(57)【要約】【課題】相変化メモリ素子の製造方法を提供すること。【解決手段】半導体基板２００上に相変化材料として利用されるＧＳＴカルコゲニド層を形成し、このＧＳＴカルコゲニド層上にハードマスクパターン２０４ａを形成し、エッチングガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスと四フッ化炭素（ＣＦ４）ガスとの混合ガスを利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置で、ＧＳＴカルコゲニド層に対してエッチング選択比の高いハードマスクパターン２０４ａをエッチングマスクとして、ＧＳＴカルコゲニド層を乾式エッチングしてＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａを形成し、ハードマスクパターン２０４ａは、チタン窒化パターンで形成できる相変化メモリ素子の製造方法である。【選択図】図５
2008060541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に相変化材料として利用されるＧＳＴカルコゲニド層を形成するステップと、
前記ＧＳＴカルコゲニド層上にハードマスクパターンを形成するステップと、
エッチングガスとしてＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスを利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置で、前記ＧＳＴカルコゲニド層に対してエッチング選択比の高い前記ハードマスクパターンをエッチングマスクとして、前記ＧＳＴカルコゲニド層を乾式エッチングしてＧＳＴカルコゲニドパターンを形成するステップと
を含むことを特徴とする相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項２】
前記ハードマスクパターンは、チタン窒化パターンで形成することを特徴とする請求項１に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項３】
前記ヘリコンプラズマ乾式エッチング装置で前記ＧＳＴカルコゲニドパターンを形成するとき、ＲＦ電力は、５００Ｗ乃至１２００Ｗであり、ＲＦバイアス電力は、１００Ｗ乃至６００Ｗであり、チャンバの圧力は、３ｍＴｏｒｒ乃至５ｍＴｏｒｒの条件で行うことを特徴とする請求項１に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項４】
前記ＧＳＴカルコゲニド層を乾式エッチングするとき、ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合（ＣＦ4／Ａｒ＋ＣＦ4）は、１０％乃至６０％の条件で行うことを特徴とする請求項２に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項５】
前記ＧＳＴカルコゲニド層を乾式エッチングするとき、ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合（ＣＦ4／Ａｒ＋ＣＦ4）は、２０％の条件で行うことを特徴とする請求項４に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項６】
前記ＧＳＴカルコゲニド層を乾式エッチングするとき、ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合（ＣＦ4／Ａｒ＋ＣＦ4）が上昇するにつれて、前記チタン窒化パターンに対する前記ＧＳＴカルコゲニド層のエッチング選択比は低下することを特徴とする請求項２に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項７】
前記チタン窒化パターンは、
前記ＧＳＴカルコゲニド層上にチタン窒化層を形成するステップと、前記チタン窒化層上にフォトレジストパターンを形成するステップと、前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして、前記チタン窒化層を、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスをエッチングガスとして利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置で乾式エッチングして形成するステップとを含むことを特徴とする請求項２に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項８】
前記チタン窒化層を乾式エッチングするとき、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスに対するＣｌ2ガスの割合（Ｃｌ2／Ａｒ＋Ｃｌ2）は、１０％乃至６０％の条件で行うことを特徴とする請求項７に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項９】
前記チタン窒化層を乾式エッチングするとき、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスに対するＣｌ2ガスの割合（Ｃｌ2／Ａｒ＋Ｃｌ2）は、２０％条件で行うことを特徴とする請求項８に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項１０】
前記チタン窒化パターンを形成するための乾式エッチング時、前記チタン窒化層上に形成されたフォトレジストパターンは除去されることを特徴とする請求項７に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項１１】
前記ヘリコンプラズマ乾式エッチング装置で前記チタン窒化層を乾式エッチングするとき、ＲＦ電力は、５００Ｗ乃至１２００Ｗであり、ＲＦバイアス電力は、１００Ｗ乃至６００Ｗであり、チャンバの圧力は、３ｍＴｏｒｒ乃至５ｍＴｏｒｒの条件で行うことを特徴とする請求項７に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項１２】
半導体基板上にシリコン酸化層を形成するステップと、
前記シリコン酸化層上に下部金属電極層及び発熱性金属電極層を順次に形成するステップと、
前記発熱性金属電極層上に相変化材料として利用されるＧＳＴカルコゲニド層を形成するステップと、
前記ＧＳＴカルコゲニド層上にハードマスクパターンを形成するステップと、
エッチングガスとしてＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスを利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置で、前記ＧＳＴカルコゲニド層に対してエッチング選択比の高い前記ハードマスクパターンをエッチングマスクとして前記ＧＳＴカルコゲニド層を乾式エッチングしてＧＳＴカルコゲニドパターンを形成するステップと、
前記ハードマスクパターン上に上部金属電極層を形成するステップと
を含むことを特徴とする相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項１３】
前記ハードマスクパターンは、チタン窒化パターンで形成することを特徴とする請求項１２に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項１４】
前記ＧＳＴカルコゲニド層を乾式エッチングするとき、ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合（ＣＦ4／Ａｒ＋ＣＦ4）は、１０％乃至６０％の条件で行うことを特徴とする請求項１３に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項１５】
前記チタン窒化パターンは、
前記ＧＳＴカルコゲニド層上にチタン窒化層を形成するステップと、前記チタン窒化層上にフォトレジストパターンを形成するステップと、前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして、前記チタン窒化層を、ＡｒとＣｌ2との混合ガスをエッチングガスとして利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置で乾式エッチングするステップとを含むことを特徴とする請求項１３に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【請求項１６】
前記チタン窒化層を乾式エッチングするとき、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスに対するＣｌ2ガスの割合（Ｃｌ2／Ａｒ＋Ｃｌ2）は、１０％乃至６０％の条件で行うことを特徴とする請求項１５に記載の相変化メモリ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相変化メモリ素子の製造方法に関し、より詳細には、相変化材料であるゲルマニウム（Ｇｅ）−アンチモン（Ｓｂ）−テルル（Ｔｅ）カルコゲニドパターン（以下、“ＧＳＴカルコゲニドパターン”という）を含む相変化メモリ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電源を遮断しても、保存された情報が消えない特徴を有している不揮発性メモリ素子は、携帯用個人端末機の需要増加に合わせて、飛躍的な技術の発展を表している。この不揮発性メモリ素子のうち、代表的にフラッシュメモリ素子が挙げられる。このフラッシュメモリ素子は、シリコン工程を基盤とする低コストの長所を生かして不揮発性メモリ市場の大部分を占めている。しかし、フラッシュメモリ素子は、情報の保存に比較的に高い電圧を使用せねばならないという点と、情報の反復保存回数が制限されるという点とのため、これを克服するための次世代の不揮発性メモリ素子の研究開発が活発に行われている。
【０００３】
次世代の不揮発性メモリ素子のうち、代表的に相変化メモリ素子が挙げられる。この相変化メモリ素子は、結晶状態によってその抵抗値が変わる相変化材料、例えば、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅカルコゲニド層（以下、“ＧＳＴカルコゲニド層”という）に適切な条件の電流または電圧を印加して、相変化材料が有する結晶状態を制御して情報を保存し、相変化材料の結晶状態による抵抗値の変化から、保存された情報の種類を判読する方法を取る。
【０００４】
相変化メモリ素子の実用化のために、相変化メモリ素子の消費電力を著しく下げ、高集積化を達成せねばならない。相変化メモリ素子の消費電力を下げ、高集積化を達成するためには、相変化材料であるＧＳＴカルコゲニド層を写真エッチング工程で乾式エッチングして、非常に微細なＧＳＴカルコゲニドパターンを形成せねばならない。ところが、ＧＳＴカルコゲニド層は、レーザ光による相変化現象を利用する光記録媒体の核心材料としてのみ広く利用されてきたため、ＧＳＴカルコゲニド層のエッチング特性が確立されていない。したがって、相変化メモリ素子の製造時にＧＳＴカルコゲニド層を乾式エッチングする場合、エッチング工程の条件及びエッチングガスの種類などを最適化する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、相変化材料であるＧＳＴカルコゲニド層のエッチング工程の条件を最適化して、非常に微細なＧＳＴカルコゲニドパターンを形成できる相変化メモリ素子の製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような技術的課題を解決するために、本発明の一側面による相変化メモリ素子の製造方法は、半導体基板上に相変化材料として利用されるＧＳＴカルコゲニド層を形成することを含む。前記ＧＳＴカルコゲニド層上にハードマスクパターンを形成する。エッチングガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスと四フッ化炭素（ＣＦ4）ガスとの混合ガスを利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置で、前記ＧＳＴカルコゲニド層に対してエッチング選択比の高い前記ハードマスクパターンをエッチングマスクとして、前記ＧＳＴカルコゲニド層を乾式エッチングしてＧＳＴカルコゲニドパターンを形成する。
【０００７】
前記ハードマスクパターンは、チタン窒化パターンで形成できる。前記ＧＳＴカルコゲニド層を乾式エッチングするとき、ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合（ＣＦ4／Ａｒ＋ＣＦ4）は、１０％乃至６０％の条件で行うことが望ましい。
【０００８】
前記チタン窒化パターンは、前記ＧＳＴカルコゲニド層上にチタン窒化層を形成し、前記チタン窒化層上にフォトレジストパターンを形成し、前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして、前記チタン窒化層を、Ａｒガスと塩素ガス（Ｃｌ2）との混合ガスをエッチングガスとして利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置で乾式エッチングして形成できる。前記チタン窒化層を乾式エッチングするとき、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスに対するＣｌ2ガスの割合（Ｃｌ2／Ａｒ＋Ｃｌ2）は、１０％乃至６０％の条件で行える。
【０００９】
また、本発明の他の側面による相変化メモリ素子の製造方法は、半導体基板上にシリコン酸化層を形成し、前記シリコン酸化層上に下部金属電極層及び発熱性金属電極層を順次に形成することを含む。前記発熱性金属電極層上に相変化材料として利用されるＧＳＴカルコゲニド層を形成する。前記ＧＳＴカルコゲニド層上にハードマスクパターンを形成する。エッチングガスとして、ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスを利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置で、前記ＧＳＴカルコゲニド層に対してエッチング選択比の高い前記ハードマスクパターンをエッチングマスクとして、前記ＧＳＴカルコゲニド層を乾式エッチングしてＧＳＴカルコゲニドパターンを形成する。前記ハードマスクパターン上に上部金属電極層を形成する。
【００１０】
前記ハードマスクパターンは、チタン窒化パターンで形成できる。前記チタン窒化パターンは、前記ＧＳＴカルコゲニド層上にチタン窒化層を形成し、前記チタン窒化層上にフォトレジストパターンを形成し、前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして、前記チタン窒化層を、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスをエッチングガスとして利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置で乾式エッチングして形成できる。前記チタン窒化層を乾式エッチングするとき、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスに対するＣｌ2ガスの割合（Ｃｌ2／Ａｒ＋Ｃｌ2）は、１０％乃至６０％の条件で行える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ハードマスク層、例えば、チタン窒化層をハードマスク層とし、エッチングガスとしてＡｒとＣＦ4との混合ガスを利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置でＧＳＴカルコゲニド層を乾式エッチングして、約１００ｎｍまたはそれ以下のサイズを有するＧＳＴカルコゲニドパターンを容易に形成できる。
【００１２】
また、本発明は、ＧＳＴカルコゲニドパターンを形成するとき、適切なハードマスク材料、エッチング工程順序及びエッチング工程条件を提供することによって、相変化メモリ素子の製造方法についての再現性及び信頼性を向上させうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。しかし、以下に例示する本発明の実施形態は、多様な他の形態に変形され、本発明の技術的範囲が後述する実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は、当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。
【００１４】
図面において膜または領域のサイズまたは厚さは、明細書の明確性のために誇張されて示されている。また、本発明の実施形態は、多様な他の形態に変形され、本発明の技術的範囲が、以下で説明する実施形態によって限定されると解釈されてはならない。
【００１５】
本発明者は、ＧＳＴカルコゲニドパターンの幅が約１００ｎｍ、またはそれ以下のサイズを得ようとする場合、ＧＳＴカルコゲニド層の乾式エッチングのためには、特定のエッチング工程の条件と特定のエッチング工程用のハードマスク層とが必要であるということが分かった。
【００１６】
そのために、本発明は、相変化メモリ素子の製造時にＧＳＴカルコゲニド層の乾式エッチングのために、ヘリコンプラズマ乾式エッチング装置を利用する。特に、本発明は、相変化メモリの製造時にＧＳＴカルコゲニド層の乾式エッチングのために、一般的に使用される反応性イオンエッチング装置（Ｒｅａｃｔｉｖｅ−Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ；ＲＩＥ）または磁場型誘導結合プラズマエッチング装置を使用せず、ヘリコンプラズマ乾式エッチング装置と、これによる適切な混合ガスとを利用する。
【００１７】
まず、本発明に適用されるヘリコンプラズマ乾式エッチング装置について概略的に説明する。  
図１は、本発明の相変化メモリ素子の製造時に利用されるヘリコンプラズマ乾式エッチング装置の概念図で、図２は、図１のヘリコンプラズマ乾式エッチング装置のアンテナを利用してヘリコンプラズマを発生させるための構造を模式的に示す図である。
【００１８】
具体的に、本発明に利用されるヘリコンプラズマ乾式エッチング装置は、ボディー９０の上部に半導体基板１００、例えば、シリコン基板が置かれる両極チャック１０２を備えるチャンバ１０４を備える。このチャンバ１０４は、腐食性の強いエッチングガスを使用するため、チャンバ１０４の内部の腐食を防止するために、アルミニウム（Ａｌ）を酸化処理（陽極酸化処理）する。チャンバ１０４の壁内には、チャンバ１０４を加熱できるヒータ１０６が設置されている。両極チャック１０２には、１３．５６ＭＨｚの周波数の０乃至１．０ｋＷの電力を印加できるバイアス電源１０８が連結される。チャンバ１０４の壁は、カソードの役割を行う。図１及び図２では、チャンバ１０４の圧力を下げるための真空手段（図示せず）、例えば、真空ポンプやバルブなどは、便宜のために省略して示す。
【００１９】
チャンバ１０４の上部には、ヘリコンプラズマソース部１１２が設置される。このヘリコンプラズマソース部１１２は、放電チューブ１１３内にエッチングガス注入口１１４を通じて注入されたエッチングガスを、ソース電源１１６、磁石（永久磁石や電磁石）１１８及びアンテナ１２０から構成されたアンテナボックス１２１を利用してヘリコンウェーブ１２２を発生させて、高密度のプラズマを発生させる。
【００２０】
特に、プラズマソース部１１２では、アンテナボックス１２１により電子の速度と一致するヘリコンウェーブ１２２を加えて、波動のエネルギーが特定の電子のエネルギーを高めることによって、全体電子のエネルギーを高めて衝突回数を増加させることによって、高密度のプラズマを発生させる。図２に示すように、ソース電源１１６は、マッチングネットワーク１１７を通じてアンテナ１２０に連結され、ソース電源１１６は、６０ＭＨｚの周波数の０乃至２．０ｋＷの電力を印加できる。
【００２１】
以下では、上述したヘリコンプラズマ乾式エッチング装置を利用してＧＳＴカルコゲニド層を乾式エッチングすることによって、ＧＳＴカルコゲニドパターンを形成する工程を説明する。本発明の実施形態を説明するに先立って、本発明の実施形態と比較される比較例として、図３乃至図６を提示する。比較例は、後述する本発明の実施形態の根拠を説明するために提供される。
【００２２】
［比較例］
図３乃至図６は、本発明の実施形態との比較のための比較例であって、ＧＳＴカルコゲニドパターンの形成工程を示す断面図である。図３乃至図６は、ヘリコンプラズマ乾式エッチング装置及びシリコン酸化層（ＳｉＯ2）をハードマスクパターンとして、ＧＳＴカルコゲニドパターンを形成する工程を示す図である。
【００２３】
図３に示すように、基板２００、例えば、シリコン基板上にＧＳＴカルコゲニド層２０２を形成した。ＧＳＴカルコゲニド層２０２は、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を利用して常温で形成した。ＧＳＴカルコゲニド層２０２は、Ｇｅ、Ｓｂ及びＴｅがそれぞれ２：２：５の割合で組み合わせられたＧｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5を形成した。ＧＳＴカルコゲニド層２０２上に、シリコン酸化層でハードマスク層２０４を形成した。ハードマスク層２０４であるシリコン酸化層は、ＥＣＲ気相蒸着法を利用して常温で形成した。
【００２４】
ハードマスク層２０４上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像のリソグラフィ工程を利用してフォトレジストパターン２０６を形成した。リソグラフィ工程には、多様な光源の搭載されたリソグラフィ装備が使用されうるが、約１００ｎｍまたはそれ以下の微細パターンを形成するために、ＡｒＦエキシマーレーザを光源として使用するリソグラフィ装備、または電子ビームを光源として使用する電子ビームリソグラフィ装備が利用されうる。本比較例では、電子ビームリソグラフィ装備とネガティブ型電子ビームレジストである水素シルセスキオキサン（ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ；ＨＳＱ）を使用してフォトレジストパターン２０６を形成した。
【００２５】
図４に示すように、フォトレジストパターン２０６をマスクとして、シリコン酸化層からなるハードマスク層２０４をエッチングしてハードマスクパターン２０４ａを形成した。ハードマスク層２０４は、エッチングガスとしてＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスを利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置を利用して行った。
【００２６】
ハードマスク層２０４のエッチング工程において、ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合（ＣＦ4／Ａｒ＋ＣＦ4）は、１０％乃至６０％の条件で行えるが、本比較例では、４０％の条件で行った。ハードマスク層２０４のエッチング工程時、ソース電源１１６及びバイアス電源１０８の動作周波数は、それぞれ６０ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚとする。そして、ソース電源１１６のＲＦ電力は、５００Ｗ乃至１２００Ｗ、望ましくは、６００Ｗを印加し、バイアス電源１０８のＲＦ電力は、１００Ｗ乃至６００Ｗ、望ましくは、４５０Ｗを印加した。そして、チャンバの圧力は、３ｍＴｏｒｒ乃至５ｍＴｏｒｒとした。
【００２７】
ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスを利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置でハードマスクパターン２０４ａを形成すれば、ハードマスクパターン２０４ａ上に形成されているフォトレジストパターン２０６は、その厚さが著しく薄くなるか、場合によっては、全て除去された状態となる。図４では、便宜のために、フォトレジストパターン２０６の一部が残っている状態で図示した。
【００２８】
図５及び図６に示すように、フォトレジストパターン２０６の一部が残っていれば、通常的なフォトレジストストリップ工程で除去する。次いで、ハードマスクパターン２０４ａを利用してＧＳＴカルコゲニド層２０２をエッチングして、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａを形成した。ＧＳＴカルコゲニド層２０２は、エッチングガスとしてＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスを利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置を利用して行った。
【００２９】
ＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング工程において、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスに対するＣｌ2ガスの割合（Ｃｌ2／Ａｒ＋Ｃｌ2）は、１０％乃至６０％の条件で行い、本比較例では、２０％で行った。ＧＳＴカルコゲニド層２０２をエッチングするとき、ソース電源１１６及びバイアス電源１０８の動作周波数は、それぞれ６０ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚとする。そして、ソース電源１１６のＲＦ電力は、５００Ｗ乃至１２００Ｗ、望ましくは、６００Ｗを印加して、バイアス電源１０８のＲＦ電力は、１００Ｗ乃至６００Ｗ、望ましくは、４５０Ｗを印加した。そして、チャンバの圧力は、３ｍＴｏｒｒ乃至５ｍＴｏｒｒとした。
【００３０】
ＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング工程において、ハードマスク層２０４のエッチング工程に利用したエッチングガスであるＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスを利用せずに、敢えてＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスを利用した理由は、次の通りである。
【００３１】
具体的に、上述のように、フォトレジストパターン２０６がほとんど消尽された状態で、ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスを利用してＧＳＴカルコゲニド層２０２をエッチングすれば、シリコン酸化層からなるハードマスクパターン２０４ａは、エッチング率が高く、深くエッチングされる。これにより、ＧＳＴカルコゲニド層２０２をエッチングする際にハードマスクパターン２０４ａも同時にエッチングされて、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの均一性及び健全性が確保できない。さらに、ハードマスクパターン２０４ａが高速でエッチングされれば、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａを形成することができなくなる。
【００３２】
一方、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスの条件でエッチングする場合、シリコン酸化層からなるハードマスクパターン２０４ａはエッチングされ難く、ＧＳＴカルコゲニド層２０２と高いエッチング選択比を維持できる。これにより、ＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング工程において、エッチングガスとしてＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスを利用した。
【００３３】
次いで、図６に示すように、ハードマスクパターン２０４ａを除去する。ハードマスクパターン２０４ａを除去する理由は、相変化メモリ素子の製造において、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの上部には、上部金属電極層が配置される場合が多いためである。ハードマスクパターン２０４ａの除去は、乾式エッチング工程または湿式エッチング工程を利用して行える。望ましくは、工程の容易性のために、適切な濃度を有するフッ化水素水溶液（ＨＦ）による湿式エッチング工程を利用してハードマスクパターン２０４ａを除去する。
【００３４】
図７乃至図９は、図３乃至図６の比較例を通じて得られたＧＳＴカルコゲニドパターンのＳＥＭ写真を示す図である。  
図７乃至図９に示すように、比較例を通じて形成したＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａは、基板２００との境界部分がエッチングされ過ぎて、アンダーカットされているということが分かる。これにより、比較例を通じてＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａは、確実に形成できないということが分かる。
【００３５】
また、図７に示すように、図７は、電子ビームリソグラフィ工程によりパターンの幅が約１００ｎｍに形成されたＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの断面写真を示す図である。図７に示すように、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの下部が、中央部より過渡にエッチングされているということが観察できる。
【００３６】
図８及び図９に示すように、図８及び図９は、電子ビームリソグラフィ工程によりパターンの幅が約５０ｎｍであり、パターン高さが約１５０ｎｍに形成されたＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの断面写真を示す図である。図８に示すように、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの下部が、中央部より過渡にエッチングされているということが観察できる。また、図９に示すように、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａ自体は形成されているが、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの形状は非常に不規則的であり、過剰エッチング現象により崩れたり、除去されたＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａが多く発見されるということが分かる。
【００３７】
本発明者は、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの過剰エッチング現象は、ＧＳＴカルコゲニド層２０２をエッチングするとき、エッチングガスとしてＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスを使用したという点に起因していると考え、その原因は、次の２つが考えられた。
【００３８】
第１に、ＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング工程時、エッチングガスとして使用したＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスを使用する場合、ＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング率が速すぎて、ヘリコンプラズマ乾式エッチング装置が提供する垂直方向のエッチング異方性を上回る等方性エッチング過程が同時に行われて、過剰エッチング現象が表れたと判断した。
【００３９】
第２に、ＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング工程時、エッチングガスとして使用したＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスがＧＳＴカルコゲニド層２０２と化学的に非常によく反応する性質を有しており、微細なＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａを均一で、かつ健全に形成し難いと判断した。
【００４０】
ただし、本発明者が確認した結果、比較的に大きなパターン幅を有するＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａを形成する場合には、図７乃至図９のような過剰エッチング問題が著しく観察されず、過剰エッチング問題は、ＧＳＴカルコゲニド層２０２を約１００ｎｍまたはそれ以下のサイズを有する微細なＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａで形成する場合にのみ観察された。
【００４１】
［実施形態］
図１０乃至図１２は、本発明によるＧＳＴカルコゲニドパターンの形成工程を示す断面図である。  
特に、図１０乃至図１２は、ヘリコンプラズマ乾式エッチング装置及びチタン窒化層（ＴｉＮ）をハードマスクパターン２１０ａとしてＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａを形成する工程を示す図である。ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａを形成するためにハードマスクパターン２１０ａを導入する理由は、次の通りである。
【００４２】
第１に、一般的に、リソグラフィ工程では、フォトレジストパターンを乾式エッチング工程のマスクとして使用する。リソグラフィ工程において下地層のパターンのサイズが非常に微細な場合、フォトレジストパターンの形状の健全性が、下地層のパターンの均一性を大きく左右する。微細パターンを形成するリソグラフィ工程で利用するフォトレジストパターンは、乾式エッチング工程を通じて持続的な形状変形が行われ、これは、下地層のパターンの均一性及び健全性を大きくき損する。特に、非常に微細なパターンを形成するために頻繁に導入される電子ビームリソグラフィ工程の場合、所望のパターン解像度を確保するために、フォトレジスト層の厚さが非常に薄くなるが、このように薄いフォトレジスト層は、下地層の乾式エッチング工程を行うのに不十分である。
【００４３】
第２に、本発明のように、エッチングしようとする下地層がＧＳＴカルコゲニド層２０２である場合、ＧＳＴカルコゲニド層２０２との十分なエッチング選択比を有する材料をハードマスク層として選択する。これにより、微細なＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの形成をさらに容易に行えるだけでなく、工程マージンを十分に確保できるという利点がある。結果的に、ハードマスク層２１０を導入する場合、微細なＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの健全性及び均一性を大きく改善できる。
【００４４】
図１０に示すように、基板２０２上にＧＳＴカルコゲニド層２０２を形成した。このＧＳＴカルコゲニド層２０２は、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を利用して常温で形成した。ＧＳＴカルコゲニド層２０２は、Ｇｅ、Ｓｂ及びＴｅがそれぞれ２：２：５の割合で組み合わせられたＧｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5を形成した。ＧＳＴカルコゲニド層２０２上にハードマスク層２１０を形成した。このハードマスク層２１０は、後続工程のＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング条件で、ＧＳＴカルコゲニド層２０２に対するエッチング選択比の高い物質層を利用する。本実施形態では、ハードマスク層２１０としてチタン窒化層を利用し、特に、チタン窒化層の単一層を利用する。ハードマスク層２１０であるチタン窒化層は、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により常温で形成した。
【００４５】
ハードマスク層２１０上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像のリソグラフィ工程を利用してフォトレジストパターン２０６を形成した。リソグラフィ工程は、上述した比較例に示したように、多様な光源の搭載されたリソグラフィ装備が使用されうるが、１００ｎｍまたはそれ以下の微細パターンを形成するために、ＡｒＦエキシマーレーザを光源として使用するリソグラフィ装備、または電子ビームを光源として使用する電子ビームリソグラフィ装備が使用されうる。特に、本実施形態では、比較例で説明したように、電子ビームリソグラフィ装備とネガティブ型電子ビームレジストであるＨＳＱとを使用して微細なフォトレジストパターン２０６を形成した。
【００４６】
図１１に示すように、フォトレジストパターン２０６をマスクとして、チタン窒化層からなるハードマスク層２１０をエッチングしてハードマスクパターン２１０ａを形成した。ハードマスク層２１０は、エッチングガスとしてＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスを利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置を利用して行った。
【００４７】
ハードマスク層２１０のエッチング工程時、ソース電源１１６及びバイアス電源１０８の動作周波数は、それぞれ６０ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚとする。ソース電源１１６のＲＦ電力は、５００Ｗ乃至１２００Ｗ、望ましくは、４００Ｗ乃至８００Ｗ、さらに望ましくは、６００Ｗを印加し、バイアス電源１０８のＲＦ電力は、１００Ｗ乃至６００Ｗ、望ましくは、１５０Ｗを印加した。そして、チャンバの圧力は、３ｍＴｏｒｒ乃至５ｍＴｏｒｒとした。ハードマスク層２１０のエッチング工程において、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスに対するＣｌ2ガスの割合（Ｃｌ2／Ａｒ＋Ｃｌ2）は、１０％乃至６０％の条件で行うことが望ましく、さらに望ましくは、２０％の条件で行うことが望ましい。本実施形態では、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスに対するＣｌ2ガスの割合を２０％の条件で行った。
【００４８】
上述したハードマスク層２１０のエッチング工程において、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスに対するＣｌ2ガスの割合（Ｃｌ2／Ａｒ＋Ｃｌ2）を２０％とした理由は、このようなエッチングガス条件がハードマスクパターン２１０ａを形成するのに最も適しているためである。
【００４９】
具体的に、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスに対するＣｌ2ガスの割合が２０％であるエッチングガス条件で、ハードマスク層２１０であるチタン窒化層のエッチング率は約２１０ｎｍ／分であり、健全な形状のハードマスクパターン２１０ａを速かに形成するのに適している。ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスに対するＣｌ2ガスの割合が１０％である条件では、ハードマスク層２１０であるチタン窒化層のエッチング率が約８０ｎｍ／分と多少遅い。ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスに対するＣｌ2ガスの割合が４０％である条件では、ハードマスク層２１０であるチタン窒化層のエッチング率が２９０ｎｍ／分と非常に速いが、ＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング率も５８０ｎｍ／分と速い。
【００５０】
したがって、ハードマスクパターン２１０ａの形成の便宜性と、ハードマスクパターン２１０ａの形成時にＧＳＴカルコゲニド層２０２間のエッチング選択比とを総合的に考慮すると、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスに対するＣｌ2ガスの割合が２０％である条件は、チタン窒化層からなるハードマスクパターン２１０ａの形成に最も望ましい条件であると言える。
【００５１】
ＡｒとＣｌ2との混合ガスを利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置でハードマスクパターン２１０ａを形成すれば、ハードマスクパターン２１０ａ上に形成されているフォトレジストパターン２０６は、その厚さが著しく薄くなったり、場合によっては、全て除去された状態になる。図１１では、便宜のために、フォトレジストパターン２０６の一部が残っている状態で図示した。
【００５２】
図１２に示すように、フォトレジストパターン２０６の一部が残っていれば、通常的なフォトレジストストリップ工程で除去する。次いで、ハードマスクパターン２１０ａを利用してＧＳＴカルコゲニド層２０２をエッチングして、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａを形成した。ＧＳＴカルコゲニド層２０２は、エッチングガスとしてＡｒとＣＦ4との混合ガスを利用するヘリコンプラズマ乾式エッチング装置を利用して行った。
【００５３】
ＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング工程時、ソース電源１１６及びバイアス電源１０８の動作周波数は、それぞれ６０ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚとする。ソース電源１１６のＲＦ電力は、５００Ｗ乃至１２００Ｗ、望ましくは、４００Ｗ乃至８００Ｗ、さらに望ましくは、６００Ｗを印加し、バイアス電源１０８のＲＦ電力は、１００Ｗ乃至６００Ｗ、望ましくは、４５０Ｗを印加した。そして、チャンバの圧力は、３ｍＴｏｒｒ乃至５ｍＴｏｒｒとした。
【００５４】
ＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング工程において、ＡｒとＣＦ4との混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合（ＣＦ4／Ａｒ＋ＣＦ4）は、１０％乃至６０％の条件で行うことが望ましく、さらに望ましくは、２０％の条件で行うことが望ましい。本実施形態では、ＡｒとＣＦ4との混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合を２０％で行った。
【００５５】
本実施形態で、ＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング工程でＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合を２０％で行った理由は、このエッチングガス条件が、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａを形成するのに最も適しているためである。
【００５６】
具体的に、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの形成のためのエッチング工程では、チタン窒化層（チタン窒化パターン）からなるハードマスクパターン２１０ａとＧＳＴカルコゲニド層２０２との高いエッチング選択比を維持することが必要である。ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合によるチタン窒化層（チタン窒化パターン）とＧＳＴとのエッチング選択比を調べた。その結果、ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合が１０％、２０％及び４０％と上昇し続けることによって、チタン窒化層に対するＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング選択比は、１０．２、９．６及び７．７の順に低下するということが確認された。
【００５７】
したがって、２つの材料のエッチング選択比のみを考慮すれば、ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合が１０％の条件でＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａを形成することが望ましい。ただし、本実施形態では、ＡｒとＣＦ4ガスとの混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合を２０％としたことは、ＧＳＴカルコゲニド層２０２自体のエッチング率も高く、ハードマスクパターン２１０ａとＧＳＴカルコゲニド層２０２とのエッチング選択比も依然として高いためである。
【００５８】
さらに、ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合が４０％以上である条件は、チタン窒化層からなるハードマスクパターン２１０ａとＧＳＴカルコゲニド層２０２とのエッチング選択性を十分に向上させ得ない条件であるだけでなく、ＣＦ4の過剰流入によって、ハードマスクパターン２１０ａ上に不要な炭素層が残留して、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａのエッチングプロファイルをき損する可能性がありうる。
【００５９】
結果的に、ハードマスクパターン２１０ａとＧＳＴカルコゲニド層２０２とのエッチング選択比、ＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング率及びＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａのエッチングプロファイル特性などを総合的に考慮すると、ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスに対するＣＦ4ガスの割合が２０％である条件は、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａを形成するのに最も望ましい条件であると言える。
【００６０】
次いで、ＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング工程において、ハードマスク層２１０のエッチング工程に利用したエッチングガスとしてＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスを利用せずに、敢えてＡｒとＣＦ4ガスとの混合ガスを利用した理由は、次の通りである。
【００６１】
第１に、上述したように、フォトレジストパターン２０６がほとんど消尽された状態で、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスを利用してＧＳＴカルコゲニド層２０２をエッチングすれば、混合ガスに対して高いエッチング率の特性を有するハードマスク層２１０も同時にエッチングされる。これにより、ＧＳＴカルコゲニドパターンの均一性及び健全性を確保できないだけでなく、所定のサイズを有するＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａを形成できなくなる。
【００６２】
一方、ＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスの条件で、チタン窒化層からなるハードマスクパターン２１０ａはほとんどエッチングされず、ＧＳＴカルコゲニド層２０２と高いエッチング選択比を維持できる。したがって、ＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング工程では、エッチングガスとしてＡｒガスとＣＦ4ガスとの混合ガスを利用した。
【００６３】
第２に、比較例で説明したように、１００ｎｍまたはそれ以下のパターン幅を有するＧＳＴカルコゲニド層２０２のエッチング工程において、ＡｒガスとＣｌ2ガスとの混合ガスを使用すれば、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの過剰エッチング現象が発生して、パターンの正確性及び均一性を保証できないためである。
【００６４】
そして、チタン窒化層からなるハードマスクパターン２１０ａを別途に除去する必要はない。なぜなら、ＧＳＴカルコゲニド層２０２を利用した相変化メモリ素子の製造工程において、ＧＳＴカルコゲニド層２０２の上部には、通常的に上部金属電極層が形成されるが、チタン窒化層からなるハードマスクパターン２１０ａは、上部電極とＧＳＴカルコゲニド層との間の拡散防止層の役割を行うためである。したがって、本発明に係るＧＳＴカルコゲニド層２０２の微細パターニング方法において、チタン窒化層をハードマスク層２１０として使用することは、実際の相変化メモリ素子製造工程ともよく一致する。
【００６５】
本発明の実施形態でチタン窒化層をハードマスク層２１０の材料として使用したが、本発明で提供されるＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの形成方法に、単にチタン窒化層のみをハードマスク層２１０の材料として使用できることではない。上述したように、ＡｒガスとＣＦ4との混合ガスをエッチングガスとして使用するとき、よくエッチングされない金属材料のうち、ＧＳＴカルコゲニド層２０２との高いエッチング選択比を有する材料ならば、いかなる材料でも採用されうる。
【００６６】
図１３乃至図１５は、図１０乃至図１２の実施形態を通じて得られたＧＳＴカルコゲニドパターンのＳＥＭ写真を示す図である。  
図１３乃至図１５に詳細に示すように、実施形態を通じて形成したＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａは、比較例と比較して基板２００との境界部分で過剰エッチングされた部分がないので、確実に形成されているということが分かる。
【００６７】
また、図１３に示すように、図１３は、電子ビームリソグラフィ工程により約１００ｎｍに形成されたＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの断面写真を示す図である。図１３に示すように、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａが良好なエッチングプロファイルを有しているということが分かる。ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの実際のパターンの幅は、１２２ｎｍと測定された。
【００６８】
図１４及び図１５に示すように、図１４及び図１５は、電子ビームリソグラフィ工程により約５０ｎｍに形成されたＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの断面写真を示す図である。図１４に示すように、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａが良好なエッチングプロファイルを有して、よく形成されているということが分かる。ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａの実際のパターンの幅は、６９ｎｍと測定された。また、図１５に示すように、ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａは、非常に均一で、規則的に良好に形成されているということが分かる。ＧＳＴカルコゲニドパターン２０２ａは、歪みや割れ現象も全く発見されなかった。
【００６９】
図１６は、本発明に採用されたヘリコンプラズマ乾式エッチング装置で製造した相変化メモリ素子の一例を示す断面図である。  
具体的に、本発明による相変化メモリ素子は、シリコン基板からなる半導体基板３００の表面を熱酸化して、第１シリコン酸化層３０２を形成する。この第１シリコン酸化層３０２は、半導体基板３００と、後に形成される相変化メモリ素子のスタック構造３０４とを電気的または熱的に絶縁させる。第１シリコン酸化層３０２上に相変化メモリ素子のスタック構造３０４が配置される。
【００７０】
スタック構造３０４は、第１シリコン酸化層３０２上に下部金属電極３０６、発熱性金属電極３０８、第２シリコン酸化層３１０、相変化材料として利用されるＧＳＴカルコゲニドパターン３１２、ハードマスクパターン３１５、第３シリコン酸化層３１４及び上部金属電極層３１６を備えている。下部金属電極３０６は、相変化メモリ素子の下部端子の役割を行い、低抵抗の金属電極で形成される。下部金属電極３０６は、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）などから構成され、一般的な金属電極の形成方法により形成される。
【００７１】
発熱性金属電極３０８は、ＧＳＴカルコゲニドパターン３１２との接触部分で結晶状態を変化させるのに十分な熱を発生させる役割を行う。これは、下部金属電極３０６を通じて供給された電流により達成される。発熱性金属電極３０８の抵抗は、一般的な金属電極に比べて高く構成する。発熱性金属電極３０８の材料の選択は、相変化メモリ素子の動作の特性を決める重要な要素である。発熱性金属電極３０８は、チタン窒化層（ＴｉＮ）から構成する。
【００７２】
第２シリコン酸化層３１０及び第３シリコン酸化層３１４は、ＧＳＴカルコゲニドパターン３１２と発熱性金属電極３０８とを極めて一部分でのみ接触させて、各材料を熱的に絶縁させる役割を行う。第２シリコン酸化層３１０は、できるだけ低温で形成する必要がある。なぜなら、発熱性金属電極３０８が、第２シリコン酸化層３１０の形成中に酸化されてはならないためである。ＧＳＴカルコゲニドパターン３１２の形成後に形成される第３シリコン酸化層３１４も、できるだけ低温で形成する必要がある。なぜなら、ＧＳＴカルコゲニドパターン３１２の酸化を防止し、ＧＳＴカルコゲニドパターン３１２の結晶状態を大きく変化させてはならないためである。
【００７３】
ＧＳＴカルコゲニドパターン３１２は、相変化メモリ素子を構成する最も核心的な材料である。ＧＳＴカルコゲニドパターン３１２は、組成によって多様な相変化特性を有し、これは、相変化メモリ素子の動作に非常に重要な役割を行う。本実施形態で、ＧＳＴカルコゲニドパターン３１２は、光保存装置で幅広く使用される材料であるＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅが、２：２：５の割合で組み合わせられたＧｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5を利用する。ＧＳＴカルコゲニドパターン３１２は、多元系スパッタリング成膜法または一元系電子ビーム蒸着法などを利用して形成する。
【００７４】
ＧＳＴカルコゲニドパターン３１２は、発熱性金属電極３０８及び第２シリコン酸化層３１０上にＧＳＴカルコゲニド層及びハードマスクパターン３１５を形成した後、上述した実施形態のヘリコンプラズマ乾式エッチング装置として利用して乾式エッチングして形成する。ハードマスクパターン３１５の材料やエッチング条件などは、上述した実施形態で説明したので省略する。
【００７５】
上部金属電極層３１６は、相変化メモリ素子の上部端子の役割を行う。上部金属電極層３１６は、下部金属電極３０６と同様に低抵抗の金属電極で形成される。ＧＳＴカルコゲニドパターン３１２の上には、上部金属電極層３１６とＧＳＴカルコゲニドパターン３１２との接触特性を向上させ、界面で発生しうる不要な反応や元素の移動などを防止するために、拡散防止の性質を有する他の金属層が挿入されてもよい。
【００７６】
図１６に示した相変化メモリ素子の構造は、メモリ素子の特性を向上させるために、一定の部分が変更されうる。本発明の実施形態に係る乾式エッチング工程を利用して製造可能な相変化メモリ素子は、図１６に示す構造にのみ限定されるものではない。図１６の相変化メモリ素子の構造は、本発明の実施形態に係るエッチング工程の詳細な内容を効果的に説明するために提示するものである。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、相変化メモリ素子関連の技術分野に好適に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の相変化メモリ素子の製造時に利用されるヘリコンプラズマ乾式エッチング装置の概念図である。
【図２】図１のヘリコンプラズマ乾式エッチング装置のアンテナを利用してヘリコンプラズマを発生させるための構造を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態との比較のための比較例であって、ＧＳＴカルコゲニドパターンの形成工程を示す断面図（その１）である。
【図４】本発明の実施形態との比較のための比較例であって、ＧＳＴカルコゲニドパターンの形成工程を示す断面図（その２）である。
【図５】本発明の実施形態との比較のための比較例であって、ＧＳＴカルコゲニドパターンの形成工程を示す断面図（その３）である。
【図６】本発明の実施形態との比較のための比較例であって、ＧＳＴカルコゲニドパターンの形成工程を示す断面図（その４）である。
【図７】図３乃至図６の比較例を通じて得られたＧＳＴカルコゲニドパターンのＳＥＭ写真を示す図（その１）である。
【図８】図３乃至図６の比較例を通じて得られたＧＳＴカルコゲニドパターンのＳＥＭ写真を示す図（その２）である。
【図９】図３乃至図６の比較例を通じて得られたＧＳＴカルコゲニドパターンのＳＥＭ写真を示す図（その３）である。
【図１０】本発明によるＧＳＴカルコゲニドパターンの形成工程を示す断面図（その１）である。
【図１１】本発明によるＧＳＴカルコゲニドパターンの形成工程を示す断面図（その２）である。
【図１２】本発明によるＧＳＴカルコゲニドパターンの形成工程を示す断面図（その３）である。
【図１３】図１０乃至図１２の実施形態を通じて得られたＧＳＴカルコゲニドパターンのＳＥＭ写真を示す図（その１）である。
【図１４】図１０乃至図１２の実施形態を通じて得られたＧＳＴカルコゲニドパターンのＳＥＭ写真を示す図（その２）である。
【図１５】図１０乃至図１２の実施形態を通じて得られたＧＳＴカルコゲニドパターンのＳＥＭ写真を示す図（その３）である。
【図１６】本発明に採用されたヘリコンプラズマ乾式エッチング装置で製造した相変化メモリ素子の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
９０  ボディー
１００  半導体基板
１０２  両極チャック
１０４  チャンバ
１０６  ヒータ
１０８  バイアス電源
１１２  ヘリコンプラズマソース部
１１３  放電チューブ
１１４  エッチングガス注入口
１１６  ソース電源
１１７  マッチングネットワーク
１１８  磁石（永久磁石や電磁石）
１２０  アンテナ
１２１  アンテナボックス
１２２  ヘリコンウェーブ
２００  基板
２０２  ＧＳＴカルコゲニド層
２０２ａ  ＧＳＴカルコゲニドパターン  
２０４  ハードマスク層
２０４ａ  ハードマスクパターン
２０６  フォトレジストパターン
２１０  ハードマスク層
２１０ａ  ハードマスクパターン
３００  半導体基板
３０２  第１シリコン酸化層
３０４  スタック構造
３０６  下部金属電極
３０８  発熱性金属電極
３１０  第２シリコン酸化層
３１２  ＧＳＴカルコゲニドパターン
３１５  ハードマスクパターン
３１４  第３シリコン酸化層
３１６  上部金属電極層
【図１】
2008060541.tif 000003
【図２】
2008060541.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】
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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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【図１５】
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【図１６】
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