KR100720880B1 - 반도체 장치의 제조방법 및 반도체 제조장치 - Google Patents
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Abstract
가스혼합실 (6) 의 최적형상의 신중한 결정을 특별히 필요로 하지 않는 반도체 장치의 제조방법 및 반도체 제조장치를 제공한다.
루테늄 액체원료를 기화한 루테늄 원료가스를 공급하는 배관 (4) 과 산소함유가스 공급배관 (5) 을 가스혼합실 (6) 의 상류측에서 접속하여, 루테늄 원료가스 및 산소원자를 함유하는 가스 (예를 들면 산소 (O2), 오존 (O3) 등) 를 가스혼합실 (6) 진입전에 혼합시키도록 한다.
기화기, 가스 혼합실, 반응실, 가스배관, DRAM, 루테늄
Description
도 1 은 본 발명의 반도체 제조장치의 제 1 실시예를 설명하기 위한 도면.
도 2 는 본 발명의 반도체 제조장치의 제 2 실시예를 설명하기 위한 도면.
도 3 은 제 3 실시예에 따른 BST 막 제조용 장치를 설명하기 위한 도면.
도 4 는 본 발명의 제조방법을 사용하여 형성된 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 포함하는 DRAM 의 일부를 나타낸 단면도.
도 5 는 종래의 반도체 제조장치의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 6 은 가스혼합실내에서의 가스혼합 스페이스의 형상을 설명하기 위한 도면.
도 7 은 도 3 에 나타낸 반도체 제조장치의 확산판을 나타낸 도면.
도 8 은 도 7 의 A-A 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 반응실
2 : 루테늄 액체원료를 수용하는 용기
3 : 루테늄 액체원료를 기화하는 기화기
4 : 루테늄 원료가스 공급배관
5 : 산소함유가스 공급배관
6 : 가스혼합실
7 : 기판
8 : 기판홀더
9 : 노즐
11 : 캐리어가스배관
12 : 확산판
13 : 가스혼합 스페이스
14 : 구멍
본 발명은 기판 상에 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 형성하기 위한 반도체 장치의 제조방법 및 반도체 제조장치에 관한 것이다.
기판 상에 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 형성하는 방법의 하나로, 기판을 설치한 반응실 내에 루테늄 원료가스 및 산소원자를 함유하는 가스 (예컨대, 산소 (O2), 오존 (O3) 등) 를 기상(氣相)반응시키는 방법이 알려져 있다.
도 5 는, 이러한 방법을 사용하는 종래의 반도체 제조장치의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 5 의 반도체 제조장치는, 반응실 (1), 루테늄 액체원료를 수용하는 용기 (2), 루테늄 액체원료를 기화하는 기화기 (3), 기화한 루테늄 원 료가스를 반응실에 공급하는 루테늄 원료가스 공급배관 (4), 산소원자를 함유하는 가스, 예를 들면 산소 (O2), 오존 (O3) 등을 상기 반응실에 공급하는 산소함유가스 공급배관 (5), 가스혼합실 (6), 캐리어가스배관 (11), 배기배관 (22) 을 갖추고 있다.
반응실 (1) 에는, 기판 (7), 기판 (7) 을 지지함과 동시에 가열원 (도시 생략) 을 갖춘 기판홀더 (8), 또 루테늄 원료가스와 산소원자를 함유하는 가스 (예컨대 산소 (O2), 오존 (O3) 등) 와의 혼합가스를 방출하는 노즐 (9) 이 설치되어 있다.
가스혼합실 (6) 은 루테늄 원료가스 공급배관 (4) 및 산소함유가스 공급배관 (5) 과 반응실 (1) 과의 사이에 설치되어, 루테늄 원료가스 및 산소원자를 함유하는 가스 (예를 들면 산소 (O2), 오존 (O3) 등) 를 반응실 (1) 에 공급하기 전에 혼합하는 역할을 하고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 반도체 제조장치는, 가스혼합실 (6) 의 형상을 설계하는 것이 극히 곤란하다는 결점이 있다. 즉, 반도체 장치에 요구되는 하나의 특성은 시트 저항의 기판면내 균일성이지만, 이것을 얻기 위해 가스혼합실 (6) 내의 가스혼합 스페이스를 가스가 잘 섞이도록 하기 위해 최적형상으로 할 필요가 있다. 도 6 은, 가스혼합실 (6) 내에서의 가스혼합 스페이스의 형상을 설명하기 위한 도이다. 도 6a 는, 가스혼합실 (6) 내의 투시도이다. 도 6a 에서, 가스혼합실 (6) 은 확산판 (12) 이 내부에 설치되고, 그 상류 및 하류측에 가스혼합 스페이스 (13) 가 설치되어 있다. 도 6b 는, 확산판 (12) 의 평면도이다. 확산판 (12) 에는 복수개의 구멍 (14) 이 형성되어 있어, 루테늄 원료가스 공급배관 (4) 및 산소함유가스 공급배관 (5) 으로부터 도입된 가스가 이 구멍(14) 의 통과 전후에서 혼합된다.
가스혼합 스페이스 (13) 의 최적형상은 막형성 압력, 가스유량 등의 막형성 조건이 변경될 때마다 재설정할 필요가 있어, 종래에는 그때마다 가스혼합의 시뮬레이션 또는, 다수 형상의 시제품 제작에 의한 실기평가 등을 실시하여 최적형상을 결정하고 있어 비용이 많이 들었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 가스혼합실 (6) 의 최적형상의 신중한 결정을 특별히 필요로 하지 않고, 또는 가스혼합실 (6) 을 사용하지 않고도, 요구되는 특성을 갖는 반도체 장치, 예를 들면 양호한 시트 저항의 기판면내 균일성을 갖는 반도체 장치를 얻을 수 있는 방법 및 반도체 제조장치를 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은, 루테늄 액체원료를 기화한 루테늄 원료가스와, 산소원자를 함유하는 가스를 사용하여, 반응실 내에서 기판상에 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 형성할 때에, 상기 루테늄 원료가스와 산소원자를 함유하는 가스를 반응실의 상류측 배관내에서 혼합시키도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
이러한 구성에 의하면, 가스혼합실의 최적형상의 신중한 결정을 특별히 필요 로 하지 않고, 또는 가스혼합실을 사용하지 않아도, 기화한 루테늄 원료가스와 산소원자를 함유하는 가스를 충분히 혼합시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 제조방법에 있어서, 상기 루테늄 원료가스와 산소원자를 함유하는 가스를 배관내에서 혼합시킨 다음, 또 상기 혼합지점과 반응실의 사이에 설치된 가스혼합실에서 두 가스를 추가로 혼합하도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
이러한 구성에 의하면, 가스혼합실에서 두 가스를 추가로 혼합하고 있기 때문에, 기화한 루테늄 원료가스와 산소원자를 함유하는 가스를 추가로 충분히 혼합시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 기판 상에 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 형성하는 반응실과, 루테늄 액체원료를 수용하는 용기, 루테늄 액체원료를 기화하는 기화기, 기화한 루테늄원료 가스를 상기 반응실에 공급하는 루테늄 원료가스 공급배관, 및 산소원자를 함유하는 가스를 상기 반응실에 공급하는 산소함유가스 공급배관을 갖는 반도체 제조장치에 있어서, 상기 루테늄 원료가스 공급배관과 상기 산소함유가스 공급배관을 상기 반응실의 상류측에서 접속하고, 상기 루테늄 원료가스 및 상기 산소원자를 함유하는 가스를 상기 반응실로의 공급전에 혼합시키도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치를 제공하는 것이다.
이러한 구성에 의하면, 루테늄 원료가스 및 산소원자를 함유하는 가스가, 반응실로의 공급전에 충분히 혼합되기 때문에, 가스혼합실을 사용하지 않고도 요구되는 특성을 갖는 반도체 장치, 예를 들면 양호한 시트 저항의 기판면내 균일성을 갖 는 반도체장치를 제공할 수 있다. 또한, 가스혼합실을 사용하지 않기 때문에 한층 저비용화를 달성할 수 있다. 또한, 액화하기 용이한 루테늄 원료가스의 분압을 낮출 수 있어, 기화기에서 반응실까지의 사이에서의 루테늄 원료가스의 재액화가 방지되어, 루테늄 원료가스의 안정적 공급이 가능해진다.
또한, 본 발명은, 상기 반도체 제조장치에 있어서, 상기 루테늄 원료가스 공급배관과 상기 산소함유가스 공급배관의 접속부와, 상기 반응실과의 사이에 가스혼합실을 갖추고, 상기 가스혼합실에 의해, 상기 배관내에서 혼합시킨 루테늄 원료가스와 산소원자를 함유하는 가스를 상기 반응실로의 공급전에 추가로 혼합시키도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치를 제공하는 것이다.
이러한 구성에 의하면, 루테늄 원료가스 및 산소원자를 함유하는 가스가, 가스혼합실 진입전에 충분히 혼합되기 때문에, 가스혼합실의 최적형상의 신중한 결정을 특별히 필요로 하지 않으면서 요구되는 특성을 갖는 반도체 장치, 예를 들면 양호한 시트 저항의 기판면내 균일성을 갖는 반도체 장치를 제공할 수 있다. 또한, 가스혼합실의 최적형상의 신중한 결정을 특별히 필요로 하지 않기 때문에, 저비용화를 달성할 수 있다. 또한, 가스혼합실의 형상을 간소화할 수 있으면 액화하기 용이한 루테늄 원료가스의 분압을 낮출 수 있어, 기화기로부터 반응실까지의 사이에서의 루테늄 원료가스의 재액화가 방지되어, 루테늄 원료가스의 안정적 공급이 가능해진다.
제 1 실시예
도 1 은 본 발명의 반도체 제조장치의 제 1 실시예를 설명하기 위한 도면이 다. 도 1 의 반도체 제조장치는, 종래의 장치와 마찬가지로 반응실 (1), 루테늄 액체원료를 수용하는 용기 (2), 루테늄 액체원료를 기화하는 기화기 (3), 기화한 루테늄 원료가스를 반응실로 공급하는 루테늄 원료가스 공급배관 (4), 산소원자를 함유하는 가스, 예를 들면 산소 (O2), 오존 (O3) 등을 상기 반응실로 공급하는 산소함유가스 공급배관 (5), 가스혼합실 (6), 캐리어가스배관 (11), 배기배관 (22) 을 갖추고 있다. 또한, 반응실 (1) 에는, 기판 (7), 기판 (7) 을 지지함과 동시에 가열원 (도시 생략) 을 갖춘 기판홀더 (8), 또 루테늄 원료가스와 산소와의 혼합가스를 샤워상태로 방출하는 노즐 (샤워 헤드: 9) 이 설치되어 있다.
다음으로, 이 반도체 제조장치를 사용하여 기판상에 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 퇴적하는 방법에 대하여 설명한다. 우선, 반응실 (1) 내에 반송되어, 기판홀더 (8) 상에 탑재된 기판 (7) 을 기판홀더 (8) 에 구비된 히터에 의해 처리온도까지 가열한다. 이어서, 루테늄 원료가스 공급배관 (4) 으로부터 루테늄 원료가스를 공급하고, 산소함유가스 공급배관 (5) 으로부터 산소원자를 함유하는 산소함유가스를 공급한다. 이 경우, 루테늄 원료가스와 산소함유가스가 배관내에서 혼합되고, 혼합된 두 가스가 가스혼합실 (6), 샤워헤드 (9) 를 통해 기판 (7) 상에 공급되며, 산소함유가스 중의 산소와 루테늄 원료가스가 화학반응하여 기판 (7) 상에 루테늄막 또는 산화 루테늄막이 퇴적된다. 그리고, 루테늄 원료가스, 산소함유가스의 공급을 정지하고, N2 가스 등의 불활성기체에 의해 반응실 (1) 안을 퍼지하여, 잔류가스를 제거한 다음, 처리가 완료된 기판 (7) 을 반응실 (1) 로부터 꺼낸다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 루테늄 원료가스 공급배관 (4) 과 산소함유가스 공급배관 (5) 이 가스혼합실 (6) 의 상류측에서 접속되어 있다. 이에 의해 루테늄 원료가스 및 산소원자를 함유하는 가스 (예를 들면 산소 (O2), 오존 (O3) 등) 가 가스혼합실 진입전에 충분히 혼합된다. 루테늄 원료가스 공급배관 (4) 과 산소함유가스 공급배관 (5) 의 접속 장소는, 가스혼합실 (6) 의 상류측이라면 특별히 제한되지 않는다. 루테늄 원료가스 공급배관 (4) 과 산소함유가스 공급배관 (5) 을 가스혼합실 (6) 의 상류측에서 단순히 접속시킨 것만으로, 이들이 가스혼합실 진입전에 충분히 혼합되는 것은 배관내에서 양 가스가 합류했을 때에 생기는 난류(亂流)에 의한 것으로 추측된다. 또, 이 효과는 루테늄 원료가스 및 산소원자를 함유하는 가스를 사용했을 때에만 확인되는 현상으로, 원료가스로서 루테늄 원료가스 외의 것을 사용한 경우, 또는 반응가스로서 산소원자를 함유하는 가스 외의 것을 사용한 경우에는 상기 효과가 나타나지 않는다. 또, 본 발명에서는 루테늄 액체원료를 사용함으로써, 예를 들면 루테늄 파우더 형태의 원료 (예를 들면, 파우더 형태의 디피발로일메타네이트루테늄 (dipivaloyl methanate ruthenium) 원료) 를 사용한 경우에 비하여, 파티클의 발생을 억제할 수 있어, 시트 저항의 기판면내 균일성을 한층 높일 수 있다.
또한, 종래에는 당업자의 상식적 견해로서 (예를 들면 일본 공개특허공보 2000-58529 호), 루테늄 원료가스 공급배관 (4) 과 산소함유가스 공급배관 (5) 을 가스혼합실 (6) 의 상류측에서 접속하면, 루테늄 원료와 산소원자를 함유하는 가스가 배관내에서 반응하여 막힘이 발생하는 것으로 생각되어졌었다 (상기 공보의 0022 란 참조). 따라서, 종래기술에서는, 루테늄 액체원료 Ru(C5H4C2H
5)2 를 기화한 루테늄 원료가스와 산소원자를 함유하는 가스를 별도의 배관에 의해 반응실로 공급하고 있다. 그러나, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 루테늄 원료가스와 산소함유가스를 배관내에 동시에 도입하여도 상기 문제점이 발생하지 않음이 발견되어, 본 발명을 완성할 수 있었다.
본 발명에서 사용되는 루테늄 액체원료는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 Ru(C5H4C2H5)2 가 대표적이다.
또한, 루테늄 원료가스와 산소원자를 함유하는 가스 (예컨대 산소 (O2), 오존 (O3) 등) 의 유량비도 특별히 제한되지 않고, 기판 상에 형성되는 막의 종류 (즉, 루테늄막 또는 산화 루테늄막) 에 의해 적절히 결정할 수 있다. 캐리어가스배관 (11) 으로 흘러들어가는, 루테늄 원료가스 반송을 위한 캐리어가스도 공지의 것으로부터 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 N2 및 Ar 가스를 들 수 있다.
제 2 실시예
도 2 는, 본 발명의 반도체 제조장치의 다른 실시형태를 설명하기 위한 도면이다. 도 2 의 반도체 제조장치는 도 1 과 동일한 구성이지만, 가스혼합실 (6) 을 가지고 있지 않은 점이 상이하다.
이 실시형태에 의하면, 루테늄 원료가스 공급배관 (4) 과 산소함유가스 공급 배관 (5) 이 반응실 (1) 의 상류측에서 접속되어 있다. 이것에 의해 루테늄 원료가스 및 산소원자를 함유하는 가스 (예컨대 산소 (O2), 오존 (O3) 등) 가 반응실 (1) 에 공급되기 전에 충분히 혼합된다. 루테늄 원료가스 공급배관 (4) 과 산소함유가스 공급배관 (5) 의 접속 장소는, 반응실 (1) 의 상류측이면 특별히 제한되지 않는다. 루테늄 원료가스 공급배관 (4) 과 산소함유가스 공급배관 (5) 을 반응실 (1) 의 상류측에서 단순히 접속시킨 것만으로, 이들이 가스혼합실 진입전에 충분히 혼합되는 것은 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 배관내에서 양 가스가 합류했을 때에 생기는 난류에 의한 것으로 추측된다. 또, 이 효과는 루테늄 원료가스 및 산소원자를 함유하는 가스를 사용했을 때에만 확인되는 현상으로, 원료가스로서 루테늄 원료가스 외의 것을 사용한 경우, 또는 반응가스로서 산소원자를 함유하는 가스 외의 것을 사용한 경우에는 상기 효과가 나타나지 않는다.
이 실시형태에 있어서도, 상기와 마찬가지로 루테늄 액체원료, 루테늄 원료가스와 산소원자를 함유하는 가스 (예컨대 산소 (O2), 오존 (O3) 등) 와의 유량비, 캐리어가스 등은 특별히 제한되지 않으며, 당업자가 적절히 선택할 수 있다.
제 3 실시예
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 루테늄 원료가스와 산소원자를 함유하는 가스를, 반응실의 상류측 배관내에서 혼합시켜, 양 가스를 충분히 혼합시킬 수 있기 때문에, 루테늄막 또는 산화 루테늄막의 막형성에는 사용하지 않는 별도의 장치, 예를 들면 BST ((Ba,Sr)TiO3) 막 제조용 장치의 가스혼합실을 루테늄 막 또는 산화 루테늄막의 막형성에 그대로 이용할 수 있다.
도 3 은 본 제 3 실시예에 따른 BST 막제조용 장치의 가스혼합실을 그대로 이용한 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 형성하는 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3 에 나타낸 바와 같이, 반응실 (21) 에 배기배관 (22) 이 접속되고, 배기배관 (22) 은 진공배기장치에 접속되어 있다 (도시생략). 또한, 반응실 (21) 에 기판도입구 (27) 가 설치되고, 기판도입구 (27) 에 게이트밸브 (28) 가 설치되며, 이들을 통하여 기판 (26) 이 반응실 (21) 내로 도입된다. 또한, 반응실 (21) 내에는 히터 (23) (제 1 및 제 2 실시예의 기판홀더 (8) 에 상당) 가 설치되고, 히터 (23) 를 승강하는 승강수단 (24) 이 설치되며, 히터 (23) 에 승강이 가능하도록 밀어올림핀 (25) 이 설치되어, 기판 (26) 을 반응실로 도입 또는 배출할 때, 밀어올림핀 (25) 상에 기판 (26) 이 탑재된다. 또한, 기판에 대하여 막형성을 실시할 때는, 히터 (23) 를 막형성 위치까지 상승시킨다. 이 때, 밀어올림핀 (25) 은 히터 (23) 내에 수용되고, 기판 (26) 은 히터 (23) 상에 탑재되게 된다.
또한, 반응실 (21) 의 상부에 샤워헤드 (31) 가 설치되고, 샤워헤드 (31) 상에 중간확산판 (30) 이 설치되며, 중간확산판 (30) 상에 확산판 (29) 이 설치되어 있다. 그리고, 확산판 (29) 및 중간확산판 (30) 으로 이루어지는 가스혼합실 (6) 과 샤워헤드 (31) 로 가스공급수단이 구성되어 있다. 또한, 가스공급수단을 덮도록 히터 (32) 가 설치되어 있다. 또한, 장치의 기타 구성, 특히 루테늄 원료가스 공급배관 (4) 과 산소함유가스 공급배관 (5) 이 가스혼합실 (6) 의 상류측에서 접속되어 있는 것은 상기 실시예와 동일하다. 혼합된 두 가스는, 히터 를 관통한 배관 (33 및 34) 을 통하여 가스혼합실 (6) 에 보내진다. 또한, 배관 (33) 은, BST 막을 형성하는 경우의 Ba 원료, Sr 원료, Ti 원료를 기화한 혼합원료가스를 공급하는 배관에 해당하며, 배관 (34) 은 BST 막을 형성하는 경우의 산소함유가스를 공급하는 배관에 해당한다.
가스혼합실 (6) 의 내부구조는 특별히 제한되지 않지만, 그 일례에 대해서 설명한다. 도 7 은 도 3 에 도시된 반도체 제조장치의 확산판을 나타낸 도면, 도 8 은 도 7 의 A-A 단면도이다. 확산판 (29) 에는, 혼합된 루테늄 원료가스와 산소원자를 함유하는 가스를 수평면내에서 유통시키는 소용돌이 형상의 혼합가스유로 (35 및 36) 가 설치되어, 배관 (33) 이 혼합가스유로 (35, 종래의 혼합원료가스유로) 에 통합되어 있고, 배관 (34) 이 혼합가스유로 (36, 종래의 산소함유가스유로) 에 통합되어 있으며, 혼합가스유로 (35 와 36) 는 각각 인접하여 설치되고, 또한 혼합가스유로 (35 와 36) 에 통합되는 복수의 분출홀 (37) 이 형성되어 있다. 또한, 중간확산판 (30) 에는 분출홀 (37) 과 대응하지 않는 위치에 복수의 관통구멍이 형성되어 있다. 또한, 샤워헤드 (31) 에는 길이방향 치수와 직경방향 치수와의 비가 큰 다수의 관통구멍이 형성되어 있다. 그리고, 확산판 (29) 은 루테늄 원료가스와 산소원자를 함유하는 가스의 혼합가스를 수평방향으로 확산시켜 밑으로 흐르게 하며, 또한 중간확산판 (30) 은 확산판 (29) 에 의해 확산된 혼합가스를 더욱 확산하고, 샤워헤드 (31) 는 기판 (26) 에 대하여 샤워 형태로 루테늄 원료가스와 산소가스를 함유하는 가스의 혼합가스를 공급하며, 반응실 (1) 은 반도체 웨이퍼 (26) 상에 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 형성한다. 또한, 상기 확산판의 형상은 극히 일례이며, 이 형상으로 한정되는 것은 아니다.
제 4 실시예
도 4 는 본 발명의 제조방법을 사용하여 형성된 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 포함하는 DRAM 의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 4 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (61) 의 표면에 다수의 트랜지스터 형성영역을 분리형성하는 필드산화막 (62) 이 형성되고, 실리콘기판 (61) 의 표면부에 소스전극 (63), 드레인전극 (64) 이 형성되며, 소스전극 (63) 과 드레인전극 (64) 과의 사이에 게이트절연막 (65) 을 사이에 두고 워드선을 겸한 게이트전극 (66) 이 형성되고, 게이트절연막 (65) 상에 층간절연막 (67) 이 형성되며, 층간절연막 (67) 에 콘택트홀 (68) 이 형성되고, 콘택트홀 (68) 내에 소스전극 (63) 에 접속된 플러그전극 (75) 및 배리어메탈 (69) 이 형성되며, 층간절연막 (67) 상에 층간절연막 (70) 이 형성되고, 층간절연막 (70) 에 콘택트홀 (71) 이 형성되며, 층간절연막 (70) 및 콘택트홀 (71) 내에 루테늄으로 이루어지며 배리어메탈 (69) 과 접속된 용량하부전극 (72) 이 형성되고, 용량하부전극 (72) 상에 Ta2O5 로 이루어지는 용량절연막 (73) 이 형성되고, 용량절연막 (73) 상에 루테늄, 또는 티탄나이트라이드 (titane nitride) 등으로 이루어지는 용량상부전극 (74) 이 형성되어 있다. 즉, 이 DRAM 에서는 MOS 트랜지스터의 소스전극 (63) 에 커패시터셀이 접속되어 있다.
다음으로, 도 4 에 나타낸 DRAM 의 제조방법에 대하여 설명한다. 우선, 실리콘기판 (61) 의 표면의 트랜지스터 형성영역 주위에 LOCOS 법에 의해 필드산화막 (62) 을 형성한다. 다음으로, 트랜지스터 형성영역에 게이트절연막 (65) 을 사이에 두고 게이트전극 (66) 을 형성한다. 그리고, 필드산화막 (62), 게이트전극 (66) 을 마스크로 한 이온주입법에 의해 실리콘기판 (61) 의 표면에 불순물을 도입하여, 자기정합(自己整合)적으로 소스전극 (63), 드레인전극 (64) 을 형성한다. 또, 게이트전극 (66) 을 절연막으로 덮은 후, 층간절연막 (67) 을 형성한다. 그리고, 층간절연막 (67) 에 소스전극 (63) 을 노출하는 콘택트홀 (68) 을 형성하고, 콘택트홀 (68) 내에 플러그전극 (75) 및 배리어메탈 (69) 을 형성한다. 다음, 층간절연막 (67) 상에 층간절연막 (70) 을 형성하고, 층간절연막 (70) 에 배리어메탈 (69) 을 노출하는 콘택트홀 (71) 을 형성한다. 다음, 층간절연막 (70) 상 및 콘택트홀 (71) 내에, 본 발명의 제조방법에 의해 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 퇴적하고, 루테늄막의 패터닝을 실시함으로써, 용량하부전극 (72) 을 형성한다. 다음, 용량하부전극 (72) 상에 Ta2O5 로 이루어지는 용량절연막 (73) 을 형성하고, 용량절연막 (73) 상에 루테늄, 또는 티탄나이트라이드 등으로 이루어지는 용량상부전극 (74) 을 형성한다.
본 발명에 의하면, 가스혼합실의 최적형상의 신중한 결정을 특별히 필요로 하지 않고, 또는 가스혼합실을 사용하지 않아도, 요구되는 특성을 갖는 반도체 장치, 예를 들면 양호한 시트 저항의 기판면내 균일성을 갖는 반도체 장치를 얻을 수 있는 방법 및 반도체 제조장치를 제공할 수 있다.
Claims (12)
- 루테늄 액체원료 Ru(C5H4C2H5)2 를 기화한 루테늄 원료가스와, 산소원자를 함유하는 가스를 이용하여, 반응실 내에서 기판 상에 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 형성하는 경우에 있어서,상기 루테늄 원료가스와 상기 산소원자를 함유하는 가스를, 상기 반응실의 상류측 배관내에서 혼합시키도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 루테늄 액체원료를 기화한 루테늄 원료가스와, 산소원자를 함유하는 가스를 이용하여, 반응실 내에서 기판 상에 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 형성하는 경우에 있어서,상기 루테늄 원료가스와 상기 산소원자를 함유하는 가스를, 상기 반응실의 상류측 배관내에서 혼합시킨 후, 다시 상기 혼합지점과 상기 반응실의 사이에 설치된 가스혼합실에서 두 가스를 추가로 혼합하도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 기판 상에 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 형성하는 반응실,루테늄 액체원료 Ru(C5H4C2H5)2 를 수용하는 용기,루테늄 액체원료 Ru(C5H4C2H5)2 를 기화하는 기화기,루테늄 액체원료 Ru(C5H4C2H5)2 를 기화한 루테늄원료 가스를 상기 반응실로 공급하는 루테늄 원료가스 공급배관, 및산소원자를 함유하는 가스를 상기 반응실로 공급하는 산소함유가스 공급배관을 갖는 반도체 제조장치에 있어서,상기 루테늄 원료가스 공급배관과 상기 산소함유가스 공급배관을 상기 반응실의 상류측에서 접속하여, 상기 루테늄 원료가스 및 상기 산소원자를 함유하는 가스를 상기 반응실로의 공급전에 혼합시키도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
- 기판 상에 루테늄막 또는 산화 루테늄막을 형성하는 반응실,루테늄 액체원료를 수용하는 용기,루테늄 액체원료를 기화하는 기화기,기화한 루테늄원료 가스를 상기 반응실로 공급하는 루테늄 원료가스 공급배관, 및산소원자를 함유하는 가스를 상기 반응실로 공급하는 산소함유가스 공급배관을 갖는 반도체 제조장치에 있어서,상기 루테늄 원료가스 공급배관과 상기 산소함유가스 공급배관을 상기 반응실의 상류측에서 접속하여, 상기 루테늄 원료가스 및 상기 산소원자를 함유하는 가스를 상기 반응실로의 공급전에 혼합시키도록 하고, 상기 루테늄 원료가스 공급배관과 상기 산소함유가스 공급배관의 접속부와, 상기 반응실과의 사이에 가스혼합실을 구비하고, 상기 가스혼합실에 의해 상기 배관내에서 혼합시킨 상기 루테늄 원료가스와 상기 산소원자를 함유하는 가스를 상기 반응실로의 공급전에 추가로 혼합시키도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 루테늄 원료가스와 상기 산소원자를 함유하는 가스를 배관내에서 혼합시킨 후, 혼합된 두 가스를 샤워 헤드를 통해 기판 상에 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 산소원자를 함유하는 가스가 O2 또는 O3 인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 가스 혼합실에서 혼합된 상기 두 가스를 샤워 헤드를 통해 기판 상에 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 산소원자를 함유하는 가스가 O2 또는 O3 인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 루테늄 원료가스 공급배관과 상기 산소 함유 가스 공급배관의 접속부와, 상기 반응실과의 사이에 샤워 헤드를 구비하고, 상기 배관내에서 혼합시킨 루테늄 원료가스와 산소원자를 함유하는 가스를 상기 샤워 헤드를 통해 기판 상에 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 산소원자를 함유하는 가스가 O2 또는 O3 인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 가스 혼합실과, 상기 반응실과의 사이에 샤워 헤드를 구비하고, 상기 가스 혼합실에서 혼합시킨 상기 루테늄 원료가스와 상기 산소원자를 함유하는 가스를 상기 샤워 헤드를 통해 기판 상에 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 산소원자를 함유하는 가스가 O2 또는 O3 인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
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