KR100368980B1 - 캐패시터의유전층어닐링방법 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
반도체 소자 제조 방법
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
캐패시터의 유전층으로 산화탄탈막을 형성한 후 어닐링을 실시하는데 그 방법으로 범용되는 고온 어닐링 방법과 활성종 산소 어닐링 방법을 사용하면 폴리실리콘층과 산화탄탈막층의 계면에 산화막이 형성되어 비유전율이 감소되거나, 오존가스 또는 저압 수은 램프를 이용하여야 하므로 반도체 기판에 불필요하게 고온이 가해져 소자가 불량해진다는 문제점을 해결하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
캐패시터의 유전층으로 산화탄탈막을 사용하는 경우에 아산화질소 또는 산소가스의 분위기에서 레이저를 유전층에 평행하게 또는 수직으로 조사함으로써, 간단한 공정으로 캐패시터의 유전층을 어닐링하고자 함.
4. 발명의 중요한 용도
반도체 소자의 캐패시터의 유전층을 어닐링시키는데 이용됨.
Description
본 발명은 일반적으로 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로서 특히 캐패시터의 제조 공정 중 유전층으로 고유전율의 산화탄탈막을 사용할 때 누설전류를 줄이기 위한 레이저 어닐링(laser annealing) 방법에 관한 것이다.
차세대 DRAM의 캐패시터의 유전체로 각광을 받고 있는 산화탄탈(Ta2O5)막은고유전율 특성을 가지고 있다는 장점이 있지만 전류가 누설되기 쉬워 실제 소자의 제조 공정에 널리 이용되지 못하고 있다. 그리하여 캐패시터의 유전층으로 산화탄탈막을 형성한 후 어닐링(annealing)을 실시하는데 그 방법으로는 고온 어닐링 방법과 활성종 산소 어닐링 방법 등이 범용되고 있다. 그러나 상기 고온 어닐링 방법은 실시 중에 폴리실리콘층과 산화탄탈막층의 계면에 산화막(SiO2)이 형성되어 비유전율이 감소한다는 문제점이 있었다. 또한, 상기 활성종 산소 어닐링 방법은 오존(O3)가스 또는 저압 수은(Hg) 램프를 이용하여야 하고 반도체 기판이 불필요하게 고온이 되므로 안전상의 위험도 있다는 문제점을 가지고 있었다.
따라서 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 캐패시터의 유전층으로 산화탄탈막을 사용하는 경우에 아산화질소(N2O) 또는 산소(O2) 가스의 분위기에서 레이저를 유전층에 나란하게 또는 수직으로 조사함으로써, 간단한 공정으로 반도체 소자의 수율이 향상된 캐패시터의 유전층 어닐링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 캐패시터의 유전층 어닐링 방법은, 반도체 기판 상에 층간절연막과 캐패시터의 전하저장 전극 및 유전층이 형성된 구조 상에 소정의 가스 분위기에서 상기 유전층과 평행하게 엑시머 레이저를 조사하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 캐패시터의 유전층 어닐링 방법은, 반도체 기판 상에 층간절연막과 캐패시터의 전하저장 전극 및 유전층의 형성된 구조 상에 소정의 가스 분위기에서 상기 전하저장 전극과 수직으로 엑시머 레이저를 조사하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이제 본 발명의 캐패시터의 유전층 어닐링 방법의 한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 살펴보게 된다. 제 1 도에 도시된 바와 같이 반도체 기판(1) 상에 층간절연막(2) 및 캐패시터의 전하저장 전극(3) 및 산화탄탈막(4)이 형성된 구조 상에 아산화질소(N2O) 가스 또는 산소(O2) 가스의 분위기에서 상기 산화탄탈층(4)과 평행하게 엑시머 레이저(Excimer Laser)를 조사시켜 레이저 어닐공정을 실시한다. 이때 상기 아산화질소 가스 또는 산소 가스는 상기 레이저(laser)의 파장이 약 150nm 내지 200nm인 부분에서 여기되어 활성화된 산소를 발생시키고 상기 산화탄탈층에 전달하여 상기 산화탄탈층을 안정화시킨다. 이와 같이 래이저를 유전층에 평행하게 조사하면 웨이퍼 전면이 어닐링된다.
다음으로 본 발명의 캐패시터의 유전층 어닐링 방법의 다른 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 살펴보게 된다. 제 2 도에 도시된 바와 같이 반도체 기판(1) 상에 층간절연막(2) 및 캐패시터의 전하저장 전극(3) 및 산화탄탈막(4)이 형성된 구조 상에 아산화질소 가스 또는 산소 가스의 분위기에서 상기 산화탄탈막(4)과 수직인 방향으로 레이저를 조사시킨다. 그러면 상기 레이저에 의해 상기 아산화질소 가스 또는 산소 가스에서 활성화된 산소가 생성되어 상기 산화탄탈층(4)에 전달되어 레이저 어닐링이 실시된다. 이와 같이 유전층에 수직 방향으로 레이저를 주사하면 제 1 실시예와 같이 유전층에 평행하게 레이저를 실시하는것보다는 오랜시간이 걸리지만 레이저가 주사되는 일부 영역만 어닐링이 실시된다는 장점을 가지고 있다.
반도체 소자 제조시, 전술한 바와 같은 본 발명에 따라 레이저 어닐링 방법을 사용하면 종래의 활성종 산소 어닐링 방법에서 사용한 오존(O3) 발생기(generator)를 사용할 필요가 없어지고 반도체 기판을 불필요하게 고온으로 가열하여 기판이 휘는 현상과 같은 악영향을 없앨 수 있다. 그리고 레이저에 의해 활성화된 산소가 산화탄탈막 내에 들어가 불안정한 구조를 견고히 하여 누설전류를 감소시킬 수 있다.
제1도는 본 발명의 캐패시터의 유전층 어닐링 방법의 한 실시예를 도시한 단면도.
제2도는 본 발명의 캐패시터의 유전층 어닐링 방법의 다른 실시예를 도시한 단면도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
1 : 반도체 기판 2 : 층간절연막
3 : 캐패시터의 전하저장 전극
4 : 산화탄탈막
Claims (4)
- 캐패시터의 유전층을 어닐링하는 방법에 있어서,반도체 기판 상에 층간절연막과 캐패시터의 전하저장 전극 및 유전층이 형성된 구조 상에 아산화질소가스 또는 산소가스 분위기에서 상기 유전층과 평행하게 엑시머 레이저를 조사하는 단계를 포함하여 이루어진 캐패시터의 유전층 어닐링 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전층은 산화탄탈막인 것을 특징으로 하는 캐페시터의 유전층 어닐링 방법.
- 캐패시터의 유전층을 어닐링하는 방법에 있어서,반도체 기판 상에 층간절연막과 캐패시터의 전하저장 전극 및 유전층이 형성된 구조 상에 아산화질소가스 또는 산소가스 분위기에서 상기 전하저장 전극과 수직으로 엑시머 레이저를 조사하는 단계를 포함하여 이루어진 캐패서터의 유전층 어닐링 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 유전층은 산화탄탈막인 것을 특징으로 하는 캐패시터의 유전층 어닐링방법.
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