KR20000016866A

KR20000016866A - 실리콘소자또는강유전체를이용한반도체소자에서의수소억제방법

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Publication number: KR20000016866A
Application number: KR1019990017359A
Authority: KR
Inventors: 박영수
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-03-25

Abstract

본 발명은 실리콘 소자 및 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법을 기재한다. 본 발명에 따른 실리콘 소자 및 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법은, 실리콘 소자 및 강유전체를 이용한 반도체 소자를 제조함에 있어서, 수소 원자로 인하여 소자 특성이 저하되는 것을 막기 위하여, 강유전체 위에 백금 상부 전극을 형성하고 그 위에 실리콘 산화막을 증착하는 각각의 공정에서 마이크로파와 같은 고밀도 산소 플라즈마로 처리하는 공정을 수행함으로써, 백금 전극의 입계 크기를 증가시키거나 촉매 반응을 억제시켜 실리콘 증착시 수소 원자가 내부의 강유전체 박막으로 확산되는 것을 억제시키고, 또한 실리콘 산화막 내부의 수소 원자를 제거하여, 수소 원자가 원인이 되어 소자 특성이 저하되는 것을 억제한다.

Description

실리콘 소자 또는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법{Method for restraining a atomic hydrozen in a silicon device and a semiconductor device using a ferroelectric material}

본 발명은 실리콘 소자 혹은 강유전체를 이용한 반도체 소자의 절연막으로 사용되는 실리콘 산화막 내부의 Si-H 또는 Si-OH 형태의 원자상 수소를 제거하거나 절연막 형성시 강유전체의 상부 전극에 보호막을 형성하여 원자상 수소가 강유전체로 확산되어 들어가는 것을 방지하는 실리콘 소자 또는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법에 관한 것이다.

반도체 소자에서 금속 전극 사이에는 전기적 절연이 필요하다. 이러한 금속 전극 사이의 전기적 절연을 위하여 실리콘 산화막이 가장 많이 사용되고 있다. 이는 실리콘 산화막이 절연 특성이 우수하고 유전율이 낮다는 장점 때문이다. 그러나 실리콘 산화막을 제조하기 위해서는 실란 [SiH4] 또는 TEOS [Si(OC2H5)4] 등 내부에 수소가 결합되어 있는 화합물을 사용하기 때문에 실리콘 산화막 내부에 C, H2O, Si-OH (silanol) 그리고 Si-H와 같은 불순물이 포함되게 된다. 원자상 수소, 물 그리고 실라놀(silanol) 등은 반도체 소자의 열전자 효과, 문턱 전압(threshold voltage)의 이동 그리고 상호 컨덕턴스의 열화 등과 같은 문제를 일으키는 요인이되고 있다. [1. Y.S. Obeng, K.G. Steiner, A.N. Velaga, and C-S. Pai, AT＆T Tech. J. 73, 94 (1994) 2. P.A. Flinn, D.S. Gardner, and W.D. Nix, IEEE Trans. Electron Dev. ED34, 689 (1987)]. 특히, 강유전체를 이용한 반도체 소자를 제조하는 경우 이러한 수소상 불순물에 의한 영향은 더욱 심각하여 강유전체 특성을 잃어 버리게 할 수 있다.

강유전체 메모리 소자는 산화물 계통의 강유전체 박막위에 상부 전극으로 백금을 적층하는 구조로 되어있다. 상부 전극으로 사용하는 백금은 수소 분자를 원자 형태로 분해시키는 촉매 반응을 일으켜 활성화된 수소 원자가 하부 강유전체 박막 내부로 확산하여 강유전체 특성을 열화시키게 된다 [3. Y. Fujisaki, K.K. Abdelghafar, Y. Shimamoto, and H. Miki, J. Appl. Phys., 82, 341 (1997). 4. K.K. Abdelghafar, H. Miki, K. Torii, and Y. Fujksaki, Appl. Phys. Lett., 69, 3188 (1996). 5. J.P. Han and T.P. Ma, Appl. Phys. Lett., 71, 1267 (1997)] 따라서 백금 상단부가 노출되어 있는 구조에서 수소 분위기로 고온에서 열처리하거나 또는 공정중 수소 원자가 발생하는 실리콘 산화막을 증착하는 경우 강유전체 특성이 크게 손상된다. 실리콘 산화막 증착 도중에 발생하는 수소 원자에 의한 영향을 최소화하기 위해서는 낮은 증착온도에서 공정을 진행하는 것이 요구되고 있다. 하지만 실리콘 산화막 증착 온도를 낮추면 필연적으로 실리콘 산화막 내부에 Si-H, Si-OH 그리고 H₂O와 같은 공정 부산물이 포함되게 된다. 실리콘 산화막 증착후 전극/강유전체 식각시 또는 산화막 증착시 발생한 플라즈마에 의한 소자 손상을 제거하기 위해 500℃ 정도의 온도에서 열처리를 행해야하는데, 이 때 실리콘 산화막 내부에 존재하고 있던 수소상 결합이 끊어지면서 백금 전극 하부에 있는 강유전체 특성을 저하시키게 된다.

도 1a는 일반적인 Pt/PZT/Pt 강유전체 캐패시터 구조 위에 실리콘 산화막을 증착한 모습을 나타내는 개략적 단면도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 Pt/PZT/Pt 구조를 갖는 강유전체 캐패시터(1, 2, 3) 위에 실리콘 산화막(4)을 증착한 후 강유전체의 2Pr 값을 측정한 그래프(정규화된 값의 그래프)이다. 이 그래프는 실란(SiH4)을 증착로(미도시)에 흘리는 양(flow rate)에 따라 실리콘 산화막을 증착하고 질소 분위기에서 열처리 하기 전(ㅿ라인)과 열처리 한 후(ｏ라인)의 특성 변화를 보여주는 것이다. 여기서, 실리콘 산화막은 rf 플라즈마 방법으로 증착하였으며 산화막 증착시 실란양이 많을 수록 산화막 내부에 Si-H 또는 Si-OH 결합이 많은 형태로 증착되게 된다. 초기 열처리하기 전에는 실리콘 산화막 증착후 2Pr 값의 변화가 없는, 즉 하부 강유전체 특성이 열화되지 않았지만 500℃, 질소 분위기에서 열처리한 결과 실리콘 산화막 내부에서 결합을 하고 있던 수소 원자가 결합이 끊어지면서 하부의 산화물 강유전체로 확산되어 강유전체의 2Pr 값이 저하하는 것을 볼 수 있다.

도 2는 실리콘 산화막 내부의 Si-H 및 Si-OH 결합을 보여주는 IR 스펙트럼이다. 여기서, 실리콘 산화막은 rf 플라즈마 방법으로 증착되었으며, 증착 온도는 170℃, SiH₄을 증착로에 흘리는 율을 10sccm로 하고, N₂O는 50sccm로 하며, Ar은 100sccm로 하며, rf 출력은 20W로 하며, 공정 압력은 20 mTorr로 하여 증착로에서 3분간 증착을 행하였다. 증착층의 두께는 1000Å 정도였고 증착층 내부의 Si-H, Si-OH, 그리고 물 등의 존재를 IR 스펙트럼으로 확인하였다. 이 도면은 실리콘 산화막의 분석 결과로서 1100cm^-1에서의 Si-O-Si 스트레칭 피크를 나타내고, 880cm^-1에서의 Si-H 피크를 나타내며, 파장 3400cm^-1및 3600cm^-1에서의 Si-OH 피크가 관찰된다. 따라서 실리콘 산화막 내부에는 상당량의 Si-H, Si-OH가 포함되어 있음을 알 수 있다.

또한 저온에서 증착한 실리콘 산화막은 내부의 Si-H 또는 Si-OH와 같은 불순물과 다량의 기공(Pore)에 의해 대기중에 노출시 수분과 반응하여 응력과 반사율이 변화하는 문제점등이 있다. [6. I. Blech and U. Cohen, J. Appl. Phys. 53, 4202 (1982). 7. T.H. Tom Wu and R.S. Rosler, Solid State Technol. May, 65 (1992)] 실리콘 산화막을 대기중에 노출하는 경우 대기중 수분이 박막 내부로 흡착되어 Si-H가 Si-OH 또는 Si-O 형태로 결합이 변하면서 응력이 시간에 따라 변하게 된다. 이러한 응력 변화는 소자 제조후의 신뢰성에 영향을 미친다. 또한 실리콘 산화막을 광전자 소자의 반사막으로 사용하는 경우 대기중 노출 시간에 따른 반사율의 변화는 소자의 특성을 변화시키게 되는 문제가 있다. [8. H. Sankur and W. Gunning, J. Appl. Phys., 66, 807 (1989). 9. H. Leplan and J.Y. Pauleau, J. Appl. Phys., 79, 6926 (1996). 10. H. Leplan, B. Geenen, J.Y. Robic, and Y. Pauleau, J. Appl. Phys., 78, 962 (1995).]

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 산소 플라즈마 처리에 의한 저온 열처리 공정으로 실리콘 산화막 내부의 원자상 수소를 제거하거나 위한 실리콘 산화막 내부로의 원자상 수소의 확산을 방지하는 실리콘 소자 또는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a는 일반적인 Pt/PZT/Pt 강유전체 캐패시터 구조 위에 실리콘 산화막을

증착한 모습을 나타내는 개략적 단면도이고,

도 1b는 도 1a의 Pt/PZT/Pt 강유전체 캐패시터 구조 위에 실리콘 산화막을

증착한 후 질소 분위기에서 열처리 한 다음의 강유전체 2Pr 값을 나타내는 그래프

이며,

도 2는 종래의 고주파 방식으로 제조된 실리콘 산화막 내부의 Si-H 및 Si-OH 결합을 보여주는 IR 흡수 스펙트럼이며,

도 3은 본 발명에 따른 수소 억제 방법을 적용한 강유전체를 이용한 반도체 소자의 개략적 단면도,

도 4a는 본 발명에 따른 Pt/PZT/Pt 강유전체 커패시터를 산소 플라즈마로 처리한 시편과 산소 플라즈마 처리하지 않은 시편이 수소 열처리에 의해 2Pr 특성이 변화하는 것을 비교한 결과이며,

도 4b는 본 발명에 따른 Pt/PZT/Pt 강유전체 커패시터를 산소 플라즈마로 처리한 시편과 산소 플라즈마 처리하지 않은 시편이 수소 열처리에 의해 누설 전류 밀도 특성이 변화하는 것을 비교한 결과이며,

도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명에 따른 실리콘 산화막의 원자상 수소 제거 방법의 실시예의 효과를 보여주기 위한 도면으로서, 실리콘 산화막을 산소 플라즈마 처리하기 전과 후의 Si-H, Si-O-Si 결합을 보여주는 IR 흡수 스펙트럼으로,

도 5a는 본 발명에 의한 ECR 산소 플라즈마 처리에 따른 결과이고,

도 5b는 비교를 위한 RF 산소 플라즈마 처리에 따른 결과이며,

그리고 도 6은 실리콘 산화막을 산소 플라즈마 처리하기 전과 후의 대기중

노출시 응력 변화 특성을 보여주는 실리콘 산화막의 시간에 따른 응력 특성을 나타

내는 그래프이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1. 하부 전극 2. PZT 강유전체층

3. 상부 전극 4. 절연층(실리콘 산화막)

10. 실리콘 기판 12. 접착층(TiO₂)

13. 하부 전극 14. PZT 강유전체층

15. 상부 전극 16. 보호막

17. 절연층(실리콘 산화막)

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 실리콘 소자의 수소 제거 방법은, (가) 실리콘 산화막을 형성하는 단계; 및 (나) 소정 온도 이하에서 상기 실리콘 산화막에 10¹⁰/cm³이상의 고밀도 산소 플라즈마 처리 공정을 수행하여 상기 실리콘 산화막 내에 존재하는 수소를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 (나) 단계에서 상기 산소 플라즈마 처리 공정은 200℃ 이하에서 행하되, 전자 자기 공명 산소 플라즈마 처리법을 이용하거나, 마이크로파 산소 플라즈마 처리법 혹은 헬리컨 플라즈마 처리법을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 (나) 단계의 상기 산소 플라즈마 처리 공정에서는 산소 원료 가스로 O₂, O₃및 N₂O 중 어느 한 산소 가스나 산소 화합물 가스를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 확산 억제 방법은, (가) 기판 위에 전극 물질을 코팅하여 하부 전극을 형성하는 단계; (나) 상기 하부 전극 위에 강유전체 물질을 코팅하여 강유전체층을 형성하는 단계; (다) 상기 강유전체층 위에 상기 전극 물질을 코팅하여 상부 전극을 형성하는 단계; 및 (라) 상기 상부 전극에 10¹⁰/cm³이상의 고밀도 산소 플라즈마 처리 공정을 행하여 상기 상부 전극 물질을 통한 수소 원자의 확산을 억제시키는 보호막을 형성하는 단계; 및 (마) 상기 (라) 단계 다음에 상기 상부 전극에 실리콘 산화막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 (나) 단계에서 강유전체 물질로는 barium strontium titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, lead lanthanum zironate titanate, bismuth titanate, potassium tantalate, lead scandium tantalate, lead niobate, lead zinc niobate, potassium niobate, lead magnesium niobate 중 어느 한 가지 또는 상기 재료의 조합으로 이루어지고, 상기 (다) 단계에서 상부 전극 물질로는 백금 (platinum), 팔라듐(palladium), 이리듐(iridium), 로듐(rhodium)등의 한 가지 또는 상기 재료의 조합으로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 (라) 단계에서 상기 산소 플라즈마 처리 공정은 상부 전극이 강유전체위에 전체적으로 코팅되어 있거나 또는 상부 전극을 소정의 크기로 에칭한 후에 산소 플라즈마 처리를 행하는 것이 바람직하며, 이 때 상기 산소 플라즈마 처리 공정은 전자 자기 공명 산소 플라즈마 처리법을 이용하거나 마이크로파 산소 플라즈마 처리법 혹은 헬리컨 플라즈마 처리법을 이용하는 것이 바람직하며, 상기 (라) 단계의 산소 플라즈마 처리 공정에서는 산소 원료 가스로 O₂, O₃및 N₂O 중 어느 한 산소 혹은 산소 화합물 가스를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법은, (가) 기판 위에 전극 물질을 코팅하여 하부 전극을 형성하는 단계; (나) 상기 하부 전극 위에 강유전체 물질을 코팅하여 강유전체층을 형성하는 단계; (다) 상기 강유전체층 위에 상기 전극 물질을 코팅하여 상부 전극을 형성하는 단계; 및 (라) 상기 상부 전극에 10¹⁰/cm³이상의 고밀도 산소 플라즈마 처리 공정을 행하여 상기 상부 전극 물질을 통한 수소 원자의 확산을 억제시키는 보호막을 형성하는 단계; (마) 상기 (라) 단계 다음에 상기 상부 전극에 실리콘 산화막을 형성하는 단계; 및 (바) 소정 온도 이하에서 상기 실리콘 산화막에 10¹⁰/cm³이상의 고밀도 산소 플라즈마 처리 공정을 수행하여 상기 실리콘 산화막 내에 존재하는 수소를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 (나) 단계에서 강유전체 물질로는 barium strontium titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, lead lanthanum zironate titanate, bismuth titanate, potassium tantalate, lead scandium tantalate, lead niobate, lead zinc niobate, potassium niobate, lead magnesium niobate 중 어느 한 물질 또는 두 가지 이상의 물질들의 조합으로 이루어지고, 상기 (다) 단계에서 상부 전극 물질로는 백금(platinum), 팔라듐(palladium), 이리듐(iridium), 로듐(rhodium) 중 어느 한 물질 또는 두 가지 이상의 물질들의 조합으로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 (라) 단계에서 상기 산소 플라즈마 처리 공정은 상부 전극이 강유전체위에 전체적으로 코팅되어 있거나 또는 상부 전극을 소정의 크기로 에칭한 후에 산소 플라즈마 처리를 행하고, 상기 (바) 단계에서 상기 산소 플라즈마 처리 공정은 200℃ 이하에서 행하는 것이 바람직하며, 이 때, 상기 산소 플라즈마 처리 공정은 전자 자기 공명 산소 플라즈마 처리법을 이용하거나, 마이크로파 산소 플라즈마 처리법 혹은 헬리컨 플라즈마 처리법을 이용하는 것이 바람직하며, 상기 산소 플라즈마 처리 공정에서 산소 원료 가스로 O₂, O₃및 N₂O 중 어느 한 산소 혹은 산소 화합물 가스를 사용하는 것이 바람직하다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실리콘 소자 및 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 원자상 수소 제거 방법을 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 반도체 박막에서의 원자상 수소 억제 방법으로 다음 세 가지 방법을 제시한다.

첫째, 실리콘 소자에서 절연을 위하여 반드시 형성되는 실리콘 산화막에 산소 플라즈마 처리를 하여 원자상 수소를 제거하는 방법을 제시한다.

둘째, 강유전체층을 갖는 반도체 소자에서 강유전체층의 상부 전극을 형성한 다음 그 위에 실리콘 산화막 등의 수소 가스를 이용하는 절연막 형성 공정을 시행하는 경우, 상기 상부 전극에 산소 플라즈마 처리에 의한 보호막을 형성함으로써 절연막 형성 공정시 수소가 강유전체 쪽으로 확산되어 들어가는 것을 방지하는 방법을 제시한다.

셋째, 위의 두 가지 방법을 함께 적용하는 방법으로, 강유전체층을 갖는 반도체 소자에서 강유전체층의 상부 전극을 형성한 다음 그 위에 실리콘 산화막을 형성하는 공정을 시행하는 경우, 상기 상부 전극에 산소 플라즈마 처리를 하여 수소의 확산을 방지하는 보호막을 형성함으로써 실리콘 산화막 형성시 강유전체 쪽으로 수소가 확산되어 들어가는 것을 방지하고, 또한 실리콘 산화막 형성 후에도 산소 플라즈마 처리를 하여 실리콘 산화막에서 원자상 수소를 제거하는 수소 억제 방법을 제시한다.

이러한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법 중 그 첫 번째로 본 발명에 따른 실리콘 산화막의 원자상 수소 제거 방법은, 기본적으로, (가) 실리콘 산화막을 형성하는 단계; 및 (나) 소정 온도 이하에서 상기 실리콘 산화막에 10¹⁰/cm³이상의 고밀도 산소 플라즈마 처리 공정을 수행하여 상기 실리콘 산화막 내에 존재하는 수소를 제거하는 단계;를 포함한다. 이와 같이, 실리콘 산화막을 증착한후 산소 플라즈마 처리를 행함으로서 산화막 내부의 수소를 제거함으로써 실리콘 산화막의 응력을 낮출 뿐만 아니라 대기중 노출시 응력의 변화가 없도록하여 반도체 소자의 특성 저하를 억제하는 것을 특징으로 한다. 특히, 이러한 산소 플라즈마 처리 공정은 200℃ 이하의 저온에서 행함으로써, 강유전체 물질의 특성 저하를 막는 것이 바람직하다.

이러한 200℃ 이하의 저온에서 이루어지는 산소 플라즈마 처리 공정으로는, 전자 자기 공명(ECR; electron cyclotron resonance) 산소 플라즈마 처리법, 마이크로파(microwave) 산소 플라즈마 처리법 혹은 헬리컨(Hellicon) 플라즈마 처리법 등이 있다. 이러한 저온에서의 산소 플라즈마 처리 공정에서는 산소 원자가 라디칼 형태로 분해되어 수소 원자를 제거하는데 아주 효과적이다. 즉, 산소 플라즈마 내부에는 반응성이 강한 산소 라디칼이 많이 존재하기 때문에 실리콘 산화막 내부로 쉽게 침투하여 내부의 Si-H, Si-OH 형태로 결합되어 있는 수소 원자와 반응하여 수소 원자를 제거시킴으로써 Si-O 결합을 형성시키게 된다.

이러한 산소 플라즈마 처리 공정에서는 산소 원료 가스로 O₂나 O₃가스를 사용하거나, N₂O와 같은 산소 화합물 가스를 사용하면 된다.

이와 같이, 저온에서 실리콘 산화막에서 수소 원자를 제거함으로서 소자 특성이 열화되지 않도록 하는 수소 원자 제거 방법은, 실리콘을 기본으로 하는 메모리 소자, 특히, 금속 전극 사이의 전기적 절연을 목적으로 실리콘 산화막을 이용하는 메모리 및 비메모리 소자에 적용한다.

두 번째 방법으로, 강유전체층을 갖는 반도체 소자의 상부 전극에 산소 플라즈마 처리에 의한 보호막을 형성하는 수소 확산 방지 방법은, 먼저 기판 위에 전극 물질을 코팅하여 하부 전극을 형성하고((가) 단계), 이 하부 전극 위에 강유전체 물질을 코팅하여 강유전체층을 형성한 다음((나) 단계); 이 강유전체층 위에 전극 물질을 코팅하여 상부 전극을 형성한((다) 단계)한 강유전체 캐패시터 구조를 갖는 반도체 소자 혹은 메모리 소자에서 시행된다. 여기서, 실제로 기판으로는 주로 실리콘 기판이 사용되며, 이 실리콘 기판 위에 접합력을 향상시키는 접합층을 형성한 다음 전극 물질을 코팅하여 패터닝하는 방법으로기 하부 전극이 형성된다.

이와 같은 강유전체 캐패시터의 상부 전극에 10¹⁰/cm³이상의 고밀도 산소 플라즈마 처리 공정을 행하여 상기 상부 전극 물질을 통한 수소 원자의 확산을 억제시키는 보호막을 형성한 다음((라) 단계), 그 위에 실리콘 산화막을 형성하는 등의 수소 가스를 이용하는 공정들을 수행함((마) 단계)으로써 수소가 상부 전극을 지나 강유전체층으로 확산되는 것을 방지한다.

이러한 수소 억제 공정에 있어서, 강유전체 물질로는 barium strontium titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, lead lanthanum zironate titanate, bismuth titanate, potassium tantalate, lead scandium tantalate, lead niobate, lead zinc niobate, potassium niobate, lead magnesium niobate 중 어느 한 가지 물질 또는 이들 물질들의 선택된 조합으로 이루어진다.

또한, 강유전체 캐패시터 구조에서 상부 전극 물질로는 백금 (platinum), 팔라듐(palladium), 이리듐(iridium), 로듐(rhodium)등의 한 가지 또는 두 가지 이상의 선택된 재료의 조합으로 이루어진다.

특히, 산소 플라즈마 처리 공정은 상부 전극이 강유전체 위에 전체적으로 코팅되어 있는 상태에서 이루어지거나 또는 상부 전극이 소정의 크기로 에칭된 상태에서 이루어진다. 이러한 산소 플라즈마 처리 공정은 전자 자기 공명 산소 플라즈마 처리법을 이용하거나, 마이크로파 산소 플라즈마 처리법 혹은 헬리컨 플라즈마 처리법을 이용한다. 이러한 산소 플라즈마 처리 공정에서 사용되는 산소 원료 가스로는 O₂, O₃및 N₂O 등이 사용되는 점을 첫 번째 방법에서와 마찬가지이다.

이와 같이, 저온에서 실리콘 산화막에서 수소 원자를 제거함으로서 소자 특성이 열화되지 않도록 하는 수소 원자 확산 억제 방법은, 강유전체를 이용하는 소자, 특히, 금속 전극 사이의 전기적 절연을 목적으로 실리콘 산화막을 이용하는 강유전체를 이용한 메모리 및 비메모리 소자에 적용할 수 있다.

세 번째 방법은, 크게 강유전체층을 갖는 반도체 소자 특히 강유전체 캐패시터 구조를 형성한 다음((가) 단계 내지 (다) 단계), 그 상부 전극에 산소 플라즈마 처리에 의한 보호막을 형성하여 수소 확산을 억제하는 공정((라) 단계) 및 강유전체 캐패시터 구조 위에 실리콘 산화막 등의 절연층을 형성한 후((마) 단계)에 이 절연층으로부터 원자상 수소를 제거하는 공정((바) 단계)을 순차로 시행함으로써 이루어진다.

먼저, 강유전체 캐패시터 구조를 형성하는 방법은 두 번째 방법에서와 같은 방법으로 이루어지며, 그 공정들은 다음과 같이 이루어진다. 먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 열 산화막(11)이 코팅된 실리콘 기판(10) 위에 접착층(12)으로 TiO₂를 코팅하고, 그 위에 약 300℃ 정도의 온도에서 스파터링법으로 Pt를 코팅하여 하부 전극(13)을 형성한다. 다음에, 하부 전극(13) 위에 졸-젤 법으로 PZT를 코팅하여 산소 분위기에서 650℃로 30분간 결정화시켜 PZT 강유전체층(14)을 형성하며, 이 결정화된 PZT 강유전체층(14) 위에 Pt 를 실온에서 스퍼터링법으로 코팅하여 상부 전극(15)을 형성한다. 다음에, Pt 상부 전극(15)과 PZT강유전체층(14)를 패터닝하여 일정한 크기의 캐패시터를 제조한다. 여기서, 강유전체층(14)를 형성하기 위한 물질로 두 번째 방법에서 사용된 강유전체 물질과 같은 것들 중 하나 선택하여 사용하거나 둘 이상 선택한 조합 물질을 사용한다.

또한, 강유전체 캐패시터 구조에서 상부 전극 물질로는 백금 (platinum)이 주로 사용되며, 이 외에도 팔라듐(palladium), 이리듐(iridium), 로듐(rhodium)등의 한 가지 또는 두 가지 이상의 선택된 재료의 조합으로 이루어진다.

다음에, 산소 플라즈마 처리를 이용한 상부 전극 특성을 향상시키는 보호막 형성 방법은, 강유전체 박막 위에 상부 전극(백금 전극)을 코팅하고 그 후에 곧바로 산소 플라즈마 처리를 하거나, 또는 상부 전극과 강유전체(PZT)를 에칭하여 강유전체 캐퍼시터 구조를 형성한 다음에 캐패시터 구조에서 산소 플라즈마 처리를 행하는 두 가지 방법 중 어느 것이든 적용될 수 있다. 이와 같이, 캐패시터 구조의 상부 전극 물질 증착 후에나 전극 증착 물질을 패터닝하여 상부 전극을 형성한 후에 산소 플라즈마 처리를 행하여 보호막(16)을 형성함으로써 백금 상부 전극의 촉매 작용을 억제시켜 수소가 상부 전극(15)을 통해서 그 아래의 PZT층(14)으로 확산되는 것을 방지한다. 이와 같이 함으로써 강유전체 소자의 특성 저하를 억제한다.

이러한 산소 플라즈마 처리 공정으로는, 전자 자기 공명 (ECR; electron cyclotron resonance) 산소 플라즈마 처리법, 마이크로파(microwave) 산소 플라즈마 처리법 혹은 헬리컨 (Hellicon) 플라즈마 처리법 등이 있다. 이러 산소 플라즈마 처리 공정에는 산소 분자가 원자 형태의 라디칼로 분해되어 반응성이 우수하기 때문에 상부 백금과 반응하여 백금의 촉매 작용을 억제하는데 아주 효과적이다. 즉 산소 플라즈마 내부의 반응성이 뛰어난 산소 라디칼은 상부 백금과 반응하여 PtO 형태의 백금 산화물로 된 보호층(16)을 형성시키기 때문에 순수한 상태의 백금에 비해 촉매 특성이 감소하게 되어 Pt 상부 전극(15)에서 수소 분자가 원자로 변화되는 촉매 반응을 저하시켜 백금 내부로 수소 원자가 확산되는 것을 막아주게 된다.

또한, ECR과 같이 마이크로파를 이용하는 산소 플라즈마 처리 방법에서는 마이크로파가 백금에 흡수되어 백금층만 가열될 수 있으며 따라서 고온으로 가열된 백금막이 산소 플라즈마 내부의 산소 라디칼과 쉽게 반응하여 백금 산화물 형성을 보다 용이하게 만들어준다.

이와 같이 산소 플라즈마 처리에 의한 상부 백금막의 촉매 특성을 저하시킨 구체적인 효과가 도 4a 및 도 4b에 나타난다. 도 4a는 본 발명에 따른 ECR 산소 플라즈마 처리된 강유전체 캐패시터와 산소 플라즈마 처리를 하지 않은 강유전체 캐퍼시터를 동일하게 수소 열처리하여 수소에 대한 저항성을 비교한 구체적인 실시예의 시편에서 각각 인가 전압에 대한 분극도를 측정한 그래프이다. 도 4a에서 행한 ECR 플라즈마 처리 조건으로는 마이크로파 출력은 1200W로 하였고, 공정 압력은 1mTorr로 하였으며, N2O 가스는 30sccm로 흘렸으며, Ar 가스는 5sccm로 흘렸다. 기판은 가열하지 않았으며, 공정 시간은 5분으로 하였다. 이렇게 ECR 처리한 강유전체 캐퍼시터와 ECR 처리하지 않은 강유전체 캐패시터의 시편들을 각각 수소 분위기에서 열처리한 수소 열처리 조건으로는 온도 200℃로 하였고, 수소 가스는 25sccm로 흘렸으며, 압력은 500mTorr로 하였고, 열처리 시간은 4분으로 하였다. 도 4a에 나타난 바와 같이, ECR 산소 플라즈마 처리후에 수소 열처리한 강유전체 캐패시터의 경우가 ECR 처리를 하지 않고 수소 열처리한 강유전체 캐패시터에 비해 0V의 전압에서 캐패시터의 특성을 나타내는 Pr값이 현저히 큰 것을 알 수 있다. 이러한 차이점을 비교하기 쉽게 하기 위해서 ECR 플라즈마 처리도 하지 않고 수소 열처리도 하지 않은 초기 상태의 캐패시터 특성도 나타내었다. ECR 플라즈마 처리된 강유전체 캐패시터는 수소 열처리 후에도, ECR 플라즈마 처리와 수소 열처리가 안된 초기 상태의 강유전체 캐패시터 특성과 큰 차이가 없다는 것을 볼 수 있다. 따라서, 상부 백금 전극을 ECR 플라즈마 처리하게 되면 백금을 통한 수소의 확산이 억제되며 이것으로부터 수소에 의한 PZT 막의 특성 저하를 억제하는데 효과적임을 알 수 있다.

또한, 상기와 같이 ECR 처리한 강유전체 캐패시터와 ECR 처리하지 않은 강유전체 캐패시터를 수소 분위기에서 열처리한 두 가지 강유전체 캐패시터 시편에 대한 전기적 특성이 수소 열처리에 의해 어떻게 변하는가를 측정하였으며 그 결과를 도 4b에 나타내었다. 도 4b는 이러한 ECR 플라즈마 처리의 또 다른 효과를 나타내는 결과로서, 도 4a의 측정에 사용된 강유전체 캐패시터 시편들에서 PZT막의 상부 전극과 하부 전극을 통한 누설 전류 밀도를 나타내고 있다. 아무 처리도 않은 강유전체 캐패시터 초기 시편의 누설 전류 밀도는 약 9×10-6 A/cm2를 나타내고, ECR 플라즈마 처리후에 수소 열처리된 캐패시터의 누설 전류는 약 2×10-6 A/cm2을 나타내고 있다. 즉, ECR 플라즈마 처리후에 수소 열처리된 캐패시터의 누설 전류는 초기 시편에서의 누설 전류 보다도 상당히 감소되는 특성을 보이고 있다. 그러나, ECR 플라즈마 처리 없이 수소 열처리된 강유전체 캐패시터 시편의 누설 전류는 5×10-4 A/cm2 로서 초기 시편에 비해 수소 열처리시 급격한 누설 전류의 증가가 발생함을 알 수 있다. 따라서 백금 전극을 ECR 산소 플라즈마 처리하게 되면 PZT 강유전체의 Pr 과 누설 전류 두 가지 비교 대상 모두에서 수소에 대한 저항성이 증가됨을 알 수 있다.

상부 백금 전극이 있는 구조의 강유전체 소자에서는 금속선(전극)과 금속선(전극) 사이의 절연을 위해서는 실리콘 산화막을 코팅하게 되는데, 이 때 실리콘 산화막 내부에는 많은 수소 결합이 존재하게 된다. 이러한 수소 결합은 앞서 설명한 바와 같이 고온 열처리 공정에서 산화막 내부로부터 수소를 발생시키게 되고 이것에 의해 강유전체 소자의 특성 저하가 발생된다. 따라서 저온에서 실리콘 산화막 내부의 수소 결합을 제거하는 공정이 추가될 필요가 있으며, 이러한 또 다른 목적을 위해 산소 플라즈마 공정이 적용된다.

본 발명에 따른 강유전체 캐패시터 구조 위에 형성된 실리콘 산화막에서의 원자상 수소 제거 방법은, 기본적으로, 강유전체 캐패시터 구조의 상부 전극 상에 실리콘 산화막을 형성하는 공정((마) 단계) 및 소정 온도 이하에서 이 실리콘 산화막에 10¹⁰/cm³이상의 고밀도 산소 플라즈마 처리를 통하여 실리콘 산화막 내에 존재하는 수소를 제거하는 공정((바) 단계)을 포함한다. 이와 같이, 강유전체 캐패시터 구조의 상부 전극에 강유전체층으로의 수소 확산을 막아주는 보호막을 형성한 후에 이 상부 전극 상에 실리콘 산화막을 증착한 다음 산소 플라즈마 처리를 행하여 주면 실리콘 산화막 증착시 수소가 강유전체층 내부로 확산되어 들어가는 것을 방지할 수 있을 뿐 만 아니라 실리콘 산화막 증착 후에 그 내부에 존재하는 원자상 수소도 제거하여 줌으로써 강유전체 캐패시터 구조를 포함하는 반도체 소자에서 수소에 의한 영향을 근본적으로 제거할 수 있다. 뿐만 아니라, 실리콘 산화막의 응력을 낮추고 대기중 노출시 응력의 변화가 없도록 하여 강유전체를 이용한 반도체 소자의 특성 저하를 억제한다. 특히, 강유전체를 이용하는 반도체 소자에 있어서는 이러한 산소 플라즈마 처리 공정을 200℃ 이하의 저온에서 행함으로써, 강유전체 물질의 특성 저하를 막는 것이 바람직하다.

이러한 산소 플라즈마 처리 공정으로는, 강유전체 소자의 상부 백금 전극에 사용되었던 것과 같은 전자 자기 공명(ECR; electron cyclotron resonance) 산소 플라즈마 처리법, 마이크로파(microwave) 산소 플라즈마 처리법 혹은 헬리컨(Hellicon) 플라즈마 처리법 등이 있다. 이러한 산소 플라즈마 처리 공정에서는 산소 원자가 라디칼 형태로 분해되어 수소 원자를 제거하는데 아주 효과적이다. 즉, 산소 플라즈마 내부에는 반응성이 강한 산소 라디칼이 많이 존재하기 때문에 실리콘 산화막 내부로 쉽게 침투하여 내부의 Si-H, Si-OH 형태로 결합되어 있는 수소 원자와 반응하여 수소 원자를 제거시킴으로써 Si-O 결합을 형성시키게 된다.

이러한 산소 플라즈마 처리 공정에서는앞선 제조 방법에서와 같이 산소 원료 가스로 O₂나 O₃가스를 사용하거나, N₂O와 같은 산소 화합물 가스를 사용하면 된다.

이와 같이, 저온에서 실리콘 산화막에서 수소 원자를 제거함으로서 소자 특성이 열화되지 않도록 하는 수소 원자 억제 방법은, 실리콘을 기본으로 하는 메모리 소자 및 강유전체를 이용하는 소자, 특히, 금속 전극 사이의 전기적 절연을 목적으로 실리콘 산화막을 이용하는 메모리 및 비메모리 소자에 적용할 수 있다.

이러한 실리콘 산화막에서 수소를 제거하는 방법의 구체적 효과가 도 5a 및 도 5b에 나타난다. 도 5a 및 도 5b 각각 본 발명에 따른 수소 억제 방법의 구체적 실시예를 나타내는 것이다. 여기서, 실리콘 산화막에는 실제로 ECR 산소 플라즈마 처리 공정을 행하였다. 이러한 ECR 산소 플라즈마 처리 조건으로는 마이크로파 출력은 600W로 하였고, 공정 압력은 2mTorr로 하였으며, N₂O 가스는 30sccm로 흘렸으며, Ar가스는 5sccm로 흘렸으며, 공정온도는 25℃로 하였으며, 공정시간은 10분으로 하였다. 이렇게 처리한 실리콘 산화막을 산소 플라즈마 처리하기 전과 후의 Si-H, Si-O-Si 결합을 보여주는 IR 흡수 스펙트럼이 도 5a에 나타나 있다. 또한, 도 5b에는 ECR 산소 플라즈마 처리의 효과를 명확히 하기 위하여, RF 산소 플라즈마 처리된 실리콘 산화막의 IR 흡수 스펙트럼을 표시한 것이다. 도 5a에 나타난 바와 같이, 10분 정도의 산소 플라즈마 처리 공정에 의해서 Si-H 결합에 의한 피크는 완전히 사라지고 그에 따라 Si-O-Si 피크의 강도가 증가함을 알 수 있다. 실험을 수행한 결과 마이크로파 출력을 1000W로 실험하게 되면 Si-H 결합 피크는 약3분 이내에 완전히 사라지는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 발명에 의한 산소 플라즈마 후처리 공정은 실리콘 산화막 내부의 수소 결합을 제거하는데 효과적임을 알 수 있다. 본 발명에 의한 ECR 산소 플라즈마 공정과 일반적으로 사용되고 있는 RF 플라즈마 공정을 비교하기 위해서 도 5a의 초기 시편과 동일한 시편을 RF 산소 플라즈마 처리하였으며 처리전과 처리후의 IR 특성을 도 5b에 나타내었다. 이 때 사용된 RF 산소 플라즈마 처리 조건은 RF 출력 100W, 공정 압력 400mTorr, 공정 온도는 175 ℃ 였다. 도 5b의 결과에서 RF 산소 플라즈마 처리 시간을 60분 정도로 장시간 하였을 때에도 실리콘 산화막 내부에는 여전히 Si-H 결합이 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서 RF 공정을 이용하게 되면 처리 공정에 너무 장시간 소요되기 때문에 실제 공정에 사용하는데 큰 단점이 됨을 알 수 있다. 이것은 RF 플라즈마가 ECR 플라즈마에 비해 플라즈마 밀도가 약 100~1000배 정도 작기 때문이다. 따라서 본 발명을 실제 공정에 적용하기 위해서는 고밀도 플라즈마를 생성시키는 방법을 사용하는 것이 효과적임을 알 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 산소 플라즈마 처리 공정에 따른 실리콘 산화막의 응

력 특성을 보여준다. 도시된 바와 같이, 플라즈마 후 처리 공정을 거친 실리콘 산화막은 증착 초기에 비해 낮은 응력을 갖고 있으며 대기중에 노출 시간에 따른 응력의 변화가 없는 특성을 보여준다. 따라서 실리콘 산화막을 산소 플라즈마 처리하는 공정을 이용하는 경우 실리콘 산화막의 응력을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 대기 중에 노출시 응력의 변화가 없기 때문에 반도체 소자의 신뢰성을 향상시킨다는 장점을 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 산소 플라즈마 처리 공정을 수행하여 강유전체 소자의 상부 전극으로 사용되는 백금막의 촉매 특성을 감소시킴으로서 실리콘 산화막 제조 공정시 발생되는 수소 원자 백금 전극을 통해 확산되는 것을 방지하고, 또한 고온에서 열처리시 실리콘 산화막 내부에서 나온 수소 원자가 백금을 통해서 확산되는 것을 방지함으로써 수소 원자에 의한 강유전체 소자의 특성 저하를 억제시키는 효과가 있다.

또한 이러한 산소 플라즈마 처리 공정은 실리콘 산화막을 증착한 후에도 적용할 수 있으며, 이경우 200℃ 이하의 저온에서 실리콘 산화막을 마이크로파 이상의 고주파 산소 플라즈마로 처리하는 공정을 수행하여, 실리콘 산화막 내부의 수소 원자를 제거함으로써, 실리콘 산화막 내부의 수소 원자에 의해 발생되는 강유전체 소자의 특성 저하를 근본적으로 해결할 수 있다. 또한 이러한 산소 플라즈마 처리에 의한 실리콘 산화막 내부의 수소 원자 제거 방법은 실리콘 반도체 소자의 열전자 효과, 문턱 전압 변환 그리고 상호 컨덕턴스 특성을 열화시키지 않게되는 효과가 있다.

또한, 강유전체를 이용한 반도체 소자 제조시 수소 원자가 강유전체 막과 반

응하여 강유전체 특성을 열화시키는 요인을 제거할 수 있으며, 실리콘 산화막이 대

기중에 노출될 때 대기중의 수분과 반응하여 실리콘 산화막의 응력과 반사율이 변화하는 것을 방지할 수 있어서 소자의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

이러한 수소 억제 방법은 강유전체를 이용한 반도체 소자 뿐만 아니라 전기적 절연을 목적으로 실리콘 산화막을 이용하는 메모리 또는 비메모리 소자에서 실리콘 산화막 내부의 수소 결합을 제거하는 것과 실리콘 산화막의 밀도 향상을 목적으로 하는데에도 적용될 수 있다.

Claims

(가) 기판 위에 실리콘 산화막을 형성하는 단계; 및

(나) 소정 온도 이하에서 상기 실리콘 산화막에 10¹⁰/cm³이상의 고밀도 산소 플라즈마 처리 공정을 수행하여 상기 실리콘 산화막 내에 존재하는 수소를 제거하는 단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 소자에서의 수소 제거 방법.
제1항에 있어서,

상기 (나) 단계에서 상기 산소 플라즈마 처리 공정은 200℃ 이하에서 행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 소자에서의 수소 제거 방법.
제2항에 있어서,

상기 (나) 단계에서 상기 산소 플라즈마 처리 공정은 전자 자기 공명 산소 플라즈마 처리법을 이용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 소자 에서의 수소 제거 방법.
제2항에 있어서,

상기 (나) 단계에서 상기 산소 플라즈마 처리 공정은 마이크로파 산소 플라즈마 처리법 혹은 헬리컨 플라즈마 처리법을 이용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 소자에서의 수소 제거 방법.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 (나) 단계의 상기 산소 플라즈마 처리 공정에서는 산소 원료 가스로 O₂, O₃및 N₂O 중 어느 한 산소 가스나 산소 화합물 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 소자에서의 수소 제거 방법.
(가) 기판 위에 전극 물질을 코팅하여 하부 전극을 형성하는 단계;

(나) 상기 하부 전극 위에 강유전체 물질을 코팅하여 강유전체층을 형성하는 단계;

(다) 상기 강유전체층 위에 상기 전극 물질을 코팅하여 상부 전극을 형성하는 단계; 및

(라) 상기 상부 전극에 10¹⁰/cm³이상의 고밀도 산소 플라즈마 처리 공정을 행하여 상기 상부 전극 물질을 통한 수소 원자의 확산을 억제시키는 보호막을 형성하는 단계; 및

(마) 상기 (라) 단계 다음에 상기 상부 전극에 실리콘 산화막을 형성하는 단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 확산 억제 방법.
제6항에 있어서,

상기 (나) 단계에서 강유전체 물질로는 barium strontium titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, lead lanthanum zironate titanate, bismuth titanate, potassium tantalate, lead scandium tantalate, lead niobate, lead zinc niobate, potassium niobate, lead magnesium niobate 중 어느 한 가지 또는 상기 재료의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 확산 억제 방법.
제6항에 있어서,

상기 (다) 단계에서 상부 전극 물질로는 백금 (platinum), 팔라듐(palladium), 이리듐(iridium), 로듐(rhodium)등의 한 가지 또는 상기 재료의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 확산 억제 방법.
제6항에 있어서,

상기 (라) 단계에서 상기 산소 플라즈마 처리 공정은 상부 전극이 강유전체위에 전체적으로 코팅되어 있거나 또는 상부 전극을 소정의 크기로 에칭한 후에 산소 플라즈마 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 확산 억제 방법.
제9항에 있어서,

상기 산소 플라즈마 처리 공정은 전자 자기 공명 산소 플라즈마 처리법을 이용하는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 확산 억제 방법.
제9항에 있어서,

상기 산소 플라즈마 처리 공정은 마이크로파 산소 플라즈마 처리법 혹은 헬리컨 플라즈마 처리법을 이용하는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 확산 억제 방법.
제6항 또는 제9항에 있어서,

상기 (라) 단계의 산소 플라즈마 처리 공정에서는 산소 원료 가스로 O₂, O₃및 N₂O 중 어느 한 산소 혹은 산소 화합물 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 확산 억제 방법.
(가) 기판 위에 전극 물질을 코팅하여 하부 전극을 형성하는 단계;

(나) 상기 하부 전극 위에 강유전체 물질을 코팅하여 강유전체층을 형성하는 단계;

(다) 상기 강유전체층 위에 상기 전극 물질을 코팅하여 상부 전극을 형성하는 단계; 및

(라) 상기 상부 전극에 10¹⁰/cm³이상의 고밀도 산소 플라즈마 처리 공정을 행하여 상기 상부 전극 물질을 통한 수소 원자의 확산을 억제시키는 보호막을 형성하는 단계;

(마) 상기 (라) 단계 다음에 상기 상부 전극에 실리콘 산화막을 형성하는 단계; 및

(바) 소정 온도 이하에서 상기 실리콘 산화막에 10¹⁰/cm³이상의 고밀도 산소 플라즈마 처리 공정을 수행하여 상기 실리콘 산화막 내에 존재하는 수소를 제거하는 단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법.
제13항에 있어서,

상기 (나) 단계에서 강유전체 물질로는 barium strontium titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, lead lanthanum zironate titanate, bismuth titanate, potassium tantalate, lead scandium tantalate, lead niobate, lead zinc niobate, potassium niobate, lead magnesium niobate 중 어느 한 물질 또는 두 가지 이상의 물질들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법.
제13항에 있어서,

상기 (다) 단계에서 상부 전극 물질로는 백금(platinum), 팔라듐(palladium), 이리듐(iridium), 로듐(rhodium) 중 어느 한 물질 또는 두 가지 이상의 물질들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법.
제13항에 있어서,

상기 (라) 단계에서 상기 산소 플라즈마 처리 공정은 상부 전극이 강유전체위에 전체적으로 코팅되어 있거나 또는 상부 전극을 소정의 크기로 에칭한 후에 산소 플라즈마 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법.
제13항에 있어서,

상기 (바) 단계에서 상기 산소 플라즈마 처리 공정은 200℃ 이하에서 행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막의 원자상 수소를 제거하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서,

상기 산소 플라즈마 처리 공정은 전자 자기 공명 산소 플라즈마 처리법을 이용하는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서,

상기 산소 플라즈마 처리 공정은 마이크로파 산소 플라즈마 처리법 혹은 헬리컨 플라즈마 처리법을 이용하는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법.
제13항에 있어서,

상기 (라) 또는 (바) 단계의 상기 산소 플라즈마 처리 공정에서 산소 원료 가스로 O₂, O₃및 N₂O 중 어느 한 산소 혹은 산소 화합물 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 강유전체를 이용한 반도체 소자에서의 수소 억제 방법.