KR19980022180A - 금속박막 형성방법 - Google Patents
금속박막 형성방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR19980022180A KR19980022180A KR1019960041268A KR19960041268A KR19980022180A KR 19980022180 A KR19980022180 A KR 19980022180A KR 1019960041268 A KR1019960041268 A KR 1019960041268A KR 19960041268 A KR19960041268 A KR 19960041268A KR 19980022180 A KR19980022180 A KR 19980022180A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thin film
- metal thin
- forming
- film
- platinum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
본 발명은 금속박막에 관한 것으로 특히, 금속박막 형성시 반응성 가스 분위기에서 금속박막을 형성하여 힐록(Hillock)현상 또는 피로(Fatigue)현상을 감소시킨 금속박막 형성 방법에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 금속박막 형성방법은 기판을 준비하는 단계, 상기 기판상에 도전층을 형성하는 단계, 상기 도전층상에 반응성 가스 분위기에서 금속박막을 형성하는 단계, 상기 금속박막상에 유전막을 형성하는 단계, 상기 유전막상에 반응성 가스 분위기에서 금속박막을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 금속박막 형성방법에 관한 것으로 특히, 디램(DRAM) 또는 강유전체(Ferroelectric)를 사용 하는 에프램 (Ferroelectric RAM) 에서 전극으로 사용하는 백금박막의 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 미세구조 제작기술의 발전 동향중 주목할 만한 분야는 고유전체 커패시터를 채용한 마이크로 컴퓨터 분야이다.
고유전체 커패시터는 불필요한 복사현상이나 전자기적 간섭효과를 줄이는 효과가 있으며, 메모리의 접적도를 향상시키는데 있어서는 단위 기억소자에 필요한 커패시터의 크기를 효과적으로 줄일 수 있는 장점이 있다.
커패시터용 고유전율 물질로 가장 많이 연구된 물질은 Ta2O5이며, 이 물질의 박막화 및 특성개선 접적화에 따른 문제해결등 많은 성과가 있었으나, 실질적인 유전율이 그리 높지않아 향후 점차로 고집적화 되어 가는 추세를 고려할 때 그 사용범위가 넓지 않을 것이다.
최근들어 강유전체(FerroeIectric)등 페로브스카이트(Perovskite)형 산화물에 대한 관심이 높아져가고 있으며 특히 반도체 소자에 사용될 유전체로서 집중적인 연구의 대상이 되고 있다.
이러한 물질로는 PZT[Pb(Zr,Ti)O3], PLZT[(Pb,La)(Zr,Ti)O3], BST[(Ba, Sr)TiO3)], BaTiO3, SrTiO3등이 있다.
그리고, 상기한 바와 같은 강유전체 물질로 커패시터를 제조하는데 있어서는 전극으로 사용되는 물질이 강유전체와의 반응성이 좋지 않은 물질이 사용되야만 한다.
즉, 상기한 바와 같은 강유전체 물질은 실리콘 또는 폴리실리콘과 쉽게 반응하며, 이들 물질은 커패시터 유전막 형성과정에서 강한 산화성 분위기에서 표면이 노출되면서 그에 따른 스토리지 노드의 산화등으로 인해 전극의 재료 및 구조등 실질적인 집적공정을 진행하면서 발생하는 문제점을 해결하기 위해 많은 연구가 계속되고 있다.
그리고, 스토리지 노드와 같은 하부전극을 형성하는 물질로는 산화가 잘되지않아 누설전류의 발생을 가장 억제하는 물질로 알려진 백금(Pt: platinum)을 사용하고 있다.
이와 같은, 종래 금속박막 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래 일 금속박막 구조 단면도이다.
종래의 일 금속박막은 도 1에서 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(1)상에 폴리실리콘층(2)이 형성되고 상기 폴리실리콘층(2)상에 스토리지 노드(stroage node)용 제 1백금박막(3)이 형성되며 상기 제 1백금박막(3)의 상층면으로는 유전막(4)과 플레이트 노드(plate node)용 제 2백금박막(5)이 형성된 구조이다. (이때, 미설명부호 6은 결정립계이다.)
그러나, 상기한 바와 같은 구조의 종래 일 금속박막에 있어서는 하부의 폴리실리콘층(2)과 금속박막인 제 1백금박막(3)과의 선팽창계수가 다르다는 것과 백금박막 증착시 발생된 응력과 후속 공정에 의한 열응력을 해소하기 위하여, 백금박막의 원자들이 이동함에 따라 그에 따른 스트레스(stress)를 감소시키기 위하여 제 1백금박막(3)이 일정한 형상으로 형성되지 않고 표면의 형상이 불규칙적으로 형성되는 힐록(hil1ock)(A)이 발생하게 된다.
도 2는 종래 다른 금속박막 구조 단면도이다.
종래의 다른 금속박막은 도 2에서 나타낸 바와 같이, 반도체 기판(10)상에 폴리실리콘층(11)이 형성되고 상기 폴리실리콘층(11)상에 스토리지 노드(stroagenode)용 제 1백금박막(12)이 형성되며 상기 제 1백금박막(12)의 상층면으로는 강유전막인 PZT [Pb(Zr,Ti)O3](13)와 플레이트 노드(plate node)용 제 2백금박막(14)이 형성된 구조이다. 이때, 미설명 부호 15는 결정립계이다.
그러나, 상기한 바와 같은 구조의 종래 다른 백금박막에 있어서는 PZT(13)부의 산소(O2)가 백금박막(12)의 결정립계(15)를 통하여 하부의 폴리실리콘층(11)과 결합하여 결정립계(15)와 폴리실리콘층(11)의 계면(界面)에 산화막(SiO2)(16)이 형성되거나 또는 상기 결정립계(15)를 통하여 PZT(13)에 도달한 실리콘과 PZT의 산소가 결합하여 그 계면에서 산화막(16)이 형성되었다.
이러한 현상은 PZT [Pb(Zr,Ti)O3] 외에도 PLZT [(Pb,La)(Zr,Ti)O3], BST [(Ba,Sr)TiO3)] , BaTiO3, SrTiO3등 일반적인 강유전체를 사용한 경우에는 생길 수 있다.
종래의 백금박막에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 힐록의 발생으로 인해 백금박막의 표면형상이 변화하는 힐록현상이 발생하여 유전막 형성시 힐록 형성부분에서 유전막의 끊어짐이 발생될 수 있어 소자의 신뢰도를 저하시켰다.
둘째, PZT 내부의 산소(O2)가 백금박막의 결정립계를 통하여 하부의 실리콘층과 결합하여 결정립계와 폴리실리콘층의 계면에서 산화막이 형성되거나 또는 상기 결정립계를 통하여 PZT에 도달한 실리콘과 PZT의 산소가 결합하여 그 계면에서 산화막이 형성되어 강유전막의 산소 부족으로 인해 동작반복 특성에 따른 분극특성의 저하로 피로(Fatigue)현상 또는 시간에 따라 분극특성이 저하되는 노화(Aging)현상이 발생하거나, 유전율이 급격히 감소되고 또한, 누설전류의 발생을 증가 시켜소자의 특성을 저하시킨다.
본 발명은 상기와 같은 종래 금속박막의 문제점들을 해결하기 위하여 안출한것으로 금속박막 형성시 반응성 가스 분위기에서 형성하여 힐록(Hillock)현상 또는, 피로(Fatigue)현상을 감소시킨 금속박막 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 일 금속박막 구조 단면도
도 2는 종래 다른 금속박막 구조 단면도
도 3a 내지 도 3c는 본 발명 금속박막 형성공정 단면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 반도체 기판 21 : 폴리실리콘층
22 : 제 1백금박막 23 : 결정립계
24 : 반응성 가스 25 : 유전막
26 : 제 2백금박막
본 발명의 금속박막 형성 방법은 기판을 준비하는 단계, 상기 기판상에 도전층을 형성하는 단계,상기 도전층상에 반응성 가스 분위기에서 금속박막을 형성하는 단계, 상기 금속박막상에 유전막을 형성하는 단계, 그리고, 상기 금속박막상에 반응성 가스 분위기에서 금속박막을 형성하는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 금속박막 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명 금속박막 형성공정 단면도이다.
먼저, 도 3a에 나타낸 바와 같이 반도체 기판(20)상에 폴리실리콘층(21)을 형성한다.
도 3b에 나타낸 바와 같이 상기 폴리실리콘층(21)상에 스토리지 노드로 사용할 제 1백금박막(22)을 형성한다. 이때, 백금박막을 형성하는 공정은 반응성 가스분위기에서 형성한다. 그리고, 백금박막은 다결정이므로 결정립계(23)가 생긴다. 이때, 반응성 가스로는 O2, N2, H2, Ar, He의 가스를 사용한다. 그러면 상기 제 1백금박막(22)의 결정립계(23) 및 제 1백금박막(22)내에 O2, N2, H2, Ar, He등의 반응성 가스(24)가 첨가된다. 그리고, 제 1백금박막(22)은 반응성 스퍼터링법이나 반응성 증착(evaporation)중 어느하나를 사용하여 형성한다.
도 3c에 나타낸 바와 같이,상기 제 1백금박막(22)상에 유전막(25)을 형성한후 유전막(25)상에 플레이트 노드로 사용할 제 2백금박막(26)을 형성한다. 이때, 제 2백금박막(26)을 형성하는 공성 및 조건은 제 1백금박막(22)을 형성하는 공정 및 조건과 동일하다.
본 발명에 따른 백금박막 형성방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, O2, N2, H2, Ar, He등의 반응성 가스가 백금박막의 결정립계에 형성되어 있어 힐록의 발생을 억제하므로 백금박막의 표면형상이 평탄하게 유지되어 유전막 형성시 힐록 형성부분에서 유전막의 끊어짐을 방지 할 수 있어 신뢰도가 향상된 반도체 소자를 제공할 수 있다.
둘째, 백금박막의 결정립계에 O2, N2, H2, Ar, He등의 반응성 가스가 형성되어 있으므로 결정립계를 통하여 이동하였던 산소나 실리콘의 이동을 방지할 수 있어 동작반복 특성에 따른 분극특성의 저하를 방지하여 피로(Fatigue)현상이나 시간에 따라 분극특성이 저하되는 노화(Aging)현상을 방지 할 수 있고, 유전율 감소 방지 및 누설전류의 발생을 억제하여 높은 신뢰도의 반도체 소자를 제공할 수 있다.
Claims (4)
- 기판을 준비하는 단계, 상기 기판상에 도전층을 형성하는 단계, 상기 도전층상에 반응성 가스 분위기에서 금속박막을 형성하는 단계, 상기 금속박막상에 유전막을 형성하는 단계, 그리고, 상기 유전막상에 반응성 가스 분위기에서 금속박막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 반응성 가스는 O2, N2, H2, Ar 와 He 이온중 어느 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 도전층상에 금속박막을 형성하는 방법은 반응성 스퍼터링법과 반응성 증착법중 어느 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 금속박막은 백금을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 금속박막 형성방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960041268A KR19980022180A (ko) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 금속박막 형성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960041268A KR19980022180A (ko) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 금속박막 형성방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980022180A true KR19980022180A (ko) | 1998-07-06 |
Family
ID=66520738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960041268A KR19980022180A (ko) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 금속박막 형성방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19980022180A (ko) |
-
1996
- 1996-09-20 KR KR1019960041268A patent/KR19980022180A/ko not_active Application Discontinuation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5811851A (en) | Pre-oxidizing high-dielectric-constant material electrodes | |
| US5383088A (en) | Storage capacitor with a conducting oxide electrode for metal-oxide dielectrics | |
| US5656852A (en) | High-dielectric-constant material electrodes comprising sidewall spacers | |
| US6454914B1 (en) | Ferroelectric capacitor and a method for manufacturing thereof | |
| US20030062558A1 (en) | Memory cell capacitor structure and method of formation | |
| US6399459B2 (en) | Double layer electrode and barrier system on hemispherical grain silicon for use with high dielectric constant materials and methods for fabricating the same | |
| JP3041596B2 (ja) | 半導体装置のキャパシタ及びその製造方法 | |
| KR19980063403A (ko) | 강유전체 커패시터 및 다른 커패시터 구조체를 위한 고온전극-배리어 | |
| JP3197782B2 (ja) | 半導体集積回路コンデンサおよびその電極構造 | |
| US5909043A (en) | Sacrificial oxygen sources to prevent reduction of oxygen containing materials | |
| US6646298B2 (en) | Capacitor with oxygenated metal electrodes and high dielectric constant materials | |
| US6670668B2 (en) | Microelectronic structure, method for fabricating it and its use in a memory cell | |
| KR100239418B1 (ko) | 반도체소자의 커패시터 및 그 제조방법 | |
| KR100252854B1 (ko) | 반도체 메모리 장치 및 그 제조방법 | |
| KR19980022180A (ko) | 금속박막 형성방법 | |
| KR100293721B1 (ko) | 탄탈륨 산화막을 유전막으로 갖는 캐패시터 제조방법 | |
| KR100335494B1 (ko) | Ｂｓｔ 유전막에 구리를 함유한 커패시터 및 그 제조방법 | |
| KR100277939B1 (ko) | 강유전체를갖는커패시터의하부전극 | |
| KR19990053224A (ko) | 반도체 메모리 장치의 캐패시터 및 그 제조방법 | |
| JPH0620865A (ja) | 薄膜キャパシタ | |
| KR100325458B1 (ko) | 반도체메모리소자의제조방법 | |
| KR19980025548A (ko) | 강유전체를 이용한 커패시터 | |
| KR100192325B1 (ko) | 반도체장치의 축전기 제조방법 | |
| KR0150985B1 (ko) | 산화물 전극을 이용한 커패시터 제조방법 | |
| KR19980049912A (ko) | 강유전체 커패시터 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |