结构形成方法
专利汇可以提供结构形成方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 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。，下面是结构形成方法专利的具体信息内容。
1．一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法，其特征在于，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。
7．按上述权利要求之一的方法，其特征在于，消耗薄层含有有机材 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。
8．按上述权利要求之一的方法，其特征在于，当欲成结构的薄层干 蚀刻时，提供一种反应性物质，特别是反应性气体。
9．按权利要求8的方法，其特征在于，反应性气体选自氧气(O2)、 氮气(N2)、氢气(H2)、气态氟化物、卤化氢、卤化烃、氯(Cl2)或这些气体 的混合物。
10．按上述权利要求之一的方法，其特征在于，当欲成结构的薄层 干蚀刻时，提供一种惰性气体，特别是氩气。
11．按上述权利要求之一的方法，其特征在于，应用等离子体蚀刻 方法进行干蚀刻。
12．按上述权利要求之一的方法，其特征在于，通过脱膜技术除去 消耗薄膜和掩膜。
13．按权利要求1至11之一的方法，其特征在于，消耗薄膜被灰化， 并且掩膜材料通过“擦洗器”净化去除。
14．按上述权利要求之一的方法，其特征在于，掩膜材料通过光技 术形成结构。
15．按权利要求14的方法，其特征在于，在应用胶掩膜下先使掩膜 预成结构，除去胶掩膜后再使掩膜完全形成结构。
本发明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结构形成方法，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。
因此本发明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发明的优选实施方案，装置和目的。
根据本发明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。
本发明的优点是，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。由此通过本发明利用 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 本发明的优点是，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。按本发明方法就可确实避 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。
按本发明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，特别是氩气 是优选的。
对欲成结构的薄层的干蚀刻最好采用等离子体蚀刻方法。
按本发明方法的优选实施方案消耗薄层和掩膜是通过一种脱膜技术 除去。但消耗薄层也可被灰化，并且掩膜材料通过“擦洗器”净化去除。
掩膜材料最好以光技术形成结构。按本发明的优选实施方案，应用 胶掩膜先使掩膜预成结构，除去胶掩膜后再使其完全形成结构。其优点是 在除去胶掩膜时，消耗薄层尚未剥离，这样就防止了消耗薄层提前受损。
下面结合附图对本发明进行进一步的描述。
图1至7示意的给出了本发明的方法。
图8示意描述了平行平板反应器的蚀刻室。
图1至7是本发明方法的示意图。在适宜的衬底如SiO2衬底上，例 如经溅射法涂敷一层铂薄层3作为欲成结构的薄层。在铂层3上形成聚 酰亚胺薄层4作为消耗层。通过TEOS工艺或硅烷工艺在聚酰亚胺薄层4 上涂敷SiO2薄层5，它对其后的聚酰亚胺薄层4和铂薄层3的结构形成作 为SiO2硬掩6膜用。在SiO2薄层5上涂敷胶薄层，它通过爆光及显影步 骤对SiO2薄层5的结构形成作为胶掩膜7用。由此形成的结构示于图1。
接着对SiO2薄层5进行等离子化学的各向异性蚀刻，为能对消耗薄 层4和铂薄层3接下来的结构形成作为掩膜6用。这里可用如CHF3/CF4或C4F8/CO作蚀刻气体。
当然在此步骤时，SiO2薄层5尚未完全形成结构。等离子化学蚀刻 将如此进行；消耗薄层4在每个位置上至少还由SiO2薄层5的薄区10 所复盖。SiO2薄层的薄区10的厚度，最好是SiO2薄层层厚的25％。由 此所形成的结构示于图2。
最后通过湿化学工艺或通过灰化除去胶掩膜7，其中聚酰亚胺薄层3 由SiO2薄层的薄区10保护。由此所形成的结构示于图3。
另一方案是一旦当铂薄层3结构形成后，就可去除胶掩膜7。在此 情况下保留着的胶掩膜7增强了作为掩膜用的SiO2薄层5。
接着将剩余SiO2薄层5进行各向异性的蚀刻透，使形成SiO2硬掩 膜。用此工艺步骤，使聚酰亚胺薄层4在结构开口的底部显露。下面步 骤中尚有约75％厚度的SiO2薄层5可用作SiO2硬掩膜6。由此所形成 的结构示于图4。
接着对聚酰亚胺薄层4进行等离子化学各向异性蚀刻，使铂薄层3 的欲去除区域显露。这里使用氧和氩混合气体作为蚀刻气。由此所形成 的结构示于图5。
接着进行反应性离子蚀刻(RIE)，以使铂薄层3承受化学-物理 的干蚀刻。这里采用添加有氯Cl2和氧O2的氩气作为蚀刻气体。为代替 反应性离子蚀刻，也可采用其它等离子蚀刻方法如磁场增强反应性离子 蚀刻(ME RIE),ECR-蚀刻(ECR，电子回旋加速器共振)或者 感应偶合等离子蚀刻法(ICP,TCP)。由此所形成的结构示于图6。
由于作为蚀刻气的氩能添加氯Cl2，而不致造成掩膜6的严重刻面， 从而避免铂在聚酰亚胺薄层4的侧面上的再沉积。通过掩膜较少的侵蚀 就得到较高的结构形成的尺寸稳定性。由此在欲成结构的薄层得到陡蚀 刻侧面。能产生超过85°坡度角的蚀刻侧面。因而按本发明方法在避免再 沉积的同时能产生几乎垂直的侧面。
接着通过脱膜技术除去尚保存的由聚酰亚胺薄层4和SiO2掩膜6组 成的夹心掩膜。由此所形成的结构示于图7。
由此，本发明的优点是SiO2掩膜6会由于消耗薄层4的原故而易于 再除去，此外通过本发明方法能确实避免如在除去SiO2硬掩膜时会形成 的局部起伏。
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