KR20060101965A - Method of manufacturing a thin layer and methods of manufacturing a gate structure and a capacitor using the same - Google Patents

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KR20060101965A
KR20060101965A KR1020050023642A KR20050023642A KR20060101965A KR 20060101965 A KR20060101965 A KR 20060101965A KR 1020050023642 A KR1020050023642 A KR 1020050023642A KR 20050023642 A KR20050023642 A KR 20050023642A KR 20060101965 A KR20060101965 A KR 20060101965A
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oxidant
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Abstract

박막 제조 방법 및 이를 이용한 게이트 구조물, 커패시터의 제조 방법에서, 금속 전구체 및 상기 금속 전구체를 산화시키기 위한 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제를 상기 기판 상부로 제공한다. 이어서, 상기 기판의 상부로 제공된 금속 전구체와 상기 산화제의 반응으로 상기 기판 상에 금속 산화물로 이루어진 금속 산화막이 형성된다. 상기 금속 산화막은 게이트 구조물의 게이트 절연막, 커패시터의 유전막 등에 용이하게 적용될 수 있다.In the method of manufacturing the thin film and the method of manufacturing the gate structure and the capacitor using the same, an oxidant including 85 to 100 vol% of ozone gas for oxidizing the metal precursor and the metal precursor is provided on the substrate. Subsequently, a metal oxide film made of a metal oxide is formed on the substrate by the reaction of the metal precursor provided on the substrate with the oxidant. The metal oxide film may be easily applied to a gate insulating film of a gate structure, a dielectric film of a capacitor, or the like.

Description

박막 제조 방법 및 이를 이용한 게이트 구조물, 커패시터의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING A THIN LAYER AND METHODS OF MANUFACTURING A GATE STRUCTURE AND A CAPACITOR USING THE SAME}METHODS OF MANUFACTURING A THIN LAYER AND METHODS OF MANUFACTURING A GATE STRUCTURE AND A CAPACITOR USING THE SAME}

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화막 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.1 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a metal oxide film according to an embodiment of the present invention.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 게이트 구조물의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.6 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a gate structure in accordance with an embodiment of the present invention.

도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 커패시터의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.10 to 13 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor according to an embodiment of the present invention.

도 14는 산화제의 종류 및 실리콘 기판의 산화시간에 따른 실리콘 산화막의 두께변화를 나타내는 그래프이다. 14 is a graph showing the thickness change of the silicon oxide film according to the type of oxidant and the oxidation time of the silicon substrate.

도 15는 산화제의 종류 및 산화온도에 따른 실리콘 산화막의 두께변화를 나타내는 그래프이다. 15 is a graph showing the thickness change of the silicon oxide film according to the type of oxidizing agent and the oxidation temperature.

도 16은 산화제에 포함된 오존의 함량변화에 따라 형성된 유전막의 커패시터 누설 전류 특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 16 is a graph showing capacitor leakage current characteristics of a dielectric film formed according to a change in the amount of ozone included in an oxidant.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 공정챔버 10 : 반도체 기판100: process chamber 10: semiconductor substrate

102 : 터널 유전막 104 : 제1도전막102 tunnel dielectric film 104 first conductive film

106 : 질화막 110 : 제1유전막106: nitride film 110: first dielectric film

120 : 제2유전막 130 : 복합 유전막120: second dielectric film 130: composite dielectric film

140 : 제2도전막 150 : 컨트롤 게이트 전극140: second conductive film 150: control gate electrode

152 : 복합 유전막 패턴 154 : 질화막 패턴152: composite dielectric film pattern 154: nitride film pattern

156 : 플로팅 게이트 전극 158 : 터널 유전막 패턴156: floating gate electrode 158: tunnel dielectric layer pattern

160 : 게이트 구조물160: gate structure

본 발명은 박막 제조 방법 및 이를 이용한 게이트 구조물, 커패시터의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 산화물을 포함하는 박막을 제조하는 방법 및 이를 이용한 게이트 구조물과 커패시터의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film, a gate structure using the same, and a method for manufacturing a capacitor, and more particularly, to a method for manufacturing a thin film including a metal oxide, and a method for manufacturing a gate structure and a capacitor using the same.

최근, 모스 트랜지스터의 게이트 절연막, 커패시터의 유전막 또는 플래시 메모리 장치의 유전막 등과 같은 금속 산화막은 고유전율(high-k dielectric)을 갖는 물질을 사용하여 형성하고 있는 추세이다. 이는, 상기 고유전율을 갖는 물질로 이루어진 금속 산화막이 얇은 등가 산화막 두께(equivalent oxide thickness, EOT)를 유지함에도 불구하고 게이트 전극과 채널 사이 또는 하부 전극과 상부 전극 사이에서 발생하는 누설 전류를 충분하게 줄일 수 있을 뿐만아니라 플래시 메모리 장치의 커플링 비를 향상시킬 수 있기 때문이다. 상기 고유전율을 갖는 물질의 예로서는 Ta2O5, Y2O3, HfO2, ZrO2, Nb2O5, BaTiO3, SrTiO3 등과 같은 금속산화물을 들 수 있다.Recently, metal oxide films such as a gate insulating film of a MOS transistor, a dielectric film of a capacitor, or a dielectric film of a flash memory device have been formed using a material having a high-k dielectric. This sufficiently reduces the leakage current generated between the gate electrode and the channel or between the lower electrode and the upper electrode even though the metal oxide film made of the material having the high dielectric constant maintains a thin equivalent oxide thickness (EOT). In addition, the coupling ratio of the flash memory device can be improved. Examples of the material having the high dielectric constant may be a metal oxide such as Ta 2 O 5, Y 2 O 3, HfO 2, ZrO 2, Nb 2 O5, BaTiO 3, SrTiO 3.

상기 금속산화물을 포함하는 금속 산화막들은 화학기상증착(CVD), 저압화학기상증착(LPCVD), 플라즈마-강화 화학기상증착(PECVD) 및 스퍼터링 등의 증착 방법들을 사용하여 형성될 수 있다. 이 중 원자층 증착법(ALD)은 통상의 CVD 방법보다 낮은 온도에서 수행할 수 있고, 우수한 단차 도포성을 나타내기 때문에, CVD 방법과 함께 통상의 금속 산화막 형성 기술로 가장 널리 사용되고 있다.The metal oxide layers including the metal oxide may be formed using deposition methods such as chemical vapor deposition (CVD), low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and sputtering. Among these, the atomic layer deposition method (ALD) can be carried out at a lower temperature than the conventional CVD method and exhibits excellent step coating properties, and thus is widely used as a conventional metal oxide film forming technique together with the CVD method.

상기 금속산화물로 이루어진 금속 산화막은 금속 전구체와 산화제를 이용하여 형성할 수 있다. 상기 고유전율을 갖는 금속 산화막을 형성하기 위한 공정 사용되는 산화제는 다음과 같은 여러 조건들을 충족하는 것으로 선택되어야 한다.  The metal oxide film made of the metal oxide may be formed using a metal precursor and an oxidizing agent. Processes for Forming the Metal Oxide Film Having the High Dielectric Constant The oxidizing agent used should be selected to satisfy various conditions as follows.

첫째, 금속과 결합하고 있는 리간드들을 신속하고 깨끗하게 분리시켜 상기 금속을 산화시켜야 한다. 둘째, 최종적으로 형성되는 금속 산화막을 형성할 때 유기물(탄소)이 잔존하지 않도록 하는 특성을 갖아야한다. 셋째, 상대적으로 낮은 온도에 산화력이 우수해야 한다. 다섯째, 금속 산화막 형성시 금속산화물이 높은 증착속도로 증착되도록 해야 한다.First, the ligands that bind to the metal must be quickly and cleanly separated to oxidize the metal. Second, when forming the metal oxide film to be finally formed should have a characteristic that the organic matter (carbon) does not remain. Third, the oxidation power should be excellent at a relatively low temperature. Fifth, the metal oxide should be deposited at a high deposition rate when forming the metal oxide film.

그러나, 현재까지 일반적으로 널리 사용되고 있는 산화제인 O3, H2O, H2O2, CH3OH, C2H5OH 등은 상기 제시한 산화제의 특성을 완전히 만족시키지는 못한다. 특히 상기 오존(O3) 가스는 금속 산화물을 형성하기 위한 산화제로 널리 사용되고 있다. 상기 오존 가스를 산화제로 사용하여 고유전율을 갖는 금속 산화막을 형성하는 방법이 한국공개특허공보 제2002-0061985호 및 일본공개특허 평16-047660에 개시되 어 있다. 상기 금속 산화물을 형성하기 위해 산화제로 사용되는 오존(O3) 가스는 일반적으로 20 내지 30%의 오존과 여분의 산소로 이루어져 있다.However, oxidizers O 3 , H 2 O, H 2 O 2 , CH 3 OH, C 2 H 5 OH, and the like, which are generally widely used to date, do not fully satisfy the properties of the oxidants. In particular, the ozone (O 3 ) gas is widely used as an oxidizing agent for forming metal oxides. A method of forming a metal oxide film having a high dielectric constant using the ozone gas as an oxidizing agent is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2002-0061985 and Japanese Patent Laid-Open No. Hei 16-047660. The ozone (O 3 ) gas used as an oxidant to form the metal oxide is generally composed of 20 to 30% ozone and excess oxygen.

즉, 상기 산화제로 사용되는 오존가스는 순도가 낮은 오존 가스이다. 상기 순도가 낮은 오존가스 즉, 산소의 함량이 순수 오존(O3)보다 상대적으로 많은 산화제는 순수 오존에 비해 상대적으로 낮은 산화력을 가질 뿐만 아니라, 산화 공정시 순수 오존 보다 높은 온도가 요구된다.That is, ozone gas used as the oxidant is ozone gas of low purity. The low purity ozone gas, that is, the oxidizing agent whose oxygen content is relatively higher than that of pure ozone (O 3 ), has a relatively low oxidizing power as compared to pure ozone, and requires a higher temperature than pure ozone in the oxidation process.

따라서, 산화제로 사용되는 오존가스에 포함되는 산소의 함량이 증가될수록 금속 전구체의 리간드를 치환력 및 산화력이 상대적을 낮아지는 문제점이 발생된다. 또한, 산화제에 포함되는 산소는 상기 금속 전구체로 부터 유기물을 완전히 치환하여 제거할 수 없기 때문에 산소에 의해 산화되어 형성된 금속 산화막은 열화된 전기적 특성을 갖는다.Therefore, as the oxygen content in the ozone gas used as the oxidant increases, there is a problem in that the substitution and oxidizing power of the ligand of the metal precursor are lowered relatively. In addition, since the oxygen contained in the oxidant cannot be removed by completely removing organic substances from the metal precursor, the metal oxide film formed by being oxidized by oxygen has deteriorated electrical characteristics.

따라서, 저온에서 산화력이 우수하고, 산화 반응의 속도가 빠르면, 금속이온에 결합된 리간드를 완전히 제거할 수 있는 특성을 갖는 산화제를 이용한 금속 산화막의 형성 방법이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a demand for a method of forming a metal oxide film using an oxidizing agent having excellent oxidizing power at a low temperature and a rapid oxidation reaction, and having a property of completely removing a ligand bound to a metal ion.

본 발명의 일 목적은 고 순도의 오존가스로 이루어진 산화제를 사용하여 우수한 전기적 특성을 가지면서 반도체 제조 공정의 스루풋을 증가시킬 수 있는 박막의 제조 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thin film that can increase the throughput of a semiconductor manufacturing process while having excellent electrical properties using an oxidizing agent consisting of high purity ozone gas.

본 발명의 다른 목적은 상기 고 순도의 오존가스로 이루어진 산화제를 사용 하여 형성된 게이트 절연막을 포함하는 게이트 구조물을 제조하기 위한 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a gate structure including a gate insulating film formed using an oxidizing agent made of the high purity ozone gas.

본 발명의 또 다른 목적은 고 순도의 오존가스로 이루어진 산화제를 사용하여 형성된 유전막을 포함하는 커패시터의 제조 방법을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a capacitor including a dielectric film formed using an oxidizing agent composed of high purity ozone gas.

상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막의 제조 방법은 금속 전구체 및 상기 금속 전구체를 산화시키기 위한 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제를 상기 기판 상부로 제공한다. 이어서, 상기 기판의 상부로 제공된 금속 전구체와 상기 산화제를 이용하여 상기 기판 상에 금속 산화물을 포함하는 고체물질을 형성한다. 그 결과, 상기 기판 상에는 금속 산화물을 포함하는 금속 산화막이 형성된다.According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, a method of manufacturing a thin film provides a metal precursor and an oxidant including 85 to 100 vol% of ozone gas for oxidizing the metal precursor. Subsequently, a solid material including a metal oxide is formed on the substrate using the metal precursor provided on the substrate and the oxidant. As a result, a metal oxide film containing a metal oxide is formed on the substrate.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치의 게이트 구조물 제조 방법은 금속 전구체 및 상기 금속 전구체를 산화시키기 위한 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제를 상기 기판 상부로 제공한다. 이어서, 기판의 상부로 제공된 금속 전구체와 상기 산화제의 반응에 의해 상기 기판 상에 금속 산화물을 포함하는 게이트 절연막을 형성한다. 이어서, 상기 게이트 절연막 상에 게이트 도전막을 형성한다. 이어서, 상기 게이트 도전막과 상기 게이트 절연막을 순차적으로 패터닝한다. 그 결과, 상기 기판 상에는 상기 금속 산화물로 이루어지는 게이트 도전막 패턴과 게이트 절연막 패턴으로 이루어지는 게이트 패턴이 형성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a gate structure of a semiconductor device, wherein an oxidant including a metal precursor and 85 to 100 vol% of ozone gas for oxidizing the metal precursor is provided on the substrate. do. Subsequently, a gate insulating film including a metal oxide is formed on the substrate by reaction of the metal precursor provided on the substrate and the oxidant. Subsequently, a gate conductive film is formed on the gate insulating film. Subsequently, the gate conductive film and the gate insulating film are patterned sequentially. As a result, a gate pattern made of the gate oxide film pattern and the gate insulating film pattern made of the metal oxide is formed on the substrate.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치의 커패시터 제조 방법은 기판 상에 하부전극을 형성한다. 이어서, 상기 기판의 하부전극의 상으로 금속 전구체 및 상기 금속 전구체를 산화시키기 위한 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제를 제공한다. 이어서, 상기 하부전극의 상부로 제공된 금속 전구체와 상기 산화제의 반응에 의해 상기 하부전극 상에 금속 산화물을 포함하는 유전막을 형성한다. 이어서, 상기 유전막 상에 상부 전극을 형성한다. 그 결과, 상기 기판 상에는 상기 하부 전극, 상기 금속 산화물로 이루어지는 유전막 및 상부 전극으로 이루어지는 커패시터가 형성된다. According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device, which forms a lower electrode on a substrate. Subsequently, an oxidant including 85 to 100 vol% of an ozone gas for oxidizing the metal precursor and the metal precursor onto the lower electrode of the substrate is provided. Subsequently, a dielectric film including a metal oxide is formed on the lower electrode by a reaction between the metal precursor provided on the lower electrode and the oxidant. Subsequently, an upper electrode is formed on the dielectric layer. As a result, a capacitor comprising the lower electrode, the dielectric film made of the metal oxide and the upper electrode is formed on the substrate.

본 발명에 의하면 금속 산화막을 형성할 경우 적용되는 산화제는 금속 전구체를 산화시키기 위한 오존가스를 85 내지 100 vol%를 포함하고 있다. 이 때문에 상기 고 순도의 오존가스로 이루어진 산화제는 기존의 산소 함량이 높은 산화제 보다 높은 산화력을 갖는다. 또한, 낮은 온도에서 금속 전구체와 높은 반응성을 갖기 때문에 금속 산화막을 보다 빠르게 형성할 수 있다. 따라서, 금속 산화막 제조 공정시 공정의 스루풋(through put) 향상과 스텝커버지의 특성을 개선시킬 수 있다.According to the present invention, the oxidant applied when forming the metal oxide film contains 85 to 100 vol% of ozone gas for oxidizing the metal precursor. For this reason, the oxidant composed of the high purity ozone gas has a higher oxidizing power than the oxidant having a high oxygen content. In addition, since it has high reactivity with the metal precursor at a low temperature, it is possible to form a metal oxide film faster. Therefore, it is possible to improve the throughput and the step cover characteristics of the process during the metal oxide film production process.

또한, 본 발명은 산화제를 사용하면 고유전율을 가지면서도 누설 전류가 양호한 금속 산화막을 용이하게 제조할 수 있다. 그 결과, 상기 금속 산화막은 게이트 구조물의 게이트 절연막, 커패시터의 유전막, 플래시 메모리 장치의 유전막 등에 용이하게 적용될 수 있다.In addition, the present invention makes it possible to easily manufacture a metal oxide film having a high dielectric constant and good leakage current. As a result, the metal oxide film may be easily applied to a gate insulating film of a gate structure, a dielectric film of a capacitor, a dielectric film of a flash memory device, and the like.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설 명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

박막 제조 방법Thin Film Manufacturing Method

도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 금속 산화막 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.1 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a metal oxide film according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 금속 전구체와 고순도의 오존가스(오존가스 85 내지 100 vol%)로 이루어진 산화제를 이용하여 금속 산화막을 형성하기 위한 기판(10)을 공정챔버(50) 내에 위치시킨다. 이때, 상기 공정챔버(50)의 내부 온도가 약 200℃ 미만일 경우 후속 공정에서 기체 상태의 금속 전구체와 기판과의 반응성이 용이하지 않기 때문에 바람직하지 않다. 반면에 온도가 약 500℃를 초과할 경우 상기 기판(10) 상에 형성하는 금속 산화막의 결정화가 진행되기 때문에 바람직하지 않다.Referring to FIG. 1, a substrate 10 for forming a metal oxide film using an oxidant composed of a metal precursor and high purity ozone gas (85 to 100 vol% of ozone gas) is positioned in a process chamber 50. In this case, when the internal temperature of the process chamber 50 is less than about 200 ° C., the reactivity between the gaseous metal precursor and the substrate in the subsequent process is not preferable. On the other hand, when the temperature exceeds about 500 ° C., crystallization of the metal oxide film formed on the substrate 10 is not preferable.

따라서, 상기 공정챔버(50) 내부가 약 200 내지 500℃의 온도가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 공정챔버(50) 내부의 온도가 약 200 내지 400℃의 온도가 되도록 조정하는 것이 바람직하고, 약 250 내지 350℃의 온도가 되도록 조정하는 것이 보다 바람직하다. 본 실시예에서는 상기 공정챔버(50) 내부가 약 250℃의 온도가 되도록 조정한다.Therefore, it is preferable to adjust the inside of the process chamber 50 to a temperature of about 200 to 500 ℃. In particular, it is preferable to adjust so that the temperature inside the said process chamber 50 may be about 200-400 degreeC, and it is more preferable to adjust so that it may become about 250-350 degreeC temperature. In this embodiment, the process chamber 50 is adjusted to have a temperature of about 250 ° C.

그리고, 상기 공정챔버(50) 내부의 압력이 약 0.01torr 미만일 경우 후속 공정에서 금속 전구체의 반응성이 용이하지 않기 때문에 바람직하지 않다. 반면에 압력이 약 10.0torr을 초과하면 공정 제어가 용이하지 않기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 상기 공정챔버(50) 내부가 약 0.01 내지 10.0torr의 압력을 갖도록 조정하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 공정챔버(50) 내부가 약 0.05 내지 5.0torr의 압 력을 갖도록 조정하는 것이 바람직하고, 약 0.1 내지 3.0torr의 압력이 되도록 조정하는 것이 보다 바람직하다. 본 실시예에서는 상기 공정챔버(50) 내부가 약 1.0torr의 압력이 되도록 조정한다.In addition, when the pressure inside the process chamber 50 is less than about 0.01 torr, it is not preferable because the reactivity of the metal precursor in the subsequent process is not easy. On the other hand, if the pressure exceeds about 10.0torr, it is not preferable because the process control is not easy. Therefore, it is preferable to adjust the inside of the process chamber 50 to have a pressure of about 0.01 to 10.0 torr. In particular, it is preferable to adjust the inside of the process chamber 50 to have a pressure of about 0.05 to 5.0 torr, more preferably to a pressure of about 0.1 to 3.0 torr. In this embodiment, the process chamber 50 is adjusted to have a pressure of about 1.0 torr.

이와 같이, 상기 온도 조건 및 압력 조건을 갖는 공정챔버(50) 내에 상기 기판(10)을 위치시킨 후, 상기 공정챔버(50)로 기체 상태를 갖는 금속 전구체를 제공한다. 상기 금속 전구체의 제공은 케니스터 또는 엘디에스(LDS : liquid delivery system)를 사용한다. 그리고, 상기 금속 전구체는 상기 기판 상부로 약 0.5 내지 5초 동안 제공한다. 특히, 본 실시예에서는 상기 금속 전구체를 공정챔버 내의 기판 상으로 약 1초 동안 제공한다.As such, after placing the substrate 10 in the process chamber 50 having the temperature condition and the pressure condition, a metal precursor having a gas state is provided to the process chamber 50. The provision of the metal precursor uses a canister or LDS (liquid delivery system). The metal precursor is then provided over the substrate for about 0.5 to 5 seconds. In particular, in this embodiment, the metal precursor is provided on the substrate in the process chamber for about 1 second.

그 결과, 상기 금속 전구체의 제1 부분(12)은 상기 기판(10) 상에 화학 흡착되고, 상기 금속 전구체의 제1 부분(12)을 제외한 제2 부분(14)은 상기 제1 부분(12)에 물리 흡착되어 느슨한 결합력을 갖거나 상기 공정챔버(50) 내부에서 부유된다. As a result, the first portion 12 of the metal precursor is chemisorbed onto the substrate 10, and the second portion 14 except for the first portion 12 of the metal precursor is the first portion 12. It is physically adsorbed on) and has a loose coupling force or floats inside the process chamber 50.

또한, 상기 기판 상에 화학 흡착된 금속 전구체의 일부는 챔버 내의 열에 의해 열 분해될 수 있다. 따라서, 상기 금속 전구체의 금속 이온은 기판 상에 화학 흡착되고 상기 금속이온과 결합되어 있는 리간드의 일부는 상기 금속이온과 분리될 수 있다.In addition, a portion of the metal precursor chemisorbed on the substrate may be thermally decomposed by heat in the chamber. Therefore, the metal ion of the metal precursor is chemisorbed on the substrate and a portion of the ligand bound to the metal ion may be separated from the metal ion.

여기서, 사용되는 금속 전구체는 상온에서 액체상태이고, 60℃ 이상의 온도에서 기화되어 기체상태를 갖는다. 본 발명에 적용되는 금속 전구체로는 특히 금속 전구체, 알루미늄 전구체, 티타늄 전구체, 지르코늄 전구체 및 실리콘 전구체 등을 사용할 수 있다. 상기 기체상태의 금속 전구체는 일 예로 케니스터 내부에 액체 상태의 금속 전구체를 수용한 후 상기 액체 상태의 금속 전구체를 60 내지 95℃ 온도로 가열하면서 불활성 가스 버블을 발생시켜 형성할 수 있다. 그 결과 상기 케니스터 내에는 기체상태의 금속 전구체가 생성된다. 이때, 상기 금속 전구체는 상기 케니스터 내에서 형성되는 기체 상태의 금속 전구체가 포화될 때까지 생성된다.Here, the metal precursor used is in a liquid state at room temperature, vaporized at a temperature of 60 ℃ or more has a gaseous state. As the metal precursor applied to the present invention, a metal precursor, an aluminum precursor, a titanium precursor, a zirconium precursor, a silicon precursor, or the like can be used. The gaseous metal precursor may be formed by, for example, accommodating a liquid metal precursor inside a canister and generating an inert gas bubble while heating the liquid metal precursor to a temperature of 60 to 95 ° C. As a result, a gaseous metal precursor is produced in the canister. In this case, the metal precursor is produced until the gaseous metal precursor formed in the canister is saturated.

도 2를 참조하면, 상기 공정챔버(50) 내부로 불활성 가스인 퍼지 가스를 제공한다. 상기 퍼지 가스는 예컨대 아르곤 가스, 질소 가스등을 들 수 있다. 이때, 상기 퍼지 가스는 약 1 내지 30초 동안 제공한다. 본 실시예에서는 상기 퍼지 가스를 약 30초 동안 제공한다.Referring to FIG. 2, a purge gas that is an inert gas is provided into the process chamber 50. Examples of the purge gas include argon gas and nitrogen gas. At this time, the purge gas is provided for about 1 to 30 seconds. In this embodiment, the purge gas is provided for about 30 seconds.

이와 같이, 상기 공정챔버(50) 내부로 퍼지 가스를 제공함으로서 상기 금속전구체들은 상기 공정챔버(50) 내에 표류하거나 상기 제1 부분(12)에 물리 흡착된 제2 부분(14)은 제거된다. 그 결과, 상기 기판(10) 상에는 상기 화학 흡착된 제1 부분(12)으로서 금속 전구체 분자들(12a)이 남는다.As such, by providing the purge gas into the process chamber 50, the metal precursors are allowed to drift in the process chamber 50 or the second part 14 physically adsorbed to the first part 12 is removed. As a result, metal precursor molecules 12a remain on the substrate 10 as the chemisorbed first portion 12.

다른 실시예로서, 상기 퍼지 가스의 제공 대신에 상기 공정챔버(50) 내부를 약 1 내지 30초 동안 진공 상태를 유지하여도 상기 공정챔버(50) 내에서 표류하거나 상기 제1 부분(12)에 물리 흡착된 제2 부분(14)의 제거가 가능하다. 또 다른 실시예로서, 상기 퍼지 가스의 제공과 진공 퍼지를 함께 수행하여도 상기 공정챔버(50) 내에 표류하거나 상기 제1 부분(12)에 물리 흡착된 제2 부분(14)의 제거가 가능하다.Alternatively, instead of providing the purge gas, the inside of the process chamber 50 may remain in the process chamber 50 or drift in the process chamber 50 even if the vacuum is maintained for about 1 to 30 seconds. It is possible to remove the physically adsorbed second portion 14. As another embodiment, the purge gas and the vacuum purge may be performed together to remove the second part 14 that is drift in the process chamber 50 or physically adsorbed to the first part 12. .

도 3을 참조하면, 공정챔버(50) 내부로 고 순도의 오존가스로 이루어진 산화 제(16)를 챔버 내부로 제공한다. 산화제는 약 0.5 내지 5초 동안 공정챔버 내부의 기판 상으로 제공한다.Referring to FIG. 3, an oxidant 16 made of high purity ozone gas is provided into the process chamber 50. The oxidant is provided onto the substrate inside the process chamber for about 0.5 to 5 seconds.

상기 금속 전구체를 산화시키기 위해 적용되는 산화제는 가스상태로 제공되며, 전체부피에 대하여 오존가스(O3 ;16) 85 내지 100 vol%를 포함한다. 특히 산화제는 오존가스 89 내지 99 vol%를 포함하고, 바람직하게는 오존가스 90 내지 97 vol%를 포함한다.The oxidant applied to oxidize the metal precursor is provided in a gaseous state, and contains 85 to 100 vol% of ozone gas (O 3 ; 16) based on the total volume. In particular, the oxidant comprises 89 to 99 vol% ozone gas, preferably 90 to 97 vol% ozone gas.

즉, 상기 산화제는 오존가스 85 내지 100 vol% 및 산소가스 0 내지 15 vol%를 포함하는 조성을 갖는다. 특히, 오존가스 89 내지 99 vol%의 및 산소가스 1 내지 11 vol%를 포함하는 조성을 갖는다. 일 예로, 상기 고 순도를 갖는 오존가스로 이루어진 산화제의 조성은 동일한 압력 및 온도에서 오존가스와 산소가스의 부피비 또는 몰비로 표기될 수 있다.That is, the oxidant has a composition including 85 to 100 vol% ozone gas and 0 to 15 vol% oxygen gas. In particular, it has a composition containing 89 to 99 vol% of ozone gas and 1 to 11 vol% of oxygen gas. For example, the composition of the oxidizing agent composed of ozone gas having high purity may be expressed as a volume ratio or molar ratio of ozone gas and oxygen gas at the same pressure and temperature.

상기 산화제에 포함되는 오존가스의 함량이 85 vol% 미만일 경우 오존 가스보다 산화력이 상대적으로 작은 산소가스의 함량이 증가하기 때문에 상기 산화제는 금속산화물에 대한 산화력이 감소된다.When the content of ozone gas contained in the oxidant is less than 85 vol%, the content of oxygen gas having a smaller oxidizing power than that of ozone gas increases, so that the oxidizing agent reduces the oxidizing power of the metal oxide.

상기 산화제의 산화력 감소될 경우 상기 금속 전구체와 산화제가 반응하여 형성되는 금속산화물에는 탄소가 포함될 수 있다. 상기 금속산화물에 탄소가 포함될 경우 금속산화물로 이루어진 금속 산화막은 유전율 등의 전기적 특성이 저하된다. 여기서, 탄소는 상기 금속 전구체에 포함된 금속원자와 산소가스가 반응할 경우 상기 산소가스가 리간드를 상기 금속원자로부터 완전히 제거하지 못함으로 인해 상기 금속산화물에 잔류된다.When the oxidizing power of the oxidant is reduced, the metal oxide formed by reacting the metal precursor with the oxidant may include carbon. When carbon is included in the metal oxide, the metal oxide film made of the metal oxide is degraded in electrical characteristics such as permittivity. Here, carbon is retained in the metal oxide when the oxygen atoms do not completely remove the ligand from the metal atoms when the metal atoms and oxygen gas contained in the metal precursor reacts.

또한, 산화제의 산화력이 감소될 경우 상기 금속 전구체와 산화제의 산화반응의 감소되어 목표두께를 갖는 금속 산화막을 형성하기 위해 보다 많은 시간이 소요된다. 이로 인해 산화력의 감소는 반도체 제조 공정의 스루풋 감소를 초래한다.In addition, when the oxidizing power of the oxidant is reduced, it takes more time to reduce the oxidation reaction of the metal precursor and the oxidant to form a metal oxide film having a target thickness. As a result, the reduction in oxidizing power results in a decrease in throughput of the semiconductor manufacturing process.

따라서, 상기 오존 가스로만 이루어진 산화제를 사용하여 금속 산화막을 형성할 경우 보다 낮은 온도에서 우수한 전기적인 특성을 갖는 금속 산화막을 보다 빨리 형성할 수 있다. 그리고, 상기 오존가스로만 이루어진 산화제를 사용하여 금속 산화막을 형성할 경우 오존가스보다 산소가스의 함량이 높은 산화제를 사용하여 금속 산화막을 형성할 때보다 약 50℃ 낮은 온도에서 형성할 수 있는 공정 상의 이점을 가지고 있다.Therefore, when the metal oxide film is formed using the oxidizing agent consisting of only the ozone gas, it is possible to form a metal oxide film having excellent electrical characteristics at a lower temperature faster. In addition, when the metal oxide film is formed using the oxidant consisting of only the ozone gas, a process advantage that can be formed at a temperature of about 50 ° C. lower than when the metal oxide film is formed by using an oxidant having a higher oxygen gas content than the ozone gas. Have

상기 오존가스를 포함하는 산화제를 생성하는 방법에 있어서 먼저 오존과 산소를 포함하는 혼합 산화가스를 준비한다. 상기 혼합산화가스는 산소의 함량이 오존의 함량보다 5배 이상 높다. 상기 혼합 산화가스 오존액화 장치에 도입시켜 상기 혼합가스에 포함되어 있는 오존만을 액화시킨다. 이어서, 상기 오존액화 장치에서 기체 상태로 잔류하는 산소를 액화 장치의 외부로 배출시킨다. 이어서, 상기 액화된 오존을 기체 상태로 기화시켜 오존가스 85 내지 100vol%를 포함하는 산화제를 형성한다. 이렇게 형성된 산화제는 상기 기판의 상부로 제공된다.In the method for producing the oxidant containing the ozone gas, first, a mixed oxidizing gas containing ozone and oxygen is prepared. The mixed oxide gas has an oxygen content of at least five times higher than that of ozone. The mixed oxidizing gas is introduced into the ozone liquefaction apparatus to liquefy only ozone contained in the mixed gas. Subsequently, oxygen remaining in the gas state in the ozone liquefaction apparatus is discharged to the outside of the liquefaction apparatus. Subsequently, the liquefied ozone is vaporized into a gaseous state to form an oxidizing agent containing 85 to 100 vol% of ozone gas. The oxidant thus formed is provided on top of the substrate.

상기 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제를 본 실시예에서는 상기한 조성을 갖는 산화제를 약 1초 동안 제공한다. 상기 오존가스(16) 85 내지 100 vol%를 포함 산화제가 기판상으로 제공됨으로 인해 상기 산화제(16)는 상기 기판 (10) 상에 화학 흡착된 반응 물질의 제1 부분(12)인 금속 전구체 분자들(12a)과 화학적으로 반응하여 상기 금속 전구체 분자들(12a)을 산화시킨다.An oxidant containing 85 to 100 vol% of the ozone gas is provided in this embodiment for about 1 second with an oxidant having the above composition. The metal precursor molecule is the first portion 12 of the reactant chemically adsorbed on the substrate 10 because an oxidant comprising 85 to 100 vol% of the ozone gas 16 is provided on the substrate. The metal precursor molecules 12a are oxidized by chemically reacting with the metals 12a.

도 4를 참조하면, 상기 공정챔버(50) 내부로 퍼지 가스를 제공한다. 상기 퍼지 가스의 종류 및 제공 시간은 도 2에서 설명한 바와 동일하다. 이와 같이, 상기 공정챔버(50) 내부로 퍼지 가스를 제공함으로서 화학적으로 반응하지 않은 산화제(16)가 상기 공정챔버(50)로부터 제거된다.Referring to FIG. 4, a purge gas is provided into the process chamber 50. The type and provision time of the purge gas are the same as described with reference to FIG. 2. As such, by providing a purge gas into the process chamber 50, the oxidant 16 which is not chemically reacted is removed from the process chamber 50.

이에 따라, 상기 기판(10) 상에는 금속 산화물을 포함하는 금속 산화막(18)이 형성된다. 상기 금속산화제는 적용되는 금속 전구체의 종류에 따라 달라진다. 상기 금속산화물은 특히 HfO2, ZrO2, Ta2O5, Y2O3, Nb2O5, Al2O3, TiO2, CeO2, In2O3, B2O3, SiO2, GeO2, SnO2, PbO, PbO2, Pb3O4, La2O3, As2O5, As2O3, Pr2O3, Sb2O3, Sb2O5, P2O5 등의 물질로 이루어진다.Accordingly, the metal oxide film 18 including the metal oxide is formed on the substrate 10. The metal oxidant depends on the type of metal precursor applied. The metal oxide is especially HfO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 , Y 2 O 3 , Nb 2 O 5 , Al 2 O 3 , TiO 2 , CeO 2 , In 2 O 3 , B 2 O 3 , SiO 2 , GeO 2 , SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 3 O 4 , La 2 O 3 , As 2 O 5 , As 2 O 3 , Pr 2 O 3 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 5, P 2 O 5 It consists of such substances.

도 5를 참조하면, 상기 도 1 내지 도 4에서 설명한 공정들을 적어도 1회 반복하여 수행한다. 그 결과, 상기 기판(10) 상에는 목표 두께를 갖는 금속 산화막(20)이 형성된다. 이때, 상기 금속 산화막(20)의 두께는 상기 공정들의 반복 회수에 따라 조절된다.Referring to FIG. 5, the processes described with reference to FIGS. 1 to 4 are repeated at least once. As a result, a metal oxide film 20 having a target thickness is formed on the substrate 10. At this time, the thickness of the metal oxide film 20 is adjusted according to the number of repetitions of the processes.

상기 금속 산화막 형성의 다른 예로는 상기 금속 전구체와 오존가스 85 내지 100vol%를 포함하는 산화제를 별도로 제공하는 원자층 증착공정과 달리 상기 기체 상태의 금속 전구체와 오존가스 85 내지 100vol%를 포함하는 산화제를 공정챔버 내로 동시에 주입하여 금속 산화막을 형성하는 화학적기상증착 방법으로 형성할 수 있다. As another example of forming the metal oxide layer, unlike an atomic layer deposition process in which an oxidant including the metal precursor and ozone gas 85 to 100 vol% is separately provided, an oxidant including the metal precursor in the gas state and 85 to 100 vol% ozone gas is used. It can be formed by a chemical vapor deposition method of simultaneously implanting into the process chamber to form a metal oxide film.

여기서, 상기 금속 산화막의 형성은 기체 상태의 상기 금속 전구체와 상기 오존으로 이루어진 산화제를 공정챔버 내에 위치된 기판의 상부로 동시에 주입한다. 이어서, 동시에 주입된 상기 금속 전구체와 오존으로 이루어진 산화제를 상기 기판 상부에서 화학 반응시켜 금속 산화물을 형성한다. 이어서, 형성된 금속 산화물을 상기 기판의 표면에 화학 증착된다. 이후 상기 금속 산화물이 연속적으로 소정 시간동안 화학 증착시킴으로서 원하는 두께를 갖는 금속 산화막이 형성된다. 상기 금속 산화막의 두께는 상기 금속 산화물의 화학 증착 시간에 따라 조절된다. Here, the formation of the metal oxide film simultaneously injects an oxidant consisting of the metal precursor and ozone in a gaseous state onto the substrate located in the process chamber. Subsequently, an oxidant consisting of the metal precursor and ozone simultaneously injected is chemically reacted on the substrate to form a metal oxide. Subsequently, the formed metal oxide is chemically deposited on the surface of the substrate. Thereafter, the metal oxide is continuously chemically deposited for a predetermined time, thereby forming a metal oxide film having a desired thickness. The thickness of the metal oxide film is adjusted according to the chemical deposition time of the metal oxide.

본 실시예에 의하면 상기와 같이 오존가스 85 내지 100vol%를 포함하는 산화제와 금속 전구체를 사용하면 고유전율을 가지면서도 누설 전류가 양호한 금속 산화막을 보다 빠르게 제조할 수 있다. 그 결과, 상기 금속 산화막은 게이트 구조물의 게이트 절연막, 커패시터의 유전막 등을 포함하는 반도체 소자의 제조공정의 스루풋을 증가시킬 수 있다.According to the present embodiment, when the oxidant and the metal precursor containing 85 to 100 vol% of the ozone gas are used as described above, a metal oxide film having a high dielectric constant and a good leakage current can be manufactured more quickly. As a result, the metal oxide film may increase throughput of a semiconductor device manufacturing process including a gate insulating film of a gate structure, a dielectric film of a capacitor, and the like.

게이트 구조물의 제조방법Manufacturing method of gate structure

도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 게이트 구조물의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.6 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a gate structure in accordance with an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 일반적인 소자 분리 공정을 수행하여 기판(100)을 액티브 영역과 필드 영역(102)으로 분리한다. 여기서, 상기 기판(100)의 예로서는 실리콘 기판, 실리콘-온-인슐레이터(silicon-on-insulator : SOI) 기판 등을 들 수 있다.Referring to FIG. 6, a general device isolation process is performed to separate the substrate 100 into an active region and a field region 102. Here, examples of the substrate 100 include a silicon substrate, a silicon-on-insulator (SOI) substrate, and the like.

이어서, 상기 기판(100) 상에 게이트 절연막(104)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 절연막(104)은 얇은 등가 산화막 두께를 유지하면서도 게이트 전극과 채널 사이에서 발생하는 누설 전류를 충분하게 줄일 수 있어야 한다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 게이트 절연막(104)으로서 오존가스 85 내지 100vol%를 포함하는 산화제와 금속 전구체를 이용되어 형성된 금속 산화막인 것이 바람직하다.Subsequently, a gate insulating film 104 is formed on the substrate 100. In this case, the gate insulating layer 104 should be able to sufficiently reduce the leakage current generated between the gate electrode and the channel while maintaining a thin equivalent oxide film thickness. Therefore, in the present embodiment, it is preferable that the gate insulating film 104 is a metal oxide film formed by using an oxidizing agent containing 85 to 100 vol% of ozone gas and a metal precursor.

상기 금속 산화막은 30 내지 100Å의 두께를 갖도록 형성하는 것을 제외하고 상기 원자층 증착법을 적용하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 금속 산화막은 상기 금속 전구체와 오존가스 85 내지 100vol%를 포함하는 산화제를 동시에 주입하여 화학반응된 반응물을 증착함으로서 형성할 수 있다.The metal oxide film may be formed by applying the atomic layer deposition method except that the metal oxide film is formed to have a thickness of 30 to 100 kPa. In addition, the metal oxide layer may be formed by depositing a chemically reacted reactant by simultaneously injecting the metal precursor and an oxidant containing 85 to 100 vol% of ozone gas.

상기 원자층증착법 또는 화학적기상증착법에서 적용되는 산화제는 오존가스 85 내지 100vol%를 포함한다. 즉, 상기 산화제는 오존가스 85 내지 100 vol% 및 산소가스 0 내지 15 vol%를 포함하는 조성을 갖는다. 특히, 오존가스 89 내지 99 vol% 및 산소가스 1 내지 11 vol%를 포함하는 조성을 갖는다. The oxidant applied in the atomic layer deposition method or the chemical vapor deposition method includes 85 to 100 vol% of ozone gas. That is, the oxidant has a composition including 85 to 100 vol% ozone gas and 0 to 15 vol% oxygen gas. In particular, it has a composition containing 89 to 99 vol% ozone gas and 1 to 11 vol% oxygen gas.

상기 오존가스를 포함하는 산화제를 생성하는 방법에 있어서 먼저 오존과 산소를 포함하는 혼합 산화가스를 준비한다. 이어서, 상기 혼합 산화가스 오존액화 장치에 도입시켜 상기 혼합가스에 포함되어 있는 오존만을 액화시킨다. 이어서, 상기 오존액화 장치에서 기체 상태로 잔류하는 산소를 액화 장치의 외부로 배출시킨다. 이어서, 상기 액화된 오존을 기체 상태로 기화시켜 오존가스 85 내지 100vol%를 포함하는 산화제를 형성한다. 이렇게 형성된 산화제는 상기 기판의 상부로 제공된다.In the method for producing the oxidant containing the ozone gas, first, a mixed oxidizing gas containing ozone and oxygen is prepared. Next, the mixed oxidizing gas ozone liquefaction apparatus is introduced to liquefy only ozone contained in the mixed gas. Subsequently, oxygen remaining in the gas state in the ozone liquefaction apparatus is discharged to the outside of the liquefaction apparatus. Subsequently, the liquefied ozone is vaporized into a gaseous state to form an oxidizing agent containing 85 to 100 vol% of ozone gas. The oxidant thus formed is provided on top of the substrate.

본 실시예에서는 오존가스 93vol%와 산소가스 7vol%로 이루어진 산화제 및 금속 전구체인 TEMAH(tetrakis ethyl methyl amino hafnium, Hf[NC2H5CH3]4)을 적용하여 상기 기판(100) 상에 금속 산화물로 이루어진 게이트 절연막(104)을 형성하는 것이 바람직하다.In the present embodiment, the metal is formed on the substrate 100 by applying TEMAH (tetrakis ethyl methyl amino hafnium, Hf [NC 2 H 5 CH 3 ] 4 ), which is an oxidizing agent and a metal precursor consisting of 93 vol% ozone gas and 7 vol% oxygen gas. It is preferable to form the gate insulating film 104 made of oxide.

도 7을 참조하면, 상기 게이트 절연막(104) 상에 게이트 도전막(110)을 형성한다. 상기 게이트 도전막(110)은 폴리 실리콘막(106)과 텅스텐 실리사이드막과 같은 금속 실리사이드막(108)을 순차적으로 적층하여 형성된다. 그리고, 상기 게이트 도전막(110) 상에 산화 실리콘 물질을 포함하는 캡핑 절연막(112)을 형성하기도 한다.Referring to FIG. 7, a gate conductive layer 110 is formed on the gate insulating layer 104. The gate conductive layer 110 is formed by sequentially stacking a polysilicon layer 106 and a metal silicide layer 108 such as a tungsten silicide layer. In addition, a capping insulating layer 112 including a silicon oxide material may be formed on the gate conductive layer 110.

도 8을 참조하면, 상기 기판(100) 상에 형성한 캡핑 절연막(112), 게이트 도전막(110) 및 게이트 절연막(104)을 순차적으로 패터닝한다. 그 결과, 상기 기판(100) 상에는 게이트 절연막 패턴(104a), 게이트 도전막 패턴(110a) 및 캡핑 절연막 패턴(112a)으로 이루어지는 게이트 구조물(115)이 형성된다. 상기 게이트 구조물(115)을 형성하기 위한 패터닝은 사진 식각 공정에 의해 달성된다.Referring to FIG. 8, the capping insulating layer 112, the gate conductive layer 110, and the gate insulating layer 104 formed on the substrate 100 are sequentially patterned. As a result, a gate structure 115 including a gate insulating film pattern 104a, a gate conductive film pattern 110a, and a capping insulating film pattern 112a is formed on the substrate 100. Patterning for forming the gate structure 115 is accomplished by a photolithography process.

도 9를 참조하면, 상기 게이트 구조물(115)을 인접하는 기판(115)의 표면 부위에 소스/드레인 영역(120)을 형성한다. 상기 소스/드레인 영역(120)은 상기 게이트 절연막(104)을 형성하기 이전에 형성하거나 상기 게이트 구조물(115)에 스페이서(114)를 형성한 이후에 형성한다.9, a source / drain region 120 may be formed on a surface portion of the substrate 115 adjacent to the gate structure 115. The source / drain region 120 is formed before the gate insulating layer 104 is formed or after the spacer 114 is formed in the gate structure 115.

이와 같이, 금속 전구체와 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제를 이용하여 형성된 게이트 절연막 패턴은 얇은 등가 절연막 두께를 유지하면서 게이트 도전막 패턴과 기판 사이에서 발생하는 누설 전류를 충분하게 줄일 수 있다. 또한, 오존가스 85 내지 100vol%를 포함하는 산화제를 적용하여 형성되는 게이트 절연막은 그 제조시간의 감소되기 때문에 게이트 구조물의 형성을 보다 빨리 형성할 수 있다.As such, the gate insulating film pattern formed using the metal precursor and the oxidant containing 85 to 100 vol% of the ozone gas may sufficiently reduce the leakage current generated between the gate conductive film pattern and the substrate while maintaining a thin equivalent insulating film thickness. . In addition, the gate insulating film formed by applying the oxidant containing 85 to 100 vol% of ozone gas can reduce the manufacturing time, thereby forming the gate structure faster.

커패시터의 제조 방법Method of manufacturing a capacitor

도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 커패시터의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.10 to 13 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a capacitor according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 콘택 플러그를 노출시키는 콘택홀(126)을 포함하는 층간절연막(124)이 형성된 기판을 마련한 후 상기 콘택 플러그(122)와 전기적으로 연결되는 하부전극용 도전막(132)을 형성한다. 특히, 상기 기판(130)을 이용하여 형성하는 반도체 장치가 디램일 경우, 상기 기판(130) 상에는 스페이서(114)가 형성된 게이트 구조물(115), 비트 라인(도시되지 않음), 콘택 플러그(122) 등과 같은 반도체 구조물이 형성되어 있는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 10, after preparing a substrate on which an interlayer insulating film 124 including a contact hole 126 exposing a contact plug is provided, a lower electrode conductive film 132 electrically connected to the contact plug 122 is formed. Form. In particular, when the semiconductor device formed using the substrate 130 is a DRAM, a gate structure 115, a bit line (not shown), and a contact plug 122 having a spacer 114 formed on the substrate 130 may be provided. It is preferable that semiconductor structures such as the like be formed.

상기 도전막은 (132)은 상기 콘택홀(126)의 측면과 저면에 하부전극용 도전막(132)을 연속적으로 형성한다. 상기 도전막(132)은 폴리 실리콘, 질화 티타늄, 질화 탄탈륨, 질화 텅스텐, 루데늄 등과 같은 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 상기 물질은 단독으로 사용하는 것이 바람직하지만, 경우에 따라서 둘 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.The conductive film 132 continuously forms the lower electrode conductive film 132 on the side and bottom of the contact hole 126. The conductive layer 132 may be formed using a material such as polysilicon, titanium nitride, tantalum nitride, tungsten nitride, rudenium, or the like. It is preferable to use the above materials alone, but in some cases, two or more of them may be used in combination.

도 11을 참조하면, 상기 콘택 플러그(122)와 전기적으로 연결되는 하부전극(140)을 형성한다. 상기 하부전극(140)의 형성방법을 설명하면, 상기 도전막(132)을 갖는 결과물 상에 희생막(도시되지 않음)을 형성한 후, 상기 도전막 표면이 노출될 때까지 상기 희생막을 제거한다. 이어서, 상기 층간절연막(124)의 표면상에 형성된 도전막(132)을 제거하면, 콘택홀(126)의 측면과 저면에 존재하는 하부전극(140)이 형성된다. 이어서, 상기 콘택홀(126) 내에 잔류하는 희생막(도시되지 않음)과 층간절연막(124)을 완전히 제거함으로서 하부전극(140)을 완성한다. 특히, 상기 하부 전극(140)은 입구의 폭이 저면의 폭에 비해 넓은 원기둥 모양을 갖는다.Referring to FIG. 11, a lower electrode 140 electrically connected to the contact plug 122 is formed. Referring to the method of forming the lower electrode 140, after forming a sacrificial film (not shown) on the resultant having the conductive film 132, the sacrificial film is removed until the surface of the conductive film is exposed. . Subsequently, when the conductive layer 132 formed on the surface of the interlayer insulating layer 124 is removed, the lower electrode 140 existing on the side and bottom of the contact hole 126 is formed. Subsequently, the lower electrode 140 is completed by completely removing the sacrificial film (not shown) and the interlayer insulating film 124 remaining in the contact hole 126. In particular, the lower electrode 140 has a cylindrical shape in which the width of the inlet is wider than that of the bottom surface.

도 12를 참조하면, 상기 하부 전극(140)의 표면상에 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제와 금속 전구체를 적용하여 유전막(150)을 형성한다. 상기 유전막은 탄소와 같은 불순물의 함량이 매우 작은 금속산화물로 이루어진 금속 산화막이다. 따라서, 상기 유전막(150)은 얇은 등가 산화막 두께와 고유전율을 가지면서도 하부 전극(140)과 상부 전극 사이에서 발생하는 누설 전류를 충분하게 줄일 수 있는 특성을 갖는다. Referring to FIG. 12, the dielectric layer 150 is formed by applying an oxidant and a metal precursor including 85 to 100 vol% ozone gas on the surface of the lower electrode 140. The dielectric film is a metal oxide film made of a metal oxide having a very small content of impurities such as carbon. Accordingly, the dielectric film 150 has a thin equivalent oxide film thickness and high dielectric constant, but has a characteristic of sufficiently reducing the leakage current generated between the lower electrode 140 and the upper electrode.

상기 금속 산화물로 이루어진 유전막(150)은 30 내지 100Å의 두께를 갖도록 형성하는 것을 제외하고 상기 원자층 증착법을 적용하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 금속 전구체와 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제를 동시에 주입하여 화학반응된 반응물을 증착함으로서 형성할 수 있다. The dielectric film 150 made of the metal oxide may be formed by applying the atomic layer deposition method except that the dielectric film 150 is formed to have a thickness of 30 to 100 Å. In addition, the metal precursor may be formed by depositing a chemically reacted reactant by simultaneously injecting an oxidant including 85 to 100 vol% of ozone gas.

상기 오존가스를 포함하는 산화제를 생성하기 위해서는 먼저 오존과 산소를 포함하는 혼합 산화가스를 준비한다. 이어서, 상기 혼합 산화가스 오존액화 장치에 도입시켜 상기 혼합가스에 포함되어 있는 오존만을 액화시킨다. 이어서, 상기 오존액화 장치에서 기체 상태로 잔류하는 산소를 액화 장치의 외부로 배출시킨다. 이어서, 상기 액화된 오존을 기체 상태로 기화시켜 오존가스 85 내지 100vol%를 포함하는 산화제를 형성한다. 이렇게 형성된 산화되는 상기 기판의 상부로 제공된다.In order to generate the oxidant containing the ozone gas, first, a mixed oxidizing gas including ozone and oxygen is prepared. Next, the mixed oxidizing gas ozone liquefaction apparatus is introduced to liquefy only ozone contained in the mixed gas. Subsequently, oxygen remaining in the gas state in the ozone liquefaction apparatus is discharged to the outside of the liquefaction apparatus. Subsequently, the liquefied ozone is vaporized into a gaseous state to form an oxidizing agent containing 85 to 100 vol% of ozone gas. The oxide thus formed is provided on top of the substrate.

또한, 상기 원자층증착법 또는 화학적기상증착법에서 적용되는 산화제는 오존가스 85 내지 100 vol% 및 산소가스 0 내지 15 vol%를 포함하는 조성을 갖는다. 특히, 오존가스 89 내지 99 vol% 및 산소가스 1 내지 11 vol%를 포함하는 조성을 갖는다. In addition, the oxidizing agent applied in the atomic layer deposition method or chemical vapor deposition method has a composition containing 85 to 100 vol% ozone gas and 0 to 15 vol% oxygen gas. In particular, it has a composition containing 89 to 99 vol% ozone gas and 1 to 11 vol% oxygen gas.

본 실시예에서는 상기 금속 전구체(NOH-31)을 원자층 증착공정에 적용하여 상기 하부전극(140) 상에 금속 산화물로 이루어진 유전막(150)을 형성하는 것이 바람직하다. In this embodiment, it is preferable to apply the metal precursor (NOH-31) to the atomic layer deposition process to form a dielectric film 150 made of a metal oxide on the lower electrode 140.

도 13을 참조하면, 상기 유전막(150)을 형성한 후에 상기 유전막(150)을 열처리하여 상기 유전막(150) 상에 형성되거나 상기 유전막(150) 내에 포함되어 있는 오염물들을 제거하고 산화 결함들을 회복한다. 상기 열처리 공정은 주로 자외선 오존(UV-O3) 처리, 플라즈마 처리 등을 수행한다.Referring to FIG. 13, after the dielectric film 150 is formed, the dielectric film 150 is heat treated to remove contaminants formed on the dielectric film 150 or included in the dielectric film 150 and to recover oxidation defects. . The heat treatment process mainly performs ultraviolet ozone (UV-O 3 ) treatment, plasma treatment and the like.

그리고, 상기 유전막(150)의 표면상에 상부 전극(160)을 형성한다. 상기 상부 전극(160)은 폴리 실리콘, 질화 티타늄, 질화 탄탈륨, 질화 텅스텐, 루데늄 등과 같은 물질을 사용하여 형성한다. 상기 물질은 단독으로 사용하는 것이 바람직하지만, 경우에 따라서 둘 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이에 따라, 상기 기판 (130) 상에는 하부 전극(140), 금속 산화물로 이루어진 유전막(150) 및 상부 전극(160)으로 이루어지는 커패시터(170)가 형성된다.In addition, the upper electrode 160 is formed on the surface of the dielectric layer 150. The upper electrode 160 is formed using a material such as polysilicon, titanium nitride, tantalum nitride, tungsten nitride, rudenium, or the like. It is preferable to use the above materials alone, but in some cases, two or more of them may be used in combination. Accordingly, the capacitor 170 including the lower electrode 140, the dielectric film 150 made of the metal oxide, and the upper electrode 160 is formed on the substrate 130.

이와 같이, 본 실시예에서는 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 사용하기 때문에 고 유전율을 갖는 금속산화막인 유전막을 형성할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 유전막은 얇은 등가 유전막의 두께를 유지할 수 있다.As described above, in this embodiment, since the ozone gas contains 85 to 100 vol%, a dielectric film which is a metal oxide film having a high dielectric constant can be formed. Therefore, the dielectric film of this embodiment can maintain the thickness of the thin equivalent dielectric film.

산화능력 평가 1Oxidation capacity assessment 1

실리콘 기판표면에 실리콘 산화막을 형성할 경우 적용되는 산화제의 종류 및 산화시간 변화에 따라 형성되는 산화막의 두께를 측정하였다. 상기 산화제로 오존가스 85 내지 100%vol%를 포함하는 제1 산화제 및 오존가스 10 내지 20%를 포함하는 제2 산화제를 사용하였다. 이때, 상기 기판에 실리콘 산화막을 형성하기 위한 산화 공정조건은 830℃이다. 즉, 상기 실리콘 산화막은 약 830℃의 열이 제공되는 공정챔버 내에 위치한 실리콘 기판들의 상부로 제1 및 제2 산화제를 각각 제공함으로서 실리콘 기판의 표면에 형성된다. 이렇게 형성된 실리콘 산화막의 두께를 산화시간에 따라 측정하였다. 그 결과가 도 14의 그래프에 도시되어 있다. 도 14는 산화제의 종류 및 실리콘 기판의 산화시간에 따른 실리콘 산화막의 두께변화를 나타내는 그래프이다.When the silicon oxide film was formed on the surface of the silicon substrate, the thickness of the oxide film formed according to the type of oxidant applied and the change in oxidation time was measured. As the oxidant, a first oxidant containing 85 to 100% vol% of ozone gas and a second oxidant containing 10 to 20% of ozone gas were used. At this time, the oxidation process conditions for forming a silicon oxide film on the substrate is 830 ℃. That is, the silicon oxide film is formed on the surface of the silicon substrate by providing first and second oxidants, respectively, on top of the silicon substrates located in the process chamber where about 830 ° C. heat is provided. The thickness of the silicon oxide film thus formed was measured according to the oxidation time. The results are shown in the graph of FIG. 14 is a graph showing the thickness change of the silicon oxide film according to the type of oxidant and the oxidation time of the silicon substrate.

도 14를 참조하면, 상기 그래프에서와 같이 상기 830℃ 온도에서 오존가스 85 내지 100vol%를 포함하는 제1 산화제를 사용하여 1분 동안 실리콘 기판의 표면을 산화시킨 결과 약 6nm의 두께를 갖는 실리콘 산화막이 형성되었고, 3분 동안 실 리콘 기판의 표면을 산화시킨 결과 약 11nm의 두께를 갖는 실리콘 산화막이 형성되었다.(실선 그래프)Referring to FIG. 14, a silicon oxide film having a thickness of about 6 nm was obtained by oxidizing a surface of a silicon substrate for 1 minute using a first oxidant containing 85 to 100 vol% of ozone gas at a temperature of 830 ° C. as shown in the graph. Was formed, and after oxidizing the surface of the silicon substrate for 3 minutes, a silicon oxide film having a thickness of about 11 nm was formed (solid line graph).

반면에 830℃ 온도에서 오존가스 10 내지 20vol%를 포함하는 제2 산화제를 사용하여 1분 동안 실리콘 기판의 표면을 산화시킨 결과 약 0.4nm의 두께를 갖는 실리콘 산화막이 형성되었고, 3분 동안 실리콘 기판의 표면을 산화시킨 결과 약 0.6nm의 두께를 갖는 실리콘 산화막이 형성되었다.(점선 그래프)On the other hand, after oxidizing the surface of the silicon substrate for 1 minute using a second oxidant containing 10-20 vol% of ozone gas at 830 ° C., a silicon oxide film having a thickness of about 0.4 nm was formed, and the silicon substrate was formed for 3 minutes. As a result of oxidizing the surface of, a silicon oxide film having a thickness of about 0.6 nm was formed.

따라서, 본 발명의 산화제는 도 14에 도시된 바와 같이 동일한 온도하에서 종래의 산화제 보다 약10배 이상의 두께를 갖는 실시콘 산화막을 형성함을 알 수 있다. 이 때문에 상기 본 발명의 산화제를 적용하여 산화막을 형성할 경우 산화막을 형성하기 위한 공정시간을 감소시킬 수 있다.Therefore, it can be seen that the oxidant of the present invention forms an execon oxide film having a thickness of about 10 times or more than a conventional oxidant under the same temperature as shown in FIG. 14. For this reason, when the oxide film is formed by applying the oxidizing agent of the present invention, the process time for forming the oxide film can be reduced.

산화능력 평가 2Oxidation Capacity Assessment 2

실리콘 기판표면에 실리콘 산화막을 형성할 경우 적용되는 산화제의 종류 및 산화온도의 변화에 따라 형성되는 산화막의 두께를 측정하였다. 상기 산화제로 오존가스 93vol% 및 산소가스 7vol%를 포함하는 제1 산화제와 오존가스 15% 및 산소가스 85vol%를 포함하는 제2 산화제를 사용하였다. 이때, 상기 실리콘 산화막은 260℃, 330℃, 410℃, 500℃, 600℃, 710℃ 및 830℃의 각각의 열이 제공되는 공정챔버 내에 위치한 실리콘 기판들의 상부로 각각의 산화제를 제공함으로서 실리콘 기판의 표면에 형성된다. 상기 실리콘 기판의 표면에 형성되는 실리콘 산화막의 두께 변화가 도 15의 그래프에 도시되어 있다. 도 15는 산화제의 종류 및 산화온도에 따른 실리콘 산화막의 두께변화를 나타내는 그래프이다.When the silicon oxide film was formed on the surface of the silicon substrate, the thickness of the oxide film formed according to the type of oxidant applied and the change in oxidation temperature was measured. As the oxidant, a first oxidant including 93 vol% of ozone gas and 7 vol% of oxygen gas and a second oxidant including 15% of ozone gas and 85 vol% of oxygen gas were used. At this time, the silicon oxide film is a silicon substrate by providing each oxidant on top of the silicon substrate located in the process chamber is provided with respective heat of 260 ℃, 330 ℃, 410 ℃, 500 ℃, 600 ℃, 710 ℃ and 830 ℃ Is formed on the surface. The thickness change of the silicon oxide film formed on the surface of the silicon substrate is shown in the graph of FIG. 15. 15 is a graph showing the thickness change of the silicon oxide film according to the type of oxidizing agent and the oxidation temperature.

도 15를 참조하면, 상기 오존가스 93vol% 및 산소가스 7vol%를 포함하는 산화제를 사용하여 실리콘 기판의 표면을 산화시킨 결과 260℃에서 실리콘 산화막이 형성되고, 830℃에서는 4분 내에 약 11nm 이상의 두께를 갖는 실리콘 산화막이 형성되었다. 반면에 오존가스 15vol% 및 산소가스 85vol%를 포함하는 제2 산화제를 사용하여 실리콘 기판의 표면을 산화시킨 결과 830℃에서 실리콘 산화막이 형성되는 속도가 상기 본 발명의 제1 산화제를 사용하여 실리콘 산화막을 형성하는 속도보다 현저히 낮음을 알 수 있다(점선 그래프). 즉, 상기 오존가스 93vol% 및 산소가스 7vol%를 포함하는 산화제는 동일한 온도 조건에서 종래의 산화제보다 산화능력이 약 20배 이상 우수한 특성을 갖는다.(실선 그래프) 이러한, 특성은 형성하고자하는 실리콘 산화막의 두께를 향상시킬 수 있기 때문에 산화막이 적용되는 반도체 소자의 공정시간을 단축시킬 수 있다.Referring to FIG. 15, as a result of oxidizing a surface of a silicon substrate using an oxidant including 93 vol% of ozone gas and 7 vol% of oxygen gas, a silicon oxide film is formed at 260 ° C., and thickness of about 11 nm or more within 4 minutes at 830 ° C. FIG. A silicon oxide film having was formed. On the other hand, as a result of oxidizing the surface of the silicon substrate using a second oxidant containing 15 vol% ozone gas and 85 vol% oxygen gas, the rate at which the silicon oxide film is formed at 830 ° C. is obtained by using the first oxidant of the present invention. It can be seen that it is significantly lower than the rate of forming (dotted graph). That is, the oxidizing agent containing 93 vol% of the ozone gas and 7 vol% of the oxygen gas has a characteristic of about 20 times or more superior to the conventional oxidizing agent at the same temperature condition. (Solid line graph) Such a characteristic is a silicon oxide film to be formed. Since the thickness can be improved, the processing time of the semiconductor device to which the oxide film is applied can be shortened.

누설전류 특성Leakage Current Characteristics

도 16은 산화제에 포함된 오존의 함량변화에 따라 형성된 유전막의 커패시터 누설 전류 특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 16 is a graph showing capacitor leakage current characteristics of a dielectric film formed according to a change in the amount of ozone included in an oxidant.

산화제에 포함된 오존가스 함량을 변화시키면서 원자층 증착 공정을 수행하여 약 20Å의 두께를 갖는 하프늄 산화막을 형성하였다. 이때, 원자층 증착 공정시 저용 상기 하프늄 산화막은 90nm급 셀 커패시터의 유전막에 적용되었다. 도 16을 참조하면, 오존가스의 함량이 15%(250g/㎤)인 산화제를 적용하여 형성된 유전막은 (B) 오존의 함량이 10%(180g/㎤)인 산화제를 적용하여 형성된 유전막(A) 보다 양호한 누설 전류의 특성을 갖는다. 따라서, 상기 산화제에 포함된 오존가스의 함량이 증가할수록 형성되는 유전막은 반도체 소자의 전기적 특성을 보다 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.The atomic layer deposition process was performed while varying the ozone gas content included in the oxidant to form a hafnium oxide film having a thickness of about 20 Pa. In this case, the low hafnium oxide film during the atomic layer deposition process was applied to the dielectric film of the 90nm cell capacitor. Referring to FIG. 16, a dielectric film formed by applying an oxidant having an ozone gas content of 15% (250 g / cm 3) is (B) a dielectric film formed by applying an oxidizing agent having an ozone content of 10% (180 g / cm 3). It has better leakage current characteristics. Therefore, it can be seen that the dielectric film formed as the content of the ozone gas included in the oxidant increases may further improve the electrical characteristics of the semiconductor device.

본 발명의 오존을 포함하는 산화제를 적용하여 금속 산화막을 형성할 경우 본 발명에 적용되는 오존가스로 이루어진 산화제 종래에 산화제보다 높은 산화성을 가질 뿐만 아니라 낮은 온도에서 금속과 높은 반응성을 갖는다. 이러한 높은 산화성 및 반응성을 갖는 본 발며의 산화제를 사용하면, 금속 산화막을 보다 낮은 온도에 빠른 속도로 형성할 수 있다. 이로 인해 반도체 제조 공정의 스루풋을 상승시킬 수 있다. 또한, 금속 산화막은 불순물을 포함하고 있지 않아 양호한 누설전류의 특성을 갖는다.When the metal oxide film is formed by applying the oxidant containing ozone of the present invention, the oxidant made of the ozone gas applied to the present invention has not only higher oxidizing property than the oxidant, but also high reactivity with metal at low temperature. By using the oxidant of the present invention having such a high oxidative property and reactivity, a metal oxide film can be formed at a lower temperature at a high speed. This can increase the throughput of the semiconductor manufacturing process. In addition, the metal oxide film does not contain impurities and has good leakage current characteristics.

따라서, 상기 금속 산화막을 게이트 구조물의 게이트 절연막, 커패시터의 유전막등에 용이하게 적용할 수 있고, 그 결과 반도체 장치의 전기적 신뢰성을 획득할 수 있다.Therefore, the metal oxide film can be easily applied to the gate insulating film of the gate structure, the dielectric film of the capacitor, and the like, and as a result, the electrical reliability of the semiconductor device can be obtained.

상술한 바와 같이, 본 발명의 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 the embodiments of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.

Claims (19)

금속 전구체 및 상기 금속 전구체를 산화시키기 위한 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제를 상기 기판 상부로 제공하는 단계; 및Providing an oxidant comprising a metal precursor and 85 to 100 vol% ozone gas for oxidizing the metal precursor over the substrate; And 상기 기판의 상부로 제공된 금속 전구체와 상기 산화제의 반응으로 상기 기판 상에 금속 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 제조 방법.Forming a metal oxide film on the substrate by reaction of the metal precursor provided on the substrate with the oxidant. 제1항에 있어서, 상기 산화제는 상기 오존가스 89 내지 99 vol% 및 산소가스 1 내지 11 vol%를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 제조 방법.The method of claim 1, wherein the oxidizing agent comprises 89 to 99 vol% of the ozone gas and 1 to 11 vol% of the oxygen gas. 제1항에 있어서, 상기 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제는According to claim 1, wherein the oxidizing agent containing 85 to 100 vol% of the ozone gas 기체 상태의 오존과 기체 상태의 산소를 포함하는 혼합가스로부터 상기 기체 상태의 오존을 액화시키는 단계;Liquefying the gaseous ozone from a mixed gas comprising gaseous ozone and gaseous oxygen; 상기 기체 상태의 산소를 제거하는 단계; 및Removing the oxygen in the gas phase; And 상기 액화된 오존을 기화시키는 단계를 수행하여 제조되는 것을 특징으로 하는 박막 제조 방법.Thin film manufacturing method characterized in that it is prepared by performing the step of vaporizing the liquefied ozone. 제1항에 있어서, 상기 금속 전구체는 하프늄 전구체, 알루미늄 전구체, 티타늄 전구체, 지르코늄 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징을 하는 박막 제조 방법.The method of claim 1, wherein the metal precursor comprises at least one selected from the group consisting of a hafnium precursor, an aluminum precursor, a titanium precursor, and a zirconium precursor. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물은 HfO2, ZrO2, Ta2O5, Y2O3, Nb2O5, Al2O3, TiO2, CeO2, In2O3, B2O3, SiO2, GeO2, SnO2, PbO, PbO2, Pb3O4, La2O3, As2O5, As2O3, Pr2O3, Sb2O3, Sb2O5, P2O5로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 제조 방법.The metal oxide of claim 1, wherein the metal oxide is HfO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 , Y 2 O 3 , Nb 2 O 5 , Al 2 O 3 , TiO 2 , CeO 2 , In 2 O 3 , B 2 O 3 , SiO 2 , GeO 2 , SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 3 O 4 , La 2 O 3 , As 2 O 5 , As 2 O 3 , Pr 2 O 3 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 5 , P 2 O 5 It is any one selected from the group consisting of a thin film manufacturing method. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화막을 형성하는 단계는,The method of claim 1, wherein the forming of the metal oxide layer comprises: 상기 기판 상부로 상기 금속 전구체를 도입하는 단계;Introducing the metal precursor onto the substrate; 상기 금속 전구체의 제1 부분은 상기 기판 상에 화학 흡착시키고, 상기 금속 전구체의 제2 부분은 물리 흡착시키는 단계;Chemisorbing a first portion of the metal precursor onto the substrate and physically adsorbing a second portion of the metal precursor; 상기 기판과 물리적 흡착된 상기 금속 전구체의 제2 부분을 퍼지가스를 이용하여 제거하는 단계;Removing a second portion of the metal precursor physically adsorbed to the substrate using a purge gas; 상기 기판 상부로 상기 오존가스 85 내지 100vol%를 포함하는 산화제를 도입하는 단계; 및Introducing an oxidant comprising 85 to 100 vol% of the ozone gas onto the substrate; And 상기 금속 전구체의 제1 부분과 상기 산화제를 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 제조 방법.Reacting the first portion of the metal precursor with the oxidant. 제6항에 있어서, 상기 금속 산화막을 형성하는 단계를 적어도 1회 반복하는 것을 특징으로 하는 박막 제조 방법.The method of claim 6, wherein the forming of the metal oxide layer is repeated at least once. 제6항에 있어서, 상기 금속 전구체를 제공하는 단계는 The method of claim 6, wherein providing the metal precursor is 액체 상태의 금속 전구체를 준비하는 단계; Preparing a metal precursor in a liquid state; 상기 액체 상태의 금속 전구체를 60 내지 95℃의 온도로 가열하여 기체 상태의 금속 전구체로 형성하는 단계를 수행함으로서 제조되는 것을 ; 및 Prepared by heating the liquid metal precursor to a temperature of 60 to 95 ° C. to form a gaseous metal precursor; And 상기 기체 상태의 금속 전구체를 상기 기판의 상부로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 제조 방법.And providing the gaseous metal precursor to the top of the substrate. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화막을 형성하는 단계는,The method of claim 1, wherein the forming of the metal oxide layer comprises: 상기 금속 전구체와 상기 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제를 상기 기판의 상부로 동시에 주입하여 상기 기판 상에서 상기 금속 전구체와 상기 산화제를 화학 반응시켜 금속 산화물을 형성하는 단계; 및Simultaneously injecting an oxidant including the metal precursor and the 85 to 100 vol% of the ozone gas into the upper portion of the substrate to chemically react the metal precursor and the oxidant on the substrate to form a metal oxide; And 상기 금속 산화물이 상기 기판의 표면에 화학 흡착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 제조 방법.And chemically adsorbing the metal oxide on the surface of the substrate. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물을 포함하는 금속 산화막은 게이트 산화막인 것을 특징으로 하는 박막 제조 방법.The method of claim 1, wherein the metal oxide film including the metal oxide is a gate oxide film. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물을 포함하는 금속 산화막은 유전막인 것을 특징으로 하는 박막 제조 방법.The method of claim 1, wherein the metal oxide film including the metal oxide is a dielectric film. 금속 전구체 및 상기 금속 전구체를 산화시키기 위한 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제를 상기 기판의 상부로 제공하는 단계;Providing an oxidant comprising a metal precursor and 85 to 100 vol% ozone gas for oxidizing the metal precursor to the top of the substrate; 상기 기판의 상부로 제공된 금속 전구체와 상기 산화제의 반응에 의해 상기 기판 상에 금속 산화물을 포함하는 게이트 절연막을 형성하는 단계;Forming a gate insulating film including a metal oxide on the substrate by reaction of the metal precursor provided on the substrate with the oxidant; 상기 게이트 절연막 상에 게이트 도전막을 형성하는 단계; 및Forming a gate conductive film on the gate insulating film; And 상기 게이트 도전막과 상기 게이트 절연막을 순차적으로 패터닝하여 게이트 도전막 패턴과 게이트 절연막 패턴으로 이루어진 게이트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 게이트 구조물 제조 방법.And sequentially patterning the gate conductive layer and the gate insulating layer to form a gate pattern including a gate conductive layer pattern and a gate insulating layer pattern. 제12항에 있어서, 상기 산화제는 상기 오존가스 89 내지 99 vol% 및 산소가스 1 내지 11 vol%를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 구조물 제조 방법.The method of claim 12, wherein the oxidizing agent comprises 89 to 99 vol% of the ozone gas and 1 to 11 vol% of the oxygen gas. 제12항에 있어서, 상기 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제는, The oxidizing agent of claim 12, wherein the oxidizing agent comprises 85 to 100 vol% of the ozone gas. 기체 상태의 오존과 기체 상태의 산소를 포함하는 혼합가스로부터 상기 기체 상태의 오존을 액화시키는 단계;Liquefying the gaseous ozone from a mixed gas comprising gaseous ozone and gaseous oxygen; 상기 기체 상태의 산소를 제거하는 단계; 및Removing the oxygen in the gas phase; And 상기 액화된 오존을 기화시키는 단계를 수행하여 제조되는 것을 특징으로 하는 게이트 구조물 제조 방법.And evaporating the liquefied ozone. 제12항에 있어서, 상기 게이트 산화막을 형성하는 단계는,The method of claim 12, wherein the forming of the gate oxide layer comprises: 상기 기판 상부로 상기 금속 전구체를 도입하는 단계;Introducing the metal precursor onto the substrate; 상기 금속 전구체의 제1 부분은 상기 기판 상에 화학 흡착시키고, 상기 금속 전구체의 제2 부분은 물리 흡착시키는 단계;Chemisorbing a first portion of the metal precursor onto the substrate and physically adsorbing a second portion of the metal precursor; 상기 기판과 물리적 흡착된 상기 금속 전구체의 제2 부분을 퍼지가스를 이용하여 제거하는 단계;Removing a second portion of the metal precursor physically adsorbed to the substrate using a purge gas; 상기 기판 상부로 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제를 도입하는 단계;Introducing an oxidant comprising 85 to 100 vol% ozone gas to the substrate; 상기 금속 전구체의 제1 부분과 상기 산화제를 산화 반응시키는 단계; 및Oxidizing the first portion of the metal precursor and the oxidant; And 상기 금속 전구체를 도입하는 단계 내지 상기 산화 반응시키는 단계를 적어도 1회 반복 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 구조물 제조 방법.Introducing the metal precursor to repeating the oxidation reaction at least once. 제12항에 있어서, 상기 게이트 산화막을 형성하는 단계는,The method of claim 12, wherein the forming of the gate oxide layer comprises: 상기 금속 전구체와 상기 오존가스를 85 내지 100 vol% 포함하는 산화제를 상기 기판의 상부로 동시에 주입하여 상기 기판 상에서 상기 금속 전구체와 상기 산화제를 화학 반응시켜 금속 산화물을 형성하는 단계; 및Simultaneously injecting an oxidant containing 85 to 100 vol% of the metal precursor and the ozone gas to an upper portion of the substrate to chemically react the metal precursor and the oxidant on the substrate to form a metal oxide; And 상기 금속 산화물이 상기 기판의 표면에 화학 흡착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 구조물 제조 방법.And chemically adsorbing the metal oxide on the surface of the substrate. 기판 상에 하부전극을 형성하는 단계;Forming a lower electrode on the substrate; 상기 기판의 하부전극의 상으로 금속 전구체 및 상기 금속 전구체를 산화시키기 위한 오존가스 85 내지 100 vol%포함하는 산화제를 제공하는 단계;Providing an oxidant comprising 85 to 100 vol% of an ozone gas for oxidizing the metal precursor and the metal precursor onto the lower electrode of the substrate; 상기 하부전극 상부로 제공된 금속 전구체와 상기 산화제의 반응에 의해 상기 기판 상에 금속 산화물을 포함하는 유전막을 형성하는 단계; 및Forming a dielectric film including a metal oxide on the substrate by reaction of the metal precursor provided over the lower electrode and the oxidant; And 상기 유전막 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 커패시터 제조 방법.Forming an upper electrode on the dielectric layer. 제17항에 있어서, 상기 산화제는 상기 오존가스 89 내지 99 vol% 및 산소가스 1 내지 11 vol%를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.The method of claim 17, wherein the oxidant comprises 89 to 99 vol% of the ozone gas and 1 to 11 vol% of the oxygen gas. 제17항에 있어서, 상기 오존가스 85 내지 100 vol%를 포함하는 산화제는 The oxidizing agent of claim 17, wherein the oxidizing agent comprises 85 to 100 vol% of the ozone gas. 기체 상태의 오존과 기체 상태의 산소를 포함하는 혼합가스로부터 상기 기체 상태의 오존을 액화시키는 단계; Liquefying the gaseous ozone from a mixed gas comprising gaseous ozone and gaseous oxygen; 상기 기체 상태의 산소를 제거하는 단계; 및Removing the oxygen in the gas phase; And 상기 액화된 오존을 기화시키는 단계를 수행하여 제조되는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.Capacitor manufacturing method characterized in that it is prepared by performing the step of vaporizing the liquefied ozone.
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