(57)【要約】【課題】従来法でのエッチングが困難であった強誘電体または貴金属などの物質への微細加工を容易にし、かつ、強誘電体または貴金属にダメージを与えずに、強誘電体または貴金属の構造体へパターンを形成できる方法を提供する【解決手段】（ａ）強誘電体膜および／または（ｂ）貴金属、貴金属合金、高融点金属、および高融点金属化合物からなる群から選ばれる金属材料層で構成される構造体に対して、保護膜越しに微小粒子を一方向から吹き付ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）強誘電体膜、および／または、（ｂ）貴金属、貴金属合金、高融点金属、および高融点金属化合物からなる群から選ばれる金属材料層で構成される構造体に対して、マスクパターンを有する保護膜越しに微小粒子を一方向から吹き付けることを特徴とする構造体へのパターン形成方法。
【請求項２】
（ｂ）の金属材料層が白金、金、パラジウム、ロジウム、またはそれらの合金のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の構造体へのパターン形成方法。
【請求項３】
構造体が、（ａ）強誘電体膜および（ｂ）貴金属、貴金属合金、高融点金属、および高融点金属化合物からなる群から選ばれる金属材料層の電極から構成される強誘電体メモリーセルであることを特徴とする請求項１または２記載の構造体へのパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、強誘電体および／または貴金属等の金属材料層で構成される構造体へのパターン形成方法に関し、特に、このパターン形成方法を強誘電体メモリーセルに応用する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、不揮発で、かつランダムアクセスが可能な次世代の半導体メモリーとして、強誘電体メモリー［英語名：Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ、通常、ＦｅＲＡＭと称されている。］が注目されている。
この強誘電体メモリーには、強誘電体膜や貴金属電極が用いられるが、強誘電体メモリーの製造においては、これらを任意の形状（パターン）に加工することが必要である。
【０００３】
従来、誘電体や貴金属の加工には、酸等の液体を用いたウエットエッチング法、Ａｒ（アルゴン）等のプラズマを用いたプラズマエッチング法が用いられている。これらの方法では何れも、誘電体や貴金属の被加工面表面に所望の形状（マスクパターン）に形成された保護膜が、エッチング保護層（エッチング作用を防止する層）として用いられる。
しかしながら、上記のウエットエッチング法では、エッチングが等方的に進行するため、サイドエッチングが生じ、マスクパターン通りの加工が困難となる。
【０００４】
また、貴金属の加工では、貴金属を溶かす液体（エッチング液）が少なく、さらに、特殊なエッチング液の場合には、使用できる保護膜が限定され、その加工も困難である場合が多い。
ウエットエッチング法では、上記の問題点があるため、Ａｒプラズマ等によるプラズマエッチング法が考案された。
しかしながら、上記方法では、Ｐｂ（鉛）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｂａ（バリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔｉ（チタン）等の元素から構成されるＰＺＴ、ＰＬＺＴ等の強誘電体物質は、Ａｒプラズマ中で還元されたり、組成ずれを起こして、強誘電性が損なわれる場合がある。また、貴金属の加工に上記方法を用いた場合も、十分な速度で加工が進行せず問題であった。
【０００５】
以上述べたように、従来の方法では、強誘電体を微細加工することが難しく、強誘電体メモリーを高集積化する際の大きな障害となっていた。
このため、特に、強誘電体メモリーの分野において、化学的な作用を伴わずに、異方性エッチングが可能な新規なエッチング方法の開発が望まれていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来法でのエッチングが困難であった強誘電体または貴金属などの物質への微細加工を容易にし、かつ、強誘電体または貴金属にダメージを与えずに、これらの構造体へパターンを形成できる方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため検討した結果、微小粒子を一方向から高速で吹き付け、物理的にエッチングする工法（以下、「マイクロサンドブラスト法」という）が有効であることを見出し本発明に至った。
即ち、本願は以下の発明を提供する。
（１）（ａ）強誘電体膜、および／または、（ｂ）貴金属、貴金属合金、高融点金属、および高融点金属化合物からなる群から選ばれる金属材料層で構成される構造体に対して、マスクパターンを有する保護膜越しに微小粒子を一方向から吹き付けることを特徴とする構造体へのパターン形成方法。
（２）（ｂ）の金属材料層が白金、金、パラジウム、ロジウム、またはそれらの合金のいずれかであることを特徴とする上記（１）記載の構造体へのパターン形成方法。
（３）構造体が、（ａ）強誘電体膜および（ｂ）貴金属、貴金属合金、高融点金属、および高融点金属化合物からなる群から選ばれる金属材料層の電極から構成される強誘電体メモリーセルであることを特徴とする上記（１）または（２）記載の構造体へのパターン形成方法。
【０００８】
【本発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のマイクロサンドブラスト法に用いられる微小粒子は、１μｍ未満の平均粒子径を有する粒子であり、加工寸法より十分に小さい粒子が選ばれる。
特に、サブミクロンの加工には、平均粒子径が１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲のフュームドシリカ粒子や平均粒子径が１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲のナノパーティクルと呼ばれる粒子、同様の粒子サイズを有する、カーボンブラック等の粒子が好ましい。
【０００９】
微細加工のためには、微小粒子を一方向から吹き付けることが極めて重要となる。微小粒子を被加工物に衝突させる際の角度は、好ましくは、８０度以上であり、より好ましくは８５度以上、さらに好ましくは９０度である。
加工速度を高めるためには、微小粒子を高速で吹き付けることが好ましいが、強誘電体メモリー等の半導体デバイスの加工では、微小粒子衝突の衝撃がデバイス特性に与える影響を考慮して、この速度を最適化する必要がある。
【００１０】
微小粒子の衝突衝撃を緩和して被加工物を保護する保護膜（マスク材）としては、特に制約は受けないが、微細なパターンニングが可能であり、加工後に容易に剥離できることが望ましい。このような保護膜としては、例えば、液状の感光性レジスト、感光性ドライフィルムレジストが好適に用いられる。
【００１１】
本発明に用いられる強誘電体膜としては、特に制約は受けないが、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉ等の元素から構成される金属酸化物強誘電体が好ましい。このようなものとしては、例えば、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ等の強誘電体物質、米国のラムトロン  インターナショナル社が開発した、ＦＲＡＭ（登録商標）で用いられる強誘電体膜や米国シンメトリクス社のＹ１と呼ばれる強誘電体膜等が挙げられる。
【００１２】
本発明のパターン形成技術を適用して製造される強誘電体メモリーセルは、（ａ）強誘電体膜および（ｂ）貴金属、貴金属合金、高融点金属、および高融点金属化合物からなる群から選ばれる金属材料層の電極から構成される。
この強誘電体膜の厚みとしては、通常、０．０５μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．１μｍ〜３μｍの範囲が用いられ、この強誘電体膜の形成は、通常、スパッタ法やＭＯＣＶＤ法により行われる。
【００１３】
また、強誘電体メモリーセルに用いる電極（金属材料層）は、貴金属、貴金属合金、高融点金属、および高融点金属化合物からなる群から選ばれるが、これらの中でも、強誘電体との反応性が小さい、貴金属、貴金属合金、Ｔｉ（チタン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）等の高融点金属、高融点金属とＳｉ（シリカ）、Ｎ（窒素）との化合物等が好ましい。
【００１４】
【実施例】
白金電極上にスパッタ法を用いてＰｂ０．５Ｓｒ０．５Ｚｒ０．３Ｔｉ０．７Ｏ３組成の強誘電体膜を０．５μｍの厚みに成膜する。その上に白金を０．３μｍの厚みにスパッタ法を用いて蒸着する。
次いで、ドライフィルムレジストを用い、常法に従って、露光、現像処理を行なった後、白金電極および強誘電体膜へ本発明のマイクロサンドブラスト法を実施する。次いで、絶縁層をＣＶＤ法で成膜し、接続孔を開け、Ａｌ（アルミニウム）電極を成膜し、図１に示される強誘電体メモリーセルを加工、作成する。
【００１５】
微粒子としては、フュームドシリカを用い、エッチング後、ドライフィルムレジストを剥離し、強誘電体の上下の白金電極間に５Ｖ〜−５Ｖの範囲で電位を印加掃引して、ヒステリシスカーブを測定し、残留自発分極を測定する。
また、比較のために、ＥＣＲ−Ａｒプラズマエッチング法を用いて、強誘電体メモリーセルを加工、作成し、上記と同様に、残留自発分極を測定する。
本発明のパターン形成方法によって作成する強誘電体セルは、Ａｒプラズマ法で作成するセルに比べて、１．３倍の残留自発分極値を示す。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、従来法でのエッチングが困難であった強誘電体または貴金属などの物質への微細加工が容易になり、かつ、強誘電体または貴金属にダメージを与えずに、強誘電体または貴金属の構造体へパターンを形成できるので、本発明は、強誘電体メモリーの製造に極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によって得られる強誘電体メモリーセルの断面図（模式図）。
【符号の説明】
１  強誘電体膜
２  白金電極
３  Ａｌ電極
【図１】
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