专利名称：半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及包含电容器的半导体器件的制造方法。
背景技术：
在例如DRAM(动态随机存取存储器)等半导体器件内形成有众多电容器。在现有的电容器中，作为其电极材料使用了掺杂的多晶硅，作为其电介质材料使用了氧化硅膜或氮化硅膜。
随着半导体器件集成化的进展，要求电容器的电极面积进一步缩小。为了既缩小电极面积又不减小电容器的静电电容，必须提高电介质材料的介电常数。
于是，取代现有的材料，采用BST(钛酸钡锶)等高介电常数材料作为电容器的电介质材料。然后，随之而来的是电容器的电极材料采用了难与高介电常数材料发生化学反应的铂或铱等金属材料。
但是，铂或铱的加工困难，需要在图形构制的方法上下工夫。例如，有利用溅射刻蚀对金属材料构制图形的加工方法。用该加工方法虽然能够比较容易地加工金属材料，但要构制成如构图掩模的形状那样的图形是困难的。这是由于用溅射刻蚀使金属材料成为锥状，容易成为底部比顶部宽的形状的缘故。
于是，作为用化学方法加工金属材料的方法，开发了高温刻蚀技术。例如，在加工铂时用氧化硅膜作为构图掩模将其形成于铂上，将构图掩模的开口部暴露于氯气中，在该部分生成铂的氯化物。这时，若对形成了铂的半导体衬底加热，使其处于高温下，则铂的氯化部分挥发，可以进行图形构制。
利用此方法，可以将膜厚为数百nm的铂形成为锥角在85°以上的形状，可以几乎不产生锥形。因此，高温刻蚀技术可以说是适合于电容器电极的微细加工的加工方法。
另外，作为与本申请的发明相关的先导技术文献有如下一些。
专利文献1特开2000-183303号公报专利文献2特开2000-223671号公报专利文献3特开平8-330538号公报专利文献4特开平9-199687号公报用上述高温刻蚀技术时，将加热温度设定得越高，对铂的刻蚀率就越高。另一方面，氧化硅膜的刻蚀率不依赖于温度。因此，加热时温度越高，铂对氧化硅膜的刻蚀选择比就越高。因此，为了提高刻蚀选择性，最好使温度尽可能地高。
然而，存在妨碍实现高温的因素。铂的熔点虽然为1800℃，与其他金属相比是比较高的，但实际上在500℃左右就发生相变而凝集。另外，还存在越要将铂形成得微细，该凝集现象越在较低的温度发生的倾向。因此，为形成0.10μm左右的电极宽度的铂，形成铂的半导体衬底的温度必须为330～370℃左右。
在这样的加工温度范围内，氧化硅膜的刻蚀率∶铂的刻蚀率之比为1∶0.25～1∶0.5左右。即，例如为了将膜厚为300nm的铂加工成0.10μm宽的电极，需要膜厚为800nm左右的氧化硅膜掩模，构图掩模的高宽比为高达近于10的值。
在形成电容器电极时，往往需要将铂形成宽度窄的岛状，用高宽比高的构图掩模会发生图形坍塌。另外，不仅是铂，使用铱也有同样的结果。
由于存在这些问题，所以用高温刻蚀技术也难以形成电极宽度为0.1～0.2μm左右的电容器电极。
发明内容
于是，本发明的课题在于提供一种配备铂或铱作为电容器的电极材料、适合于采用高温刻蚀技术制造的半导体器件的制造方法。
第1方面所述的发明是包括如下的工序的半导体器件制造方法(a)在基底层上形成以铂或铱为主成分的电容器电极用金属膜的工序；(b)在上述电容器电极用金属膜上形成以钌或锇为主成分的第1掩模膜的工序；(c)有选择地对上述第1掩模膜开口的工序；(d)加热上述电容器电极用金属膜，并通过将露出于上述第1掩模膜的开口部的上述电容器电极用金属膜暴露在规定的气体气氛中，使其挥发，有选择地对上述电容器电极用金属膜进行刻蚀的工序；以及(e)除掉上述第1掩模膜的工序。
图1是示出实施例1的半导体器件制造方法的图。
图2是示出实施例1的半导体器件制造方法的图。
图3是示出实施例1的半导体器件制造方法的图。
图4是示出实施例1的半导体器件制造方法的图。
图5是示出实施例1的半导体器件制造方法的图。
图6是示出实施例1的半导体器件制造方法的图。
图7是示出实施例1的半导体器件制造方法的图。
图8是示出实施例1的半导体器件制造方法的图。
图9是示出实施例1的半导体器件制造方法的图。
图10是示出实施例1的半导体器件制造方法的图。
图11是示出下部电极的锥体图。
图12是示出实施例2的半导体器件制造方法的图。
图13是示出实施例2的半导体器件制造方法的图。
图14是示出实施例2的半导体器件制造方法的图。
图15是示出实施例2的半导体器件制造方法的图。
图16是示出实施例2的半导体器件制造方法的图。
图17是示出实施例2的半导体器件制造方法的图。
图18是示出实施例3的半导体器件制造方法的图。
图19是示出实施例3的半导体器件制造方法的图。
图20是示出实施例3的半导体器件制造方法的图。
图21是示出实施例3的半导体器件制造方法的图。
图22是示出实施例3的半导体器件制造方法的图。
图23是示出实施例3的半导体器件制造方法的图。
图24是示出实施例3的半导体器件制造方法的图。
具体实施例方式
实施例1本实施例是在构制作为电容器的电极材料的铂或铱的图形时，采用钌或锇作为掩模膜的半导体器件的制造方法。
图1～图10是示出本实施例的半导体器件制造方法的各工序的图。
如图1所示，首先，用氧化硅膜等在硅衬底等半导体衬底1上形成层间绝缘膜2。然后，用光刻技术和刻蚀技术在层间绝缘膜2内形成贯通它的接触孔。其后，在接触孔内埋入氮化钛，用CMP(化学机械抛光)等方法对表面进行平坦化处理，形成导电栓3。另外，由于可以将由半导体衬底1、层间绝缘膜2和导电栓3构成的结构取作形成电容器电极时的基底，所以在本申请中将上述结构称为基底层。
接着，例如用溅射法在基底层上依次分别形成钛膜4、氮化钛膜5和下部电极用铂膜6。另外，关于膜厚，例如可以使钛膜4和氮化钛膜5各为10nm，使下部电极用铂膜6为300nm。
钛膜4与导电栓3相接，它夹在下部电极用铂膜6与导电栓3之间，将两者进行连接。该膜具有作为提高导电栓3与下部电极用铂膜6的密接性的密接层的功能。还有，也可以恰当地选择除此以外的材料，使其具有与钛膜4相同的功能。另外，当不需要提高密接性时，也可以省去该密接层。
另外，氮化钛膜5夹在下部电极用铂膜6与钛膜4之间使两者连接。该膜具有作为防扩散层的功能。若没有防扩散层，由于形成电容器电介质膜时的加热处理等原因，有可能在下部电极用铂膜6与导电栓3之间发生原子的相互扩散。相互扩散一旦发生，例如在导电栓3内就可能出现空隙。氮化钛膜5起到抑制这种相互扩散的作用。但是，当这种可能性小时，或者即使发生相互扩散也无问题时，也可以省去该防扩散层。
另外，作为氮化钛之外的材料，也可以恰当地选择金属氧化物、金属氮化物、金属硅化物、金属氮氧化物、金属硅氧化物、金属硅氮氧化物或金属氮硅化物之中的至少一种，使其具有与氮化钛膜5相同的功能。
另外，对下部电极用铂膜6的构成材料，也可以用铱代替铂。
接着，如图2所示，在下部电极用铂膜6上形成以钌或锇为主成分的第1掩模膜8。另外，在本实施例中，作为第1掩模膜8与下部电极用铂膜6之间的防扩散层，形成了与氮化钛膜5相同的氮化钛膜7。第1掩模膜8和氮化钛膜7均分别用例如溅射法形成。
另外，作为氮化钛之外的材料，也可以恰当地选择金属氧化物、金属氮化物、金属硅化物、金属氮氧化物、金属硅氧化物、金属硅氮氧化物或金属硅氮化物之中的至少一种，使其具有与氮化钛膜7相同的功能。另外，关于膜厚，例如可以使氮化钛膜7为10nm，使第1掩模膜8为150nm。
氮化钛膜7具有作为防扩散层的功能。若没有该防扩散层，则由于对下部电极用铂膜6进行高温刻蚀时的加热处理等原因，可能在第1掩模膜8与下部电极用铂膜6之间发生原子的相互扩散。相互扩散一旦发生，例如下部电极用铂膜6的锥角就可能减小。氮化钛膜7起到抑制这种相互扩散的作用。但是，当这种可能性小时，或者即使发生相互扩散也无问题时，也可以省去该防扩散层。
另外，在第1掩模膜8上，形成用于对第1掩模膜8构制图形的、以氧化硅膜或氮化硅膜为主成分的第2掩模膜10。作为第2掩模膜10的主成分的硅的氧化物或硅的氮化物对作为第1掩模膜8的主成分的钌或锇具有高的刻蚀选择性。因此，可以以高的精度进行第1掩模膜8的有选择的开口。
另外，在本实施例中，在第2掩模膜10与第1掩模膜8之间形成作为提高两者的密接性的密接层的氮化钛膜9。氮化钛膜9例如用溅射法形成，第2掩模膜10例如用CVD(化学气相淀积)法形成。
另外，作为氮化钛之外的材料，也可以恰当地选择金属氧化物、金属氮化物、金属硅化物、金属氮氧化物、金属硅氧化物、金属硅氮氧化物或金属硅氮化物之中的至少一种，使其具有与氮化钛膜9相同的功能。另外，关于膜厚，例如可以使氮化钛膜9为10nm，使第2掩模膜10为20nm。
接着，如图3所示，在第2掩模膜10上形成光致抗蚀剂11，利用光刻技术对光致抗蚀剂11构制图形。然后，用光致抗蚀剂11作为刻蚀掩模，利用例如CF4和O2的混合气体，对第2掩模膜10进行干法刻蚀，再除掉光致抗蚀剂11。据此，如图4所示，构制成第2掩模膜10。
接着。如图5所示，用第2掩模膜10作为刻蚀掩模对氮化钛膜9和第1掩模膜8进行刻蚀。对氮化钛膜9的刻蚀，例如可以采用利用了螺旋波的等离子体刻蚀装置，在衬底温度为30～60℃、Cl2和Ar的混合气体(气体的流量比为Cl2∶Ar＝5∶1～9∶1)、装置内的压力为3～10mTorr、电源功率为1kW、偏置功率为100W的各项条件下进行。另外，对第1掩模膜8的刻蚀，例如可以采用利用了螺旋波的等离子体刻蚀装置，在衬底温度为30～60℃、O2和Cl2的混合气体(气体的流量比为O2∶Cl2＝5∶1～10∶1)、装置内的压力为3～10mTorr、电源功率为1kW、偏置功率为100W的各项条件下进行。
另外，这些条件是一个例子，也可以采用其他等离子体发生方式的刻蚀装置及其他刻蚀条件。
由于在上述的刻蚀条件下氧化硅膜和氮化硅膜几乎不被刻蚀，所以以它们之中的任何一种作为主成分的第2掩模膜10具有作为第1掩模膜8的刻蚀掩模的功能。另外，在构制图形后的第1掩模膜8中几乎不形成锥体。
接着，如图6所示，用第1掩模膜8和第2掩模膜10作为刻蚀掩模，对氮化钛膜7、下部电极用铂膜6、氮化钛膜5和钛膜4进行刻蚀。对这些膜的刻蚀，例如可以利用电感耦合等离子体(ICP)型等离子体刻蚀装置，在衬底温度为330～370℃、Cl2和Ar的混合气体(气体的流量比为Cl2.Ar＝8∶1～20∶1)、装置内的压力为10～30mTorr、电源功率为750W～1.6kW、偏置功率为150～300W的各项条件下进行。另外，在刻蚀结束后，由于用刻蚀法除掉第2掩模膜10及氮化钛膜9，第1掩模膜8也被刻蚀掉一些，所以如图6所示，成为第1掩模膜8的膜厚减少了的状态。
下面是对作为下部电极用铂膜6的刻蚀掩模的第1掩模膜8的主成分例如采用钌时的数值例。在ICP型等离子体刻蚀装置中，在衬底温度为350℃，Cl2和Ar的混合气体(气体的流量比为Cl2∶Ar＝10∶1～20∶1)，装置内的压力为10～30mTorr，电源功率为800W～1.6kW，偏置功率为200～300W的各项条件下，氧化硅膜的刻蚀率∶铂的刻蚀率之比为1∶0.2～1∶0.3左右，与此相对照，钌的刻蚀率∶铂的刻蚀率之比为1∶1.8～1∶3.0左右。
因此，为了将膜厚为300nm的铂加工成宽度为0.1μm电极，如果用氧化硅膜，膜厚必须为1.0～1.5μm左右，与此相对照，如果用钌膜，膜厚为100～170hm左右就可以了。即，与氧化硅膜相比，钌膜的膜厚为其十分之一左右就可以，铂上的构图掩模的高宽比为约1～2的低值。其结果是难以发生掩模坍塌等问题。另外，当采用锇作为第1掩模膜8的主成分时，与钌有相同的值。
在对氮化钛膜7、下部电极用铂膜6、氮化钛膜5和钛膜4的刻蚀结束后，接着，如图7所示，除掉残留的第1掩模膜8和其下的氮化钛膜7。关于两膜的去除，可以在与图5的说明中对于氮化钛膜9和第1掩模膜8所作的叙述相同的条件下进行刻蚀。
另外，下面说明除掉第1掩模膜8的优点。在以钌为主成分时，若不除掉该第1掩模膜8而在原样保留的状态下将其与下部电极用铂膜6合在一起作为电容器的下部电极，则有可能在与后面将形成的电介质膜的关系方面发生问题。
具体而言，可以考虑如下两个问题。其一是由于钌的功函数的值比铂的小，所以存在因与后面将形成的BST膜等电介质膜的接触而导致漏泄电流增大的可能性。
另一问题是由于BST膜等电介质膜在氧化性气氛中形成而引起的钌的氧化。氧化钌是不稳定物质，若不除掉第1掩模膜8而在原样保留的状态下将其与下部电极用铂膜6合在一起作为电容器的下部电极，则有可能在其后的工艺中的高温退火处理时等释放氧气，引起下部电极的体积收缩，并在下部电极与电介质膜之间产生空隙。
但是，在本发明中，由于除掉了第1掩模膜8，所以不会发生这样的问题。
接着，如图8所示，在半导体衬底1的整个面上淀积防接触用铂膜12。然后，如图9所示，进行深刻蚀，形成防接触用铂膜12，以便覆盖下部电极用铂膜6、氮化钛膜5、钛膜4的侧面。该防接触用铂膜12的设置是为了防止后面将形成的电介质膜与氮化钛膜5和钛膜4的接触。
在采用BST膜作为电介质膜时，若BST膜与氮化钛膜5和钛膜4接触，则可能发生耐压性能降低。BST膜成为氧的供给源，易对两膜引起氧化还原反应。当BST膜被还原时，容易产生缺损，使漏泄电流增大，发生耐压性能降低。
因此，用防接触用铂膜12覆盖氮化钛膜5和钛膜4的露出部，以使其不与电介质膜接触。据此，即使在密接层及防扩散层是当与电介质膜接触时招致耐压性能降低等不良情况的材料的场合，也能够防止这样的不良情况，另外，如果有即使BST膜与氮化钛膜5和钛膜4接触也不招致耐压性能降低的BST膜形成方法，也可以采用该方法，省去防接触用铂膜12。
然后，如图10所示，在半导体衬底上的整个面上形成BST膜等电介质膜13和上部电极用铂膜14。由于是电容器的结构，所以上部电极用铂膜14借助于电介质膜13与下部电极用铂膜6绝缘。
另外，在对电介质膜13和上部电极用铂膜14构制图形时，可以如图10所示，在上部电极用铂膜14上形成以钌或锇为主成分的第3掩模膜15，进行与用第1掩模膜8对下部电极用铂膜6构制图形时的处理相同的处理。
即，在第3掩模膜15上，形成以氧化硅膜或氮化硅膜为主成分的第4掩模膜(未图示)。用光刻技术和刻蚀技术对第4掩模膜进行图形构制。然后，用第4掩模膜作为刻蚀掩模对第3掩模膜15进行刻蚀，以构制了图形的第3掩模膜15作为刻蚀掩模，利用高温刻蚀技术对上部电极用铂膜14构制图形。然后，也可以用第3掩模膜15作为刻蚀掩模对电介质膜13构制图形。
另外，在第1掩模膜8的场合，如上所述，为避免因与电介质膜13的接触产生的不良情况而将其除掉，但在第3掩模膜15的场合，由于它并不与BST膜等电介质膜接触，所以不一定必须将其除掉。
另外，以钌或锇为主成分的第3掩模膜15具有防止氧原子浸透的功能。因此，在当形成半导体器件内的其他部分的结构时伴随有氧化性气氛的场合，由于该第3掩模膜15的存在，可以防止氧向上部电极用铂膜14浸透。
另外，在上面的说明中，是以采用铂作为各电极的情形为例的，而采用铱作为各电极的情况也同样适用。
按照本实施例的半导体器件制造方法，用以钌或锇为主成分的第1掩模膜8和第3掩模膜15作为构图掩模，对以铂或铱为主成分的上部和下部电极用金属膜有选择地进行刻蚀。
当采用钌或锇作为掩模材料时，可以将掩模的高宽比抑制得较低。因此，与采用氧化硅膜作为掩模材料的情形不同，图形坍塌难以发生。其结果是可以实现适于用高温刻蚀技术制造作为电容器的电极材料具有铂或铱的半导体器件的半导体器件制造方法。
另外，按照本实施例的半导体器件制造方法，在除掉第1掩模膜8后，形成电介质膜和上部电极用金属膜。当采用钌作为第1掩模膜8的主成分时，若保留该第1掩模膜8将其与下部电极用金属膜合在一起作为电容器的下部电极，则如上所述，可能发生漏泄电流增大的问题及由钌的氧化所致的下部电极体积变化的问题。但是，在本发明中，由于除掉了第1掩模膜，所以不会发生这样的问题。
另外，用第2掩模膜10作为刻蚀掩模，对第1掩模膜8有选择地进行刻蚀，开设第1掩模膜8的有选择的开口。作为第2掩模膜10的主成分的硅的氧化物或硅的氮化物对作为第1掩模膜8的主成分的钌或锇具有高的刻蚀选择性。因此，可以以高精度开出第1掩模膜8的有选择的开口。
实施例2本实施例是实施例1的半导体器件制造方法的变例，示出了形成更微细的电容器的下部电极的方法。
图11是示出下部电极的锥体的图。在该图中，由下部电极用铂膜6的锥体引起的电极宽度的增加量L1可用下部电极用铂膜6的膜厚L2和锥角α表示为L1＝L2×1/tanα。由于考虑到电极宽度的增加量L1有左右两个部分，所以将上述L1的值加倍才为该电极的电极宽度增加量，当α＝85°时，1/tanα的2倍值约为0.175。
这就意味着电极宽度以下部电极用铂膜6的膜厚L2的17％的值增加。在L2的值为200～300nm的厚膜的下部电极的场合，该电极宽度增加量对可形成的元件数目给予较大的影响。
于是，在本实施例中，对构制图形后的第2掩模膜10进行了各向同性刻蚀。
图12～图17是示出本实施例的半导体器件制造方法的各道工序的图。
首先，如图12所示，准备在半导体衬底1上形成了层间绝缘膜2、导电栓3、钛膜4、氮化钛膜5、下部电极用铂膜6、氮化钛膜7、第1掩模膜8、氮化钛膜9和第2掩模膜10a的、与图2相同的结构。
但是，这里作为第2掩模膜10a，形成了膜厚比图2中的第2掩模膜10为厚的掩模膜。例如，第2掩模膜10a的膜厚为150nm。
其次，如图13所示，与图3和图4的情形相同，用光刻技术和刻蚀技术对第2掩模膜10a进行图形构制。
接着，如图14所示，对构制图形后的第2掩模膜10a进行各向同性刻蚀，形成宽度窄的第2掩模膜10b。在例如第2掩模膜10a是氧化硅膜的场合，该各向同性刻蚀可以借助于利用以纯水稀释了的氢氟酸水溶液的湿法刻蚀实现。这时，例如可以用市售的浓度为50％的氢氟酸水溶液和纯水，以大致为纯水∶浓度为50％的氢氟酸水溶液＝50∶1～200∶i的比例进行稀释。另外，使各向同性刻蚀后的第2掩模膜10b的电极宽度例如为0.06～0.08μm左右。另外，可以利用该各向同性刻蚀来决定第2掩模膜10a的膜厚，使得第2掩模膜10b的膜厚保留100hm左右。
据此，可以使第2掩模膜10a的构图宽度更窄，可以形成微细的电容器下部电极。
然后，如图15所示，与图5的情形一样，用第2掩模膜10b作为刻蚀掩模对氮化钛膜9和第1掩模膜8进行刻蚀。
接着，如图16所示，与图6的情形一样，用第1掩模膜8和第2掩模膜10b作为刻蚀掩模，对氮化钛膜7、下部电极用铂膜6、氮化钛膜5和钛膜4进行刻蚀。
这时，铂上的构图掩模的高宽比也为约3～4的低值，难以发生掩模坍塌等问题。
另外，在发生掩模坍塌时，也可以对用各向同性刻蚀形成了100nm左右的膜厚的第2掩模膜10b再进行各向异性刻蚀，将其膜厚减至15～20nm左右。
接着，如图17所示，与图7相同，除掉留下的第1掩模膜8和其下的氮化钛膜7。然后，与图8～图10相同，形成防接触用铂膜12、电介质膜13和上部电极用铂膜14。
另外，在上面的说明中对第2掩模膜10a进行了各向同性刻蚀，使电极宽度缩小，但也可以直接对第1掩模膜8进行各向同性刻蚀。
一般地说，若在除掉光致抗蚀剂时采用的氧气氛中进行等离子体处理，也可以对钌或锇进行各向同性刻蚀。因此，不管有无对第2掩模膜10a的各向同性刻蚀，都可以通过在氧气氛中对第1掩模膜8进行等离子体处理，使第1掩模膜8的构图宽度更窄。其结果是能够形成微细的电容器下部电极。
这时，也可以经在实施例1中说明过的图1～图5的各道工序后，对第1掩模膜8进行各向同性刻蚀，形成图15的状态。然后，也可以进行图16以后的工序。
实施例3本实施例是实施例2的半导体器件制造方法的变例，作为刻蚀下部电极用铂膜6时的刻蚀终止膜，形成了以钌或锇为主成分的膜。
图18～图24是示出本实施例的半导体器件制造方法的各道工序的图。
首先，如图18所示，准备在半导体衬底1上形成了层间绝缘膜2、导电栓3、钛膜4、刻蚀终止膜16、氮化钛膜5、下部电极用铂膜6的、与图1相同的结构。但是，与图1的情形不同，在本实施例中，在钛膜4与氮化钛膜5之间形成了刻蚀终止膜16。该刻蚀终止膜16是以钌或锇为主成分的膜然后，如图19所示，与图12的情形一样，在下部电极用铂膜6上形成氮化钛膜7、第1掩模膜8、氮化钛膜9和第2掩模膜10a。
其次，如图20所示，与图13的情形一样，对第2掩模膜10a进行图形构制。
接着，如图21所示，与图14的情形一样，对构制图形后的第2掩模膜10a进行各向同性刻蚀，形成宽度窄的第2掩模膜10b。
然后，如图22所示，与图15的情形一样，用第2掩模膜10b作为刻蚀掩模，对氮化钛膜9和第1掩模膜8进行刻蚀。
接着，如图23所示，与图16的情形一样，用第1掩模膜8和第2掩模膜10b作为刻蚀掩模，对氮化钛膜7、下部电极用铂膜6、氮化钛膜5进行刻蚀。
这时，用与第1掩模膜8有相同主成分的刻蚀终止膜16作为下部电极用铂膜6的刻蚀终止膜。因此，在刻蚀下部电极用金属膜时不损伤基底层表面。
另外，以钌或锇为主成分的刻蚀终止膜16具有防止氧原子浸透的功能。因此，借助于该刻蚀终止膜16的存在，可以防止在形成电介质膜13时的氧化性气氛中，氧从下部电极用铂膜6向基底层内的导电栓3浸透。
另外，由于在刻蚀终止膜16与下部电极用铂膜6之间夹着氮化钛膜5，所以氮化钛膜5具有作为防止在刻蚀终止膜16与下部电极用铂膜6之间的原子相互扩散的防扩散层的功能。
另外，作为氮化钛之外的材料，也可以如在实施例1中所述，适当地选择金属氧化物、金属氮化物、金属硅化物、金属氮氧化物、金属硅氧化物、金属硅氮氧化物或金属硅氮化物之中的至少一种，使其具有与氮化钛膜5相同的功能。
接着，如图24所示，与图17相同，除掉留下的第1掩模膜8和其下的氮化钛膜7、刻蚀终止膜16和其下的钛膜4。然后，与图8～图10相同，形成防接触用铂膜12、电介质膜13和上部电极用铂膜14。
若设置了防接触用铂膜12，可以防止电介质膜13与刻蚀终止膜16接触。在采用BST膜作为电介质膜时，若BST膜与以钌或锇为主成分的刻蚀终止膜16接触，则可能发生漏泄电流增大。但是，若设置了防接触用铂膜12，则可以防止这种不良情况。
发明的效果按照本发明的第1方面，用以钌或锇为主成分的第1掩模膜作为构图掩模，对以铂或铱为主成分的电容器电极用金属膜有选择地进行刻蚀。当采用钌或锇作为掩模材料时，可以将掩模的高宽比抑制得较低。因此，与采用氧化硅膜作为掩模材料的情形不同，图形坍塌难以发生。其结果是可以实现适合于用高温刻蚀技术制造作为电容器的电极材料具有铂或铱的半导体器件的半导体器件制造方法。另外，按照本发明，除掉了第1掩模膜。当采用钌作为第1掩模膜的主成分时，若不除掉该第1掩模膜，在原样保留的状态将其与电容器电极用金属膜合在一起作为电容器的下部电极，则可能发生因与电介质膜的接触而漏泄电流增大的问题、由钌的氧化所致的电容器电极体积变化的问题。但是，在本发明中，由于除掉了第1掩模膜，所以不发生这样的问题。
权利要求
1.(实施例1～3，图1～24，用Ru或Os作为Pt或Ir电极形成用的掩模，除掉它们的方法)一种半导体器件制造方法，其特征在于包括(a)在基底层<1～3>上形成以铂或铱为主成分的电容器电极用金属膜<6>的工序；(b)在上述电容器电极用金属膜上形成以钌或锇为主成分的第1掩模膜<8>的工序；(c)有选择地对上述第1掩模膜进行开口的工序；(d)加热上述电容器电极用金属膜，通过将露出于上述第1掩模膜的开口部的上述电容器电极用金属膜暴露在规定的气体气氛<例如Cl2气体气氛>中，使其挥发，有选择地对上述电容器电极用金属膜进行刻蚀的工序；以及(e)除掉上述第1掩模膜的工序。
2.(实施例1～3，图1～24，权利要求1的电容器电极用金属膜是下部电极用金属膜)如权利要求1所述的半导体器件制造方法，其特征在于上述电容器电极用金属膜是电容器的下部电极用金属膜，该半导体器件制造方法还包括(f)在上述工序(e)之后，形成覆盖上述下部电极用金属膜的电介质膜<13>的工序；以及(g)在上述电介质膜上形成借助于上述电介质膜与上述下部电极用金属膜绝缘的上部电极<14>的工序。
3.(实施例1～3，图1～24，在Pt或Ir与栓之间存在密接层)如权利要求2所述的半导体器件制造方法，其特征在于在上述基底层内形成导电栓<3>，在上述基底层上形成与上述导电栓相接的第1金属膜<4>，在上述工序(a)中，上述下部电极用金属膜经上述第1金属膜与上述导电栓连接而形成。
4.(实施例1～3，图1～24，在Pt或Ir与密接层之间存在防扩散层)如权利要求3所述的半导体器件制造方法，其特征在于再在上述第1金属膜上形成包含金属氧化物、金属氮化物、金属硅化物、金属氮氧化物、金属硅氧化物、金属硅氮氧化物或金属硅氮化物之中的至少一种的第2金属膜<5>。在上述工序(a)中，上述下部电极用金属膜经上述第2金属膜与上述第1金属膜连接而形成。
5.(实施例1，图8、9，形成覆盖Pt或Ir、密接层和防扩散层的Pt或Ir的侧壁膜)如权利要求3所述的半导体器件制造方法，其特征在于还包括(h)在上述工序(f)之前，形成用于防止上述电介质膜与上述第1金属膜接触的防接触用金属膜<12>的工序。
6.(实施例1～3，图1～24，在Ru或Os与Pt或Ir之间设置防扩散层)如权利要求1所述的半导体器件制造方法，其特征在于(i)还包括在上述工序(b)之前，在上述电容器电极用金属膜上形成包含金属氧化物、金属氮化物、金属硅化物、金属氮氧化物、金属硅氧化物、金属硅氮氧化物或金属硅氮化物之中的至少一种的第3金属膜<7>的工序，在上述工序(b)中，取代上述电容器电极用金属膜，在上述第3金属膜上形成上述第1掩模膜。
7.(实施例1～3，图1～24，利用SiO2或SiN对Ru或Os构制图形)如权利要求1所述的半导体器件制造方法，其特征在于上述工序(c)包含(c1)在上述第1掩模膜上形成包含硅的氧化物或硅的氮化物的至少一方的第2掩模膜<10>的工序；(c2)用光刻技术和刻蚀技术对上述第2掩模膜构制图形的工序；以及(c3)用上述第2掩模膜作为刻蚀掩模，有选择地刻蚀上述第1掩模膜，开设上述第1掩模膜的有选择的开口的工序。
8.(实施例1～3，图1～24，在Ru或Os与SiO2或SiN之间设置密接层)如权利要求7所述的半导体器件制造方法，其特征在于上述工序(c)还包含(c4)在上述工序(c1)之前，在上述第1掩模膜上形成包含金属氧化物、金属氮化物、金属硅化物、金属氮氧化物、金属硅氧化物、金属硅氮氧化物或金属硅氮化物之中的至少一种的第4金属膜<9>的工序，在上述工序(c1)中，取代上上述第1掩模膜，在上述第4金属膜上形成上述第2掩模膜。
9.(实施例2，图14，收窄SiO2或SiN)如权利要求7所述的半导体器件制造方法，其特征在于在上述工序(c2)中，对构制图形后的上述第2掩模膜进行各向同性刻蚀。
10.(实施例2，无图(由图5跳至图15)，收窄Ru或Os)如权利要求1所述的半导体器件制造方法，其特征在于(j)还包括在上述工序(c)后对上述第1掩模膜进行各向同性刻蚀的工序。
11.(实施例3，图18～24，在Pt或Ir之下敷设Ru或Os的刻蚀终止膜)如权利要求1所述的半导体器件制造方法，其特征在于在上述基底层上形成以钌或锇为主成分的刻蚀终止膜<16>，在上述工序(a)中，在上述刻蚀终止膜上形成上述电容器电极用金属膜，在上述工序(d)中，用上述刻蚀终止膜作为刻蚀上述电容器电极用金属膜时的刻蚀终止膜。
12.(实施例3，图18～24，在刻蚀终止膜与下部电极之间设置防扩散层)如权利要求11所述的半导体器件制造方法，其特征在于在上述刻蚀终止膜上形成包含金属氧化物、金属氮化物、金属硅化物、金属氮氧化物、金属硅氧化物、金属硅氮氧化物或金属硅氮化物之中的至少一种的第5金属膜<5>，在上述工序(a)中，不是在上述刻蚀终止膜上，而是在上述第5金属膜上形成上述电容器电极用金属膜。
13.(实施例3，援用图8、9，形成覆盖Pt或Ir、密接层和防扩散层的Pt或Ir的侧壁膜)如权利要求11所述的半导体器件制造方法，其特征在于上述电容器电极用金属膜是电容器的下部电极用金属膜，该半导体器件制造方法还包括(f)在上述工序(e)之后，形成覆盖上述下部电极用金属膜的电介质膜<13>的工序；(g)在上述电介质膜上形成借助于上述电介质膜与上述下部电极用金属膜绝缘的上部电极<14>的工序；以及(k)在上述工序(f)之前，形成用于防止上述电介质膜与上述刻蚀终止膜接触的防接触用金属膜<12>的工序。
14.(实施例1，图10，还用Ru或Os掩模对上部电极用金属膜构制图形)如权利要求2所述的半导体器件制造方法，其特征在于上述工序(g)包含(g1)在上述电介质膜上形成借助于上述电介质膜与上述下部电极用金属膜绝缘的上部电极<14>的工序；(g2)在上述上部电极用金属膜上形成以钌或锇为主成分的第3掩模膜<15>的工序；(g3)有选择地对上述第3掩模膜进行开口的工序；以及(g4)加热上述上部电极用金属膜，通过将露出于上述第3掩模膜的开口部的上述上部电极用金属膜暴露在规定的气体气氛<例如Cl2气体气氛>中，使其挥发，有选择地对上述上部电极用金属膜进行刻蚀的工序。
全文摘要
本发明的课题是，提供一种作为电容器的电极材料具有铂或铱、适合采用高温刻蚀技术制造的半导体器件及其制造方法。作为对以铂或铱为主成分的电容器电极6构制图形时用的掩模膜8的主成分，采用钌或锇。与采用氧化硅膜作为铂或铱的刻蚀掩模膜的情形相比，钌膜或铱膜的膜厚为其十分之一左右即可，铂上的构图掩模的高宽比为1～2左右的低值。其结果是难以发生掩模坍塌等问题。
文档编号H01L21/033GK1503329SQ200310118370
公开日2004年6月9日 申请日期2003年11月25日 优先权日2002年11月25日
发明者奥平智仁 申请人:株式会社瑞萨科技