(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁保持材内に形成された複数のキャパシタ電極を有する基板を供給する工程であり、該基板は、前記複数のキャパシタ電極と接触するカラー層をさらに含む、工程と、
第２の領域から相分離した第１の領域を有する自己組織化ポリマー層を、前記カラー層の上に準備する工程と、
前記自己組織化ポリマー層の前記第２の領域を保持しながら、前記自己組織化ポリマー層の前記第１の領域を選択的に取り除くことで、案内されないランダムな自己組織化パターンを前記基板上に形成する工程と、
前記案内されないランダムな自己組織化パターンを、前記カラー層の中に前記カラー層を貫いて転写することで、下に位置する前記絶縁保持材を露出させる開口部を有した、前記複数のキャパシタ電極を相互接続するカラー層構造、を作製する工程と、を有する、
方法。
【請求項２】
前記カラー層構造の前記開口部を通じて、前記絶縁保持材の少なくとも一部を取り除く工程、をさらに有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のキャパシタ電極上にキャパシタ誘電層を形成する工程と、
少なくとも１つの第２のキャパシタ電極を前記キャパシタ誘電層上に形成する工程と、をさらに有する、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数のキャパシタ電極のうちの少なくとも１つのキャパシタ電極は、直径及び高さによって特徴づけられる円筒形状を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記高さと前記直径の比として測定される前記少なくとも１つのキャパシタ電極のアスペクト比は、５対１を超える、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のキャパシタ電極のうちの少なくとも１つは、ＴｉＮで構成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複数のキャパシタ電極のうちの少なくとも１つは、外側側壁と底とを持つ円筒形の缶であり、該円筒形の缶は直径と高さによって特徴づけられる、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記絶縁保持材は、均一又は非均一である、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記絶縁保持材は、シリコン酸化物又は多結晶シリコンである、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記カラー層は、窒化ケイ素である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記自己組織化ポリマー層の前記第１の領域はポリ（メタクリル酸メチル）であり、前記自己組織化ポリマー層の前記第２の領域はポリスチレンである、
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板は、前記カラー層と前記自己組織化ポリマー層との間に配置される一つ以上の中間層を更に含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
絶縁保持材の中に形成された複数のキャパシタ電極と、該複数のキャパシタ電極と接触するカラー層構造とを有する基板
を有し、
前記カラー層構造は、前記複数のキャパシタ電極を相互接続するとともに、案内なしのランダムな自己組織化パターンを持つ開口部を通して、下に位置する前記絶縁保持材を露出させている、
キャパシタ構造。
【請求項１４】
前記複数のキャパシタ電極のうちの少なくとも１つのキャパシタ電極は、直径と高さによって特徴づけられる円筒形状を持つ、
請求項１３に記載のキャパシタ構造。
【請求項１５】
前記高さと前記直径の比として測定される前記少なくとも１つのキャパシタ電極のアスペクト比は、５対１を超えている、
請求項１４に記載のキャパシタ構造。
【請求項１６】
前記複数のキャパシタ電極のうちの少なくとも１つは、ＴｉＮで構成されている、
請求項１３に記載のキャパシタ構造。
【請求項１７】
前記絶縁保持材は均一又は非均一である、
請求項１３に記載のキャパシタ構造。
【請求項１８】
前記絶縁保持材は、シリコン酸化物又は多結晶シリコンである、
請求項１３に記載のキャパシタ構造。
【請求項１９】
前記カラー層構造は、窒化ケイ素を含む、
請求項１３に記載のキャパシタ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタ構造、及び基板上にキャパシタ構造を形成する方法に関する。
（関連出願）
本出願は、２０１４年１１月１３日に出願された米国出願第６２／０７９，１９７号及び２０１５年５月２２日に出願された米国仮出願第１４／７２０，２７９号に対する優先権を主張し、本出願の明細書において、その基礎出願全体を参照により援用する。
【背景技術】
【０００２】
キャパシタは、集積回路の製作において一般に使われる（たとえばＤＲＡＭと他の記憶回路の）１種類の構成要素である。キャパシタは、非導電性誘電体領域によって隔てられた２本の導電性電極によって構成されている。集積回路の密度の増加に伴い、キャパシタ領域を減少させることにもかかわらず十分に大きい記憶容量を維持することが、継続的な挑戦となっている。密度の増加は、一般的に、垂直な寸法と比較して、キャパシタの横寸法に、より大きな縮小を引き起こしてきた。多くの例では、キャパシタの垂直寸法は、増大されている。
【０００３】
キャパシタを組み立てる１つの方法では、まず、その中にキャパシタ記憶ノード電極が作られる絶縁材料が形成される。例えば、個々のキャパシタのためのキャパシタ電極開口部のアレイが、リンとホウ素との一方または両方がドープされた二酸化ケイ素を例示的な材料とする絶縁性のキャパシタ電極形成材料の中に製造され得る。キャパシタ電極開口部は、エッチングによって形成され得る。特に開口部が深い場合に、そのような開口部を絶縁材料の中にエッチングすることは、難しいといえる。
【０００４】
さらに、個々のキャパシタ電極が開口部の中に形成された後、全てではないとしてもキャパシタ用電極形成材料の大部分をエッチング除去することが、望まれることがある。このような除去（エッチング）により、電極の外側側壁表面が、増加したエリアを提供することを可能にし、それにより、形成されているキャパシタの静電容量を増加させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記例では、深い開口部に形成されたキャパシタ電極は、それに対応して、幅よりも遥かに高さがあるものであり、すなわち、大きなアスペクト比の形状である。これにより、キャパシタ電極が、（ｉ）外側側壁面を露出させるエッチング中、（ｉｉ）基板の搬送中、及び／又は（ｉｉｉ）キャパシタ誘電層、外側キャパシタ電極層、及び他のもの堆積中に、倒れてしまうことがある。
【０００６】
したがって、電極が倒れることを防ぐため、構造支持を提供する技術が、キャパシタ電極の製作とインテグレートされることが要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の一態様は、キャパシタ構造及び基板上にキャパシタ構造を形成する方法に関する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、キャパシタ構造、及び基板上にキャパシタ構造を形成する方法を説明する。キャパシタ構造は、絶縁保持材の中に形成された複数のキャパシタ電極と、該複数のキャパシタ電極と接触するカラー層構造とを備える基板を有する。カラー層構造は前記複数のキャパシタ電極を相互接続するとともに、案内なしの、ランダムな自己組織化パターンを持つ開口部を通して、下に位置する縁保持材を露出させる。さらに、絶縁保持材がキャパシタ構造から取り除かれる。方法は、自己組織化プロセスを用いて、相互接続しているカラー層構造を形成する。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、基板上にキャパシタ構造を形成する方法を説明する。方法は、絶縁保持材内に形成された複数のキャパシタ電極を有する基板を供給する工程を含み、該基板は、該複数のキャパシタ電極と接触するカラー層をさらに備える。方法は、自己組織化層をカラー層上に準備する工程を有する。自己組織化層は、第２の領域から相分離した第１の領域を含んでいる。方法は、自己組織化ポリマー層の前記第２の領域を保持しながら、前記自己組織化ポリマー層の前記第１の領域を選択的に取り除くことで、案内されない、ランダムな自己組織化パターンを前記基板上に形成する工程を有する。方法は、前記案内されない、ランダムな自己組織化パターンを、前記カラー層の中に前記カラー層を貫いて転写することで、下に位置する前記絶縁保持材を露出させる開口部を有した、前記複数のキャパシタ電極を相互接続するカラー層構造を作製する工程を有する。
【００１０】
本発明の別の態様によると、キャパシタ構造が述べられている。キャパシタ構造は、絶縁保持材の中に形成された複数のキャパシタ用電極と、該複数のキャパシタ電極と接触するカラー層構造とを備える基板を有する。前記カラー層構造は、前記複数のキャパシタ電極を相互接続するとともに、案内なしの、ランダムな組み立てパターンを持つ開口部を通して、下に位置する前記絶縁保持材を露出させる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によると、キャパシタ構造が述べられている。キャパシタ構造は、複数のキャパシタ電極と、該複数のキャパシタ電極と接触するカラー層構造とを備える基板を有する。前記カラー層構造は、案内されない、ランダムな自己組織化パターンを持つ開口部を、前記カラー層構造を貫いて提供しながら、複数のキャパシタ電極を相互接続している。
【発明の効果】
【００１２】
一態様によれば、方法は、構造支持の提供と、キャパシタ用電極の製作とが一体化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の方法で、初期段階の、基板上で形成されているキャパシタ構造の断面図。
【図１Ｂ】初期段階の、基板上で形成されているキャパシタ構造の下向き上面図。
【図１Ｃ】絶縁保持材にキャパシタ開口部を作製した後の、基板上で形成されているキャパシタ構造の断面図。
【図１Ｄ】絶縁保持材にキャパシタ開口部を作製した後の、基板上で形成されているキャパシタ構造の上面図。
【図１Ｅ】複数のキャパシタ用電極を形成した後の、基板上で形成されているキャパシタ構造の断面図。
【図１Ｆ】複数のキャパシタ用電極を形成した後の、基板上で形成されているキャパシタ構造の上面図。
【図１Ｇ】キャパシタ用電極と接触するカラー層を形成した後の、基板上で形成されているキャパシタ構造の断面図。
【図１Ｈ】キャパシタ用電極と接触するカラー層を形成した後の、基板上で形成されているキャパシタ構造の上面図。
【図１Ｉ】構造的な支持を提供するカラー層を、比較例の方法でパターニングした後の、基板上で形成されているキャパシタ構造の断面図
【図１Ｊ】構造的な支持を提供するカラー層を、比較例の方法でパターニングした後の、基板上で形成されているキャパシタ構造の上面図
【図２Ａ】自己組織化ポリマー層を使用する、本発明の方法で、カラー層のパターニングした後の、キャパシタ構造の断面図。
【図２Ｂ】自己組織化ポリマー層を使用して、カラー層のパターニングした後の、キャパシタ構造の上面図。
【図２Ｃ】乾燥異方性エッチングを用いて、自己組織化ポリマー層において、少なくとも１つの相を選択的に除去し、少なくとも他の相を基板上に残した後の、キャパシタ構造の断面図。
【図２Ｄ】乾燥異方性エッチングを用いて、自己組織化ポリマー層において、少なくとも１つの相を選択的に除去し、少なくとも他の相を基板上に残した後の、キャパシタ構造の上面図。
【図２Ｅ】案内されない、ランダムな自己組織化パターンをカラー層へ転写し、カラー層を介して移転することで、カラー層構造を作製した後の、キャパシタ構造の断面図。
【図２Ｆ】案内されない、ランダムな自己組織化パターンをカラー層へ転写し、カラー層を介して移転することで、カラー層構造を作製した後の、キャパシタ構造の上面図。
【図３】キャパシタ構造を製造する方法を具体的に例示するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の説明では、説明と制限のためにでない、例えばキャパシタ構造の特定の分離、いろいろな構成要素の説明とその中で使われるプロセスなどの特定の詳細が記述されている。しかし、発明がこれらの特定の詳細から離れた他の具体化においても実現されうることを理解すべきである。
【００１５】
同様に、説明の目的で、特定の数、材料と構成は、発明の完全な理解を提供するために示されている。しかしながら、発明は、特定の詳細の依らず、実現されうる。さらに、図の表示として図中に様々な構成（実施形態）が表現されているが、図の表現は、必ずしも比率や大きさが正しいわけではないのと理解されうる。
【００１６】
発明を理解するのに最も有効である方法では、いろいろな活動は、順番に、複数の別々の動作を説明している。しかし、説明における動作の順序は従属的であり、必然的であるとは、解釈されない。特に、これらの動作は、製造フローの順番通りに実行される必要はない。説明された動作は、記載の実施形態とは異なる順序で実行されてもよい。いろいろな付加的な動作が実行されてもよい、および／または、説明された動作は、実施において一部を省略してもよい。
【００１７】
ここ（本明細書）で使用される「基板」は、一般的に発明に従って処理される対象物を意味する。基板は、装置、特に半導体又は他の電子機器、の何れかの材料部分又は構造を含んでいてもよく、例えば、ベース基板構造、半導体ウェハ、又は薄膜などのベース基板表面上又は上方にある層で有り得る。基板は、半導電性材料の層を有する、従来のシリコン基板又は他のバルク基板で有り得る。
【００１８】
本明細書で使用される、用語「バルク基板」は、シリコンウエハーだけでなく、シリコン・オン・インシュレータ「ＳＯＩ」基板（例えばシリコン・オン・サファイヤ「ＳＯＳ」基板、シリコン・オン・ガラス「ＳＯＧ」基板）など）；ベース半導体基盤上のシリコンのエピタキシャル層；及び他の半導体または光電子材料（例えば、シリコン・ゲルマニウム、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、インジウム、リン化物など）を意味して、含む。
基板はドープされていてもよいし、ドープされていなくてもよい。したがって、基板は、特定の、ベース構造、下地層、又は上地層、パターンされたもの、又はパターニングされていないもの、を意図しておらず、及びこれらに制限しておらず、そのような層又はベース層を含むか、及び、層及び／又はベース構造の組み合わせを含むものと考えることができる。下記の説明は、特定の種類の基板に言及しているが、これは例示的な目的のためであり、本発明を制限するものではない。
【００１９】
本明細書で使用される、用語「放射線感応材」は、フォトレジストのような感光材料を意味し、含む。
【００２０】
本明細書で使用される、用語「ポリマーブロック」は、数のタイプ（すなわち、共重合体ブロック）の構成単位の単数タイプ（即ちホモポリマー・ブロック）又は、複数タイプ（即ち、共重合体ブロックの、複数のモノマーユニットを；相分離を発生させるために十分な、異なるモノマータイプの他のポリマーブロックと一緒に、複数のタイプ（すなわち、共重合体ブロック）のより長い長さの、ｘＮの値を提示する、より大きなポリマーの一部を形成する、いくつかの長さの連続したポリマー鎖へ、グループ分けしたものを意味し、含んでいる。
ｘはフローリー・ハギンズの作用パラメータであり、Ｎはブロック共重合体のための重合の全体の程度である。本発明の実施形態によると、大きな共重合体の中の、少なくとも１つの他のポリマーブロックと一緒にある１つのポリマーブロックのｘＮの値は、約１０．５と等しいあるいは１０．５よりも大きくありうる。
【００２１】
本明細書で使用される、用語「ブロック共重合体」は、各々のチェーンが上で定められる２つ以上のポリマーブロックを含み、そしてブロックの少なくとも２つは相分離のためにブロックの十分な分離強さ（例えば、ｘＮ＞１０．５）を有する鎖で構成されるポリマーを意味して、含む。ジ・ブロック共重合体（すなわち、２つのポリマーブロック（ＡＢ）を含むポリマー）、トリ・ブロック共重合体（すなわち、３つのポリマーブロック（ＡＢＡまたはＡＢＣ）を含むポリマー）、マルチ・ブロック共重合体（すなわち、３つ以上のポリマーブロック（ＡＢＣＤなど）を含むポリマー）とその組合せを含む、多種多様なブロック・ポリマーを、本発明に適用しうる。
【００２２】
用語「マイクロ相分離」と「マイクロ相隔離」は、にブロック共重合体の均一なブロックが相互に集まり、異質なブロックが別個の領域に分かれる特性を意味して、含む。大半において、ブロック共重合体は、秩序のある形態、あるいはブロック共重合体の分子量が形成されるマイクロ領域のサイズを示す様々な形状を含む無秩序の形態、へ自己組織化することができる。
【００２３】
自己集合ブロック共重合体の領域サイズ又はピッチ周期（Ｌｏ）が、パターン構造の臨界寸法を設計するための基準として使用されうる。同様に、ブロック共重合体のポリマーブロックのうちの１つを選択的にエッチング除去した後に残っている形状の寸法である構造周期（Ｌｓ）が、パターン構造の臨界寸法を設計するための基準として使用されうる。ブロック共重合体を構成する各ポリマーブロックの長さは、それらのブロック共重合体のポリマーブロックによって形成される領域のサイズに対する固有の制限である場合がある。
例えば、各ポリマーブロックは領域の望ましいパターンに自己組織化を容易にする長さで選択されることができ、そして、所望のものよりも短い及び／又は長い共重合体が、自己組織化されることもあり得る。
【００２４】
本明細書で使用される、用語「アニーリング（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）」又は「アニール（ａｎｎｅａｌ、焼きなまし）」は、ポリマーブロックから形成される反復する構造単位によって定義される、規則正しいパターンを形成するために、ブロック共重合体の２つ以上の異なる重合ブロック構成要素の間の、マイクロ相（フェーズ（ｐｈａｓｅ））分離を、可能にする、ブロック共重合体の処理を意味しており、これらのことを含んでいる。本発明の中のブロック共重合体のアニーリングは、従来知られている、（真空で、又は、不活性雰囲気（例えば窒素またはアルゴン）内での）加熱アニーリング、（室温又は室温以上での）溶媒蒸気アシストアニーリング、臨界超過の流体アシストアニーリング、あるいは吸収ベースのアニーリング（例えば、光学ベーキング）などの、様々な方法によって達成しうる。特定の例として、下記説明するブロック共重合体の熱アニーリングは、ブロック共重合体をガラスの転移温度（Ｔｇ）を越えるが、ブロック共重合体の劣化温度（Ｔｄ）よりも低い、高熱にさらすことによって実行されうる。本明細書に記述されない他の従来のアニーリング方法が利用されてもよい。
【００２５】
ブロック共重合体の自己組織化する能力は、マスクパターンを形成するために使用し得る。ブロック共重合体は、２つ以上の化学的に異なったブロックによって形成される。例えば、各々のブロックは、異なるモノマーによって形成されてもよい。ブロックは、混ざらない、あるいは熱力学的に相容れない。例えば、１つのブロックは、有極性であり、他のブロックは無極性でありうる。
熱力学の影響により、共重合体は、全体としてシステムのエネルギーを最小にするために、溶液内で自己組織化する。一般的に、これは、共重合体が、例えば、お互いに相対的に移動する原因となる、そのため、そのようなブロックは一緒に集められることによって、各ブロックのタイプ又は種類を含んでいる交互の領域を形成する。例えば、共重合体が有極性のブロック（例えば、有機金属化合物を含有するポリマー）と、無極性ブロック（例えば、炭化水素ポリマー）によって形成される場合、無極性ブロックは他の無極性ブロックと一緒に、有極性ブロックは他の有極性ブロックと一緒になるように、ブロックは分離される。
ブロック共重合体が自己組織化材料と言われ得るのは、特定の個々の分子の動きを指示する外部の力の動作を適用しないで、ブロックがパターンを形成するように移動できるためであるが、全体として分子個体群の移動率を上昇させるために、熱が加えられてもよい。
【００２６】
上記のように、現在のキャパシタ構造の大きいアスペクト比と、その近接する間隔と、構造支持の不足とが、インテグレーションにおいて難問となる。例えば、第１の電極のための支持材料を除去するエッチングプロセスやキャパシタ誘電体又は第２の電極を形成するその次の堆積プロセスは、直立型であり、独立したキャパシタ構造が倒れる原因になることがありえる。したがって、キャパシタ構造を形成する例示的な実施形態を、下記に提供し、記述する。
【００２７】
下記図面を参照すると、似通った参照番号は、複数の図を通じて、同一であるか対応するパーツを示している。図１Ａ〜図１Ｊは、キャパシタ構造１００の形成方法を示す。技術の通常の知識を有する者に理解されているように、記憶回路の複数のキャパシタの製作は、キャパシタ配列エリアの中で多数のキャパシタの配列を形成することを含みうる。
制御回路又は他の回路領域は、キャパシタ配列領域からずらされ得る。そして、基板は、キャパシタ配列エリアと制御又は他の回路エリアとの間で介在領域を含んでもよい。
いくつかの例では、キャパシタ配列エリアと他の回路エリアとの間の介在領域で、トレンチが形成されている。そのようなトレンチは、孤立したキャパシタ用電極が受け取られるキャパシタ配列エリアの中の開口部の構成と同サイズで形成されうる。しかし、見やすくするため、図面では、記述される方法によって形成される典型的なキャパシタ構造の実例に着目して示している。
【００２８】
図１Ａ及び図１Ｂで示す、断面図（図１Ａ）及び下向き上面図（ｔｏｐ−ｄｏｗｎ  ｖｉｅｗ）（図１Ｂ）は、キャパシタ構造１００の製作の初期の段階の、基板１１０を示している。基板１１０は、バルクシリコン基板、単結晶シリコン基板（ドープされた又はドープされていない）、半導体・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板、あるいは、他のＩＩＩ／ＶまたはＩＩ／ＶＩは半導体又はそれらの組合せとともに、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰを含む他のどの半導体基板も含んでもよい。基板１１０は、どんなサイズ（たとえば２００ｍｍ（ミリメートル）の基板、３００ｍｍの基板、又はさらにより大きな基板）でもあり得る。
【００２９】
絶縁保持材１２０は、組成において、均一であってもよくあるいは非均一であってもよい。例えば、絶縁保持材１２０は、ドープされている又はドープされていない、シリコン、カーボン、ポリイミドと酸化物（例えばシリコン酸化物）のうちの１つ以上を含むことができる。好ましくは、絶縁保持材１２０は、多結晶シリコン（ポリシリコン）又はシリコン酸化物である。絶縁保持材１２０の例示的な厚さは、約１，０００Å（オングストローム）〜約２０，０００Å（オングストローム）にわたることができる。
【００３０】
図１Ｃ及び図１Ｄに示す、断面図（図１Ｃ）及び下向き上面図（図１Ｄ）は、基板１１０の上で形成されているキャパシタ構造１００であって、絶縁保持材１２０にキャパシタ開口部１２５を作製した後の状態を表している。キャパシタ開口部１２５は、直径と高さによって特徴づけられる円筒形状を有し得る。例えば、高さ対直径の比として測定される、少なくとも１つのキャパシタ開口部１２５のアスペクト比は５対１を超える、又はさらに１０対１又は１００対１を超過することができる。キャパシタ開口部１２５は、フォトリソグラフィーと一つ以上のエッチングプロセスを使用して、形成されることができる。
シリコン酸化物を異方エッチングするとき、ドライ・プラズマ・エッチング・プロセスは、例えば、ハロカーボンまたはハロメタン・ガス（例えば、ＣｘＦｙＨｚ（ｘとｙはゼロより大きい実数であり、とｚはゼロ以上の実数である））を使用する。さらに、ポリシリコンに異方エッチングするとき、ドライ・プラズマ・エッチングは、たとえば、ハロゲン含有ガスあるいはハロゲン化物ガス（例えば、ＨＢｒ、Ｃｌ２、ＳＦ６、ＮＦ３など）を使用し得る。添加ガス（例えばＯ２）も、含んでもよい。
【００３１】
図１Ｅ及び図１Ｆで示す断面図（図１Ｅ）と下向き上面図（図１Ｆ）は、基板１１０の上で形成されているキャパシタ構造１００であって、キャパシタ開口部１２５で複数のキャパシタ電極１３０を形成した後の状態を表している。キャパシタ開口部１２５が、図１Ｅに描かれるように、キャパシタ電極１３０でライニングされ、絶縁充填材（フィラー）１３２で充填され、そして、積み過ぎ分が、絶縁保持材１２０の上表面まで平坦化され得る。図示されてはいないが、キャパシタ電極１３０は、絶縁保持材１２０のキャパシタ開口部１２５の中で、基板１１０の上に製造された夫々のノードの位置と導電接続して形成される。絶縁充填材１３２は、絶縁保持材１２０と同じ組成物であってもよく、異なる組成物であってもよい。絶縁充填材１３２は、ドープされた又はドープされていない、シリコン、カーボン、ポリイミドと酸化物（例えばシリコン酸化物）のうちの１つ以上を含むことができる。好ましくは、絶縁充填材１３２は、多結晶シリコン（ポリシリコン）或いはシリコン酸化物である。
【００３２】
複数のキャパシタ電極１３０は同種であってもよく、非同種であってもよい。そして、複数のキャパシタ電極１３０は、これに限られないが円筒形状を持つ固体の柱状の形を含め、どんな適当な形であってもよい。あるいは、図１Ｅで示すように、キャパシタ電極１３０は円筒形の缶形状、あるいは上方が開口した容器の形状であってもよい。
上記したように、キャパシタ電極１３０は、キャパシタ開口部１２５を過剰充填するように一つ以上の導電材料を堆積させ、それに続いて、少なくとも絶縁保持材１２０の最も外側の表面まで導電材料を平坦化することによって、形成され得る。堆積プロセスは、物理気相堆積（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）、またはその組合せを含みうる。導電材料は、例として、チタン、窒化チタン、及び、ルテニウムやそれらの組合せを含む。
【００３３】
図１Ｇ及び図１Ｈで示す、断面図（図１Ｇ）及び下向き上面図（図１Ｈ）は、基板１１０の上で形成されているキャパシタ構造１００であって、キャパシタ電極１３０と接触するカラー層１４０を形成した後の状態を表している。カラー層１４０はスピンオン堆積層あるいは気相堆積層で有り得る。たとえば、カラー層１４０は、ＣＶＤ技術を使用して堆積することができる。カラー層１４０は、シリコン含有材料又はカーボン含有材料を含むことができる。例えば、カラー層１４０は、窒化ケイ素である。
【００３４】
従来のリソグラフィー技術を使用して、カラー層１４０は、キャパシタ電極１３０の構造支持を形成するため、及び、絶縁充填材１３２だけでなく絶縁保持材１２０を露出させるためにパターン化され得る。フォトリソグラフィーは、マスク上の幾何学的な形状及びパターンを半導体ウェハの表面に転写することによって半導体集積回路を製造するのに用いられる、標準的な技術である。現在の最高水準のフォトリソグラフィー・ツールは、約２５ｎｍ又はそれより小さい最小フィーチャサイズまで可能になっている。
【００３５】
図１Ｉ及び図１Ｊで示すように、断面図（図１Ｉ）と下向き上面図（図１Ｊ）は、基板１１０上のキャパシタ構造１００に構造的な支持を提供するカラー層１４０をパターン化する、従来の方法を例示している。ここで、カラー層１４０は、従来のリソグラフィー技術を使用して、開口パターン１４２とともにカラーパターン１４４を作製するようにパターン化される。リソグラフィー技術は、放射線感応材をカラー層の上面に適用することを含みうる。一つ以上の中間層（例えば反射防止コーティング（ＡＲＣ：anti-reflective  coating））が、放射線感応材とカラー層１４０との間に配置されうる。その後、フォトリソグラフィー・モジュールでのパターン露光と、それに続くトラック・モジュールでの現像により、カラーパターンを作製することができる。
しかし、キャパシタの間隔の縮小と、キャパシタの物理的寸法の縮小とに伴い、キャパシタ電極１３０と接触するカラーパターン１４４を、正確かつ精密に位置決めするために高分解能リソグラフィーが要求される。そして、この必要条件は、パターニング・プロセスを、とても挑戦的なものとしてしまう。
【００３６】
ここで、上述のパターニングの挑戦を克服するための一例の、本発明の一例として、一実施形態に係る、キャパシタ構造２００を形成する方法を、図２Ａ〜図２Ｆ、及び図３で示す。方法はフローチャート３００に図示されている。フローチャートの開始であるＳ３１０で、絶縁保持材１２０の中に形成された複数のキャパシタ電極１３０を備える基板が提供される。このとき、基板１１０は複数のキャパシタ電極１３０と接触するカラー層１４０を更に含んでいる。
【００３７】
図２Ａ及び図２Ｂで示すように、断面図（図２Ａ）及び下向き上面図（図２Ｂ）は、構造支持を提供するため、及び絶縁充填材１３２だけではなく、絶縁保持材１２０を露出させる自己組織化ポリマー層１５０を使用して、カラー層１４０をパターンすることを例示するために、提供される。
図３のＳ３１２において、自己組織化ブロック共重合体層を含みうる、自己組織化ポリマー層１５０が、カラー層１４０上に準備される。自己組織化ポリマー層１５０は、第２のポリマーブロックから成る第２の領域１５４から、相（ｐｈａｓｅ）分離した第１のポリマーブロックから成る第１の領域１５２を含む。その後、Ｓ３１４において、自己組織化ポリマー層１５０の第２の領域１５４を保持しながら、自己組織化ポリマー層１５０の第１の領域１５２が選択的に取り除かれ、基板１１０の上に、案内されない、ランダムな自己組織化パターン１５５を作製する。
【００３８】
自己組織化の間、ブロック共重合体は、特定の温度（秩序無秩序転移温度ＴＯＤ）の下で涼しくなることで、秩序無秩序転移を経る合成物であり、これにより、異なる化学性質の共重合体ブロックの相分離が引き起こされ、何１０ｎｍ（ナノメートル）又は１０ｎｍ未満の寸法を有した秩序のある化学的に異なる性質の領域を形成する。領域のサイズと形状は、共重合体の異なるブロック体の分子量及び組成を操作することによって、制御されうる。領域間のインターフェースは、１ｎｍ〜５ｎｍのオーダーの幅を持つことができ、共重合体のブロックの化学組成の調整によって操作されうる。
【００３９】
ブロックの体積分率、各ブロックタイプの中での重合の程度（夫々のブロック内の夫々のタイプのモノマーの数）、溶媒の任意の仕様、及び表面の相互作用に依存して、ブロック共重合体は自己組織化において多くの異なる相を形成しうる。物理的な又は化学的なガイダンスなしで、薄膜に適用されるとき、ブロック共重合体の相分離は、図２Ａの下向き上面図に示される、ランダムな、案内なしの（ガイドなしの）パターン（例えば、「指紋のような」パターン）をもたらしうる。
ブロック共重合体は、スピンコーティング、スピン鋳造、ブラシ・コーティング又は蒸着などを含む、いろいろな方法によって、堆積されうる。例えば、ブロック共重合体は、有機溶剤（例えば、トルエン）のようなキャリヤー溶媒の溶液として提供されてもよい。ブロック共重合体の溶液が層状構造に塗布され、その後、キャリヤー溶媒が除去されて、ブロック共重合体が提供され得る。発明が理論に束縛されない間、異なるブロック種が、材料の領域分離と同様のプロセスに、熱力学考慮のために、マイクロ相分離と自己堆積を経験するために、理解されることができることはいうまでもない。
【００４０】
自己組織化ポリマー層１５０を形成している間、領域のマイクロ相分離は、ブロック共重合体の自己組織化を、複数の交互の領域（即ち第１の領域及び第２の領域）にすることを容易にするためのアニーリング条件にさらすことによって、達成される。アニーリングプロセスの温度は、ブロック共重合体に悪影響を与えることを防止するのに十分に低くなるように選択され得る。アニーリングは、いくつかの実施形態において、約１５０℃以下、約３００℃以下、約２５０℃以下、約２００℃以下、又は約１８０℃などの温度で実行し得る。別の実施形態によると、アニーリングプロセスは、アニーリング温度を一般的に下げる溶媒アニールを含んでもよい。また、従来の溶媒アニーリング方法を用いることも出来る。
【００４１】
一態様によると、ブロック共重合体の有機ポリマーブロックを酸化させることなく、又は燃やすことなく、アニーリング時間をより早く容易にするために、低酸素環境で、約１時間未満のアニーリング時間で、２５０℃よりも高温度で、アニーリングが実行され得る。ここで用いられる、低酸素環境は約５０ｐｐｍ未満の酸素を含んでいる。
例えば、低酸素環境は、約４５ｐｐｍ未満、約４０ｐｐｍ未満、約３５ｐｐｍ未満、約３０ｐｐｍ未満、約２５ｐｐｍ未満、約２０ｐｐｍ未満、又はこれらの範囲を含みうる。
さらに、低酸素環境でのアニーリング方法は、加熱焼入れ方法が付随されていてもよい。
【００４２】
アニーリング時間は、約１分〜約数時間にわたる範囲で有り得る。例えば、約２５０℃以上の温度でのアニーリングは、約２分〜約１時間、約３０分〜約２分、約２分〜約５分などに渡っていてもよい。
【００４３】
一実施形態によると、低酸素環境が４０ｐｐｍ未満の酸素を含んでいる場合、アニーリング温度は、約２６０℃〜約３５０℃の範囲であり得る。例えば、ブロック共重合体１８０の層は、約２分〜約５分の間、約４０ｐｐｍ未満の酸素で、３１０℃のアニーリング条件にさらされる。
【００４４】
ブロック共重合体の一例は、ポリスチレン−ｂ−ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）である。しかし、ポリスチレン（ＰＳ）パターンを残すために、ポリスチレン−ｂ−ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）層からＰＭＭＡ部分を取り除く場合、従来のエッチング技術では損傷を受けてしまう。
両方の材料の有機性質と、それらの化学的な類似点のために、適切なエッチング選択性でエッチング化学を展開することは、挑戦的であった。
【００４５】
図２Ｃ（断面図）及び図２Ｄ（下向き上面図）で示すように、自己組織化ポリマー層１５０において、少なくとも１つの相（即ち第１の領域１５２）の選択的な除去が、少なく他の相（即ち、第２の領域１５４）を基板１１０の上に置き去りにする乾式異方性エッチングを使用して実施される。乾式異方性エッチングにおいて、プラズマエッチングプロセスは利用されることができる。電子を熱するために、後に起きるイオン化を引き起こし、プロセス構成物の原子及び／又は分子成分の解離を引き起こすために、（例えば無線周波数（ＲＦ）パワー）による電磁気エネルギー（ＥＭ）を、プロセス構成物と結合することによって、プロセス構成物からプラズマが形成される。一連のドライエッチング・プロセスを使用することで、最初のパターンが、自己組織化ポリマー層１５０内に形成され、それに続いて、パターンが複数の下地層に転写され得る。そうするために、他の材料と比較して１つの材料の選択的な除去が必要である。
ある実施形態において、プロセス組成は、酸素を含有するガス（例えばＯ、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２など）と希ガス例えばＡｒ又はＨｅ、を含みうる。プロセス組成は、ハロゲンを含有するガスと、原子組成として：Ｃ及びＦ；Ｃ、Ｈ、及びＦ；又はＮとＦを含む他の任意の付加的なガスとを含んでいてもよい。ハロゲンを含有するガスは、Ｃｌ２、Ｂｒ２、ＨＢｒ、ＨＣｌ及びＢＣｌ３からなるグループから選ばれる一つ以上のガスを含んでもよい。ＲＦパワーはパルス化されてもよいし、されなくてもよい。
【００４６】
図２Ｅ（断面図）及び図２Ｆ（下向き上面図）で示すように、及び図３のＳ３１６で示すように、下に位置する絶縁保持材１２０を露出させる開口部１５５を備える、複数のキャパシタ電極１３０を相互接続しているカラー層構造１４５を作製するために、案内なしの、ランダムな自己組織化パターン１４４は、カラー層１４０の内部へ及びカラー層を貫いて転写される。その後、自己組織化ポリマー層１６０の残存部が、除去されうる。
【００４７】
パターニング・プロセスは、ドライ・プラズマ・エッチング・プロセスを含むことができる。プロセス組成は、カラー層１４０を選択的にエッチングするために選択され、その一方、自己組織化ポリマー層１６０と下地絶縁保持材１２０は最小限にエッチングされる。例えば、窒化ケイ素に異方エッチングするとき、ドライ・プラズマ・エッチングプロセスでは、例えば、ハロカーボン又はハロメタン・ガス（例えば、ＣｘＦｙＨｚ（ｘとｙはゼロより大きい実数。ｚはゼロ以上の実数））を使用する。
【００４８】
一旦、カラー層構造１４５が準備されたら、絶縁保持材１２０、及び任意の絶縁充填材１３２の少なくとも一部は、カラー層構造１４５の開口パターン１５５を通じて除去される。不図示であるが、この後、キャパシタ誘電体として機能するように、キャパシタ誘電層が、複数のキャパシタ電極１３０の上に形成されうる。そして、少なくとも１つの第２のキャパシタ電極が、キャパシタ構造を完成するために、キャパシタ誘電層の上に作られることができる。
【００４９】
この発明の特定の実施形態を上で詳述したが、当業者は多くの修正が新しい教えとこの発明の長所から物質的に離れることなく、具体化において可能であることが明らかである。したがって、すべてのそのような修正は、この発明の範囲内に含まれることを意図している。
【符号の説明】
【００５０】
１００  キャパシタ構造
１１０  基板
１２０  絶縁保持材
１２５  キャパシタ開口部
１３０  キャパシタ電極
１３２  絶縁充填材（絶縁フィラー）
１４０  カラー層
１４４  自己組織化パターン
１５０  自己組織化ポリマー層
１５２  第１の領域
１５４  第２の領域
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図１Ｉ】
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【図１Ｊ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３】
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