结构形成方法技术

本发明专利技术涉及一种能使至少一层欲成结构的薄层达到结构形成的方法，该方法包括下列步骤：在欲成结构的薄层上涂敷消耗薄层；在消耗薄层上涂敷含无机材料的掩膜；消耗薄层和欲形成结构化的薄层在应用掩膜下形成结构；和消耗薄层和掩膜的去除。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种结构形成的方法，特别是涉及一种难以或不能以等离子体化学或干化学蚀刻的薄层的，例如这种薄层是由贵金属，铁电材料以及高的相对介电常数的介电材料所组成。开发高集成存储器组件时，如DRAM或FRAM，要求在进一步小型化下，应保持或改善单元电容。为了达到这个目的，采用越来越薄的介电层和折叠式的电容器极板(夹层式-单元(Trench-Zelle)，堆积式-单元(Stack-Zelle))。近年来采用新型材料来代替惯用的氧化硅类材料，新型材料特别是指介于存储器单元的电容器极板之间的顺电体和铁电体。例如钡锶钛酸盐(BST,(Ba,Sr)TiO3)，铅锆酸盐·钛酸盐(PZT,Pb(Zr,Ti)O3)以及掺杂镧的铅锆酸盐·钛酸盐或锶铋钽酸盐(SBT,SrBi2Ta2O9)用于DRAM或FRAM存储器单元的电容器。在此方法中，这些材料通常是沉积在准备好的极板(底部极板)上。该过程是在高温下进行，这样，通常形成的电容器极板的材料，如掺杂的多晶硅，易于被氧化，并失去其导电性能，从而导至存储器单元的损坏。从良好的氧化稳定性和/或形成导电氧化物看，4d和5d过渡金属，特别是铂族金属(Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt)和尤其是铂本身以及铼可作为有希望的候选材料，并能代替掺杂多晶硅作为适用的极板材料用于上述存储器单元中。器件的进一步微型化的结果同样需要对至今在导体线路上采用的铝材料寻找替代材料。这种取代材料应比铝的电阻率小以及有较小的电迁移。铜是其中最有希望的候选材料。再者，磁性的“随机存取存储器”(MRAM)的开发需要在微电线路中使磁性薄层(例如Fe,Co,Ni或坡莫合金)集成化。为了所述的、至今在半导体工艺中尚未推广的材料能制成集成电路，必须使这些材料的薄层能形成结构。直到目前所用材料的结构形成一般是用所谓的等离子体增强的各向异性的蚀刻方法。这里通常应用物理化学的方法，在这些方法中所采用的气体混合物为一种或多种反应性的气体，如氧、氯、溴、氯化氢、溴化氢以及卤素化碳氢化合物和惰性气体(如Ar,He)。通常这种气体混合物在电磁交变场中在低气压力下受激。图8是一个蚀刻室的工作原理图，它是作为一种平行板反应器20的实例。气体混合物，例如Ar和Cl2经过气体入口21进入实际的反应室22，并用泵从气体出口29抽出。平行板反应器的下板24经电容器27与高频源28相连，同时作为基片架，在平行板反应器的上板和下板23,24上施加高频交变电场下将气体混合物转换成等离子体25中。由于电子的迁移率大于气体阳离子的迁移率，因此上板和下板23和24相对等离子体25来说带负电。因而两平板23,24对带正电的气体阳离子产生强的引力，使平行板受到这些离子例如Ar+的持续性轰击。在此期间由于气体压力保持较低，典型值为0.1-10Pa，离子彼此和与中性粒子只发生很少的散射作用，同时离子几乎垂直于放在平行板反应器下板24上的基片26的表面上。这样可在处于掩膜下面的基片26的欲蚀刻薄层上形成良好的掩膜图象(未显出)。通常应用光刻胶作为掩膜材料，由于它经过爆光和显影步骤能相对简单的形成结构。蚀刻作用的物理机理部分是通过入射离子(例如Cl2+,Ar+)的动量和动能作用。此外，还由此引发或加强了基片和反应性气体粒子(离子，分子，原子，自由基)之间的化学反应(蚀刻作用的化学机理部分)，以形成挥发性反应产物。基片粒子和气体粒子之间的这种化学反应决定着蚀刻工艺的高蚀刻选择性。可惜由上所述可知，在集成电路中所用的新的材料属于化学上很难或者不可能蚀刻的材料，在此过程中，其蚀刻量以及在应用“反应性”气体的情况下，大部分的或者近乎所有的均由蚀刻作用的物理机理部分产生的。由于较少或者缺少蚀刻的化学组分的原因；故欲形成结构的薄层的蚀刻量与掩膜或底层(蚀刻中止薄层)的蚀刻量处于同一数量级，也就是说，蚀刻掩膜或底层的蚀刻选择性一般较小(约0.3-3.0)。其结果是，由于掩膜顺倾斜侧面的的浸蚀以及掩膜的难免的刻面形成(斜切、锥度)只能保证结构形成的较小的尺寸稳定性。此刻面限制了在结构形成时达到最小的结构形成尺寸。此外，在欲成结构的薄膜的结构形成时可能导至欲成结构的薄层的材料的再沉积。例如此种再沉积出现在胶掩膜的侧面壁上，并在接下来的工艺步骤中除去沉积经常是很费事的。由于再沉积随蚀刻气体混合物中氩组分增加而递增，故工艺实施中，多数情况下将例如氯-氩-等离子体中的氩组分控制在较小的量。但在蚀刻气体混合物中提高氯组分又将导至增加掩膜的刻面形成。此外，特别是在“过蚀刻”步骤中，底层受严重蚀刻，同时出现很难控制蚀刻侧面的斜切。因此本专利技术的任务是提供一种结构形成的方法，防止或减少现今方法中所存在的缺点。此任务按权利要求1的方法可得以解决。再者由从属权利要求以及附图可进一步的给出本专利技术的优选实施方案，装置和目的。根据本专利技术结构形成的方法至少可提供一种欲形成结构的薄层，该方法包括下列步骤在欲形成结构的薄层上涂敷消耗层；在该消耗层上涂敷含一种无机材料的掩膜；消耗层和欲形成结构的薄层在使用掩膜下形成结构；以及除去消耗层和掩膜。本专利技术的优点是，与光刻胶比较，含无机材料的掩膜是较耐抗性的材料，这样就防止了掩膜的化学“灰化”。在主要是物理机理起作用的蚀刻工艺中，掩膜有很小的蚀刻率。由此使蚀刻工艺的选择性提高。通过掩膜的少量浸蚀使结构形成的尺寸稳定性提高。由此通过本专利技术利用反应性气体的方法可在欲成结构的薄层上达到较陡的蚀刻侧面。能产生超过85°坡度角的蚀刻侧面。消耗薄层材料是这样选择的，它应比掩膜材料更容易再除去。因此本专利技术的优点是，由于消耗薄层的原因，能够无困难的再除去掩膜。欲成结构的薄层经常涂敷于SiO2衬底上。按本专利技术方法就可确实避免如在除去SiO2硬掩膜时会产生的局部起伏。欲成结构的薄层最好含有铜、铁、钴、镍、4d或5d过渡金属，特别是铂金属。再者当欲成结构的薄层含有铁电材料、具有高的相对介电常数(＞20)的介电材料、钙钛矿或此种材料的前体时是优选的。所述材料的前体应理介为一种材料，它经适宜的热处理(如逐步升温加热)，有时在通氧气下进行，能使其转化成所述的材料。当欲成结构的薄层含有锶铋钛酸盐(SBT,SrBi2Ta2O9)、锶铋铌酸盐·钽酸盐(SBNT,SrBi2Ta2-xNbxO9,x=0-2)、铅锆酸盐·钛酸盐(PZT,Pb(Zr,Ti)O3)或其衍生物以及钡锶钛酸盐(BST,BaxSr1-xTiO3,x=0-1)，铅镧钛酸盐(PLT,(Pb,La)TiO3)、铅镧锆酸盐·钛酸盐(PLZT,(Pb,La)(Zr,Ti)O3)或其衍生物时也是优选的。再者，当欲成结构的薄层含有铂，金，银，铱，钯，钌，铼或其氧化物时是优选的。按本专利技术方法优选的实施方案，掩膜含有氧化硅，特别是SiO2；金属，特别是铝、钛或钨；金属氮化物，优选为氮化钛，特别是TiNx，0.8＜x＜1.2或金属硅化物。消耗层最好含有有机材料，特别是聚酰亚胺，多晶硅，至少是一种自旋涂敷的玻璃薄层或铝。再者，当欲成结构的薄层在干蚀刻时，提供一种反应性物质，特别是反应性气体是优选的。反应性气体最好选自氧气(O2)，气态氟化物，氯(Cl2)，卤化氢，卤化烃或这些气体的混合物。此外，当欲成结构的薄层在干蚀刻时，提供惰性气体，特别是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能使至少一层欲成结构的薄层达到结构形成的方法，该方法包括下列步骤： 在欲成结构的薄层上涂敷消耗薄层， 在消耗薄层上涂敷含无机材料的掩膜， 消耗薄层和欲成结构的薄层在应用掩膜下形成结构。 消耗薄层和掩膜的去除。

【技术特征摘要】
DE 1997-8-1 19733345.11．一种能使至少一层欲成结构的薄层达到结构形成的方法，该方法包括下列步骤在欲成结构的薄层上涂敷消耗薄层，在消耗薄层上涂敷含无机材料的掩膜，消耗薄层和欲成结构的薄层在应用掩膜下形成结构。消耗薄层和掩膜的去除。2．按权利要求1的方法，其特征在于，欲成结构的薄层含有铜、铁、钴、镍、4d或5d过渡金属，特别是铂金属。3．按权利要求1的方法，其特征在于，欲成结构的薄层含有铁电材料、具有高的相对介电常数的介电材料、钙钛矿或此种材料的前体。4．按权利要求3的方法，其特征在于，欲成结构的薄层含有锶铋钽酸盐(SBT,SrBi2Ta2O9)，锶铋铌酸盐·钽酸盐(SBNT,SrBi2Ta2-xNbxO9,X=0-2)铅锆酸盐·钛酸盐(PZT,Pb(Zr,Ti)O3)、或其衍生物或钡锶钛酸盐(BST,BaxSr1-xTiO3,x=0-1)、铅镧钛酸盐(PLT,(Pb,La)TiO3)、铅镧锆酸盐·钛酸盐(PLZT,(Pb,La)(Zi,Ti)O3)或其衍生物。5．按权利要求2的方法，其特征在于，欲成结构的薄层含有铂，金，银，铱，钯，钌，铼，或其氧化物。6．按上述权利要求之一的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：M恩格哈尔德特，V维恩里希，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]