KR20040085529A - Lower Electrode Structure of Capacitor Having Diffusion Barrier for ULSI Memory and Method for Forming Lower Electrode Structure of Capacitor and Capacitor - Google Patents

Lower Electrode Structure of Capacitor Having Diffusion Barrier for ULSI Memory and Method for Forming Lower Electrode Structure of Capacitor and Capacitor Download PDF

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KR20040085529A
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Abstract

PURPOSE: A structure of a bottom electrode of a capacitor for ULSI memory device having a diffusion barrier, a method for forming a bottom electrode of a capacitor, and a method for forming a capacitor are provided to prevent diffusion of oxygen and chrome by using the first and the second diffusion barriers. CONSTITUTION: A structure of a bottom electrode of a capacitor includes the first diffusion barrier. The first diffusion barrier is formed with a CrxTi1-xN layer(24) and TiN layer in order to prevent diffusion of oxygen and chrome to a polycrystalline silicon contact plug for connecting a pass transistor to a capacitor. The structure of the bottom electrode of the capacitor further includes the second diffusion barrier for preventing the diffusion of chrome from the CrxTi1-xN layer to a dielectric(26) through a Pt bottom electrode(25).

Description

확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조와 커패시터의 하부전극 형성방법 및 커패시터의 형성방법{Lower Electrode Structure of Capacitor Having Diffusion Barrier for ULSI Memory and Method for Forming Lower Electrode Structure of Capacitor and Capacitor}Lower Electrode Structure of Capacitor Having Diffusion Barrier for ULSI Memory and Method for Forming Lower Electrode Structure of Capacitor and Capacitor}

본 발명은 확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 캐퍼시터의 하부전극 구조와 커패시터의 하부전극 형성방법에 관한 것으로, 특히 강유전체 혹은 고유전체를 사용한 초고집적도 기억소자에서 패스 트랜지스터(pass transistor)와 커패시터를 전기적으로 연결하는 하부전극에 확산방지막으로서 CrTiN 박막을 구비한 경우고온 산화 열처리 공정 후에도 강유전체 박막, 하부전극, 실리콘 플러그가 우수한 물성 및 전기적 특성을 가질 수 있는 초고집적도 기억소자용 캐퍼시터의 하부전극 구조와 이를 이용한 하부전극 형성방법 및 커패시터의 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a lower electrode structure of a capacitor for an ultra high density memory device having a diffusion barrier and a method of forming a lower electrode of a capacitor. In particular, a pass transistor and a capacitor are electrically connected in an ultra high density memory device using ferroelectric or high dielectric materials. In the case where the CrTiN thin film is provided as a diffusion barrier on the lower electrode connected to the lower electrode, the lower electrode structure of the ultra-high-density memory capacitor that the ferroelectric thin film, the lower electrode, and the silicon plug can have excellent physical and electrical properties even after a high temperature oxidation heat treatment process and the same It relates to a method of forming a lower electrode and a method of forming a capacitor.

반도체 기억소자는 전원공급이 차단되면 반도체 기억 소자 내에 저장되었던 정보도 동시에 소멸하는 휘발성 기억소자와 전원공급이 차단되어도 정보가 존속하는 비휘발성 기억소자로 분류되어진다. 저장매체의 대용량화에 따른 새로운 고유전물질에 대한 관심과 함께 이를 이용한 기억소자 개발이 활발히 진행되고 있는 가운데, 휘발성 및 비휘발성 기억소자에 적용하고자 큰 유전상수를 갖는 상유전체, 또는 강유전체 물질이 실질적인 반도체 기억소자에 적용되고 있다.The semiconductor memory device is classified into a volatile memory device which simultaneously loses information stored in the semiconductor memory device when the power supply is cut off and a nonvolatile memory device in which the information remains even when the power supply is cut off. With the interest of new high dielectric materials due to the increase in capacity of storage media, and the development of memory devices using them, the semiconductors with large dielectric constants or ferroelectric materials having large dielectric constants are applicable to volatile and nonvolatile memory devices. It is applied to memory devices.

이러한 고유전 물질에는 기존의 휘발성 디램(DRAM: Dynamic Random Access Memory)에 사용되었던 저유전물질을 대체하기 위한 타이타늄산화물(TiO2), 탄탈륨산화물(Ta2O5), BST((Bax,Sr1-x)TiO3)의 고유전 물질과, 강유전체로서 비휘발성 기억소자에 사용되는 큰 유전상수를 갖는 PZT(Pb(Zrx,Ti1-x)O3), SBT(SrBi2Ta2O9) 등이 있다.Such high dielectric materials include titanium oxide (TiO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), and BST ((Ba x , Sr) to replace low-k materials used in conventional volatile DRAM (DRAM). PZT (Pb (Zr x , Ti 1-x ) O 3 ) and SBT (SrBi 2 Ta 2 O) with high dielectric material of 1-x ) TiO 3 ) and large dielectric constants used in nonvolatile memory devices as ferroelectrics 9 ) and the like.

일반적으로, PZT(PbZrxTi1-xO3)를 비롯한 페로브스카이트(Perovskite)형 강유전체(Ferroelectric) 재료는 우수한 압전성, 초전성, 강유전성을 나타내기 때문에 여러 소자에 이용되어 왔다.In general, Perovskite-type ferroelectric materials, including PZT (PbZr x Ti 1-x O 3 ), have been used in various devices because of their excellent piezoelectricity, superelectricity, and ferroelectricity.

이러한 기억소자 중 비휘발성 기억소자는 휴대용 전자기기에 빠질 수 없는 중요한 소자로서, 특히 강유전체의 분극 특성을 이용하여 정보를 저장하는FRAM(Ferroelectric Random Access Memory)은 기존의 플래쉬 메모리 소자 보다 단일 전원전압에서 빠른 읽기/쓰기 속도, 동작, 횟수 등의 장점을 갖는다는 점에 차세대 대용량 고집적 비휘발성 기억소자로 개발되고 있다.Among these memory devices, non-volatile memory devices are indispensable to portable electronic devices. Especially, Ferroelectric Random Access Memory (FRAM), which stores information by using polarization characteristics of ferroelectrics, has a single power supply voltage than that of conventional flash memory devices. It has been developed as a next-generation high-capacity high-density nonvolatile memory device because it has advantages such as fast read / write speed, operation, and frequency.

이러한 고유전체 기억소자는 기존의 DRAM 제조공정과 유사하며, 고집적화를 위한 2T-2C (2개 트랜지스터에 2개의 커패시터 구조) 또는 1T-1C (1개의 트랜지스터에 1개의 커패시터 구조)의 기억소자 구조를 갖고, 공정 설계상에서 COB (Capacitor Over Bit-line, Capacitor On Bit-line) 구조를 적용함으로 집적도를 크게 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.The high dielectric memory device is similar to the conventional DRAM manufacturing process, and has a structure of 2T-2C (two capacitors in two transistors) or 1T-1C (one capacitor in one transistor) for high integration. In addition, there is an advantage that the density can be greatly improved by applying a Capacitor Over Bit-line (Capacitor On Bit-line) structure in the process design.

이 경우에 커패시터는 하부전극이 패스 트랜지스터(pass transistor)의 소스/드레인(source/drain)과 연결되어야 하며, 이와 같은 전기적 연결을 하기 위하여 일반적으로 다결정 실리콘(Poly-Si) 혹은 텅스텐(W) 접촉 플러그(Plug)를 사용하며, 그 위에 하부전극을 형성하고 다시 그 위에 강유전체 박막과 상부전극을 형성하여 커패시터를 제작한다.In this case, the capacitor should have a lower electrode connected to the source / drain of a pass transistor. In order to make such an electrical connection, a polycrystalline silicon (Poly-Si) or tungsten (W) contact is generally used. A plug is used, and a lower electrode is formed thereon, and a ferroelectric thin film and an upper electrode are formed thereon to manufacture a capacitor.

이하에 도 1을 참고하여 종래의 COB 구조의 초고집적도 기억소자에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 1, the ultra-high density memory device of the conventional COB structure will be described in detail.

도 1을 참고하면, 초고집적도 기억소자에서 COB 구조는 실리콘 기판(1)에 MOS 구조의 패스 트랜지스터(T)를 형성하는 주지된 트랜지스터 형성 공정 이후에, 패스 트랜지스터(T)의 드레인(4)과 커패시터(C)를 연결하는 다결정 실리콘 접촉 플러그(5)를 형성한다. 그후 다결정 실리콘 접촉 플러그(5)와의 접촉저항을 줄이기 위하여 질소분위기의 급속 열처리를 통하여 형성시킨 타이타늄실리사이드(TiSix)(6), 확신 방지막(7), 커패시터의 하부전극(8), 유전체층(9), 상부전극(10)의 순서로 커패시터(C)를 형성하고, 끝으로 층간절연층(11)을 형성하게 된다.Referring to FIG. 1, in the ultra-high density storage device, the COB structure is formed by the drain 4 of the pass transistor T after the well-known transistor forming process of forming the pass transistor T of the MOS structure on the silicon substrate 1. A polycrystalline silicon contact plug 5 connecting the capacitor C is formed. Then, in order to reduce contact resistance with the polycrystalline silicon contact plug 5, titanium silicide (TiSi x ) (6) formed by rapid heat treatment of a nitrogen atmosphere, an anti-determination film (7), a lower electrode (8) of the capacitor, and a dielectric layer (9) ), The capacitor C is formed in the order of the upper electrode 10, and finally, the interlayer insulating layer 11 is formed.

상기 기판(1)의 하부에 위치한 패스 트랜지스터(T)는 게이트(2)와 소오스 영역(4b)이 워드라인과 비트라인(3)에 연결되고, 드레인 영역(4a)이 커패시터(C)에 연결되어 커패시터(C)의 동작을 제어하는 역할을 한다.In the pass transistor T disposed under the substrate 1, the gate 2 and the source region 4b are connected to the word line and the bit line 3, and the drain region 4a is connected to the capacitor C. It serves to control the operation of the capacitor (C).

특히, 커패시터(C)의 하부전극(8) 위에 형성되는 유전체층(9)으로서 고유전체 혹은 강유전체 박막층의 경우에는 보다 우수한 박막의 특성을 얻기 위하여 증착공정 혹은 증착공정 이후에 고온 산화분위기에서 증착된 박막을 결정화시키는 열처리 공정을 행하여야 한다.In particular, in the case of the dielectric layer 9 formed on the lower electrode 8 of the capacitor C, in the case of the high dielectric or ferroelectric thin film layer, the thin film deposited in the high temperature oxidation atmosphere after the deposition process or the deposition process in order to obtain better thin film characteristics. Heat treatment process to crystallize should be carried out.

그런데 이러한 고온의 산화공정이 진행되면, 트랜지스터(T)와의 연결을 위한 다결정 실리콘 접촉 플러그(5)와 Pt 하부전극(8) 간에는 계면반응 생성물에 의한 특성저하로 접촉저항 증가를 초래하게 되거나 또는 고온에서의 산소 혹은 실리콘 등의 물질 확산으로 인한 하부전극(8)과 다결정 실리콘 접촉 플러그(5) 사이의 원하지 않는 부도체 산화막의 형성으로 인하여 궁극적인 고유전체의 특성을 얻지 못하게 된다. 따라서, 이러한 현상을 억제하기 위하여 접촉 플러그(5)와 하부전극(8) 사이에 확산 방지막을 형성하여 접촉 플러그(5)의 변질 및 하부전극(8)의 특성 저하를 방지하는 것이 요구되고 있다.However, when the high temperature oxidation process is performed, the contact resistance is increased between the polycrystalline silicon contact plug 5 and the Pt lower electrode 8 for the connection with the transistor T due to the interfacial reaction product, or the temperature is increased. The formation of an undesired non-conducting oxide film between the lower electrode 8 and the polycrystalline silicon contact plug 5 due to the diffusion of oxygen or silicon or the like causes the ultimate high dielectric properties not to be obtained. Therefore, in order to suppress such a phenomenon, it is required to form a diffusion barrier between the contact plug 5 and the lower electrode 8 to prevent the deterioration of the contact plug 5 and the deterioration of the characteristics of the lower electrode 8.

종래의 확산 방지막(7)으로는 전도성 산화막과 질화물 방지막이 사용되고 있다. 상기 전도성 산화막으로는 이리듐산화막(IrO2), 루테늄산화막(RuO2), 로듐산화막(RhOx) 등이 있는데, 커패시터의 하부전극과 확산 방지막으로서의 역할을 동시에 수행할 수 있다는 이점이 있는 반면에 열처리 온도가 증가할수록 표면의 거칠기가 상당히 커진다는 단점을 갖고 있으며, 이리듐산화막의 경우 식각이 어렵다는 점 등의 문제가 있다.As the conventional diffusion barrier 7, a conductive oxide film and a nitride barrier are used. The conductive oxide film includes an iridium oxide film (IrO 2 ), a ruthenium oxide film (RuO 2 ), a rhodium oxide film (RhO x ), etc., while having the advantage of simultaneously serving as a lower electrode of the capacitor and a diffusion barrier, As the temperature increases, the surface roughness increases considerably, and in the case of the iridium oxide film, there is a problem that etching is difficult.

또한, 질화물 방지막으로는 타이타늄질화막(TiN), 탄탈륨질화막(TaN), 타이타늄알루미늄질화막(TiAlN; 미합중국 특허 제5,856,704호 참조), 타이타늄크롬질화막(TiCrN; 한국공개특허공보 제2000-15240호 참조) 등이 사용되고 있다.In addition, as the nitride preventing film, a titanium nitride film (TiN), a tantalum nitride film (TaN), a titanium aluminum nitride film (TiAlN; see US Patent No. 5,856,704), a titanium chromium nitride film (TiCrN; see Korean Patent Publication No. 2000-15240) Is being used.

상기 전도성이 좋은 타이타늄질화막(TiN)이 가장 보편적인 확산 방지막으로 사용되고 있지만 600℃ 이상의 고온 열처리에서는 타이타늄질화막(TiN)이 타이타늄(Ti)의 산화물을 형성하여 전도성을 상실하며, 타이타늄알루미늄질화막(TiAlN)이나 타이타늄크롬질화막(TiCrN)의 경우는 타이타늄질화막(TiN)과 비교하여 고온에서 개선된 안정성을 보이기는 하나, 실리콘(Si)과의 반응문제로 인하여 확산 방지막으로는 부적합성을 보이며 실질적인 반도체 소자 집적 공정상에서 적용되는 고온에서의 장시간 걸친 열처리 공정에는 적용이 불가능하다는 문제점을 갖고 있다.Titanium nitride film (TiN) having good conductivity is used as the most common diffusion barrier film, but at a high temperature heat treatment of 600 ° C. or more, titanium nitride film (TiN) forms an oxide of titanium (Ti) and loses conductivity, and titanium aluminum nitride film (TiAlN) is used. Or titanium chromium nitride film (TiCrN) shows improved stability at high temperature compared with titanium nitride film (TiN), but is unsuitable as a diffusion barrier due to a reaction problem with silicon (Si) and is a substantial semiconductor device integration process. There is a problem that the application is impossible in the heat treatment process for a long time at a high temperature applied to the phase.

따라서, 이러한 문제점들을 효율적으로 해결하는 방안으로서 이들의 장점 만을 살리는 CrTiN/TiN의 복합 구조를 갖는 확산 방지막(12)(도 1의 우측에 도시된 구조)이 본 발명자에 의해 제시되었다(특허출원 10-2001-0058860 참조).Therefore, a diffusion barrier film 12 (structure shown on the right side of FIG. 1) having a composite structure of CrTiN / TiN utilizing only their advantages as a solution for solving these problems is proposed by the present inventors (Patent application 10 -2001-0058860).

상기한 바와 같이 다양한 전도성 방지막들이 제시되어 왔지만, 기존의 확산 방지막들은 600℃ 이상의 장시간 고온 열처리 공정에서는 산소 확산에 의한 산화 방지막 자체의 산화와 그에 따른 다결정 실리콘의 산화로 접촉저항의 급격한 증가와 더불어 전기전도성을 상실하게 되는 문제로 인하여 실질적인 고집적화에 적용하기 어려웠었다.As described above, various anti-conductive films have been proposed, but the conventional diffusion barrier films have a high electric resistance due to oxidation of the anti-oxidation film itself by oxygen diffusion and subsequent oxidation of polycrystalline silicon in a long-term high temperature heat treatment process of 600 ° C. or higher. The problem of loss of conductivity has made it difficult to apply to substantial high integration.

또한, 상기 특허출원 10-2001-0058860과 같이 고온에서의 산화 문제를 해결하기 위해 CrTiN/TiN의 이중 구조 확산 방지막(12)을 삽입한 Pt/CrTiN/TiN/Poly-Si의 구조에서는 하부전극(Pt)(13)으로의 Cr 확산이 크게 문제시되지 않았으나, 하부전극(13)의 상부에 유전체층(14)으로서 강유전체를 증착한 후 고온의 산소 열처리를 진행하면, 도 2 및 도 3와 같이 Cr이 PZT, SBT 등의 강유전체층(14)까지 확산해 들어가 강유전체의 성질을 저하시키는 동시에 누설전류 특성을 크게 악화시키는 것을 알 수 있다.In addition, in the structure of Pt / CrTiN / TiN / Poly-Si in which the double structure diffusion barrier film 12 of CrTiN / TiN is inserted to solve the oxidation problem at a high temperature as in Patent Application 10-2001-0058860, the lower electrode ( Although diffusion of Cr into Pt (13) was not a problem, when the ferroelectric was deposited as the dielectric layer 14 on the lower electrode 13 and subjected to high-temperature oxygen heat treatment, Cr was formed as shown in FIGS. 2 and 3. It can be seen that it diffuses into the ferroelectric layer 14 such as PZT and SBT, deteriorates the properties of the ferroelectric and greatly deteriorates the leakage current characteristics.

그 결과 도 4의 강유전 분극특성 그래프와 같이 CrTiN/TiN의 확산방지막을 구비한 경우 고온 열처리후에 강유전 커패시터는 거의 강유전 특성을 상실하여 강유전체 커패시터 셀 동작이 불가능하게 되므로 정보기억 능력도 상실하게 된다.As a result, as shown in the ferroelectric polarization characteristic graph of FIG. 4, the ferroelectric capacitor almost loses the ferroelectric characteristics after the high temperature heat treatment, and thus the ferroelectric capacitor cell is impossible to operate.

이와 같이, 기존의 산화 방지막에 대한 다양한 기술 개발은 실리콘 플러그 및 산화 방지막 등의 하부전극 시스템의 산화에 의한 특성열화방지를 위한 기술개발에만 주안점을 두었고, 강유전체 박막의 특성 열화 방지는 미흡하였다.As described above, the development of various technologies for the anti-oxidation film is focused only on the development of technology for preventing the deterioration of characteristics by oxidation of the lower electrode system such as the silicon plug and the anti-oxidation film, and the prevention of the deterioration of the characteristics of the ferroelectric thin film is insufficient.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그목적은 강유전체 혹은 고유전체를 사용한 초고집적도 기억소자에서 패스 트랜지스터와 커패시터를 전기적으로 연결하는 하부전극의 하부에 확산 방지막으로서 CrTiN/TiN 박막을 구비한 경우 고온 산화 열처리 공정 후에도 강유전체 박막, 하부전극, 실리콘 플러그가 우수한 물성 및 전기적 특성을 가질 수 있는 확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조 및 커패시터의 하부전극 형성방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and its purpose is to provide a CrTiN / TiN as a diffusion barrier under a lower electrode electrically connecting a pass transistor and a capacitor in an ultra-high density memory device using a ferroelectric or a high dielectric material. In the case of the thin film, the lower electrode structure of the ultra-high density storage capacitor and the lower electrode formation method of the capacitor having a diffusion barrier in which the ferroelectric thin film, the lower electrode, and the silicon plug have excellent physical properties and electrical properties even after the high temperature oxidation heat treatment process To provide.

본 발명의 다른 목적은 커패시터의 하부전극 하부에 확산 방지막으로서 CrTiN/TiN 박막을 구비한 경우 간단한 프리-어닐링(pre-annealing) 공정의 추가에 의해 고온 산화 열처리 시에 Cr의 유전체로의 확산을 방지할 수 있는 확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조와 이를 이용한 커패시터의 하부전극 형성방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to prevent the diffusion of Cr into the dielectric during high temperature oxidation treatment by the addition of a simple pre-annealing process when the CrTiN / TiN thin film is provided as a diffusion barrier under the lower electrode of the capacitor. The present invention provides a lower electrode structure of an ultra high density memory capacitor having a diffusion barrier, and a method of forming a lower electrode of the capacitor using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 커패시터의 하부전극 하부에 확산 방지막으로서 CrTiN/TiN 박막을 구비한 경우 하부전극과 확산 방지막 사이에 추가로 확산장벽을 추가함에 의해 고온 산화 열처리 시에 Cr의 유전체로의 확산을 방지할 수 있는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조와 이를 이용한 커패시터의 하부전극 형성방법을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a diffusion barrier between the lower electrode and the diffusion barrier in the case where the CrTiN / TiN thin film is provided as a diffusion barrier below the lower electrode of the capacitor. It is to provide a lower electrode structure of the ultra-high-density memory capacitor for preventing the damage, and a method of forming the lower electrode of the capacitor using the same.

도 1은 일반적인 COB 구조의 반도체 기억소자에 대한 단면도,1 is a cross-sectional view of a semiconductor memory device having a general COB structure;

도 2는 도 1에서 CrTiN/TiN의 확산방지막을 구비한 경우 유전체에 대한 고온 열처리후에 원소의 농도변화를 오제이(Auger) 스펙트로미터에 의해 측정한 그래프,FIG. 2 is a graph illustrating a change in concentration of an element after high temperature heat treatment of a dielectric material with a CrTiN / TiN diffusion barrier in FIG. 1 using an Auger spectrometer. FIG.

도 3은 도 1에서 CrTiN/TiN의 확산방지막을 구비한 경우 고온 열처리 후에 강유전 커패시터의 조직단면사진,3 is a cross-sectional view of the structure of the ferroelectric capacitor after the high-temperature heat treatment when the diffusion barrier of CrTiN / TiN in Figure 1,

도 4는 도 1에서 CrTiN/TiN의 확산방지막을 구비한 경우 고온 열처리 후에 강유전 커패시터의 전계에 따른 분극값을 나타내는 그래프,FIG. 4 is a graph showing polarization values according to electric fields of ferroelectric capacitors after high temperature heat treatment when CrTiN / TiN diffusion barriers are provided in FIG. 1;

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조를 형성하는 공정 단면도,5A to 5C are cross-sectional views of a process of forming a lower electrode structure of a capacitor for an ultra-high density storage device having a diffusion barrier according to a first embodiment of the present invention;

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조를 형성하는 공정 단면도,6A through 6C are cross-sectional views illustrating a process of forming a lower electrode structure of a capacitor for an ultra-high density storage device having a diffusion barrier according to a second embodiment of the present invention;

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조를 형성하는 공정 단면도,7A to 7C are cross-sectional views of a process of forming a lower electrode structure of a capacitor for an ultra-high density storage device having a diffusion barrier according to a third embodiment of the present invention;

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조를 형성하는 공정 단면도,8A to 8C are cross-sectional views of a process of forming a lower electrode structure of a capacitor for an ultra-high density storage device having a diffusion barrier according to a fourth embodiment of the present invention;

도 9는 도 8c의 커패시터를 열처리한 후에 커패시터의 조직단면 사진,9 is a cross-sectional photograph of the structure of the capacitor after the heat treatment of the capacitor of Figure 8c,

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 단면도이다.10 is a cross-sectional view of a capacitor for an ultra-high density memory device having a diffusion barrier according to a preferred embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *

21 ; 접촉 플러그 22 ; 타이타늄실리사이드막21; Contact plug 22; Titanium Silicide Film

23 ; 타이타늄질화막 24 ; 크롬타이타늄질화막23; Titanium nitride film 24; Chromium Titanium Nitride

25,25a ; 하부전극 26 ; 유전체25,25a; Lower electrode 26; dielectric

27 ; 상부전극 28,29 ; 층간 절연층27; Upper electrodes 28,29; Interlayer insulation layer

30,30a,31 ; 크롬 확산 방지막 30b,30c ; CrO2 30,30a, 31; Chromium diffusion barrier films 30b and 30c; CrO 2

C; 커패시터 T ; 패스 트랜지스터C; Capacitor T; Pass transistor

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1특징에 따르면 본 발명은 COB 구조의 초고집적도 기억소자에서 패스 트랜지스터와 강유전체 혹은 고유전체를 사용한 커패시터를 전기적으로 연결하는 다결정 실리콘 접촉 플러그에 대한 산소 및크롬의 확산을 방지하기 위하여 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)/타이타늄질화막(TiN)으로 이루어진 제1확산 방지막을 구비한 커패시터의 하부전극 구조에 있어서, 상기 제1확산 방지막을 프리-어닐링 처리함에 따라 크롬타이타늄질화막과 Pt 하부전극 사이에 생성되어 상기 강유전체 혹은 고유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 Pt 하부전극을 통하여 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 제2확산 방지막을 구비한 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 구조를 제공한다.In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the present invention relates to oxygen and a polycrystalline silicon contact plug for electrically connecting a pass transistor and a capacitor using a ferroelectric or a high dielectric material in an ultra-high density memory device having a COB structure. In a lower electrode structure of a capacitor having a first diffusion barrier layer consisting of a chromium titanium nitride layer (Cr x Ti 1-x N) / titanium nitride layer (TiN) to prevent diffusion of chromium, the first diffusion barrier layer is pre- The second diffusion barrier layer is formed between the chromium titanium nitride layer and the Pt lower electrode by annealing to prevent the diffusion of chromium from the chromium titanium nitride layer into the dielectric through the Pt lower electrode during the high temperature heat treatment of the ferroelectric or high dielectric. It provides a lower electrode structure of the capacitor, characterized in that provided.

본 발명의 제2특징에 따르면, 본 발명은 패스 트랜지스터와 트랜지스터의 상부에 위치한 커패시터를 다결정 실리콘 접촉 플러그를 사용하여 전기적으로 연결하기 위한 커패시터의 하부전극 구조에 있어서, 상기 다결정 실리콘 접촉 플러그 상부에 접촉저항을 줄이기 위하여 형성되는 타이타늄실리사이드막(TiSix)과, 상기 타이타늄실리사이드막 상부에 형성되어 커패시터의 유전체에 대한 고온 열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소 및 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위하여 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)/타이타늄질화막(TiN)으로 이루어진 제1확산 방지막과, 상기 크롬타이타늄질화막과 커패시터의 Pt 하부전극 사이에 생성되어 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 Pt 하부전극을 통하여 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 제2확산 방지막을 구비한 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 구조를 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a lower electrode structure of a capacitor for electrically connecting a pass transistor and a capacitor located at an upper portion of the transistor by using a polycrystalline silicon contact plug, the contact of which is on top of the polycrystalline silicon contact plug. A titanium silicide film (TiSix) formed to reduce resistance and a chromium titanium nitride film (TiSix) formed on the titanium silicide film to prevent oxygen and chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug during high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor. A first diffusion barrier layer consisting of Cr x Ti 1-x N) / titanium nitride layer (TiN) and a Pt lower electrode of the chromium titanium nitride layer and the capacitor are formed to lower the Pt portion from the chromium titanium nitride layer during the high temperature heat treatment of the dielectric. Chromium diffuses into the dielectric through the electrode It provides a lower electrode structure of the capacitor, characterized in that it is provided with a second diffusion prevention film for preventing.

또한, 상기 커패시터의 하부전극 구조에서는 제2확산 방지막의 상부에 형성되어 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 제3확산 방지막을 더 포함할 수 있다.In addition, the lower electrode structure of the capacitor may further include a third diffusion barrier layer formed on the second diffusion barrier layer to prevent chromium from being diffused from the chromium titanium nitride layer into the dielectric during the high temperature heat treatment of the dielectric. .

본 발명의 제3특징에 따르면, 본 발명은 패스 트랜지스터와 트랜지스터의 상부에 위치한 커패시터를 다결정 실리콘 접촉 플러그를 사용하여 전기적으로 연결하기 위한 커패시터의 하부전극 구조에 있어서, 상기 다결정 실리콘 접촉 플러그 상부에 형성되어 커패시터의 유전체에 대한 고온 열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소 및 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위하여 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)/타이타늄질화막(TiN)으로 이루어진 제1확산 방지막과, 상기 제1확산 방지막의 크롬타이타늄질화막 상부에 형성되어 열처리시에 크롬이 도전성 산화물을 형성하도록 촉매역할을 하는 Pt 박막층과, 상기 Pt 박막층의 열처리에 따라 Pt 박막층의 상부면과 하부면에 각각 생성되어 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 Pt 하부전극을 통하여 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 제2확산 방지막을 구비한 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 구조를 제공한다.According to a third aspect of the invention, in the lower electrode structure of a capacitor for electrically connecting a pass transistor and a capacitor located above the transistor using a polycrystalline silicon contact plug, the capacitor is formed on the polycrystalline silicon contact plug. To prevent oxygen and chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug during the high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor; and a first diffusion barrier layer made of chromium titanium nitride film (Cr x Ti 1-x N) / titanium nitride film (TiN); And a Pt thin film layer formed on the chromium titanium nitride film of the first diffusion barrier layer and acting as a catalyst to form chromium in the heat treatment during the heat treatment, and a Pt thin film layer formed on the upper and lower surfaces of the Pt thin film layer by heat treatment of the Pt thin film layer. P from the chromium titanium nitride film during high temperature heat treatment of the dielectric It provides a lower electrode structure of the capacitor, characterized in that it comprises a second diffusion barrier for preventing the diffusion of chromium into the dielectric through the lower electrode.

상기 제2확산 방지막은 제1확산 방지막을 프리-어닐링 처리함에 따라 크롬타이타늄질화막으로부터 확산된 크롬의 산화물인 CrO2막으로 이루어진다.The second diffusion barrier layer is formed of a CrO 2 film, which is an oxide of chromium diffused from the chromium titanium nitride layer by pre-annealing the first diffusion barrier layer.

본 발명의 제4특징에 따르면, 본 발명은 패스 트랜지스터와 트랜지스터의 상부에 위치한 커패시터를 다결정 실리콘 접촉 플러그를 사용하여 전기적으로 연결하기 위한 커패시터의 하부전극 구조에 있어서, 상기 커패시터의 유전체에 대한 고온열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소 및 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위하여 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)/타이타늄질화막(TiN)으로 이루어진 제1확산 방지막과, 상기 제1확산 방지막의 크롬타이타늄질화막 상부에 형성되어 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 제2확산 방지막과, 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 확산되는 크롬에 의해 제2확산 방지막과 커패시터의 Pt 하부전극 사이에 생성되는 CrO2막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 구조를 제공한다.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a low electrode structure of a capacitor for electrically connecting a pass transistor and a capacitor located above the transistor using a polycrystalline silicon contact plug, wherein the high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor is performed. A first diffusion barrier film composed of a chromium titanium nitride film (Cr x Ti 1-x N) / titanium nitride film (TiN) and a chromium of the first diffusion barrier to prevent oxygen and chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug in A second diffusion barrier layer formed on the titanium nitride layer to prevent chromium from diffusing from the chromium titanium nitride layer into the dielectric during the high temperature heat treatment of the dielectric; Between the second diffusion barrier layer and the Pt lower electrode of the capacitor It provides a lower electrode structure of the capacitor being configured to generate CrO 2 film is.

상기 제2확산 방지막은 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 이리듐산화물(IrO2) 및 루테늄산화물(RuO2) 중 어느 하나로 이루어진다.The second diffusion barrier layer is made of any one of iridium (Ir), ruthenium (Ru), iridium oxide (IrO 2 ), and ruthenium oxide (RuO 2 ).

본 발명의 제5특징에 따르면, 본 발명은 다결정 실리콘 접촉 플러그를 통하여 하측의 패스 트랜지스터와 연결되는 커패시터의 하부전극 형성방법에 있어서, 상기 다결정 실리콘 접촉 플러그 상부에 커패시터의 유전체에 대한 고온 열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 타이타늄질화막(TiN)과, 상기 타이타늄질화막의 상부에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소가 확산되는 것을 방지하기 위한 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 Pt 하부전극을 통하여 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하도록 프리-어닐링 처리에 의해 상기 크롬타이타늄질화막의 표면에 CrO2막을 형성하는 단계와, 상기 CrO2막의 상부에 Pt 하부전극을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 형성방법을 제공한다.According to a fifth aspect of the present invention, the present invention provides a method for forming a lower electrode of a capacitor connected to a lower pass transistor through a polycrystalline silicon contact plug, wherein the high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor on the polycrystalline silicon contact plug is performed. A titanium nitride film (TiN) for preventing chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug, and a chromium titanium nitride film (Cr x Ti 1-x N) for preventing oxygen from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug on the titanium nitride film. ) And the CrO 2 on the surface of the chromium titanium nitride film by pre-annealing to prevent chromium from being diffused from the chromium titanium nitride film to the dielectric material through the Pt lower electrode during the high temperature heat treatment of the dielectric. a method of forming a film, the Pt film 2 CrO bottom before the top To provide a method of forming the capacitor lower electrode, characterized in that consisting of forming.

본 발명의 제6특징에 따르면, 본 발명은 다결정 실리콘 접촉 플러그를 통하여 하측의 패스 트랜지스터와 연결되는 커패시터의 하부전극 형성방법에 있어서, 상기 다결정 실리콘 접촉 플러그 상부에 커패시터의 유전체에 대한 고온 열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 타이타늄질화막(TiN)과, 상기 타이타늄질화막의 상부에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소가 확산되는 것을 방지하기 위한 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 크롬타이타늄질화막 상부에 형성되어 프리-어닐링시에 크롬이 도전성 산화물을 형성하도록 촉매역할을 하는 박막의 Pt층을 형성하는 단계와, 상기 Pt층을 프리-어닐링 처리하여 Pt 박막층의 상부면과 하부면에 각각 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 Pt 하부전극을 통하여 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 CrO2막을 형성하는 단계와, 상기 CrO2막의 상부에 Pt 하부전극을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 형성방법을 제공한다.According to a sixth aspect of the present invention, the present invention provides a method for forming a lower electrode of a capacitor connected to a lower pass transistor through a polycrystalline silicon contact plug, wherein the high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor on the polycrystalline silicon contact plug is performed. A titanium nitride film (TiN) for preventing chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug, and a chromium titanium nitride film (Cr x Ti 1-x N) for preventing oxygen from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug on the titanium nitride film. ) And sequentially forming a Pt layer of a thin film formed on the chromium titanium nitride layer and acting as a catalyst to form chromium conductive oxide during pre-annealing, and pre-annealing the Pt layer. During the high temperature heat treatment of the dielectric on the upper and lower surfaces of the Pt thin film layer Forming a CrO 2 film for preventing the diffusion of chromium from the chromium titanium nitride film into the dielectric through the Pt lower electrode, and forming a Pt lower electrode on the CrO 2 film. Provided is an electrode forming method.

본 발명의 제7특징에 따르면, 본 발명은 다결정 실리콘 접촉 플러그를 통하여 하측의 패스 트랜지스터와 연결되는 커패시터의 하부전극 형성방법에 있어서, 상기 다결정 실리콘 접촉 플러그 상부에 커패시터의 유전체에 대한 고온 열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 타이타늄질화막(TiN)과, 상기 타이타늄질화막의 상부에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소가 확산되는 것을 방지하기 위한 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 크롬타이타늄질화막 상부에 Pt 하부전극을 형성하는 단계와, 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 Pt 하부전극을 통하여 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하도록 상기 Pt 하부전극을 프리-어닐링 처리하여 Pt 하부전극 내부에 CrO2막을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 형성방법을 제공한다.According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of forming a lower electrode of a capacitor connected to a lower pass transistor through a polycrystalline silicon contact plug, wherein the high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor on the polycrystalline silicon contact plug is performed. A titanium nitride film (TiN) for preventing chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug, and a chromium titanium nitride film (Cr x Ti 1-x N) for preventing oxygen from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug on the titanium nitride film. ) To sequentially form, to form a Pt lower electrode on the chromium titanium nitride film, and to prevent the diffusion of chromium from the chromium titanium nitride film through the Pt lower electrode to the dielectric during the high temperature heat treatment of the dielectric. Pt lower electrode by pre-annealing the Pt lower electrode Provides a CrO 2 forming the lower electrode of the capacitor, characterized in that consisting of a film forming method in the unit.

본 발명의 제8특징에 따르면, 본 발명은 다결정 실리콘 접촉 플러그를 통하여 하측의 패스 트랜지스터와 연결되는 커패시터의 하부전극 형성방법에 있어서, 상기 다결정 실리콘 접촉 플러그 상부에 커패시터의 유전체에 대한 고온 열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 타이타늄질화막(TiN)과, 상기 타이타늄질화막의 상부에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소가 확산되는 것을 방지하기 위한 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 크롬타이타늄질화막 상부에 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 유전체로 Cr이 확산되는 것을 방지하기 위한 Cr 확산 방지막을 형성하는 단계와, 상기 Cr 확산 방지막 상부에 Pt 하부전극을 형성하는 단계로 구성되며, 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 확산되는 Cr에 의해 Cr 확산 방지막 하부에 CrO2막이 생성되는 것을 특징으로 하는커패시터의 하부전극 형성방법을 제공한다.According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method for forming a lower electrode of a capacitor connected to a lower pass transistor through a polycrystalline silicon contact plug, wherein the high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor on the polycrystalline silicon contact plug is performed. A titanium nitride film (TiN) for preventing chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug, and a chromium titanium nitride film (Cr x Ti 1-x N) for preventing oxygen from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug on the titanium nitride film. ) And sequentially forming a Cr diffusion barrier layer on the chromium titanium nitride layer to prevent the diffusion of Cr from the chromium titanium nitride layer into the dielectric layer at a high temperature heat treatment of the dielectric layer. Forming a Pt lower electrode thereon; Provided is a method for forming a lower electrode of a capacitor, wherein a CrO 2 film is formed under the Cr diffusion barrier layer by Cr diffused from the chromium titanium nitride layer during high temperature heat treatment of the dielectric.

상기 CrO2막은 5~20nm 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 유전체는 TiO2, Ta2O5, PZT(Pb,(Zrx,Ti1-x)O3), SBT(SrxBiyTa2O9), BST((Bax,Sr1-x)TiO3), PLZT(Pb1-y,Lay(Zrx,Ti1-x)O3), BT(Bi4Ti3O12) 및 ST(SrTiO3) 중 어느 하나로 이루어진다.And preferably the CrO 2 film is formed to a 5 ~ 20nm thick, the dielectric material is TiO 2, Ta 2 O 5, PZT (Pb, (Zr x, Ti 1-x) O 3), SBT (Sr x Bi y Ta 2 O 9 ), BST ((Ba x , Sr 1-x ) TiO 3 ), PLZT (Pb 1-y , La y (Zr x , Ti 1-x ) O 3 ), BT (Bi 4 Ti 3 O 12 ) And ST (SrTiO 3 ).

상기한 바와같이 본 발명에서는 강유전체 혹은 고유전체를 사용한 초고집적도 기억소자에서 패스 트랜지스터와 커패시터를 전기적으로 연결하는 다결정 실리콘 접촉 플러그에 대한 산소의 확산을 방지하기 위하여 CrTiN/TiN 박막으로 이루어진 제1확산 방지막을 구비하고, CrTiN으로부터 Cr의 유전체에 대한 확산을 방지할 수 있는 제2확산 방지막을 구비함에 의해 고온 산화 열처리 공정 후에도 강유전체 박막, 하부전극, 실리콘 플러그가 우수한 물성 및 전기적 특성을 가질 수 있게 되었다.As described above, in the present invention, a first diffusion barrier layer made of a CrTiN / TiN thin film to prevent oxygen diffusion to a polycrystalline silicon contact plug electrically connecting a pass transistor and a capacitor in an ultra-high density memory device using a ferroelectric or a high dielectric material. By providing a second diffusion prevention film that can prevent the diffusion of Cr from CrTiN to the dielectric, the ferroelectric thin film, the lower electrode, and the silicon plug can have excellent physical and electrical properties even after the high temperature oxidation heat treatment process.

(실시예)(Example)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조를 나타낸 공정 단면도이다.5A to 5C are cross-sectional views illustrating a bottom electrode structure of a capacitor for an ultra-high density storage device having a diffusion barrier according to a first embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 커패시터의 하부전극 구조는 먼저 초고집적도 기억소자를 형성하기 위하여 패스 트랜지스터로서 역할을 하는 모스(MOS: Metal OxideSemiconductor) 트랜지스터 형성 공정을 진행하고, 그후 COB 구조를 형성하기 위해서 후술하는 도 10과 같이 접촉 플러그(21)를 다결정 실리콘을 사용하여 층간 절연층(29)에 형성한다.The lower electrode structure of the capacitor according to the present invention first proceeds with the process of forming a metal oxide semiconductor (MOS) transistor serving as a pass transistor to form an ultra-high density memory device, and then to form a COB structure, which will be described later with reference to FIG. 10. As described above, the contact plug 21 is formed on the interlayer insulating layer 29 using polycrystalline silicon.

그후 다결정 실리콘의 접촉 플러그(21)와의 접촉저항을 줄이기 위해 타이타늄을 증착한 후, 진공상태의 질소분위기에서 700℃ 급속 열처리를 하여 타이타늄실리사이드(22)를 30~50nm 두께로 형성시킨다.After the deposition of titanium to reduce the contact resistance of the polycrystalline silicon with the contact plug 21, and then rapidly heat treatment at 700 ℃ in a vacuum nitrogen atmosphere to form the titanium silicide 22 to 30 ~ 50nm thickness.

이어서, 반응성 스퍼터링(reactive sputtering)으로 타이타늄질화막(23)과 크롬타이타늄질화막(24)을 각각 10~50nm 두께로 이중으로 형성하여 이중 확산 방지막을 형성한다(도 5a).Subsequently, the titanium nitride film 23 and the chromium titanium nitride film 24 are respectively formed to have a thickness of 10 to 50 nm in double by reactive sputtering to form a double diffusion prevention film (FIG. 5A).

상기 타이타늄질화막(23)과 크롬타이타늄질화막(24)으로 이루어진 이중 확산 방지막은 600℃ 이상의 장시간 고온 열처리 공정에서도 내 산화성이 우수한 방지막으로서 다결정 실리콘의 접촉 플러그(21)와 하부전극 사이의 산화 문제를 해결한다.The double diffusion barrier formed of the titanium nitride layer 23 and the chromium titanium nitride layer 24 solves the problem of oxidation between the contact plug 21 of the polycrystalline silicon and the lower electrode as a barrier layer having excellent oxidation resistance even at a high temperature heat treatment process of 600 ° C. or higher. do.

이어서, 상기 이중 확산 방지막 중 크롬타이타늄질화막(24)에서 커패시터로 Cr의 확산을 방지하기 위한 확산장벽을 형성하기 위해 프리-어닐링(Pre-annealing) 처리를 수행하여 도 5b와 같이 크롬타이타늄질화막(24) 표면에 Cr확산 방지막(30)을 5~20nm, 바람직하게는 10nm 내외의 두께로 형성한다.Subsequently, a pre-annealing process is performed to form a diffusion barrier for preventing the diffusion of Cr from the chromium titanium nitride layer 24 among the double diffusion barrier layers as a capacitor, as shown in FIG. 5B. The Cr diffusion barrier layer 30 is formed on the surface thereof in a thickness of 5 to 20 nm, preferably about 10 nm.

이 경우 상기 프리-어닐링의 열처리의 온도는 300℃-800℃의 구간에서 행하여지며, 열처리 시의 분위기는 산화분위기, 감압분위기, 상압의 대기, 및 질소 분위기 및 환원 분위기 등의 다양한 분위기에서 행하여 질 수 있다. 열처리 장비로는 일반적인 관상로와 급속열처리로(RTA; Rapid Thermal Annealer)에서 행할 수 있으며, 관상로의 경우에는 5분에서 2시간 사이의 열처리가 행하여지며, 급속 열처리의 경우에는 10초에서 5분 사이의 열처리가 행하여질 수 있다.In this case, the temperature of the heat treatment of the pre-annealing is carried out in the range of 300 ℃-800 ℃, the atmosphere during the heat treatment is carried out in a variety of atmospheres such as oxidizing atmosphere, reduced pressure atmosphere, atmospheric pressure, and nitrogen atmosphere and reducing atmosphere. Can be. The heat treatment equipment can be performed in general tubular furnace and Rapid Thermal Annealer (RTA). In the case of tubular furnace, heat treatment is performed for 5 minutes to 2 hours, and for rapid heat treatment, 10 seconds to 5 minutes. Heat treatment in between can be performed.

이와 같이 본 발명의 프리-어닐링 조건은 엄격한 조건을 요구하지 않으며, 주지된 어떤 종류의 방법으로도 진행 가능하며, 열처리 조건에 있어서도 온도변수와 시간변수의 2가지 변수 조합에 따라 결정되므로 다양한 조건이 가능하다.As described above, the pre-annealing condition of the present invention does not require strict conditions, and can be performed by any kind of well-known methods, and various conditions are determined because the temperature is determined by the combination of two variables of temperature and time. It is possible.

상기 프리-어닐링의 바람직한 조건은 예를들어, 급속 열처리(RTA) 방법으로 700℃, O2분위기에서 약 2분간 실시하거나, 관상로(Furnace)에서 O2또는 N2분위기에서 온도 550℃∼850℃ 사이에서 30분 내지 60분간 실시하거나, 또는 대기(atmosphere) 중에서 15분 내지 60분간 실시할 수 있다.The pre-condition of the preferred annealing is, for example, rapid thermal annealing (RTA) method with 700 ℃, O 2 in the atmosphere for about 2 minutes, or carried, temperature 550 ℃ ~850 in O 2 or N 2 atmosphere in a tubular (Furnace) It may be carried out between 30 minutes and 60 minutes in between the ℃ or 15 minutes to 60 minutes in the atmosphere (atmosphere).

상기 프리-어닐링에 의해 Cr 확산 방지막(30)을 형성한 후 도 5c와 같이 Pt의 하부전극(25), PZT와 같은 유전체(26), Pt의 상부전극(27)을 순차적으로 형성하여 커패시터를 완성하게 된다.After forming the Cr diffusion barrier layer 30 by the pre-annealing, the capacitor is formed by sequentially forming the lower electrode 25 of Pt, the dielectric 26 such as PZT, and the upper electrode 27 of Pt as shown in FIG. 5C. You are done.

그후 PZT 박막의 증착공정 혹은 증착공정 이후에 고온 산화분위기에서 증착된 박막을 결정화시키는 열처리 공정을 진행하는 경우 상기와 같이 프리-어닐링에 의해 미리 형성된 Cr 확산 방지막(30)은 전도성 산화물로서 Cr의 강유전체 박막으로의 확산(diffusion)을 미리 방지하는 역할을 하기 때문에 우수한 강유전체 특성을 가질 수 있게 된다.After that, when the PZT thin film is deposited or subjected to a heat treatment process of crystallizing the thin film deposited in a high temperature oxidizing atmosphere, the Cr diffusion barrier layer 30 previously formed by pre-annealing is a ferroelectric material of Cr as a conductive oxide. Since it serves to prevent diffusion into the thin film in advance, it can have excellent ferroelectric properties.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조를 형성하는 공정 단면도이다.6A to 6C are cross-sectional views illustrating a process of forming a lower electrode structure of a capacitor for an ultra-high density storage device having a diffusion barrier according to a second embodiment of the present invention.

먼저 상기 제1실시예와 같이 패스 트랜지스터로서 역할을 하는 모스(MOS) 트랜지스터를 형성하고, 그후 COB 구조를 형성하기 위해 접촉 플러그(21), 타이타늄실리사이드(22)를 형성한 후, 타이타늄질화막(23) 및 크롬타이타늄질화막(24)으로 이루어진 이중 확산 방지막을 형성한다.First, as in the first embodiment, a MOS transistor serving as a pass transistor is formed, and then a contact plug 21 and a titanium silicide 22 are formed to form a COB structure, and then the titanium nitride film 23 ) And a chromium titanium nitride film 24 is formed.

그후 크롬타이타늄질화막(24)에서 커패시터로 Cr의 확산을 방지하기 위한 확산장벽을 형성하기 위해 제2실시예에서는 도 6a와 같이 크롬타이타늄질화막(24)의 상부에 예를들어, 10nm 이하의 얇은 Pt 하부전극(25a)을 미리 증착한다. 이 경우 상기 얇은 Pt 하부전극(25a)은 열처리시에 크롬타이타늄질화막(24)으로부터 확산되는 Cr의 산화시에 부도체인 Cr2O3대신에 도전성 산화물인 CrO2를 형성하도록 유도하는 촉매 역할을 한다.Then, in order to form a diffusion barrier for preventing the diffusion of Cr from the chromium titanium nitride film 24 to the capacitor in the second embodiment, a thin Pt of 10 nm or less, for example, on the top of the chromium titanium nitride film 24 as shown in FIG. The lower electrode 25a is deposited in advance. In this case, the thin Pt lower electrode 25a serves as a catalyst for inducing CrO 2 , which is a conductive oxide, instead of Cr 2 O 3 , which is an insulator, during oxidation of Cr diffused from the chromium titanium nitride layer 24 during heat treatment. .

그 후, 상기 프리-어닐링과 유사한 열처리를 진행하면, 도 6b와 같이 박막의 Pt 하부전극(25a)의 계면을 통한 Cr의 확산을 미리 야기시킴에 의해 열처리를 통하여 5~20nm 두께의 Cr확산 방지막(30a)이 크롬타이타늄질화막(24)과 하부전극(25a)의 표면에 각각 생성된다.Then, if the heat treatment similar to the pre-annealing proceeds, as shown in Fig. 6b, by causing the diffusion of Cr through the interface of the Pt lower electrode 25a of the thin film in advance, the Cr diffusion prevention film having a thickness of 5 ~ 20nm through heat treatment 30a is formed on the surfaces of the chromium titanium nitride film 24 and the lower electrode 25a, respectively.

이어서, Cr의 확산에 좀 더 안정적인 하부전극(Pt)을 100~2000의 두께로 증착시키면 도 6c와 같은 확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조가 얻어진다.Subsequently, depositing a lower electrode Pt that is more stable in Cr diffusion to a thickness of 100 to 2000 yields a lower electrode structure of an ultra-high density storage capacitor having a diffusion barrier as shown in FIG. 6C.

따라서, 미리 형성된 Cr 확산 방지막(30a)은 전도성 산화물로서 Cr의 강유전체 박막으로의 확산을 방지하는 역할을 하기 때문에 후속 공정에서 고온 산화분위기의 열처리 공정을 진행할지라도 강유전체는 이에 영향을 받지 않는다.Therefore, since the preformed Cr diffusion barrier layer 30a serves to prevent diffusion of Cr into the ferroelectric thin film as a conductive oxide, the ferroelectric is not affected by the heat treatment process of the high temperature oxidation atmosphere in a subsequent process.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조를 형성하는 공정 단면도이다.7A to 7C are cross-sectional views illustrating a process of forming a lower electrode structure of a capacitor for an ultra-high density storage device having a diffusion barrier according to a third embodiment of the present invention.

제3실시예는 상기 제1 및 제2 실시예와 유사하게 먼저 패스 트랜지스터로서 역할을 하는 모스(MOS) 트랜지스터를 형성하고, 그후 COB 구조를 형성하기 위해 접촉 플러그(21), 타이타늄실리사이드(22)를 형성한 후, 타이타늄질화막(23) 및 크롬타이타늄질화막(24)으로 이루어진 이중 확산 방지막을 형성한다(도 7a).The third embodiment, similarly to the first and second embodiments, first forms a MOS transistor serving as a pass transistor, and then a contact plug 21 and titanium silicide 22 to form a COB structure. After the formation, a double diffusion barrier film consisting of the titanium nitride film 23 and the chromium titanium nitride film 24 is formed (FIG. 7A).

그후 크롬타이타늄질화막(24)에서 커패시터로 Cr의 확산을 방지하기 위해 제3실시예에서는 크롬타이타늄질화막(24)의 상부에 예를들어, Pt 하부전극(25b)을 100~2000의 두께로 증착한 후, 미리 산화분위기의 열처리를 진행하면, 도 7b와 같이 크롬타이타늄질화막(24)으로부터 Cr이 확산에 의해 Pt 하부전극(25b)으로 진입하면서 산화되어 CrO2(30b)를 형성하게 된다.Then, in order to prevent the diffusion of Cr from the chromium titanium nitride film 24 to the capacitor in the third embodiment, for example, a Pt lower electrode 25b is deposited on the upper portion of the chromium titanium nitride film 24 to a thickness of 100 to 2000. After the heat treatment of the oxidizing atmosphere in advance, as shown in FIG. 7B, Cr enters the Pt lower electrode 25b by diffusion into the Pt lower electrode 25b to form CrO 2 (30b).

그 결과 후속하여 PZT와 같은 유전체(26)를 형성하고 고온 산화분위기의 열처리 공정을 진행할지라도 열처리시에 크롬타이타늄질화막(24)으로부터 확산에 의해 유전체(26)까지 도달할 수 있는 Cr은 이미 전처리에 의해 산화되었으므로 유전체는 이에 영향을 받지 않는다.As a result, Cr, which can reach the dielectric material 26 by diffusion from the chromium titanium nitride film 24 at the time of heat treatment, is formed in the pretreatment even when a dielectric material 26 such as PZT is subsequently formed and the heat treatment process is performed at a high temperature oxidation atmosphere. Oxidized, so the dielectric is not affected.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 확산장벽을 갖는초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조를 형성하는 공정 단면도이다.8A to 8C are cross-sectional views illustrating a process of forming a lower electrode structure of a capacitor for an ultra-high density storage device having a diffusion barrier according to a fourth embodiment of the present invention.

상기와 마찬가지로 제4실시예도 먼저 패스 트랜지스터로서 역할을 하는 모스(MOS) 트랜지스터를 형성하고, 그후 COB 구조를 형성하기 위해 접촉 플러그(21), 타이타늄실리사이드(22)를 형성한 후, 타이타늄질화막(23) 및 크롬타이타늄질화막(24)으로 이루어진 이중 확산 방지막을 형성한다(도 8a).As described above, the fourth embodiment also first forms a MOS transistor serving as a pass transistor, and then forms a contact plug 21 and a titanium silicide 22 to form a COB structure, followed by a titanium nitride film 23. ) And a double diffusion barrier film formed of a chromium titanium nitride film 24 (FIG. 8A).

그후 크롬타이타늄질화막(24)에서 커패시터로 Cr의 확산을 방지하기 위해 제4실시예에서는 크롬타이타늄질화막(24)의 상부에 예를들어, 이리듐(Ir), 루테늄(Ru)과 그의 산화물인 이리듐산화물(IrO2) 및 루테늄산화물(RuO2) 중 어느 하나로 이루어진 Cr 확산 방지막(31)을 1nm 내지 100nm 두께로 형성한다.Then, in order to prevent the diffusion of Cr from the chromium titanium nitride film 24 to the capacitor in the fourth embodiment, for example, iridium (Ir), ruthenium (Ru) and iridium oxide thereof as oxides are formed on top of the chromium titanium nitride film 24. A Cr diffusion barrier 31 made of any one of (IrO 2 ) and ruthenium oxide (RuO 2 ) is formed to a thickness of 1 nm to 100 nm.

이어서, Pt의 하부전극(25), 유전체(26)를 형성하고 결정화를 위한 고온산화 열처리를 진행하면, 크롬타이타늄질화막(24)에서 커패시터로 확산되는 Cr은 상기 Cr 확산 방지막(31)에 의해 차단되어 산화됨에 따라 크롬타이타늄질화막(24)과 Cr 확산 방지막(31) 사이에 CrO2막(30c)이 형성되며, 유전체(26)는 이에 영향을 받지 않는다.Subsequently, when the lower electrode 25 of the Pt and the dielectric 26 are formed and subjected to high temperature oxidation treatment for crystallization, Cr diffused from the chromium titanium nitride film 24 to the capacitor is blocked by the Cr diffusion barrier 31. As a result of the oxidation, a CrO 2 film 30c is formed between the chromium titanium nitride film 24 and the Cr diffusion barrier film 31, and the dielectric material 26 is not affected by this.

도 9는 도 8a 내지 도 8c에 따라 얻어진 제4실시예의 커패시터를 열처리한 후에 커패시터의 조직단면 사진을 나타낸 것으로, Cr이 Cr 확산 방지막(31)에 의해 차단되어 유전체(26)에 영향을 미치지 못하고 크롬타이타늄질화막(24)과 Cr 확산 방지막(31) 사이에 CrO2막(30c)이 형성된 것을 알 수 있다.9 is a cross-sectional photograph of the structure of the capacitor after the heat treatment of the capacitor of the fourth embodiment obtained in accordance with FIGS. 8A to 8C, in which Cr is blocked by the Cr diffusion barrier layer 31 and does not affect the dielectric material 26. It can be seen that a CrO 2 film 30c is formed between the chromium titanium nitride film 24 and the Cr diffusion barrier film 31.

상기한 바와 같이 본 발명의 제1 내지 제4 실시예에 따른 확산장벽을 갖는초고집적도 기억소자용 커패시터의 하부전극 구조는 고온 산화분위기에서의 전도성 보전과 Cr의 확산을 방지하여 고유전체 물질의 안정성을 갖는 고집적 반도체 기억소자 실현 기술을 제공하게 된다.As described above, the lower electrode structure of the capacitor for the ultra-high density memory device having the diffusion barrier according to the first to fourth embodiments of the present invention prevents conductivity preservation and diffusion of Cr in a high temperature oxidation atmosphere, thereby ensuring stability of the high dielectric material. It is to provide a highly integrated semiconductor memory device realization technology having a.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 확산장벽을 갖는 초고집적도 기억소자용 커패시터의 단면도이다.10 is a cross-sectional view of a capacitor for an ultra-high density memory device having a diffusion barrier according to a preferred embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 커패시터는 상기한 제1 내지 제4 실시예의 확산장벽 기술을 종합하여 구현된 구조이다.The capacitor shown in FIG. 10 is a structure implemented by integrating the diffusion barrier technologies of the first to fourth embodiments.

본 발명에 따른 커패시터는 먼저 모스(MOS) 트랜지스터 형성 공정이후 COB 구조를 형성하기 위해서 다결정 실리콘으로 이루어진 접촉 플러그(21)를 층간 절연층(29)에 형성한다.The capacitor according to the present invention first forms a contact plug 21 made of polycrystalline silicon on the interlayer insulating layer 29 to form a COB structure after the MOS transistor forming process.

그후 다결정 실리콘의 접촉 플러그(21)와의 접촉저항을 줄이기 위해 타이타늄을 증착한 후, 진공상태의 질소분위기에서 급속 열처리를 하여 타이타늄실리사이드(22)를 30~50nm 두께로 형성시킨다.After the deposition of titanium to reduce the contact resistance of the polycrystalline silicon with the contact plug 21, rapid heat treatment in a vacuum nitrogen atmosphere to form the titanium silicide 22 to 30 ~ 50nm thickness.

이어서, 반응성 스퍼터링으로 타이타늄질화막(23)과 크롬타이타늄질화막(24)을 각각 10~50nm 두께로 이중으로 형성하여 이중 확산 방지막을 형성한다.Subsequently, the titanium nitride film 23 and the chromium titanium nitride film 24 are formed to have a thickness of 10 to 50 nm, respectively, by reactive sputtering to form a double diffusion prevention film.

이어서, 상기 이중 확산 방지막 중 크롬타이타늄질화막(24)에서 커패시터로 Cr의 확산을 방지하기 위한 확산장벽을 형성하기 위해 제1실시예와 같은 프리-어닐링(Pre-annealing) 처리를 수행하여 크롬타이타늄질화막(24) 표면에 Cr확산 방지막(30)을 5~20nm, 바람직하게는 10nm 내외의 두께로 형성한다.Subsequently, in order to form a diffusion barrier for preventing diffusion of Cr from the chromium titanium nitride layer 24 among the double diffusion barrier layers, the chromium titanium nitride layer is subjected to the pre-annealing process as in the first embodiment. (24) A Cr diffusion prevention film 30 is formed on the surface with a thickness of about 5 to 20 nm, preferably about 10 nm.

그후 제2실시예와 같이 Cr확산 방지막(30)의 상부에 10nm 이하의 얇은 Pt 하부전극(25a)을 스토퍼(stopper)로서 증착한 다음 하부전극(25a)에 대한 2차 열처리를 진행하여, Cr확산 방지막(30a)을 형성한다.Thereafter, a thin Pt lower electrode 25a of 10 nm or less is deposited as a stopper on the Cr diffusion barrier layer 30 as a stopper, and then the second heat treatment is performed on the lower electrode 25a. A diffusion barrier film 30a is formed.

이어서, 제4실시예와 같이 전도성 산화물인 이리듐산화막(IrO2) 또는 루테늄산화막(RuO2)으로 이루어진 Cr 확산 방지막(31)을 상기 Cr확산 방지막(30a) 위에 형성하여, 후속된 고온 열처리 공정시에 CrO2의 형성을 돕고 Cr의 확산을 방지하도록 형성한다.Subsequently, as in the fourth embodiment, a Cr diffusion barrier layer 31 including a iridium oxide layer IrO 2 or a ruthenium oxide layer RuO 2 , which is a conductive oxide, is formed on the Cr diffusion barrier 30a and then subjected to a high temperature heat treatment process. It is formed to help the formation of CrO 2 and to prevent the diffusion of Cr.

그 후, Pt를 사용하여 하부전극(25)을 증착하고, 고유전율의 유전체(26)를 증착한다. 상기 고유전율의 유전체(26)로는 TiO2, Ta2O5, PZT(Pb,(Zrx,Ti1-x)O3), SBT(SrxBiyTa2O9), BST((Bax,Sr1-x)TiO3), PLZT(Pb1-y,Lay(Zrx,Ti1-x)O3), BT(Bi4Ti3O12), ST(SrTiO3) 중 어느 하나를 사용할 수 있다.Thereafter, the lower electrode 25 is deposited using Pt, and a dielectric constant of high dielectric constant is deposited. The dielectric constant 26 of high dielectric constant is TiO 2 , Ta 2 O 5 , PZT (Pb, (Zr x , Ti 1-x ) O 3 ), SBT (Sr x Bi y Ta 2 O 9 ), BST ((Ba x , Sr 1-x ) TiO 3 ), PLZT (Pb 1-y , La y (Zr x , Ti 1-x ) O 3 ), BT (Bi 4 Ti 3 O 12 ), ST (SrTiO 3 ) You can use one.

그 후 상기 고유전체의 특성을 얻기 위하여 산소분위기에서의 고온(550∼850℃) 열처리를 실시한다.After that, a high temperature (550 to 850 ° C.) heat treatment is performed in an oxygen atmosphere to obtain the characteristics of the high dielectric material.

이후 상부전극(17)으로 Pt를 증착하여 커패시터를 완성한 후 층간 절연층(28)을 채운다.After the Pt is deposited on the upper electrode 17 to complete the capacitor, the interlayer insulating layer 28 is filled.

상기와 같이 구성된 본 발명의 커패시터 구조에서는 이중 확산 방지막에서의 크롬타이타늄질화막의 조성을 알비에스(RBS: Rutherford BackscatteringSpectrometry) 분석을 통하여 볼 때 CrxTi1-xN(0.7<x<0.9)을 갖고 있었다.In the capacitor structure of the present invention configured as described above, the composition of the chromium titanium nitride layer in the double diffusion barrier layer had Cr x Ti 1-x N (0.7 <x <0.9) when the RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) analysis was performed. .

상기한 바와 같이 본 발명의 커패시터와 패스 트랜지스터 사이의 연결구조는 다결정 실리콘을 접촉 플러그(21)로 채용할 때 전도성이 우수하며 크롬의 확산을 차단하는 타이타늄질화막(23)과 고온 산화분위기에 강한 타이타늄크롬질화막(24)의 채용으로 다결정 실리콘에 대한 복합 확산 방지막으로서 우수한 메카니즘을 형성한다.As described above, the connection structure between the capacitor and the pass transistor of the present invention has excellent conductivity when the polycrystalline silicon is used as the contact plug 21, and a titanium nitride film 23 which blocks the diffusion of chromium and a strong titanium oxide at high temperature. The adoption of the chromium nitride film 24 forms an excellent mechanism as a composite diffusion barrier for polycrystalline silicon.

즉, 커패시터(C)의 하부전극(25)으로 Pt를 채용하는 경우 산소의 투과성이 높은 결정립을 통하여 고온 산화분위기에서 산소(O2)가 하부의 확산 방지막까지 확산해 들어갈 때, 산소는 크롬타이타늄질화막(24) 내에 있는 빠른 확산정도를 보이는 크롬(Cr)과 만나 산화를 직접적으로 막아주는 극박막을 자발적으로 형성하게 되며, 또한 크롬타이타늄질화막(24) 자체의 문제인 크롬의 다결정 실리콘으로의 확산은 타이타늄질화막(23)에 의해 차단된다.That is, when Pt is used as the lower electrode 25 of the capacitor C, oxygen is chromium titanium when oxygen (O 2 ) diffuses into the lower diffusion prevention layer in the high temperature oxidation atmosphere through the high grain permeability of oxygen. Spontaneous formation of an ultrathin film that directly prevents oxidation by chromium (Cr) showing rapid diffusion in the nitride film 24, and diffusion of chromium into polycrystalline silicon, which is a problem of the chromium titanium nitride film 24 itself, It is blocked by the titanium nitride film 23.

또한 상기 타이타늄크롬질화막(CrTiN)(24)/타이타늄질화막(TiN)(23)의 형성에 따른 커패시터(C)의 유전체(26)에 대한 크롬의 확산은 상기한 제1 내지 제4 실시예 중의 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 크롬 확산 방지막 구조에 의해 크롬의 확산이 차단된다.Further, the diffusion of chromium into the dielectric 26 of the capacitor C according to the formation of the titanium chromium nitride film (CrTiN) 24 / the titanium nitride film (TiN) 23 may be caused by any of the first to fourth embodiments described above. The diffusion of chromium is blocked by the chromium diffusion barrier layer structure composed of one or a combination thereof.

즉, 제1실시예와 같이 프리-어닐링 공정으로 전도성 산화물인 CrO2를 미리 형성하여 Cr의 고유전체로의 확산을 방지하거나, 제2실시예와 같이 얇은 하부전극(Pt)을 미리 증착시킨 후 열처리를 통하여 Pt 하부전극층의 계면을 통한Cr의 확산을 미리 야기시켜 열처리시 생성되는 CrO2박막을 만든 후, Cr의 확산에 좀 더 안정적인 하부전극(Pt)을 증착시키거나, 또는 제3실시예와 같이 이중 방지막의 생성 후 하부전극(Pt)층을 증착하여 미리 산화분위기의 열처리를 시행하여 고유전체(PZT)로의 Cr의 확산이 이루어지지 않도록 하거나, 제4실시예와 같이 이리듐(Ir), 루테늄(Ru)과 그의 산화물 전극인 이리듐산화물(IrO2), 루테늄산화물(RuO2)을 하부전극과 확산 방지막 사이에 삽입을 통하여 Cr의 확산을 방지하는 방법으로 고온의 산소 열처리시 CrTiN 박막에서 형성되는 전도성 산화물(CrO2)을 미리 형성시킴에 의해 고유전체(PZT)로의 Cr의 확산을 방지하게 된다.In other words, CrO 2 , which is a conductive oxide, is formed in advance by a pre-annealing process as in the first embodiment to prevent diffusion of Cr into the high dielectric material, or after the thin lower electrode Pt is deposited in advance as in the second embodiment. After the heat treatment causes the diffusion of Cr through the interface of the Pt lower electrode layer in advance to form a CrO 2 thin film produced during the heat treatment, and then deposit a lower electrode (Pt) more stable to the diffusion of Cr, or the third embodiment After the formation of the double barrier layer as described above, the lower electrode (Pt) layer is deposited to heat-treat the oxidation atmosphere in advance to prevent diffusion of Cr into the high-k dielectric (PZT) or iridium (Ir), as in the fourth embodiment. ruthenium (Ru) and formed in its oxide electrodes, iridium oxide (IrO 2), ruthenium oxide (RuO 2) a lower electrode when the high-temperature oxygen annealing in a way that prevents the diffusion of Cr through the inserted between the diffusion preventing film CrTiN thin film By pre Sikkim forming a conductive oxide (CrO 2) it is to prevent the diffusion of Cr into the high-dielectric (PZT).

그 결과 기존의 확산 방지막으로는 실질적인 고집적화의 구현이 불가능했던 것에 비해 상기 발명의 확산 방지막을 추가함에 의해 고유전 물질을 이용한 커패시터 형성이 가능하게 되고 따라서, 고집적 대용량의 휘발성, 비휘발성 기억소자로서 초고집적도회로(ULSI : Ultra Large Scale Integration)에 활용할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 되었다.As a result, it is possible to form a capacitor using a high-k dielectric material by adding the diffusion barrier of the present invention, compared to the conventional diffusion barrier, which is not possible to realize substantial high integration. Therefore, as a highly integrated large-capacity volatile and nonvolatile memory device, The effect that can be utilized for Ultra Large Scale Integration (ULSI) can be expected.

상기한 바와같이 본 발명에서는 강유전체 혹은 고유전체를 사용한 초고집적도 기억소자에서 패스 트랜지스터와 커패시터를 전기적으로 연결하는 다결정 실리콘 접촉 플러그에 대한 산소의 확산을 방지하기 위하여 CrTiN/TiN 박막으로 이루어진 제1확산 방지막을 구비하고, CrTiN으로부터 Cr의 유전체에 대한 확산을 방지할수 있는 제2확산 방지막을 구비함에 의해 고온 산화 열처리 공정 후에도 강유전체 박막, 하부전극, 실리콘 플러그가 우수한 물성 및 전기적 특성을 가질 수 있게 되었다.As described above, in the present invention, a first diffusion barrier layer made of a CrTiN / TiN thin film to prevent oxygen diffusion to a polycrystalline silicon contact plug electrically connecting a pass transistor and a capacitor in an ultra-high density memory device using a ferroelectric or a high dielectric material. And a second diffusion barrier layer capable of preventing diffusion of Cr from CrTiN into the dielectric, the ferroelectric thin film, the lower electrode, and the silicon plug can have excellent physical and electrical properties even after the high temperature oxidation heat treatment process.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and is not limited to the spirit of the present invention. Various changes and modifications can be made by those who have

Claims (17)

COB 구조의 초고집적도 기억소자에서 패스 트랜지스터와 강유전체 혹은 고유전체를 사용한 커패시터를 전기적으로 연결하는 다결정 실리콘 접촉 플러그에 대한 산소 및 크롬의 확산을 방지하기 위하여 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)/타이타늄질화막(TiN)으로 이루어진 제1확산 방지막을 구비한 커패시터의 하부전극 구조에 있어서,In order to prevent diffusion of oxygen and chromium in polycrystalline silicon contact plugs electrically connecting a pass transistor and a capacitor using ferroelectric or high dielectric in a COB structure ultra-high density memory device (Cr x Ti 1-x N) In the lower electrode structure of the capacitor having a first diffusion barrier layer formed of a titanium nitride film (TiN), 상기 제1확산 방지막을 프리-어닐링 처리함에 따라 크롬타이타늄질화막과 Pt 하부전극 사이에 생성되어 상기 강유전체 혹은 고유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 Pt 하부전극을 통하여 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 제2확산 방지막을 구비한 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 구조.As the first diffusion barrier is pre-annealed, chromium titanium nitride film is formed between the Pt lower electrode and chromium is diffused from the chromium titanium nitride film to the dielectric through the Pt lower electrode during the high temperature heat treatment of the ferroelectric or high dielectric material. A lower electrode structure of a capacitor, comprising a second diffusion prevention film for preventing. 패스 트랜지스터와 트랜지스터의 상부에 위치한 커패시터를 다결정 실리콘 접촉 플러그를 사용하여 전기적으로 연결하기 위한 커패시터의 하부전극 구조에 있어서,In the lower electrode structure of the capacitor for electrically connecting the pass transistor and the capacitor located on top of the transistor using a polycrystalline silicon contact plug, 상기 다결정 실리콘 접촉 플러그 상부에 접촉저항을 줄이기 위하여 형성되는 타이타늄실리사이드막(TiSix)과,A titanium silicide film (TiSix) formed on the polycrystalline silicon contact plug to reduce contact resistance; 상기 타이타늄실리사이드막 상부에 형성되어 커패시터의 유전체에 대한 고온열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소 및 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위하여 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)/타이타늄질화막(TiN)으로 이루어진 제1확산 방지막과,A chromium titanium nitride film (Cr x Ti 1-x N) / titanium nitride film (TiN) is formed on the titanium silicide layer to prevent diffusion of oxygen and chromium into the polycrystalline silicon contact plug during high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor. A first diffusion barrier layer, 상기 크롬타이타늄질화막과 커패시터의 Pt 하부전극 사이에 생성되어 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 Pt 하부전극을 통하여 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 제2확산 방지막을 구비한 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 구조.And a second diffusion barrier layer formed between the chromium titanium nitride layer and the Pt lower electrode of the capacitor to prevent the diffusion of chromium from the chromium titanium nitride layer into the dielectric through the Pt lower electrode during the high temperature heat treatment of the dielectric. Lower electrode structure of the capacitor. 패스 트랜지스터와 트랜지스터의 상부에 위치한 커패시터를 다결정 실리콘 접촉 플러그를 사용하여 전기적으로 연결하기 위한 커패시터의 하부전극 구조에 있어서,In the lower electrode structure of the capacitor for electrically connecting the pass transistor and the capacitor located on top of the transistor using a polycrystalline silicon contact plug, 상기 다결정 실리콘 접촉 플러그 상부에 형성되어 커패시터의 유전체에 대한 고온 열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소 및 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위하여 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)/타이타늄질화막(TiN)으로 이루어진 제1확산 방지막과,A chromium titanium nitride film (Cr x Ti 1-x N) / titanium nitride film (TiN) is formed on the polycrystalline silicon contact plug to prevent oxygen and chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug during high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor. A first diffusion barrier layer formed of 상기 제1확산 방지막의 크롬타이타늄질화막 상부에 형성되어 열처리시에 Cr이 도전성 산화물을 형성하도록 촉매역할을 하는 Pt 박막층과,A Pt thin film layer formed on the chromium titanium nitride film of the first diffusion barrier film and acting as a catalyst such that Cr forms a conductive oxide during heat treatment; 상기 Pt 박막층의 열처리에 따라 Pt 박막층의 상부면과 하부면에 각각 생성되어 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 Pt 하부전극을 통하여 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 제2확산 방지막을 구비한 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 구조.A second diffusion barrier layer formed on the upper and lower surfaces of the Pt thin film layer according to the heat treatment of the Pt thin film layer to prevent chromium from diffusing into the dielectric from the chromium titanium nitride film through the Pt lower electrode during the high temperature heat treatment of the dielectric; The lower electrode structure of the capacitor, characterized in that provided with. 패스 트랜지스터와 트랜지스터의 상부에 위치한 커패시터를 다결정 실리콘 접촉 플러그를 사용하여 전기적으로 연결하기 위한 커패시터의 하부전극 구조에 있어서,In the lower electrode structure of the capacitor for electrically connecting the pass transistor and the capacitor located on top of the transistor using a polycrystalline silicon contact plug, 상기 커패시터의 유전체에 대한 고온 열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소 및 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위하여 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)/타이타늄질화막(TiN)으로 이루어진 제1확산 방지막과,A first diffusion barrier layer formed of a chromium titanium nitride layer (Cr x Ti 1-x N) / titanium nitride layer (TiN) to prevent oxygen and chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug during high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor; , 상기 제1확산 방지막의 크롬타이타늄질화막 상부에 형성되어 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 제2확산 방지막과,A second diffusion barrier layer formed on the chromium titanium nitride layer of the first diffusion barrier layer to prevent chromium from diffusing from the chromium titanium nitride layer into the dielectric layer during high temperature heat treatment of the dielectric layer; 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 확산되는 크롬에 의해 제2확산 방지막과 커패시터의 Pt 하부전극 사이에 생성되는 CrO2막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 구조.And a CrO 2 film formed between the second diffusion barrier film and the Pt lower electrode of the capacitor by chromium diffused from the chromium titanium nitride film during the high temperature heat treatment of the dielectric. 제1항 내지 제3항에 있어서, 상기 제2확산 방지막은 제1확산 방지막을 프리-어닐링 처리함에 따라 크롬타이타늄질화막으로부터 확산된 크롬의 산화물인 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 구조.The lower electrode structure of claim 1, wherein the second diffusion barrier layer is an oxide of chromium diffused from the chromium titanium nitride layer by pre-annealing the first diffusion barrier layer. 제4항에 있어서, 상기 제2확산 방지막은 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 이리듐산화물(IrO2) 및 루테늄산화물(RuO2) 중 어느 하나로 이루어진 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 구조.The lower electrode structure of claim 4, wherein the second diffusion barrier layer is made of one of iridium (Ir), ruthenium (Ru), iridium oxide (IrO 2 ), and ruthenium oxide (RuO 2 ). 제2항에 있어서, 상기 제2확산 방지막의 상부에 형성되어 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 제3확산 방지막과,3. The third diffusion barrier layer of claim 2, further comprising: a third diffusion barrier layer formed on the second diffusion barrier layer to prevent chromium from diffusing from the chromium titanium nitride layer into the dielectric layer at a high temperature heat treatment to the dielectric layer; 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 확산되는 크롬에 의해 제3확산 방지막 하부에 생성되는 CrO2막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 구조.And a CrO 2 film formed below the third diffusion prevention film by chromium diffused from the chromium titanium nitride film during the high temperature heat treatment of the dielectric. 다결정 실리콘 접촉 플러그를 통하여 하측의 패스 트랜지스터와 연결되는 커패시터의 하부전극 형성방법에 있어서,A method of forming a lower electrode of a capacitor connected to a lower pass transistor through a polycrystalline silicon contact plug, 상기 다결정 실리콘 접촉 플러그 상부에 커패시터의 유전체에 대한 고온 열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 타이타늄질화막(TiN)과, 상기 타이타늄질화막의 상부에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소가 확산되는 것을 방지하기 위한 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)을 순차적으로 형성하는 단계와,Titanium nitride film (TiN) for preventing chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug during the high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor on the polycrystalline silicon contact plug, and oxygen diffused into the polycrystalline silicon contact plug on the titanium nitride film. Sequentially forming a chromium titanium nitride film (Cr x Ti 1-x N) to prevent the formation thereof; 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 Pt 하부전극을 통하여 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하도록 프리-어닐링 처리에 의해 상기 크롬타이타늄질화막의 표면에 CrO2막을 형성하는 단계와,Forming a CrO 2 film on the surface of the chromium titanium nitride film by pre-annealing to prevent chromium from diffusing into the dielectric from the chromium titanium nitride film through the Pt lower electrode during the high temperature heat treatment of the dielectric; 상기 CrO2막의 상부에 Pt 하부전극을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 형성방법.Forming a lower Pt electrode on the CrO 2 film. 다결정 실리콘 접촉 플러그를 통하여 하측의 패스 트랜지스터와 연결되는 커패시터의 하부전극 형성방법에 있어서,A method of forming a lower electrode of a capacitor connected to a lower pass transistor through a polycrystalline silicon contact plug, 상기 다결정 실리콘 접촉 플러그 상부에 커패시터의 유전체에 대한 고온 열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 타이타늄질화막(TiN)과, 상기 타이타늄질화막의 상부에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소가 확산되는 것을 방지하기 위한 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)을 순차적으로 형성하는 단계와,Titanium nitride film (TiN) for preventing chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug during the high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor on the polycrystalline silicon contact plug, and oxygen diffused into the polycrystalline silicon contact plug on the titanium nitride film. Sequentially forming a chromium titanium nitride film (Cr x Ti 1-x N) to prevent the formation thereof; 상기 크롬타이타늄질화막 상부에 형성되어 프리-어닐링시에 크롬이 도전성 산화물을 형성하도록 촉매역할을 하는 박막의 Pt층을 형성하는 단계와,Forming a Pt layer of a thin film formed on the chromium titanium nitride film and acting as a catalyst so that chromium forms a conductive oxide during pre-annealing; 상기 Pt층을 프리-어닐링 처리하여 Pt 박막층의 상부면과 하부면에 각각 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 Pt 하부전극을 통하여 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 CrO2막을 형성하는 단계와,The Pt layer is pre-annealed to form a CrO 2 film on the upper and lower surfaces of the Pt thin film layer to prevent chromium from diffusing into the dielectric from the chromium titanium nitride film through the Pt lower electrode during the high temperature heat treatment of the dielectric. To do that, 상기 CrO2막의 상부에 Pt 하부전극을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 형성방법.Forming a lower Pt electrode on the CrO 2 film. 다결정 실리콘 접촉 플러그를 통하여 하측의 패스 트랜지스터와 연결되는 커패시터의 하부전극 형성방법에 있어서,A method of forming a lower electrode of a capacitor connected to a lower pass transistor through a polycrystalline silicon contact plug, 상기 다결정 실리콘 접촉 플러그 상부에 커패시터의 유전체에 대한 고온 열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 타이타늄질화막(TiN)과, 상기 타이타늄질화막의 상부에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소가 확산되는 것을 방지하기 위한 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)을 순차적으로 형성하는 단계와,Titanium nitride film (TiN) for preventing chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug during the high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor on the polycrystalline silicon contact plug, and oxygen diffused into the polycrystalline silicon contact plug on the titanium nitride film. Sequentially forming a chromium titanium nitride film (Cr x Ti 1-x N) to prevent the formation thereof; 상기 크롬타이타늄질화막 상부에 Pt 하부전극을 형성하는 단계와,Forming a Pt lower electrode on the chromium titanium nitride layer; 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 Pt 하부전극을 통하여 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하도록 상기 Pt 하부전극을 프리-어닐링 처리하여 Pt 하부전극 내부에 CrO2막을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 형성방법.Forming a CrO 2 film inside the Pt lower electrode by pre-annealing the Pt lower electrode to prevent chromium from diffusing into the dielectric through the Pt lower electrode during the high temperature heat treatment of the dielectric. Method for forming a lower electrode of the capacitor, characterized in that. 다결정 실리콘 접촉 플러그를 통하여 하측의 패스 트랜지스터와 연결되는 커패시터의 하부전극 형성방법에 있어서,A method of forming a lower electrode of a capacitor connected to a lower pass transistor through a polycrystalline silicon contact plug, 상기 다결정 실리콘 접촉 플러그 상부에 커패시터의 유전체에 대한 고온 열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 타이타늄질화막(TiN)과, 상기 타이타늄질화막의 상부에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소가 확산되는 것을 방지하기 위한 크롬타이타늄질화막(CrxTi1-xN)을 순차적으로 형성하는 단계와,Titanium nitride film (TiN) for preventing chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug during the high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor on the polycrystalline silicon contact plug, and oxygen diffused into the polycrystalline silicon contact plug on the titanium nitride film. Sequentially forming a chromium titanium nitride film (Cr x Ti 1-x N) to prevent the formation thereof; 상기 크롬타이타늄질화막 상부에 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 유전체로 Cr이 확산되는 것을 방지하기 위한 Cr 확산 방지막을 형성하는 단계와,Forming a Cr diffusion barrier layer on the chromium titanium nitride layer to prevent the diffusion of Cr from the chromium titanium nitride layer into the dielectric during the high temperature heat treatment of the dielectric; 상기 Cr 확산 방지막 상부에 Pt 하부전극을 형성하는 단계로 구성되며,Forming a Pt lower electrode on the Cr diffusion barrier; 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 확산되는 Cr에 의해 Cr 확산 방지막 하부에 CrO2막이 생성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 형성방법.A method of forming a lower electrode of a capacitor, wherein a CrO 2 film is formed under the Cr diffusion barrier layer by Cr diffused from the chromium titanium nitride layer during the high temperature heat treatment of the dielectric. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CrO2막은 5~20nm 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 형성방법.The method according to any one of claims 8 to 10, wherein the CrO 2 film is formed to have a thickness of 5 to 20 nm. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Pt 하부전극을 형성하기 전에 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 Cr 확산 방지막을 형성하는 단계를 더 포함하며,The method according to any one of claims 8 to 10, further comprising forming a Cr diffusion barrier layer to prevent chromium from diffusing from the chromium titanium nitride film into the dielectric during the high temperature heat treatment of the dielectric before forming the Pt lower electrode. More, 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 확산되는크롬에 의해 Cr 확산 방지막 하부에 CrO2막이 생성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 형성방법.A method of forming a lower electrode of a capacitor, wherein a CrO 2 film is formed under the Cr diffusion barrier due to chromium being diffused from the chromium titanium nitride film during the high temperature heat treatment of the dielectric. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유전체는 TiO2, Ta2O5, PZT(Pb,(Zrx,Ti1-x)O3), SBT(SrxBiyTa2O9), BST((Bax,Sr1-x)TiO3), PLZT(Pb1-y,Lay(Zrx,Ti1-x)O3), BT(Bi4Ti3O12) 및 ST(SrTiO3) 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 형성방법.The dielectric material of claim 8, wherein the dielectric material is TiO 2 , Ta 2 O 5 , PZT (Pb, (Zr x , Ti 1-x ) O 3 ), SBT (Sr x Bi y Ta 2 O 9 ), BST ((Ba x , Sr 1-x ) TiO 3 ), PLZT (Pb 1-y , La y (Zr x , Ti 1-x ) O 3 ), BT (Bi 4 Ti 3 O 12 ) And ST (SrTiO 3 ). 제11항에 있어서, 상기 Cr 확산 방지막은 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 이리듐산화물(IrO2) 및 루테늄산화물(RuO2) 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 커패시터의 하부전극 형성방법.The method of claim 11, wherein the Cr diffusion barrier is formed of any one of iridium (Ir), ruthenium (Ru), iridium oxide (IrO 2 ), and ruthenium oxide (RuO 2 ). 다결정 실리콘 접촉 플러그를 통하여 하측의 패스 트랜지스터와 연결되는 커패시터의 형성방법에 있어서,A method of forming a capacitor connected to a lower pass transistor through a polycrystalline silicon contact plug, 상기 다결정 실리콘 접촉 플러그 상부에 커패시터의 유전체에 대한 고온 열처리시에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 타이타늄질화막(TiN)과, 상기 타이타늄질화막의 상부에 다결정 실리콘 접촉 플러그로 산소가 확산되는 것을 방지하기 위한 크롬타이타늄질화막을 순차적으로 형성하는단계와,Titanium nitride film (TiN) for preventing chromium from diffusing into the polycrystalline silicon contact plug during the high temperature heat treatment of the dielectric of the capacitor on the polycrystalline silicon contact plug, and oxygen diffused into the polycrystalline silicon contact plug on the titanium nitride film. Sequentially forming a chromium titanium nitride film to prevent it from being formed, 상기 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 Pt 하부전극을 통하여 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하도록 프리-어닐링 처리에 의해 상기 크롬타이타늄질화막의 표면에 제1Cr 확산 방지막을 형성하는 단계와,Forming a first Cr diffusion barrier on the surface of the chromium titanium nitride film by pre-annealing to prevent chromium from diffusing from the chromium titanium nitride film to the dielectric through the Pt lower electrode during the high temperature heat treatment of the dielectric; 상기 제1Cr 확산 방지막 상부에 Pt 하부전극을 형성하는 단계와,Forming a Pt lower electrode on the first Cr diffusion barrier layer; 상기 Pt 하부전극 상부에 유전체를 형성하는 단계와,Forming a dielectric on the Pt lower electrode; 상기 유전체를 결정화시키기 위하여 고온 산화분위기에서 열처리하는 단계와,Heat treatment in a high temperature oxidizing atmosphere to crystallize the dielectric; 상기 유전체의 상부에 상부전극을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 형성방법.And forming an upper electrode on the dielectric. 제16항에 있어서, 상기 CrO2막의 상부에 유전체에 대한 고온 열처리시에 크롬타이타늄질화막으로부터 유전체로 크롬이 확산되는 것을 방지하기 위한 제2Cr 확산 방지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터의 형성방법.17. The capacitor of claim 16, further comprising forming a second Cr diffusion barrier layer on the top of the CrO 2 film to prevent the diffusion of chromium from the chromium titanium nitride layer into the dielectric during the high temperature heat treatment of the dielectric. Method of formation.
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