(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部表面と、底部表面と、エッジと、前面エッジ除外ゾーンとを備える基板上に強誘電体デバイスを形成する方法であって、
前記基板の少なくとも前記底部表面とエッジと基板前面エッジ除外ゾーンとの上に犠牲層を堆積するステップと、
前記基板の上部表面の上に底部電極を形成するステップと、
前記底部電極の上に強誘電体層を形成するステップと、
前記強誘電体層の上に上部電極を形成するステップと、
前記基板の前記底部表面及び前記エッジの前記犠牲層の少なくとも一部をエッチングして、該底部表面と前記エッジと前記基板前面エッジ除外ゾーンの強誘電体デバイス材料を除去する第１のクリーニングステップと、
前記第１のクリーニングステップより後に、前記底部電極、前記強誘電体層および前記上部電極を含むコンデンサスタックをエッチングして、強誘電体コンデンサのアレイを形成するパターニングステップと、
前記パターニングステップより後に、前記基板の前記底部表面及び前記エッジの前記犠牲層の残部の少なくとも一部をエッチングして、該底部表面と前記エッジと前記基板前面エッジ除外ゾーンにおける犠牲層の露出表面におけるエッチング残留汚染物を除去する第２のクリーニングステップと
を含んでなる方法。
【請求項２】
強誘電体材料が、酸を含むエッチング液を用いて、前記基板底部表面及びエッジから選択的エッチングで除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
強誘電体材料が、フッ素を含む酸または塩素を含む酸、または、両方を含む酸からなるエッチング液を用いて、前記基板底部表面及びエッジから選択的エッチングで除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
強誘電体材料が、ＨＦ及びＨ２Ｏを含むエッチング液を用いて、前記基板底部表面及びエッジから選択的エッチングで除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
基板前面エッジ除外ゾーンから強誘電体材料を選択的エッチングで除去するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２のクリーニングステップより後に、前記強誘電体コンデンサのアレイの側壁に側壁拡散障壁層を形成するステップをさらに含む請求項１に記載の方法によって強誘電体デバイスを形成する方法。
【請求項７】
側壁拡散障壁層を形成する前記ステップより後に、前記基板の前記底部表面及び前記エッジの前記犠牲層の残部の少なくとも一部をエッチングして、該底部表面と前記エッジと前記基板前面エッジ除外ゾーンにおける犠牲層の露出表面における汚染物を除去する第３のクリーニングステップと、
前記第３のクリーニングステップより後に、半導体バック・エンド・プロセスを利用するステップと
をさらに含む請求項６に記載の強誘電体デバイスを形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋め込み強誘電体デバイスの製作中における汚染物をコントロールするシステム及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、新素材テクノロジの開発を推進している半導体デバイス製造産業及びエレクトロニクス産業には、いくつかの傾向がある。第１に、パーソナル・ハンドヘルド式装置（例えば、携帯電話及び携帯情報端末）のような装置が、ますます小型化され、必要とされる電力量がますます減少し続けている。第２に、より小型化され、より携帯しやすくなるだけではなく、こうした装置は、より強力な計算能力と、より大規模なオン・チップ・メモリを必要としている。これらの傾向に鑑みて、当該産業では、かなりの量のメモリ及びロジック機能が同じ半導体チップに組み込まれた計算装置を提供することが必要とされている。この計算装置には、バッテリが切れても、メモリの内容が保持されるように、不揮発性メモリが含まれる。従来の不揮発性メモリの例には、電気的消去可能ＰＲＯＭ（「ＥＥＰＲＯＭ」）及びフラッシュＥＥＰＲＯＭが含まれる。表１には、さまざまなメモリ・タイプ間の相違が例示されている。
【０００３】
強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ）は、底部電極と上部電極の間に配置されるコンデンサ誘電体として、強誘電体材料（例えば、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9（ＳＢＴ）またはＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（ＰＺＴ））を利用する不揮発性メモリである。一般に、強誘電体メモリ素子は、材料が双安定性を有する分極状態のため、不揮発性である。さらに、強誘電体メモリ素子は、比較的低い電圧（例えば、５ボルト未満）でプログラムされ、アクセス時間が比較的速く（例えば、４０ナノ秒未満）、多数の読み取り及び書き込みサイクルにわたって、動作上壊れにくい点を特徴とする。これらのメモリ素子は、また、消費電力が比較的少なく、記録密度を高くすることが可能であり、放射線耐性を示す。
【０００４】
【表１】
0004285954.tif 000002
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
強誘電体コンデンサと標準的な相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デバイス・テクノロジを統合するには、Ｓｉウェーハ製造施設に、非標準の金属成分を含むいくつかの新材料を導入しなければならない。典型的な強誘電体コンデンサ・スタックの製造に必要な材料には、ＰＺＴまたはＳＢＴ誘電体、並びに、電極材料Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔのうちの１つ以上が含まれる。Ｔｉ、Ｔａ、及び、Ｐｔのようなこれらの材料に存在する金属のいくつかは、主流のＳｉウェーハ製造ラインで利用される。Ｐｂ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｒｕ、及び、Ｉｒのような他の金属は、Ｓｉ製造のフローに導入されていない。従って、ＣＭＯＳベースのデバイスの歩留まり、信頼性、及び、電気的性能に対するこれらの材料の効果に関しては、ほとんど知られていない。さらに、ウェーハ表面処理に関するフロント・エンドのテクノロジ要件において、１８０ｎｍテクノロジのノードにおけるＣｕのような既知の重要な金属に関して、ｃｍ2当たり９×１０9未満の原子数という濃度が規定されているという事実にもかかわらず、ＦｅＲＡＭに関連した金属汚染物に関する正確な限界は、定量化されていない。
【０００６】
一般に、本発明は、フロント・エンド・プロセス・モジュール（例えば、ロジック素子プロセス及びコンタクトを含む）とバック・エンド・プロセス・モジュール（例えば、大抵、金属被覆プロセスを含む）との間で行われる、ＦｅＲＡＭプロセス・モジュールにおける強誘電体コンデンサの製作に関するものである。ＦｅＲＡＭプロセス・モジュールは、コンデンサのボトムコンタクトとして、現在のところ大抵のロジックのフローにおいて標準であるＷコンタクトを利用することを含めて、フロント・エンド・プロセスと適合しなくてはならない。ＦｅＲＡＭの熱履歴（thermal budget）は、大部分のロジックデバイスに用いられているフロント・エンドの低抵抗の構造（タングステンのプラグ及びシリサイドのソース／ドレイン及びゲート）に影響を及ぼさないように、十分少なくすべきである。さらに、トランジスタ及び他のフロント・エンド・デバイス（例えば、ダイオード）は、汚染に対して敏感であるため、ＦｅＲＡＭプロセス・モジュールは、こうしたデバイスを直接（例えば、チップ内における拡散によって）または間接的に（例えば、共用装置を介した二次汚染（cross contamination）によって）汚染してはならない。ＦｅＲＡＭデバイス及びプロセス・モジュールは、標準バック・エンド・プロセスのフローに適合すべきである。従ってＦｅＲＡＭプロセス・モジュールは、金属化ロジック素子の抵抗を増してはならないし、金属とトランジスタ間の寄生容量を増してもならない。さらに、ＦｅＲＡＭデバイスは、標準バック・エンド・プロセスフローによって劣化してはならない。これは、重要な課題である。強誘電体コンデンサは、水素によって誘発される劣化に影響されやすいことが分かっており、大部分のロジック素子バック・エンド・プロセスには、水素または重水素が用いられる（例えば、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、及び、ＣＶＤ法でのＷの成膜、ＳｉＯ2バイア・エッチング、及び、フォーミング・ガス・アニール）。
【０００７】
汚染のコントロールに関連して、共用装置（例えば、ステッパまたは計測ツール）によって処理される基板の汚染レベルは、デバイスの性能を劣化させるほどに高くなってはならない。処理エラーは別にして、二次汚染の主たる経路は、共用ツールのウェーハ・ハンドリング・システムと基板の裏面、エッジ、及び、全面エッジ除外ゾーン表面との接触である。典型的なＦｅＲＡＭプロセスフローの場合、２つのプロセスが、ウェーハ裏面及びエッジの最もひどい汚染につながると予測される。すなわち、（１）ＰＺＴまたはＳＢＴ被膜の蒸着、及び、（２）強誘電体コンデンサ・スタックのドライエッチングである。従って、共用装置及び共用施設の利用から得られる生産効率を実現するには、あらゆる共用プロセス装置の利用前に、基板の裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーンから、望ましくない要素を取り除くのが望ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
ある態様では、本発明は、上部表面、底部表面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーンを備えた基板に強誘電体デバイスを形成する方法を特徴とする。この方法によれば、基板の上部表面の上に底部電極が形成される。底部電極の上には、強誘電体層が形成される。強誘電体層の上には、上部電極が形成される。汚染をコントロールするため、強誘電体デバイス材料（例えば、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉのような強誘電体に関連した汚染物及びＩｒのような電極に関連した汚染物）が、基板の底部表面及びエッジから選択的エッチングによって除去される。
【０００９】
本発明の実施態様には、下記特徴の１つ以上を含むことが可能である。
【００１０】
強誘電体デバイス材料は、フッ素を含む酸または塩素を含む酸、または、両方を含む酸からなるエッチング液を用いて、基板底部表面及びエッジから選択的エッチングで除去される。ある実施態様では、エッチング液には、ＮＨ4ＦとＨＣｌの混合物が含まれる。エッチング液には、体積比が約１：１．６のＮＨ4Ｆ：ＨＣｌを含むことが可能である。エッチング液には、さらに、希釈剤（例えば、Ｈ2Ｏ）を含むことが可能である。ある実施態様の場合、エッチング液には、体積比が約１：１．６：ｘのＮＨ4Ｆ：ＨＣｌ：Ｈ2Ｏが含まれるが、ここで、ｘは、約２０〜約１，０００にわたる値が望ましく、約４０〜約１００にわたる値であればさらに望ましい。
【００１１】
ある実施態様の場合、強誘電体デバイス材料は、ＨＣｌ及びＨ2Ｏ；ＨＦ及びＨ2Ｏ；ＨＮＯ3及びＨ2０；ＨＦ、ＨＣｌ、及び、Ｈ2Ｏ；ＮＨ4Ｆ、ＨＣｌ、ＨＮＯ3、及び、Ｈ2Ｏ；ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＮＯ3、及び、Ｈ2Ｏ；及び、ＨＦ、Ｈ2Ｏ2、ＨＮＯ3、及び、Ｈ2Ｏから選択された混合物を含むエッチング液によって、基板底部表面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーンから選択的エッチングで除去される。
【００１２】
強誘電体デバイス材料は、基板の前面エッジ除外ゾーンから選択的にエッチングで除去することも可能である。
【００１３】
いくつかの実施態様では、基板には、基板の底部表面及びエッジの上に堆積した犠牲層が含まれる。犠牲層には、窒化珪素または二酸化珪素を含むことが可能である。犠牲層は、フッ素を含むエッチング液（例えばＨＦ）を用いてエッチングを施すことが可能である。犠牲層は、基板の前面エッジ除外ゾーンの上にまで広がることが可能である。犠牲層は、強誘電体コンデンサ構造の形成後に、エッチングを施すのが望ましい。
【００１４】
もう１つの態様の場合、本発明は、１つ以上の専用プロセス・ツール、１つ以上の共用プロセス・ツール、及び、１つ以上のクリーニング・ステーションを含む、強誘電体デバイス・プロセス・モジュールを特徴とする。専用プロセス・ツールは、強誘電体デバイスの処理だけに割り当てられている。共用プロセス・ツールは、強誘電体デバイス処理と標準半導体デバイス処理の両方に割り当てられている。クリーニング・ステーションは、基板が専用プロセス・ツールから共用プロセス・ツールに移送される前に、強誘電体デバイス汚染物を基板から取り除くように構成されている。
【００１５】
本発明の他の特徴及び利点については、図面及び請求項を含めて、下記の説明から明らかになるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下の説明において、同様の構成要素の識別には、同様の参照番号が用いられる。さらに、図面は、典型的な実施態様の主たる特徴の概要を例示することを意図したものである。図面は、実際の実施態様の全ての特徴を描くことを意図したものでなく、描かれた構成要素の相対的寸法を表すことを意図したものでもなく、一定の比率で描かれているわけではない。
【００１７】
図１を参照すると、ある実施態様において、集積回路強誘電体コンデンサ１０には、多層底面電極１４と多層上部電極１６の間に形成された誘電体ＰＺＴ被膜１２が含まれている。ＰＺＴ被膜１２は、Ｓｔｅｐｈｅｎ  Ｒ．Ｇｉｌｂｅｒｔ他によって提出された、「Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3  Ｆｉｌｍｓ」と題する米国特許出願第０９／９２５，２２３号（２００１年８月８日出願）に解説の化学気相成長プロセスによって形成することが可能である。底部電極１４には、Ｉｒ／ＩｒＯx導電層、及び、導電性で耐酸化性のＴｉＡｌＮ拡散障壁層２０が含まれており、上部電極１６には、ＩｒＯx／Ｉｒ導電層、及び、ＴｉＡｌＮのハードマスク／導電性拡散障壁層２４が含まれている。他の実施態様では、異なる材料からＩｒ／ＩｒＯx導電層及び導電性拡散障壁層２０、２４を形成することが可能である。強誘電体コンデンサ１０には、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）側壁拡散障壁２６と、上に重なる窒化珪素のエッチング停止層２７も含まれている。この実施態様の場合、強誘電体コンデンサ１０は、それぞれ、１対の層間誘電体層３１、３２を貫通するバイアに形成された１対の導電性プラグ２８、３０間に結合されている。導電性プラグ２８、３０は、タングステンまたはポリシリコンのような導電性材料から形成することが可能である。他の実施態様では、強誘電性コンデンサ１０は、シリコン・ウェーハ、ガリウムヒ素、酸化マグネシウム、サファイア、または、例えば、半導体ウェーハ上に形成される複雑な集積回路を含む、多層構造の上部表面上に形成することが可能である。
【００１８】
図２Ａ及び２Ｂに示すように、強誘電体コンデンサ１０の形成中に、強誘電体デバイスの構成物質（例えば、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉのような強誘電体に関連した汚染物、及び、Ｉｒのような電極に関連した汚染物）が、基板３６の裏面表面３３、エッジ表面３４、及び、前面エッジ除外ゾーン表面３５上に移動するか、あるいは、形成される可能性がある。（前面エッジ除外ゾーンは、薄膜が成膜されないように指定された、基板正面の周辺エッジまわりの領域である。）基板３６には、１つ以上の半導体デバイスを備えたロジック階層と、１つ以上のコンタクトプラグが貫通していて、上に重なる階層間誘電体層とを含むことが可能である。ＰＺＴ誘電層１２のＣＶＤ製作中、強誘電体デバイス材料３８は、基板３６の裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーン表面３３〜３５（図２Ａ）上に形成可能である。さらに、コンデンサ１０の形成後、エッチング残留物４０が、基板の裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーン表面３３〜３５に付着したままである可能性がある（図２Ｂ）。コンデンサ層構成物質及びエッチング残留物は、一般に、標準的な半導体デバイス製作プロセス（例えば、業界標準のＣＭＯＳデバイス製作プロセス）に不適合である。こうした汚染物は、半導体デバイスの重要な領域内に拡散して、これら重要な領域の電気特性を劣化させる可能性がある。例えば、Ｉｒは、シリコン基板内に拡散して、少数キャリアの寿命を短縮させる可能性があり、Ｐｂは、ゲート酸化物領域内に拡散して、ゲート酸化物の帯電を降伏現象が生じるまで悪化させる可能性がある。
【００１９】
詳細に後述するように、強誘電体コンデンサ１０は、標準ＣＭＯＳ製作プロセスに不適合な汚染物質（例えば、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、及び、Ｉｒ）が厳格にコントロールされて、強誘電体デバイス製作プロセス（またはプロセス・モジュール）によって形成される。具体的には、強誘電体コンデンサ１０の形成中に、基板の裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーン表面から不適合物質を除去できる、特定のエッチング化学薬品を開発した。さらに、基板の底部、上部、及びエッジ表面上に犠牲層を堆積させて、エッチングが困難な汚染物（例えば、Ｉｒ）の除去を助けることが可能である。強誘電体デバイス・プロセス・モジュールとフロント・エンドとバック・エンド半導体デバイス・プロセス・モジュールの間の汚染を減少させるためのプロセスコントロールの方法も開発された。こうして、強誘電体デバイス製作プロセスと業界標準の半導体プロセスを統合することが可能になり、その結果、共用装置（例えば、ステッパ、計測ツール等）による二次汚染の恐れをほぼなくして、半導体集積回路と一緒に、コンデンサ１０を形成することが可能になる。
【００２０】
図３〜１０を参照するが、まず、図３及び４を参照すると、強誘電体コンデンサ１０は下記のように形成可能である。
【００２１】
図４に示すように、ある実施態様の場合、上部、底部、及び、エッジ表面上に犠牲層５２を堆積させた基板５０が設けられる（ステップ５４）。基板５０は、１つ以上の半導体デバイスを備えたロジック階層と、１つ以上のコンタクトプラグが貫通している、上に重なる階層間誘電体層とを含む、半導体ウェーハ（例えば、シリコン・ウェーハ）とすることが可能である。犠牲層５２は、例えば、ロジック階層またはコンタクトプラグ製作プロセス中に、従来の加熱炉プロセスによって形成可能な窒化珪素層または二酸化珪素層とすることが可能である。一般に、犠牲層５２は、例えば、リフトオフ・プロセスによって基板のエッジ及び裏面から汚染物（例えば、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、及び、Ｉｒ）を除去するのに役立つはずである。さらに、犠牲層５２は、重要なデバイス領域の電気特性を劣化させる可能性がある、基板５０内への汚染物の拡散を阻止するはずである。
【００２２】
他の実施態様の中には、犠牲層を含まないものもあり得る。
【００２３】
図５を参照すると、強誘電体コンデンサ・スタック５６は、基板５０の上部表面上に配置される（ステップ５８）。強誘電体コンデンサ・スタック５６は、強誘電体コンデンサ１０と同じ電極及び誘電体層を備えることが可能である。
【００２４】
図６及び７に示すように、強誘電体デバイス材料３８及び他の汚染物は、湿式エッチング・プロセスによって基板５０の裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーン表面から取り除くことが可能である（ステップ６０）。すなわち、基板５０は、自動化クリーニング・ステーション６２（例えば、オーストリア、KaerntenのSEZ Semiconductor-Equipment Zubehoer Fuer die Halbleiterfertigung Gesellschaft m.b.Hから入手可能な自動化基板クリーナ）内に配置することが可能である。クリーニング・ステーション６２には、基板５０を保持するように構成された環状支持体６４が含まれている。リング・ノズル６６を通る加圧ガス（例えば、窒素ガス）の流出によって、基板５０の下に真空が発生する。加圧ガスは、軸７０まわりを回転するように構成されたシャフト６８内に形成されたガス導管を通って、リング・ノズル６６に送られる。クリーニング・ステーション６２には、基板５０の露出表面上にエッチング液７４を吐出するように構成されたノズル７２も含まれている。基板５０の露出表面上に形成されるエッチング液の厚さ及び均一性は、少なくとも部分的には、ノズル７２を通るエッチング液の流量、及び、基板５０の回転速度によって決まる。実施時、基板５０は、表を下にして支持体６４に配置され、加圧ガスが、リング・ノズル６６から噴射されて、基板５０を所定位置に保持する真空が生じる。基板５０が、軸７０まわりを回転している間に、ノズル７２からエッチング液７４が吐出され、基板５０の露出した裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーン表面にわたって、ほぼ均一な膜が形成される。基板５０の裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーン表面のクリーニングが済むと、基板を回転させて乾燥させる。
【００２５】
実施態様によっては、クリーニング・ステーション６２内に基板５０を配置する前に、強誘電体コンデンサ・スタック５６の上に、保護フォトレジスト層を付着させることが可能なものもある。さらに、実施態様によっては、浴エッチング・プロセスによって、裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーン表面から強誘電体デバイス材料を取り除くことが可能なものもある。
【００２６】
図７に示すように、基板５０の結果得られる裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーン表面は、強誘電体コンデンサ１０の形成中に生じた可能性のある汚染がほぼ皆無である。一般に、エッチング液７４によって、全ての強誘電体デバイス材料汚染物（例えば、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、及び、Ｉｒ）が除去されるはずである。望ましいことには、エッチング液７４によって、強誘電体デバイス汚染物は、例えば、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、及び、Ｉｒの残留表面濃度は、およそ１０10ｃｍ-2以下程度にまで除去される。さらに、エッチング液７４は、コンデンサ・スタック５６の上に付着した保護フォトレジスト層（存在する場合）を侵蝕しないはずである。望ましい実施態様の場合、エッチング液７４は、室温で有効に作用する。
【００２７】
ある実施態様の場合、エッチング液７４には、ＮＨ4Ｆ、ＨＣｌ、及び、Ｈ2Ｏが１：１．６：ｘの体積比で含まれているが、ここで、ｘは１〜１，０００にわたる値である。このエッチング化学反応は、ＰＺＴに関する選択性が強い。例えば、ＮＨ4Ｆ：ＨＣｌ：Ｈ2Ｏの体積比が１：１．６：２０の場合、コンデンサ・スタック及び犠牲層の構成材料に関して、下記のエッチング速度が得られた：
【００２８】
【表２】
0004285954.tif 000003
【００２９】
図８に示すように、ＮＨ4Ｆ：ＨＣｌ：Ｈ2Ｏが１：１．６：ｘのエッチング液のＰＺＴエッチング速度は、エッチング液中の酸の体積百分率と共に低下し、半対数プロットに従うことになる。例えば、厚さ２５０ｎｍのＰＺＴ被膜のエッチングに基づくと、エッチング液比が１：１．６：２０であれば、ＰＺＴのエッチング速度は７０ｎｍ／秒になり、エッチング液比が１：１．６：４０であれば、ＰＺＴのエッチング速度は１０ｎｍ／秒になり、一方、ＰＺＴエッチング液比が１：１．６：１００であれば、エッチング速度は５．５ｎｍ／秒になる。このデータに鑑みて、制御可能なＰＺＴエッチング速度の実現には、約１：１．６：４０〜１：１．６：１００のエッチング液比が望ましい。このエッチング液比範囲内では、ＳｉＯ2及びＳｉ3Ｎ4のエッチング速度は、それぞれ、０．１ｎｍ／秒及び２．２ｎｍ／秒よりかなり低くなる。
【００３０】
特定の理論に限定されるものではないが、ＮＨ4Ｆ、ＨＣｌ、及び、Ｈ2Ｏエッチング化学薬品の選択性は、エッチング液中のフッ素と塩素の総合作用によって得られるものと考えられる。具体的には、エッチング液のフッ素化部分が、ＺｒＯ2及びＴｉＯ2を溶解し、塩素化部分がＰｂＯ2にエッチングを施すものと考えられる。従って、この実施態様の場合、ＨＣｌとＮＨ4Ｆが結合すると、強力で、選択的なＰＺＴエッチングが行われることになる。例えば、このエッチング液をＨ2Ｏで希釈すると、ＰＺＴとＳｉ、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、及び、ＴｉＡｌＮとの間における強い選択性を特徴とする、エッチング液が得られる。
【００３１】
フッ素ベースの酸及び塩素ベースの酸の混合物を含む他のエッチング用化学薬品をエッチング液７４に利用することも可能である。
【００３２】
実施態様によっては、エッチング液７４は、下記エッチング用化学薬品の１つ、または、それらを２つ以上組み合わせたものによって実施可能な場合もある：
（ｉ）    ＨＣｌ＋Ｈ2Ｏ
（ｉｉ）  ＨＦ＋Ｈ2Ｏ
（ｉｉｉ）ＨＮＯ3＋Ｈ2Ｏ
（ｉｖ）  ＨＦ＋ＨＣｌ＋Ｈ2Ｏ
（ｖ）    ＮＨ4Ｆ＋ＨＣｌ＋ＨＮＯ3＋Ｈ2Ｏ
（ｖｉ）  ＨＦ＋ＨＣｌ＋ＨＮＯ3＋Ｈ2Ｏ
（ｖｉｉ）ＨＦ＋Ｈ2Ｏ2＋ＨＮＯ3＋Ｈ2Ｏ
これらのエッチング用化学薬品は、それぞれ、選択的にＰＺＴをエッチングする。例えば、エッチング用化学薬品（ｉ）は、ＨＣｌ：Ｈ2Ｏのエッチング液比が１：１であれば、ＰＺＴエッチング速度が２．９ｎｍ／秒になり、一方、エッチング用化学薬品（ｉｉ）は、ＨＦ：Ｈ2Ｏのエッチング液比が１：１０であれば、ＰＺＴエッチング速度が８．４ｎｍ／秒になる。エッチング用化学薬品（ｖｉｉ）に関しては、Ｈ2Ｏ2が、エッチング液中のＰｂの酸化を促進することによって、Ｐｂがメッキによって基板５０に戻るのをほとんど阻止するものと考えられる。
【００３３】
図９を参照すると、基板５０の裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーン表面のクリーニングが済むと（ステップ６０）、コンデンサ・スタック５６にエッチングを施して、強誘電体コンデンサ１０のアレイが形成される（ステップ８０）。コンデンサ・スタック５６は、従来のエッチング・プロセスを利用して、エッチングを施すことが可能である。
【００３４】
図１０に示すように、コンデンサ・スタック５６のエッチングが済むと（ステップ８０）、犠牲層５２にエッチングを施して、コンデンサ・スタック・エッチング・プロセス中に、犠牲層の露出表面に形成された可能性のあるエッチング残留汚染物４０を除去することが可能である（ステップ８２）。すなわち、Ｉｒ汚染物及び他のエッチング残留物（例えば、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、及び、有機物）は、犠牲層５２が選択されたエッチング液で溶解する際、リフトオフによって除去することが可能である。一般に、犠牲層のエッチング化学薬品は、下方の基板材料（例えば、Ｓｉ）を侵蝕することなく、犠牲層（例えば、Ｓｉ3Ｎ4またはＳｉＯ2）を形成する材料にエッチングを施すはずである。望ましいことには、犠牲層のエッチング液によって、エッチング残留汚染物４０も除去されるはずであるため、例えば、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、及び、Ｉｒの残留表面濃度は、およそ１０10ｃｍ-2以下程度になる。望ましい実施態様の場合、犠牲層のエッチング液は、室温で有効に作用する。実施態様によっては、犠牲層のエッチング化学薬品が、ＰＺＴのエッチング化学薬品と同じものもある。例えば、ＨＦ及びＨ2Ｏの混合物を含むエッチング化学薬品は、ＰＺＴエッチングと犠牲層エッチングの両方に利用することが可能である。しかし、実施態様によっては、例えば、異なる汚染物濃度または異なるエッチング速度要件に適応するため、異なるエッチング化学薬品を利用することになる場合もあり得る。上述の一般的なガイドラインを満たす他の犠牲層のエッチング化学薬品を利用することも可能である。犠牲層のエッチング・ステップは、クリーニング・ステーション６２や、別の適合するクリーニング装置において実施可能である。
【００３５】
実施態様によっては、犠牲層のエッチング・ステップ後に、犠牲層５２の一部が、基板５０の裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーン表面の上に付着したままである場合もあり得る。
【００３６】
図１１及び１２に示すように、上述の強誘電体デバイス製作プロセス・モジュールは、標準ＣＭＯＳ集積回路製作プロセスに容易に組み込むことが可能である。ロジック階層と上に重なる階層間誘電体層及びコンタクトは、従来の業界標準のフロント・エンド半導体プロセス１００を用いて、基板上に形成することが可能である（ステップ１０２）。フロント・エンド・プロセスによって、ウェーハの正面、裏面、及び、エッジにＳｉＯ2またはＳｉ3Ｎ4層が生じる可能性がある。実施態様によっては、この層は、後続の汚染をコントロールするステップに関する犠牲層として利用することが可能である。次に、強誘電体コンデンサ及び上に重なる階層間誘電体層は、ＦｅＲＡＭ専用プロセス・ツール１０６、共用ＦｅＲＡＭプロセス・ツール１０８、及び、自動化クリーニング・ステーション６２を含む、上述のＦｅＲＡＭプロセス・モジュール１０４を用いて、形成することが可能である。この実施態様の場合、まず、酸化障壁が標準のコンタクト上に形成される。次に、底部電極、ＰＺＴ誘電体、上部電極、及び、ハードマスクが蒸着させられる。ＰＺＴ誘電体は、１つのツールで蒸着させることが可能であり、電極及び拡散障壁は、もう１つのツールで形成することが可能である。ステップ１１２は、ＦｅＲＡＭ専用ツール１０６を用いて実施されるのが望ましい。この時点において、基板は、自動化クリーニング・ステーション６２に移送され、裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーン表面をクリーニングすることが可能になる（ステップ１１４）。コンデンサ・スタックは、共用ＦｅＲＡＭプロセス・ツール１０８（例えば、リソグラフィック・ステッパ）でパターン形成され、コンデンサ・スタックは、専用エッチング・ツールでエッチングが施される（ステップ１１６）。必要があればエッチング後クリーニングを実施することが可能である（ステップ１１８）。側壁拡散障壁層２６は、できれば、ＦｅＲＡＭ専用ツール１０６によって、エッチングされたコンデンサ・スタックの上に形成することが、可能である（ステップ１２０）。基板は、再び、自動化クリーニング・ステーション６２に移送され、裏面、エッジ、前面エッジ除外ゾーン表面をクリーニングすることが可能である（ステップ１２２）。窒化珪素エッチング停止層２７及び階層間誘電体層３２は、ＦｅＲＡＭ共用ツール１０８を利用して、側壁拡散障壁層２６の上に蒸着させられる（ステップ１２４）。コンタクトバイアが、ＦｅＲＡＭ共用ツール１０８においてパターン形成され、パターン形成されたコンタクトバイアは、ＦｅＲＡＭ専用ツール１０６における階層間誘電体層３２を介してエッチングを施される（ステップ１２６）。基板は、次に、自動化クリーニング・ステーション６２に移送され、裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーン表面にクリーニングを施すことが可能になる（ステップ１２８）。エッチ・リカバリ及びアニール・プロセス、及び、コンタクト／相互接続形成プロセスが、ＦｅＲＡＭ共用プロセス・ツール１０８で実施される（ステップ１３０、１３２）。基板は、次に、業界標準の半導体バック・エンド・プロセス１３４を利用して処理することが可能である（ステップ１３６）。
【００３７】
ＦｅＲＡＭ専用プロセスに特定のツールを割り当て、共用プロセスに他のツールを割り当てることと、ＦｅＲＡＭ専用ツール１０６から共用ツール１０８に基板を移送する前に、汚染コントロール・プロセス・ステップを実施することとによって、上述のプロセスコントロールの方法は、強誘電体デバイス材料の導入による二次汚染の恐れを軽減し、同時に、強誘電体デバイス及び半導体デバイスのプロセス統合に関する生産効率を実現可能にする。
【００３８】
特許請求の範囲の趣旨の範囲には、他の実施形態も存在する。
【００３９】
例えば、実施態様によっては、従来の計測ステップは、共用計測ツールによって実施することが可能であり、この場合、基板がＦｅＲＡＭ専用ツールから共用計測装置に移送される前に、追加の汚染コントロール・ステップを実施すべきである。
【００４０】
さらに、実施態様によっては、ＦｅＲＡＭ共用ツールにおいて、バイアコンタクトエッチング・ステップ（ステップ１２６）を実施することが可能である。これらの実施態様の場合、後続の汚染コントロール・ステップ（ステップ１２８）は、実施されない。
【００４１】
特許請求の範囲の趣旨の範囲には、さらにその他の実施態様も存在する。
【図面の簡単な説明】
【図１】それぞれの階層間誘電体層を通るように配置された１対の導電性プラグ間に結合されたＦｅＲＡＭコンデンサの略断面側面図である。
【図２Ａ】基板上に形成されるＦｅＲＡＭコンデンサ層スタックの略断面側面図である。
【図２Ｂ】図２Ａのコンデンサ層スタックにエッチングを施すことによって形成されるＦｅＲＡＭコンデンサの略断面側面図である。
【図３】強誘電体デバイスを形成する方法のフロー図である。
【図４】基板の上部、底部、及び、エッジ表面の上に犠牲層が配置された、基板の略断面側面図である。
【図５】図４の基板上に形成されたコンデンサ層スタックの略断面側面図である。
【図６】図５の基板の裏面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーンにエッチング液を付ける基板クリーニング装置に略断面側面図である。
【図７】エッチング液によって基板の裏面をクリーニングした後、図５のコンデンサ層スタックの略断面側面図である。
【図８】溶液内の酸の体積百分率の関数として描かれたＮＨ4Ｆ、ＨＣｌ、及び、Ｈ2Ｏのエッチング化学薬品に関するＰＺＴエッチング速度のグラフである。
【図９】図７のコンデンサ層スタックにエッチングを施すことによって形成される複数の強誘電体コンデンサの略断面側面図である。
【図１０】犠牲層にエッチング施すことによって、基板の底部表面、エッジ、及び、前面エッジ除外ゾーンから裏面汚染を除去した後の、図９の強誘電体コンデンサの略断面側面図である。
【図１１】統合された強誘電デバイス・集積回路製作プロセスのフロー図である。
【図１２】ＦｅＲＡＭプロセス・モジュールのＦｅＲＡＭ専用及び共用プロセス・ツールによるプロセスフローのブロック図である。
【符号の説明】
１０    強誘電体デバイス
１２    強誘電体層
１４    底部電極
１６    上部電極
３３    底部表面
３４    エッジ
３５    前面エッジ除外ゾーン
３６    基板
３８    強誘電体デバイス材料
４０    強誘電体デバイス材料
５０    基板
５２    犠牲層
６２    クリーニング・ステーション
１０４  強誘電体デバイス・プロセス・モジュール
１０６  専用プロセス・ツール
１０８  共用プロセス・ツール
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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