿って成長し、エッチングフェンス３８が形成される。
【００３７】
図９（ａ）は、残されたエッチングマスク２０ａにアッシングを施して、フォトレジスト膜２０ａを除去した後の状態を示している。図９（ａ）に示すように、エッチングフェンス３８は、アッシング処理で除去することはできない。更に、剥離液等によるウエットエッチングを施しても、エッチングフェンス３８を除去することはできない。このように、一度形成されたエッチングフェンス３８の除去は困難である。
【００３８】
図１３は、図９（ａ）に対応する上部電極２２ａの走査型電子顕微鏡写真である。図１４は、本実施の形態により形成した上部電極２２の走査型電子顕微鏡写真である。図１３の低い円柱状の領域が、上部電極２２ａである。尚、上部電極の直径及び高さは、夫々、１７５０ｎｍ及び２００ｎｍである。図１３に写し出された上部電極２２ａの外周部には、エッチングフェンスを明確に観察することができる。一方、図１４に写し出された本実施の形態の上部電極２２の外周部には、エッチングフェンスを観測することはできない。
【００３９】
上述したように、本比較例では、エッチングマスク２０ａは、水平方向にエッチングされない。このため、上部電極２２aの上面は、ＲＩＥの後も略平坦に保たれている（図９（ａ）及び図１３参照）。一方、本実施の形態では、上部電極２２の上面は外周部で緩やかに傾斜する（図３（ｂ）及び図１４参照）。このように、本実施の形態と比較例では、異なった形状の上部電極が形成される。
【００４０】
（iv）強誘電体キャパシタの形成工程等（図４（ａ）及び（ｂ）参照）
次に、本実施の形態に戻り、図４（ｂ）に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
【００４１】
まず、上部電極２２の上部を覆うフォトレジスト膜（図示せず）を形成する。このフォトレジスト膜をエッチングマスクとして、PZT膜８及びＰｔ膜７にＲＩＥを施して、強誘電体層２４及び下部電極２６を形成する（図４（ａ）参照）。ＲＩＥの条件は、酸化イリジウム膜１０のエッチング条件と同じである。この時、下部電極２６の下側を除き、第１のＡｌＯ膜もエッチングする。尚、フォトレジスト膜のＲＩＥ耐性は、それほどは高くない。従って、PZT膜８にＲＩＥを施した後フォトレジスト膜を除去し、再度、上部電極２２をフォトレジスト膜で覆ってから、Ｐｔ膜７にＲＩＥを施してもよい。
【００４２】
次に、強誘電体キャパシタ２８に酸素雰囲気中で熱処理を施して、ＲＩＥによりPZT膜８が受けた損傷を回復させる。以上により、強誘電体キャパシタ２８が完成する。
【００４３】
次に、強誘電体キャパシタ２８を形成したＳｉ基板の全面に、スパッタリングにより厚さ５０ｎｍの第２のＡｌＯ膜を堆積して、強誘電体キャパシタ２８を覆うカバー膜３０を形成する（図４（ｂ）参照）。上述したように、エッチングフェンスが形成されていないので、図４（ｂ）に示すように、強誘電体キャパシタ全体が、カバー膜３０により隙間なく、覆われる。このカバー膜３０が第１のＡｌＯ膜４と一体となって、強誘電体キャパシタ２８を包み込み、後の工程（アッシング処理、層間絶縁膜の堆積等）で発生する水素及び水の強誘電体キャパシタ２８への侵入を阻止する。従って、水素及び水による強誘電体層（PZT膜２４）の劣化が防止される。尚、水及び水素は、FERAMの完成後に外部環境から侵入することもある。本実施の形態によれば、このような水及び水素の侵入も阻止することができる。
【００４４】
本工程では、PZT膜８及びＰｔ膜７のＲＩＥには、単層のフォトレジスト膜で形成したエッチングマスクを用いる。しかし、エッチング条件が最適化さているので、PZT膜８及びＰｔ膜７にＲＩＥを施しても、エッチングフェンスは殆ど形成されない。
【００４５】
一方、上記比較例では、図１０（ａ）に示すように、エッチングフェンスが形成された強誘電体キャパシタ２８ａの上にＡｌＯ膜を堆積して、カバー膜３０ａを形成する。このため、カバー膜３０ａは、エッチングフェンスの近傍で寸断される。このカバー膜３０の寸断部分から、水素及び水が侵入して強誘電体層を劣化させてしまう。
【００４６】
（v）強誘電体キャパシタ形成後の工程（図５（ａ）及び（ｂ）参照）
次に、強誘電体キャパシタ形成後の工程を説明する。
【００４７】
まず、カバー膜３０を形成したＳｉ基板の全面に、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、厚さが１５００ｎｍのＴＥＯＳ−ＮＳＧ（Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate -Nondoped Silicate Glass）を堆積する。その後、このＴＥＯＳ−ＮＳＧの上面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing; 化学的機械研磨）により平坦化し、第２層目の層間絶縁膜３２を形成する（図５（ａ）参照）。
【００４８】
次に、第２の層間絶縁膜３２を平坦化したＳｉ基板をプラズマＣＶＤ装置に装着して、例えば基板温度が３５０℃の条件で、第２の層間絶縁膜３２にプラズマアニールを２分間施す。このプラズマの原料ガスは、Ｎ２Ｏガスである。このプラズマアニールにより、第２の層間絶縁膜３２の表面が窒化する。
【００４９】
次に、図５（ｂ）に示すように、強誘電体キャパシタ２８の上部電極２２に達するプラグ３４と、このプラグ３４に接続する配線３６を形成する。その後、層間絶縁膜、プラグ、及び配線の形成を繰返して、FERAMを完成する。
【００５０】
図１０（ｂ）は、上記比較例における第２の層間絶縁膜形成後の断面図である。上述した比較例では、本実施の形態とは異なり、エッチングフェンスの近傍に第２の層間絶縁膜３２ａが堆積しない領域が形成され、微小な空洞３１が発生する。この空洞３１に水や不純物等が取り込まれ、カバー膜３０ａの寸断部分からこの水や不純物が強誘電体キャパシタの内部に拡散して、強誘電体層を劣化させる。
【００５１】
一方、エッチングフェンスが形成されない本実施の形態では、このような空洞は発生しない。従って、空洞に水や不純物が取り込まれて、強誘電体層を劣化させることはない。
【００５２】
（２）プレーナ型のFERAMを製造方法
以上の例では、略同じ径の上部電極と、強誘電体層と、下部電極が積層されたスタック型のFERAMの製造方法を説明した。しかし、本実施の形態は、下部電極の径が上部電極及び強誘電体層より大きいプレーナ型のFERAMの製造方法に適用することもできる。本実施の形態によりプレーナ型のFERAMを製造する場合には、特開２００８−１０７５８号公報等に開示されている通常のプレーナ型FERAMの製造方法において、上部電極を上記「（ii）エッチングマスクの形成工程」及び「（iii）エッチング工程」に従って形成すればよい。下記実施の形態２においても同様である。
【００５３】
（３）データ保持特性
強誘電体キャパシタに侵入した水素及び水は、FERAMのデータ保持特性を劣化させることが知られている。そこで、本実施の形態によるFERAM（プレーナ型FERAM）と上記比較例のFERAMのデータ保持特性とを比較した。
【００５４】
図６は、高速ストレス試験（Unbiased Highly Accelerated Stress Test）の結果を説明する図である。縦軸は、データ保持機能を喪失したFERAMの割合（以下、不良率と呼ぶ）である。横軸は、エージング時間である。図６には、本実施の形態のFERAMの不良率４２と比較例のFERAMの不良率４４が示されている。
【００５５】
図６に示すように、比較例では不良率が、エージング時間の増加と共に急激に増加する。一方、本実施の形態では、エージング時間が１０００時間を超えても、不良率は０％のままである。尚、エージングを３３６時間施した時点での不良率が０％であれば、そのFERAMの保障寿命は１０年である。
【００５６】
本実施の形態では、水や不純物を取り込む空洞が形成されず、更にカバー膜３０が強誘電体キャパシタ２８を隙間なく、覆い尽くす。このため、強誘電体キャパシタ２８へ水素、水、不純物等が侵入することがないので、図６に示すように、長時間のエージングを施しても不良率は０％に保たれる。  尚、本実施の形態によれば、データ保持特性だけでなく、電極抵抗や強誘電体層の残留分極量のバラツキも改善される。
【００５７】
次に、図６に結果を示した高速ストレス試験の測定方法を説明する。まず、測定対象のFeRAMチップ（１０００個）を全て動作させ、正常に動作するものを抽出する（１次試験）。次に、この１次試験に合格したチップに所定のデータパターン（例えば、”０”）を書き込む。その後、所定のデータパターンを書き込んだFeRAMチップに、１回目のエージング処理（熱処理）を施す。エージング処理の温度及び湿度は、夫々１２１℃及び８５％である。
【００５８】
次に、１回目のエージング処理を施した全FeRAMチップを動作させて、書き込んだデータパターンを正しく保持しているチップを抽出する（２次試験）。この２時試験で不合格となったFERAMチップの数と１次試験に合格したFERAMチップの数の比が不良率である。
【００５９】
次に、再び所定のデータパターンをFeRAMチップに書き込み、このFeRAMチップに、２回目のエージング処理を施す。その後、上記２次試験と同様の手順によりFERAMチップの不良率を測定する。以上の手順を繰返して、エージング時間（各回のエージング処理時間の積算値）と不良率の関係を求める。図６には、以上のようにして得たエージング時間と不良率の関係が示されている。
【００６０】
（実施の形態２）
図１１及び１２は、本実施の形態のFERAMの製造方法を説明する工程断面図である。  以下、図１１及び１２にしたがって本実施の形態について説明する。但し、実施の形態１と重複する部分については、説明を省略する。
【００６１】
本実施の形態では、図１１（ａ）に示すように、まず酸化イリジウム膜（被エッチング層）１０の上に上記フェノール溶液を塗布し、その後加熱処理を施して固体化させる。これにより、非感光性のフェノール樹脂層である第１のマスク１６ｂを形成する。
【００６２】
次に、上記フェノール溶液に感光剤を添加して形成したノボラック系フォトレジストを第１のマスク１６ｂの上に塗布し、その後加熱処理を施して固体化させる。これにより、第１のマスク１６ｂの上に、フェノール樹脂に感光剤を添加した樹脂層１４ｂを形成する。
【００６３】
次に、強誘電体キャパシタの形状に対応して第２の樹脂層１４ｂを露光し、その後第２の樹脂層１４ｂを現像する。これにより、第２のマスク１８ｂを形成する（図１２（ａ）参照）。
【００６４】
次に、第１のマスク１６ｂ及び第２のマスク１８ｂに紫外線を照射する。すると、第２のマスク１８ｂに含まれる感光剤がフェノール樹脂の紫外硬化を促進して、第２のマスク１８ｂの表面が、ＲＩＥ耐性の高い紫外線硬化層４０に変化する。これにより、第２のマスク１８ｂのＲＩＥ耐性は、第１のマスク１６ｂよりが高くなる。従って、第１のマスク１６ｂと、第１のマスク１６ｂよりＲＩＥに対する耐性が高い第２のマスク１８ｂが積層されたエッチングマスク２０ｂが形成される。
【００６５】
次に、このエッチングマスク２０ｂと酸化イリジウム膜１０にＲＩＥを施して、酸化イリジウム膜１０を第２のマスク１８ｂに対応する形状にエッチングする。この時、第２のマスク１８ｂが紫外線硬化層４０で覆われているで、実施の形態１と同様に、第１のマスク１６ｂがサイドエッチングされる。従って、第２のマスク１８ｂが水平方向にエッチングされ、その結果エッチングフェンスの形成が抑制される。故に、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、データ保持特性等が良好なFERAMを製造することができる。
【００６６】
本実施の形態では、ＲＩＥが進行すると、紫外線硬化層４０が消失して、第１のマスク１６ｂと第２のマスク１８ｂのＲＩＥ耐性は略同じになる。しかし、紫外線硬化層４０が消失する前に、第１のマスク１６ｂがサイドエッチングされるので、エッチングフェンスの形成が抑制される。
【００６７】
以上のように、本実施の形態では、紫外線照射により樹脂層の一部を硬化させる所謂ハーフ露光を第２のマスク１８ｂに施す。このため、紫外線照射時間を短くすることができる。但し、紫外線照射時間を長くして、第２のマスク１全体を硬化させてもよい。
【００６８】
以上のように実施の形態１及び２で製造する集積回路装置は、ＦＥＲＡＭである。しかし、上記実施の形態は、種々の集積回路装置に適用することができる。例えば、上記実施の形態は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＩＣ（Integrated Circuit）タグ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の集積回路装置に適用することができる。
【００６９】
また、以上の実施の形態では、第１のマスク及び第２のマスクの双方が、フェノールを主成分とする樹脂によって形成されている。しかし、第１のマスク及び第２のマスクを、他の材料で形成してもよい。例えば、第１のマスクをＲＩＥ耐性がフェノール樹脂より低いアダマンチルメタクリレートを主成分とする樹脂層で形成し、第２の樹脂層をフェノール樹脂を主成分とする樹脂層（又は、フェノール樹脂以外のベンゼン環を有する樹脂層）で形成してもよい。
【００７０】
また、以上の実施の形態では、被エッチング層は酸化イリジウム膜である。しかし、被エッチング層を、他の材料で形成してもよい。例えば、被エッチング層を、Ｉｒ、Ｐｔ等の貴金属又はその酸化物で形成してもよい。
【００７１】
また、上記実施の形態では、被エッチング層に施す異方性エッチングは、ＲＩＥである。しかし、被エッチング層に施す異方性エッチングは、ＲＩＥに限られない。例えば、ＥＣＲ（Electron-Cyclotron Resonance）エッチング等を、被エッチング層に施してもよい。
【００７２】
また、上記実施の形態では、FERAMの強誘電体層はPZTである。しかし、FERAMの強誘電体層は、ＰＺＴに限られない。例えば、強誘電体層をSBT(SrBi2Ta2O9)で形成してもよい。
【００７３】
また、上記実施の形態の下部電極は、Ｐｔで形成されている。しかし、下部電極を、他の金属（例えば、Ｉｒ、Ｒｕ，Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ等）で形成してもよい。
【００７４】
以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００７５】
（付記１）
第１のマスクと、前記第１のマスクより異方性エッチングに対する耐性が高く且つ所定の形状を有する第２のマスクとを積層したエッチングマスクを、被エッチング層の上に形成する第１の工程と、
前記エッチングマスク及び前記被エッチング層に前記異方性エッチングを施して、前記被エッチング層を、前記第２のマスクに対応した形状にエッチングする第２の工程とを有し、
前記第２の工程において、前記異方性エッチングにより前記第２のマスクを、垂直方向及び水平方向にエッチングしながら、前記被エッチング層をエッチングする
集積回路装置の製造方法。
【００７６】
（付記２）
付記１に記載の集積回路装置の製造方法において、
前記被エッチング層が、金属層と、強誘電体層と、酸化イリジウム層とを順次積層した、強誘電体キャパシタとなる積層膜の前記酸化イリジウム層であり、
前記第２の工程の後に、前記強誘電体層及び前記金属層に異方性エッチングを施して、前記強誘電体キャパシタを形成する第３の工程と、
前記強誘電体キャパシタを、カバー膜で覆う第４の工程とを有することを、
特徴とする集積回路装置の製造方法。
【００７７】
（付記３）
付記１又は２に記載の集積回路装置の製造方法において、
前記第１の工程において、
前記被エッチング層の上に、非感光性の第１の樹脂層である第１のマスクを形成し、
前記第１のマスクの上に、前記異方性エッチングに対する耐性が前記第１の樹脂層より高い感光性の第２の樹脂層を形成し、
前記所定の形状に対応して前記第２の樹脂層を露光し、その後前記第２の樹脂層を現像して、第２のマスクを形成することを、
特徴とする集積回路装置の製造方法。
【００７８】
（付記４）
付記３に記載の集積回路装置の製造方法において、
前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層が、フェノールを主成分とする樹脂層であることを、
特徴とする集積回路装置の製造方法。
【００７９】
（付記５）
付記３に記載の集積回路装置の製造方法において、
前記第１の樹脂層が、アダマンチルメタクリレートを成分とする樹脂層であり、
前記第２の樹脂層が、フェノールを主成分とする樹脂層であることを、
特徴とする集積回路装置の製造方法。
【００８０】
（付記６）
付記１又は２に記載の集積回路装置の製造方法において、
前記第１の工程において、
前記被エッチング層の上に、非感光性の第１の樹脂の層である第１のマスクを形成し、
前記第１のマスクの上に、紫外線硬化を促進する感光剤を前記第１の樹脂に添加した前記第２の樹脂層を形成し、
前記所定の形状に対応して前記第２の樹脂層を露光し、その後前記第２の樹脂層を現像して、前記第２のマスクを形成し、
前記第１のマスク及び前記第２のマスクに紫外線を照射することを、
特徴とする集積回路装置の製造方法。
【符号の説明】
【００８１】
７・・・Ｐｔ膜
８・・・PZT(Pb(Zr,Ti)O3)膜
１０・・・酸化イリジウム膜
１２・・・第１の樹脂層
１４・・・第２の樹脂層
１６・・・第１のマスク
１８・・・第２のマスク
２０・・・エッチングマスク
３０・・・カバー膜
３８・・・エッチングフェンス
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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