[发明专利]具有钌或氧化钌的半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造半导体器件的方法，具体涉及一种可以以高选择率进行灰化形成在钌膜或氧化钌膜上的抗蚀剂膜的半导体器件的制造方法。

背景技术

近来，在此技术中已经在积极研究和发展包含钌或氧化钌的半导体器件。在这些半导体器件中，在一些铁电随机存取存储器(FeRAM)或动态随机存取存储器(DRAM)中已经采用具有由钌或氧化钌和例如Pb(Zr_xTi_1-x)O₃、(Ba_xSr_1-x)TiO₃或Ta₂O₅一类介质材料制成的电极的电容器。

利用氧气(例如美国专利号No.5,254,217，Maniar et al.)以及氧气和卤素气体(例如美国专利号No.5,624,583，Tokashiki et al.)，通过反应离子蚀刻，可以将钌和氧化钌压成高各向异性形式。当采用上述蚀刻方法能够使电容器电极的尺寸减至最小时，需要利用氧等离子体，对形成在由钌或氧化钌制成的电极上的光敏感材料(即，光致抗蚀剂)进行灰化。

图1a至1e是说明例举的传统的具有钌(Ru)膜的半导体器件制造方法的基本步骤的截面图，其中在接触孔蚀刻的步骤之后进行灰化步骤。

首先，如图1a所示，在硅(Si)衬底11上形成Ru膜12和二氧化硅(SiO₂)层14。如图1b所示，然后在SiO₂层14上施加光致抗蚀剂，接着进行利用光刻工艺的构图步骤，以形成抗蚀剂图形13。接着，如图1c所示，利用CF₄等通过干蚀工艺形成穿过SiO₂层14的用于将布线连接到Ru膜12的接触孔16。此后，如图1d所示，利用O₂气对抗蚀剂图形13进行等离子灰化工艺。在灰化过程中，由于作为Ru与氧等离子体22反应的结果，形成了易挥发的RuO₃或RuO₄，Ru膜12也逐渐受到腐蚀。结果，完全除去抗蚀剂图形13包含基本上腐蚀了Ru膜12。在某些情况下，接触孔16下面的Ru膜12会消失，如图1e所示。

在所描述的传统例子中，接触孔蚀刻之后进行灰化，在实际的半导体器件的制造中，可能出现其中Ru膜12暴露于氧等离子的这种灰化步骤不止进行一次。这样，即使整个Ru膜12通过一次灰化步骤没有被除去，但重复几次灰化步骤之后，Ru膜12可能会从结构上消失。

为了解决这种问题，Yunogami et al.(美国专利No.6,326,218)公开了一种通过在Ru膜12上形成铂(Pt)膜15来防止Ru膜12在抗蚀剂图形13灰化时被腐蚀的方法。

图2a至2e是说明在上面文件中公开的这种方法的步骤的截面图。在此方法中，如图2a所示，首先，在Si衬底11上淀积Ru膜12。然后，在Ru膜12上淀积铂(Pt)膜15。使铂膜15和Ru膜12构图之后，在Pt膜15上淀积SiO₂层14。然后，如图2b所示，在SiO₂层14上形成抗蚀剂图形13。此外，如图2c所示，利用CF4等通过干蚀工艺形成穿过SiO₂层14的接触孔16。此后，如图2d所示，利用氧等离子体22对抗蚀剂图形13进行等离子灰化工艺。在这种情况下，由于用Pt膜15覆盖Ru膜12，因此Ru膜12完全不会被腐蚀，同时利用灰化工艺完全焚化抗蚀剂图形13，如图2e所示。

如上所述，在传统的半导体器件的制造方法中，在灰化时会腐蚀Ru膜12。为了防止Ru膜12被腐蚀，需要在Ru膜上淀积Pt膜15，以防止其被腐蚀或消失。然而，在这种情况下，由于需要在Ru膜12上形成和构图Pt膜15的附加步骤，使制造变得更复杂。另外，由于Pt的费用，导致半导体器件的制造费用增加。结果，在包含Ru或Ru氧化物的半导体器件的传统制造方法中，不能达到充分的生产率。此外，在某些情况下，由于需要直接在Ru膜12上形成介质层，因此不能在Ru膜12上形成Pt膜15。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高生产率的半导体器件的制造方法，其中可以以高的选择率容易地实现形成在钌或氧化钌上的光敏感材料的灰化。

在本发明第一技术方案中，包含钌和氧化钌中的至少一种的半导体器件的制造方法包括：利用包含氧气或臭氧气体和氮气的气体混合物灰化钌或氧化钌上的光敏感材料的步骤，其中氮气的百分含量为50％或更高。