KR101046729B1 - 캐패시터 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유전막과 전극 사이에 박막 스트레스를 방지할 수 있는 캐패시터 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 제1전극, 유전막 및 제2전극을 포함하는 캐패시터에 있어서, 상기 제1전극과 상기 유전막의 사이와 상기 유전막과 상기 제2전극의 사이 중에서 적어도 어느 한 곳에 개재된 버퍼층을 포함하되, 상기 버퍼층은 상기 전극 물질 중 하나의 금속원소와 상기 유전막 물징 중 하나의 금속원소가 화합물 형태로 이루어진 것을 포함하여, 전극과 유전막의 구성성분 중 어느 하나의 금속원소의 화합물로 버퍼층을 형성하되, 유전막과 결정 격자 상수가 거의 유사하도록 조절함으로써 격자 부정합에 따른 계면 특성을 향상시키고, 우선 배향성을 갖는 유전막을 형성하는 것이 용이하여 결정화 온도를 효율적으로 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 산소확산 배리어역할을 수행하여 박막 형성 및 결정화를 위한 열처리시 하부 플러그가 산화되는 것을 방지하며, 전극과 유전막 간의 접착력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
유전막, 하부전극, 버퍼층, 귀금속
Description
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 캐패시터 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적화가 높아짐에 따라 셀 단면적의 감소가 심화되고 있다. 이에 따라, 소자의 동작에 요구되는 캐패시터의 정전 용량을 확보하기가 매우 힘들어지고 있다. 특히, 기가급 세대의 디램(DRAM)소자를 동작하는데 필요한 정전 용량을 구현하는 캐패시터를 반도체 기판 상에 형성하기가 매우 어려워지고 있다. 따라서, 캐패시터의 정전 용량을 확보하는 여러 방안들이 제시되고 있다.
50nm급 이하의 초고집적 디램소자의 개발을 위해서 높은 유전상수(k)값을 갖는 다성분계 유전막의 개발이 요구되고 있으며, 이에 따라 전극물질도 일함수가 큰 귀금속물질의 도입이 요구되고 있다.
그러나, 다성분계 유전막을 적용할 경우, 격자부정합(Lattice Mismatch)에 따른 박막 스트레스(Stress) 유발 및 저유전계면층 형성으로 정전용량과 누설 전류를 악화시키는 문제가 발생된다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 유전막과 전극 사이에 박막 스트레스를 방지할 수 있는 캐패시터 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캐패시터는 제1전극, 유전막 및 제2전극을 포함하는 캐패시터에 있어서, 상기 제1전극과 상기 유전막의 사이와 상기 유전막과 상기 제2전극의 사이 중에서 적어도 어느 한 곳에 개재된 버퍼층을 포함하되, 상기 버퍼층은 상기 전극 물질 중 하나의 금속원소와 상기 유전막 물질 중 하나의 금속원소가 화합물 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 제1 및 제2전극은 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물이며, 단층구조 또는 다층구조인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다층구조인 제1 및 제2전극은, 티타늄질화막(TiN)과 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물 사이에 개재된 버퍼층을 포함하고, 상기 버퍼층은 티타늄과 귀금속의 화합물 형태인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유전막은 전이금속 또는 알칼리 금속을 포함하되, 상기 전이금속은 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)을 포함하고, 상기 알칼리 금속은 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 또는 칼슘(Ca)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유전막은 TiO2, Ta2O5, SrTiO3, CaTiO3, (Sr,Ca)TiO3, (Ba,Sr)TiO3, SrTaO3, CaTaO3 및 (Ba,Sr)TaO3으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 귀금속은 Ru, Ir, Pt, In 및 Ph로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하거나, Ru-In합금, Ru-Ir합금, In-Ir합금, Sn-In합금 및 Ru-Ir-In합금으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 귀금속을 포함하는 산화물은 RuO2, SrRuO3, CaRuO3, (Ba, Sr)RuO3, (Ca,Sr)RuO3, SrIrO3, CaIrO3 및 (Ba,Sr)IrO3로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캐패시터의 제조방법은 제1전극, 유전막 및 제2전극을 포함하는 캐패시터의 제조방법에 있어서, 상기 제1전극과 상기 유전막의 사이와 상기 유전막과 상기 제2전극의 사이 중에서 적어도 어느 한 곳에 개재된 버퍼층을 포함하되, 상기 버퍼층은 상기 전극 물질 중 하나의 금속원소와 상기 유전막 물질 중 하나의 금속원소가 화합물 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 버퍼층을 형성하는 단계는, 원자층증착법으로 진행하되, 제1전극과 상기 버퍼층은 동일챔버에서 인시튜(In-Situ)로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 원자층증착법은 NH3, O2, O3, N2O, O2 플라즈마 및 NH3 플라즈마로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 가스 또는 플라즈마의 반응가스를 사용하여 진행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 버퍼층을 형성하는 단계 후, 열처리를 진행하는 단계를 더 포함하되, 열처리는 300℃∼700℃의 온도에서, 불활성 분위기로 진행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열처리를 진행하는 단계 후, 산소공공 제거를 위한 추가 열처리를 진행하는 단계를 더 포함하되, 350℃∼450℃의 온도에서 산화 가스분위기로 진행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 또는 제2전극과 유전막은 인시튜(In-Situ)로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 캐패시터 및 그의 제조방법은 전극과 유전막의 구성성분 중 어느 하나의 금속원소의 화합물로 버퍼층을 형성하되, 유전막과 결정 격자 상수가 거의 유사하도록 조절함으로써 격자 부정합에 따른 계면 특성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 우선 배향성을 갖는 유전막을 형성하는 것이 용이하여 결정화 온도를 효율적으로 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 산소확산 배리어역할을 수행하여 박막 형성 및 결정화를 위한 열처리시 하부 플러그가 산화되는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한, 전극과 유전막 간의 접착력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
따라서, 고유전 박막의 결정성 향상과 결정화 온도 감소 등을 확보함으로써 50nm 이하의 DRAM 캐패시터나 높은 유전율을 요하는 RF 소자의 캐패시터를 형성할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 버퍼층을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 금속물질을 포함하는 제1층(111)을 형성한다. 그리고, 제1층(111) 상에 버퍼층(112)을 형성한다. 그리고, 버퍼층(112) 상에 금속물질을 포함하는 제2층(113)을 형성한다.
특히, 버퍼층(112)은 제1층(111)과 제2층(113) 간의 계면특성을 향상시키기 위한 것이다. 버퍼층(112)은 제1층(111)에 포함된 금속원소 중 하나와 제2층(113)에 포함된 금속원소 중 하나의 화합물로 형성할 수 있다.
버퍼층(112)은 계면특성 개선이 필요한 모든 구조에 적용가능하며, 전극과 유전막 사이 또는 전극과 전극 사이에 적용 가능하다. 예를 들어, 제1층(111)은 전극인 경우, 제2층(113)은 유전막이거나, 2차 전극이 될 수 있다.
구체적인 실시예로, 전극과 유전막 사이의 버퍼층(112)이라고 가정하면, 제1층(111)이 귀금속을 포함하는 전극이고, 제2층(113)은 다성분계 유전막이 될 수 있다. 이때, 버퍼층(112)은 귀금속과 다성분계 유전막의 구성성분 중 어느 하나의 금속원소의 화합물로 형성한다.
귀금속과 다성분계 유전막의 구성성분 중 어느 하나의 금속원소의 화합물로 버퍼층(112)을 형성하면, 제1층(111)과 제2층(113) 즉, 전극과 유전막 사이의 격자 부정합에 따른 박막 스트레스를 최소화하여 저유전 계면 반응층 형성을 억제시키며 계면 특성을 향상 시킬 뿐만 아니라, 저온에서 우선 배향성을 갖도록 결정화를 촉진하는 효과를 가져와 다성분계 유전막인 제2층(113)의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1층(111)과 제2층(113) 사이의 화학적, 구조적 유사성 확보를 통해 접착력(Adhesion)을 향상시킴으로써 열적, 화학적, 물리적 안정을 동시에 향상시킬 수 있다.
또 다른 실시예로, 전극과 전극 사이의 버퍼층(112)이라고 가정하면, 제1층(111)은 티타늄질화막(TiN)으로 형성된 1차 전극이고, 제2층(113)은 SrRuO3로 형성된 2차 전극이 될 수 있다. 이때, 버퍼층(112)은 제1층(111)에 포함된 금속원소인 티타늄(Ti)과, 제2층(113)에 포함된 금속원소인 루테늄(Ru)의 화합물인 RuTiO로 형성한다.
제1층(111)에 포함된 티타늄과 제2층(113)에 포함된 루테늄의 화합물인 RuTiO로 버퍼층(112)을 형성하면, 제2층(113)과 유사한 격자상수를 갖는 버퍼 층(112)에 의해 결정화 촉진 및 산소배리어(Oxygen barrier) 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 50㎚이하의 디램(DRAM) 또는 RF소자의 캐패시터 형성이 가능하다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 캐패시터를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 하부전극(211) 상에 버퍼층(212)을 형성하고, 버퍼층(212) 상에 유전막(213)을 형성한다. 그리고, 유전막(213) 상에 상부전극(214)을 형성한다.
하부전극(211) 및 상부전극(214)은 단층구조 또는 다층구조일 수 있다. 또한, 하부전극(211)은 귀금속을 포함하는 물질로 형성할 수 있다. 즉, 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물로 형성할 수 있다. 이때, 귀금속은 Ru, Ir, Pt, In 및 Ph로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 귀금속은 Ru-In합금, Ru-Ir합금, In-Ir합금, Sn-In합금 및 Ru-Ir-In합금으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 귀금속을 포함하는 산화물은 RuO2, SrRuO3, CaRuO3, (Ba, Sr)RuO3, (Ca,Sr)RuO3, SrIrO3, CaIrO3 및 (Ba,Sr)IrO3로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 하부전극(211) 및 상부전극(214)을 형성하기 위한 전구체(Precursor)로 Cp(시클로펜타디에닐)계열의 리간드(ligand)를 포함하는 메탈유기소스(Metal organic source)를 사용할 수 있다.
다층구조의 하부전극(211) 및 상부전극(214)은 티타늄질화막(TiN), 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물과 티타늄질화막과 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물 사이에 형성된 버퍼층의 적층구조를 포함할 수 있다. 다층구조의 하부전극(211) 및 상부전극(214)은 티타늄질화막과 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물 사이에 버퍼층을 형성함으로써 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물 형성시 유사한 격자상수를 갖는 버퍼층에 의해 결정화 촉진 및 산소배리어(Oxygen barrier) 역할을 수행할 수 있다.
유전막(213)은 다성분계 유전막을 포함한다. 또한, 다성분계 유전막은 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)을 포함할 수 있다. 구체적으로 유전막(213)은 TiO2, Ta2O5, SrTiO3, CaTiO3, (Sr,Ca)TiO3, (Ba,Sr)TiO3, SrTaO3, CaTaO3 및 (Ba,Sr)TaO3으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 다성분계 유전막을 포함할 수 있다.
버퍼층(212)은 하부전극(211) 물질 중 하나의 금속원소와 유전막(213) 물질 중 하나의 금속원소가 화합물 형태로 형성될 수 있다. 또한, 버퍼층(212)은 조성 및 격자 상수의 조절을 용이하게 하기 위해 나노믹스 원자층증착법(nano-mix Atomic Layer Deposition)으로 형성할 수 있다. 나노믹스 원자층증착법은 후속 도 3에서 자세히 설명하기로 한다.
구체적인 실시예로, 하부전극(211)이 루테늄(Ru)이고, 유전막(213)이 SrTiO3 또는 BST와 같은 다성분계 고유전막인 경우, 하부전극(211)과 유전막(213) 사이에 하부 전극(211) 물질에 포함된 Ru와 유전막에 포함된 Sr 또는 Ti 중 적어도 하나 이상의 금속의 화합물로 버퍼층(212)을 형성할 수 있다. 즉, SrRu 또는 RuTi와 같은 금속화합물 및 SrRuO, RuTiO와 같은 금속 산화물 형태의 버퍼층(212)을 형성할 수 있다. 특히, 고유전막을 증착하는 산화분위기에서 산소확산(oxygen diffusion)에 따른 하부전극(211)의 산화시 부피 팽창에 따른 계면 특성 열화 방지를 위하여 SrRuO 또는 RuTiO와 같은 금속 산화물 형태의 버퍼층(212)을 형성하는 것이 바람직하다.
위와 같이, 하부전극(211)과 유전막(213)의 구성성분 중 어느 하나의 금속원소의 화합물로 버퍼층(212)을 형성하면, 하부전극(211)과 유전막(213) 사이의 격자 부정합에 따른 박막 스트레스를 최소화하여 저유전 계면 반응층 형성을 억제시키며 계면 특성을 향상 시킬 뿐만 아니라, 저온에서 우선 배향성을 갖도록 결정화를 촉진하는 효과를 가져와 다성분계인 유전막(213)의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 하부전극(211)과 유전막(213) 사이의 화학적, 구조적 유사성 확보를 통해 접착력(Adhesion)을 향상시킴으로써 열적, 화학적, 물리적 안정을 동시에 향상시킬 수 있다.
다른 실시예로, 하부전극(211)이 루테늄 등의 귀금속 물질이고, 유전막(213)이 Sr, Ba 또는 Ca 등의 알칼리 금속을 포함하는 경우, 구체적인 실시예로, 하부전극(211)을 루테늄막으로 형성하고, 유전막(213)을 Sr을 포함하는 막으로 가정하면, 버퍼층(212)은 하부전극(211)이 루테늄과 유전막(213)에 포함되는 알칼리 금속 즉, Sr의 혼합물로 SrRu 형태의 금속합금(Metal Alloy)으로 형성되며, 하부전극(211)과 유전막(213)의 계면에 도입되는 형태를 갖는다. 이때, 버퍼층(212)을 형성하는 방 법은 하부전극(211)을 증착하는 연장선상에서 인시튜(In-Situ)법을 적용하여 도핑(Doping)의 형태로 진행하는 것이 바람직하다. 도핑의 형태로 버퍼층(212)을 형성하는 방법은 이하 도 4에서 자세히 설명하기로 한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 하부전극(221) 상에 유전막(222)을 형성한다. 그리고, 유전막(222) 상에 버퍼층(223)을 형성하고, 버퍼층(223) 상에 상부전극(224)을 형성한다. 유전막(222)은 다성분계 유전막을 포함한다. 또한, 다성분계 유전막은 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)을 포함할 수 있다. 구체적으로 유전막(222)은 TiO2, Ta2O5, SrTiO3, CaTiO3, (Sr,Ca)TiO3, (Ba,Sr)TiO3, SrTaO3, CaTaO3 및 (Ba,Sr)TaO3으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 다성분계 유전막을 포함할 수 있다.
하부전극(221) 및 상부전극(224)은 단층구조 또는 다층구조일 수 있다. 또한, 하부전극(221) 및 상부전극(224)은 귀금속을 포함하는 물질로 형성할 수 있다. 즉, 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물로 형성할 수 있다. 이때, 귀금속은 Ru, Ir, Pt, In 및 Ph로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 귀금속은 Ru-In합금, Ru-Ir합금, In-Ir합금, Sn-In합금 및 Ru-Ir-In합금으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 귀금속을 포함하는 산화물은 RuO2, SrRuO3, CaRuO3, (Ba, Sr)RuO3, (Ca,Sr)RuO3, SrIrO3, CaIrO3 및 (Ba,Sr)IrO3로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
다층구조의 하부전극(221) 및 상부전극(224)은 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물, 티타늄질화막(TiN)과 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물과 티타늄 질화막 사이에 형성된 버퍼층의 적층구조를 포함할 수 있다.
버퍼층(223)은 유전막(222) 물질 중 하나의 금속원소와 상부전극(224) 물질 중 하나의 금속원소가 화합물 형태로 형성될 수 있다. 또한, 버퍼층(223)은 조성 및 격자 상수의 조절을 용이하게 하기 위해 나노믹스 원자층증착법(nano-mix Atomic Layer Deposition)으로 형성할 수 있다. 나노믹스 원자층증착법은 후속 도 3에서 자세히 설명하기로 한다.
구체적인 실시예로, 유전막(222)이 SrTiO3 또는 BST와 같은 다성분계 고유전막이고, 상부전극(224)이 루테늄(Ru)인 경우, 유전막(222)과 상부전극(224) 사이에 상부전극(224) 물질에 포함된 Ru와 유전막에 포함된 Sr 또는 Ti 중 적어도 하나 이상의 금속의 화합물로 버퍼층(223)을 형성할 수 있다. 즉, SrRu 또는 RuTi와 같은 금속화합물 및 SrRuO, RuTiO와 같은 금속 산화물 형태의 버퍼층(223)을 형성할 수 있다. 특히, 고유전막을 증착하는 산화분위기에서 산소확산(oxygen diffusion)에 따른 상부전극(224)의 산화시 부피 팽창에 따른 계면 특성 열화 방지를 위하여 SrRuO 또는 RuTiO와 같은 금속 산화물 형태의 버퍼층(223)을 형성하는 것이 바람직하다.
위와 같이, 유전막(222)과 상부전극(224)의 구성성분 중 어느 하나의 금속원소의 화합물로 버퍼층(223)을 형성하면, 유전막(222)과 상부전극(224) 간의 격자 부정합 감소 및 접착력을 향상시킬 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 하부전극(231), 제1버퍼층(232), 유전막(233), 제2버퍼층(234) 및 상부전극(235)가 적층된 캐패시터를 형성한다.
하부전극(231) 및 상부전극(235)은 단층구조 또는 다층구조일 수 있다. 또한, 하부전극(231) 및 상부전극(235)은 귀금속을 포함하는 물질로 형성할 수 있다. 즉, 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물로 형성할 수 있다. 이때, 귀금속은 Ru, Ir, Pt, In 및 Ph로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 귀금속은 Ru-In합금, Ru-Ir합금, In-Ir합금, Sn-In합금 및 Ru-Ir-In합금으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 귀금속을 포함하는 산화물은 RuO2, SrRuO3, CaRuO3, (Ba, Sr)RuO3, (Ca,Sr)RuO3, SrIrO3, CaIrO3 및 (Ba,Sr)IrO3로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 하부전극(231)을 형성하기 위한 전구체(Precursor)로 Cp(시클로펜타디에닐)계열의 리간드(ligand)를 포함하는 메탈유기소스(Metal organic source)를 사용할 수 있다.
다층구조의 하부전극(231) 및 상부전극(235)은 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물, 티타늄질화막(TiN)과 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물과 티타늄질화막 사이에 형성된 버퍼층의 적층구조를 포함할 수 있다.
유전막(233)은 다성분계 유전막을 포함한다. 또한, 다성분계 유전막은 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)을 포함할 수 있다. 구체적으로 유전막(213)은 TiO2, Ta2O5, SrTiO3, CaTiO3, (Sr,Ca)TiO3, (Ba,Sr)TiO3, SrTaO3, CaTaO3 및 (Ba,Sr)TaO3으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 다성분계 유전막을 포함할 수 있다.
제1버퍼층(232)은 하부전극(231) 물질 중 하나의 금속원소와 유전막(233) 물질 중 하나의 금속원소가 화합물 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제1버퍼층(234)은 상부전극(235) 물질 중 하나의 금속원소와 유전막(233) 물질 중 하나의 금속원소가 화합물 형태로 형성될 수 있다. 하부전극(231)과 상부전극(235)을 동일한 물질로 형성하는 경우, 제1 및 제2버퍼층(232, 234) 역시 동일한 물질일 수 있다. 제1 및 제2버퍼층(232, 234)은 조성 및 격자 상수의 조절을 용이하게 하기 위해 나노믹스 원자층증착법(nano-mix Atomic Layer Deposition)으로 형성할 수 있다. 나노믹스 원자층증착법은 후속 도 3에서 자세히 설명하기로 한다.
구체적인 실시예로, 하부전극(231)이 루테늄(Ru)이고, 유전막(233)이 SrTiO3 또는 BST와 같은 다성분계 고유전막인 경우, 하부전극(231)과 유전막(233) 사이에 하부 전극(231) 물질에 포함된 Ru와 유전막에 포함된 Sr 또는 Ti 중 적어도 하나 이상의 금속의 화합물로 제1버퍼층(232)을 형성할 수 있다. 즉, SrRu 또는 RuTi와 같은 금속화합물 및 SrRuO, RuTiO와 같은 금속 산화물 형태의 제1버퍼층(232)을 형성할 수 있다. 특히, 고유전막을 증착하는 산화분위기에서 산소확산(oxygen diffusion)에 따른 하부전극(231)의 산화시 부피 팽창에 따른 계면 특성 열화 방지를 위하여 SrRuO 또는 RuTiO와 같은 금속 산화물 형태의 제1버퍼층(232)을 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 방법으로, 상부전극(235)과 유전막(233)의 구성성분 중 어느 하나의 금속원소의 화합물로 제2버퍼층(234)을 형성할 수 있다.
위와 같이, 하부전극(231)과 유전막(233)의 구성성분 중 어느 하나의 금속원 소의 화합물로 제1버퍼층(232)을 형성하면, 하부전극(231)과 유전막(233) 사이의 격자 부정합에 따른 박막 스트레스를 최소화하여 저유전 계면 반응층 형성을 억제시키며 계면 특성을 향상 시킬 뿐만 아니라, 저온에서 우선 배향성을 갖도록 결정화를 촉진하는 효과를 가져와 다성분계인 유전막(233)의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 하부전극(231)과 유전막(233) 사이의 화학적, 구조적 유사성 확보를 통해 접착력(Adhesion)을 향상시킴으로써 열적, 화학적, 물리적 안정을 동시에 향상시킬 수 있다.
또한, 유전막(233)과 상부전극(235)의 구성성분 중 어느 하나의 금속원소의 화합물로 제2버퍼층(234)을 형성하면, 유전막(233)과 상부전극(235) 간의 격자 부정합 감소 및 접착력을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 버퍼층을 형성하기 위한 원자층증착법을 설명하기 위한 타이밍도이다. 본 발명의 실시예에서는 나노믹스 원자층증착법을 실시한다. 나노믹스 원자층증착법은 원자층증착법과 동일한 공정을 진행하되, 각각의 막을 매우 얇은 두께로 반복 적층된 구조를 형성하고, 특히, 각각의 막이 혼합될 수 있는 증착 두께의 한계 이하로 형성하여 결국 화합물의 형태를 띄게 되는 것이다. 또한, 본 발명은 구체적인 실시예로 루테늄티타늄산화막(RuTiO)을 형성하기 위한 원자층증착법에 대하여 설명하기로 한다.
살펴보기에 앞서, 원자층증착법(Atomic Layer Deposition;ALD)은 공지된 바와 같이, 먼저 소스가스를 공급하여 기판 표면에 한 층의 소스를 화학적으로 흡 착(Chemicla Adsorption)시키고, 여분의 물리적 흡착된 소스들은 퍼지 가스를 흘려보내어 퍼지시킨다. 그리고, 한 층의 소스에 반응 가스를 공급하여 한 층의 소스와 반응 가스를 화학 반응시켜 원하는 원자층 박막을 증착한 후, 여분의 반응가스는 퍼지 가스를 흘려보내 퍼지 시키는 과정을 한 주기로 하여 박막을 증착한다. 또는, 본 발명과 같이 소스가스 및 반응가스 공급시에도 퍼지가스를 계속 흘려보낼 수 있다. 상술한 바와 같은 원자층 증착법은, 표면 반응 메카니즘(Surface Reaction Mechanism)을 이용하므로써 안정된 박막을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 균일한 박막을 얻을 수 있다. 따라서, 큰 단차를 갖는 구조 및 더 낮은 디자인룰에서도 적응이 가능한 것이다.
또한, 소스가스와 반응가스를 서로 분리시켜 순차적으로 주입 및 퍼지 시키기 때문에 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition;CVD)에 비해 가스 위상 반응(Gas Phase Reaction)에 의한 파티클(Particle) 생성을 억제하는 것으로 알려져 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 원자층증착법은 루테늄산화막을 증착하기 위한 제1사이클과 티타늄산화막 증착을 위한 제2사이클로 이루어지며, 제1 및 제2 사이클은 소스가스/반응가스/퍼지의 3단계로 이루어지나, 퍼지가스의 경우 원자층증착법을 진행하는 동안 계속 흘려줄 수 있다.
루테늄산화막을 증착하기 위한 제1사이클을 먼저 살펴보면, 루테늄소스가스를 주입하는 제1단계(311), 반응가스를 주입하는 제2단계(312), 퍼지가스를 주입하는 제3단계(313)로 250℃∼450℃의 온도에서 진행된다. 이때, 제1단계(311)가 진행 되고, 한 클락이 진행된 후 제2단계(312)가 진행되며, 제2단계(312)가 진행된 후, 한 클락이 지나고 제1단계(311)가 다시 반복된다. 즉, 제1단계(311)과 제2단계(312) 사이에는 제3단계(313)가 진행되고 있으므로, 실질적으로는 루테늄소스가스를 주입하는 제1단계(311), 퍼지가스를 주입하는 제3단계(313), 반응가스를 주입하는 제2단계(312), 퍼지가스를 주입하는 제3단계(313)의 순으로 원자층증착법이 진행된다.
제1단계는 소스가스를 주입하는 단계(311)로써, 증착챔버 내에 루테늄전구체를 플로우하여 진행할 수 있다.
제2단계는 반응가스를 주입하는 단계(312)로써, 증착챔버 내에 반응가스 즉, O2, O3, N2O 및 O2 플라즈마로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 반응가스를 사용할 수 있다.
제3단계는 퍼지가스를 주입하는 단계(313)로써, 증착챔버 내에 질소가스를 플로우하여 미반응 가스를 챔버로부터 제거할 수 있다.
위와 같이, 루테늄산화막을 증착하기 위한 제1사이클을 X회 반복하여 원하는 두께의 루테늄산화막을 형성하며, X는 루테늄산화막이 혼합될 수 있는 증착 두께의 한계 이하가 되도록 조절한다.
티타늄산화막을 증착하기 위한 제2사이클을 살펴보면, 티타늄소스가스를 주입하는 제1단계(321), 반응가스를 주입하는 제2단계(322), 퍼지가스를 주입하는 제3단계(323)로 250℃∼450℃의 온도에서 진행된다. 이때, 제1단계(321)가 진행되고, 한 클락이 진행된 후 제2단계(322)가 진행되며, 제2단계(322)가 진행된 후, 한 클락이 지나고 제1단계(321)가 다시 반복된다. 즉, 제1단계(321)과 제2단계(322) 사이에는 제3단계(323)가 진행되고 있으므로, 실질적으로는 티타늄소스가스를 주입하는 제1단계(321), 퍼지가스를 주입하는 제3단계(323), 반응가스를 주입하는 제2단계(322), 퍼지가스를 주입하는 제3단계(323)의 순으로 원자층증착법이 진행된다.
제1단계는 소스가스를 주입하는 단계(321)로써, 증착챔버 내에 티타늄전구체를 플로우하여 진행할 수 있다.
제2단계는 반응가스를 주입하는 단계(322)로써, 증착챔버 내에 반응가스 즉, O2, O3, N2O, NH3, O2 플라즈마 및 NH3 플라즈마로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 반응가스를 사용할 수 있다.
제3단계는 퍼지가스를 주입하는 단계(323)로써, 증착챔버 내에 질소가스를 플로우하여 미반응 가스를 챔버로부터 제거할 수 있다.
위와 같이, 티타늄산화막을 증착하기 위한 제2사이클을 Y회 반복하여 원하는 두께의 티타늄산화막을 형성하며, Y는 티타늄산화막이 혼합될 수 있는 증착 두께의 한계 이하가 되도록 조절한다.
이때, 제1 및 제2사이클의 반복횟수는 물질의 종류, 장비 및 조건에 따라 달라질 수 있으며, 각 사이클에 의해 형성되는 막은 혼합될 수 있는 증착 두께의 한계이하로 형성한다.
또한, 제1사이클을 X회 반복하고, 제2사이클을 Y회 반복하며, 적층하고자 하 는 횟수만큼 제1사이클과 제2사이클을 Z회 반복하여 최종적으로는 혼합된 형태를 갖는 RuTiO막을 형성한다. 이때, X, Y, Z는 자연수다.
특히, 제1 및 제2사이클은 두 원소의 화합물의 격자 상수가 3.4Å∼3.9Å의 범위가 되도록 증착 반복 횟수를 조절할 수 있다.
또한, 전이금속원소인 티타늄의 성분비가 RuTiO 내에 10％∼70％의 범위(부피비)를 갖도록 증착횟수를 조절할 수 있다.
위와 같이, 본 발명의 실시예에서는 RuTiO를 형성하기 위한 원자층증착법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 도 1과 도 2a 내지 도 2c의 버퍼층을 형성하기 위한 모든 공정에 적용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 버퍼층을 형성하기 위한 원자층증착법을 설명하기 위한 타이밍도이다. 이는, 하부전극과 유전막의 계면에 혼합물 형태의 금속합금을 형성하기 위한 것으로, 하부전극을 증착하는 연장선상에서 인시튜 법을 적용하여 도핑(Doping)의 형태로 진행한다. 구체적인 실시예로 Sr-Ru합금을 형성하기 위한 원자층증착법에 대하여 설명하기로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 원자층증착법은 루테늄막을 증착하기 위한 제1사이클과 스트론튬막을 증착하기 위한 제2사이클로 이루어진다. 제1사이클은 제1소스가스(411)/퍼지(414)의 2단계로 이루어지며, 제2사이클은 제2소스가스(412)/반응가스(413)/퍼지(414)의 3단계로 이루어지나, 퍼지가스의 경우 원자층증착법을 진행하는 동안 계속 흘려줄 수 있다.
루테늄막을 증착하기 위한 제1사이클을 살펴보면, 루테늄소스가스를 주입하는 제1단계(411), 퍼지가스를 주입하는 제2단계(414)로 250℃∼450℃의 온도에서 진행된다. 한편, 제1단계(411)는 한 클락동안 진행되며, 제2단계(414)는 제1사이클이 진행되는 동안 지속적으로 진행된다.
제1단계는 소스가스를 주입하는 단계(411)로써, 증착챔버 내에 루테늄전구체를 플로우하여 진행할 수 있다.
제2단계는 퍼지가스를 주입하는 단계(414)로써, 증착챔버 내에 질소가스를 플로우하여 미반응 가스를 챔버로부터 제거할 수 있다.
위와 같이, 루테늄막을 증착하기 위한 제1사이클을 X회 반복하여 원하는 두께의 루테늄막을 형성하여 하부전극을 형성할 수 있다.
이어서, 도핑의 개념으로 인시튜(In-Situ)로 스트론튬막을 형성하여 하부전극과 유전막의 계면에 금속합금을 형성한다.
스트론튬막을 증착하기 위한 제2사이클을 살펴보면, 스트론튬소스가스를 주입하는 제1단계(412), 반응가스를 주입하는 제2단계(413), 퍼지가스를 주입하는 제3단계(414)로 250℃∼450℃의 온도에서 진행된다. 이때, 제1단계(412)가 진행되고, 한 클락이 진행된 후 제2단계(413)가 진행되며, 제2단계(413)가 진행된 후, 한 클락이 지나고 제1단계(412)가 다시 반복된다. 즉, 제1단계(412)과 제2단계(413) 사이에는 제3단계(414)가 진행되고 있으므로, 실질적으로는 스트론튬소스가스를 주입하는 제1단계(412), 퍼지가스를 주입하는 제3단계(414), 반응가스를 주입하는 제2단계(413), 퍼지가스를 주입하는 제3단계(414)의 순으로 원자층증착법이 진행된다.
제1단계는 소스가스를 주입하는 단계(412)로써, 증착챔버 내에 스트론튬전구체를 플로우하여 진행할 수 있다.
제2단계는 반응가스를 주입하는 단계(413)로써, 증착챔버 내에 반응가스 즉, O2, O3, N2O, NH3, O2 플라즈마 및 NH3 플라즈마로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 반응가스를 사용할 수 있다.
제3단계는 퍼지가스를 주입하는 단계(414)로써, 증착챔버 내에 질소가스를 플로우하여 미반응 가스를 챔버로부터 제거할 수 있다.
위와 같이, 스트론튬막을 증착하기 위한 제2사이클을 Y회 반복하여 원하는 두께의 스트론튬막을 형성하며, Y는 스트론튬막이 혼합될 수 있는 증착 두께의 한계 이하가 되도록 조절한다. 즉, 스트론튬막의 경우 도핑의 개념으로 루테늄막 상에 증착되어 Sr-Ru합금을 형성하기 때문에, 혼합물 형태의 금속합금이 가능한 두께로 조절한다.
제1 및 제2사이클의 반복횟수는 물질의 종류, 장비 및 조건에 따라 달라질 수 있다.
위와 같은 증착공정을 이용하여 도 2a에 도시된 하부전극과 유전막 계면의 버퍼층을 형성할 수 있다. 이때, 하부전극과 버퍼층을 동일 챔버에서 인시튜로 형성함으로써 공정 마진을 확보하는 효과가 있다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 실시예에 따른 캐패시터 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 본 발명의 캐패시터는 평판, 콘케이브, 실린더형 및 필라(Pillar)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 형태로 형성할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 콘케이브형 캐패시터를 가정하여 설명하기로 한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 기판(511) 상에 절연층(512, Inter Layer Dielectric)을 형성한다. 기판(511)은 DRAM공정이 진행되는 반도체 기판일 수 있고, 게이트패턴 및 비트라인패턴 등의 소정공정이 완료된 기판일 수 있다. 절연층(512)은 기판(511)과 상부 캐패시터의 층간절연을 위한 것으로, 산화막으로 형성할 수 있다. 산화막은 HDP(High Density Plasma) 산화막, BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)막, PSG(Phosphorus Silicate Glass)막, BSG(Boron Silicate Glass)막, TEOS(Tetra Ethyle Ortho Silicate)막, USG(Un-doped Silicate Glass)막, FSG(Fluorinated Silicate Glass)막, CDO(Carbon Doped Oxide)막 및 OSG(Organo Silicate Glass)막으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나로 형성하거나, 이들이 적어도 2층 이상 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. 또는, SOD(Spin On Dielectric)막과 같이 스핀 코팅(Spin Coating)방식으로 도포되는 막으로 형성할 수 있다.
이어서, 절연층(512)을 관통하여 기판(511)에 연결되는 스토리지 노드 콘택 플러그(513, Storage Node Contact Plug)를 형성한다. 스토리지 노드 콘택 플러그(513)는 절연층(512)을 식각하여 기판(511)을 노출시키는 콘택홀을 형성한 후, 도전물질을 매립하고 절연층(512)의 표면이 드러나는 타겟으로 평탄화하여 형성할 수 있다.
도전물질은 전이금속막, 희토류금속막, 이들의 합금막 또는 이들의 실리사이드막으로 이루어진 그룹 중 선택된 어느 하나를 포함하거나, 불순물 이온이 도핑된(doped) 다결정실리콘막을 포함할 수 있다. 또한, 상기된 도전물질들이 적어도 2층 이상 적층된 적층 구조를 포함할 수 있다. 그리고, 스토리지 노드 콘택 플러그(513)가 금속막(전이금속, 희토류 금속)으로 이루어진 경우, 스토리지 노드 콘택 플러그(513)와 콘택홀 사이에 장벽 금속층(미도시)을 더 형성할 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 도전물질로 폴리실리콘(Poly Silicon)을 적용하였다.
이어서, 절연층(512) 상에 식각방지막(514)을 형성한다. 식각방지막(514)은 후속 하부전극을 위한 콘택홀 형성시 식각을 정지하여 절연층(512)이 손상되는 것을 방지하며, 실린더형 캐패시터 형성을 위한 딥아웃 공정에서 용액이 절연층(512)에 침투하는 것을 방지하기 위한 것이다. 따라서, 식각방지막은 절연층(512) 및 후속 희생층과 식각선택비를 갖는 물질로 형성하되, 질화막으로 형성할 수 있고, 질화막은 실리콘질화막(SiN, Si3N4)을 포함할 수 있다.
이어서, 식각방지막(514) 상에 희생층(515)을 형성한다. 희생층(515)은 하부전극을 형성하기 위한 콘택홀을 제공하기 위한 것으로, 단층 또는 다층의 산화막으로 형성할 수 있다. 산화막은 HDP(High Density Plasma) 산화막, BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)막, PSG(Phosphorus Silicate Glass)막, BSG(Boron Silicate Glass)막, TEOS(Tetra Ethyle Ortho Silicate)막, USG(Un-doped Silicate Glass)막, FSG(Fluorinated Silicate Glass)막, CDO(Carbon Doped Oxide)막 및 OSG(Organo Silicate Glass)막으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나로 형성하거나, 이들이 적어도 2층 이상 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. 또는, SOD(Spin On Dielectric)막과 같이 스핀 코팅(Spin Coating)방식으로 도포되는 막으로 형성할 수 있다.
이어서, 희생층(515) 및 식각방지막(514)을 식각하여 스토리지 노드 콘택 플러그(513)를 노출시키는 스토리지 노드홀(516, Storage Node Hole)을 형성한다. 스토리지 노드홀(516)은 하부전극이 형성될 영역을 정의하는 것으로, 희생층(515) 상에 마스크패턴을 형성하고, 마스크패턴을 식각배리어로 희생층(515) 및 식각방지막(514)을 식각하여 형성할 수 있다. 마스크패턴은 희생층(515) 상에 감광막을 코팅하고 노광 및 현상으로 스토리지 노드홀 형성지역이 오픈되도록 패터닝하여 형성할 수 있으며, 감광막으로는 부족한 식각마진을 확보하기 위해 감광막을 형성하기 전에 하드마스크층을 추가로 형성할 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 콘택홀(516)을 포함하는 전체 구조 상에 하부전극(517)을 형성한다. 하부전극(517)은 단층구조 또는 다층구조일 수 있다. 또한, 하부전극(517)은 귀금속을 포함하는 물질로 형성할 수 있다. 즉, 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물로 형성할 수 있다. 이때, 귀금속은 Ru, Ir, Pt, In 및 Ph로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 귀금속은 Ru-In합금, Ru-Ir합금, In-Ir합금, Sn-In합금 및 Ru-Ir-In합금으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 귀금속을 포함하는 산화물은 RuO2, SrRuO3, CaRuO3, (Ba, Sr)RuO3, (Ca,Sr)RuO3, SrIrO3, CaIrO3 및 (Ba,Sr)IrO3로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 하부전극(517)을 형성하기 위한 전구체(Precursor)로 Cp(시클로펜타디에닐)계열의 리간드(ligand)를 포함하는 메탈유기소스(Metal organic source)를 사용할 수 있다.
다층구조의 하부전극(517)은 티타늄질화막(TiN), 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물과 티타늄질화막과 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물 사이에 형성된 버퍼층의 적층구조를 포함할 수 있다. 버퍼층은 도 3 또는 도 4에 도시된 원자층증착법으로 형성할 수 있다. 다층구조의 하부전극(517)은 티타늄질화막과 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물 사이에 버퍼층을 형성함으로써 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물 형성시 유사한 격자상수를 갖는 버퍼층에 의해 결정화 촉진 및 산소배리어(Oxygen barrier) 역할을 수행할 수 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 하부전극(517)을 포함하는 전체구조 상에 제1버퍼층(518)을 형성한다. 제1버퍼층(518)은 하부전극(517) 물질 중 하나의 금속원소와 후속 유전막 물질 중 하나의 금속원소가 화합물 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제1버퍼층(518)은 조성 및 격자 상수의 조절을 용이하게 하기 위해 도 3 또는 도 4에 도시된 나노믹스 원자층증착법(nano-mix Atomic Layer Deposition)으로 형성할 수 있다.
구체적인 실시예로, 하부전극(517)이 루테늄(Ru)이고, 후속 유전막이 SrTiO3 또는 BST와 같은 다성분계 고유전막인 경우, 하부전극(517)과 유전막 사이에 하부 전극(517) 물질에 포함된 Ru와 유전막에 포함된 Sr 또는 Ti 중 적어도 하나 이상의 금속의 화합물로 제1버퍼층(518)을 형성할 수 있다. 즉, SrRu 또는 RuTi와 같은 금속화합물 및 SrRuO, RuTiO와 같은 금속 산화물 형태의 제1버퍼층(518)을 형성할 수 있다. 특히, 고유전막을 증착하는 산화분위기에서 산소확산(oxygen diffusion)에 따른 하부전극(517)의 산화시 부피 팽창에 따른 계면 특성 열화 방지를 위하여 SrRuO 또는 RuTiO와 같은 금속 산화물 형태의 버퍼층(518)을 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 제1버퍼층(518)에 열처리를 진행한다. 열처리는 제1버퍼층(518)이 후속 유전막의 결정화 시드층(Seed layer) 역할을 수행하는데 용이하도록 하기 위해 진행하는 것으로, 300℃∼700℃의 온도에서 진행할 수 있다. 또한, 열처리는 불활성 분위기에서 진행하되, 예컨데 불활성 가스는 N2 또는 Ar을 사용할 수 있다.
또한, 열처리를 진행한 후, 산소공공 제거를 위한 추가 열처리를 진행할 수 있다. 추가 열처리는 350℃∼450℃에서 진행하되, O2, O3 및 N2O로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 산화 가스분위기에서 진행할 수 있다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 제1버퍼층(518) 상에 유전막(519)을 형성한다. 유전막(519)은 다성분계 유전막을 포함한다. 또한, 다성분계 유전막은 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 유전막(519)은 TiO2, Ta2O5, SrTiO3, CaTiO3, (Sr,Ca)TiO3, (Ba,Sr)TiO3, SrTaO3, CaTaO3 및 (Ba,Sr)TaO3으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 다성분계 유전막을 포함할 수 있다.
위와 같이, 하부전극(517)과 유전막(519)의 구성성분 중 어느 하나의 금속원소의 화합물로 제1버퍼층(518)을 형성하되, 나노믹스 원자층증착법을 통하여 유전막(519)과 결정 격자 상수가 거의 유사하도록 조절함으로써, 하부전극(517)과 유전막(519) 사이의 격자 부정합에 따른 박막 스트레스를 최소화하여 저유전 계면 반응층 형성을 억제시키면서, 계면 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 저온에서 우선 배향성을 갖도록 결정화를 촉진하는 효과를 가져와 결정화 온도를 효율적으로 낮추어 다성분계인 유전막(519)의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 제1버퍼층(518)이 산소확산 배리어역할을 수행하여, 박막 형성 및 결정화를 위한 열처리시 하부 플러그가 산화되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 하부전극(517)과 유전막(519) 사이의 화학적, 구조적 유사성 확보를 통해 접착력(Adhesion)을 향상시킴으로써 열적, 화학적, 물리적 안정을 동시에 향상시킬 수 있다.
도 5e에 도시된 바와 같이, 유전막(519) 상에 제2버퍼층(520)을 형성한다. 제2버퍼층(520)은 유전막(519) 물질 중 하나의 금속원소와 후속 상부전극 물질 중 하나의 금속원소가 화합물 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제2버퍼층(520)은 조성 및 격자 상수의 조절을 용이하게 하기 위해 도 3에 도시된 나노믹스 원자층증착법(nano-mix Atomic Layer Deposition)으로 형성할 수 있다.
구체적인 실시예로, 유전막(519)이 SrTiO3 또는 BST와 같은 다성분계 고유전막이고, 후속 상부전극이 루테늄(Ru)인 경우, 유전막(519)과 상부전극 사이에 상부 전극 물질에 포함된 Ru와 유전막에 포함된 Sr 또는 Ti 중 적어도 하나 이상의 금속의 화합물로 제2버퍼층(520)을 형성할 수 있다. 즉, SrRu 또는 RuTi와 같은 금속화합물 및 SrRuO, RuTiO와 같은 금속 산화물 형태의 제2버퍼층(520)을 형성할 수 있다. 특히, 고유전막을 증착하는 산화분위기에서 산소확산(oxygen diffusion)에 따른 상부전극의 산화시 부피 팽창에 따른 계면 특성 열화 방지를 위하여 SrRuO 또는 RuTiO와 같은 금속 산화물 형태의 제2버퍼층(520)을 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 제2버퍼층(520)에 열처리를 진행한다. 열처리는 300℃∼700℃의 온도에서 진행할 수 있다. 또한, 열처리는 불활성 분위기에서 진행하되, 예컨데 불활성 가스는 N2 또는 Ar을 사용할 수 있다.
또한, 열처리를 진행한 후, 산소공공 제거를 위한 추가 열처리를 진행할 수 있다. 추가 열처리는 350℃∼450℃에서 진행하되, O2, O3 및 N2O로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 산화 가스분위기에서 진행할 수 있다.
위와 같이, 유전막(519)과 상부전극의 구성성분 중 어느 하나의 금속원소의 화합물로 제2버퍼층(520)을 형성하면, 유전막(519)과 상부전극 간의 격자 부정합 감소 및 접착력을 향상시킬 수 있다.
도 5f에 도시된 바와 같이, 제2버퍼층(520) 상에 상부전극(521)을 형성한다. 상부전극(521)은 단층구조 또는 다층구조일 수 있다. 또한, 상부전극(521)은 귀금속을 포함하는 물질로 형성할 수 있다. 즉, 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물로 형성할 수 있다. 이때, 귀금속은 Ru, Ir, Pt, In 및 Ph로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 귀금속은 Ru-In합금, Ru-Ir합금, In-Ir합금, Sn-In합금 및 Ru-Ir-In합금으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 귀금속을 포함하는 산화물은 RuO2, SrRuO3, CaRuO3, (Ba, Sr)RuO3, (Ca,Sr)RuO3, SrIrO3, CaIrO3 및 (Ba,Sr)IrO3로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
다층구조의 상부전극(521)은 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물, 티타늄질화막(TiN)과 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물과 티타늄질화막 사이에 형성된 버퍼층의 적층구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 버퍼층을 설명하기 위한 공정 단면도,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 캐패시터를 설명하기 위한 공정 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 버퍼층을 형성하기 위한 원자층증착법을 설명하기 위한 타이밍도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 버퍼층을 형성하기 위한 원자층증착법을 설명하기 위한 타이밍도,
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 실시예에 따른 캐패시터 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
Claims (30)
- 제1전극, 유전막 및 제2전극을 포함하는 캐패시터에 있어서,상기 제1전극과 상기 유전막의 사이와 상기 유전막과 상기 제2전극의 사이 중에서 적어도 어느 한 곳에 개재된 버퍼층을 포함하되, 상기 버퍼층은 상기 전극 물질 중 하나의 금속원소와 상기 유전막 물질 중 하나의 금속원소가 화합물 형태로 이루어고, 제1 및 제2전극은 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물인 캐패시터.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 제1 및 제2전극은 단층구조 또는 다층구조인 캐패시터.
- 제3항에 있어서,상기 다층구조인 제1 및 제2전극은,티타늄질화막(TiN)과 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물 사이에 개재된 버퍼층을 포함하고, 상기 버퍼층은 티타늄과 귀금속의 화합물 형태인 캐패시터.
- 제1항에 있어서,상기 유전막은 전이금속 또는 알칼리 금속을 포함하는 캐패시터.
- 제5항에 있어서,상기 전이금속은 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)을 포함하고, 상기 알칼리 금속은 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 또는 칼슘(Ca)을 포함하는 캐패시터.
- 제5항에 있어서,상기 유전막은 TiO2, Ta2O5, SrTiO3, CaTiO3, (Sr,Ca)TiO3, (Ba,Sr)TiO3, SrTaO3, CaTaO3 및 (Ba,Sr)TaO3으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나인 캐패시터.
- 제1항에 있어서,상기 귀금속은 Ru, Ir, Pt, In 및 Ph로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 캐패시터.
- 제1항에 있어서,상기 귀금속은 Ru-In합금, Ru-Ir합금, In-Ir합금, Sn-In합금 및 Ru-Ir-In합금으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 캐패시터.
- 제1항에 있어서,상기 귀금속을 포함하는 산화물은 RuO2, SrRuO3, CaRuO3, (Ba, Sr)RuO3, (Ca,Sr)RuO3, SrIrO3, CaIrO3 및 (Ba,Sr)IrO3로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 캐패시터.
- 제1전극, 유전막 및 제2전극을 포함하는 캐패시터의 제조방법에 있어서,상기 제1전극과 상기 유전막의 사이와 상기 유전막과 상기 제2전극의 사이 중에서 적어도 어느 한 곳에 개재된 버퍼층을 포함하되, 상기 버퍼층은 상기 전극 물질 중 하나의 금속원소와 상기 유전 물질 중 하나의 금속원소가 화합물 형태로 이루어고, 제1 및 제2전극은 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물인 캐패시터의 제조 방법.
- 삭제
- 제11항에 있어서,상기 제1 및 제2전극은 단층구조 또는 다층구조인 캐패시터의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,상기 다층구조인 제1 및 제2전극은,티타늄질화막(TiN)과 귀금속 또는 귀금속을 포함하는 산화물 사이에 개재된 버퍼층을 포함하고, 상기 버퍼층은 티타늄과 귀금속의 화합물 형태인 캐패시터의 제조 방법
- 제11항에 있어서,상기 유전막은 전이금속 또는 알칼리 금속을 포함하는 캐패시터의 제조 방법.
- 제15항에 있어서,상기 전이금속은 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)을 포함하고, 상기 알칼리 금속은 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 또는 칼슘(Ca)을 포함하는 캐패시터의 제조 방법.
- 제16항에 있어서,상기 유전막은 TiO2, Ta2O5, SrTiO3, CaTiO3, (Sr,Ca)TiO3, (Ba,Sr)TiO3, SrTaO3, CaTaO3 및 (Ba,Sr)TaO3으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나인 캐패시터의 제조 방법.
- 제11항에 있어서,상기 귀금속은 Ru, Ir, Pt, In 및 Ph로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 캐패시터의 제조 방법.
- 제11항에 있어서,상기 귀금속은 Ru-In합금, Ru-Ir합금, In-Ir합금, Sn-In합금 및 Ru-Ir-In합금으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 캐패시터의 제조 방법.
- 제11항에 있어서,상기 귀금속을 포함하는 산화물은 RuO2, SrRuO3, CaRuO3, (Ba, Sr)RuO3, (Ca,Sr)RuO3, SrIrO3, CaIrO3 및 (Ba,Sr)IrO3로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 캐패시터의 제조 방법.
- 제11항에 있어서,상기 버퍼층을 형성하는 단계는,원자층증착법으로 진행하는 캐패시터의 제조 방법.
- 제21항에 있어서,상기 제1전극과 상기 버퍼층은 동일챔버에서 인시튜(In-Situ)로 형성하는 캐 패시터의 제조 방법.
- 제21항에 있어서,상기 원자층증착법은 NH3, O2, O3, N2O, O2 플라즈마 및 NH3 플라즈마로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 가스 또는 플라즈마의 반응가스를 사용하여 진행하는 캐패시터의 제조 방법.
- 제11항에 있어서,상기 버퍼층을 형성하는 단계 후,열처리를 진행하는 단계를 더 포함하는 캐패시터의 제조 방법.
- 제24항에 있어서,상기 열처리는 300℃∼700℃의 온도에서 진행하는 캐패시터의 제조 방법.
- 제24항에 있어서,상기 열처리는 불활성 분위기에서 진행하는 캐패시터의 제조 방법.
- 제24항에 있어서,상기 열처리를 진행하는 단계 후,산소공공 제거를 위한 추가 열처리를 진행하는 단계를 더 포함하는 캐패시터의 제조 방법.
- 제27항에 있어서,상기 추가 열처리는 350℃∼450℃의 온도에서 진행하는 캐패시터의 제조 방법.
- 제27항에 있어서,상기 추가 열처리는 산화 가스분위기에서 진행하는 캐패시터의 제조 방법.
- 제11항에 있어서,상기 제1 또는 제2전극과 유전막은 인시튜(In-Situ)로 형성하는 캐패시터의 제조 방법.
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR19980042072A (ko) * | 1996-11-05 | 1998-08-17 | 이데이노부유키 | 반도체메모리셀의 커패시터구조 및 그 제작방법 |
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Cited By (1)
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