KR100390286B1 - Thin Film Multilayered Body, Thin Film Capacitor, and Method of Manufacturing the Same - Google Patents
Thin Film Multilayered Body, Thin Film Capacitor, and Method of Manufacturing the Same Download PDFInfo
- Publication number
- KR100390286B1 KR100390286B1 KR10-2000-0053757A KR20000053757A KR100390286B1 KR 100390286 B1 KR100390286 B1 KR 100390286B1 KR 20000053757 A KR20000053757 A KR 20000053757A KR 100390286 B1 KR100390286 B1 KR 100390286B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thin film
- epitaxial
- tin
- buffer layer
- conductive thin
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02439—Materials
- H01L21/02455—Group 13/15 materials
- H01L21/02458—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02439—Materials
- H01L21/02491—Conductive materials
Abstract
본 발명의 박막 다층체는 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판 위에 에피택셜 (epitaxial) 버퍼층; 상기 버퍼층 위에 에피택셜 도전성 박막; 을 포함한다. 상기 에피택셜 도전성 박막은 Ir 및 Rh 중 하나를 포함한다.The thin film multilayer body of the present invention comprises a silicon substrate; An epitaxial buffer layer on the silicon substrate; An epitaxial conductive thin film on the buffer layer; It includes. The epitaxial conductive thin film includes one of Ir and Rh.
Description
본 발명은 버퍼(buffer)층을 사이에 두고 실리콘 기판 위에 에피택셜 (epitaxial) 성장에 의해 형성된 도전성 박막, 및 상기 도전성 박막의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 박막 커패시터 등에 사용되는 도전성 박막으로서,유전성 박막의 막질(film quality:결정성)을 향상시킬 수 있는 기능을 갖는 에피택셜 도전성 박막, 및 이 도전성 박막의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive thin film formed by epitaxial growth on a silicon substrate with a buffer layer interposed therebetween, and a method for producing the conductive thin film. More specifically, the present invention relates to an epitaxial conductive thin film having a function capable of improving the film quality (crystalline) of a dielectric thin film, and a method for producing the conductive thin film, for use in a thin film capacitor or the like.
근래에, 실리콘 기판 위에, BaTiO3, SrTiO3, (Ba,Sr)TiO3, PbTiO3, Pb(Zr,Ti)O3또는 (Pb,La)(Zr,Ti)O3등의 유전성·강유전성 재료의 박막을 형성하는 기술에 대한 많은 연구가 이루어져 왔다. 잔류 분극이 큰 PZT 또는 PLZT 등의 강유전성 Pb형 페로브스카이트 재료를 에피택셜 성장시키는 것이 가능하면, 자발 분극(spontaneous polarization)이 한 방향으로 향하도록 정렬할 수 있으며, 그 결과 우수한 스위칭 특성뿐만 아니라 더욱 큰 분극값을 실현할 수 있다. 고밀도 기록매체에 대한 적용성이 크게 높아지기 때문에, 실리콘 기판 위에, 우수한 결정성(crystallinity)을 갖는 강유전성 박막을 형성하는 방법을 확립하는 것이 강력이 요망되고 있다.In recent years, on the silicon substrate, BaTiO 3, SrTiO 3, ( Ba, Sr) TiO 3, PbTiO 3, Pb (Zr, Ti) O 3 or (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 , such as a dielectric, a ferroelectric Much research has been done on techniques for forming thin films of materials. If it is possible to epitaxially grow ferroelectric Pb-type perovskite materials such as PZT or PLZT with large residual polarization, the spontaneous polarization can be aligned in one direction, resulting in excellent switching characteristics as well as A larger polarization value can be realized. Since the applicability to a high density recording medium is greatly increased, it is strongly desired to establish a method of forming a ferroelectric thin film having excellent crystallinity on a silicon substrate.
유전성 박막이 그것의 상부 및 하부에서 도전성 박막에 의해 샌드위치되는 소위 MIM(Metal-Insulator-Metal) 구조는 일반적으로 PZT 또는 PLZT등의 유전성 박막을 사용하는 박막 커패시터 등을 형성하기 위하여 사용된다. 그러나, 아래에 기술한 이유들로 인해 이 구조에서 강유전성 박막의 결정성을 향상하기는 어렵다. 따라서, 매우 우수한 결정성을 갖는 강유전성 박막이 오늘날까지 얻어지지 못하였다. 일반적으로, 하부층으로서의 도전성 박막의 결정성이 좋아질수록, 도전성 박막 위에 형성된 강유전성 박막의 결정성이 좋아질 것이다.A so-called MIM (Metal-Insulator-Metal) structure in which a dielectric thin film is sandwiched by a conductive thin film on its upper and lower portions is generally used to form a thin film capacitor or the like using a dielectric thin film such as PZT or PLZT. However, it is difficult to improve the crystallinity of the ferroelectric thin film in this structure for the reasons described below. Thus, ferroelectric thin films with very good crystallinity have not been obtained to this day. In general, the better the crystallinity of the conductive thin film as the lower layer, the better the crystallinity of the ferroelectric thin film formed on the conductive thin film.
보다 상세하게 설명하기 위하여, Al, Cu, Ag, 또는 Au등의 금속 재료가 실리콘 기판 위에 형성된 도전성 박막(하부 전극)으로써 사용되면, 상술한 하부 전극 위에 강유전성 박막을 형성하는 동안 도전성 박막 및 유전성 박막 사이의 계면에 금속 산화막이 형성된다. 따라서, 유전성 박막의 결정 성장(crystal growth)은 상기 금속 산화막의 존재에 의해 억제된다. 또한, 상술한 금속 재료 및 실리콘 기판 사이에 상호 확산(interdiffusion)이 발생하는 경향이 있다. 결국, 반도체 소자 등이 실리콘 기판 위에 형성되면, 그 특성이 변하기 쉽다.For further explanation, when a metal material such as Al, Cu, Ag, or Au is used as the conductive thin film (lower electrode) formed on the silicon substrate, the conductive thin film and the dielectric thin film while forming the ferroelectric thin film on the lower electrode described above A metal oxide film is formed at the interface between them. Therefore, crystal growth of the dielectric thin film is suppressed by the presence of the metal oxide film. In addition, there is a tendency for interdiffusion to occur between the above-described metal material and the silicon substrate. As a result, when a semiconductor element or the like is formed on a silicon substrate, its characteristics tend to change.
또한 도전성 박막으로써 Pt를 사용하는 것을 생각해 볼 수 있다. 그러나, Pt가 MgO, SrTiO3등의 단일 결정 산화물 기판 위에서 에피택셜 성장을 하더라도, Pt의 직접적인 에피택셜 성장은 실리콘 기판 위에서 실현될 수 없다. 그러므로, 실리콘 기판 위에, 높은 결정성을 갖는 강유전성 박막을 형성할 때에 도전성 박막으로써 Pt를 사용하는 것이 부적절하다.It is also conceivable to use Pt as the conductive thin film. However, even if Pt epitaxially grows on a single crystal oxide substrate such as MgO, SrTiO 3 , direct epitaxial growth of Pt cannot be realized on the silicon substrate. Therefore, it is inappropriate to use Pt as a conductive thin film when forming a ferroelectric thin film having high crystallinity on a silicon substrate.
따라서, 본 발명의 발명자들은 버퍼층으로써 먼저 실리콘 기판 위에 Ti1-xAlxN 박막을 에피택셜 성장시키고(실리콘 기판 위에서 Ti1-xAlxN을 에피택셜 성장시키는 것은 쉽다), 그 후 도전성 박막으로써 Pt 박막을 Ti1-xAlxN 박막 위에서 에피택셜 성장시키는(Ti1-xAlxN 위에 Pt를 에피택셜 성장시키는 것은 쉽다) 방법을 제안했다. 이런 식으로 하여, 에피택셜 Pt 박막으로 형성된 도전성 박막 위에 비교적 우수한 결정성을 갖는 강유전성 박막을 형성할 수 있다.Therefore, the inventors of the present invention first epitaxially grow a Ti 1-x Al x N thin film on a silicon substrate as a buffer layer (it is easy to epitaxially grow Ti 1-x Al x N on a silicon substrate), and then a conductive thin film. We propose a method for epitaxially growing a Pt thin film on a Ti 1-x Al x N thin film (it is easy to epitaxially grow Pt on a Ti 1-x Al x N). In this way, a ferroelectric thin film having relatively excellent crystallinity can be formed on the conductive thin film formed of the epitaxial Pt thin film.
그러나, 이런 방법에 의하더라도, 특히 CVD 법과 같은 고온에서의 막 증착 방법에 따라 강유전성 박막을 형성할 때, 하부 전극으로써의 Pt 박막과 강유전성 박막을 구성하는 원소간 반응이 발생하거나, Pt 박막의 결정 입자 경계를 따라 상기 원소가 확산되는 현상이 발생하고, 그 결과 강유전성 박막의 결정성은 기대했던 만큼 충분하게 향상될 수 없었다.However, even with this method, especially when forming a ferroelectric thin film according to a film deposition method at a high temperature such as CVD, an inter-element reaction constituting the Pt thin film as the lower electrode and the ferroelectric thin film occurs, or the crystal of Pt thin film The phenomenon in which the element diffuses along the grain boundaries occurs, and as a result, the crystallinity of the ferroelectric thin film could not be sufficiently improved as expected.
본 발명은 실리콘 기판 위에 우수한 결정성을 지닌 강유전성 박막을 형성할 수 있는 에피택셜 도전성 박막(하부 전극) 및, 도전성 박막의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides an epitaxial conductive thin film (lower electrode) capable of forming a ferroelectric thin film having excellent crystallinity on a silicon substrate, and a method for producing a conductive thin film.
도 1은 본 발명의 제 1실시예의 박막 커패시터를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a thin film capacitor of a first embodiment of the present invention.
도 2는 제 1실시예에서 얻어진 박막 적층체의 XRD 회절 결과이다.2 is an XRD diffraction result of the thin film laminate obtained in the first embodiment.
도 3은 제 1실시예의 Ir 박막의 막 표면의 배향성을 나타내는 극점도 해석(pole figure analysis)의 결과이다.3 is a result of pole figure analysis showing the orientation of the film surface of the Ir thin film of the first embodiment.
도 4a는 비교예의 도전성 박막의 표면을 나타내는 AFM 이미지이다.4A is an AFM image showing the surface of a conductive thin film of Comparative Example.
도 4b는 본 발명에 따른 실시예의 도전성 박막의 표면을 나타내는 AFM 이미지이다.4B is an AFM image showing the surface of the conductive thin film of the embodiment according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawing>
1 Si기판 2 TiN박막1 Si substrate 2 TiN thin film
3 Ti0.9Al0.1N박막 4 Ir박막3 Ti 0.9 Al 0.1 N Thin Film 4 Ir Thin Film
5 PZT박막 6 Pt박막5 PZT Thin Film 6 Pt Thin Film
7 버퍼층7 buffer layer
박막 다층체는 실리콘 기판; 실리콘 기판 위에 에피택셜 버퍼층; 및 버퍼층 위에 에피택셜 도전성 박막; 을 포함하며, 에피택셜 도전성 박막은 Ir 및 Rh 중 하나를 포함한다.The thin film multilayer body includes a silicon substrate; An epitaxial buffer layer over the silicon substrate; And an epitaxial conductive thin film on the buffer layer; The epitaxial conductive thin film includes one of Ir and Rh.
버퍼층은 TiN층을 포함해도 되고, 또한 TiN층 및 TiN층 위에 Ti1-xAlxN층(0 < x ≤ 0.4)을 포함해도 된다.The buffer layer may include a TiN layer, or may include a Ti 1-x Al x N layer (0 <x ≤ 0.4) on the TiN layer and the TiN layer.
박막 다층체는 박막 커패시터에 성공적으로 조립될 수 있다. 박막 커패시터는 실리콘 기판; 실리콘 기판 위에 에피택셜 버퍼층; 버퍼층 위에 에피택셜 도전성박막; 도전성 박막 위에 유전성 박막; 및 유전성 박막 위에 상부 전극; 을 포함한다. 에피택셜 도전성 박막은 Ir 및 Rh 중 하나를 포함한다.Thin film multilayers can be successfully assembled into thin film capacitors. The thin film capacitor includes a silicon substrate; An epitaxial buffer layer over the silicon substrate; An epitaxial conductive thin film on the buffer layer; A dielectric thin film over the conductive thin film; And an upper electrode on the dielectric thin film; It includes. The epitaxial conductive thin film includes one of Ir and Rh.
박막 다층체의 제조 방법은 실리콘 기판 위에 에피택셜 성장에 의해 버퍼층을 형성하는 단계; 에피택셜 성장에 의해 Ir 및 Rh 중 하나를 포함하는 도전성 박막을 형성하는 단계를 포함한다.A method for manufacturing a thin film multilayer body includes forming a buffer layer by epitaxial growth on a silicon substrate; Forming a conductive thin film comprising one of Ir and Rh by epitaxial growth.
버퍼층은 약 1-10nm/min의 성장 속도로 형성되고, 평균 표면 거칠기가 약 0.1-0.5nm이고 막 두께가 약 50-300nm인 것이 바람직하다.The buffer layer is formed at a growth rate of about 1-10 nm / min, with an average surface roughness of about 0.1-0.5 nm and a film thickness of about 50-300 nm.
도전성 박막은 약 1-10nm/min의 성장 속도로 형성되고, 평균 표면 거칠기가 약 0.1-1.0nm이고 막 두께가 약 50-500nm인 것이 바람직하다.The conductive thin film is formed at a growth rate of about 1-10 nm / min, preferably having an average surface roughness of about 0.1-1.0 nm and a film thickness of about 50-500 nm.
상기 설명에서 명백하듯이, Si기판 위에 매개물, 즉 버퍼층으로써 에피택셜 TiN층 또는 Ti1-xAlxN/TiN층을 형성하고, 상기 버퍼층 위에 면심 입방 구조(face-centered cubic structure)를 갖는 백금족 원소를 형성함으로써, Si 기판 위에 우수한 결정성을 지닌 강유전성 박막을 형성할 수 있는 에피택셜 도전성 박막을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 도전성 박막의 우수한 결정성을 이용함으로써, 이 에피택셜 도전성 박막(구체적으로, Ir이나 Rh등의 백금족 원소) 위에, 1축 이상을 따라서 높은 배향성을 갖는 강유전성 재료 등으로 이루어진 기능성 박막을 형성할 수 있다.As apparent from the above description, a platinum group having an epitaxial TiN layer or a Ti 1-x Al x N / TiN layer as a medium, ie, a buffer layer, on a Si substrate, and having a face-centered cubic structure on the buffer layer. By forming the element, it is possible to form an epitaxial conductive thin film capable of forming a ferroelectric thin film having excellent crystallinity on a Si substrate. Further, by utilizing the excellent crystallinity of the conductive thin film, a functional thin film made of ferroelectric material or the like having high orientation along one or more axes can be formed on the epitaxial conductive thin film (specifically, a platinum group element such as Ir or Rh). Can be.
또한, Ir 및 Rh는 강유전성 박막을 구성하는 원소 및 Si 기판 내에서 확산되거나 이들과 반응하기 어렵다. 그러므로, 예를 들어 Si 기판 위에 강유전성 재료로이루어진 박막 커패시터를 형성할 때, 박막 커패시터의 하부 전극으로써 에피택셜 Ir 박막을 사용하면, Si 기판 위에 형성된 FET 등의 반도체 소자의 특성에 영향을 주지 않으면서 결정성이 우수한 강유전성 박막을 형성할 수 있다(즉, 화합물의 형성을 통하여 결정성이 떨어지지 않는다).In addition, Ir and Rh are difficult to diffuse or react with the elements constituting the ferroelectric thin film and the Si substrate. Therefore, for example, when forming a thin film capacitor made of ferroelectric material on a Si substrate, when an epitaxial Ir thin film is used as the lower electrode of the thin film capacitor, the characteristics of a semiconductor element such as a FET formed on the Si substrate are not affected. A ferroelectric thin film excellent in crystallinity can be formed (that is, crystallinity is not degraded through formation of a compound).
따라서, Si 기판 위에 강유전성 박막 등의 기능성 박막을 에피택셜 성장시킬 수 있다. 이 기술은 DRAM, FeRAM 등 뿐만 아니라 초전성(pyroelectric) 소자, 마이크로엑추에이터(microactuator), 및 박막 커패시터 등의 다른 소형 압전소자에 적용될 수 있다.Therefore, functional thin films, such as ferroelectric thin films, can be epitaxially grown on a Si substrate. This technology can be applied to DRAM, FeRAM, etc., as well as other small piezoelectric devices such as pyroelectric devices, microactuators, and thin film capacitors.
본 발명을 설명할 목적으로, 몇가지 바람직한 형태의 도면을 도시하였으나, 본 발명은 도시된 정확한 배열과 도구들로 제한되지 않음을 알 수 있다.For purposes of illustrating the invention, some preferred forms of the drawings have been shown, but it will be appreciated that the invention is not limited to the precise arrangements and tools shown.
본 발명의 발명자는 상술한 기술적 문제점을 해결하기 위해 열정적으로 연구에 몰두해 왔으며, 도전성 박막용 금속 재료로서, 면심 입방 구조를 갖는 백금족 원소, 구체적으로 Ir 또는 Rh을 사용하고, Ir 또는 Rh을 에피택셜 성장시키기 위해, 실리콘 기판 위에 매개물, 즉 버퍼층으로서, TiN 층이나 Ti1-XAlX/TiN 층을 형성함으로써, 도전성 박막 위에 우수한 결정성을 지닌 강유전성 박막을 형성할 수 있다.The inventors of the present invention have been enthusiastically devised to solve the above technical problems, and as a metal material for the conductive thin film, a platinum group element having a face-centered cubic structure, specifically Ir or Rh, is used to epilate Ir or Rh. For tactical growth, a ferroelectric thin film having excellent crystallinity can be formed on the conductive thin film by forming a TiN layer or a Ti 1-X Al X / TiN layer as a medium, that is, a buffer layer, on the silicon substrate.
상술한 선행기술에서 도전성 박막용 재료로 사용된 Pt는 대기중에서 산화가 잘 되지 않으며, PZT이나 PLZT 또는 BST 등의 강유전성 재료와 쉽게 격자정합(lattice-matched)되는 이점을 갖는다. 그러나, Pt가 실리콘이나 Pb 등의원소와 화합물을 쉽게 형성하는 특성을 가지고 있기 때문에, 실리콘 기판 위에 형성된 반도체 소자의 특성을 바꾸고, 계면에서 Pb를 포함하는 강유전성 재료와 화합물을 형성하며, 또한 도전성 박막 위에 형성된 유전성 박막의 결정성을 떨어뜨리는 위험이 있다. 또한, 산소가 Pt 박막의 입자 경계를 통과하고 Pt 박막 아래에 있는 층 내로 확산되는 현상이 생긴다. 그러므로, Pt 자체가 산화가 잘 안되더라도, 막의 특성 뿐만 아니라 Pt 박막 아래에 있는 층에 위치한 반도체 소자 등의 소자의 특성에 악영향을 주게 될 위험이 있다.Pt used as the material for the conductive thin film in the above-described prior art is not easily oxidized in the air, and has the advantage of being easily lattice-matched with ferroelectric materials such as PZT, PLZT, or BST. However, since Pt has a property of easily forming elements and compounds such as silicon and Pb, the characteristics of semiconductor devices formed on silicon substrates are changed, and ferroelectric materials and compounds containing Pb at the interface are formed, and conductive thin films are also used. There is a risk of degrading the crystallinity of the dielectric thin film formed thereon. Oxygen also passes through the grain boundaries of the Pt thin film and diffuses into the layer below the Pt thin film. Therefore, even if Pt itself is not easily oxidized, there is a risk that it will adversely affect not only the properties of the film but also the properties of devices such as semiconductor devices located in the layer under the Pt thin film.
이런 점을 고려하여, 면심 입방 구조를 갖는 백금족 원소인 Ir이나 Rh는 Pt와 유사한 높은 전도율을 갖고, Pt보다 쉽게 가공될 뿐만 아니라, 산소의 확산에 대한 배리어 기능을 가지며,산소가 박막을 통하여 하부층으로 확산되는 현상을 저지할 것이다. 또한, Ir이나 Rh는 다른 원소들과 반응하기가 어렵기 때문에, Pt를 사용할 때 예상되는 것처럼, 반도체 소자의 특성이 변하고 유전성 박막의 결정성이 떨어지는 문제점을 방지할 수 있다.In view of this, the platinum group elements Ir or Rh having a face-centered cubic structure have a high conductivity similar to that of Pt, are not only easily processed than Pt, but also have a barrier to oxygen diffusion, and oxygen is deposited on the lower layer through the thin film. It will stop the phenomenon of spreading. In addition, since Ir and Rh are difficult to react with other elements, it is possible to prevent the problem that the characteristics of the semiconductor device change and the crystallinity of the dielectric thin film is inferior as expected when using Pt.
따라서, Ir 및 Rh는 우수한 결정성을 지닌 강유전성 박막을 형성하는데 적합한 재료(하부 전극용 재료)이다. 그러나, Ir이나 Rh이 실리콘 기판 위에 박막으로써 형성되는 종래의 방법을 사용하여 에피택셜 성장시키는 것은 어렵다. 예를 들어, 나카무라(Nakamura) 등은 PZT 박막 커패시터의 하부 전극으로써 Ir 박막을 RF 마그네트론 스퍼팅법에 따라 SiO2/Si 기판 위에 형성하였는데(JJAP.Vol.134(1995),5184), 이는 (111) 우선 배향막(prioritizedoriented film)이다. 호리이(Horii) 등은 Ir 박막을 스퍼팅법에 의해 YSZ/Si 기판 위에 형성하였다(제 45회 응용 물리학 관계 연합 강연회(1998), 강연 예고집 29a-Zf-11). 얻어진 Ir 박막은 (100) 및 (111) 배향이 함께 존재하는 막 뿐이었다.Therefore, Ir and Rh are materials suitable for forming ferroelectric thin films with excellent crystallinity (material for lower electrodes). However, it is difficult to epitaxially grow using a conventional method in which Ir or Rh is formed as a thin film on a silicon substrate. For example, Nakamura et al. Formed an Ir thin film as a lower electrode of a PZT thin film capacitor on an SiO 2 / Si substrate by RF magnetron sputtering (JJAP.Vol. 134 (1995), 5184). 111) It is firstly a preferred film. Horii et al. Formed an Ir thin film on an YSZ / Si substrate by sputtering (45th Association for Applied Physics Relations (1998), Lecture Preview 29a-Zf-11). The obtained Ir thin film was only a film in which the (100) and (111) orientations exist together.
본 발명의 발명자들은, Ir이나 Rh로 이루어지는 도전성 박막이 실리콘 기판 위에 에피택셜 성장하도록, 실리콘 기판 위에 매개물, 즉 버퍼층으로써, TiN층 또는 Ti1-XAlXN/TiN층(0 < x ≤ 0.4)을 형성함으로써, Ir이나 Rh이 실리콘 기판 위에서 에피택셜 성장을 할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 달성하였다.The inventors of the present invention provide a TiN layer or a Ti 1-X Al X N / TiN layer (0 <x ≤ 0.4) as a medium, that is, a buffer layer, on the silicon substrate so that a conductive thin film made of Ir or Rh is epitaxially grown on the silicon substrate. By forming), it was found that Ir or Rh can epitaxially grow on a silicon substrate, thereby achieving the present invention.
다시 말해, 실리콘 기판의 격자 상수가 0.543nm이고 TiN의 격자 상수가 0.424nm이기 때문에, TiN 박막은 실리콘 기판 위에 긴 주기 격자 정합 모드로 에피택셜 성장할 수 있다. Ir의 격자 상수가 TiN과 매우 유사한 0.384nm이기 때문에, TiN 박막 위에 Ir을 에피택셜 성장시킬 수 있다.In other words, since the lattice constant of the silicon substrate is 0.543 nm and the lattice constant of TiN is 0.424 nm, the TiN thin film can be epitaxially grown in a long periodic lattice matching mode on the silicon substrate. Since the lattice constant of Ir is 0.384 nm which is very similar to TiN, Ir can be epitaxially grown on the TiN thin film.
에피택셜 Ir 박막의 배향성을 더욱 높이기 위하여 고온에서 산소 대기에서 Ir 박막을 제조할 수 있음을 주목한다. 이런 경우, 버퍼층에 대한 특성으로써, Ir과의 격자 정합특성 이외에 고온 산화 저항성이 요구된다. 이런 관점에서는, 고온 산화 저항성은 매개물로써, Ti 또는 TiN의 일부를 Al로 대체함으로써 얻어진 Ti1-xAlxN을 가짐으로써 향상된다(여기에서, X 값이 증가함에 따라서 결정성이 점차적으로 감소하는 것을 알 수 있다). Ti1-xAlxN은 실리콘 기판 위보다는 TiN위에서 에피택셜 성장하기가 쉽고, TiN은 우수한 결정성으로 실리콘 기판 위에서 에피택셜 성장한다. 그러므로, 실리콘 기판 위에 TiN 박막을 먼저 형성한 후, Ti1-xAlxN 박막을 TiN 박막 위에 형성함으로써, 높은 결정성을 유지하면서, 고온 산화 저항성을 갖는 Ti1-xAlxN/TiN 이중층 구조로 이루어지는 버퍼층을 형성할 수 있다. 상술한 범위 내에서 X 값이 어떻게 변하느냐에 상관없이, Ti1-xAlxN의 격자 상수가 Ir의 격자 상수와 충분히 유사하기 때문에, Ir 박막의 에피택셜 성장을 떨어뜨리는 위험은 없다.Note that the Ir thin film can be produced in an oxygen atmosphere at high temperature to further increase the orientation of the epitaxial Ir thin film. In such a case, as a characteristic of the buffer layer, high temperature oxidation resistance is required in addition to the lattice matching characteristic with Ir. In this respect, high temperature oxidation resistance is improved by having Ti 1-x Al x N obtained by replacing Ti or a portion of TiN with Al as a medium (here, the crystallinity gradually decreases as the value of X increases. You can see). Ti 1-x Al x N is easier to epitaxially grow on TiN than on a silicon substrate, and TiN epitaxially grows on a silicon substrate with excellent crystallinity. Therefore, by first forming a TiN thin film on a silicon substrate and then forming a Ti 1-x Al x N thin film on the TiN thin film, a Ti 1-x Al x N / TiN bilayer having high temperature oxidation resistance while maintaining high crystallinity A buffer layer composed of a structure can be formed. Regardless of how the X value changes within the above-described range, there is no risk of dropping epitaxial growth of the Ir thin film because the lattice constant of Ti 1-x Al x N is sufficiently similar to the lattice constant of Ir.
또한, TiN 박막이 에피택셜 Ir 박막을 형성하기 위한 버퍼층으로써 사용될 때는, TiN 박막의 결정성 뿐만 아니라 표면의 평탄성(flatness)이 높은 것이 바람직하다. 이런 요지에서 실험을 반복한 결과, 에피택셜 Ir 박막을 형성하기에 충분한 평탄성(보다 구체적으로, 평균 표면 거칠기는 약 0.1-0.5nm)가 약 1-10nm/min의 막 성장 속도로 약 50-300nm의 막 두께를 갖는 TiN형 버퍼층(TiN층 및 Ti1-xAlxN/TiN층)을 형성함으로써 달성될 수 있다.In addition, when the TiN thin film is used as a buffer layer for forming an epitaxial Ir thin film, it is preferable that not only the crystallinity of the TiN thin film but also the surface flatness is high. Repeating the experiment on this point shows that the flatness (more specifically, the average surface roughness is about 0.1-0.5 nm) sufficient to form an epitaxial Ir thin film is about 50-300 nm at a film growth rate of about 1-10 nm / min. It can be achieved by forming a TiN type buffer layer (TiN layer and Ti 1-x Al x N / TiN layer) having a film thickness of.
또한, Ir 박막이 우수한 결정성을 지닌 강유전성 박막을 형성하기 위한 하부 전극으로써 사용될 때, Ir 박막의 결정성 뿐만 아니라 표면의 평탄성이 높은 것이 바람직하다. 이런 요지로 실험을 반복한 결과, 우수한 결정성을 지닌 강유전성 박막을 형성하는데 충분한 평탄성(구체적으로, 평균 표면 거칠기가 약 0.1-1.0nm)가 약 1-10nm/min의 막 성장 속도로 약 50-500nm의 막 두께를 갖는 Ir 박막을 형성함으로써 달성될 수 있다.In addition, when the Ir thin film is used as a lower electrode for forming a ferroelectric thin film having excellent crystallinity, it is preferable that not only the crystallinity of the Ir thin film but also the surface flatness is high. Repeating the experiment with this point, the flatness (specifically, the average surface roughness is about 0.1-1.0 nm) sufficient to form a ferroelectric thin film with excellent crystallinity is about 50- at a film growth rate of about 1-10 nm / min. It can be achieved by forming an Ir thin film having a film thickness of 500 nm.
제 1실시예First embodiment
본 발명에 따른 박막 다층체를 사용함으로써 구성된 박막 커패시터 및 커패시터 제조 방법을 다음과 같이 도면을 참조하여 설명한다.A thin film capacitor and a capacitor manufacturing method constructed by using a thin film multilayer body according to the present invention will be described with reference to the drawings as follows.
도 1은 본 실시예에 따른 박막 커패시터 10의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 1에서, 참조 부호 1은 Si 기판을 나타내며, 참조 부호 2는 Si 기판 1 위에 에피택셜 성장에 의해 형성된 TiN 박막, 참조 부호 3은 TiN 박막 2 위에 에피택셜 성장에 의해 형성된 Ti0.9Al0.1N 박막, 참조 부호 4는 박막 커패시터 10의 하부 전극으로써 사용되기 위한 Ti0.9Al0.1N 박막 3 위에 에피택셜 성장에 의해 형성된 Ir 박막, 참조 부호 5는 Ir 박막 4 위에 에피택셜 성장에 의해 형성된 PZT 박막, 및 참조 부호 6은 박막 커패시터 10의 상부 전극으로써 사용되기 위한 PZT 박막 위에 형성된 Pt 박막을 각각 나타낸다. TiN 박막 2 및 Ti0.9Al0.1N 박막 3은 Ir 박막 4를 에피택셜 성장하기 위한 버퍼층을 구성한다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a thin film capacitor 10 according to the present embodiment. In Fig. 1, reference numeral 1 denotes a Si substrate, reference numeral 2 denotes a TiN thin film formed by epitaxial growth on a Si substrate 1, and reference numeral 3 denotes a Ti 0.9 Al 0.1 N thin film formed by epitaxial growth on a TiN thin film 2. 4 is an Ir thin film formed by epitaxial growth on Ti 0.9 Al 0.1 N thin film 3 for use as the bottom electrode of the thin film capacitor 10, a PZT thin film formed by epitaxial growth on Ir thin film 4, and Reference numeral 6 denotes each Pt thin film formed on the PZT thin film for use as the upper electrode of the thin film capacitor 10. TiN thin film 2 and Ti 0.9 Al 0.1 N thin film 3 constitute a buffer layer for epitaxially growing Ir thin film 4.
다음으로, 상술한 구조를 갖는 박막 커패시터 10의 제조 방법을 상세하게 설명한다.Next, the manufacturing method of the thin film capacitor 10 which has the structure mentioned above is demonstrated in detail.
우선, 직경이 2 인치인 Si(100)기판이 Si 기판 1로써 준비된다. Si 기판은 아세톤 또는 에탄올 등의 유기용매에서 초음파 세척되며, Si 기판 표면 위에 형성된 천연 산화막(natural oxide film)을 제거하기 위하여 HF : H2O : 에탄올 = 1 : 1 : 10인 용액에 담가 둔다.First, a Si (100) substrate having a diameter of 2 inches is prepared as the Si substrate 1. The Si substrate is ultrasonically cleaned in an organic solvent such as acetone or ethanol, and soaked in a solution of HF: H 2 O: ethanol = 1: 1: 1 to remove a natural oxide film formed on the surface of the Si substrate.
표면을 세척한 후 Si 기판은 레이저 절제 기기의 진공용기에 배치되고 고정되며, 막 두께가 10nm인 TiN 박막 2는 하기의 표 1에 기재된 막 증착 조건하에서 Si 기판의 표면 위에 형성된다. Si 기판 위에서 TiN이 에피택셜 성장하기 쉽기 때문에, 얻어진 TiN 박막 2는 에피택셜막이 된다.After washing the surface, the Si substrate is placed and fixed in the vacuum vessel of the laser ablation apparatus, and a TiN thin film 2 having a film thickness of 10 nm is formed on the surface of the Si substrate under the film deposition conditions shown in Table 1 below. Since TiN tends to epitaxially grow on the Si substrate, the obtained TiN thin film 2 becomes an epitaxial film.
그런 후, 막 증착을 위한 타겟을 바꾸고, TiN의 Ti사이트의 일부를 10%의 Al로 치환한 Ti0.9Al0.1N 박막 3이, 상술한 것처럼 얻어진 TiN 박막 2 위에 90nm의 막 두께로 성공적으로 형성된다. TiN 박막 2의 결정성이 유지되기 때문에, Ti0.9Al0.1N 박막 3 또한 에피택셜 막이 된다. Ti0.9Al0.1N 박막 3은 10-5토르 수준의 진공 용기내의 진공도에서도 에피택셜 성장하는 것이 확인되었지만, 높은 결정성을 갖는 에피택셜 막을 실현하기 위하여 10-6토르 수준의 진공도를 확보하는 것이 바람직하다. 다른 막 증착 조건은 TiN 박막 2의 막 증착에서와 동일하다는 것에 주목한다. 아울러, TiN 박막 2 및 Ti0.9Al0.1N 박막 3을 형성하는데 사용되는 타겟(소결된 TiN 재료 및 소결된 Ti0.9Al0.1N 재료)들은 상대 밀도가 각각 약 90%이상인 것이 바람직하고, 약 95%이면 더욱 바람직하다.Then, a Ti 0.9 Al 0.1 N thin film 3 in which the target for film deposition was changed and a part of the Ti site of TiN was replaced with 10% Al was successfully formed with a film thickness of 90 nm on the TiN thin film 2 obtained as described above. do. Since the crystallinity of the TiN thin film 2 is maintained, the Ti 0.9 Al 0.1 N thin film 3 also becomes an epitaxial film. Although Ti 0.9 Al 0.1 N thin film 3 has been found to epitaxially grow in a vacuum degree in a vacuum vessel of 10 -5 Torr level, it is desirable to secure a vacuum degree of 10 -6 Torr level to realize an epitaxial film having high crystallinity. Do. Note that the other film deposition conditions are the same as in the film deposition of the TiN thin film 2. In addition, the targets (sintered TiN material and sintered Ti 0.9 Al 0.1 N material) used to form the TiN thin film 2 and the Ti 0.9 Al 0.1 N thin film 3 preferably have a relative density of about 90% or more, respectively, and about 95% It is more preferable if it is.
다음으로, 막 증착 타겟을 바꾸고, 버퍼층 7로써 상술한 Ti0.9Al0.1N/TiN 층을 사용하여 Ir 박막 4를 100nm의 막 두께로 성공적으로 형성한다. TiN 및 Ti0.9Al0.1N의 격자 상수는 Ir의 격자 상수와 매우 유사하며, 그러므로, 증착될 Ir 박막 4는 Ti0.9Al0.1N 박막 3 위에서 에피택셜 성장한다. Ir 박막 4를 형성하는데 사용하기 위한 금속 Ir 타겟은 순도가 99.9% 이상이 바람직하다.Next, the film deposition target is changed, and the Ir thin film 4 is successfully formed to a film thickness of 100 nm using the above-described Ti 0.9 Al 0.1 N / TiN layer as the buffer layer 7. The lattice constants of TiN and Ti 0.9 Al 0.1 N are very similar to the lattice constant of Ir, and therefore the Ir thin film 4 to be deposited epitaxially grows on the Ti 0.9 Al 0.1 N thin film 3. The metal Ir target for use in forming the Ir thin film 4 is preferably at least 99.9% pure.
상술한 TiN 박막 2, Ti0.9Al0.1N 박막 3 및 에피택셜 Ir 박막 4는 동일한 막증착 기기에 있어서 형성될 박막에 해당하는 타겟을 스위칭함으로써, 성공적으로 형성된다. 상술한 박막의 막 증착 조건을 표 1에 요약한다.The above-described TiN thin films 2, Ti 0.9 Al 0.1 N thin films 3 and epitaxial Ir thin films 4 are successfully formed by switching targets corresponding to thin films to be formed in the same film deposition apparatus. The film deposition conditions of the above-described thin film are summarized in Table 1.
에피택셜 성장한 PZT 박막 5는 이런 식으로 얻어진 에피택셜 Ir 박막 4 위에 PZT 박막 5를 형성함으로써 얻어진다. Ir 박막 4, PZT 박막 5, 및 Pt 박막 6에 의해 MIM 구조를 박막 커패시터 10은, 예를 들어, 증기 증착 등을 통하여 상기 PZT 박막 5 위에 박막 커패시터 10의 상부 전극으로써 Pt 박막 6을 형성함으로써 실현될 수 있다.The epitaxially grown PZT thin film 5 is obtained by forming the PZT thin film 5 on the epitaxial Ir thin film 4 obtained in this manner. The MIM structure of the thin film capacitor 10 by the Ir thin film 4, the PZT thin film 5, and the Pt thin film 6 is realized by forming the Pt thin film 6 as the upper electrode of the thin film capacitor 10 on the PZT thin film 5, for example, through vapor deposition. Can be.
본 실시예에서 Ti0.9Al0.1N/TiN의 두 개의 층으로 이루어진 버퍼층은 Ir 박막 4를 에피택셜 성장하기 위한 버퍼층으로써 사용된다. 그러나, TiN 박막 1의 하나의 층만으로 이루어진 버퍼층도 가능하다. 이 경우에 버퍼층 위에 형성된 Ir 박막이 에피택셜 성장하는 것은 각 박막의 결정성에 관한 분석 결과(후술한다)를 나타내는 도 2로부터 이해할 수 있다.In this embodiment, a buffer layer consisting of two layers of Ti 0.9 Al 0.1 N / TiN is used as a buffer layer for epitaxially growing Ir thin film 4. However, a buffer layer composed of only one layer of the TiN thin film 1 is also possible. In this case, the epitaxial growth of the Ir thin film formed on the buffer layer can be understood from FIG. 2 which shows an analysis result (to be described later) regarding the crystallinity of each thin film.
이제 상술한 제조 방법에 의해 얻어진 박막 커패시터 10의 각 박막의 결정성에 대한 분석 결과를 설명한다. 우선, Si 기판 위에 형성된 Ir/Ti0.9Al0.1N/TiN 및 Ir/TiN 두 종류의 박막 다층체의 XRD 회절 패턴을 도 2에 도시한다. 도 2에서 명백한 바와 같이, 어느 박막 다층체에 있어서도, Si(001)위에 TAN(002) 또는 (TiN이나 Ti0.9Al0.1N/TiN) 및 Ir(002)에 기인하는 피크만이 발견되고, 각 박막이 (001)로 배향하여 형성되어 있는 것을 알 수 있다.The analysis results for the crystallinity of each thin film of the thin film capacitor 10 obtained by the above-described manufacturing method will now be described. First, an XRD diffraction pattern of two kinds of thin film multilayers of Ir / Ti 0.9 Al 0.1 N / TiN and Ir / TiN formed on a Si substrate is shown in FIG. As is apparent from Fig. 2, in any thin film multilayer, only peaks attributable to TAN (002) or (TiN or Ti 0.9 Al 0.1 N / TiN) and Ir (002) on Si (001) are found, It can be seen that the thin film is oriented at (001) and formed.
또한, 극점도 분석은 Ir 박막의 막 표면 내의 배향성을 확인하기 위해 실시되었다. 그 결과를 도 3에 도시한다. 도면으로 이해할 수 있는 바와 같이, 4회 대칭 피크가 얻어지고, Ir 박막 4가 Ti0.9Al0.1N/TiN/Si 기판 위에 충분히 에피택셜 성장해 있는 것을 확인할 수 있다.In addition, pole viscosity analysis was performed to confirm the orientation in the film surface of the Ir thin film. The result is shown in FIG. As can be understood from the figure, it can be confirmed that four symmetric peaks are obtained, and the Ir thin film 4 is sufficiently epitaxially grown on the Ti 0.9 Al 0.1 N / TiN / Si substrate.
종래 기술과 비교하기 위해, 본 실시예의 Ir 박막 4에 상당하는 부분을 Pt로 치환한 비교예를 준비하였다. Pt 박막 부분 이외의 박막 구성 및 막 증착 조건은 제 1실시예와 동일하다. Pt 박막은 순도 99.9% 이상의 금속 Pt 타겟을 사용한 RF 스퍼터링 방법에 의해, RF 파워 200W, 가스 조성비 Ar/O2=9/1, 막 증착시의 진공도 5×10-5토르, 막 증착 온도 600℃의 조건으로 형성된다. 상기 비교예의 박막 다층체와 제 1실시예의 박막 다층체의 결정성의 분석 결과를 이하의 표 2로 요약했다.In order to compare with the prior art, the comparative example which replaced the part corresponded to Ir thin film 4 of this Example with Pt was prepared. Thin film configurations and film deposition conditions other than the Pt thin film portion are the same as in the first embodiment. The Pt thin film was RF sputtered using a metal Pt target having a purity of 99.9% or more, RF power 200W, gas composition ratio Ar / O 2 = 9/1, vacuum degree at the time of film deposition, 5 × 10 -5 Torr, and film deposition temperature 600 ° C. It is formed under the condition of. The analysis results of the crystallinity of the thin film multilayer body of the comparative example and the thin film multilayer body of the first embodiment are summarized in Table 2 below.
상기 표 2로 이해되는 바와 같이, 본 실시예의 Ir 박막이 비교예의 Pt 박막에 비해, 결정성이 양호하고((002)피크의 반높이의 피크 폭이 작은 점에서 알 수 있다), 표면이 평탄하고 촘촘한 도전성 박막을 얻을 수 있다. (002)피크의 반높이의 피크 폭은 XRD 로킹 커브(rocking curve)로부터 얻어진다. 표면 평균 거칠기는 AFM을 사용하여 박막 표면 5㎛×5㎛의 면적에 대해 측정되었다. 상기 비교예의 Pt 박막과 Ir 박막의 AFM 표면 이미지를 각각 도 4a 및 도 4b에 도시하였다. 상기 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이, 비교예의 이미지가 그물망으로 비교적 거친 반면에, 본 실시예의 이미지는 표면이 평탄하고 촘촘하다.As understood from Table 2 above, the Ir thin film of this example has better crystallinity (as can be seen from the fact that the peak width of the half-height of the peak is smaller than that of the Pt thin film of the comparative example) and the surface is flat. And a compact conductive thin film can be obtained. The peak width of the half height of the (002) peak is obtained from the XRD rocking curve. Surface average roughness was measured over an area of 5 μm × 5 μm of thin film surface using AFM. AFM surface images of the Pt thin film and the Ir thin film of the comparative example are shown in FIGS. 4A and 4B, respectively. As can be seen in the figure, the image of the comparative example is relatively rough with a net, while the image of the present example has a flat and dense surface.
상술한 실시예에서 Si(100)기판을 사용하였지만, 본 발명은 이 유형에 한정되지 않고, Si(111) 및 Si(110) 등의 실리콘 기판을 사용해도 된다.Although the Si (100) substrate was used in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this type, and silicon substrates such as Si (111) and Si (110) may be used.
본 실시예에 있어서, 에피택셜 성장한 Ir 박막을 박막 커패시터 10의 하층 전극으로써 사용한 예를 설명하고 있지만, 에피택셜 Ir/Ti0.9Al0.1N/TiN/Si 구조를 갖는 박막 다층체는 박막 커패시터 이외에도 적용할 수 있다. 예를 들어, DRAM 과 같은 전극막 등에도 적용할 수 있다.In the present embodiment, an example in which an epitaxially grown Ir thin film is used as the lower electrode of the thin film capacitor 10 is described, but a thin film multilayer body having an epitaxial Ir / Ti 0.9 Al 0.1 N / TiN / Si structure is applied in addition to the thin film capacitor. can do. For example, it can be applied to an electrode film such as DRAM.
제 2실시예Second embodiment
본 발명의 제 2실시예는 제 1실시예의 Ir박막 4에 상당하는 부분을 Rh박막으로 치환한 것이 특징이다. 순도 99.9% 이상의 금속 Rh 타겟은 Rh전극의 막 증착에 사용된다. 박막 구조 및 막 증착의 그 밖의 조건은 제 1실시예의 박막 커패시터 10과 다르지 않다. 그러므로, 그 설명은 생략한다.The second embodiment of the present invention is characterized in that a portion corresponding to Ir thin film 4 of the first embodiment is replaced with an Rh thin film. A metal Rh target with a purity of 99.9% or more is used for film deposition of the Rh electrode. The thin film structure and other conditions of the film deposition are not different from the thin film capacitor 10 of the first embodiment. Therefore, the description is omitted.
Ir전극 4를 Rh전극으로 치환한 본 실시예에서는, XRD회절 분석으로부터 Rh박막이 에피택셜 성장하였다는 것이 확인되었다. 또한, 본 실시예에 따른 Rh박막의 표면 상태를 AFM으로 관찰한 결과, Rh박막의 표면은 평탄하고 촘촘하다는 것이 확인되었다.In this example in which the Ir electrode 4 was replaced with the Rh electrode, it was confirmed from the XRD diffraction analysis that the Rh thin film was epitaxially grown. Moreover, as a result of observing the surface state of the Rh thin film according to the present embodiment by AFM, it was confirmed that the surface of the Rh thin film was flat and dense.
본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 개시하였으나, 여기에 개시된 원리들을 실행하기 위한 여러가지 방법은 첨부된 특허청구범위의 범위 이내에서 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해서만 한정된다.While a preferred embodiment of the present invention has been disclosed, various methods for carrying out the principles disclosed herein are possible within the scope of the appended claims. Accordingly, the scope of the present invention is limited only by the claims.
상기 설명에서 명백하듯이, Si기판 위에 매개물, 즉 버퍼층으로써 에피택셜 TiN층 또는 Ti1-xAlxN/TiN층을 형성하고, 상기 버퍼층 위에 면심 입방 구조(face-centered cubic structure)를 갖는 백금족 원소를 형성함으로써, Si 기판 위에 우수한 결정성을 지닌 강유전성 박막을 형성할 수 있는 에피택셜 도전성 박막을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 도전성 박막의 우수한 결정성을 이용함으로써, 이 에피택셜 도전성 박막(구체적으로, Ir이나 Rh등의 백금족 원소) 위에, 1축 이상을 따라서 높은 배향성을 갖는 강유전성 재료 등으로 이루어진 기능성 박막을 형성할 수 있다.As apparent from the above description, a platinum group having an epitaxial TiN layer or a Ti 1-x Al x N / TiN layer as a medium, ie, a buffer layer, on a Si substrate, and having a face-centered cubic structure on the buffer layer. By forming the element, it is possible to form an epitaxial conductive thin film capable of forming a ferroelectric thin film having excellent crystallinity on a Si substrate. Further, by utilizing the excellent crystallinity of the conductive thin film, a functional thin film made of ferroelectric material or the like having high orientation along one or more axes can be formed on the epitaxial conductive thin film (specifically, a platinum group element such as Ir or Rh). Can be.
또한, Ir 및 Rh는 강유전성 박막을 구성하는 원소 및 Si 기판 내에서 확산되거나 이들과 반응하기 어렵다. 그러므로, 예를 들어 Si 기판 위에 강유전성 재료로이루어진 박막을 형성할 때, 박막 커패시터의 하부 전극으로써 에피택셜 Ir 박막을 사용하면, Si 기판 위에 형성된 FET 등의 반도체 소자의 특성에 영향을 주지 않으면서 결정성이 우수한 강유전성 박막을 형성할 수 있다(즉, 화합물의 형성을 통하여 결정성이 떨어지지 않는다).In addition, Ir and Rh are difficult to diffuse or react with the elements constituting the ferroelectric thin film and the Si substrate. Therefore, for example, when forming a thin film made of ferroelectric material on a Si substrate, when an epitaxial Ir thin film is used as the lower electrode of the thin film capacitor, the crystal can be determined without affecting the properties of semiconductor devices such as FETs formed on the Si substrate. A ferroelectric thin film having excellent properties can be formed (that is, crystallinity is not degraded through formation of a compound).
따라서, Si 기판 위에 강유전성 박막 등의 기능성 박막을 에피택셜 성장시킬 수 있다. 이 기술은 DRAM, FeRAM 등 뿐만 아니라 피로전기(pyroelectric) 소자, 마이크로엑추에이터(microactuator), 및 박막 커패시터 등의 다른 소형 압전소자에 적용될 수 있다.Therefore, functional thin films, such as ferroelectric thin films, can be epitaxially grown on a Si substrate. This technology can be applied to DRAM, FeRAM and the like, as well as other small piezoelectric devices such as pyroelectric devices, microactuators, and thin film capacitors.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25890199A JP3435633B2 (en) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | Thin film laminate, thin film capacitor, and method of manufacturing the same |
| JP11-258901 | 1999-09-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010030363A KR20010030363A (en) | 2001-04-16 |
| KR100390286B1 true KR100390286B1 (en) | 2003-07-04 |
Family
ID=17326618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0053757A KR100390286B1 (en) | 1999-09-13 | 2000-09-09 | Thin Film Multilayered Body, Thin Film Capacitor, and Method of Manufacturing the Same |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3435633B2 (en) |
| KR (1) | KR100390286B1 (en) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3608459B2 (en) * | 1999-12-28 | 2005-01-12 | 株式会社村田製作所 | Thin film laminate, ferroelectric thin film element, and manufacturing method thereof |
| JP2004095638A (en) * | 2002-08-29 | 2004-03-25 | Fujitsu Ltd | Thin film decoupling capacitor and its manufacturing method |
| JP4601896B2 (en) * | 2002-10-30 | 2010-12-22 | 富士通セミコンダクター株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| DE10303316A1 (en) * | 2003-01-28 | 2004-08-12 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Fast retentive memory |
| JP2004273685A (en) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Taiyo Yuden Co Ltd | High frequency module |
| JP4539844B2 (en) * | 2004-04-15 | 2010-09-08 | セイコーエプソン株式会社 | Dielectric capacitor, method of manufacturing the same, and semiconductor device |
| JP2010157748A (en) * | 2004-04-15 | 2010-07-15 | Seiko Epson Corp | Metal thin film and method for manufacturing the same, dielectric capacitor and method for manufacturing the same, and semiconductor device |
| KR100748309B1 (en) | 2006-02-10 | 2007-08-09 | 삼성에스디아이 주식회사 | Organic light-emitting display device and method for fabricating the same |
| JP4797717B2 (en) * | 2006-03-14 | 2011-10-19 | セイコーエプソン株式会社 | Ferroelectric memory device and method for manufacturing ferroelectric memory device |
| JP4816916B2 (en) * | 2006-03-15 | 2011-11-16 | セイコーエプソン株式会社 | Ferroelectric memory and manufacturing method thereof |
| KR100646607B1 (en) * | 2006-03-22 | 2006-11-23 | (주)공간에이엔앰건축사사무소 | Structure for protecting electric switch equipment of building |
| JP5007723B2 (en) * | 2006-07-06 | 2012-08-22 | 富士通セミコンダクター株式会社 | Semiconductor device including capacitor and manufacturing method thereof |
| KR200453505Y1 (en) * | 2008-11-18 | 2011-05-06 | 세홍산업 주식회사 | Pre-cover for using wall surface undergrounding type outlet box |
| JP6237530B2 (en) * | 2014-08-08 | 2017-11-29 | 住友電気工業株式会社 | Hard material, sintered body, tool using sintered body, method for manufacturing hard material, and method for manufacturing sintered body |
| CN105448521A (en) * | 2015-12-26 | 2016-03-30 | 刘磊 | Thin-film capacitor welding machine capable of collecting welding tin |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990057109A (en) * | 1997-12-29 | 1999-07-15 | 구자홍 | The lower electrode of the capacitor having the ferroelectric |
-
1999
- 1999-09-13 JP JP25890199A patent/JP3435633B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-09-09 KR KR10-2000-0053757A patent/KR100390286B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990057109A (en) * | 1997-12-29 | 1999-07-15 | 구자홍 | The lower electrode of the capacitor having the ferroelectric |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3435633B2 (en) | 2003-08-11 |
| KR20010030363A (en) | 2001-04-16 |
| JP2001085624A (en) | 2001-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6709776B2 (en) | Multilayer thin film and its fabrication process as well as electron device | |
| KR100296236B1 (en) | Polycrystalline ferroelectric capacitor heterostructure employing hybrid electrodes | |
| KR100390286B1 (en) | Thin Film Multilayered Body, Thin Film Capacitor, and Method of Manufacturing the Same | |
| US6204525B1 (en) | Ferroelectric thin film device and method of producing the same | |
| EP0747937B1 (en) | Method of forming a substrate coated with a ferroelectric thin film | |
| KR100671375B1 (en) | Thin film multilayer body, electronic device using such thin film multilayer body, actuator, and method for manufacturing actuator | |
| EP1056125B1 (en) | Lead germanate ferroelectric structure with multi-layered electrode | |
| US6197600B1 (en) | Ferroelectric thin film, manufacturing method thereof and device incorporating the same | |
| JP2000067650A (en) | Ferroelectrics thin film element and its manufacture | |
| US20050079735A1 (en) | Substrate for electronic device, method for manufacturing substrate for electronic device, and electronic device | |
| US20020006733A1 (en) | Multilayer thin film and its fabrication process as well as electron device | |
| EP0849780A2 (en) | Method for manufacturing ferroelectric thin film, substrate covered with ferroelectric thin film, and capacitor | |
| JP2002164586A (en) | Electronic device substrate, manufacturing method thereof, and thin-film piezoelectric element using it | |
| JP4427925B2 (en) | Laminated thin film manufacturing method and electronic device | |
| KR100396179B1 (en) | Thin film multilayered structure, ferroelectric thin film element, and manufacturing method of the same | |
| US20020153543A1 (en) | Method for manufacturing oxide ferroelectric thin film oxide ferroelectric thin film and oxide ferroelectric thin film element | |
| JPH11261028A (en) | Thin film capacitor | |
| KR100348387B1 (en) | Ferroelectric thin film device and method of producing the same | |
| JP3633304B2 (en) | Method for manufacturing ferroelectric thin film element | |
| JP4300765B2 (en) | Oriented ferroelectric thin film device | |
| JP3480767B2 (en) | Thin film capacitors | |
| JP4513193B2 (en) | Thin film laminate manufacturing method and ferroelectric thin film element manufacturing method | |
| JPH11274419A (en) | Thin film capacitor | |
| KR100485409B1 (en) | Stratified structure with a ferroelectric layer and process for producing the same | |
| JPH10214945A (en) | Ferroelectric thin film coated substrate, capacitor structure element and method for manufacturing ferroelectric thin film coated substrate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| B701 | Decision to grant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110607 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |