(57)【要約】【課題】  ＤＲＡＭ等の高静電容量の記憶ノード構造を製造するための簡単な製造方法を提供すること【解決手段】  基板１０内に高静電容量の記憶ノード構造を形成するため、ハイブリッド・レジスト１２をパターニングして、露光領域１４内にネガ型レジスト域１６とポジ型レジスト域１８を生成する。ポジ型レジスト域１８を除去した後、非露光ハイブリッド・レジスト１２及びネガ型レジスト域１６をマスクとして用いつつ、基板１０のエッチングを行う。この結果、基板１０内には、トレンチ２２と、その中央に配置され且つ上向きに突出する形状を有する突起部２４が形成される。次に、トレンチ２２の側壁及び突起部２４を誘電材２８で被覆するとともに、ポリシリコンのような導電材３０でトレンチ２２を充填して、キャパシタ２６を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高静電容量の記憶ノードを有する基板であって、側壁及び底部を有するように前記基板内に形成されたトレンチと、前記トレンチ内に配置され且つ前記トレンチの記底部よりも上方に突出するような形状を有する前記基板の突起部と、前記トレンチの前記側壁及び底部、並びに前記基板の前記突起部上に被覆された誘電材と、前記誘電材の上面を覆うように前記トレンチを充填する導電材とから成る、前記基板。
【請求項２】
前記導電材がポリシリコンである、請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記突起部が前記トレンチの中央に配置される、請求項１に記載の基板。
【請求項４】
前記誘電材が二酸化シリコン、窒化シリコン、シリコン・オキシナイトライド及び酸化タンタルのグループから選択される、請求項１に記載の基板。
【請求項５】
高静電容量の記憶ノードを有する基板であって、側壁及び底部を有するように前記基板上の誘電材内に形成されたトレンチと、前記トレンチ内に配置され且つ前記トレンチの前記底部よりも上方に突出するような形状を有する前記誘電材の突起部と、前記トレンチを充填する導電材とから成る、前記基板。
【請求項６】
前記導電材がポリシリコンである、請求項５に記載の基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）を製造するのに適用できるように、シリコン基板内にキャパシタを製造することに係る。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭは、各メモリ・セル内のキャパシタを用いて情報を記憶する。これらのＤＲＡＭの密度や性能を最適化するためには、シリコン基板の最小の面積内に可能な限り高静電容量のキャパシタを形成することが望ましい。深いトレンチ・キャパシタと積層型キャパシタとは、当該技術分野で一般に用いられている２つの型のキャパシタ構造である。深いトレンチ・キャパシタを形成するためには、フォトレジスト、リソグラフィ・パターン化技術及びエッチングを用いて、レジスト内に小さな開口部が印刷される。パターン化したフォトレジストをマスクとして用いつつ深いトレンチ・キャパシタを形成する場合は、エッチングを行った後、例えば、５〜１５ｕｍの深さを有するトレンチを、ウェハ、チップ又はこれと同様の基板内に形成することができる。次に、深いトレンチ・キャパシタを形成するため、このトレンチの側壁が誘電材料で被覆され、次いでポリシリコンが充填される。他方、積層型キャパシタをウェハ又はチップ基板の表面上に形成するには、誘電材料で被覆した導電材料の上向きの突起部を形成する。一般に、この突起部を形成するために、レジスト内に小さな空間（space ）を印刷し、この空間パターンをその下部の誘電材料までエッチし、次にエッチした開口部をポリシリコンで被覆する。これらの２つのアプローチには、所望の静電容量を与えるべく、トレンチを十分に深くエッチするか、又は突起部を十分い高くすることが困難である、という問題がある。
【０００３】
静電容量を増すために、幾つかの方法が開発されている。例えば、或る方法は、積層型キャパシタ用の追加の表面領域を与えるために、レジスト・パターン内で定在波を用いている（例えば、米国特許第５５５６８０２号を参照）。キャパシタの表面領域を増やすために、他の方法も用いられている（例えば、Morihira et al., "Disk-Shaped Stacked Capacitor Cell for 256 Mb Dynamic Random Access Memory", Japanese J. Apply. Phys., 33:4570-4575 (August 1994);  Mguyen, S. V. et al., "Novel Fingered Stack Capacitor Cell", J. Electrochem. Soc., 142:L111-L113 (July 1995);  "Toshiba's New Capacitor Structure for Its 1 Gb DRAM Memory Cell", Microelectronics Journal, Vol. 27, page vi, March-June 1996 を参照）。また、基板内にある高いアスペクト比の構造をエッチするための技術も開発されている。さらに、他の技術は、高誘電率の誘電材を形成することを含んでいる。これらの技術及び方法の例は、次の文献に見出すことができる。
Matsuo, N. et al., "Higher-Integrated Spread-type Stacked Capacitor and Its Suitable Arsenic Solid-Diffusion Method", Microelectronics J. 27:73-77 (Feb. 1996);
Ohji et al., "Ta2O5 Capacitor Dielectric Material for Gigabit DRAMs", PROC. 1995 International Electron Devices Meeting, IEEE, Piscataway, N.J. 95CH35810, Pages 111-114;
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
深いトレンチ・キャパシタと積層型キャパシタをそれぞれ形成するための従来のアプローチに関する問題は、所望の静電容量を与えるべく、トレンチを十分に深くエッチするか、又は突起部を十分に高くすることが困難であった、という点にある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、ＤＲＡＭ等の高静電容量の記憶ノード構造を製造するための簡単で且つ有用な製造方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、高静電容量の記憶ノードを有する新規な構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従って、その内部に高静電容量の記憶ノードを形成すべき基板の上面に、ハイブリッド・レジストが配置される。このハイブリッド・レジストは、低い露光レベルについてはポジ型として機能し、高い露光レベルについてはネガ型として機能する。このハイブリッド・レジストが記憶キャパシタのパターンに従って像露光されると、通常は簡単なレジスト開口部として印刷されるフィーチャ（パターニングによって形成された特徴的形成部）が、実際には中央にレジストの島部を有する開口部として印刷されることになる。なぜなら、この島部を形成するハイブリッド・レジストが、比較的多量の照射エネルギーに露光されるのに対し、この島部を包囲するハイブリッド・レジストは、比較的少量の照射エネルギーに露光される結果、ポジ型として機能するからである。露光の後、露光されたポジ型レジスト域内のハイブリッド・レジストが除去される。次に、ハイブリッド・レジストをマスクとして用いつつ、その下部の基板をエッチすることにより、記憶キャパシタのパターンが基板に転写される。この結果、中央の島部を形成するネガ型レジストの下部にあるエッチされたトレンチ内に突起部が形成されることになる。この突起部は、キャパシタ内に追加の表面領域を与えて、製造後のＤＲＡＭキャパシタの静電容量は約２倍まで増加させる。本発明の方法は、深いトレンチ・キャパシタと積層型キャパシタの両方を製造するのに有用である。本発明の方法は、多数回の付着及びエッチング・プロセスを必要とする従来の方法よりも、実施するのが簡単である。また、本発明の方法は、静電容量を増大するための他の技術（例えば、高アスペクト比の構造や、高誘電率の絶縁材料を用いたり、レジスト・パターン内で定在波を用いたりする技術）と関連して、用いることができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、深いトレンチ・キャパシタと積層型キャパシタの両方を有利に製造することができる。即ち、本発明は、多数回の付着及びエッチング・プロセスを必要とする従来の技術よりも、実施するのが簡単である。また、本発明は、静電容量を拡大するための他の技術（例えば、高アスペクト比の構造や、高誘電率の絶縁材料を用いたり、レジスト・パターン内で定在波を用いたりする技術）と関連して、用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１の（ａ）〜（ｅ）は、シリコン基板１０内にＤＲＡＭ用の深いトレンチ・キャパシタを形成するための製造方法の１例を示している。しかし、図５〜図８に関連して説明するように、本発明の方法は、積層型キャパシタを形成するためにも用いることができる。基板１０は、望ましくはシリコンであり、最も望ましくはウェハ又はチップであるが、本発明の方法は、ゲルマニウム等の他の基板についても用いることができる。一般に、本発明は、高静電容量の記憶ノード構造を形成することを意図するものであるが、その適用分野は、ＤＲＡＭ等に制限されない。
【００１０】
ハイブリッド・レジスト１２は、適当は技術（例えば、スプレー法、浸漬法、物理的又は化学的付着法）により基板１０上に付着される。ハイブリッド・レジスト１２と基板１０との間には、（例えば、化学蒸着法により付着したＳｉＯ2の）硬マスク層７及び（例えば、窒化シリコンの）研磨阻止層９がある。代替的に、基板１０上に任意の層を付着する前に、基板１０の上面にＳｉＯ2のような他の層（図示せず）を設けることができる。図１の（ｄ）に示すように、硬マスク層７及び研磨阻止層９が、パターン化したハイブリッド・レジスト１２を用いてパターン化されると、これらの層は、ＲＩＥの間に基板１０内に深いトレンチ・キャパシタを形成するのを補助するように機能する。
【００１１】
ハイブリッド・レジスト１２は、照射エネルギーの露光量の違いに応じて、その型が変わるようなものである。即ち、ハイブリッド・レジスト１２は、露光量に依存する処の、ポジ型成分及びネガ型成分の両方を有する。適当なハイブリッド・レジストは、既存のポジ型レジスト及びネガ型レジストを用いて調整することができる。例えば、このハイブリッド・レジストは、ポリ（ヒドロキシスチレン）樹脂を含み、これらの樹脂は、酸感応可溶性／溶解阻止官能性、架橋剤、光酸発生剤、また任意に塩基添加剤（base additive ）と光増感剤により部分的に変更が加えられる。このハイブリッド・レジストは、速いポジ型反応及び遅いネガ型反応を得るように、その組成を変更することができる。また、ポジ型成分は、現像前ベーク温度に対する反応が比較的弱くなるように選択することができ、ネガ型の部分は、現像前ベーク温度に対する反応をより強くするように選択することができる。このようにして、ポジ型とネガ型の応答の相対的反応度をベーク温度により変化させ、所望の像形成結果を得ることも可能である。また、このレジストの組成に変更を加えて、寸法の異なる空間幅を得ることもできる。例えばポリ（ヒドロキシスチレン）樹脂に対する可溶性阻止剤の量を増やすと、印刷された空間幅は狭くなる。また、このアプローチは、図１に示すネガ型線（line）１６の等焦点印刷バイアスを変更するためにも用いることができる。例えば、ポジ型可溶性阻止剤の濃度が高いと、ネガ型線１６の等焦点印刷バイアスが増加する。また、ハイブリッド・レジスト１２のポジ型とネガ型の機能の相対的応答性は、露光条件を変えることによっても変更することができる。例えば、ハイブリッド・レジストのネガ型線１６は、従来のレジストの挙動と同様に、照射量及びレチクル寸法と共に変化することがある。従って、照射量が増えると、ネガ型線１６の幅は増し、空間１８（ポジ型）は同じ大きさであるが、基板１０上の新しい位置にシフトする。なぜなら、これらの空間１８は、ネガ型線１６と隣接しているからである。同様に、ポジ型線１８は、照射量又はレチクル寸法が変わるとサイズが変化する。
【００１２】
本発明において用いるのに適したフォトレジスト樹脂の例には、フォトレジスト組成のポリマ樹脂として用いるのに適した、塩基可溶性（base-soluble）で、鎖の長い任意のポリマが含まれる。具体的には、(1) Hoechst Celanese（米国テキサス州）から入手可能なポリ（４−ヒドロキシスチレン）、ポリ（３−ヒドロキシスチレン）を含むポリヒドロキシスチレン、 Shipley（米国マサチューセッツ州）から入手可能なノボラック樹脂、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂等のフェノール−ＯＨ基を持つポリマ等、−ＯＨ基を持つ芳香族ポリマ、(2) エステル側鎖を持つポリメタクリル酸等の酸基を持つポリマ、 (3) アクリルアミド基型ポリマ等である。
【００１３】
ポリマ樹脂は、脱保護形では、即ち一度ポジ型反応が起きると、塩基溶媒可溶性になり、現像液に対して相溶性を示す。好適なポリマ樹脂は、平均分子重量が約１０００〜約２５００００ダルトンの範囲、最適には約１０００〜２５０００ダルトンの範囲であり、これにより現像液におけるその可溶性を高めることができる。具体的には、ｐ−ヒドロキシスチレン−無水マレイン酸コポリマ、ポリヒドロキシスチレン−ｐ−第３ブチル−カルガナトスチレン（carganatostyrene）・コポリマ、ポリ（２−ヒドロキシスチレン）、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、ポリメチル・メタクリル酸エステル−第３ブチル・メタクリル酸エステル−ポリメタクリル酸三元共重合体、ポリ−４−ヒドロキシスチレン−第３ブチル・メタクリル酸エステル・コポリマ、ポリ（４−ヒドロキシスチレン）と、芳香族環の酸反応活性（acid labile ）アルキル又はアリール置換基、ポリ（３−ヒドロキシスチレン）と、芳香族環のアルキル又はアリール置換基、又はコポリマの過半数のサブユニットとしてのこれら、例えば Maruzen America（米国ニューヨーク州）から入手可能なＰＨＭ−Ｃ等である。ＰＨＭ−Ｃには、ポリ（ヒドロキシスチレン）サブユニットと、ビニル・シクロヘキサノール・サブユニットの両方が、好適には約９９：１〜約５０：５０の範囲で含まれる。最適の比は、約９０ポリ（ヒドロキシスチレン）ユニットに対し、約１０ビニル・シクロヘキサノール・サブユニットである。
【００１４】
架橋組成は、好適にはテトラメトキシメチル・グリコリル（glycouril）（"パウダーリンク"）と２、６−ビス（ヒドロキシメチル）−ｐ−クレゾールである。但し、この他に次のような架橋組成でもよい。
【００１５】
特開平１−２９３３３９号公報に開示された類似体と誘導体、及びエーテル化アミノ樹脂、例えばメチル化もしくはブチル化したメラミン樹脂（Ｎ−メトキシメチル−又はＮ−ブトキシメチル−メラミン）、又はメチル化／ブチル化グリコールウリル（glycol-urils）等、例えばカナダ特許第１２０４５４７号に開示された化学式を有するものがある。
【００１６】
光酸発生剤（"ＰＡＧ"）としては、Ｎ−（トリフルオロメチル−スルホニルオキシ）−ビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２、３−ジカルボキシイミド（"ＭＤＴ"）、オニウム塩、芳香族ジアゾニウム塩、スルホニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、及びＮ−ヒドロキシアミド又は−イミドのスルホン酸エステル等があるが、これらには限られない。米国特許第４７３１６０５号を参照されたい。また、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドのドデカン・スルホナート（ＤＤＳＮ）等の弱酸を発生するＰＡＧも用いることができる。
【００１７】
可能な塩基添加剤には、ジメチルアミノ・ピリジン、７−ジエチルアミノ−４−メチル・クマリン（"クマリン１"）、第３アミン、プロトン・スポンジ、ベルベリン、及びＢＡＳＦの "プルロン"・シリーズや、 "テトロン"・シリーズのポリマ・アミン等があるが、これらには限られない。また、ＰＡＧがオニウム塩のとき、水酸化テトラアルキル・アンモニウムや、水酸化セチルトリメチル・アンモニウムも用いることができる。
【００１８】
増感剤の例としては、クリセン、ピレン、フルオランテン、アントロン、ベンゾフェノン、チオキサントン、及びアントラセン、例えば９−アントラセン・メタノール（９−ＡＭ）がある。この他のアントラセン誘導増感剤は、米国特許第４３７１６０５号に開示されている。増感剤には、酸素や硫黄を加えることができる。好適な増感剤は、窒素のないものである。なぜなら、窒素があると、例えばアミンやフェノチアジン基は、露光プロセス中に発生された遊離酸を封鎖する（sequester）傾向があり、このため組成物が感光性を失うからである。
【００１９】
注型溶剤が用いられるのは、厚すぎない又は薄すぎない層を基板表面に付着できるように、組成全体に一貫性を与えるためである。注型溶剤の例としては、プロピオン酸エトキシエチル（ＥＥＰ）、ＥＥＰとγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）の組み合わせ、プロピレン・グリコールモノエチルエーテル・アセテート（ＰＭアセテート）等がある。
【００２０】
次の例は、ハイブリッド・レジスト１２として用いることができる多くの組成のうち、限られた数の組成を合成するための手順を示しているにすぎない。但し、本発明の基礎は、ハイブリッド・レジスト１２がネガ型成分とポジ型成分から構成されていること、そしてポジ型成分が第１化学線エネルギー・レベルで機能し、ネガ型成分が第２化学線エネルギー・レベルで機能することにある点を理解されたい。
【００２１】
例１：
次の組成は、Pacific Pac、Inc．（米国カリフォルニア州）から入手可能なプロピレン・グリコール・モノメチルエーテル・アセテート（ＰＭアセテート）溶剤で溶解された。この溶剤は、３Ｍ（米国ミネソタ州）から入手可能な非イオン系フッ化アルキル・エステル界面活性剤３５０ｐｐｍのＦＣ−４３０を含み、固形物は合計２０％である。
Maruzen America（米国ニューヨーク州）から入手可能なポリ（ヒドロキシスチレン）（ＰＨＳ）、１０％水素添加、メトキシプロペン（ＭＯＰ）で保護された約２５％のフェノール基、固形物８１．２％。
Daychem Labs（米国オハイオ州）から入手可能なＮ−（トリフルオロメチル−スルホニルオキシ）−bicyclo［２．２．１］hept−５−ene−２、３−dicarboximide（ＭＤＴ）、固形物１０．５％。
Cytec（米国コネチカット州）から入手可能なテトラメトキシメチル・グリコリル（glycouril）（パウダーリンク）、固形物８．２％、及び  Aldrich Chemical Company から入手可能な７−ジエチルアミノ−４−メチル・クマリン・ダイ（クマリン１）、固形物０．１％。
【００２２】
溶液は、０．２μｍのフィルタで濾過された。シリコン・ウェハに、ヘキサメチルジシラザンで下塗りをし、さらに溶液を塗布し、１１０℃のソフト・ベークを行い、Nanospec 反射分光メータ（reflectance spectrophotometer）により測定して、約０．８μｍ厚の膜が得られた。次に、この被覆ウェハは、少量から多量まで照射量の異なるマトリックスを持つ開口数（ＮＡ）０．３７のＣａｎｏｎステッパにより、波長２４８ｎｍの遠紫外線（ＤＵＶ）エキシマ・レーザで露光され、１１０℃において９０秒、現像前ベーク（ＰＥＢ）にかけられた。露光膜の溶解速度は、所定の時間にわたって０．１４ノルマル（Ｎ）水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）現像液で現像された後、残存膜の厚みから計算された。非露光のときの溶解速度は、非常に低かった（約２ｎｍ／秒）。照射量を増やすと、溶解速度は、約５０ｎｍ／秒に達するまで増加する。溶解速度は、照射量が約１〜約３ミリジュール（ｍＪ）の範囲にあるとき、このレベルで比較的一定している。さらに照射量を増やすと、ネガ型架橋性が優勢になり、溶解速度はゼロ付近の値まで戻る。
【００２３】
典型的なリソグラフィ応答テストにおいて、このレジストは、０．３７ＮＡの２４８ＤＵＶステッパを用い、ピッチ２μｍで幅１μｍのネストされたクロム線を持つマスクを通して露光された。このマスク内の全てのクロム線と空間の組み合わせは、レジスト上の２つの線と２つの空間として印刷される。ネガ型線は約０．８μｍ、ポジ型線は約０．６μｍ、２つの空間は等しく約０．３μｍである。同じレジストを用いたもう１つの実験では、０．５ＮＡ  ＤＵＶステッパ MICRASCAN II により、分離したクロム空間がハイブリッド・レジスト膜に照射され、空間／線／空間の測定値がクロム空間幅の関数としてプロットされた。この結果、線幅はマスク上のクロム空間のそれに応じて増加するが、線のいずれの側の空間も比較的一定していることが確認された。
【００２４】
例２：
一のハイブリッド・レジストが例１と同様に調製され処理されたが、このハイブリッド・レジストは次の成分から構成されている。
ＰＨＳと、ＭＯＰで保護された約２５％のフェノール基、９０．８％の固形物。
トリフェニル・スルホニウム・トリフレート（triflate）、１．３％の固形物。
パウダーリンク、７．８％の固形物。
テトラブチル水酸化アンモニウム・ベース、固形物０．１％、及び  固形物１８．９％の溶液を作るための溶剤としての界面活性剤ＦＣ−４３０を３５０ｐｐｍ含有する充分なＰＭアセテート。
【００２５】
結果的に得られたハイブリッド・レジストの溶解速度特性は、例１のハイブリッド・レジストと同様であった。即ち、溶解速度は、非露光レジストについては最初は低く、約５ｍＪで増加し、約７ｍＪで減少する。しかし、絶対照射量の範囲とこの範囲内の溶解速度とは、異なっていた。このハイブリッド・レジストが、０．５ＮＡ  ＤＵＶステッパ MICRASCAN II により、等幅の空間とネストされたクロム線のマスクを通して露光されたときの、ネガ型線、非露光（ポジ型）線、及び空間幅が、マスク寸法の関数としてプロットされた。この結果、空間は約０．１８μｍの範囲で比較的一定しているが、線は両方ともマスク寸法の変化に応じて変化することが確認された。
【００２６】
このハイブリッド・レジスト組成物は、０．５ＮＡ  ＤＵＶ露光装置上の電気テスト・パターンによりクロム・レチクルで像露光された。結果的に得られたレジスト像のエッチング・パターンを電気プローブ法で測定することができるように、シリコン・ウェハ（２００ｍｍ）と２０００オングストロームのポリシリコン膜が基板として用いられた。現像前ベーク・プロセスの後、ウェハは再び露光装置（MICRASCAN II）にかけられ、クリア・ガラス・レチクルを用いて平方センチメートル（ｃｍ2 ）当たり１０ｍＪで露光された。この第２露光の後には、現像前ベーク・プロセスは行われなかった。この第２露光の目的は、最初に露光されなかったレジストをウェハから除去し、現像後にネガ型レジスト・パターンだけを残すことである。最初の像露光量は、１７〜２４ｍＪ／ｃｍ2 、現像前ベーク温度は１１０℃、９０秒、現像時間は０．１４Ｎ  ＴＭＡＨにおいて１００秒であった。標準のネガ型レジストも同様に処理されたが、制御段階としての均一露光ステップは省略された。このハイブリッド・レジストについて、約０．１１μｍの大きな等焦点印刷バイアスが、標準のネガ型レジストに対して従来の標準的な方法により計算されて観測された。
【００２７】
例３：
付加ＭＯＰが２４％と１５％の２つの異なるＰＨＳロットにより、例１と同一のハイブリッド組成物が作られた。但し、膜厚を約０．５μｍにするため、固形物含有量の合計は全体量の１６．０％に調整された。これらの２つのストック組成物から、他に平均ＭＯＰレベルが１５〜２４％の範囲の複数の組成物が調製された。ウェハの被覆と１１０℃のソフト・ベークの後、０．５ＮＡ  ＤＵＶステッパ MICRASCAN II で露光、１１０℃、６０秒の現像前ベークにかけられ、最終的に０．１４Ｎ  ＴＭＡＨの現像液で現像された。クロム開口が分離したレチクルがハイブリッド・レジスト膜に印刷された。レジスト像の空間幅が測定され、それぞれの組成物を得るために用いられたＰＨＳ内の平均ＭＯＰ可溶性阻止剤の添加量の関数としてプロットされた。この結果、空間幅はＭＯＰ密度に対する依存性が高いことが確認された。
【００２８】
ここで、図１の（ｂ）を参照すると、比較的多量の照射エネルギーは、ハイブリッド・レジスト１２をネガ型１６に変換するから、その組成物は、かかる照射エネルギーに露光されなかった周辺の組成物に比較して、硬くなり且つ溶解速度も低くなる。他方、比較的少量の照射エネルギーは、ハイブリッド・レジスト１２をポジ型１８に変換するから、その組成物は、露光されなかった周辺の組成物に比較して、溶解速度が高くなる。前述のハイブリッド・レジストを対象とすると、ネガ型については、１５〜２５ｍＪの照射量で十分であり、ポジ型については、５〜１０ｍＪの照射量で十分である。しかし、それぞれのステッパにおけるｍＪの校正系が同一ではないので、前述の数値はステッパごとに異なることがある。また、ネガ型及びポジ型は別個の露光量では露光されないので、前述の数値は概算値に過ぎないことを理解されたい。むしろ、回折現象を用いるか又はビーム強度を変更しつつ、これらの２つのフィーチャを同時に形成することにより、ネガ型線に隣接してポジ型空間を印刷するようになっている。その相対的な露光エネルギーを決定するためには、大型開放領域（large open field）を持つ照射量マトリックスを用いるとともに、ポジ型がクリアとなり且つネガ型がゲル化するような照射量を測定すればよい。典型的な像形成用の照射量は、回折効果に起因して、光学系用のこれらの大型開放領域（large open field）の照射量の約２倍である。図１の（ｂ）に示すように、露光領域１４を低い照射量及び高い照射量で露光して、ポジ型レジスト域１８により包囲されたネガ型レジスト域１６を形成すると、ハイブリッド・レジスト１２内にパターンが形成される。このハイブリッド・レジスト１２は、化学線照射で像露光される。この照射は、光ビーム、例えば水銀ランプのＩ−線（３６５ｎｍ）又は遠紫外線（ＤＵＶ）（２４０５〜２５０ｎｍ）、波長２４８ｎｍのエキシマ・レーザ、電子ビーム（Ｅビーム）、Ｘ線、イオン・ビーム等とすることができる。一般に、基板上に像を形成するためにマスクが用いられるが、Ｉ−線のレーザ又はＥビームのような直接的な書き込み方法も用いることができる。露光領域１４として定義されたハイブリッド像は、露光パターンのエッジにおける化学線照射強度の変更の結果として形成される。
【００２９】
マスクを用いる光学的な露光装置では、回折効果により空間像が拡散するので、マスク内のクリアな領域のエッジ近傍における強度が低下する一方、レチクル上のクリアな像の中心における照射量の値が最大となる傾向がある。このような空間像に対してハイブリッド・レジストが露光されると、この像のエッジにおける低い露光領域においてポジ型の機能がトリガされる。この像の中心では、高い照射エネルギーによりハイブリッド・レジストのネガ型応答が現れる。このようにして、ポジ型空間とネガ型線を互いに接近して印刷することができる。
【００３０】
Ｘ線の適用では、マスクと基板との間のギャップの設定が、この像のエッジからクリアなパターンの中心への、照射エネルギーの変更の程度を決定する。レーザ及びＥビームを用いて直接的な書き込みを行う場合は、エッジから照射ビームの中心へのエネルギーの変更を用いて、照射ビームのエッジにおけるポジ型応答と、照射ビームの中心におけるネガ型応答を選択的にトリガする。
【００３１】
通常のレジストと同様に、ハイブリッド・パターンの線幅は、マスク寸法や照射量に応じて変動するが、一般に、ハイブリッド・レジストの空間幅は、マスク開口の幅や照射量には不感である。（水銀ランプからの波長３６５ｎｍの）Ｉ−線で照射を行うと、０．１８〜０．５μｍの空間幅が得られた。ＤＵＶ露光装置の場合は、０．１２〜０．２５μｍの空間幅が容易に得られた。また、Ｅビーム露光装置の場合は、０．０７μｍの空間幅が容易に得られた。一般に、露光領域が「暗」から「明」へ比較的鋭く遷移すると、比較的小さな空間幅が得られることになろう。また、レジストの組成を変えて空間幅を変更すると、前述のものよりも大きな空間を形成することができる。
【００３２】
図１の（ｃ）は、ネガ型レジスト域１６を包囲するハイブリッド・レジスト１２内の開口部２０を示している。これらの開口部２０は、露光領域１４のポジ型レジスト域１８を除去することで形成される。ポジ型レジスト域１８の除去に用いられる溶剤又は現像液には、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ（０．１４〜０．２６Ｎ）、無金属の水酸化アンモニウム、金属を含む水酸化カリウム、及びメタケイ酸ナトリウムが含まれる。現像時間は、ハイブリッド・レジスト１２の組成及びレジストの厚さにも依存するが、一般には５０〜１３０秒とすることができる。
【００３３】
図１の（ｄ）は、エッチング又は他の適当な方法により、ハイブリッド・レジスト１２内の開口部２０のパターンが基板１０に転写される状況を示している。本発明を実施する際には、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）、化学エッチング等の異方性エッチング法を用いることができる。ハイブリッド・レジスト１２の非露光領域及びネガ型レジスト域１６は、エッチング・プロセスの間に、マスクとして機能する。エッチング・プロセスにより、トレンチ２２及び上向きの突起部２４が基板１０内に形成される。図１の（ｃ）及び（ｄ）に示されているように、トレンチ２２は開口部２０に形成され、突起部２４はネガ型レジスト域１６の下部に形成される。突起部１６は、トレンチ２２の底部を超えて延びていて、キャパシタの一部として用いられる追加のシリコン領域を与える。このようにして、追加のシリコン領域が与えられると、製造後のＤＲＡＭキャパシタの静電容量を約２倍まで増加させることができる。
【００３４】
図１の（ｅ）は、基板１０内の高静電容量の記憶ノード構造２６の仕上げ処理として、トレンチ２２の側壁及び突起部２４の側壁を被覆するように、（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタル等の）誘電材２８をトレンチ２２内に付着又は成長させた後、トレンチ２２の残部をドープド・ポリシリコン等の導電材３０で充填することを示している。ハイブリッド・レジスト１２の非露光領域及びネガ型レジスト域１６を、基板１０から除去することが好ましい。このような除去を行うには、レジストを剥ぎ取るために酸化プラズマ又はオゾン・プラズマを用いたり、硫酸／過酸化水素のような強酸の酸化溶液を用いる等の種々の方法を採用することができる。キャパシタは、一方の導電エレメント（プレート）を形成する導電材３０と、他方の導電エレメントを形成するシリコン基板１０と、これらの２つの導電エレメントの間に配置された誘電材２８とから構成される。
【００３５】
図２は、図１の（ｅ）に示されている高静電容量の記憶ノード構造２６の変形例を示している。即ち、突起部２４’は、基板１０’内にあるトレンチの側壁よりも短くされており、また導電材３０’は、突起部２４’の上部を含むトレンチの全体を充填するようになっている。このような構造が得られるのは、ネガ型レジスト域のエッチ速度がハイブリッド・レジストの非露光領域よりも速いか、又はネガ型レジスト域の下部がアンダーカットされるような場合である。比較的小さな突起部２４’は、偶然に得られることもあるし、又はキャパシタの設計時に最初から意図されることもある。いずれにしても、突起部２４’は、依然としてキャパシタ用の追加のシリコン領域を与えるから、その静電容量を増加させることができる。
【００３６】
図３及び図４は、異なるトレンチ設計に従った種々のキャパシタの例を示している。図３の例では、シリコンの島部３２が基板３６内のポリシリコン３４によって包囲されており、このポリシリコン３４が基板３６内の円状トレンチを充填するようになっている。他方、図４の例では、長楕円形状を有するシリコンの島部３８が基板４２内のポリシリコン４０によって包囲されようになっている。これらのパターンを形成するには、適当なマスク・パターンを用いるか又は直接的な書き込み法を用いつつ、ハイブリッド・レジストを化学線照射（Ｉ−線、ＤＵＶ、Ｅビーム、Ｘ線等）で露光すればよい。ハイブリッド・レジストのポジ型及びネガ型成分の両方が現れるように、適当な照射量が用いられる。この基板は、その露光領域内に化学的増強反応が生ずるように、露光後に現像前ベークにかけられ、その後に現像される。典型的なベーク条件は、９０〜１１５℃で、６０〜１２０秒である。両方の例におけるキャパシタでは、ポリシリコン３４又は４０がキャパシタの一方のプレートを形成し、基板３６又は４２内のシリコン及び島部３２又は３８がキャパシタの他方のプレートを形成する。図３又は図４には示されていないが、図１の（ｅ）に示されているような誘電材が、キャパシタの２つのプレートの間に配置される。
【００３７】
図５〜図８は、基板５０上に積層型キャパシタを形成するための、本発明に従った製造方法の変形例を示している。 テトラエチルオルト珪酸塩（ＴＥＯＳ）又は他の適当な誘電材５２を用いて、ＳｉＯ2 のような誘電材５２が基板５０上に付着され、パターン化され、そして基板５０に沿って延びるようにキャップ・スタッド導電材５４が充填される。次に、誘電材５２及びキャップ・スタッド導電材５４の上部に、エッチ障壁層５６が付着される。エッチ障壁層５６としては、化学蒸着した窒化膜が有用である。
【００３８】
エッチ障壁層５６上には、"プレース・ホルダ"（palce holder）層５８が付着される。この "プレース・ホルダ" 層５８は、防食用の層であって、ドーナツ形状の導電体を形成するために用いられ、この導電体を製造工程中に固定するように機能する。適当な "プレース・ホルダ" 層５８は、ＣＶＤ  ＴＥＯＳ（ＳｉＯ2 ）とすることができる。
【００３９】
図６及び図７を比較すると、ドーナツ形状を有する導電体６０が "プレース・ホルダ" 層５８内に配置されていることが分かる。これを達成するには、図１の（ａ）〜（ｄ）に関連して説明した本発明の製造方法を用いることができる。即ち、基板上にハイブリッド・レジスト（図示せず）を付着し、これを露光及び現像して、非露光材料、露光されたポジ型の材料及び露光されたネガ型の材料の層を生成するとともに、"プレース・ホルダ" 層５８をエッチして中心にマンドレル６２を有するドーナツ形状のウェル（縦穴）を形成する。これらのプロセスの後に、 "プレース・ホルダ" 層５８内のエッチされたウェルに導電材を付着してこれを充填することにより、ドーナツ形状の導電体６０を形成する。 "プレース・ホルダ" 層５８上にある余分の導電材は、研磨又は他のプロセスによって除去することができる。
【００４０】
ドーナツ形状の導電体６０を形成した後、 "プレース・ホルダ" 層５８は、エッチング又は他の適当な手段により、当該構造から除去される。エッチングは、エッチ障壁層５６上で阻止されるから、ドーナツ形状の導電体６０の外側にある "プレース・ホルダ" 層５８及びマンドレル６２が除去されることになる。次に、キャパシタ用の誘電層６４（例えば、バリウムーストロンチウムーチタン酸塩（ＢＳＴＯ）、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2 ）が、ＣＶＤ又は他の適当な手段により、ドーナツ形状の導電体６０及びエッチ障壁層５６上に付加され、結果的な構造の全体が第２の導電体６６で被覆される。この第２の導電体６６はキャパシタの第２のプレートとして機能する（他方、ドーナツ形状の導電体６０は、第１のプレートとして機能する）。
【００４１】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００４２】
（１）基板内に高静電容量の記憶ノード構造を製造するための方法であって、  前記基板をハイブリッド・レジストで被覆するステップと、  前記ハイブリッド・レジストのパターニングを行うことにより、ネガ型レジスト域を包囲するポジ型レジスト域を有する露光領域と、非露光領域とを持つパターンを生成するステップと、
前記露光領域の前記ポジ型レジスト域から前記ハイブリッド・レジストを除去することにより、前記ポジ型レジスト域の下部にある前記基板を露出させる（expose）ステップと、
前記非露光領域内にある前記ハイブリッド・レジスト及び前記露光領域の前記ネガ型レジスト域内にある前記ハイブリッド・レジストをマスクとして用いて前記基板をエッチすることにより、前記ネガ型レジスト域内にある前記ハイブリッド・レジストの下部に配置される突起部を取り巻くように前記基板内にトレンチを形成するステップと、
前記トレンチ及び前記突起部の側壁を誘電材で被覆するステップと、  前記トレンチを導電材で充填するステップとから成る、前記方法。（２）前記パターニングを行うステップがＩ線、Ｅビーム、Ｘ線、及び遠紫外線から成るグループから選択された化学線照射を用いて行われる、（１）記載の方法。
（３）前記パターニングを行うステップが前記ポジ型レジスト域における第１の強度の照射エネルギー及び前記ネガ型レジスト域における第２の強度の照射エネルギーで、前記ハイブリッド・レジストを同時に露光するステップを含んでいる、（１）記載の方法。
（４）前記第２の強度の照射エネルギーが前記第１の強度の照射エネルギーよりも大きい強度を有する、（３）記載の方法。
（５）前記第２の強度の照射エネルギーが１５〜２５ｍＪの強度を有する、（４）記載の方法。
（６）前記第１の強度の照射エネルギーが５〜１０ｍＪの強度を有する、（４）記載の方法。
（７）前記導電材がポリシリコンである、（１）記載の方法。（８）前記基板がシリコンである、（１）記載の方法。（９）前記基板をエッチするステップが反応性イオン・エッチングを用いて行われる、（１）記載の方法。
（１０）前記ハイブリッド・レジストを除去するステップが酸化プラズマ又はオゾン・プラズマによる剥ぎ取り、及び酸化溶液による剥ぎ取りのグループから選択されたプロセスを用いて行われる、（１）記載の方法。（１１）前記誘電材を被覆するステップの後で且つ前記導電材で充填するステップの前に、前記トレンチ及び前記突起部の側壁を誘電材でさらに被覆する第２の被覆ステップを含んでいる、（１）記載の方法。
（１２）前記第２の被覆ステップが付着プロセスを用いて行われる、（１１）記載の方法。
（１３）前記第２の被覆ステップにおける前記誘電材が二酸化シリコン、窒化シリコン、シリコン・オキシナイトライド、及び酸化タンタルのグループから選択される、（１）記載の方法。
（１４）高静電容量の記憶ノードを有する基板であって、  側壁及び底部を有するように前記基板内に形成されたトレンチと、  前記トレンチ内に配置され且つ前記トレンチの前記底部よりも上方に突出するような形状を有する前記基板の突起部と、
前記トレンチの前記側壁及び底部、並びに前記基板の前記突起部上に被覆された誘電材と、
前記誘電材の上面を覆うように前記トレンチを充填する導電材とから成る、前記基板。
（１５）前記導電材がポリシリコンである、（１４）記載の基板。（１６）前記突起部が前記トレンチの中央に配置される、（１４）記載の基板。（１７）前記誘電材が二酸化シリコン、窒化シリコン、シリコン・オキシナイトライド、及び酸化タンタルのグループから選択される、（１４）記載の基板。（１８）高静電容量の記憶ノードを有する基板であって、  側壁及び底部を有するように前記基板上の誘電材内に形成されたトレンチと、  前記トレンチ内に配置され且つ前記トレンチの前記底部よりも上方に突出するような形状を有する前記誘電材の突起部と、
前記トレンチを充填する導電材とから成る、前記基板。（１９）前記導電材がポリシリコンである、（１８）記載の基板。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】高静電容量の記憶ノード構造を基板内に形成するための本発明の製造方法を示す、基板の一連の断面図（図１の（ａ）〜（ｅ））図である。
【図２】高静電容量の記憶ノードを有する基板の断面図である。
【図３】高静電容量の記憶ノードを有する基板の１実施例の上面図である。
【図４】高静電容量の記憶ノードを有する基板の他の実施例の上面図である。
【図５】積層型キャパシタの製造過程を示す一連の断面図（図５〜図８）のうち、最初の断面図である。
【図６】積層型キャパシタの製造過程を示す一連の断面図（図５〜図８）のうち、２番目の断面図である。
【図７】積層型キャパシタの製造過程を示す一連の断面図（図５〜図８）のうち、３番目の断面図である。
【図８】積層型キャパシタの製造過程を示す一連の断面図（図５〜図８）のうち、最後の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
７・・・硬マスク層
９・・・研磨阻止層
１０・・・基板
１２・・・ハイブリッド・レジスト
１４・・・露光領域
１６・・・ネガ型線
１８・・・ポジ型線
２０・・・開口部
２２・・・トレンチ
２４・・・突起部
２６・・・記憶ノード構造
２８・・・誘電材
３０・・・導電材
【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】
2008306204.tif 000007
【図６】
2008306204.tif 000008
【図７】
2008306204.tif 000009
【図８】
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