KR20050061077A - Method for forming dielectric layer in semiconductor device - Google Patents

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KR20050061077A KR1020030092919A KR20030092919A KR20050061077A KR 20050061077 A KR20050061077 A KR 20050061077A KR 1020030092919 A KR1020030092919 A KR 1020030092919A KR 20030092919 A KR20030092919 A KR 20030092919A KR 20050061077 A KR20050061077 A KR 20050061077A
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dielectric film
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박홍배
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삼성전자주식회사
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    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/823462MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the gate insulating layers, e.g. different gate insulating layer thicknesses, particular gate insulator materials or particular gate insulator implants

Abstract

반도체 제조 공정에서, 유전막 형성 방법이 개시되어 있다. 실리콘 기판 상에, 실리콘과의 반응을 방지시키기 위한 제1 게이트 유전막을 형성한다. 상기 제1 게이트 유전막을 질소 분위기 하에서 질화시킨다. 상기 질화된 제1 게이트 유전막 상에 고유전 물질을 증착시켜 제2 게이트 유전막을 형성한다. 상기 유전막은 열적 안정성이 향상되고, 인터페이스 트랩 밀도가 감소된다. 또한, 상기 게이트 유전막은 게이트 전극으로부터 도펀트가 채널영역까지 확산 이동하는 것을 방지할 수 있다. In a semiconductor manufacturing process, a method of forming a dielectric film is disclosed. On the silicon substrate, a first gate dielectric film is formed to prevent reaction with silicon. The first gate dielectric layer is nitrided in a nitrogen atmosphere. A high-k dielectric material is deposited on the nitrided first gate dielectric layer to form a second gate dielectric layer. The dielectric film has improved thermal stability and reduced interface trap density. In addition, the gate dielectric layer may prevent diffusion of the dopant from the gate electrode to the channel region.

Description

반도체 장치에서 유전막 형성 방법{Method for forming dielectric layer in semiconductor device} Method for forming dielectric layer in semiconductor device

본 발명은 유전막 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 게이트 및 커패시터에 사용되는 유전막 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a dielectric film. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a dielectric film used for a gate and a capacitor.

최근의 반도체 장치는 고집적 및 고성능을 제공하도록 디자인되고 있으며, 특히, 모오스 트랜지스터 및 커패시터에 사용되는 유전체막은 가능한 얇게 형성하고 있다. 이는, 모오스 트랜지스터의 게이트 유전체막의 두께가 감소할수록 모오스 트랜지스터의 구동전류가 증가하며, 상기 커패시터의 유전체막의 두께가 감소할수록 축적 용량이 증가되기 때문이다. 때문에, 소자의 성능을 향상시키기 위하여 극도로 얇을 뿐만 아니라 신뢰성이 있고 결함이 적은 유전체막을 형성하는 것이 점점 중요해지고 있다.Recent semiconductor devices are designed to provide high integration and high performance, and in particular, dielectric films used for MOS transistors and capacitors are formed as thin as possible. This is because the driving current of the MOS transistor increases as the thickness of the gate dielectric film of the MOS transistor decreases, and the storage capacitance increases as the thickness of the dielectric film of the capacitor decreases. Therefore, in order to improve the performance of the device, it is increasingly important to form a dielectric film that is not only extremely thin but also reliable and has few defects.

종래에는 일반적으로 게이트 유전막으로 실리콘 산화막을 사용하여 왔다. 이는, 실리콘 기판을 산화시켜 형성하므로 공정이 간단하면서도 매우 안정적이기 때문이다. 그러나, 실리콘 산화막은 3.9 정도의 낮은 유전상수를 가지므로 실리콘 산화막으로 이루어진 게이트 유전체막의 두께를 감소시키는 데에는 한계가 있다. 또한, 상기 실리콘 산화막을 사용하여 게이트 유전막을 매우 얇게 형성하는 경우, 상기 게이트 유전막을 통하여 터널 전류가 흐르게되어 누설 전류가 매우 증가하게 된다. Conventionally, a silicon oxide film has been used as the gate dielectric film. This is because the process is simple and very stable since the silicon substrate is formed by oxidizing. However, since the silicon oxide film has a low dielectric constant of about 3.9, there is a limit in reducing the thickness of the gate dielectric film made of the silicon oxide film. In addition, in the case where the gate dielectric layer is formed very thin using the silicon oxide layer, a tunnel current flows through the gate dielectric layer, thereby increasing leakage current.

이에 따라, 상기 게이트 유전막을 고유전 물질을 사용하여 형성하는 방법이 개발되고 있다. 상기 게이트 유전막을 고유전 물질로 형성하는 경우에는, 상기 실리콘 산화물로 형성할 때보다 더 두껍게 형성하면서도 상기 실리콘 산화물과 동일한 커패시턴스를 수득할 수 있다. 따라서, 상기 실리콘 산화물에 비해 높은 유전상수를 갖는 금속산화물들이 게이트 유전체막 또는 커패시터 유전체막에 대한 대체 유전물질들로 제안되어 왔다. Accordingly, a method of forming the gate dielectric layer using a high dielectric material has been developed. When the gate dielectric layer is formed of a high dielectric material, the same capacitance as that of the silicon oxide may be obtained while being formed thicker than that of the silicon oxide. Accordingly, metal oxides having a higher dielectric constant than silicon oxide have been proposed as alternative dielectric materials for gate dielectric films or capacitor dielectric films.

그러나, 실리콘 기판에 고유전율을 갖는 금속 산화물을 증착하는 경우, 상기 실리콘 기판과 쉽게 반응하여 인터페이스 트랩 밀도가 증가하여 누설 전류가 급격하게 증가된다. However, when depositing a metal oxide having a high dielectric constant on the silicon substrate, it easily reacts with the silicon substrate to increase the interface trap density and thus rapidly increase the leakage current.

또한, 상기 실리콘 기판 표면은 고유전 금속산화물과 쉽게 반응하거나 고유전 금속산화물을 증착 또는 후속 열공정을 실시하는 동안 쉽게 산화된다. 따라서, 실리콘기판 및 금속산화막 사이에 실리콘 산화막과 같은 경계막이 형성된다. 결과적으로, 등가산화막(EOT) 두께가 증가되어 소자의 성능이 저하된다. In addition, the silicon substrate surface easily reacts with the high dielectric metal oxide or is easily oxidized during the deposition or subsequent thermal process of the high dielectric metal oxide. Thus, a boundary film such as a silicon oxide film is formed between the silicon substrate and the metal oxide film. As a result, the equivalent oxide film (EOT) thickness is increased to deteriorate the performance of the device.

또한, 게이트 전극으로 폴리실리콘을 사용하는 경우에는 폴리실리콘 내의 도펀트들이 확산되어 트랜지스터의 특성이 저하된다. In addition, when polysilicon is used as the gate electrode, dopants in the polysilicon are diffused, thereby degrading the characteristics of the transistor.

상기한 문제점들을 해결하기 위하여 여러가지의 시도들이 행해져 왔다. 예를 들면, 일본 공개 특허 2000-22139호는 실리콘 기판상에 실리콘 산화막층, 실리콘 질화막 및 탄탈륨 산화막을 포함하는 게이트 절연막을 형성하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 방법들은 상기한 문제점들을 해결하는데 있어서 성공적이지 못하다. 예를 들면, 고유전체막 및 실리콘기판 사이 또는 고유전체막 및 폴리실리콘 게이트 전극 사이에 개재되는 실리콘 질화막은 높은 계면상태 밀도(interface state density)와 함께 전하의 트랩핑을 유발시킨다. Various attempts have been made to solve the above problems. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-22139 discloses a technique of forming a gate insulating film including a silicon oxide film layer, a silicon nitride film, and a tantalum oxide film on a silicon substrate. However, these methods are not successful in solving the above problems. For example, a silicon nitride film interposed between the high dielectric film and the silicon substrate or between the high dielectric film and the polysilicon gate electrode causes trapping of charge with a high interface state density.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 열적 안정성이 증가되고 누설 전류가 감소되는 게이트 유전막을 제공하는데 있다.Accordingly, it is a first object of the present invention to provide a gate dielectric film in which thermal stability is increased and leakage current is reduced.

본 발명의 제2 목적은 열적 안정성이 증가되고 누설 전류가 감소되는 커패시터 유전막을 제공하는데 있다.It is a second object of the present invention to provide a capacitor dielectric film in which thermal stability is increased and leakage current is reduced.

상기한 제1 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 실리콘 기판 상에, 실리콘과의 반응을 방지시키기 위한 제1 게이트 유전막을 형성한다. 상기 제1 게이트 유전막을 질소 분위기 하에서 질화시킨다. 상기 질화된 제1 게이트 유전막 상에 고유전 물질을 증착시켜 제2 게이트 유전막을 형성한다. In order to achieve the first object described above, the present invention forms a first gate dielectric film on the silicon substrate to prevent reaction with silicon. The first gate dielectric layer is nitrided in a nitrogen atmosphere. A high-k dielectric material is deposited on the nitrided first gate dielectric layer to form a second gate dielectric layer.

상기한 제2 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 실리콘 기판 상에, 하부 전극을 형성한다. 상기 하부 전극 상에, 상기 하부 전극과의 반응을 방지시키기 위한 제1 커패시터 유전막을 형성한다. 상기 제1 커패시터 유전막을 질소 분위기 하에서 질화시킨다. 상기 질화된 제1 커패시터 유전막 상에 고유전 물질을 증착시켜 제2 커패시터 유전막을 형성한다. 이어서, 상기 제2 커패시터 유전막 상에 상부 전극을 형성한다.In order to achieve the above second object, the present invention forms a lower electrode on a silicon substrate. A first capacitor dielectric layer is formed on the lower electrode to prevent a reaction with the lower electrode. The first capacitor dielectric layer is nitrided in a nitrogen atmosphere. A high dielectric material is deposited on the nitrided first capacitor dielectric layer to form a second capacitor dielectric layer. Subsequently, an upper electrode is formed on the second capacitor dielectric layer.

상기 방법에 의해 형성되는 유전막은 열적 안정성이 향상되고, 인터페이스 트랩 밀도가 감소된다. 또한, 상기 게이트 유전막은 게이트 전극으로부터 도펀트가 채널영역까지 확산 이동하는 것을 방지할 수 있다. The dielectric film formed by this method has improved thermal stability and reduced interface trap density. In addition, the gate dielectric layer may prevent diffusion of the dopant from the gate electrode to the channel region.

이하, 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

실리콘 기판 상에, 실리콘과 후속 공정에 의해 형성되는 고유전 물질과의 반응을 방지시키기 위한 반응 방지막으로서 제1 게이트 유전막을 형성한다. On the silicon substrate, a first gate dielectric film is formed as a reaction prevention film for preventing a reaction between silicon and a high dielectric material formed by a subsequent process.

상기 제1 게이트 유전막은 실리콘 산화막(SiO2)으로도 형성할 수 있으나, 상기 실리콘 산화막에 비하여 유전율이 높은 물질인 알루미늄 산화막(Al2O3), 이트리움 산화막(Y2O3), 마그네슘 산화막(MgO), 스트론튬 산화막(SrO), 티타늄 산화막(TiO2), 란탄 산화막(La2O3) 또는 탄탈륨 산화막(TaO5)으로 형성하는 것이 더욱 바람직하다. 또는, 상기 알루미늄 산화막(Al2O3), 이트리움 산화막(Y2O3), 마그네슘 산화막(MgO), 스트론튬 산화막(SrO), 티타늄 산화막(TiO2), 란탄 산화막(La2O3), 탄탈륨 산화막(TaO5)중 적어도 하나의 물질을 포함하는 실리케이트 물질로 형성할 수 있다.The first gate dielectric layer may be formed of a silicon oxide layer (SiO 2 ), but may be formed of aluminum oxide (Al 2 O 3), yttrium oxide (Y 2 O 3), magnesium oxide (MgO), or strontium oxide (Al 2 O 3), which is a material having a higher dielectric constant than the silicon oxide layer. (SrO), a titanium oxide film (TiO2), a lanthanum oxide film (La 2 O 3 ) or a tantalum oxide film (TaO5) is more preferable. Alternatively, at least one of the aluminum oxide (Al 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), strontium oxide (SrO), titanium oxide (TiO 2), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), and tantalum oxide (TaO5). It can be formed of a silicate material comprising one material.

상기 제1 게이트 유전막은 상기 실리콘 기판과 후속에 형성되는 고유전 물질간의 반응을 억제시켜 계면 특성을 향상시키는 역할을 한다. 즉, 상기 제1 게이트 유전막을 형성함으로서, 상기 기판과 유전막 사이의 인터페이스 트랩 밀도가 감소된다. 또한, 상기 실리콘 산화막에 비하여 유전율이 높은 물질로서, 예컨대 알루미늄 산화막(Al2O3)으로, 상기 제1 게이트 유전막을 형성하는 경우에는 전체 유전막의 등가 산화막 두께를 최소화할 수 있다. The first gate dielectric layer serves to improve an interface property by suppressing a reaction between the silicon substrate and a high dielectric material subsequently formed. That is, by forming the first gate dielectric layer, the interface trap density between the substrate and the dielectric layer is reduced. In addition, when the first gate dielectric layer is formed of a material having a higher dielectric constant than the silicon oxide layer, for example, aluminum oxide layer (Al 2 O 3), the equivalent oxide thickness of the entire dielectric layer may be minimized.

상기 제1 게이트 유전막은 5 내지 30Å정도의 얇은 두께로 형성되어야 한다. 이를 위해, 상기 제1 게이트 유전막은 원자층 적층 방법으로 형성하는 것이 가장 바람직하다. 상기 제1 게이트 유전막을 원자층 적층 방법에 의해 형성하는 경우에는, 상기 제1 게이트 유전막의 두께를 정확히 제어할 수 있을 뿐 아니라, 종래의 증착 방법(예컨대 화학 기상 증착 방법)에 비하여 낮은 온도에서 공정을 진행할 수 있는 장점이 있다. The first gate dielectric layer should be formed to a thin thickness of about 5 to about 30 Å. To this end, the first gate dielectric layer is most preferably formed by an atomic layer deposition method. When the first gate dielectric film is formed by an atomic layer deposition method, the thickness of the first gate dielectric film can be accurately controlled, and the process is performed at a lower temperature than that of a conventional deposition method (for example, a chemical vapor deposition method). There is an advantage to proceed.

다음에, 상기 제1 게이트 유전막을 질소 분위기에서 질화시킨다. 상기 1 게이트 유전막의 질화 단계는 N2, NH3, N2O 또는 NO를 포함하는 가스 분위기하에서 100 내지 1000℃의 온도를 유지하도록 하여 수행한다. 상기 질화 단계는 열적 방법으로 퍼니스 내에서 수행할 수도 있고, 플라즈마 처리에 의해 수행할 수도 있다. 플라즈마 처리에 의한 질화는 수 초 내지 수 분의 짧은 시간 내에 수행할 수 있으므로 공정이 매우 단순하다. 상기 질화 공정을 수행하면, 상기 제1 게이트 유전막 내로 질소가 유입되어, 상기 제1 게이트 유전막의 특성이 변화한다.Next, the first gate dielectric film is nitrided in a nitrogen atmosphere. The nitriding of the one gate dielectric layer is performed by maintaining a temperature of 100 to 1000 ° C. under a gas atmosphere including N 2 , NH 3 , N 2 O, or NO. The nitriding step may be carried out in a furnace by a thermal method or by a plasma treatment. Nitriding by plasma treatment can be carried out within a short time of several seconds to several minutes, so the process is very simple. When the nitriding process is performed, nitrogen flows into the first gate dielectric layer, thereby changing characteristics of the first gate dielectric layer.

구체적으로, 상기 질화된 제1 게이트 유전막은 열적 안정성이 향상된다. 또한, 상기 질화된 제1 게이트 유전막 내의 질소는 고정 양전하를 발생시켜 후속 공정에 의해 형성되는 고유전 물질 내의 고정 음전하와 상쇄 작용을 일으켜, 완성된 유전막의 플랫 밴드 전압 쉬프트를 최소화할 수 있다. Specifically, the nitrided first gate dielectric layer has improved thermal stability. In addition, the nitrogen in the nitrided first gate dielectric layer may generate a fixed positive charge to offset the fixed negative charge in the high dielectric material formed by a subsequent process, thereby minimizing the flat band voltage shift of the finished dielectric layer.

상기 질화된 제1 게이트 유전막을 채용하는 경우, 이 후 공정에서 상기 폴리실리콘막으로 게이트 전극이 형성되더라도 상기 게이트 전극에 포함된 도펀트들이 기판으로 확산하는 것을 최소화할 수 있다.  In the case of employing the nitrided first gate dielectric layer, even if a gate electrode is formed of the polysilicon layer in a subsequent process, diffusion of dopants included in the gate electrode into the substrate may be minimized.

다음에, 상기 질화된 제1 게이트 유전막 상에 고유전 물질을 증착시켜 제2 게이트 유전막을 형성한다. 상기 제2 게이트 유전막은 이트리움 산화막(Y2O3), 마그네슘 산화막(MgO), 스트론튬 산화막(SrO), 티타늄 산화막(TiO2), 란탄 산화막(La2O3), 탄탈륨 산화막(Ta2O5), 하프늄 산화막(HfO2 ), 지르코늄 산화막(ZrO2), 스트론튬 티타늄 산화막(SrTiO3), 바륨 스트론튬 산화막(BaSrO3) 또는 바륨 티타늄 산화막(BaTiO3)으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 제2 게이트 유전막은 상기 물질들 중 적어도 하나를 포함하는 실리케이트 물질로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 제2 게이트 유전막은 상기 제1 게이트 유전막와 같거나 또는 상기 제1 게이트 유전막보다 큰 유전율을 갖는 막으로서 형성한다. 이는, 상기 제1 및 제2 게이트 유전막으로 이루어지는 전체 유전막의 등가 산화막 두께를 감소시켜, 상기 전체 유전막의 물리적 두께가 증가되더라도 등가 산화막 두께는 증가되지 않도록 하기 위함이다.Next, a high dielectric material is deposited on the nitrided first gate dielectric layer to form a second gate dielectric layer. The second gate dielectric layer includes an yttrium oxide layer (Y 2 O 3 ), a magnesium oxide layer (MgO), a strontium oxide layer (SrO), a titanium oxide layer (TiO 2 ), a lanthanum oxide layer (La 2 O 3 ), and a tantalum oxide layer (Ta 2 O). 5), hafnium oxide (HfO 2), zirconium oxide (ZrO 2), it may form a strontium titanium oxide (SrTiO 3), barium strontium oxide (BaSrO 3) or barium titanium oxide (BaTiO 3). In addition, the second gate dielectric layer may be formed of a silicate material including at least one of the materials. Preferably, the second gate dielectric layer is formed as a film having a dielectric constant equal to or greater than that of the first gate dielectric layer. This is to reduce the equivalent oxide film thickness of the entire dielectric film including the first and second gate dielectric films so that the equivalent oxide film thickness does not increase even if the physical thickness of the entire dielectric film is increased.

상기 제2 게이트 유전막은 5 내지 30Å정도의 얇은 두께로 형성되어야 한다. 이를 위해, 상기 제1 게이트 유전막은 원자층 적층 방법으로 형성하는 것이 가장 바람직하다. 상기 제1 게이트 유전막을 원자층 적층 방법에 의해 형성하는 경우에는, 상기 제2 게이트 유전막의 두께를 정확히 제어할 수 있을 뿐 아니라, 종래의 증착 방법(예컨대 화학 기상 증착 방법)에 비하여 낮은 온도에서 공정을 진행할 수 있는 장점이 있다.The second gate dielectric layer should be formed to a thin thickness of about 5 to about 30 Å. To this end, the first gate dielectric layer is most preferably formed by an atomic layer deposition method. When the first gate dielectric film is formed by an atomic layer deposition method, the thickness of the second gate dielectric film can be accurately controlled, and the process is performed at a lower temperature than that of a conventional deposition method (for example, a chemical vapor deposition method). There is an advantage to proceed.

상기 방법으로 유전막 구조를 형성하는 경우, 열적 안정성이 향상되고, 인터페이스 트랩 밀도가 감소된다. 또한, 상기 게이트 유전막은 게이트 전극으로부터 도펀트가 채널영역까지 확산 이동하는 것을 방지할 수 있다. When the dielectric film structure is formed in this manner, the thermal stability is improved and the interface trap density is reduced. In addition, the gate dielectric layer may prevent diffusion of the dopant from the gate electrode to the channel region.

상기에서는 기판 상에 모오스 트랜지스터의 게이트 유전막을 형성하는 방법에 한하여 설명하였으나, 커패시터 유전막에 대하여도 동일하게 적용 가능하다. In the above description, the method of forming the gate dielectric film of the MOS transistor on the substrate has been described, but the same applies to the capacitor dielectric film.

도 1은 커패시터 유전막을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a capacitor dielectric film.

구체적으로, 실리콘 기판(10) 상에, 하부 전극(12)을 형성한다. 상기 하부 전극(12)은 실린더형으로 제공되며, 폴리실리콘 물질로 이루어진다. 상기 하부 전극(12)은 실리콘 기판(10)의 소정 부위와 연결된 콘택(11)과 접속하도록 형성된다.Specifically, the lower electrode 12 is formed on the silicon substrate 10. The lower electrode 12 is provided in a cylindrical shape and is made of polysilicon material. The lower electrode 12 is formed to contact the contact 11 connected to a predetermined portion of the silicon substrate 10.

상기 하부 전극(12) 상에, 상기 하부 전극(12)과 이 후 형성될 고유전물질간의 반응을 방지시키기 위한 제1 커패시터 유전막을 형성한다. 상기 제1 커패시터 유전막은 실리콘 산화막(SiO2)으로도 형성할 수 있으나, 상기 실리콘 산화막에 비하여 유전율이 높은 물질인 알루미늄 산화막(Al2O3), 이트리움 산화막(Y2O 3), 마그네슘 산화막(MgO), 스트론튬 산화막(SrO), 티타늄 산화막(TiO2), 란탄 산화막(La2O3 ) 또는 탄탈륨 산화막(TaO5)으로 형성하는 것이 더욱 바람직하다. 또는, 상기 알루미늄 산화막(Al2O3), 이트리움 산화막(Y2O3), 마그네슘 산화막(MgO), 스트론튬 산화막(SrO), 티타늄 산화막(TiO2), 란탄 산화막(La2O3), 탄탈륨 산화막(TaO5)중 적어도 하나의 물질을 포함하는 실리케이트 물질로 형성할 수 있다.A first capacitor dielectric layer is formed on the lower electrode 12 to prevent a reaction between the lower electrode 12 and the high dielectric material to be formed thereafter. The first capacitor dielectric layer may be formed of a silicon oxide layer (SiO 2), but may be formed of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), and magnesium oxide ( MgO), a strontium oxide film (SrO), a titanium oxide film (TiO 2 ), a lanthanum oxide film (La 2 O 3 ), or a tantalum oxide film (TaO 5 ) is more preferable. Alternatively, the aluminum oxide (Al 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), strontium oxide (SrO), titanium oxide (TiO 2 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), The tantalum oxide layer TaO5 may be formed of a silicate material including at least one material.

상기 제1 커패시터 유전막을 질소 분위기 하에서 질화시킨다. 상기 제1 커패시터 유전막의 질화 단계는 N2, NH3, N2O 또는 NO를 포함하는 가스 분위기하에서 100 내지 1000℃의 온도를 유지하도록 하여 수행한다. 상기 질화 공정은 열에 의한 질화 또는 플라즈마 질화 공정을 포함한다.The first capacitor dielectric layer is nitrided in a nitrogen atmosphere. The nitriding of the first capacitor dielectric layer is performed by maintaining a temperature of 100 to 1000 ° C. under a gas atmosphere including N 2 , NH 3 , N 2 O, or NO. The nitriding process includes thermal nitriding or plasma nitriding.

상기 질화된 제1 커패시터 유전막(14) 상에 고유전 물질을 증착시켜 제2 커패시터 유전막(16)을 형성한다. 상기 제2 커패시터 유전막(16)은 이트리움 산화막(Y2O3), 마그네슘 산화막(MgO), 스트론튬 산화막(SrO), 티타늄 산화막(TiO2 ), 란탄 산화막(La2O3), 탄탈륨 산화막(Ta2O5), 하프늄 산화막(HfO 2), 지르코늄 산화막(ZrO2), 스트론튬 티타늄 산화막(SrTiO3), 바륨 스트론튬 산화막(BaSrO3 ) 또는 바륨 티타늄 산화막(BaTiO3)으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 제2 커패시터 유전막(16)은 상기 물질들 중 적어도 하나를 포함하는 실리케이트 물질로 이루어질 수 있다.A high dielectric material is deposited on the nitrided first capacitor dielectric layer 14 to form a second capacitor dielectric layer 16. The second capacitor dielectric layer 16 may include an yttrium oxide layer (Y 2 O 3 ), a magnesium oxide layer (MgO), a strontium oxide layer (SrO), a titanium oxide layer (TiO 2 ), a lanthanum oxide layer (La 2 O 3 ), and a tantalum oxide layer ( Ta 2 O 5), hafnium oxide (HfO 2), zirconium oxide (ZrO 2), may form a strontium titanium oxide (SrTiO 3), barium strontium oxide (BaSrO 3) or barium titanium oxide (BaTiO 3). In addition, the second capacitor dielectric layer 16 may be formed of a silicate material including at least one of the materials.

상기 제2 커패시터 유전막(16) 상에 상부 전극(18)을 형성한다. 상기 상부 전극(18)은 금속 또는 폴리실리콘으로 형성할 수 있다. An upper electrode 18 is formed on the second capacitor dielectric layer 16. The upper electrode 18 may be formed of metal or polysilicon.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

실시예 Example

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 유전막 형성 방법을 나타내는 단면도들이다. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of forming a dielectric film according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 반도체 기판(100)상에, 실리콘과 이 후에 형성될 고유전막과의 반응을 방지시키기 위한 반응 방지막으로서 알루미늄 산화막(Al2O3, 102)을 형성한다. 상기 알루미늄 산화막(102)을 형성하기 직전에 자연 산화막을 제거하기 위한 세정 공정을 더 수행하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 알루미늄 산화막(102)은 유전상수가 약 10으로 실리콘 산화막에 비하여 높으며, 우수한 열적 안정성을 가지므로 상기 반응 방지막으로 적합하다.Referring to FIG. 2A, aluminum oxide films Al 2 O 3 and 102 are formed on the semiconductor substrate 100 as a reaction prevention film for preventing a reaction between silicon and a high dielectric film to be formed thereafter. It is more preferable to perform a cleaning process for removing the natural oxide film immediately before forming the aluminum oxide film 102. The aluminum oxide film 102 has a dielectric constant of about 10, which is higher than that of the silicon oxide film, and has excellent thermal stability, and thus is suitable as the reaction prevention film.

상기 알루미늄 산화막(102)은 상기 반응 방지막으로 기능하면서 후속 질화 공정 시에 질소가 용이하게 침투할 수 있는 일정 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 알루미늄 산화막(102)은 구체적으로 5 Å 내지 30 Å사이의 두께로 형성할 수 있으며, 본 실시예에서는 20Å의 두께로 형성한다. The aluminum oxide film 102 is preferably formed to a predetermined thickness to function as the reaction prevention film and to easily penetrate nitrogen during the subsequent nitriding process. Specifically, the aluminum oxide film 102 may be formed to a thickness of 5 kPa to 30 kPa, and in the present embodiment, a thickness of 20 kPa.

상기 알루미늄 산화막(102)은 두께 및 막 내의 성분 조절이 용이한 ALD증착법으로 형성하며, 구체적으로, TMA(TriMethyl Aluminum, Al(CH3)3)를 금속 전구체 가스로 사용하고, 산화제로서 오존(Ozone) 가스를 사용하여 350 ℃ 내지 500 ℃ 사이의 온도에서 형성한다. 이 때, 상기 알루미늄 산화막(102)은 금속 전구체 가스 유입, 제1 퍼지, 오존 가스 유입 및 제2 퍼지로 이루어지는 한 싸이클 동안 약 0.07㎚가 증착되는 속도로 증착시킨다.The aluminum oxide film 102 is formed by ALD deposition, which is easy to control the thickness and components in the film. Specifically, TMA (TriMethyl Aluminum, Al (CH 3 ) 3 ) is used as a metal precursor gas, and ozone (Ozone) as an oxidant. ) At a temperature between 350 ° C. and 500 ° C. using gas. At this time, the aluminum oxide film 102 is deposited at a rate at which about 0.07 nm is deposited during one cycle consisting of a metal precursor gas inlet, a first purge, an ozone gas inlet, and a second purge.

도 2b를 참조하면, 상기 알루미늄 산화막(102)을 질소 분위기하에서 질화시킨다. 구체적으로, 상기 알루미늄 산화막(102)을 750 내지 850℃의 온도하에서 NH3 플라즈마 처리를 약 40초 정도 진행한다. 상기 플라즈마 처리에 의해, 상기 제1 게이트 유전막은 약 10Å정도 두께가 증가되며, 전체 적층막의 커패시턴스 밀도는 감소된다.Referring to FIG. 2B, the aluminum oxide film 102 is nitrided in a nitrogen atmosphere. Specifically, the aluminum oxide film 102 is subjected to NH 3 plasma treatment for about 40 seconds at a temperature of 750 to 850 ° C. By the plasma treatment, the thickness of the first gate dielectric layer is increased by about 10 [mu] s, and the capacitance density of the entire stacked layer is reduced.

상기 알루미늄 산화막(102)을 질화시키는 공정에 의존하여 MOS트랜지스터의 플랫 밴드 전압의 쉬프트가 변화된다. 즉, 상기 질화된 알루미늄 산화막(102a)내에 고정 양전하(Positive Fixed Charge)를 발생되고, 상기 고정 양전하는 후속에 형성되는 고유전 물질을 포함하는 전체 유전막 내의 고정 음전하(Negative Fixed Charge)와 상쇄되어 결과적으로 플랫밴드 전압쉬프트(Flatband Voltage Shift)를 제거하는 효과가 있는 것으로 보여진다. The shift of the flat band voltage of the MOS transistor is changed depending on the process of nitriding the aluminum oxide film 102. That is, a positive fixed charge is generated in the nitrided aluminum oxide film 102a, and the fixed positive charge is offset by a fixed negative charge in the entire dielectric film including a high dielectric material that is subsequently formed. This is shown to have the effect of eliminating the flatband voltage shift.

도 2c를 참조하면, 상기 질화 처리된 알루미늄 산화막(102a) 상에 고유전물질인 하프늄 산화막(104)을 형성한다. 상기 하프늄 산화막(104)은 유전 상수가 20 이상이다. 상기 하프늄 산화막(104)은 사염화 하프늄을 금속 소오스로 사용하고, 산화제로서 H2O를 사용하여 약 400℃로 형성할 수 있다. 또한, 상기 하프늄 산화막(104)은 한 싸이클당 약 0.5Å의 두께로 증착시킬 수 있다. 상기 하프늄 산화막(104)은 30 내지 50Å의 두께로 형성한다.Referring to FIG. 2C, a hafnium oxide film 104, which is a high dielectric material, is formed on the nitrided aluminum oxide film 102a. The hafnium oxide film 104 has a dielectric constant of 20 or more. The hafnium oxide film 104 may be formed at about 400 ° C. using hafnium tetrachloride as a metal source and using H 2 O as an oxidizing agent. In addition, the hafnium oxide film 104 may be deposited to a thickness of about 0.5 GPa per cycle. The hafnium oxide film 104 is formed to a thickness of 30 to 50 GPa.

이후 게이트 전극막(106)으로서, 금속막을 형성하거나 또는 폴리실리콘막을 형성한다. 그러나, 상기 하프늄 산화막(104)은 다른 물질과 반응하기 위해 요구되는 에너지(heat of formation)가 상대적으로 낮기 때문에, 상기 게이트 전극막(106)과 반응을 최소화하기 위하여 상기 게이트 전극막(106)은 낮은 온도로 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 게이트 전극막(106)은 백금으로 형성할 수 있다.Thereafter, as the gate electrode film 106, a metal film or a polysilicon film is formed. However, since the hafnium oxide film 104 has a relatively low heat (heat of formation) required to react with other materials, the gate electrode film 106 is formed to minimize the reaction with the gate electrode film 106. It is desirable to form at low temperatures. For example, the gate electrode film 106 may be formed of platinum.

이어서, 상기 결과물에 후 열처리 공정을 수행한다. 상기 후열처리 공정은 게이트 전극 형성 후 소오스 드레인 활성화 공정 등을 예로 들 수 있다. Subsequently, a post heat treatment process is performed on the resultant product. For example, the post-heat treatment process may include a source drain activation process after forming a gate electrode.

본 발명의 방법에 의해 형성된 유전막의 전기적 특성을 분석하였다. 즉, 상기 질화 처리 유무에 따른 유전막의 특성 차이를 비교하였다. The electrical properties of the dielectric film formed by the method of the present invention were analyzed. That is, the difference in characteristics of the dielectric film according to the nitriding treatment was compared.

도 3은 본 발명의 실시예에 의해 형성되는 유전막과, 질화 처리를 생략하여 형성한 유전막의 커패시턴스 등가 두께(CET, Capacitance Equivalent Thickness) 를 각각 나타내는 그래프이다. 상기 커패시턴스 등가 두께는 트랜지스터에서 채널로 형성되는 전자들에 기인한 양자 역학 효과까지 고려한 등가 산화막 두께를 의미한다. FIG. 3 is a graph showing capacitance equivalent thicknesses (CET) of the dielectric film formed by the embodiment of the present invention and the dielectric film formed by omitting the nitriding treatment. The capacitance equivalent thickness refers to an equivalent oxide thickness considering quantum mechanical effects due to electrons formed in a channel in a transistor.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 유전막은 질화처리된 알루미늄 산화막/하프늄 산화막이 적층된 구조를 갖고, 비교를 위해 제시된 또다른 유전막은 질화처리를 하지 않은 알루미늄 산화막/하프늄 산화막이 적층된 구조를 갖는다. That is, the dielectric film according to the embodiment of the present invention has a structure in which a nitrided aluminum oxide film / hafnium oxide film is laminated, and another dielectric film shown for comparison has a structure in which an aluminum nitride film / hafnium oxide film not nitrided is laminated. .

도 3에서, □표시는 각 유전막의 커패시턴스 등가 두께이고, ● 표시는 각 유전막을 800℃의 질소 분위기에서 열처리한 이 후에 커패시터의 등가 두께이다.In Fig. 3,? Indicates the capacitance equivalent thickness of each dielectric film, and? Indicates the equivalent thickness of the capacitor after the heat treatment of each dielectric film in a nitrogen atmosphere at 800 占 폚.

도 3을 참조하면, 각 유전막들은 질화 처리에 관계없이 800℃열처리 전에는 유전막의 커패시턴스 등가 두께가 각각 23 정도로 유사하였다. 이는 유전막의 질화처리가 유전막의 커패시턴스 등가 두께를 증가시키지 않는다는 것을 의미한다. 그러나, 상기 증착된 각 유전막을 800℃의 질소 분위기에서 열처리한 이 후에, 본 발명의 유전막의 커패시턴스 등가 두께는 약 28Å이나, 질화 처리를 생략하여 형성한 유전막의 커패시턴스 등가 두께는 약 31Å이었다. 즉, 본 발명의 방법에 의한 유전막이 열처리에 따른 커패시턴스 등가 두께 변화가 더 작음을 알 수 있다. 이는 유전막을 질화처리 함으로써, 하부 유전막에 질소가 박막내에 결합되어 하부 실리콘 기판과 유전막의 상호 확산을 방지하여 열처리에 따른 열적 안정성을 향상시키는 것이다. Referring to FIG. 3, the dielectric equivalent thicknesses of the dielectric films were approximately 23 degrees before the 800 ° C. heat treatment regardless of the nitriding treatment. This means that nitriding the dielectric film does not increase the capacitance equivalent thickness of the dielectric film. However, after the deposited dielectric films were heat-treated in a nitrogen atmosphere at 800 ° C., the capacitance equivalent thickness of the dielectric film of the present invention was about 28 GPa, but the capacitance equivalent thickness of the dielectric film formed by omitting nitriding treatment was about 31 GPa. That is, it can be seen that the change in capacitance equivalent thickness due to the heat treatment of the dielectric film according to the method of the present invention is smaller. By nitriding the dielectric film, nitrogen is bonded to the lower dielectric film in the thin film to prevent mutual diffusion of the lower silicon substrate and the dielectric film, thereby improving thermal stability due to heat treatment.

도 4는 본 발명의 실시예에 의해 형성되는 유전막과, 질화 처리를 생략하여 형성한 유전막에서의 플랫 밴드 전압 쉬프트를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing a flat band voltage shift in the dielectric film formed by the embodiment of the present invention and the dielectric film formed by omitting the nitriding process.

도 4에서, □표시는 각 유전막의 플랫 밴드 전압 쉬프트이고, ● 표시는 각 유전막을 800℃의 질소 분위기에서 열처리한 이 후에 플랫 밴드 전압 쉬프트이다. In Fig. 4,? Indicates a flat band voltage shift of each dielectric film, and? Indicates a flat band voltage shift after heat treatment of each dielectric film in a nitrogen atmosphere at 800 占 폚.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유전막은 상기 유전막이 증착된후 및 유전막의 후속 열처리 후의 플랫 밴드 전압 쉬프트가 상대적으로 낮음을 알 수 있다. 플랫 밴드 전압의 쉬프트가 낮은 경우, 누설 전류가 감소되는 효과가 있다. 이는 전하(charge) 생성이 최소화되었다는 것을 의미한다. 특히 800℃ 열처리 및 질화처리를 진행한 유전막의 경우 0.1V로 이상적인 값(ideal data)과 거의 일치한 값을 보이고 있다. 이러한 결과에 의해, Al2O3/SiO2, Al2O 3/Si 계면에서 발생하는 네거티브 고정 전하(negative fixed charge)는 질소를 적절하게 첨가함으로써 감소시킬수 있다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the dielectric film according to the embodiment of the present invention has a relatively low flat band voltage shift after the dielectric film is deposited and after the subsequent heat treatment of the dielectric film. When the shift of the flat band voltage is low, there is an effect that the leakage current is reduced. This means that charge generation is minimized. In particular, the dielectric film subjected to 800 ° C. heat treatment and nitriding treatment showed a value almost 0.1 V, which is almost identical to the ideal data. From these results, it can be seen that the negative fixed charge occurring at the Al 2 O 3 / SiO 2 and Al 2 O 3 / Si interfaces can be reduced by appropriately adding nitrogen.

도 5는 본 발명의 실시예에 의해 형성되는 유전막과, 질화 처리를 생략하여 형성한 유전막에서 측정한 인터페이스 트랩 밀도를 나타내는 그래프이다. 5 is a graph showing interface trap densities measured in the dielectric film formed by the embodiment of the present invention and the dielectric film formed by omitting nitriding treatment.

도 5에서, ○표시는 본 발명의 실시예에 의해 형성되는 유전막의 인터페이스 트랩 밀도이고, ◆ 표시는 질화 처리를 생략하여 형성한 유전막의 인터페이스 트랩 밀도이다. In Fig. 5,? Denotes the interface trap density of the dielectric film formed by the embodiment of the present invention, and? Denotes the interface trap density of the dielectric film formed by omitting the nitriding process.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유전막은 미드-갭 에너지 근처에서 상기 질화 처리를 생략한 유전막의 약1/10 정도의 인터페이스 트랩 밀도를 갖는다. 이는 고유전막/Si 적층(stack)이 높은 인터페이스 트랩을 보이는 것을 개선한 것이다. 이는 SiO2/Si에서도 동일한 결과를 보이는, 적절한 질화처리 효과로 인한 계면 특성 개선 때문으로 판단된다.Referring to FIG. 5, the dielectric film according to the embodiment of the present invention has an interface trap density of about 1/10 of the dielectric film omitting the nitriding treatment near the mid-gap energy. This is an improvement on the high dielectric film / Si stack showing high interface traps. This is considered to be due to the improvement of interfacial properties due to the proper nitriding effect, which also shows the same result in SiO 2 / Si.

도 6은 본 발명의 실시예에 의해 형성되는 유전막과, 질화 처리를 생략하여 형성한 유전막의 성분을 나타내는 AES 프로파일이다. Fig. 6 is an AES profile showing the components of the dielectric film formed by the embodiment of the present invention and the dielectric film formed by omitting the nitriding process.

도 6에서, 점선은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 유전막의 성분들이고, 실선은 질화 처리를 생략하여 형성한 유전막의 성분들이다. In FIG. 6, dotted lines are components of the dielectric film formed according to the embodiment of the present invention, and solid lines are components of the dielectric film formed by omitting nitriding treatment.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유전막은 질소의 함량이 2-3%로 분포되어 있고, 계면에서도 파일-업(pile-up)이 되지않고 질소가 고르게 분포하고 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 6, it can be seen that the dielectric film according to the embodiment of the present invention has a nitrogen content of 2-3%, and evenly distributes nitrogen without piling-up at the interface. have.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 후속 열처리 공정 시에 막의 커패시턴스 등가 두께의 증가가 최소화되는 유전막을 형성할 수 있다. 또한, 상기 유전막은 인터페이스 트랩 밀도가 감소되고, 플랫 밴드 쉬프트가 최소화된다. 또한, 상기 유전막은 게이트 전극 또는 하부 전극으로 제공되는 폴리실리콘막내의 도펀트가 확산 이동하는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to form a dielectric film in which an increase in capacitance equivalent thickness of the film is minimized in a subsequent heat treatment process. In addition, the dielectric film has reduced interface trap density and minimizes flat band shift. In addition, the dielectric layer may prevent diffusion of dopants in the polysilicon layer provided to the gate electrode or the lower electrode.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.

도 1은 커패시터 유전막을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a capacitor dielectric film.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 유전막 형성 방법을 나타내는 단면도들이다. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of forming a dielectric film according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 의해 형성되는 유전막과, 질화 처리를 생략하여 형성한 유전막의 등가 산화막 두께를 각각 나타내는 그래프이다. 3 is a graph showing the equivalent oxide film thicknesses of the dielectric film formed by the embodiment of the present invention and the dielectric film formed by omitting the nitriding process.

도 4는 본 발명의 실시예에 의해 형성되는 유전막과, 질화 처리를 생략하여 형성한 유전막에서의 플랫 밴드 전압 쉬프트를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing a flat band voltage shift in the dielectric film formed by the embodiment of the present invention and the dielectric film formed by omitting the nitriding process.

도 5는 본 발명의 실시예에 의해 형성되는 유전막과, 질화 처리를 생략하여 형성한 유전막에서 측정한 인터페이스 트랩 밀도를 나타내는 그래프이다. 5 is a graph showing interface trap densities measured in the dielectric film formed by the embodiment of the present invention and the dielectric film formed by omitting nitriding treatment.

도 6은 본 발명의 실시예에 의해 형성되는 유전막과, 질화 처리를 생략하여 형성한 유전막의 성분을 나타내는 AES 프로파일이다.Fig. 6 is an AES profile showing the components of the dielectric film formed by the embodiment of the present invention and the dielectric film formed by omitting the nitriding process.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 기판 102 : 알루미늄 산화막 100 substrate 102 aluminum oxide film

102a : 질화처리된 알루미늄 산화막 104 : 하프늄 산화막102a: nitrided aluminum oxide film 104: hafnium oxide film

Claims (9)

실리콘 기판 상에, 실리콘과의 반응을 방지시키기 위한 제1 게이트 유전막을 형성하는 단계;Forming a first gate dielectric layer on the silicon substrate to prevent reaction with silicon; 상기 제1 게이트 유전막을 질소 분위기 하에서 질화시키는 단계; 및 Nitriding the first gate dielectric layer under a nitrogen atmosphere; And 상기 질화된 제1 게이트 유전막 상에 고유전 물질을 증착시켜 제2 게이트 유전막을 형성하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 게이트 유전막 제조 방법. And depositing a high dielectric material on the nitrided first gate dielectric layer to form a second gate dielectric layer. 제1항에 있어서, 상기 제1 게이트 유전막은 SiO2, Al2O3, Y2O 3, MgO, SrO, TiO2, La2O3, Ta2O5 및 상기 물질들 중 적어도 하나를 포함하는 실리케이트 물질로 이루어지는 군에서 선택된 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 게이트 유전막 제조 방법.The method of claim 1, wherein the first gate dielectric layer comprises SiO 2 , Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , MgO, SrO, TiO 2 , La 2 O 3 , Ta 2 O 5, and at least one of the above materials. The gate dielectric film manufacturing method, characterized in that made of a material selected from the group consisting of silicate material. 제1항에 있어서, 상기 제1 게이트 유전막은 원자층 적층 방법에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 게이트 유전막 제조 방법. The method of claim 1, wherein the first gate dielectric layer is formed by an atomic layer deposition method. 제1항에 있어서, 상기 제1 게이트 유전막의 질화 단계는 열적 질화 또는 플라즈마 질화 방법에 의하여 수행하는 것을 특징으로 하는 게이트 유전막 제조 방법. The method of claim 1, wherein the nitriding of the first gate dielectric layer is performed by thermal nitriding or plasma nitriding. 제1항에 있어서, 상기 제1 게이트 유전막의 질화 단계는 N2, NH3, N2O 또는 NO를 포함하는 가스 분위기에서 수행하는 것을 특징으로 하는 게이트 유전막 제조 방법.The method of claim 1, wherein the nitriding of the first gate dielectric layer is performed in a gas atmosphere including N 2 , NH 3 , N 2 O, or NO. 제1항에 있어서, 상기 제1 게이트 유전막의 질화 단계는 100 내지 1000℃의 온도에서 진행하는 것을 특징으로 하는 게이트 유전막 제조 방법. The method of claim 1, wherein the nitriding of the first gate dielectric layer is performed at a temperature of 100 to 1000 ° C. 3. 제1항에 있어서, 상기 제2 게이트 유전막은 Y2O3, MgO, SrO, TiO2, La2 O3, Ta2O5, HfO2, ZrO2, SrO2, SrTiO3 및 상기 물질들 중 적어도 하나를 포함하는 실리케이트 물질로 이루어지는 군에서 선택된 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 게이트 유전막 제조 방법.The method of claim 1, wherein the second gate dielectric layer comprises Y 2 O 3 , MgO, SrO, TiO 2 , La 2 O 3 , Ta 2 O 5 , HfO 2 , ZrO 2 , SrO 2 , SrTiO 3, and one of the materials. A method of manufacturing a gate dielectric film, comprising a material selected from the group consisting of silicate materials comprising at least one. 제1항에 있어서, 상기 제2 게이트 유전막은 원자층 적층 방법에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 게이트 유전막 제조 방법. The method of claim 1, wherein the second gate dielectric layer is formed by an atomic layer deposition method. 실리콘 기판 상에, 하부 전극을 형성하는 단계; Forming a bottom electrode on the silicon substrate; 상기 하부 전극 상에, 상기 하부 전극과의 반응을 방지시키기 위한 제1 커패시터 유전막을 형성하는 단계; Forming a first capacitor dielectric layer on the lower electrode to prevent a reaction with the lower electrode; 상기 제1 커패시터 유전막을 질소 분위기 하에서 질화시키는 단계; Nitriding the first capacitor dielectric film under a nitrogen atmosphere; 상기 질화된 제1 커패시터 유전막 상에 고유전 물질을 증착시켜 제2 커패시터 유전막을 형성하는 단계; 및 Depositing a high dielectric material on the nitrided first capacitor dielectric layer to form a second capacitor dielectric layer; And 상기 제2 커패시터 유전막 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법. And forming an upper electrode on the second capacitor dielectric layer.
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