KR100648142B1 - 유전체막의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

400℃ 이하의 기판온도에서의 강(强)유전체막의 성막을 가능하게 하고, 정전 척(chuck)의 사용을 가능하게 하여, 기판 이면(裏面)에 성막된 불필요한 막의 제거 프로세스의 삭감을 도모한다. 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군, 유기스트론튬 화합물로 이루어지는 제2군, 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군, 및 유기탄탈 화합물과 유기니오브 화합물로 이루어지는 제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하고 소정의 조성(組成)으로 혼합하여 반응가스를 생성하고, 이 반응가스에 산화성 가스를 혼합한 후, 400℃ 이하로 유지한 기판을 설치한 반응실(도시하지 않음) 내에 그 혼합가스를 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장(氣相成長)에 의해, 기판 상에 산화물막을 성막하고, 그 후 산화물막을 산화성 가스 분위기 중에서 열처리하여, 강유전체 특성을 갖는 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막을 형성한다.
유기금속 화합물, 유기비스무트 화합물, 산화성 가스, 산화물막, 기판.

Description

유전체막의 제조방법 {A METHOD FOR FABRICATING DIELECTRIC FILMS}
도 1은 본 발명에 관한 실시형태의 일예를 나타낸 개략구성 단면도.
도 2는 본 발명의 제조방법에 의해 형성한 SrBi2Ta2O9막으로 커패시터를 구성하여 측정한 P-V특성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판, 16: SrxBiyTa2.0TizOw막.
본 발명은 유전체막의 제조방법에 관한 것이며, 상세하게는, 예를 들면 유전체 커패시터를 사용하는 유전체막의 제조방법에 관한 것이다.
비스무트층형 강유전체의 SrBi2(Ta, Nb)2O9를 유기금속 화학적 기상성장(氣相成長)(이하, MOCVD라고 함. MOCVD는 Metal Organic Chemical Vapor Deposition의 약자)법으로 제조하는 경우, 스트론튬(Sr), 비스무트(Bi), 탄탈(Ta), 니오브(Nb) 등의 각 원소를 함유하는 유기금속원료를 반송가스와 함께 산소와 혼합한 후, 반응실 내로 도입하여, 반응실 내에 설치된 400℃를 초과하는 온도로 가열된 기판 상 에, 열분해 반응을 이용하여, SrBi2(Ta, Nb)2O9를 퇴적시키는 열(熱)CVD법이 사용되고 있었다.
그리고, 열CVD법에 의해 SrBi2(Ta, Nb)2O9막을 성막할 때, 기판온도를 400℃ 이하로 하여 성막한 경우에는, 비스무트(Bi)가 막 중에서 석출(析出)되기 어렵기 때문에, 전기적 특성이 우수한 SrBi2(Ta, Nb)2O9막을 제조하는 것이 곤란했다. 그러므로, 종래의 열CVD법에서는 기판온도를 400℃를 초과하는 상태로 하고 있었다. 또, 종래의 열CVD법에 의해 400℃를 초과하여 600℃ 이하의 기판온도로 성막한 SrBi2(Ta, Nb)2O9막은 700℃~800℃ 정도의 온도로 결정화(結晶化)를 행함으로써, 충분한 강유전체(强誘電體) 특성을 얻고 있었다.
그러나, 종래의 기술에서는, 기판온도를 400℃를 초과하는 온도로 할 필요가 있었기 때문에, 정전(靜電)척(chuck)에 의해 기판을 고정하기 곤란했다. 이와 같은 고온상태에서 정전척을 사용해도 척능력이 저하되어 있기 때문에, 기판의 이면으로 반응가스가 돌아 들어가, 기판의 이면에도 성막이 행해지고 있었다. 그러므로, 기판의 이면측에 성막된 SrBi2(Ta, Nb)2O9막을 제거하기 위해, 제거프로세스의 추가가 필요하게 되어, 공정수의 증대를 초래하고 있었다. 본 발명의 하나는 이 과제를 해결하는 것이다.
또, 종래의 기술에서는 양호한 강유전체 특성을 얻는 데, 700℃보다 높고 800℃ 정도 이하인 온도로 열처리할 필요가 있었다. 이 열처리는 SrBi2(Ta, Nb)2O9 막을 유전체막에 사용한 커패시터의 전극에 열적(熱的) 부하가 걸려 전기저항을 열화시키는 원인으로 되어 있었다. 그래서, 강유전체막을 최소한 700℃ 이하의 저온으로 형성하는 기술이 요구되고 있었다. 본 발명의 다른 하나는 이 과제를 해결하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 유전체막의 제조방법이다.
제1 제조방법은, 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7) 3, Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3 , Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3(이하, THD는 2, 2, 6, 6-테트라메틸-3, 5-헵탄디온: C11H20O2를 표시함)으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군, 화학식 Sr(THD)2, Sr(THD)2 ·테트라글림 및 Sr(Me5C5) 2 ·2THF(단, Me는 메틸기를 표시하고, THF는 테트라히드로푸란을 표시함)로 표현되는 유기스트론튬 화합물로 이루어지는 제2군, 화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD) 2(i-OC3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군, 및 화학식 Ta(i-OC3H7)5, Ta(i-OC3H7)4(THD)로 표현되는 유기탄탈 화합물과 Nb(i-OC3H7 )5와 Nb(i-OC3H7)4(THD)로 표현되는 유기니오브 화합물로 이루어지는 제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 소정의 조성으로 혼합하여 이루어지는 반응가스를 생성하고, 상기 반응가스와 산화성 가스를 혼합하는 공정; 상기 산화성 가스와의 혼합 가스를 400℃ 이하로 유지된 기판을 설치한 반응실 내로 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 상기 기판 상에 산화물막을 성막하는 공정; 및 상기 산화물막을 산화성 가스 분위기 중에서 열처리하여, SrxBiy(Ta, Nb)2.0 TizOw막(단, 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1임)으로 하는 공정을 구비하고 있다.
상기 제1 제조방법에서는, 상기 제1~제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 소정의 조성으로 혼합하여 이루어지는 반응가스를 생성하고, 또한 그 반응가스에 산화성 가스를 혼합한 후, 산화성 가스와의 혼합가스를 400℃ 이하로 유지한 기판을 설치한 반응실 내로 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 그 기판 상에 산화물막을 성막하기 때문에, 400℃ 이하의 저온, 더욱 구체적으로는 200℃~400℃로 SrxBiy(Ta, Nb)2.0Ti zOw막의 전구체(前驅體)가 되는 산화물막이 형성된다. 그러므로, 정전척을 사용하여 기판을 고정 탑재하는 것이 가능하게 된다. 이 때, 정전척의 능력이 저하되는 일이 없으므로, 기판 이면으로 반응가스가 돌아 들어가, 기판의 이면에 성막이 행해지지 않는다. 상기 설명한 바와 같이, 제1 제조방법에서는 정전척에 관한 과제가 해결된다.
그리고, 상기 산화물막을 600℃~800℃의 산화성 가스 분위기 중에서 열처리하여, SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막을 형성함으로써, 전구체는 결정화(結晶化)되어, 강유전체 특성이 우수한, 예를 들면 2Pr=10~20μC/㎠ 정도의 SrxBiy(Ta, Nb)2.0Ti zOw막이 얻어진다. 예를 들면, 상기 제1 제조방법에 의해, 기판온도(Tsub)를 250℃로 하고, SrBi2Ta2O9막을 120mm의 두께로 성막했다. 그리고, 그 SrBi2Ta 2O9막을 사용하여 커패시터를 구성하고, P-V 특성을 조사했다. 그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같은 양호한 P-V 히스테리시스 루프(hysteresis loop)를 얻을 수 있었다. 도 2에서는 종축(縱軸)에 분극치(polarization)(2Pr)를 나타내고, 횡축(橫軸)에 인가전압(applied voltage)을 나타냈다. 또, 분극치(2Pr)=19.6μC/㎠였다.
제2 제조방법은 반응가스를 구성하는 유기금속 화합물을, 상기 제1 제조방법에서 상기 제1군~상기 제4군으로부터 선택하는 대신, 화학식 Sr[Ta(O-C2H5)6] 2, Sr[Ta(O-iC3H7)6]2, Sr[Nb(O-C2H5)6 ]2 및 Sr[Nb(O-iC3H7)6]2로 표현되는 군과 상기 제1 제조방법에서 사용한 제1군 및 제4군으로부터 각각 선택되는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 제2 제조방법에서는, 선택되는 유기금속 화합물이 상이할 뿐이며, 그 밖의 공정은 제1 제조방법과 동일하다. 따라서, 제2 제조방법도 제1 제조방법과 동일하게, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 400℃ 이하의 저온, 더욱 구체적으로는 200℃~400℃로 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw 막의 전구체가 되는 산화물막이 형성된다. 그러므로, 정전척을 사용하여 기판을 고정 탑재하는 것이 가능하게 된다. 이 때, 정전척의 능력이 저하되는 일이 없으므로, 기판 이면으로 반응가스가 돌아 들어가, 기판의 이면에 성막이 행해지지 않는다. 상기 설명한 바와 같이, 제2 제조방법에서는 정전척에 관한 과제가 해결된다.
그리고, 상기 산화물막을 600℃~800℃의 산화성 가스 분위기 중에서 열처리 하여, SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막을 형성함으로써, 전구체는 결정화되어, 강유전체 특성이 우수한, 예를 들면 2Pr=10~20μC/㎠ 정도의 SrxBiy(Ta, Nb)2.0Tiz Ow막이 얻어진다.
제3 제조방법은 제1 제조방법에서 나타낸, 제1군~제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하고 소정의 조성으로 혼합하여 이루어지는 반응가스를 생성하여, 상기 반응가스와 산화성 가스를 혼합하는 공정과, 상기 산화성 가스와의 혼합가스를 500℃ 이상 700℃ 이하로 유지한 기판을 설치한 반응실 내로 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 상기 기판 상에 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막(단, 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1임)을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 제3 제조방법에서는, 상기 제1 제조방법에서 나타낸 제1~제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하고 소정의 조성으로 혼합하여 이루어지는 반응가스를 생성하고, 또한 그 반응가스에 산화성 가스를 혼합한 후, 산화성 가스와의 혼합가스를 500℃ 이상 700℃ 이하로 유지한 기판을 설치한 반응실 내로 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 그 기판 상에 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막을 형성하기 때문에, 성막된 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막은 결정화된, 강유전체 특성이 우수한 막으로 된다. 이 막은 분극치(2Pr)=10~20μC/㎠ 정도의 강유전체 특성이 얻어진다.
이와 같이, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 기판 상에 결정화된 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막이 직접 형성되므로, 종래의 프로세스로 행하고 있던 전구체를 결정화하기 위해 700℃보다 높고 800℃ 이하인 온도로 행하는 열처리가 불필요하게 된다. 그러므로, 이 제3 제조방법으로 형성한 SrxBiy(Ta, Nb)2.0 TizOw막을 사용하여 커패시터를 형성한 경우, 전극에 걸리는 열적 부하가 저감되어, 전극의 전기저항을 열화시키지는 일이 없어진다. 또, 내열성이 낮은 금속막으로 상부전극을 형성하는 것도 가능하게 된다. 상기 설명한 바와 같이, 제3 제조방법에서는 전극에의 열적 부하가 경감된다.
제4 제조방법은 반응가스를 구성하는 유기금속 화합물을, 상기 제3 제조방법에서 상기 제1군~상기 제4군으로부터 선택하는 대신, 화학식 Sr[Ta(O-C2H5)6] 2, Sr[Ta(O-iC3H7)6]2, Sr[Nb(O-C2H5)6 ]2 및 Sr[Nb(O-iC3H7)6]2로 표현되는 군과 상기 제3 제조방법에서 사용한 제1군 및 제4군(상기 제1 제조방법에서 사용한 제1군 및 제4군)으로부터 각각 선택하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 제4 제조방법에서는, 선택되는 유기금속 화합물이 상이할 뿐이며, 그 밖의 공정은 제3 제조방법과 동일하다. 따라서, 제4 제조방법도 제3 제조방법과 동일하게, 기판 상에 결정화된 강유전체 특성이 우수한 SrxBiy(Ta, Nb)2.0Ti zOw막이 성막된다. 이 막은 예를 들면 2Pr=10~20μC/㎠ 정도의 강유전체 특성이 얻어진다. 이와 같이 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 기판 상에 결정화된 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막이 직접 형성되므로, 종래의 프로세스로 행하고 있던, 전구 체막을 결정화하기 위해 700℃보다 높고 800℃ 이하인 온도로 행하는 열처리가 불필요하게 된다. 그러므로, 이 제4 제조방법으로 형성한 SrxBiy(Ta, Nb)2.0Ti zOw막을 사용하여 커패시터를 형성한 경우, 전극에 걸리는 열적 부하가 저감되어, 전극의 전기저항을 열화시키는 일이 없어진다. 또, 내열성이 낮은 금속막으로 상부전극을 형성하는 것도 가능하게 된다. 상기 설명한 바와 같이, 제4 제조방법에서는 전극에의 열적 부하가 경감된다.
제5 제조방법은 제1 제조방법에서 나타낸 제1군~제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 THF를 주성분으로 하는 유기용매에 소정의 조성비로 되도록 혼합 용해하여 혼합용액을 생성하는 공정; 상기 혼합용액을 기화시켜 반응가스를 생성하는 공정; 상기 반응가스를 400℃ 이하로 유지한 기판을 설치한 반응실 내에 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 상기 반응가스를 분해함으로써, 상기 기판 상에 산화물막을 성막하는 공정; 및 상기 산화물막을 산화성 가스 분위기 중에서 열처리하여, SrxBiy(Ta, Nb)2.0Ti zOw막(단, 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1임)으로 하는 공정을 구비하고 있다.
상기 제5 제조방법에서는, 상기 제1 제조방법에서 나타낸 제1군~제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 THF를 주성분으로 하는 유기용매에 소정의 조성비가 되도록 혼합 용해하여 혼합용액을 생성하고, 그 혼합용액을 기화시켜 반응가스를 생성하고, 그 반응가스를 400℃ 이하로 유지한 기판을 설치한 반응실 내에 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 그 기판 상에 산화물막을 성막하기 때문에, 400℃ 이하의 저온, 더욱 구체적으로는 200℃~400℃로 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막의 전구체가 되는 산화물막이 형성된다. 그러므로, 정전척을 사용하여 기판을 고정 탑재하는 것이 가능하게 된다. 이 때, 정전척의 능력이 저하되는 일이 없으므로, 기판 이면으로 반응가스가 돌아 들어가, 기판의 이면에 성막이 행해지지 않는다. 상기 설명한 바와 같이, 제5 제조방법에서는 정전척에 관한 과제가 해결된다.
그리고, 상기 산화물막을 600℃~800℃ 정도의 산화성 가스 분위기 중에서 열처리를 행하여, SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막을 형성함으로써, 전구체는 결정화되어, 강유전체 특성이 우수한, 예들 들면 2Pr=10~20μC/㎠ 정도의 SrxBiy(Ta, Nb)2.0 TizOw막이 얻어진다.
제6 제조방법은 반응가스를 구성하는 유기금속 화합물을, 상기 제1 제조방법에서 상기 제1군~상기 제4군으로부터 선택하는 대신, 화학식 Sr[Ta(O-C2H5)6] 2, Sr[Ta(O-iC3H7)6]2, Sr[Nb(O-C2H5)6 ]2 및 Sr[Nb(O-iC3H7)6]2로 표현되는 군과 상기 제1 제조방법에서 사용한 제1군 및 제4군으로부터 각각 선택하는 것을 특징으로 한다.
상기 제6 제조방법에서는, 선택되는 유기금속 화합물이 상이할 뿐이며, 그 밖의 공정은 제5 제조방법과 동일하다. 따라서, 제6 제조방법도 제5 제조방법과 동일하게, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 400℃ 이하의 저온, 더욱 구체적으로는 200℃~400℃로 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw 막의 전구체가 되는 산화물막이 형성된다. 그러므로, 정전척을 사용하여 기판을 고정 탑재하는 것이 가능하게 된다. 이 때, 정전척의 능력이 저하되는 일이 없으므로, 기판 이면으로 반응가스가 돌아 들어가, 기판의 이면에 성막이 행해지지 않는다. 상기 설명한 바와 같이, 제6 제조방법에서는 정전척에 관한 과제가 해결된다.
그리고, 상기 산화물막을 600℃~800℃ 정도의 산화성 가스 분위기 중에서 열처리하여, SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막을 형성함으로써, 전구체는 결정화되어, 강유전체 특성이 우수한, 예들 들면 2Pr=10~20μC/㎠ 정도의 SrxBiy(Ta, Nb)2.0Ti zOw막이 얻어진다.
제7 제조방법은 제1 제조방법에서 나타낸 제1군~제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 THF를 주성분으로 하는 유기용매에 소정의 조성비로 되도록 혼합 용해하여 혼합용액을 생성하는 공정; 상기 혼합용액을 기화시켜 반응가스를 생성하는 공정; 상기 반응가스와 산화성 가스를 혼합하는 공정; 및 상기 산화성 가스와의 혼합가스를 500℃ 이상 700℃ 이하로 유지한 기판을 설치한 반응실 내에 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 상기 기판 상에 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막(단, 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1임)을 형성하는 공정을 구비하고 있다.
상기 제7 제조방법에서는 상기 제1 제조방법에서 나타낸 제1군~제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 THF를 주성분으로 하는 유기용매에 소정의 조성비로 되도록 혼합 용해하여 혼합용액을 생성하고, 그 혼합용액을 기화시켜 반응가스를 생성하고, 또한 그 반응가스에 산화성 가스를 혼합한 후, 산화성 가스와의 혼합가스를 500℃ 이상 700℃ 이하로 유지한 기판을 설치한 반응실 내에 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 상기 기판 상에 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막을 형성하기 때문에, 성막된 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막은 결정화된, 강유전체 특성이 우수한 막으로 된다. 이 막은, 예를 드면 2Pr=10~20μC/㎠ 정도의 강유전체 특성이 얻어진다.
이와 같이, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 기판 상에 결정화된 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막이 직접 형성되므로, 종래의 프로세스로 행하고 있던 전구체를 결정화하기 위해 700℃보다 높고 800℃ 이하인 온도로 행하는 열처리가 불필요하게 된다. 그러므로, 이 제7 제조방법으로 형성한 SrxBiy(Ta, Nb)2.0 TizOw막을 사용하여 커패시터를 형성한 경우, 전극에 걸리는 열적 부하가 저감되어, 전극의 전기저항을 열화시키지는 일이 없어진다. 또, 내열성이 낮은 금속막으로 상부전극을 형성하는 것도 가능하게 된다. 상기 설명한 바와 같이, 제7 제조방법에서는 전극에의 열적 부하가 경감된다.
제8 제조방법은 반응가스를 구성하는 유기금속 화합물을, 상기 제1 제조방법에서 상기 제1군~상기 제4군으로부터 선택하는 대신, 화학식 Sr[Ta(O-C2H5)6] 2, Sr[Ta(O-iC3H7)6]2, Sr[Nb(O-C2H5)6 ]2 및 Sr[Nb(O-iC3H7)6]2로 표현되는 군과 상기 제1 제조방법에서 사용한 제1군 및 제4군으로부터 각각 선택하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 제8 제조방법에서는, 선택되는 유기금속 화합물이 상이할 뿐이며, 그 밖의 공정은 제7 제조방법과 동일하다. 따라서, 제8 제조방법도 제7 제조방법과 동일하게, 기판 상에 결정화된 강유전체 특성이 우수한 SrxBiy(Ta, Nb)2.0Ti zOw막이 성막된다. 이 막은 예를 들면 2Pr=10~20μC/㎠ 정도의 강유전체 특성이 얻어진다. 이와 같이 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 기판 상에 결정화된 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막이 직접 형성되므로, 종래의 프로세스로 행하고 있던, 전구체막을 결정화하기 위해 700℃보다 높고 800℃ 이하인 온도로 행하는 열처리가 불필요하게 된다. 그러므로, 이 제8 제조방법으로 형성한 SrxBiy(Ta, Nb)2.0Ti zOw막을 사용하여 커패시터를 형성한 경우, 전극에 걸리는 열적 부하가 저감되어, 전극의 전기저항을 열화시키는 일이 없어진다. 또, 내열성이 낮은 금속막으로 상부전극을 형성하는 것도 가능하게 된다. 상기 설명한 바와 같이, 제8 제조방법에서는 전극에의 열적 부하가 경감된다.
본 발명의 제1 제조방법에 관한 실시형태의 일예를, 도 1의 개략구성 단면도에 의해 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 반도체기판(예를 들면, 실리콘기판)(11) 상에, 산화 실리콘막(12)을, 예를 들면, 열산화법에 의해 300nm의 두께로 형성한다. 그 후, 예를 들면, 스퍼터링에 의해, 상기 산화 실리콘막(12) 상에 티탄(Ti)막(13)을, 예 를 들면, 30nm의 두께로 형성한 후, 백금(Pt)막(14)을, 예를 들면, 20nm의 두께로 형성하여 제1 전극(15)을 형성한다.
상기와 같이 형성한 기판(10)을, 예를 들면, 일반적인 고주파 플라스마 CVD장치의 반응실(도시하지 않음) 내에 설치한 것이며, 예를 들면 200℃~400℃로 유지된 플라스마 방전용 전극(도시하지 않음) 상에 탑재한다.
이어서, 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3, Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3(이하, THD는 2, 2, 6, 6-테트라메틸-3, 5-헵탄디온: C11H20O2를 표시함)으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군으로부터, 예를 들면, Bi(O-C7H7)3을 선택하여, 기화한 상태에서, 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 200sccm]에 의해 상기 반응실의 전단(前段)으로 반송한다.
또, 화학식 Sr(THD)2, Sr(THD)2 ·테트라글림 및 Sr(Me5C5) 2 ·2THF(단, Me는 메틸기를 표시하고, THF는 테트라히드로푸란을 표시함)로 표현되는 유기스트론튬 화합물로 이루어지는 제2군으로부터, 예를 들면 Sr(THD)2를 선택하여, 기화한 상태에서 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 220sccm]에 의해 상기 반응실의 전단으로 반송한다.
또, 화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2(i-OC 3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군으로부터, 예를 들면 Ti(i-OC3H7)4를 선택하여, 기화한 상태에서 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 30sccm]에 의해 상기 반응실의 전단 으로 반송한다.
또, 화학식 Ta(i-OC3H7)5, Ta(i-OC3H7)4(THD)로 표현되는 유기탄탈 화합물 및 화학식 Nb(i-OC3H7)5, Nb(i-OC3H7)4(THD)로 표현되는 유기니오브 화합물로 이루어지는 제4군으로부터, 예를 들면 Ta(i-OC3H7)5를 선택하여, 기화한 상태에서 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 50sccm]에 의해 상기 반응실의 전단으로 반송한다.
상기 반응실의 전단에서, 상기 반송되어온 각 유기금속 화합물과 반송가스로 이루어지는 반응가스에 산화성 가스로서, 예를 들면 산소(O2)[예를 들면, 공급유량 500sccm]를 혼합한다. 그리고, 그 혼합가스를 반응실 내로 도입한다. 그 때, 반응실 내로 도입할 때까지의 혼합가스의 온도를, 예를 들면 150℃~250℃의 범위로 유지한다. 또한, 반응실 내로 도입할 때 균일한 가스의 흐름이 반응실 내에 발생하도록, 도입부의 가스확산노즐의 온도를, 예를 들면 150℃~250℃로 유지해 둔다. 그리고, 반응실 내에서의 도입된 혼합가스의 압력이 반응실 내에서 균일하게 1.33Pa~1.33kPa, 바람직하게는 13.3Pa~400Pa의 범위가 되도록 조정하는 동시에, 고주파전력의 입력파워를 0.5W/㎠~10W/㎠의 범위로 설정하여 플라스마를 방전시키고, 그 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해 성막을 행한다. 즉, 플라스마 에너지에 의해 반응가스를 분해하고, 그것을 화학적 기상성장시키고 산화물을 생성 퇴적하여 산화물막(도시하지 않음)을 형성한다.
상기 산화물막은 Sr/(Ta+Nb), Bi/(Ta+Nb) 및 Ti/(Ta+Nb)로 표현되는 각 원자 조성비의 각각이 0.6 ≤2Sr/(Ta+Nb) ≤1.2, 1.7 ≤2Bi/(Ta+Nb) ≤2.8 및 0 ≤2Ti/(Ta+Nb) ≤1.0의 관계를 만족시키도록 한다. 이 실시형태의 경우, 니오브(Nb)는 함유되어 있지 않기 때문에 Nb=0이므로, 상기 산화물막은 Sr/Ta, Bi/Ta 및 Ti/Ta로 표현되는 각 원자조성비의 각각이 0.6 ≤2Sr/Ta ≤1.2, 1.7 ≤2Bi/Ta ≤2.8 및 0 ≤2Ti/Ta ≤1.0의 관계를 만족시키도록 되어 있으면 된다. 그리고, 상기 각 관계가 만족되지 않은 경우에는, 강유전체 특성을 가지는 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막이 얻어지지 않는다. 따라서, 상기 각 관계를 만족시킬 필요가 있다.
그 후, 상기 기판을 산화성 가스로서 600℃~800℃의 상압의 산소분위기 중에서 1시간의 열처리를 행한 결과, 상기 산화물막이 결정화되어, 예를 들면 200nm 두께의 SrxBiyTa2.0TizOw막(16)으로 되었다. 단, x, y, z, w, d는 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1로 한다.
또한, 스퍼터링에 의해, SrxBiyTa2.0TizOw막(16) 상에 백금(Pt)을 100nm의 두께로 퇴적하여 제2 전극(17)을 형성한다. 이어서, 예를 들면 725℃의 산소분위기 중에서 1시간의 열처리를 행하였다. 그 후, 제1 전극(15), SrxBiyTa2.0Ti zOw막(16) 및 제2 전극(17)으로 커패시터를 구성하여, P-V 히스테리시스를 측정한 바, 2Pr=10μC/㎠~20μC/㎠, 2Ec=100kV/cm~150kV/cm의 값이 얻어졌다.
상기 제1 제조방법에서는, 상기 제1~제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하고 소정의 조성으로 혼합하여 이루어지는 반응가스를 생성하고, 또한 그 반응가스에 산화성 가스를 혼합한 후, 산화성 가스와의 혼합가스를 400℃ 이하로 유지한 기판(10)을 설치한 반응실(도시하지 않음) 내로 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 그 기판(10) 상에 산화물막(도시하지 않음)을 성막하기 때문에, 400℃ 이하의 저온, 예를 들면 200℃~400℃로 SrxBiyTa2.0TizOw막의 전구체로 되는 산화물막이 형성된다. 그러므로, 기판(10)을 정전척에 탑재한 경우, 정전척의 능력이 저하되지 않으므로, 기판(10)을 고정탑재하는 것이 가능하게 된다. 또, 기판(10)의 이면으로 반응가스가 돌아서 들어가 성막이 행해지지 않는다. 따라서, 종래와 같이, 기판(10)의 이면에 부착된 스트론튬(Sr), 비스무트(Bi), 탄탈(Ta) 등을 제거하기 위한 프로세스를 추가할 필요가 없어져, 공정수가 증대되는 부하가 경감된다. 상기 설명한 바와 같이, 제1 제조방법에서는, 정전척에 관한 과제가 해결된다.
그리고, 상기 산화물막을 600℃~800℃의 산화성 가스 중에서 열처리함으로써, 전구체의 산화물막은 결정화되어, 강유전체 특성이 우수한 2Pr=10~20μC/㎠, 2Ec=100kVcm~150kV/cm의 값을 가지는 SrxBiyTa2.0TizOw 막(16)이 얻어진다.
다음에, 본 발명의 제2 제조방법에 관한 실시형태의 일예를 다음에 설명한다.
반도체기판(예를 들면, 실리콘기판) 상에, 산화 실리콘막을, 예를 들면 열산화법에 의해, 예를 들면 300nm의 두께로 형성한다. 그 후, 예를 들면 스퍼터링에 의해, 상기 산화 실리콘막 상에, 티탄(Ti)막을 예를 들면 30nm의 두께로 형성한 후, 백금(Pt)막을 예를 들면 200nm의 두께로 형성하여, 제1 전극을 형성한다.
상기와 같이, 제1 전극까지 형성한 기판을, 예를 들면, 일반적인 고주파 플라스마 CVD장치의 반응실 내에 형성한 것이며, 400℃ 이하, 예를 들면 200℃~400℃로 유지된 플라스마 방전용 전극 상에 탑재한다.
이어서, 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3, Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군으로부터, 예를 들면, Bi(C6H5)3을 선택하여, 기화한 상태에서, 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 30sccm]에 의해 상기 반응실의 전단으로 반송한다.
또, 화학식 Sr[Ta(O-C2H5)6]2, Sr[Ta(O-iC3H7 )6]2, Sr[Nb(O-C2H5)6]2 및 Sr[Nb(O-iC3H7)6]2로 표현되는 유기스트론튬-탄탈 화합물로 이루어지는 제2군으로부터, 예를 들면 Sr[Ta(O-iC3H7)6]2를 선택하여, 기화한 상태에서, 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 140sccm]에 의해 상기 반응실의 전단으로 반송한다.
또, 화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2(i-OC 3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군으로부터, 예를 들면 Ti(THD)2(i-OC3H7)2 를 선택하여, 기화한 상태에서 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 30sccm]에 의해 상기 반응실의 전단으로 반송한다.
상기 반응실의 전단에서, 상기 반송되어온 각 유기금속 화합물과 반송가스로 이루어지는 반응가스에 산화성 가스로서, 예를 들면 산소(O2)[예를 들면, 공급유량 500sccm]를 혼합한다. 그리고, 그 혼합가스를 반응실 내로 도입한다. 그 때, 반응실 내로 도입할 때까지의 혼합가스의 온도를, 예를 들면 150℃~250℃의 범위로 유지한다. 또한, 반응실 내로 도입할 때 균일한 가스의 흐름이 반응실 내에 발생하도록, 도입부의 가스확산노즐의 온도를, 예를 들면 150℃~250℃로 유지해 둔다. 그리고, 반응실 내에서의 도입된 혼합가스의 압력이 반응실 내에서 균일하게 1.33Pa~1.33kPa, 바람직하게는 13.3Pa~400Pa의 범위가 되도록 조정하는 동시에, 고주파전력의 입력파워를 0.5W/㎠~10W/㎠의 범위로 설정하여 플라스마를 방전시키고, 그 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해 성막을 행한다. 즉, 플라스마 에너지에 의해 반응가스를 분해하고, 그것을 화학적 기상성장시키고 산화물을 생성 퇴적하여 산화물막을 형성한다.
상기 산화물막은 Sr/(Ta+Nb), Bi/(Ta+Nb) 및 Ti/(Ta+Nb)로 표현되는 각 원자조성비의 각각이 0.6 ≤2Sr/(Ta+Nb) ≤1.2, 1.7 ≤2Bi/(Ta+Nb) ≤2.8 및 0 ≤2Ti/(Ta+Nb) ≤1.0의 관계를 만족시키도록 한다. 이 실시형태의 경우, 니오브(Nb)는 함유되어 있지 않기 때문에 Nb=0이므로, 상기 산화물막은 Sr/Ta, Bi/Ta 및 Ti/Ta로 표현되는 각 원자조성비의 각각이 0.6 ≤2Sr/Ta ≤1.2, 1.7 ≤2Bi/Ta ≤2.8 및 0 ≤2Ti/Ta ≤1.0의 관계를 만족시키도록 되어 있으면 된다. 그리고, 상기 각 관계가 만족되지 않은 경우에는, 강유전체 특성을 가지는 SrxBiyTa2.0TizOw막이 얻어지지 않는다. 따라서, 상기 각 관계를 만족시킬 필요가 있 다.
그 후, 상기 기판을 산화성 가스로서 600℃~800℃의 상압의 산소분위기 중에서 1시간의 열처리를 행한 결과, 상기 산화물막이 결정화되어, 예를 들면 200nm 두께의 SrxBiyTa2.0TizOw막으로 되었다. 단, x, y, z, w, d는 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1로 한다.
또한, 스퍼터링에 의해, SrxBiyTa2.0TizOw막(16) 상에 백금(Pt)을 100nm의 두께로 퇴적하여 제2 전극을 형성한다. 이어서, 예를 들면 725℃의 산소분위기 중에서 1시간의 열처리를 행하였다. 그 후, 제1 전극, SrxBiyTa2.0Tiz Ow막 및 제2 전극으로 커패시터를 구성하여, P-V 히스테리시스를 측정한 바, 2Pr=10μC/㎠~20μC/㎠, 2Ec=100kV/cm~150kV/cm의 값이 얻어졌다.
상기 제2 제조방법에서는, 선택되는 유기금속 화합물이 상이할 뿐이며, 그 밖의 공정은 제1 제조방법과 동일하다. 따라서, 제2 제조방법도 제1 제조방법과 마찬가지로, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 400℃ 이하의 저온, 예를 들면 200℃~400℃로 SrxBiyTa2.0TizOw막의 전구체로 되는 산화물막이 형성된다. 그러므로, 기판을 정전척에 탑재한 경우, 정전척의 능력이 저하되지 않으므로, 기판을 고정탑재하는 것이 가능하게 된다. 또, 기판의 이면으로 반응가스가 돌아서 들어가 성막이 행해지지 않는다. 따라서, 종래와 같이, 기판의 이면에 부착된 스트론튬(Sr), 비스무트(Bi), 탄탈(Ta) 등을 제거하기 위한 프로세스를 추가할 필요가 없어져, 공정수 증대의 부하가 경감된다. 상기 설명한 바와 같이, 제2 제조방법에 서는, 정전척에 관한 과제가 해결된다.
그리고, 상기 산화물막을 600℃~800℃의 산화성 가스 중에서 열처리함으로써, 전구체의 산화물막은 결정화되어, 강유전체 특성이 우수한 2Pr=10~20μC/㎠, 2Ec=100kVcm~150kV/cm의 값을 가지는 SrxBiyTa2.0TizOw 막이 얻어진다.
다음에, 본 발명의 제3 제조방법에 관한 실시형태의 일예를 다음에 설명한다.
예를 들면 스퍼터링에 의해, 반도체기판(예를 들면, 실리콘기판) 상에 산화 이리듐(IrO2)막을, 예를 들면 100nm의 두께로 형성한 후, 이리듐(Ir)막을 예를 들면 100nm의 두께로 형성하여, 제1 전극을 형성한다.
상기와 같이, 제1 전극까지 형성한 기판을, 예를 들면, 일반적인 고주파 플라스마 CVD장치의 반응실 내에 형성한 것이며, 500℃ 이상 700℃ 이하로 유지된 플라스마 방전용 전극 상에 탑재한다.
이어서, 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3, Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군으로부터, 예를 들면, Bi(C6H5)3을 선택하여, 기화한 상태에서, 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 90sccm]에 의해 상기 반응실의 전단으로 반송한다.
화학식 Sr(THD)2, Sr(THD)2 ·테트라글림 및 Sr(Me5C5)2 ·2THF(단, Me는 메틸기를 표시하고, THF는 테트라히드로푸란을 표시함)로 표현되는 유기스트론튬 화합 물로 이루어지는 제2군으로부터, 예를 들면 Sr(THD)2 ·테트라글림을 선택하여, 기화한 상태에서 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 80sccm]에 의해 상기 반응실의 전단으로 반송한다.
화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2(i-OC 3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군으로부터, 예를 들면 Ti(THD)2(i-OC3H7)2 를 선택하여, 기화한 상태에서 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 30sccm]에 의해 상기 반응실의 전단으로 반송한다.
화학식 Ta(i-OC3H7)5, Ta(i-OC3H7)4(THD)로 표현되는 유기탄탈 화합물 및 화학식 Nb(i-OC3H7)5, Nb(i-OC3H7)4(THD)로 표현되는 유기니오브 화합물로 이루어지는 제4군으로부터, 예를 들면 Ta(i-OC3H7)4(THD)를 선택하여, 기화한 상태에서 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 40sccm]에 의해 상기 반응실의 전단으로 반송한다.
상기 반응실의 전단에서, 상기 반송되어온 각 유기금속 화합물과 반송가스로 이루어지는 반응가스에 산화성 가스로서, 예를 들면 산소(O2)[예를 들면, 공급유량 500sccm]를 혼합한다. 그리고, 그 혼합가스를 반응실 내로 도입한다. 그 때, 반응실 내로 도입할 때까지의 혼합가스의 온도를, 예를 들면 150℃~250℃의 범위로 유지한다. 또한, 반응실 내로 도입할 때 균일한 가스의 흐름이 반응실 내에 발생하도록, 도입부의 가스확산노즐의 온도를, 예를 들면 150℃~250℃로 유지해 둔다. 그리고, 반응실 내에서의 도입된 혼합가스의 압력이 반응실 내에서 균일하게 1.33Pa~1.33kPa, 바람직하게는 13.3Pa~400Pa의 범위가 되도록 조정하는 동시에, 고주파전력의 입력파워를, 예를 들면, 1.0.kW로 설정하여 플라스마를 방전시키고, 그 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해 성막을 행한다. 즉, 플라스마 에너지에 의해 반응가스를 분해하고, 그것을 화학적 기상성장시켜, 예를 들면 100nm 두께의 SrxBiyTa2.0TizOw막을 형성했다. 단, x, y, z, w, d는 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1로 한다.
또한, 스퍼터링에 의해, SrxBiyTa2.0TizOw막 상에 이리듐(Ir)을 100nm의 두께로 퇴적하여 제2 전극(17)을 형성한다. 이어서, 예를 들면 600℃의 상압 산소분위기 중에서 1시간의 열처리를 행하였다. 그 후, 제1 전극, SrxBiyTa2.0Ti zOw막 및 제2 전극으로 커패시터를 구성하여, P-V 히스테리시스를 측정한 바, 2Pr=10μC/㎠~20μC/㎠, 2Ec=100kV/cm~150kV/cm의 값이 얻어졌다.
상기 제3 제조방법에서는, 상기 제1~제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하고 소정의 조성으로 혼합하여 이루어지는 반응가스를 생성하고, 또한 그 반응가스에 산화성 가스를 혼합한 후, 산화성 가스와의 혼합가스를 500℃ 이상 700℃이하로 유지한 기판을 설치한 반응실 내로 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 그 기판 상에 SrxBiyTa2.0Ti zOw막을 형성하기 때문에, 그 막은 결정화된 막으로 된다. 이와 같이 결정화된 SrxBiyTa2.0 TizOw막은 상기 설명한 바와 같이, 2Pr 및 2Ec 모두 양호한 수치를 나타내, 우수한 강유 전체 특성이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
또, 이 제조방법에서는 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 기판 상에 결정화된 SrxBiyTa2.0TizOw막이 직접 형성되므로, 종래의 프로세스에서 행하고 있던, 전구체막을 결정화하기 위해 700℃보다 높고 800℃ 이하인 온도로 행하는 열처리가 불필요하게 된다. 그러므로, 이 제3 제조방법으로 형성한 SrxBiyTa2.0TizOw막을 사용하여 커패시터를 형성한 경우, 제1 전극에 걸리는 열적 부하가 저감되어, 전극의 전기저항을 열화시키는 일이 없어진다. 또, 내열성이 낮은 금속막으로 제2 전극을 형성하는 것도 가능하게 된다. 상기 설명한 바와 같이, 제3 제조방법에서는 전극에의 열적 부하가 경감된다.
다음에, 본 발명의 제4 제조방법에 관한 실시형태의 일예를 다음에 설명한다.
예를 들면 스퍼터링에 의해, 반도체기판(예를 들면, 실리콘기판) 상에 산화 이리듐(IrO2)막을, 예를 들면 100nm의 두께로 형성한 후, 이리듐(Ir)막을 예를 들면 100nm의 두께로 형성하여, 제1 전극을 형성한다.
상기와 같이, 제1 전극까지 형성한 기판을, 예를 들면, 일반적인 고주파 플라스마 CVD장치의 반응실 내에 형성한 것이며, 500℃ 이상 700℃ 이하로 유지된 플라스마 방전용 전극 상에 탑재한다.
이어서, 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3, Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t- OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군으로부터, 예를 들면, Bi(O-iC3H7)3을 선택하여, 기화한 상태에서, 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 90sccm]에 의해 상기 반응실의 전단으로 반송한다.
또, 화학식 Sr[Ta(O-C2H5)6]2, Sr[Ta(O-iC3H7 )6]2로 표현되는 유기스트론튬-탄탈 화합물, 및 Sr[Nb(O-C2H5)6]2, Sr[Nb(O-iC3H 7)6]2로 표현되는 유기스트론튬-니오브 화합물로 이루어지는 제2군으로부터, 예를 들면 Sr[Ta(O-C2H5)6]2 를 선택하여, 기화한 상태에서 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 80sccm]에 의해 상기 반응실의 전단으로 반송한다.
또, 화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2(i-OC 3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군으로부터, 예를 들면 Ti(i-OC3H7)4를 선택하여, 기화한 상태에서 알곤(Ar)가스[예를 들면, 공급유량이 30sccm]에 의해 상기 반응실의 전단으로 반송한다.
상기 반응실의 전단에서, 상기 반송되어온 각 유기금속 화합물과 반송가스로 이루어지는 반응가스에 산화성 가스로서, 예를 들면 산소(O2)[예를 들면, 공급유량 500sccm]를 혼합한다. 그리고, 그 혼합가스를 반응실 내로 도입한다. 그 때, 반응실 내로 도입할 때까지의 혼합가스의 온도를, 예를 들면 150℃~250℃의 범위로 유지한다. 또한, 반응실 내로 도입할 때 균일한 가스의 흐름이 반응실 내에 발생하도록, 도입부의 가스확산노즐의 온도를, 예를 들면 150℃~250℃로 유지해 둔다. 그리 고, 반응실 내에서의 도입된 혼합가스의 압력이 반응실 내에서 균일하게 1.33Pa~1.33kPa, 바람직하게는 13.3Pa~400Pa의 범위가 되도록 조정하는 동시에, 고주파전력의 입력파워를, 예를 들면, 1.0.kW로 설정하여 플라스마를 방전시키고, 그 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해 성막을 행한다. 즉, 플라스마 에너지에 의해 반응가스를 분해하고, 그것을 화학적 기상성장시켜, 예를 들면 100nm 두께의 SrxBiyTa2.0TizOw막을 형성했다. 단, x, y, z, w, d는 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1로 한다.
또한, 스퍼터링에 의해, SrxBiyTa2.0TizOw막 상에 이리듐(Ir)을 100nm의 두께로 퇴적하여 제2 전극을 형성한다. 이어서, 예를 들면 600℃의 상압 산소분위기 중에서 1시간의 열처리를 행하였다. 그 후, 제1 전극, SrxBiyTa2.0Tiz Ow막 및 제2 전극으로 커패시터를 구성하여, P-V 히스테리시스를 측정한 바, 2Pr=10μC/㎠~20μC/㎠, 2Ec=100kV/cm~150kV/cm의 값이 얻어졌다.
상기 제4 제조방법에서는, 선택되는 유기금속 화합물이 상이할 뿐이며, 유전체막의 형성공정은 제3 제조방법과 동일하다. 따라서, 제4 제조방법도 제3 제조방법과 마찬가지로, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 그 기판 상에 SrxBiyTa2.0TizOw막을 형성하기 때문에, 그 막은 결정화된 막으로 된다. 이와 같이 결정화된 SrxBiyTa2.0TizOw막은 2Pr=10μC/㎠~20μC/㎠, 2Ec=100kV/cm~150kV/cm 모두 양호한 수치를 나타내, 우수한 강유전체 특성이 얻어졌다.
이와 같이, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 기판 상에 결정화된 SrxBiyTa2.0TizOw막이 직접 형성되므로, 종래의 프로세스에서 행하고 있던, 전구체막을 결정화하기 위해 700℃보다 높고 800℃ 이하인 온도로 행하는 열처리가 불필요하게 된다. 그러므로, 이 제4 제조방법으로 형성한 SrxBiyTa2.0Ti zOw막을 사용하여 커패시터를 형성한 경우, 전극에 걸리는 열적 부하가 저감되어, 제1 전극의 전기저항을 열화시키는 일이 없어진다. 또, 내열성이 낮은 금속막으로 제2 전극을 형성하는 것도 가능하게 된다. 상기 설명한 바와 같이, 제4 제조방법에서는 전극에의 열적 부하가 경감된다.
다음에, 본 발명의 제5 제조방법에 관한 실시형태의 일예를 다음에 설명한다.
반도체기판(예를 들면, 실리콘기판) 상에, 산화 실리콘막을, 예를 들면 열산화법에 의해, 예를 들면 300nm의 두께로 형성한다. 그 후, 예를 들면 스퍼터링에 의해, 상기 산화 실리콘막 상에, 티탄(Ti)막을 예를 들면 30nm의 두께로 형성한 후, 백금(Pt)막을 예를 들면 200nm의 두께로 형성하여, 제1 전극을 형성한다.
상기와 같이, 제1 전극까지 형성한 기판을, 예를 들면, 일반적인 고주파 플라스마 CVD장치의 반응실 내에 형성한 것이며, 400℃ 이하, 예를 들면 200℃~400℃로 유지된 플라스마 방전용 전극 상에 탑재한다.
이어서, 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3, Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군으로부터, 예를 들면, Bi(C6H5)3을 선택한다.
화학식 Sr(THD)2, Sr(THD)2 ·테트라글림 및 Sr(Me5C5)2 ·2THF로 표현되는 유기스트론튬 화합물로 이루어지는 제2군으로부터, 예를 들면 Sr(THD)2를 선택한다.
화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2(i-OC 3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군으로부터, 예를 들면 Ti(i-OC3H7)4를 선택한다.
또한, 화학식 Ta(i-OC3H7)5, Ta(i-OC3H7)4 (THD)로 표현되는 유기탄탈 화합물 및 화학식 Nb(i-OC3H7)5, Nb(i-OC3H7)4(THD)로 표현되는 유기니오브 화합물로 이루어지는 제4군으로부터, 예를 들면 Ta(i-OC3H7)4(THD)를 선택한다.
그리고, 상기 선택한 각 유기금속 화합물을 THF를 주성분으로 하는 유기용매에 소정의 조성비가 되도록 혼합 용해하여 혼합용액을 생성한다. 여기에서는, THF를 주성분으로 하는 유기용매에 THF(테트라히드로푸란)를 사용했다. 이어서, 이 혼압용액을, 예를 들면, 150℃~250℃로 유지된 기화기 내에서 기화시켜 반응가스를 생성한다. 그리고, 반송가스의 알곤(Ar)가스(예를 들면, 공급유량이 500sccm)와 함께 반응실의 전단에 공급한다. 거기에서, 산소가스(예를 들면, 공급유량이 500sccm)를 혼합한다. 그리고, 그 혼합가스를 반응실 내로 도입한다. 그 때, 반응실 내로 도입할 때까지의 혼합가스의 온도를, 예를 들면 150℃~250℃의 범위로 유지한다. 또한, 반응실 내로 도입할 때 균일한 가스의 흐름이 반응실 내에 발생하도록, 도입부의 가스확산노즐의 온도를, 예를 들면 150℃~250℃로 유지해 둔다. 그리 고, 반응실 내에서의 도입된 혼합가스의 압력이 반응실 내에서 균일하게 1.33Pa~1.33kPa, 바람직하게는 13.3Pa~400Pa의 범위가 되도록 조정하는 동시에, 고주파전력의 입력파워를 0.5W/㎠~10W/㎠의 범위로 설정하여 플라스마를 방전시키고, 그 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해 성막을 행한다. 즉, 플라스마 에너지에 의해 반응가스를 분해하고, 그것을 화학적 기상성장시키고 산화물을 생성 퇴적하여 산화물막을 형성한다.
상기 산화물막은 Sr/(Ta+Nb), Bi/(Ta+Nb) 및 Ti/(Ta+Nb)로 표현되는 각 원자조성비의 각각이 0.6 ≤2Sr/(Ta+Nb) ≤1.2, 1.7 ≤2Bi/(Ta+Nb) ≤2.8 및 0 ≤2Ti/(Ta+Nb) ≤1.0의 관계를 만족시키도록 한다. 이 실시형태의 경우, 니오브(Nb)는 함유되어 있지 않기 때문에 Nb=0이므로, 상기 산화물막은 Sr/Ta, Bi/Ta 및 Ti/Ta로 표현되는 각 원자조성비의 각각이 0.6 ≤2Sr/Ta ≤1.2, 1.7 ≤2Bi/Ta ≤2.8 및 0 ≤2Ti/Ta ≤1.0의 관계를 만족시키도록 되어 있으면 된다. 그리고, 상기 각 관계가 만족되지 않은 경우에는, 강유전체 특성을 가지는 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막이 얻어지지 않는다. 따라서, 상기 각 관계를 만족시킬 필요가 있다.
그 후, 상기 기판을 산화성 가스로서 600℃~800℃의 상압의 산소분위기 중에서 1시간의 열처리를 행한 결과, 상기 산화물막이 결정화되어, 예를 들면 100nm 두께의 SrxBiyTa2.0TizOw막으로 되었다. 단, x, y, z, w, d는 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1로 한다.
또한, 스퍼터링에 의해, SrxBiyTa2.0TizOw막 상에 백금(Pt)을 100nm의 두께로 퇴적하여 제2 전극을 형성한다. 이어서, 예를 들면 725℃의 산소분위기 중에서 1시간의 열처리를 행하였다. 그 후, 제1 전극, SrxBiyTa2.0TizO w막 및 제2 전극으로 커패시터를 구성하여, P-V 히스테리시스를 측정한 바, 2Pr=10μC/㎠~22μC/㎠, 2Ec=100kV/cm~150kV/cm의 값이 얻어졌다.
다음에, 본 발명의 제5 제조방법에 관한 제2 실시형태를 다음에 설명한다. 이 제2 실시형태에서는, 스퍼터링에 의해 산화 이리듐(IrO2)막을, 예를 들면 100nm의 두께로 형성하고, 또한 이리듐(Ir)막을, 예를 들면 100nm의 두께로 형성하여 제1 전극을 형성하고 있다. 그 밖에는, 제1 실시형태에서 설명한 것과 동일하게 하여, SrxBiyTa2.0TizOw막을 형성하고 있다.
그리고, 스퍼터링에 의해, SrxBiyTa2.0TizOw막 상에 이리듐(Ir)을 100nm의 두께로 퇴적하여 제2 전극을 형성한다. 이어서, 예를 들면 725℃의 산소분위기 중에서 1시간의 열처리를 행하였다. 그 후, 제1 전극, SrxBiyTa2.0Tiz Ow막 및 제2 전극으로 커패시터를 구성하여, P-V 히스테리시스를 측정한 바, 2Pr=10μC/㎠~22μC/㎠, 2Ec=100kV/cm~150kV/cm의 값이 얻어졌다.
다음에, 본 발명의 제5 제조방법에 관한 제3 실시형태를 다음에 설명한다. 이 제3 실시형태에서는, 제1 실시형태에서 설명한 산화 실리콘막을 형성하지 않고, 스퍼터링에 의해, 산화 이리듐(IrO2)막을, 예를 들면100nm의 두께로 형성하고, 또한 이리듐(Ir)막을, 예를 들면 20nm의 두께로 형성하여 제1 전극을 형성하고 있다.
또, 유기금속의 제1군으로부터, 예를 들면 Bi(C6H5)3을 선택하고, 제2군으로부터, 예를 들면 Sr(THD)2를 선택하고, 제3군으로부터, 예를 들면 Ti(i-OC3H7 )4를 선택하고, 제4군으로부터, 예를 들면 Ta(i-OC3H7)4(THD) 및 Nb(i-OC3 H7)4(THD)를 선택하고 있다. 그 밖에는, 제1 실시형태에서 설명한 것과 동일하게 하여, SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막의 전구체가 되는 산화물막을 형성하고, 그것을 제1 실시형태에서 설명한 것과 동일한 열처리를 행함으로써, SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizO w막을 형성하고 있다.
그리고, 스퍼터링에 의해, SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막 상에 백금(Pt)을 100nm의 두께로 퇴적하여 제2 전극을 형성한다. 이어서, 예를 들면 725℃의 산소분위기 중에서 1시간의 열처리를 행하였다. 그 후, 제1 전극, SrxBiy(Ta, Nb)2.0Ti zOw막 및 제2 전극으로 커패시터를 구성하여, P-V 히스테리시스를 측정한 바, 2Pr=10μC/㎠~25μC/㎠, 2Ec=100kV/cm~250kV/cm의 매우 양호한 값이 얻어졌다.
상기 제5 제조방법에서는, 상기 제1~제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 THF를 주성분으로 하는 유기용제에 소정의 조성비가 되도록 혼합 용해하여 혼합용액을 생성하고, 그 혼합용액을 기화시켜 반응가스를 생성하고, 그 반응가스를 400℃ 이하로 유지한 기판을 설치한 반응실 내로 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 그 기판 상에 산화물막을 성막하기 때문에, 400℃ 이하의 저온, 예를 들면 200℃~400℃에서, 제1, 제2 실 시형태에서는 SrxBiyTa2.0TizOw막의 전구체로 되는 산화물막이 형성되고, 제3 실시형태에서는 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막의 전구체로 되는 산화물막이 형성된다. 그러므로, 기판을 정전척에 탑재한 경우, 정전척의 능력이 저하되지 않으므로, 기판을 고정탑재하는 것이 가능하게 된다. 또, 기판의 이면으로 반응가스가 돌아서 들어가 성막이 행해지지 않는다. 따라서, 종래와 같이, 기판의 이면에 부착된 스트론튬(Sr), 비스무트(Bi), 탄탈(Ta) 등을 제거하기 위한 프로세스를 추가할 필요가 없어져, 공정수 증대의 부하가 경감된다. 상기 설명한 바와 같이, 제5 제조방법에서는, 정전척에 관한 과제가 해결된다.
그리고, 상기 산화물막을 600℃~800℃의 산화성 가스 중에서 열처리함으로써, 전구체의 산화물막은 결정화되어, 제1, 제2 실시형태에서는, 2Pr=10μC/㎠~22μC/㎠, 2Ec=100kVcm~150kV/cm의 값을 가지는 강유전체 특성이 우수한 SrxBiyTa2.0TizOw막이 얻어지고, 제3 실시형태에서는, 2Pr=10μC/㎠~25μC/㎠, 2Ec=100kVcm~250kV/cm의 값을 가지는 강유전체 특성이 우수한 SrxBiy(Ta, Nb)2.0 TizOw막이 얻어진다.
다음에, 본 발명의 제6 제조방법에 관한 실시형태의 일예를 다음에 설명한다.
예를 들면 스퍼터링에 의해, 반도체기판(예를 들면, 실리콘기판) 상에 산화 이리듐(IrO2)막을, 예를 들면 100nm의 두께로 형성한 후, 이리듐(Ir)막을 예를 들면 100nm의 두께로 형성하여, 제1 전극을 형성한다.
상기와 같이, 제1 전극까지 형성한 기판을, 예를 들면, 일반적인 고주파 플라스마 CVD장치의 반응실 내에 형성한 것이며, 400℃ 이하, 예를 들면 200℃~400℃로 유지된 플라스마 방전용 전극 상에 탑재한다.
이어서, 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3, Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군으로부터, 예를 들면, Bi(C6H5)3을 선택한다.
화학식 Sr[Ta(O-C2H5)6]2, Sr[Ta(O-iC3H7) 6]2로 표현되는 유기스트론튬-탄탈 화합물, 및 Sr[Nb(O-C2H5)6]2, Sr[Nb(O-iC3H7 )6]2로 표현되는 유기스트론튬-니오브 화합물로 이루어지는 제2군으로부터, 예를 들면 Sr[Ta(O-iC3H7)6]2를 선택한다.
화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2(i-OC 3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군으로부터, 예를 들면 Ti(i-OC3H7)4를 선택한다.
그 후, 상기 제5 제조방법의 제1 실시형태에서 설명한 것과 동일한 방법에 의해, 선택한 각 유기금속 화합물을 THF(테트라히드로푸란)에 용해하여 혼합용액을 생성하고, 그 혼압용액을, 예를 들면, 150℃~250℃로 유지된 기화기 내에서 기화시켜 반응가스를 생성한다. 그리고, 그 반응가스를 반송가스의 알곤(Ar)가스(예를 들면, 공급유량이 500sccm)와 함께 반응실의 전단에 공급한다. 거기에서, 산소가스(예를 들면, 공급유량이 500sccm)를 혼합하고, 그 혼합가스를 예를 들면 150℃~250 ℃로 유지하여 반응실 내로 도입한다.
그리고, 상기 제5 제조방법의 제1 실시형태에서 설명한 것과 동일한 방법에 의해, 반응실 내에서의 도입된 혼합가스의 압력이 반응실 내에서 균일하게 1.33Pa~1.33kPa, 바람직하게는 13.3Pa~400Pa의 범위가 되도록 조정하는 동시에, 고주파전력의 입력파워를 0.5W/㎠~10W/㎠의 범위로 설정하여 플라스마를 방전시키고, 그 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해 성막을 행한다. 즉, 플라스마 에너지에 의해 반응가스를 분해하고, 그것을 화학적 기상성장시키고 산화물을 생성 퇴적하여 산화물막을 형성한다.
상기 산화물막은 Sr/(Ta+Nb), Bi/(Ta+Nb) 및 Ti/(Ta+Nb)로 표현되는 각 원자조성비의 각각이 0.6 ≤2Sr/(Ta+Nb) ≤1.2, 1.7 ≤2Bi/(Ta+Nb) ≤2.8 및 0 ≤2Ti/(Ta+Nb) ≤1.0의 관계를 만족시키도록 한다. 이 실시형태의 경우, 니오브(Nb)는 함유되어 있지 않기 때문에 Nb=0이므로, 상기 산화물막은 Sr/Ta, Bi/Ta 및 Ti/Ta로 표현되는 각 원자조성비의 각각이 0.6 ≤2Sr/Ta ≤1.2, 1.7 ≤2Bi/Ta ≤2.8 및 0 ≤2Ti/Ta ≤1.0의 관계를 만족시키도록 되어 있으면 된다. 그리고, 상기 각 관계가 만족되지 않은 경우에는, 강유전체 특성을 가지는 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막이 얻어지지 않는다. 따라서, 상기 각 관계를 만족시킬 필요가 있다.
그 후, 상기 기판을 산화성 가스로서 600℃~800℃의 상압의 산소가스 중에서 1시간의 열처리를 행한 결과, 상기 산화물막이 결정화되어, 예를 들면 100nm 두께의 SrxBiyTa2.0TizOw막으로 되었다. 단, x, y, z, w, d는 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1로 한다.
또한, 스퍼터링에 의해, SrxBiyTa2.0TizOw막 상에 백금(Pt)을 100nm의 두께로 퇴적하여 제2 전극을 형성한다. 이어서, 예를 들면 725℃의 산소분위기 중에서 1시간의 열처리를 행하였다. 그 후, 제1 전극, SrxBiyTa2.0TizO w막 및 제2 전극으로 커패시터를 구성하여, P-V 히스테리시스를 측정한 바, 2Pr=10μC/㎠~22μC/㎠, 2Ec=100kV/cm~150kV/cm의 값이 얻어졌다.
상기 제6 제조방법에서는, 선택되는 유기금속 화합물이 상이할 뿐이며, 그 밖의 공정은 제5 제조방법과 동일하다. 따라서, 제6 제조방법도 제5 제조방법과 마찬가지로, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 400℃ 이하의 저온, 예를 들면 200℃~400℃로 SrxBiyTa2.0TizOw막의 전구체로 되는 산화물막이 형성된다. 그러므로, 기판을 정전척에 탑재한 경우, 정전척의 능력이 저하되지 않으므로, 기판을 고정탑재하는 것이 가능하게 된다. 또, 기판의 이면으로 반응가스가 돌아서 들어가 성막이 행해지지 않는다. 따라서, 종래와 같이, 기판의 이면에 부착된 스트론튬(Sr), 비스무트(Bi), 탄탈(Ta) 등을 제거하기 위한 프로세스를 추가할 필요가 없어져, 공정수 증대의 부하가 경감된다. 상기 설명한 바와 같이, 제6 제조방법에서는, 정전척에 관한 과제가 해결된다.
그리고, 상기 산화물막을 600℃~800℃의 산화성 가스 중에서 열처리함으로써, 전구체의 산화물막은 결정화되어, 2Pr=10~22μC/㎠, 2Ec=100kVcm~150kV/cm의 값을 가지는 강유전체 특성이 우수한 SrxBiyTa2.0TizOw 막이 얻어진다.
다음에, 본 발명의 제7 제조방법에 관한 실시형태의 일예를 다음에 설명한다.
예를 들면, 스퍼터링에 의해, 반도체기판(예를 들면, 실리콘기판) 상에, 산화 이리듐(IrO2)막을, 예를 들면 100nm의 두께로 형성하고, 또한 이리듐-루테늄 합금(Ir0.7Ru0.3)막을, 예를 들면 100nm의 두께로 형성하여, 제1 전극을 형성한다.
상기와 같이, 제1 전극까지 형성한 기판을, 예를 들면, 일반적인 고주파 플라스마 CVD장치의 반응실 내에 형성한 것이며, 400℃ 이상 700℃ 이하로 유지된 플라스마 방전용 전극 상에 탑재한다.
이어서, 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3, Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군으로부터, 예를 들면, Bi(O-iC3H7)3을 선택한다.
화학식 Sr(THD)2, Sr(THD)2 ·테트라글림 및 Sr(Me5C5)2 ·2THF로 표현되는 유기스트론튬 화합물로 이루어지는 제2군으로부터, 예를 들면 Sr(THD)2를 선택한다.
화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2(i-OC 3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군으로부터, 예를 들면 Ti(i-OC3H7)4를 선택한다.
또한, 화학식 Ta(i-OC3H7)5, Ta(i-OC3H7)4 (THD)로 표현되는 유기탄탈 화합물 및 화학식 Nb(i-OC3H7)5, Nb(i-OC3H7)4(THD)로 표현되는 유기니오브 화합물로 이루어 지는 제4군으로부터, 예를 들면 Ta(i-OC3H7)4(THD)를 선택한다.
그리고, 상기 선택한 각 유기금속 화합물을 THF를 주성분으로 하는 유기용매에 소정의 조성비가 되도록 혼합 용해하여 혼합용액을 생성한다. 여기에서는, THF를 주성분으로 하는 유기용매에 THF(테트라히드로푸란)를 사용했다. 이어서, 이 혼압용액을, 예를 들면, 150℃~250℃로 유지된 기화기 내에서 기화시켜 반응가스를 생성한다. 그리고, 반송가스의 알곤(Ar)가스(예를 들면, 공급유량이 500sccm)와 함께 반응실의 전단에 공급한다. 거기에서, 산소가스(예를 들면, 공급유량이 500sccm)를 혼합한다. 그리고, 그 혼합가스를 반응실 내로 도입한다. 그 때, 반응실 내로 도입할 때 까지의 혼합가스의 온도를 , 예를 들면 150℃~250℃의 범위로 유지한다. 그리고, 반응실 내에서의 도입된 가스의 압력이 반응실 내에서 균일하게 1.33Pa~1.33kPa, 바람직하게는 13.3Pa~400Pa의 범위가 되도록 조정하는 동시에, 예를 들면 고주파전력의 입력파워를 1kW로 설정하여 플라스마를 방전시키고, 그 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해 성막을 행한다. 즉, 플라스마 에너지에 의해 반응가스를 분해하고, 그것을 화학적 기상성장시켜 SrxBiyTa2.0Ti zOw막을 형성한다.
그 후, 상기 기판을 산화성 가스로서, 예를 들면 600℃의 상압의 산소가스 중에서 1시간의 열처리를 행한 결과, 예를 들면 결정화된 100nm 두께의 SrxBiyTa2.0TizOw막이 얻어졌다. 단, x, y, z, w, d는 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1로 한다.
또한, 스퍼터링에 의해, SrxBiyTa2.0TizOw막 상에 이리듐-루테늄 합금(Ir0.7Ru0.3)을 100nm의 두께로 퇴적하여 제2 전극을 형성한다. 이어서, 예를 들면 600℃의 산소분위기 중에서 30분간의 열처리를 행하였다. 그 후, 제1 전극, SrxBiyTa2.0TizOw막 및 제2 전극으로 커패시터를 구성하여, P-V 히스테리시스를 측정한 바, 2Pr=5μC/㎠~18μC/㎠, 2Ec=100kV/cm~200kV/cm의 값이 얻어졌다.
상기 제7 제조방법에서는, 상기 제1~제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 소정의 조성비가 되도록 그들을 THF에 혼합 용해하여 혼합용액을 생성하고, 그 혼합용액을 기화시켜 반응가스를 생성하고, 또한 그 반응가스에 산화성 가스를 혼합한 후, 산화성 가스와의 혼합가스를 500℃ 이상 700℃ 이하로 유지한 기판을 설치한 반응실 내로 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 그 기판 상에 SrxBiyTa2.0TizOw 막을 성막하기 때문에, 그 막은 결정화된 막이 된다. 이와 같이 결정화된 SrxBiyTa2.0TizO w막은 상기 설명한 바와 같이, 2Pr 및 2Ec 모두 양호한 수치를 나타내, 강유전체 특성이 얻어지고 있는 것을 알았다.
또, 이 제조방법에서는 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 기판 상에 결정화된 SrxBiyTa2.0TizOw막이 직접 형성되므로, 종래의 프로세스에서 행하고 있던, 전구체막을 결정화하기 위해 700℃보다 높고 800℃ 이하인 온도로 행하는 열처리가 불필요하게 된다. 그러므로, 이 제3 제조방법으로 형성한 SrxBiyTa2.0TizOw막을 사용하여 커패시터를 형성한 경우, 제1 전극에 걸리는 열적 부하가 저감되어, 전극의 전기저항을 열화시키는 일이 없어진다. 또, 내열성이 낮은 금속막으로 제2 전극을 형성하는 것도 가능해진다. 상기 설명한 바와 같이, 제7 제조방법에서는, 전극에의 열적 부하가 경감된다.
다음에, 본 발명의 제8 제조방법에 관한 실시형태의 일예를 다음에 설명한다.
예를 들면 스퍼터링에 의해, 반도체기판(예를 들면, 실리콘기판) 상에 산화 이리듐(IrO2)막을, 예를 들면 100nm의 두께로 형성하고, 또한 이리듐(Ir)막을 예를 들면 100nm의 두께로 형성하여, 제1 전극을 형성한다.
상기와 같이, 형성한 기판을, 예를 들면, 일반적인 고주파 플라스마 CVD장치의 반응실 내에 형성한 것이며, 500℃ 이상 700℃ 이하로 유지된 플라스마 방전용 전극 상에 탑재한다.
이어서, 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3, Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군으로부터, 예를 들면, Bi(C6H5)3을 선택한다.
또, 화학식 Sr[Ta(O-C2H5)6]2, Sr[Ta(O-iC3H7 )6]2로 표현되는 유기스트론튬-탄탈 화합물, 및 Sr[Nb(O-C2H5)6]2, Sr[Nb(O-iC3H 7)6]2로 표현되는 유기스트론튬-니오브 화합물로 이루어지는 제2군으로부터, 예를 들면 Sr[Ta(O-iC3H7)6]2 를 선택한다.
또, 화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2(i-OC 3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군으로부터, 예를 들면 Ti(i-OC3H7)4를 선택한다.
그 후, 선택한 각 유기금속 화합물을 THF(테트라히드로푸란)에 용해하여 혼합용액을 생성하고, 그 혼압용액을, 예를 들면, 150℃~250℃로 유지된 기화기 내에서 기화시켜 반응가스를 생성한다. 그리고, 그 반응가스를 반송가스의 알곤(Ar)가스(예를 들면, 공급유량이 500sccm)와 함께 반응실의 전단에 공급하고, 거기에서, 산소가스(예를 들면, 공급유량이 500sccm)를 혼합한다. 그 혼합가스를 예를 들면 150℃~250℃로 유지하여 반응실 내로 도입한다.
그리고, 반응실 내에서의 도입된 혼합가스의 압력이 반응실 내에서 균일하게 1.33Pa~1.33kPa, 바람직하게는 13.3Pa~400Pa의 범위가 되도록 조정하는 동시에, 고주파전력의 입력파워를 0.5W/㎠~10W/㎠의 범위로 설정하여 플라스마를 방전시키고, 그 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해 성막을 행한다. 즉, 플라스마 에너지에 의해 반응가스를 분해하고, 그것을 화학적 기상성장시켜 SrxBiyTa2.0TizOw막을 생성 퇴적한다.
그 후, 600℃의 상압의 산소분위기 중에서 1시간의 열처리를 행하여, 예를 들면 결정화된 100nm 두께의 SrxBiyTa2.0TizOw막이 얻어졌다. 단, x, y, z, w, d는 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1로 한다.
또한, 스퍼터링에 의해, SrxBiyTa2.0TizOw막 상에 이리듐(Ir)막을 100nm의 두 께로 퇴적하여 제2 전극을 형성한다. 이어서, 예를 들면 600℃의 산소분위기 중에서 1시간의 열처리를 행하였다. 그 후, 제1 전극, SrxBiyTa2.0Tiz Ow막 및 제2 전극으로 커패시터를 구성하여, P-V 히스테리시스를 측정한 바, 2Pr=10μC/㎠~22μC/㎠, 2Ec=100kV/cm~150kV/cm의 값이 얻어졌다.
상기 제8 제조방법에서는, 선택되는 유기금속 화합물이 상이할 뿐이며, 유전체막의 형성공정은 제7 제조방법과 동일하다. 따라서, 제8 제조방법도 제7 제조방법과 마찬가지로, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 그 기판 상에 SrxBiyTa2.0TizOw막을 형성하기 때문에, 그 막은 결정화된 막으로 된다. 이와 같이 결정된 SrxBiyTa2.0TizOw막은 2Pr=10μC/㎠~22μC/㎠, 2Ec=100kV/cm~150kV/cm 모두 양호한 수치를 나타내, 우수한 강유전체 특성이 얻어진다.
이와 같이, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 기판 상에 결정화된 SrxBiyTa2.0TizOw막이 직접 형성되므로, 종래의 프로세스에서 행하고 있던, 전구체막을 결정화하기 위해 700℃보다 높고 800℃ 이하인 온도로 행하는 열처리가 불필요하게 된다. 그러므로, 이 제3 제조방법으로 형성한 SrxBiyTa2.0Ti zOw막을 사용하여 커패시터를 형성한 경우, 제1 전극에 걸리는 열적 부하가 저감되어, 제1 전극의 전기저항을 열화시키는 일이 없어진다. 또, 내열성이 낮은 금속막으로 제2 전극을 형성하는 것도 가능해진다. 상기 설명한 바와 같이, 제8 제조방법에서는, 전극에의 열적 부하가 경감된다.
또, 상기 제1~제8 제조방법의 각 실시형태에서는 유기티탄 화합물을 사용했지만, 이 유기티탄 화합물은 사용하지 않아도 된다. 이 경우에는, 형성되는 막은 SrxBiy(Ta, Nb)2.0Ow막으로 된다.
또, 상기 제1~제8 제조방법의 각 실시형태에서 사용될 수 있는 각 전극에는 다음과 같은 것이 있다.
하나는, 화학식 IraPtbRuc[단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100, a+b+c=100의 관계를 만족시킴]로 표현되는 금속전극이다. 그리고, 이와 같은 금속전극의 경우, 금속전극의 하면에 그 금속전극의 산화물층이 형성되는 경우도 있다.
다른 하나는, 화학식 IraPtbRucOd[단, a, b, c, d는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤90, 0 ≤b ≤90, 0 ≤c ≤90, 0 ≤d ≤10, a+b+c+d=100인 관계를 만족시킴]로 표현되는 산화물 전극과, 이 산화물 전극 상에 형성된 것이며, 화학식 IraPtbRuc[단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100, a+b+c=100의 관계를 만족시킴]로 표현되는 금속전극으로 이루어지는 것이다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1, 제2, 제5, 제6 제조방법에 의하면, 원하는 유기금속 화합물로 이루어지는 반응가스를 400℃ 이하로 유지한 기판을 설치한 반응실 내로 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 기판 상에 산화물막을 성막할 수 있고, 그 후, 산화성 가스 분위기 중에서 열처리를 실시하므로, 강유전체 특성이 우수한 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizO w막을 형성할 수 있다. 이와 같이, 400℃ 이하에서 성막할 수 있으므로, 성막 시에 정전척을 사용할 수 있다. 그러므로, 기판 이면으로 반응가스가 돌아서 들어가는 것이 없어져, 종래와 같은 기판 이면에 부착한 불필요한 막의 제거를 행하는 프로세스가 필요하지 않게 되므로, 공정수의 경감이 가능하게 된다.
본 발명의 제3, 제4, 제7, 제8 제조방법에 의하면, 원하는 유기금속 화합물로 이루어지는 반응가스를 500℃ 이상 700℃ 이하로 유지한 기판을 설치한 반응실 내로 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 기판 상에 결정화되고, 또한 강유전체 특성이 우수한 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizO w막을 성막할 수 있다. 이와 같은 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막을 기판 상에 직접 형성할 수 있으므로, 종래의 프로세스에서 행하고 있던, 전구체막을 결정화하기 위해 700℃보다 높고 800℃ 이하인 온도로 행하는 열처리가 불필요하게 된다. 그러므로, SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막을 사용하여 커패시터를 형성한 경우, 전극에 걸리는 열적 부하를 저감할 수 있어, 전극의 전기저항의 열화를 방지할 수 있다. 또, 내열성이 낮은 금속막으로 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막 상에 전극을 형성하는 것도 가능하게 된다.

Claims (56)

  1. 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군(群), 유기스트론튬 화합물로 이루어지는 제2군, 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군, 및 유기탄탈 화합물과 유기니오브 화합물로 이루어지는 제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 소정의 조성(組成)으로 혼합하여 이루어지는 반응가스를 생성하고, 상기 반응가스와 산화성 가스를 혼합하는 공정;
    400℃ 이하로 유지된 기판을 설치한 반응실 내에 상기 산화성 가스와의 혼합가스를 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장(氣相成長)에 의해, 상기 기판 상에 산화물막을 성막하는 공정; 및
    상기 산화물막을 산화성 가스 분위기 중에서 열처리하여, SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막(단, 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1임)으로 하는 공정
    을 포함하는 유전체막의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1군은 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3 , Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3(이하, THD는 2, 2, 6, 6-테트라메틸-3, 5- 헵탄디온: C11H20O2를 표시함)으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2군은 화학식 Sr(THD)2, Sr(THD)2 ·테트라글림 및 Sr(Me5C5 )2 ·2THF(단, Me는 메틸기를 표시하고, THF는 테트라히드로푸란을 표시함)로 표현되는 유기스트론튬 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3군은 화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2 (i-OC3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제4군은 화학식 Ta(i-OC3H7)5, Ta(i-OC3H7) 4(THD)로 표현되는 유기탄탈 화합물, 및 Nb(i-OC3H7)5와 Nb(i-OC3H7)4(THD)로 표현되는 유기니오브 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 산화물막은 Sr/(Ta+Nb), Bi(Ta+Nb) 및 Ti(Ta+Nb)로 표현되는 각 원자조성비의 각각이 0.6 ≤2Sr/(Ta+Nb) ≤1.2, 1.7 ≤2Bi/(Ta+Nb) ≤2.8 및 0 ≤2Ti/(Ta+Nb) ≤1.0의 관계를 만족시키는 유전체막의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRucOd (단, a, b, c, d는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤90, 0 ≤b ≤90, 0 ≤c ≤90, 0 ≤d ≤10 및 a+b+c+d=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 산화물 전극과, 상기 산화물 전극 상에 형성된 것이며, 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 금속전극으로 이루어지는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  9. 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군, 유기스트론튬-탄탈 화합물 및 유기스트론튬-니오브 화합물로 이루어지는 제2군, 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3 군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 소정의 조성으로 혼합하여 이루어지는 반응가스를 생성하고, 상기 반응가스와 산화성 가스를 혼합하는 공정;
    400℃ 이하로 유지된 기판을 설치한 반응실 내에 상기 산화성 가스와의 혼합가스를 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 상기 기판 상에 산화물막을 성막하는 공정; 및
    상기 산화물막을 산화성 가스 분위기 중에서 열처리하여, SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막(단, 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1임)으로 형성하는 공정
    을 포함하는 유전체막의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1군은 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3 , Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3(이하, THD는 2, 2, 6, 6-테트라메틸-3, 5-헵탄디온: C11H20O2를 표시함)으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2군은 화학식 Sr[Ta(O-C2H5)6]2, Sr[Ta(O-iC3H 7)6]2로 표현되는 유기스트론튬-탄탈 화합물 및 Sr[Nb(O-C2H5)6]2, Sr[Nb(O-iC3 H7)6]2로 표현되는 유기스트론튬-니오브 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제3군은 화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2 (i-OC3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 산화물막은 Sr/(Ta+Nb), Bi(Ta+Nb) 및 Ti(Ta+Nb)로 표현되는 각 원자조성비의 각각이 0.6 ≤2Sr/(Ta+Nb) ≤1.2, 1.7 ≤2Bi/(Ta+Nb) ≤2.8 및 0 ≤2Ti/(Ta+Nb) ≤1.0의 관계를 만족시키는 유전체막의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRucOd (단, a, b, c, d는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤90, 0 ≤b ≤90, 0 ≤c ≤90, 0 ≤d ≤10 및 a+b+c+d=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 산화물 전극과, 상기 산화물 전극 상에 형성된 것이며, 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 금속전극으로 이루어지는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  16. 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군, 유기스트론튬 화합물로 이루어지는 제2군, 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군, 및 유기탄탈 화합물과 유기니오브 화합물로 이루어지는 제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 소정의 조성으로 혼합하여 이루어지는 반응가스를 생성하고, 상기 반응가스와 산화성 가스를 혼합하는 공정; 및
    500℃ 이상 700℃이하로 유지된 기판을 설치한 반응실 내에 상기 산화성 가스와의 혼합가스를 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 상기 기판 상에 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막(단, 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1임)을 형성하는 공정을 포함하는 유전체막의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1군은 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3 , Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3(이하, THD는 2, 2, 6, 6-테트라메틸-3, 5-헵탄디온: C11H20O2를 표시함)으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제2군은 화학식 Sr(THD)2, Sr(THD)2 ·테트라글림 및 Sr(Me5C5 )2 ·2THF(단, Me는 메틸기를 표시하고, THF는 테트라히드로푸란을 표시함)로 표현되는 유기스트론튬 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제3군은 화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2 (i-OC3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 제4군은 화학식 Ta(i-OC3H7)5, Ta(i-OC3H7) 4(THD)로 표현되는 유기탄탈 화합물, 및 Nb(i-OC3H7)5와 Nb(i-OC3H7)4(THD)로 표현되는 유기니오브 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRucOd (단, a, b, c, d는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤90, 0 ≤b ≤90, 0 ≤c ≤90, 0 ≤d ≤10 및 a+b+c+d=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 산화물 전극과, 상기 산화물 전극 상에 형성된 것이며, 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 금속전극으로 이루어지는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  23. 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군, 유기스트론튬-탄탈 화합물 및 유기스트론튬-니오브 화합물로 이루어지는 제2군, 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 소정의 조성으로 혼합하여 이루어지는 반응가스를 생성하고, 상기 반응가스와 산화성 가스를 혼합하는 공정; 및
    500℃ 이상 700℃이하로 유지된 기판을 설치한 반응실 내에 상기 산화성 가 스와의 혼합가스를 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 상기 기판 상에 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막(단, 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1임)을 형성하는 공정을 포함하는 유전체막의 제조방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1군은 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3 , Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3(이하, THD는 2, 2, 6, 6-테트라메틸-3, 5-헵탄디온: C11H20O2를 표시함)으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제2군은 화학식 Sr[Ta(O-C2H5)6]2, Sr[Ta(O-iC3H 7)6]2로 표현되는 유기스트론튬-탄탈 화합물, 및 Sr[Nb(O-C2H5)6]2, Sr[Nb(O-iC3 H7)6]2로 표현되는 유기스트론튬-니오브 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 제3군은 화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2 (i-OC3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRucOd (단, a, b, c, d는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤90, 0 ≤b ≤90, 0 ≤c ≤90, 0 ≤d ≤10 및 a+b+c+d=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 산화물 전극과 상기 산화물 전극 상에 형성된 것이며, 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 금속전극으로 이루어지는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  29. 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군, 유기스트론튬 화합물로 이루어지는 제2군, 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군, 및 유기탄탈 화합물과 유기니오브 화합물로 이루어지는 제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 THF를 주성분으로 하는 유기용매에 소정의 조성비로 되도록 혼합 용해하여 혼합용액을 생성하는 공정;
    상기 혼합용액을 기화시켜 반응가스를 생성하는 공정;
    400℃ 이하로 유지된 기판을 설치한 반응실 내에 상기 반응가스를 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 상기 반응가스를 분해함으로써, 상기 기판 상에 산화물막을 성막하는 공정; 및
    상기 산화물막을 산화성 가스 분위기 중에서 열처리하여, SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막(단, 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1임)으로 하는 공정을 포함하는 유전체막의 제조방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 제1군은 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3 , Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3(이하, THD는 2, 2, 6, 6-테트라메틸-3, 5-헵탄디온: C11H20O2를 표시함)으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 제2군은 화학식 Sr(THD)2, Sr(THD)2 ·테트라글림 및 Sr(Me5C5 )2 ·2THF(단, Me는 메틸기를 표시하고, THF는 테트라히드로푸란을 표시함)로 표현되는 유기스트론튬 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 제3군은 화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2 (i-OC3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  33. 제29항에 있어서,
    상기 제4군은 화학식 Ta(i-OC3H7)5, Ta(i-OC3H7) 4(THD)로 표현되는 유기탄탈 화합물, 및 Nb(i-OC3H7)5와 Nb(i-OC3H7)4(THD)로 표현되는 유기니오브 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  34. 제29항에 있어서,
    상기 산화물막은 Sr/(Ta+Nb), Bi(Ta+Nb) 및 Ti(Ta+Nb)로 표현되는 각 원자조성비의 각각이 0.6 ≤2Sr/(Ta+Nb) ≤1.2, 1.7 ≤2Bi/(Ta+Nb) ≤2.8 및 0 ≤2Ti/(Ta+Nb) ≤1.0의 관계를 만족시키는 유전체막의 제조방법.
  35. 제29항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  36. 제29항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRucOd (단, a, b, c, d는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤90, 0 ≤b ≤90, 0 ≤c ≤90, 0 ≤d ≤10 및 a+b+c+d=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 산화물 전극과, 상기 산화물 전극 상에 형성된 것이며, 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 금속전극으로 이루어지는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  37. 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군, 유기스트론튬-탄탈 화합물 및 유기스트론튬-니오브 화합물로 이루어지는 제2군, 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 THF를 주성분으로 하는 유기용매에 소정의 조성비로 되도록 혼합 용해하여 혼합용액을 생성하는 공정;
    상기 혼합용액을 기화시켜 반응가스를 생성하는 공정;
    400℃ 이하로 유지된 기판을 설치한 반응실 내에 상기 반응가스를 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 상기 반응가스를 분해함으로써, 상기 기판 상에 산화물막을 성막하는 공정; 및
    상기 산화물막을 산화성 가스 분위기 중에서 열처리하여, SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막(단, 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1임)으로 하는 공정을 포함하는 유전체막의 제조방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 제1군은 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3 , Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3(이하, THD는 2, 2, 6, 6-테트라메틸-3, 5-헵탄디온: C11H20O2를 표시함)으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 제2군은 화학식 Sr[Ta(O-C2H5)6]2, Sr[Ta(O-iC3H 7)6]2로 표현되는 유기스트론튬-탄탈 화합물, 및 Sr[Nb(O-C2H5)6]2, Sr[Nb(O-iC3 H7)6]2로 표현되는 유기스트론튬-니오브 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  40. 제37항에 있어서,
    상기 제3군은 화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2 (i-OC3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  41. 제37항에 있어서,
    상기 산화물막은 Sr/(Ta+Nb), Bi(Ta+Nb) 및 Ti(Ta+Nb)로 표현되는 각 원자조성비의 각각이 0.6 ≤2Sr/(Ta+Nb) ≤1.2, 1.7 ≤2Bi/(Ta+Nb) ≤2.8 및 0 ≤2Ti/(Ta+Nb) ≤1.0의 관계를 만족시키는 유전체막의 제조방법.
  42. 제37항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  43. 제37항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRucOd (단, a, b, c, d는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤90, 0 ≤b ≤90, 0 ≤c ≤90, 0 ≤d ≤10 및 a+b+c+d=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 산화물 전극과, 상기 산화물 전극 상에 형성된 것이며, 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 금속전극으로 이루어지는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  44. 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군, 유기스트론튬 화합물로 이루어지 는 제2군, 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군, 및 유기탄탈 화합물과 유기니오브 화합물로 이루어지는 제4군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 THF를 주성분으로 하는 유기용매에 소정의 조성비로 되도록 혼합 용해하여 혼합용액을 생성하는 공정;
    상기 혼합용액을 기화시켜 반응가스를 생성하는 공정;
    상기 반응가스와 산화성 가스를 혼합하는 공정; 및
    500℃ 이상 700℃ 이하로 유지된 기판을 설치한 반응실 내에 상기 산화성 가스와의 혼합가스를 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 상기 기판 상에 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막(단, 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1임)을 형성하는 공정을 포함하는 유전체막의 제조방법.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 제1군은 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3 , Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3(이하, THD는 2, 2, 6, 6-테트라메틸-3, 5-헵탄디온: C11H20O2를 표시함)으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  46. 제44항에 있어서,
    상기 제2군은 화학식 Sr(THD)2, Sr(THD)2 ·테트라글림 및 Sr(Me5C5 )2 ·2THF(단, Me는 메틸기를 표시하고, THF는 테트라히드로푸란을 표시함)로 표현되는 유기스트론튬 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  47. 제44항에 있어서,
    상기 제3군은 화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2 (i-OC3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  48. 제44항에 있어서,
    상기 제4군은 화학식 Ta(i-OC3H7)5, Ta(i-OC3H7) 4(THD)로 표현되는 유기탄탈 화합물, 및 Nb(i-OC3H7)5와 Nb(i-OC3H7)4(THD)로 표현되는 유기니오브 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  49. 제44항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  50. 제44항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRucOd (단, a, b, c, d는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤90, 0 ≤b ≤90, 0 ≤c ≤90, 0 ≤d ≤10 및 a+b+c+d=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 산화물 전극과, 상기 산화물 전극 상에 형성된 것이며, 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 금속전극으로 이루어지는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  51. 유기비스무트 화합물로 이루어지는 제1군, 유기스트론튬-탄탈 화합물 및 유기스트론튬-니오브 화합물로 이루어지는 제2군, 유기티탄 화합물로 이루어지는 제3군 중의 각군으로부터 최소한 1종류의 유기금속 화합물을 선택하여 THF를 주성분으로 하는 유기용매에 소정의 조성비로 되도록 혼합 용해하여 혼합용액을 생성하는 공정;
    상기 혼합용액을 기화시켜 반응가스를 생성하는 공정;
    상기 반응가스와 산화성 가스를 혼합하는 공정: 및
    500℃ 이상 700℃ 이하로 유지된 기판을 설치한 반응실 내에 상기 산화성 가스와의 혼합가스를 도입하여, 플라스마 에너지를 이용한 화학적 기상성장에 의해, 상기 기판 상에 SrxBiy(Ta, Nb)2.0TizOw막(단, 0.6 ≤x ≤1.2, 1.7 ≤y ≤2.5, 0 ≤z ≤1.0, w=9 ±d, 0 ≤d ≤1임)을 형성하는 공정을 포함하는 유전체막의 제조방법.
  52. 제51항에 있어서,
    상기 제1군은 화학식 Bi(C6H5)3, Bi(O-C7H7)3 , Bi(O-C2H5)3, Bi(i-OC3H7)3, Bi(t-OC4H9)3, Bi(t-OC5H11)3 및 Bi(THD) 3(이하, THD는 2, 2, 6, 6-테트라메틸-3, 5-헵탄디온: C11H20O2를 표시함)으로 표현되는 유기비스무트 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  53. 제51항에 있어서,
    상기 제2군은 화학식 Sr[Ta(O-C2H5)6]2, Sr[Ta(O-iC3H 7)6]2로 표현되는 유기스트론튬-탄탈 화합물, 및 Sr[Nb(O-C2H5)6]2, Sr[Nb(O-iC3 H7)6]2로 표현되는 유기스트론튬-니오브 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  54. 제51항에 있어서,
    상기 제3군은 화학식 Ti(i-OC3H7)4, TiO(THD)2 및 Ti(THD)2 (i-OC3H7)2로 표현되는 유기티탄 화합물로 이루어지는 유전체막의 제조방법.
  55. 제51항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표 시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
  56. 제51항에 있어서,
    상기 기판의 성막표면은 화학식 IraPtbRucOd (단, a, b, c, d는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤90, 0 ≤b ≤90, 0 ≤c ≤90, 0 ≤d ≤10 및 a+b+c+d=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 산화물 전극과, 상기 산화물 전극 상에 형성된 것이며, 화학식 IraPtbRuc(단, a, b, c는 조성을 원자%로 표시하고, 0 ≤a ≤100, 0 ≤b ≤100, 0 ≤c ≤100 및 a+b+c=100의 관계를 만족시킴)로 표현되는 금속전극으로 이루어지는 전극이 형성되어 있는 유전체막의 제조방법.
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