KR100702133B1 - Semiconductor device having TiLaO gate insulating layer and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

A semiconductor device and its manufacturing method are provided to enhance a process margin and to improve the reliability of the device by using a TiLaO layer as a gate insulating layer. A TiLaO layer(240) is formed on a semiconductor substrate(200), wherein the TiLaO layer is used as a gate insulating layer. A barrier metal is arranged on the TiLaO layer. A gate electrode layer(260) is arranged on the barrier metal. A silicon oxide layer or a silicon oxide nitride layer are capable of being interposed between the substrate and the TiLaO layer. The thicknesses of the silicon oxide layer or the silicon oxide nitride layer are in a first range of 15 angstroms or less. The thickness of the TiLaO layer is in a second range of 20 to 500 angstroms.

Description

티타늄란탄옥사이드(ＴｉＬａＯ) 게이트절연막을 갖는 반도체소자 및 그 제조방법{Semiconductor device having TiLaO gate insulating layer and method of fabricating the same}Semiconductor device having TiLaO gate insulating layer and method of fabrication thereof {Semiconductor device having TiLaO gate insulating layer and method of fabricating the same}

도 1은 종래의 고유전율을 갖는 게이트절연막을 갖는 반도체소자를 나타내 보인 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device having a gate insulating film having a conventional high dielectric constant.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 티타늄란탄옥사이드(TiLaO) 게이트절연막을 갖는 반도체소자 및 그 제조방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 단면도들이다.2 and 3 are cross-sectional views illustrating a semiconductor device having a titanium lanthanum oxide (TiLaO) gate insulating film and a method of manufacturing the same.

도 4는 본 발명에 따른 고유전율의 게이트절연막을 갖는 반도체소자의 제조방법에 있어서 원자층증착방법을 사용하여 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성하는 과정의 일 예를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.4 is a view illustrating an example of a process of forming a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film using an atomic layer deposition method in a method of manufacturing a semiconductor device having a high dielectric constant gate insulating film according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 티타늄란탄옥사이드(TiLaO) 게이트절연막을 갖는 반도체소자의 제조방법에 있어서 원자층증착방법을 사용하여 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성하는 과정의 다른 예를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film using an atomic layer deposition method in a method of manufacturing a semiconductor device having a titanium lanthanum oxide (TiLaO) gate insulating film according to the present invention. Drawing.

본 발명은 반도체소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 티타늄란탄옥 사이드(TiLaO) 게이트절연막을 갖는 반도체소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having a titanium lanthanum octaside (TiLaO) gate insulating film and a method for manufacturing the same.

최근 반도체소자의 집적도가 증가하면서, 선폭이 0.1㎛급 또는 그 이하의 소자에서는 숏채널효과(short channel effect)의 감소, 효과적인 채널 컨트롤 등을 위하여, 게이트절연막이 대략 40Å 이하의 전기적 두께를 갖는 것이 요구되고 있다. 그러나 이와 같은 두께에서는 반도체기판과 게이트전극 사이의 직접 터널링(direct tunneling)에 의해 누설전류가 증가하여 트랜지스터의 이상동작이 유발되며, 디램(DRAM)과 같은 반도체 메모리소자의 경우 커패시터와 관련된 리프fp시 타임(refresh time)이 감소되는 등의 여러 가지 문제들이 발생한다. 따라서 최근에는 이와 같은 직접 터널링이 방지될 수 있을 정도로 충분한 물리적 두께를 유지하면서 전기적 두께를 감소시킬 수 있는 고유전율의 절연막(high-k dielectric)으로 게이트절연막을 형성하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.With the recent increase in the degree of integration of semiconductor devices, in devices with a line width of 0.1 μm or less, the gate insulating film has an electrical thickness of about 40 μs or less for reducing short channel effects and effective channel control. It is required. However, at such a thickness, a leakage current increases by direct tunneling between the semiconductor substrate and the gate electrode, thereby causing an abnormal operation of the transistor. In the case of a semiconductor memory device such as DRAM, a leaf fp Various problems arise, such as reduced refresh time. Therefore, recent studies have been actively conducted to form a gate insulating film using a high-k dielectric that can reduce electrical thickness while maintaining a sufficient physical thickness to prevent such direct tunneling. .

도 1은 종래의 고유전율을 갖는 게이트절연막을 갖는 반도체소자를 나타내 보인 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device having a gate insulating film having a conventional high dielectric constant.

도 1을 참조하면, 반도체기판(100)은 소자분리막(110)에 의해 한정되는 활성영역(120)을 갖는다. 활성영역(120) 위에는 게이트스택(gate stack)이 배치되는데, 이 게이트스택은 실리콘옥사이드막(130), 고유전율의 게이트절연막(140), 장벽금속막(150) 및 게이트전극막(160)이 순차적으로 배치된 구조를 갖는다. 실리콘옥사이드막(130) 대신에 실리콘옥사이드나이트라이드막(SiON)막이 사용될 수 있다. 고유전율의 게이트절연막(140)은 하프늄옥사이드(HfO2)막 또는 탄탈륨옥사이드(Ta2O5)막 과 같은 금속산화막으로 이루어질 수 있다. 장벽금속막(150)은 티타늄나이트라이드(TiN)막 또는 텅스텐나이트라이드(WN)막으로 이루어질 수 있다. 그리고 게이트전극막(160)은 텅스텐실리사이드(WSi)막, 텅스텐(W)막 또는 티타늄실리사이드(TiSi2)막을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the semiconductor substrate 100 has an active region 120 defined by the device isolation layer 110. A gate stack is disposed on the active region 120. The gate stack includes a silicon oxide film 130, a high dielectric constant gate insulating film 140, a barrier metal film 150, and a gate electrode film 160. It has a structure arranged sequentially. Instead of the silicon oxide film 130, a silicon oxide nitride film (SiON) film may be used. The high dielectric constant gate insulating film 140 may be formed of a metal oxide film such as a hafnium oxide (HfO 2 ) film or a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film. The barrier metal film 150 may be formed of a titanium nitride (TiN) film or a tungsten nitride (WN) film. The gate electrode layer 160 may include a tungsten silicide (WSi) film, a tungsten (W) film, or a titanium silicide (TiSi 2 ) film.

종래의 경우, 고유전율의 게이트절연막(140)으로서 하프늄옥사이드(HfO2)막 또는 탄탈륨옥사이드(Ta2O5)막을 사용함으로써, 앞서 언급한 바와 같이, 충분한 물리적 두께를 유지하면서도 작은 전기적 두께를 얻을 수 있다. 이는 하프늄옥사이드(HfO2)막 또는 탄탈륨옥사이드(Ta2O5)막의 높은 유전율 때문이다. 하프늄옥사이드(HfO2)막의 유전율(ε)은 대략 20이고, 탄탈륨옥사이드(Ta2O5)막의 유전율(ε)은 대략 25인 것으로 알려져 있다.In the related art, by using a hafnium oxide (HfO 2 ) film or a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film as the high dielectric constant gate insulating film 140, as described above, a small electrical thickness can be obtained while maintaining a sufficient physical thickness. Can be. This is due to the high dielectric constant of the hafnium oxide (HfO 2 ) film or the tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film. It is known that the dielectric constant? Of the hafnium oxide (HfO 2 ) film is approximately 20, and the dielectric constant? Of the tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film is approximately 25.

그러나 게이트전극막(160)으로서 금속게이트전극막을 사용하는 경우, 이와 같은 유전율의 크기만으로는 소자의 성능열화를 억제하는데 한계가 있다. 일 예로서 게이트절연막(140)으로서 탄탈륨옥사이드(Ta2O5)막을 사용하고 게이트전극막(160)으로서 금속막을 사용하는 구조에서는, 금속게이트전극막의 일함수(work function)가 크고, 이로 인하여 n채널형 모스트랜지스터의 문턱전압이 대략 1V 이상으로 높게 측정되는 문제가 발생한다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서는, 높은 문턱전압을 감소시켜야 하고, 이에 따라 채널 이온주입시 기존의 보론(B) 대신 포스포러스(P)를 불순물이온으로 사용하여야 하는데, 포스포러스(P)의 상대적으로 높은 확산속도로 인하여 채널이 표면 부근에서 형성되지 않고 매몰된 채널이 형성되며, 이는 결국 소자의 성능을 열화시키는 문제를 유발한다.However, when the metal gate electrode film is used as the gate electrode film 160, only such a dielectric constant has a limit in suppressing the deterioration of the device performance. As an example, in a structure in which a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film is used as the gate insulating film 140 and a metal film is used as the gate electrode film 160, the work function of the metal gate electrode film is large, and thus, n A problem arises in that the threshold voltage of the channel-type MOS transistor is measured as high as about 1V or more. In order to solve this problem, the high threshold voltage should be reduced, and thus, when channel ion implantation, phosphorus (P) should be used as impurity ion instead of boron (B). Due to the high diffusion rate, channels are not formed near the surface, but buried channels are formed, which leads to a problem of degrading the performance of the device.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 충분한 물리적 두께를 가지면서도 얇은 전기적 두께를 확보할 수 있는 반도체소자를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a semiconductor device capable of securing a thin electrical thickness while having a sufficient physical thickness.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기와 같은 티타늄란탄옥사이드(TiLaO) 게이트절연막을 갖는 반도체소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a titanium lanthanum oxide (TiLaO) gate insulating film as described above.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 티타늄란탄옥사이드(TiLaO) 게이트절연막을 갖는 반도체소자는, 반도체기판 위에서 게이트절연막으로 배치되는 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막; 상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막 위에 배치되는 장벽금속막; 및 상기 장벽금속막 위에 배치되는 게이트전극막을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a semiconductor device having a titanium lanthanum oxide (TiLaO) gate insulating film according to the present invention, a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film disposed as a gate insulating film on a semiconductor substrate; A barrier metal film disposed on the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film; And a gate electrode film disposed on the barrier metal film.

상기 반도체기판과 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막 사이에 배치되는 실리콘옥사이드막 또는 실리콘옥사이드나이트라이드막을 더 구비할 수 있다.A silicon oxide film or a silicon oxide nitride film may be further provided between the semiconductor substrate and the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film.

이 경우, 상기 실리콘옥사이드막 또는 실리콘옥사이드나이트라이드막은 15Å보다 작은 두께를 갖는 것이 바람직하다.In this case, the silicon oxide film or silicon oxide nitride film preferably has a thickness of less than 15 kPa.

상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막은 20-500Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다.The titanium lanthanum oxide (TiLaO) film preferably has a thickness of 20-500 GPa.

상기 장벽금속막은 티타늄나이트라이드막 또는 텅스텐나이트라이드막으로 이루어질 수 있다.The barrier metal film may be formed of a titanium nitride film or a tungsten nitride film.

상기 게이트전극막은 폴리실리콘막, 텅스텐실리사이드막, 텅스텐막 또는 티타늄실리사이드막으로 이루어질 수 있다.The gate electrode film may be formed of a polysilicon film, a tungsten silicide film, a tungsten film, or a titanium silicide film.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 티타늄란탄옥사이드(TiLaO) 게이트절연막을 갖는 반도체소자의 제조방법은, 반도체기판 위에 버퍼절연막을 형성하는 단계; 상기 버퍼절연막 위에 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성하는 단계; 상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막 위에 장벽금속막을 형성하는 단계; 및 상기 장벽금속막 위에 게이트전극막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a semiconductor device having a titanium lanthanum oxide (TiLaO) gate insulating film according to the present invention, forming a buffer insulating film on a semiconductor substrate; Forming a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film on the buffer insulating film; Forming a barrier metal film on the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film; And forming a gate electrode film on the barrier metal film.

상기 버퍼절연막을 형성하는 단계는, 산소 분위기 또는 이산화질소 분위기 및 700 내지 1100℃의 온도에서 급속열처리방법을 사용하여 수행할 수 있다.The forming of the buffer insulating film may be performed by using a rapid heat treatment method in an oxygen atmosphere or a nitrogen dioxide atmosphere and a temperature of 700 to 1100 ° C.

상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막은 원자층증착방법을 사용하여 수행할 수 있다.The titanium lanthanum oxide (TiLaO) film may be performed using an atomic layer deposition method.

상기 원자층증착방법은, 티타늄(Ti)성분의 소스가스로서 Ti[OCH(CH3)2]4를 사용하고, 란탄(La)성분의 소스가스로서 La[(CH3)2CH-CH3CONH2]을 사용하며, 반응가스로서 오존, 산소, 플라즈마 산소, 이산화질소, 플라즈마 이산화질소 또는 수증기를 사용하여 수행할 수 있다.In the atomic layer deposition method, Ti [OCH (CH 3 ) 2 ] 4 is used as the source gas of titanium (Ti) component, and La [(CH 3 ) 2 CH—CH 3 is used as the source gas of lanthanum (La) component. CONH 2 ], and may be performed using ozone, oxygen, plasma oxygen, nitrogen dioxide, plasma nitrogen dioxide or water vapor as a reaction gas.

상기 원자층증착방법을 사용하여 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성하는 단계는, 티타늄(Ti) 소스가스 공급, 퍼지가스 공급, 반응가스 공급 및 퍼지가스 공급을 순차적으로 수행하는 제1 단계와, 란탄(La) 소스가스 공급, 퍼지가스 공급, 반응가스 공급 및 퍼지가스 공급을 순차적으로 수행하는 제2 단계를 반복적으로 실시하여 수행하되, 상기 제1 단계와 제2 단계의 비율은 적어도 9:1 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.Forming a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film using the atomic layer deposition method, the first step of sequentially performing a titanium (Ti) source gas supply, purge gas supply, reaction gas supply and purge gas supply, and lanthanum (La) repeatedly performing the second step of sequentially performing the source gas supply, the purge gas supply, the reactant gas supply, and the purge gas supply, wherein the ratio of the first step and the second step is at least 9: 1 or less. It is preferable to

상기 원자층증착방법을 사용하여 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성하는 단계는, 티타늄(Ti) 소스가스 공급, 퍼지가스 공급, 란탄(La) 소스가스 공급, 퍼지가스 공급, 반응가스 공급 및 퍼지가스 공급을 순차적으로 수행하는 단계를 반복적으로 실시하여 수행하되, 상기 티타늄(Ti) 소스가스의 공급과 상기 란탄(La) 소스가스의 공급의 횟수가 적어도 9:1 이하가 되도록 할 수도 있다.Forming a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film by using the atomic layer deposition method, titanium (Ti) source gas supply, purge gas supply, lanthanum (La) source gas supply, purge gas supply, reaction gas supply and purge gas The step of sequentially performing the supply may be performed repeatedly, so that the number of supply of the titanium (Ti) source gas and the supply of the lanthanum (La) source gas may be at least 9: 1 or less.

상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성한 후에 100 내지 500W의 바이어스, 200 내지 500℃의 저온 및 N2O 분위기에서 플라즈마 어닐링을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.After forming the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film may further comprise performing a plasma annealing in a bias of 100 to 500W, low temperature of 200 to 500 ℃ and N 2 O atmosphere.

상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성한 후에 500 내지 900℃의 온도 및 N2 분위기 또는 0.1 이하의 비를 갖는 O2/N2 분위기에서 어닐링을 수행하는 단계를 더 포함할 수도 있다.After forming the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film may further comprise performing annealing in an O 2 / N 2 atmosphere having a temperature of 500 to 900 ℃ and N 2 atmosphere or a ratio of 0.1 or less.

상기 장벽금속막은 티타늄나이트라이드막 또는 텅스텐나이트라이드막으로 형 성할 수 있다.The barrier metal film may be formed of a titanium nitride film or a tungsten nitride film.

상기 게이트전극막은 폴리실리콘막, 텅스텐실리사이드막, 텅스텐막 또는 티타늄실리사이드막으로 형성할 수 있다.The gate electrode film may be formed of a polysilicon film, a tungsten silicide film, a tungsten film, or a titanium silicide film.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 티타늄란탄옥사이드(TiLaO) 게이트절연막을 갖는 반도체소자 및 그 제조방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 단면도들이다.2 and 3 are cross-sectional views illustrating a semiconductor device having a titanium lanthanum oxide (TiLaO) gate insulating film and a method of manufacturing the same.

먼저 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 티타늄란탄옥사이드(TiLaO) 게이트절연막을 갖는 반도체소자는, 소자분리막(210)에 의해 한정되는 활성영역(220)을 갖는 반도체기판(200)에 형성된다. 반도체기판(200)의 활성영역(220) 위에는 버퍼절연막(230)이 배치된다. 이 버퍼절연막(230)은 대략 15Å보다 작은 두께의 실리콘옥사이드(SiO2)막 또는 실리콘옥사이드나이트라이드(SiON)막으로 이루어진다. 상기 버퍼절연막(230)은 후속의 티타늄란탄옥사이드(TiLaO) 게이트절연막(240)과 반도체기판(200) 사이의 계면특성을 향상시킨다.First, referring to FIG. 3, a semiconductor device having a titanium lanthanum oxide (TiLaO) gate insulating film according to the present invention is formed on a semiconductor substrate 200 having an active region 220 defined by an isolation layer 210. The buffer insulating layer 230 is disposed on the active region 220 of the semiconductor substrate 200. The buffer insulating film 230 is formed of a silicon oxide (SiO 2 ) film or a silicon oxide nitride (SiON) film having a thickness of less than about 15 kV. The buffer insulating layer 230 improves the interface between the subsequent titanium lanthanum oxide (TiLaO) gate insulating layer 240 and the semiconductor substrate 200.

버퍼절연막(230) 위에는 고유전율의 게이트절연막으로서 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(240)이 배치된다. 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(240)의 유전율(ε)은 대략 30-50으로, 일반적으로 게이트절연막으로서 사용되는 탄탈륨옥사이드(Ta2O5)막( ε=25), 하프늄옥사이드(HfO2)막(ε=20), 또는 알루미늄옥사이드(Al2O3)막(ε=9)의 유전율보다 크다. 따라서 충분한 물리적 두께를 가지면서도 얇은 전기적 두께를 확보할 수 있다. 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(240)은 대략 20-500Å의 두께를 갖는다.A titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 240 is disposed on the buffer insulating film 230 as a gate insulating film having a high dielectric constant. The dielectric constant ε of the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 240 is approximately 30-50, and a tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) film (ε = 25) and hafnium oxide (HfO 2 ) are generally used as a gate insulating film. It is larger than the dielectric constant of the film (ε = 20) or the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film (ε = 9). Therefore, it is possible to secure a thin electrical thickness while having a sufficient physical thickness. The titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 240 has a thickness of approximately 20-500 μs.

상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(240) 위에는 장벽금속막(250) 및 게이트전극막(260)이 순차적으로 배치된다. 장벽금속막(250)은 티타늄나이트라이드(TiN)막 또는 텅스텐나이트라이드(WN)막으로 형성할 수 있다. 게이트전극막(260)은 티타늄실리사이드(TiSix)막, 텅스텐실리사이드(WSi)막 또는 텅스텐(W)막과 같은 금속막으로 형성할 수 있으며, 경우에 따라서 폴리실리콘막으로 형성할 수도 있다. 비록 도면에 나타내지는 않았지만, 반도체기판(200)의 활성영역(220) 내에는 소스/드레인영역(미도시)이 배치된다.The barrier metal layer 250 and the gate electrode layer 260 are sequentially disposed on the titanium lanthanum oxide (TiLaO) layer 240. The barrier metal film 250 may be formed of a titanium nitride (TiN) film or a tungsten nitride (WN) film. The gate electrode film 260 may be formed of a metal film such as a titanium silicide (TiSi x ) film, a tungsten silicide (WSi) film, or a tungsten (W) film, and in some cases, may be formed of a polysilicon film. Although not shown in the drawing, a source / drain region (not shown) is disposed in the active region 220 of the semiconductor substrate 200.

이와 같은 본 발명에 따른 티타늄란탄옥사이드(TiLaO) 게이트절연막을 갖는 반도체소자를 제조하기 위해서는, 먼저 도 2에 나타낸 바와 같이, 소자분리막(210)에 의해 한정되는 활성영역(220)을 갖는 반도체기판(200) 위에 버퍼용 절연막(231), 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(241), 장벽금속용 물질막(251) 및 게이트전극용 물질막(261)을 순차적으로 형성한다.In order to manufacture a semiconductor device having a titanium lanthanum oxide (TiLaO) gate insulating film according to the present invention, as shown in FIG. 2, a semiconductor substrate having an active region 220 defined by an element isolation film 210 is formed. A buffer insulating film 231, a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 241, a barrier metal material 251 and a gate electrode material 261 are sequentially formed on the 200.

장벽금속용 물질막(251)은 티타늄나이트라이드(TiN)막 또는 텅스텐나이트라이드(WN)막으로 형성한다. 게이트전극용 물질막(261)은 티타늄실리사이드(TiSix)막, 텅스텐실리사이드(WSi)막 또는 텅스텐(W)막과 같은 금속막으로 형성하며, 경우에 따라서 폴리실리콘막으로도 형성한다.The barrier metal material layer 251 is formed of a titanium nitride (TiN) film or a tungsten nitride (WN) film. The gate electrode material film 261 is formed of a metal film such as a titanium silicide (TiSi x ) film, a tungsten silicide (WSi) film, or a tungsten (W) film. In some cases, the gate electrode material film 261 is also formed of a polysilicon film.

상기 버퍼용 절연막(231)은, 실리콘옥사이드(SiO2)막이나 실리콘옥사이드나이트라이드(SiON)막으로 형성한다. 실리콘옥사이드(SiO2)막으로 형성하는 경우, 산소(O2) 분위기와, 대략 700-1100℃의 온도에서 급속열처리방법(RTP; Rapid Thermal Process)을 사용하여 형성한다. 실리콘옥사이드나이트라이드(SiON)막으로 형성하는 경우, 이산화질소(N2O) 분위기와, 대략 700-1100℃의 온도에서 급속열처리방법을 사용하여 형성한다. 어느 경우이던지 버퍼용 절연막(231)의 두께가 두꺼운 경우에는 게이트절연막의 유전율특성이 저하되므로, 버퍼용 절연막(231)의 두께는 15Å 이하가 되도록 한다.The buffer insulating film 231 is formed of a silicon oxide (SiO 2 ) film or a silicon oxide nitride (SiON) film. In the case of forming a silicon oxide (SiO 2 ) film, it is formed by using an Rapid Thermal Process (RTP) at an oxygen (O 2 ) atmosphere and at a temperature of approximately 700-1100 ° C. In the case of forming a silicon oxide nitride (SiON) film, it is formed using a rapid heat treatment method at a nitrogen dioxide (N 2 O) atmosphere and at a temperature of approximately 700-1100 ° C. In either case, when the thickness of the buffer insulating film 231 is thick, the dielectric constant characteristic of the gate insulating film is reduced, so that the thickness of the buffer insulating film 231 is 15 kΩ or less.

상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(241)은 원자층증착(ALD; Atomic Layer Deposition)방법을 사용하여 형성한다. 원자층증착방법을 이용한 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(241) 증착시, 티타늄(Ti)성분의 소스가스로는 Ti[OCH(CH3)2]4를 사용하거나, 또는 티타늄(Ti)을 함유한 기타 유기금속화합물을 전구체로 사용한다. 란탄(La)성분의 소스가스로는 La[(CH3)2CH-CH3CONH2]을 사용하거나, 또는 란탄(La)을 함유한 기타 유기금속화합물을 전구체로 사용한다. 반응가스(reactants gas)로는 오존(O3), 산소(O2), 플라즈마 산소(plasma O2), 이산화질소(N2O), 플라즈마 이산화질소(plasma N2O) 또는 수증기(H20 증기)를 사용한다. 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(241)의 두께는 대략 20-500Å이 되도록 한다.The titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 241 is formed using atomic layer deposition (ALD). When depositing the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 241 using the atomic layer deposition method, the source gas of the titanium (Ti) component uses Ti [OCH (CH 3 ) 2 ] 4 , or contains titanium (Ti). Other organometallic compounds are used as precursors. As the source gas of lanthanum (La), La [(CH 3 ) 2 CH-CH 3 CONH 2 ] is used, or other organometallic compound containing lanthanum (La) is used as a precursor. Reactants gas is ozone (O 3 ), oxygen (O 2 ), plasma oxygen (plasma O 2 ), nitrogen dioxide (N 2 O), plasma nitrogen dioxide (plasma N 2 O) or water vapor (H 2 0 vapor) Use The thickness of the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 241 is approximately 20-500 kPa.

도 4는 본 발명에 따른 티타늄란탄옥사이드(TiLaO) 게이트절연막을 갖는 반도체소자의 제조방법에 있어서 원자층증착방법을 사용하여 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성하는 과정의 일 예를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.4 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film using an atomic layer deposition method in a method of manufacturing a semiconductor device having a titanium lanthanum oxide (TiLaO) gate insulating film according to the present invention. Drawing.

도 4를 참조하면, 먼저 버퍼용 절연막(231)이 형성된 반도체기판(200)을 원자층증착설비 내에 로딩한다. 그리고 티타늄(Ti) 소스가스, 퍼지가스, 반응가스 및 퍼지가스를 순차적으로 공급한다. 그러면 티타늄옥사이드(TiO2) 원자층이 형성되는 1 사이클(cycle)이 수행된다. 티타늄(Ti) 소스가스로는 Ti[OCH(CH3)2]4를 사용하거나, 또는 티타늄(Ti)을 함유한 기타 유기금속화합물을 전구체로 사용한다. 반응가스로는 오존(O3), 산소(O2), 플라즈마 산소(plasma O2), 이산화질소(N2O), 플라즈마 이산화질소(plasma N2O) 또는 수증기(H20 증기)를 사용한다. 그리고 퍼지가스로는 질소(N2)가스 또는 아르곤(Ar)가스를 사용한다. 티타늄(Ti) 소스가스는 대략 50-500sccm만큼 공급한다. 반응가스로서 대략 200±20g/㎥ 농도의 오존(O3)을 사용하는 경우 공급량은 대략 0.1-1slm이 되도록 한다.Referring to FIG. 4, first, a semiconductor substrate 200 on which a buffer insulating film 231 is formed is loaded into an atomic layer deposition facility. Then, titanium (Ti) source gas, purge gas, reaction gas and purge gas are sequentially supplied. Then, one cycle in which the titanium oxide (TiO 2 ) atomic layer is formed is performed. As a titanium (Ti) source gas, Ti [OCH (CH 3 ) 2 ] 4 is used, or other organometallic compound containing titanium (Ti) is used as a precursor. As the reaction gas, ozone (O 3 ), oxygen (O 2 ), plasma oxygen (plasma O 2 ), nitrogen dioxide (N 2 O), plasma nitrogen dioxide (plasma N 2 O), or water vapor (H 2 O vapor) is used. As the purge gas, nitrogen (N 2 ) gas or argon (Ar) gas is used. Titanium (Ti) source gas is supplied by approximately 50-500 sccm. When using ozone (O 3 ) at a concentration of approximately 200 ± 20 g / m 3 as the reaction gas, the supply amount is approximately 0.1-1 slm.

티타늄옥사이드(TiO2) 원자층 형성을 위한 1 사이클이 수행된 후에는 란탄옥사이드(LaxOy) 원자층 형성을 위한 1 사이클이 수행한다. 즉 란탄(La) 소스가스, 퍼지가스, 반응가스 및 퍼지가스를 순차적으로 공급한다. 란탄(La) 소스가스로는 La[(CH3)2CH-CH3CONH2]을 사용하거나, 또는 란탄(La)을 함유한 기타 유기금속화합물 을 전구체로 사용한다. 반응가스로는 오존(O3), 산소(O2), 플라즈마 산소(plasma O2), 이산화질소(N2O), 플라즈마 이산화질소(plasma N2O) 또는 수증기(H20 증기)를 사용한다. 그리고 퍼지가스로는 질소(N2)가스 또는 아르곤(Ar)가스를 사용한다. 란탄(La) 소스가스도 대략 50-500sccm만큼 공급한다. 또한 반응가스로서 대략 200±20g/㎥ 농도의 오존(O3)을 사용하는 경우 공급량은 대략 0.1-1slm이 되도록 한다.After one cycle for forming a titanium oxide (TiO 2 ) atomic layer is performed, one cycle for forming a lanthanum oxide (La x O y ) atomic layer is performed. That is, lanthanum (La) source gas, purge gas, reaction gas and purge gas are sequentially supplied. As the lanthanum (La) source gas, La [(CH 3 ) 2 CH-CH 3 CONH 2 ] is used or other organometallic compound containing lanthanum (La) is used as a precursor. As the reaction gas, ozone (O 3 ), oxygen (O 2 ), plasma oxygen (plasma O 2 ), nitrogen dioxide (N 2 O), plasma nitrogen dioxide (plasma N 2 O), or water vapor (H 2 O vapor) is used. As the purge gas, nitrogen (N 2 ) gas or argon (Ar) gas is used. Lanthanum (La) source gas is also supplied by approximately 50-500 sccm. In addition, when using ozone (O 3 ) of approximately 200 ± 20 g / ㎥ concentration as the reaction gas, the supply amount is to be approximately 0.1-1 slm.

이와 같이 티타늄옥사이드(TiO2) 원자층이 형성되는 1 사이클과 란탄옥사이드(LaxOy) 원자층이 형성되는 1 사이클이 수행되면, 버퍼용 절연막(231) 상에 원자층 단위의 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(241)이 만들어지며, 상기 과정을 반복적으로 수행함으로써 최종적으로 원하는 두께, 예컨대 대략 20-500Å 두께의 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(241)을 형성할 수 있다. 이때 티타늄옥사이드(TiO2) 원자층이 형성되는 1 사이클과 란탄옥사이드(LaxOy) 원자층이 형성되는 1 사이클은 대략 9:1 이하의 비율이 되도록 수행하여 티타늄(Ti)과 란탄(La)의 상대적인 조성비를 조절한다.As such, when one cycle in which a titanium oxide (TiO 2 ) atomic layer is formed and one cycle in which a lanthanum oxide (La x O y ) atomic layer is formed are performed, titanium lanthanum oxide in atomic layer units on the buffer insulating layer 231 is performed. A (TiLaO) film 241 is formed, and by repeatedly performing the above process, a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 241 having a desired thickness, for example, approximately 20-500 Å thickness can be finally formed. At this time, one cycle in which the titanium oxide (TiO 2 ) atomic layer is formed and one cycle in which the lanthanum oxide (La x O y ) atomic layer is formed are performed in a ratio of about 9: 1 or less, so that titanium (Ti) and lanthanum (La) are formed. Adjust the relative composition ratio of).

도 5는 본 발명에 따른 티타늄란탄옥사이드(TiLaO) 게이트절연막을 갖는 반도체소자의 제조방법에 있어서 원자층증착방법을 사용하여 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성하는 과정의 다른 예를 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film using an atomic layer deposition method in a method of manufacturing a semiconductor device having a titanium lanthanum oxide (TiLaO) gate insulating film according to the present invention. Drawing.

도 5를 참조하면, 먼저 버퍼용 절연막(231)이 형성된 반도체기판(200)을 원자층증착설비 내에 로딩한다. 그리고 티타늄(Ti) 소스가스, 퍼지가스, 란탄(La) 소 스가스, 퍼지가스, 반응가스 및 퍼지가스를 원자층증착설비 내로 순차적으로 공급한다. 그러면 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막이 원자층 단위로 형성되는 1 사이클이 수행된다. 이 경우에도, 티타늄(Ti) 소스가스로서 Ti[OCH(CH3)2]4를 사용하거나, 또는 티타늄(Ti)을 함유한 기타 유기금속화합물을 전구체로 사용할 수 있다. 란탄(La) 소스가스로는 La[(CH3)2CH-CH3CONH2]을 사용하거나, 또는 란탄(La)을 함유한 기타 유기금속화합물을 전구체로 사용할 수 있다. 반응가스로는 오존(O3), 산소(O2), 플라즈마 산소(plasma O2), 이산화질소(N2O), 플라즈마 이산화질소(plasma N2O) 또는 수증기(H20 증기)를 사용한다. 그리고 퍼지가스로는 질소(N2)가스 또는 아르곤(Ar)가스를 사용한다. 티타늄(Ti) 소스가스 및 란탄(La) 소스가스는 대략 50-500sccm만큼 공급한다. 반응가스로서 대략 200±20g/㎥ 농도의 오존(O3)을 사용하는 경우 공급량은 대략 0.1-1slm이 되도록 한다. 이때 티타늄(Ti) 소스가스의 공급과 란탄(La) 소스가스의 공급의 횟수가 적어도 9:1 이하가 되도록 하여 티타늄(Ti)과 란탄(La)의 상대적인 조성비를 조절한다. 경우에 따라서는 티타늄(Ti) 소스가스의 공급과 란탄(La) 소스가스의 공급양을 조절할 수도 있다.Referring to FIG. 5, first, a semiconductor substrate 200 on which a buffer insulating film 231 is formed is loaded into an atomic layer deposition facility. Then, titanium (Ti) source gas, purge gas, lanthanum (La) source gas, purge gas, reaction gas and purge gas are sequentially supplied into the atomic layer deposition facility. Then, one cycle in which the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film is formed in atomic layer units is performed. Also in this case, Ti [OCH (CH 3 ) 2 ] 4 may be used as the titanium (Ti) source gas, or other organometallic compound containing titanium (Ti) may be used as a precursor. As the lanthanum (La) source gas, La [(CH 3 ) 2 CH-CH 3 CONH 2 ] may be used, or other organometallic compound containing lanthanum (La) may be used as a precursor. As the reaction gas, ozone (O 3 ), oxygen (O 2 ), plasma oxygen (plasma O 2 ), nitrogen dioxide (N 2 O), plasma nitrogen dioxide (plasma N 2 O), or water vapor (H 2 O vapor) is used. As the purge gas, nitrogen (N 2 ) gas or argon (Ar) gas is used. Titanium (Ti) source gas and lanthanum (La) source gas are supplied by approximately 50-500 sccm. When using ozone (O 3 ) at a concentration of approximately 200 ± 20 g / m 3 as the reaction gas, the supply amount is approximately 0.1-1 slm. At this time, the number of supply of the titanium (Ti) source gas and the supply of the lanthanum (La) source gas is adjusted to be at least 9: 1 or less to control the relative composition ratio of titanium (Ti) and lanthanum (La). In some cases, the supply of titanium (Ti) source gas and the supply of lanthanum (La) source gas may be adjusted.

티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(241)을 형성한 후에는 대략 100-500W의 바이어스, 대략 200-500℃의 저온 및 이산화질소(N2O) 분위기에서의 플라즈마 어닐링을 수행하여, 증착된 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(241) 내의 산소결핍부분에 산소를 공급하여 보이드를 제거하고, 증착과정에서 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(241) 내에 포함된 유기물 및 질소성분을 제거한다. 상기 플라즈마 어닐링을 수행하는데 있어서, 챔버의 압력은 대략 0.1-10torr를 유지하고, 분위기가스의 공급량은 대략 5sccm 내지 5slm이 되도록 하며, 수행시간은 대략 1-5분 정도로 설정한다.After the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 241 is formed, plasma anneal is performed by a bias of approximately 100-500 W, a low temperature of approximately 200-500 ° C., and a nitrogen dioxide (N 2 O) atmosphere, and then deposited titanium lanthanum oxide. Oxygen is supplied to the oxygen deficient portion of the (TiLaO) film 241 to remove voids, and organic matter and nitrogen components included in the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 241 are removed during the deposition process. In performing the plasma annealing, the pressure of the chamber is maintained at about 0.1-10torr, the supply amount of the atmospheric gas is set to about 5sccm to 5slm, and the running time is set at about 1-5 minutes.

저온의 플라즈마 어닐링을 수행한 후에는, 대략 500-900℃의 온도 및 질소(N2) 분위기 또는 0.1 이하의 비를 갖는 산소/질소(O2/N2) 분위기에서의 고온어닐링을 수행할 수 있다. 이 경우는 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(241)을 비정질로 형성한 경우로서, 상기 고온어닐링에 의해 비정질 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(241)의 결정화가 이루어져 유전성이 향상되며, 또한 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(241) 내의 불순물도 제거된다. 상기 고온어닐링은 퍼니스(furnace)에서 수행될 수 있으며, 또는 급속열처리챔버내에서 수행될 수 있다. 고온어닐링을 수행하는데 있어서, 퍼니스를 사용하는 경우 퍼니스 내의 온도는 대략 600-800℃가 되도록 하며, 급속열처리챔버를 사용하는 경우 급속열처리챔버 내의 온도는 대략 500-800℃가 되도록 한다. 어느 경우이던지 대략 700-760torr의 상압 또는 대략 1-100torr의 감압을 유지하고, 분위기가스의 공급량은 대략 5sccm 내지 5slm이 되도록 하며, 수행시간은 대략 60초가 되도록 설정한다.After performing low temperature plasma annealing, high temperature annealing may be performed in an atmosphere of nitrogen (N 2 ) and in an oxygen / nitrogen (O 2 / N 2 ) atmosphere having a ratio of 0.1 or less. have. In this case, the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 241 is formed as an amorphous material. The amorphous titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 241 is crystallized by the high temperature annealing to improve the dielectric property, and also titanium lanthanum oxide. Impurities in the (TiLaO) film 241 are also removed. The high temperature annealing can be carried out in a furnace or in a rapid heat treatment chamber. In carrying out the high temperature annealing, the temperature in the furnace is approximately 600-800 ° C. when the furnace is used and the temperature in the rapid heat treatment chamber is approximately 500-800 ° C. when the rapid heat treatment chamber is used. In either case, an atmospheric pressure of approximately 700-760 torr or a reduced pressure of approximately 1-100 torr is maintained, and the supply amount of atmospheric gas is set to about 5 sccm to 5 slm, and the running time is set to about 60 seconds.

이와 같이 반도체기판(200) 위에 버퍼용 절연막(231), 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막(241), 장벽금속용 물질막(251) 및 게이트전극용 물질막(261)을 순차적으로 형성한 후에는, 통상의 패터닝을 수행하여, 도 3에 나타낸 바와 같이, 반도체기판(200) 위에 버퍼절연막(230), 게이트절연막으로서의 티타늄란탄옥사이드(TiLaO) 막(240), 장벽금속막(250) 및 게이트전극막(260)이 순차적으로 적층되는 구조체를 형성한다. 상기 패터닝을 수행한 후에는 통상의 열처리를 수행할 수 있다.After the buffer insulating film 231, the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 241, the barrier metal material 251 and the gate electrode material 261 are sequentially formed on the semiconductor substrate 200 as described above. As shown in FIG. 3, a normal patterning process is performed to form a buffer insulating film 230, a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film 240 as a gate insulating film, a barrier metal film 250, and a gate electrode on the semiconductor substrate 200. A structure is formed in which the films 260 are sequentially stacked. After the patterning is performed, normal heat treatment may be performed.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고유전율의 게이트절연막을 갖는 반도체소자 및 그 제조방법에 의하면, 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 게이트절연막으로 사용함으로써 금속게이트전극막 채용시 수행되는 선택적 산화공정에 의해 게이트절연막의 유효두께 증가 및 H2가 풍부한 분위기에서의 신뢰성 저하에 대한 저항성이 종래의 경우보다 커지므로, 공정마진이 증가하고 소자의 신뢰도를 향상시킬 수 있다는 이점도 제공된다.As described so far, according to the semiconductor device having a high dielectric constant gate insulating film according to the present invention and a method of manufacturing the same, the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film is used as a gate insulating film by a selective oxidation process performed when a metal gate electrode film is employed. Since the resistance to increasing the effective thickness of the gate insulating film and decreasing the reliability in an H 2 rich atmosphere becomes larger than in the conventional case, the advantage of increasing the process margin and improving the reliability of the device is also provided.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. Do.

Claims (16)

반도체기판 위에서 게이트절연막으로 배치되는 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막;A titanium lanthanum oxide (TiLaO) film disposed as a gate insulating film on a semiconductor substrate; 상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막 위에 배치되는 장벽금속막; 및A barrier metal film disposed on the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film; And 상기 장벽금속막 위에 배치되는 게이트전극막을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자.And a gate electrode film disposed on the barrier metal film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체기판과 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막 사이에 배치되는 실리콘옥사이드막 또는 실리콘옥사이드나이트라이드막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체소자.And a silicon oxide film or a silicon oxide nitride film disposed between the semiconductor substrate and the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 실리콘옥사이드막 또는 실리콘옥사이드나이트라이드막은 15Å보다 작은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체소자.The silicon oxide film or the silicon oxide nitride film has a thickness of less than 15 kHz. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막은 20-500Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체소자.The titanium lanthanum oxide (TiLaO) film has a thickness of 20-500Å. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 장벽금속막은 티타늄나이트라이드막 또는 텅스텐나이트라이드막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체소자.The barrier metal film is a semiconductor device, characterized in that consisting of a titanium nitride film or a tungsten nitride film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트전극막은 폴리실리콘막, 텅스텐실리사이드막, 텅스텐막 또는 티타늄실리사이드막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체소자.The gate electrode film is a semiconductor device, characterized in that consisting of a polysilicon film, tungsten silicide film, tungsten film or titanium silicide film. 반도체기판 위에 버퍼절연막을 형성하는 단계;Forming a buffer insulating film on the semiconductor substrate; 상기 버퍼절연막 위에 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성하는 단계;Forming a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film on the buffer insulating film; 상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막 위에 장벽금속막을 형성하는 단계; 및Forming a barrier metal film on the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film; And 상기 장벽금속막 위에 게이트전극막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.And forming a gate electrode film on the barrier metal film. 제7항에 있어서, 상기 버퍼절연막을 형성하는 단계는,The method of claim 7, wherein forming the buffer insulating film, 산소 분위기 또는 이산화질소 분위기 및 700 내지 1100℃의 온도에서 급속열처리방법을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that performed using an rapid heat treatment method in an oxygen atmosphere or a nitrogen dioxide atmosphere and a temperature of 700 to 1100 ℃. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막은 원자층증착방법을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.The titanium lanthanum oxide (TiLaO) film is a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that performed using the atomic layer deposition method. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 원자층증착방법은, 티타늄(Ti)성분의 소스가스로서 Ti[OCH(CH3)2]4를 사용하고, 란탄(La)성분의 소스가스로서 La[(CH3)2CH-CH3CONH2]을 사용하며, 반응가스로서 오존, 산소, 플라즈마 산소, 이산화질소, 플라즈마 이산화질소 또는 수증기를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.In the atomic layer deposition method, Ti [OCH (CH 3 ) 2 ] 4 is used as the source gas of titanium (Ti) component, and La [(CH 3 ) 2 CH—CH 3 is used as the source gas of lanthanum (La) component. CONH 2 ], the method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that performed using ozone, oxygen, plasma oxygen, nitrogen dioxide, plasma nitrogen dioxide or water vapor as a reaction gas. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 원자층증착방법을 사용하여 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성하는 단계는, 티타늄(Ti) 소스가스 공급, 퍼지가스 공급, 반응가스 공급 및 퍼지가스 공급을 순차적으로 수행하는 제1 단계와, 란탄(La) 소스가스 공급, 퍼지가스 공급, 반응가스 공급 및 퍼지가스 공급을 순차적으로 수행하는 제2 단계를 반복적으로 실시하여 수행하되, 상기 제1 단계와 제2 단계의 비율은 적어도 9:1 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.Forming a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film using the atomic layer deposition method, the first step of sequentially performing a titanium (Ti) source gas supply, purge gas supply, reaction gas supply and purge gas supply, and lanthanum (La) repeatedly performing the second step of sequentially performing the source gas supply, the purge gas supply, the reactant gas supply, and the purge gas supply, wherein the ratio of the first step and the second step is at least 9: 1 or less. Method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that to be. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 원자층증착방법을 사용하여 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성하는 단계는, 티타늄(Ti) 소스가스 공급, 퍼지가스 공급, 란탄(La) 소스가스 공급, 퍼지가스 공급, 반응가스 공급 및 퍼지가스 공급을 순차적으로 수행하는 단계를 반복적으로 실시하여 수행하되, 상기 티타늄(Ti) 소스가스의 공급과 상기 란탄(La) 소스가스의 공급의 횟수가 적어도 9:1 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.Forming a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film by using the atomic layer deposition method, titanium (Ti) source gas supply, purge gas supply, lanthanum (La) source gas supply, purge gas supply, reaction gas supply and purge gas The method may be performed by repeatedly performing a supplying step, but the number of times of supplying the titanium (Ti) source gas and the supply of the lanthanum (La) source gas may be at least 9: 1 or less. Method of manufacturing the device. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성한 후에 100 내지 500W의 바이어스, 200 내지 500℃의 저온 및 N2O 분위기에서 플라즈마 어닐링을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.And forming a titanium lanthanum oxide (TiLaO) film and then performing plasma annealing at a bias of 100 to 500 W, at a low temperature of 200 to 500 ° C., and in an N 2 O atmosphere. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 티타늄란탄옥사이드(TiLaO)막을 형성한 후에 500 내지 900℃의 온도 및 N2 분위기 또는 0.1 이하의 비를 갖는 O2/N2 분위기에서 어닐링을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.After forming the titanium lanthanum oxide (TiLaO) film further comprises the step of annealing in an O 2 / N 2 atmosphere having a temperature of 500 to 900 ℃ and N 2 atmosphere or a ratio of 0.1 or less. Manufacturing method. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 장벽금속막은 티타늄나이트라이드막 또는 텅스텐나이트라이드막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.And the barrier metal film is formed of a titanium nitride film or a tungsten nitride film. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 게이트전극막은 폴리실리콘막, 텅스텐실리사이드막, 텅스텐막 또는 티타늄실리사이드막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.And the gate electrode film is formed of a polysilicon film, a tungsten silicide film, a tungsten film or a titanium silicide film.
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