KR20070023560A - Dielectric film capacitor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
유전체막 커패시터는 개구부를 갖고, 백금을 포함하는 재료로 이루어지는 하부 전극과, 하부 전극의 상방에 마련된 ABOx형 페로브스카이트 구조를 갖는 산화물을 포함하는 유전체막과, 유전체막의 상방에 마련된 상부 전극을 포함한다. 유전체막의 형성 영역의 면적에 대한 하부 전극의 평면 면적의 비율이 50 % 이상이다. 유전체막 커패시터는, 백금을 포함하는 재료로 이루어지는 막 두께 10 내지 100 ㎚의 하부 전극과, 하부 전극의 상방에 마련된 ABOx형 페로브스카이트 구조를 갖는 산화물을 포함하는 유전체막과, 유전체막의 상방에 마련된 상부 전극을 포함한다.The dielectric film capacitor has an opening having a lower electrode made of a material containing platinum, a dielectric film comprising an oxide having an ABOx type perovskite structure provided above the lower electrode, and an upper electrode provided above the dielectric film. Include. The ratio of the planar area of the lower electrode to the area of the formation region of the dielectric film is 50% or more. The dielectric film capacitor is a dielectric film including a lower electrode made of a platinum-containing material, a lower electrode having a thickness of 10 to 100 nm, an oxide having an ABOx type perovskite structure provided above the lower electrode, and a dielectric film above. It includes an upper electrode provided.
유전체막 형성용 조성물, 절연층, 유전체막 커패시터, 하부 전극, 개구부, 상부 전극 Dielectric film forming composition, insulating layer, dielectric film capacitor, lower electrode, opening, upper electrode
Description
도1의 (a) 내지 도1의 (f)는 본 발명의 제1 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)의 일 제조 공정을 모식적으로 도시하는 단면도.1 (a) to 1 (f) are cross-sectional views schematically showing one manufacturing process of the
도2는 본 발명의 제1 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)에 있어서의 하부 전극(22)의 평면 형상을 모식적으로 도시하는 평면도.Fig. 2 is a plan view schematically showing the planar shape of the
도3의 (a) 내지 도3의 (f)는 본 발명의 제1 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)의 일 제조 공정을 모식적으로 도시하는 단면도.3A to 3F are cross-sectional views schematically showing one manufacturing process of the
도4는 제2 실시예에서 얻어진 하부 전극(22)의 표면 거칠기의 측정 결과를 나타내는 그래프.4 is a graph showing a measurement result of the surface roughness of the
도5는 제1 실시예에서 얻어진 ABOx형의 결정 구조를 갖는 산화물 입자의 분산액 속의 입자[(i) 성분]의 입자경 분포를 나타내는 그래프.Fig. 5 is a graph showing particle diameter distribution of particles [component (i)] in a dispersion of oxide particles having an ABOx-type crystal structure obtained in Example 1;
도6은 제1 실시예에서 얻어진 유전체막 형성용 조성물(1)의 건조물의 X선 회절의 결과를 나타내는 도면.Fig. 6 is a diagram showing the result of X-ray diffraction of the dried product of the dielectric film-forming composition 1 obtained in the first embodiment.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 유전체막 형성용 조성물1: Composition for Dielectric Film Formation
12 : 절연층12: insulation layer
20 : 유전체막 커패시터20: dielectric film capacitor
22 : 하부 전극22: lower electrode
22a : 개구부22a: opening
24, 24a : 유전체막24, 24a: dielectric film
26 : 상부 전극26: upper electrode
26a : 도전층26a: conductive layer
[문헌 1] 일본 특허 공개 평8-78636호 공보[Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8-78636
[문헌 2] 일본 특허 공개 제2004-349394호 공보[Document 2] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-349394
[문헌 3] 일본 특허 공개 제2005-85812호 공보[Document 3] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-85812
[문헌 4] 일본 특허 공개 제2005-101531호 공보[Document 4] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-101531
본 발명은 유전체막 커패시터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dielectric film capacitor and a method of manufacturing the same.
예를 들어, 휴대 전화 등으로 대표되는 이동 통신 단말 등의 정보 산업 분야의 디바이스에는, 금후 점점 더 고속화, 고용량화, 소형화가 요구되고, 그것을 실현하기 위한 고기능 디바이스의 연구 개발이 광범위하게 정력적으로 진행되고 있다. 그 중에서도, 티탄산 바륨, 티탄산 바륨 스트론튬, 티탄산 지르콘산 납으로 대표되는 ABOx형[페로브스카이트형(perovskite)] 결정 구조를 갖는 유전체 재료는 커패시터나 메모리 재료 등의 전자 디바이스 분야에서 널리 이용되고 있다.For example, devices in the information industry field such as mobile communication terminals such as mobile phones are increasingly required to have higher speed, higher capacity, and smaller size in the future, and research and development of high-performance devices for realizing them are widely and vigorously progressed. have. Among them, dielectric materials having an ABOx type (perovskite) crystal structure represented by barium titanate, barium strontium titanate, and lead zirconate titanate are widely used in the field of electronic devices such as capacitors and memory materials.
그러나, 이러한 전자 디바이스의 새로운 소형화 및 고성능화를 위해서는, 소자의 박막화가 불가되고, 그로 인해서는 고기능 또한 고품질의 유전체막 커패시터의 제조 기술의 확립이 열쇠가 되고 있다.However, for the miniaturization and high performance of such electronic devices, it is impossible to reduce the thickness of the device, and therefore, the establishment of a manufacturing technique of a high function and high quality dielectric film capacitor is key.
유전체막 커패시터는, 일반적으로 기판, 절연층, 하부 전극, 유전체막 및 상부 전극이 차례로 적층된 구조를 갖는다. 유전체막 커패시터는 스패터링, CVD법(화학 기상 성장법), MBE법(분자선 에피택시법), 졸겔법, MOD법(유기 금속 분해법) 등에 의해 성막 가능하다. 그 중에서도, 제조 비용이 낮고, 조성 제어 및 형상 부여의 용의함 및 고가인 장치를 필요로 하지 않는 점에서 액상법에 기대가 모아지고 있다.The dielectric film capacitor generally has a structure in which a substrate, an insulating layer, a lower electrode, a dielectric film, and an upper electrode are sequentially stacked. The dielectric film capacitor can be formed by sputtering, CVD (chemical vapor deposition), MBE (molecular beam epitaxy), sol-gel, MOD (organic metal decomposition), or the like. Especially, expectation is gathered in the liquid-phase method from the point which manufacture cost is low, the ease of composition control, shape provision, and an expensive apparatus are not needed.
유전체막을 기상법으로 성막하는 경우, 일반적으로 성막한 유전체막을 산화 분위기 속에서 열처리함으로써, 유전체막의 유전 특성을 향상시킬 필요가 있다. 또한, 유전체막을 액상법으로 성막할 경우, 일반적으로 유전체막의 원료인 유기 화합물을 유기 용매 속에 용해시킨 졸겔 용액 혹은 유전체 재료 입자를 분산시킨 용액을 도포하여 얻어진 도포막을 산화 분위기 속에서 열처리할 필요가 있다. 이로 인해, 하부 전극에는 산화하기 어려운 귀금속이 이용된다. 구체적으로는, 하부 전극이 재료로서, 백금(Pt)을 베이스로 하는 재료가 많이 이용된다.When the dielectric film is formed by the vapor phase method, it is generally necessary to improve the dielectric properties of the dielectric film by heat-treating the formed dielectric film in an oxidizing atmosphere. When the dielectric film is formed by the liquid phase method, it is generally necessary to heat-treat the coating film obtained by applying a sol-gel solution in which an organic compound, which is a raw material of the dielectric film, is dissolved in an organic solvent, or a solution in which dielectric material particles are dispersed. For this reason, the noble metal which is hard to oxidize is used for a lower electrode. Specifically, as the material of the lower electrode, a material based on platinum Pt is often used.
실리콘 웨이퍼 상에 유전체막 커패시터를 작성할 경우, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 실리콘계 절연층(예를 들어, 산화 실리콘층) 상에 하부 전극(예를 들어, Pt막)을 형성한다. 그러나, 실리콘계 절연층과 하부 전극(특히, Pt막)은 밀착성이 나쁘기 때문에, 실리콘계 절연층으로부터 하부 전극이 용이하게 박리된다. 이 하부 전극의 박리에 의해 패터닝, 다이싱 컷 등의 수법을 이용하여 유전체막 커패시터를 제조하는 것이 매우 곤란해지다. 이를 해결하기 위해, 실리콘계 절연층과 하부 전극의 밀착성을 높이는 시도로서, 실리콘계 절연층과 하부 전극 사이에 밀착층을 작성하는 방법이 보고되고 있다.When a dielectric film capacitor is prepared on a silicon wafer, for example, a lower electrode (for example, a Pt film) is formed on a silicon-based insulating layer (for example, a silicon oxide layer) formed on the silicon wafer. However, since the adhesion between the silicon-based insulating layer and the lower electrode (particularly, the Pt film) is poor, the lower electrode is easily peeled off from the silicon-based insulating layer. By peeling this lower electrode, it becomes very difficult to manufacture a dielectric film capacitor using methods such as patterning and dicing cut. In order to solve this problem, as an attempt to improve the adhesion between the silicon-based insulating layer and the lower electrode, a method of forming an adhesion layer between the silicon-based insulating layer and the lower electrode has been reported.
예를 들어, 일본 특허 공개 평8-78636호 공보에서는, 산화 실리콘층과 귀금속 전극막 사이에 밀착층으로서 티탄(Ti)막을 작성함으로써, 산화 실리콘층과 귀금속 전극막의 밀착성의 개선을 시도하고 있다. 그러나, 이 Ti막의 산화에 의해 기판에 휘어짐이 생기거나, Ti막의 산화에 의해 생긴 산화물이 귀금속 전극막과 유전체막의 계면에 확산하거나 하는 경우가 있다.For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-78636 attempts to improve the adhesion between the silicon oxide layer and the noble metal electrode film by creating a titanium (Ti) film as an adhesion layer between the silicon oxide layer and the noble metal electrode film. However, the Ti film may be warped by the oxidation of the Ti film, or the oxide produced by the oxidation of the Ti film may diffuse to the interface between the noble metal electrode film and the dielectric film.
예를 들어, 일본 특허 공개 제2004-349394호 공보에서는, 산화 실리콘층과 백금 전극막 사이에 밀착층으로서 금(Au)막을 작성하여 백금 전극막의 응력을 완화함으로써, 산화 실리콘층과 백금 전극막의 밀착성의 개선을 시도하고 있다. 그러나, 다층의 귀금속 박막의 작성은, 실제로 디바이스 제조할 때에 비용의 점에서 불리하다. 또한, Au막과 산화 실리콘층의 밀착성은 양호하다고 할 수 없고, 밀착성이 개선되어 있다고는 말하기 어렵다.For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-349394 discloses adhesion between a silicon oxide layer and a platinum electrode film by creating a gold (Au) film as an adhesion layer between the silicon oxide layer and the platinum electrode film to relieve stress of the platinum electrode film. Is trying to improve. However, the production of a multilayer noble metal thin film is disadvantageous in terms of cost when actually manufacturing a device. In addition, the adhesion between the Au film and the silicon oxide layer is not good, and it is difficult to say that the adhesion is improved.
예를 들어, 일본 특허 공개 제2005-85812호 공보 및 일본 특허 공개 제2005-101531호 공보에서는, 산화 실리콘층과 백금 전극막 사이에 밀착층으로서 유전체막으로 동일한 재료를 이용한 밀착층을 형성하여 막의 응력을 완화함으로써, 산화 실리콘층과 백금 전극막의 밀착성의 개선을 시도하고 있다. 이 방법에 따르면, 밀착 층과 유전체층이 동일 재료이므로, 밀착층이 하부 전극과 유전체막의 계면에 확산해도 특성의 열화를 초래하지 않는다. 그러나, 밀착층으로서 기능할 수 있는 유전체 재료를 선택할 필요가 있기 때문에, 유전체막으로서 사용 가능한 재료 조성이 한정되어 버려 유전체막 커패시터의 특성상 바람직하지 못하다.For example, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2005-85812 and 2005-101531, an adhesion layer using the same material as the dielectric film is formed between the silicon oxide layer and the platinum electrode film to form an adhesion layer. By relieving stress, improvement of the adhesiveness of a silicon oxide layer and a platinum electrode film is attempted. According to this method, since the adhesion layer and the dielectric layer are the same material, even if the adhesion layer diffuses at the interface between the lower electrode and the dielectric film, the deterioration of characteristics is not caused. However, since it is necessary to select a dielectric material capable of functioning as an adhesion layer, the material composition usable as the dielectric film is limited, which is not preferable in view of the characteristics of the dielectric film capacitor.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평8-78636호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-78636
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2004-349394호 공보[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-349394
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2005-85812호 공보[Patent Document 3] Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-85812
[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 제2005-101531호 공보[Patent Document 4] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-101531
본 발명은 전술의 실정에 비추어 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 하부 전극과, 이 하부 전극 아래에 마련된 층의 밀착성을 개선할 수 있어 산화되기 어렵고, 열적으로 안정된 전극 구조를 제공할 수 있어 수율이 양호하고, 또한 특성이 우수한 유전체막 커패시터 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to improve adhesion between the lower electrode and the layer provided under the lower electrode, which makes it difficult to oxidize and provides a thermally stable electrode structure. It is desirable to provide a dielectric film capacitor having excellent and excellent characteristics and a method of manufacturing the same.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 유전체막 커패시터를 포함하는 전자 회로 부품을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electronic circuit component including the dielectric film capacitor.
본 발명의 제1 형태에 관한 유전체막 커패시터는, In the dielectric film capacitor according to the first aspect of the present invention,
개구부를 갖고, 백금을 포함하는 재료로 이루어지는 하부 전극과, A lower electrode having an opening and made of a material containing platinum,
상기 하부 전극의 상방에 마련된 ABOx형 결정 구조를 갖는 산화물을 포함하는 유전체막과, A dielectric film comprising an oxide having an ABOx type crystal structure provided above the lower electrode;
상기 유전체막의 상방에 마련된 상부 전극을 포함하고, An upper electrode provided above the dielectric film,
상기 유전체막의 형성 영역의 면적에 대한, 상기 하부 전극의 평면 면적의 비율이 50 % 이상이다.The ratio of the planar area of the lower electrode to the area of the formation region of the dielectric film is 50% or more.
여기서, 「평면」이라 함은, 상기 하부 전극, 상기 유전체막 및 상기 상부 전극의 적층 방향으로 수직한 평면을 말하고, 「평면 면적」이라 함은, 상기 수직인 평면에 있어서의 면적을 말한다. 또한, 「유전체막의 형성 영역」이라 함은, 상기 평면에 있어서 상기 유전체막이 최대의 면적을 차지하는 영역(예를 들어, 상기 유전체막의 상면)을 말한다.Here, the term "plane" refers to a plane perpendicular to the stacking direction of the lower electrode, the dielectric film and the upper electrode, and the term "plane area" refers to an area in the perpendicular plane. In addition, the "region of formation of a dielectric film" means the area | region (for example, the upper surface of the said dielectric film) which the said dielectric film occupies the largest area in the said plane.
본 발명의 제2 형태에 관한 유전체막 커패시터는, In the dielectric film capacitor according to the second aspect of the present invention,
백금을 포함하는 재료로 이루어지는 막 두께 10 내지 100 ㎚의 하부 전극과, A lower electrode having a thickness of 10 to 100 nm made of a material containing platinum,
상기 하부 전극의 상방에 마련된 ABOx형 결정 구조를 갖는 산화물을 포함하는 유전체막과, A dielectric film comprising an oxide having an ABOx type crystal structure provided above the lower electrode;
상기 유전체막의 상방에 마련된 상부 전극을 포함한다. And an upper electrode provided above the dielectric film.
본 발명의 제3 형태에 관한 유전체막 커패시터의 제조 방법은, The manufacturing method of the dielectric film capacitor which concerns on the 3rd aspect of this invention is
(a) 개구부를 갖고, 백금을 포함하는 재료로 이루어지는 하부 전극을 형성하는 공정과,(a) a step of forming a lower electrode having an opening and made of a material containing platinum;
(b) 상기 하부 전극 상에 ABOx형 결정 구조를 갖는 산화물을 포함하는 유전체막을 직접 형성하는 공정과,(b) directly forming a dielectric film comprising an oxide having an ABOx type crystal structure on the lower electrode;
(c) 상기 유전체막의 상방에 상부 전극을 형성하는 공정을 포함하고, (c) forming an upper electrode above the dielectric film,
상기 공정 (a)는 상기 유전체막의 형성 영역의 면적에 대한, 상기 하부 전극 의 평면 면적의 비율이 50 % 이상이 되도록, 상기 하부 전극을 패터닝하는 공정을 포함한다.The step (a) includes a step of patterning the lower electrode so that the ratio of the planar area of the lower electrode to the area of the formation region of the dielectric film is 50% or more.
본 발명의 제4 형태에 관한 유전체막 커패시터의 제조 방법은,The manufacturing method of the dielectric film capacitor which concerns on the 4th aspect of this invention is
(a) 백금을 포함하는 재료로 이루어지는 막 두께 10 내지 100 ㎚의 하부 전극을 형성하는 공정과,(a) forming a lower electrode having a thickness of 10 to 100 nm made of a material containing platinum,
(b) 상기 하부 전극 상에 ABOx형 결정 구조를 갖는 산화물을 포함하는 유전체막을 직접 형성하는 공정과,(b) directly forming a dielectric film comprising an oxide having an ABOx type crystal structure on the lower electrode;
(c) 상기 유전체막의 상방에 상부 전극을 형성하는 공정을 포함한다.(c) forming an upper electrode above the dielectric film.
본 발명의 제5 형태에 관한 전자 회로 부품은 상기 유전체막 커패시터를 포함한다.An electronic circuit component according to a fifth aspect of the present invention includes the above dielectric film capacitor.
이하, 본 발명의 실시 형태의 유전체막 커패시터 및 그 제조 방법 및 전자 회로 부품에 대해 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the dielectric film capacitor of this embodiment of this invention, its manufacturing method, and electronic circuit component are demonstrated in detail.
1. 제1 실시 형태1. First embodiment
1. 1. 유전체막 커패시터 1. 1. Dielectric Film Capacitor
도1의 (f)는 본 발명의 제1 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)를 모식적으로 도시하는 단면도이며, 도2는 도1의 (f)의 유전체막 커패시터(20)에 있어서의 하부 전극(22)의 평면 패턴을 모식적으로 도시하는 평면도이다.FIG. 1F is a cross-sectional view schematically showing the
본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)는 하부 전극(22)과, 하부 전극(22)의 상방에 마련된 유전체막(24)과, 유전체막(24)의 상방에 마련된 상부 전극(26)을 포함한다. 하부 전극(22)은, 도1의 (f)에 도시한 바와 같이 개구부(22a)를 갖는다. 즉, 하부 전극(22)은 복수의 분리된 부분(도2에 있어서의 부분 Y1 내지 Y12)으로 이루어지고, 이 분리된 부분의 간극이 개구부(22a)이다. 유전체막(24)은 ABOx형 결정 구조를 갖는 산화물을 포함한다.The
본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)는, 예를 들어 인터포저에 내장되는 박막 콘덴서로서 사용할 수 있다.The
본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)는, 예를 들어 강유전체 메모리 장치(도시하지 않음)의 강유전체막 커패시터로서 사용할 수 있다. 이 경우, 유전체막 커패시터(20)의 유전체막(24)에는 정보로서의 전하가 모아진다. 또한, 이 경우 강유전체 메모리 장치는 유전체막 커패시터(20)와 함께, 박막 트랜지스터(TFT), MOSFET 등의 트랜지스터(도시하지 않음)를 포함한다.The
하부 전극(22)은 백금을 포함하는 재료로 이루어지고, 바람직하게는 백금 또는 백금과 백금 이외의 금속(예를 들어, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴 및 이리듐으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속)의 합금으로 이루어진다. 또한, 하부 전극(22)은 단층막이라도 좋고, 또는 적층한 다층막이라도 좋다.The
유전체막(24)을 구성하는 ABOx형 결정 구조를 갖는 산화물에 있어서는, 금속종 A는 Li, Na, Ca, Sr, Ba 및 La로부터 선택되는 1종 이상의 금속일 수 있고, 금속종 B는 Ti, Zr, Ta 및 Nb로부터 선택되는 1종 이상의 금속일 수 있다. 예를 들어, 유전체막(24)은 [Pb(Zr, Ti)O3](PZT), SrBi2Ta2O9(SBT), (Bi, La)4Ti3O12(BLT)로 이루어질 수 있다.In the oxide having the ABOx type crystal structure constituting the
상부 전극(26)은 하부 전극(22)에 사용 가능한 재료로서 예시한 상기 재료로 형성되어도 좋고, 혹은 알루미늄, 은, 니켈 등으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 상부 전극(26)은 단층막이라도 좋고, 또는 적층한 다층막이라도 좋다.The
본 실시 형태에 있어서는, 하부 전극(22)은 절연층(12) 상에 설치되어 있다. 이 절연층(12)은 예를 들어, 실리콘계 절연층일 수 있다. 실리콘계 절연층은 규소를 포함하는 절연층이며, 그 막 두께는 100 내지 2000 ㎚인 것이 바람직하고, 100 내지 500 ㎚인 것이 보다 바람직하다. 여기서, 실리콘계 절연층의 막 두께가 100 ㎚ 미만이면 리크 전류가 크고, 한편 실리콘계 절연층의 막 두께가 2000 ㎚를 넘으면 기판에 관한 응력이 강해진다.In this embodiment, the
또한, 실리콘계 절연층은, 1010 Ω㎝ 이상의 체적 저항률을 갖는 것이 바람직하고, 1012 Ω㎝ 이상의 체적 저항률을 갖는 것이 보다 바람직하다. 실리콘계 절연층의 체적 저항률이 1010 Ω㎝ 미만이면 리크 전류가 커진다.In addition, the silicon-based insulating layer preferably has a volume resistivity of 10 10 Ωcm or more, and more preferably has a volume resistivity of 10 12 Ωcm or more. If the volume resistivity of the silicon-based insulating layer is less than 10 10 ? Cm, the leakage current increases.
실리콘계 절연층으로서는, 예를 들어 산화 실리콘층, 질화 실리콘층, 산화 질화 실리콘층, 실리콘계 Low-k막을 들 수 있다. 또한, 도시하지 않지만, 하부 전극(22)의 하부에 컨택트층이 설치되어 있어도 좋다.As a silicon type insulating layer, a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, a silicon oxynitride layer, and a silicon type low-k film are mentioned, for example. Although not shown, a contact layer may be provided below the
또한, 절연층(12)이 실리콘계 절연층인 경우, 실리콘계 절연층과 하부 전극(22) 사이에, 금속과 실리콘이 혼재되는 중간층(도시하지 않음)이 형성되어 있어도 좋다. 이 금속과 실리콘이 혼재되는 중간층은 하부 전극(22)을 구성하는 금속과, 실리콘계 절연층을 구성하는 규소 원자의 반응에 의해 형성된다. 실리콘계 절 연층과 하부 전극(22) 사이에 상기 중간층이 형성되어 있음으로써, 하부 전극(22)과 실리콘계 절연층 사이의 밀착성을 높일 수 있다.In addition, when the insulating
예를 들어, 하부 전극(22)이 백금을 포함하는 재료로 이루어질 경우, 실리콘계 절연층과 하부 전극(22) 사이에는, 백금과 실리콘이 혼재되는 중간층이 형성된다. 특히, 하부 전극(22)이 백금을 포함하는 재료로 이루어질 경우, 하부 전극(22)과 실리콘계 절연층의 밀착성이 악화되고, 하부 전극(22)이 실리콘계 절연층으로부터 박리될 경우가 있다. 이 경우에 있어서, 본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)에 따르면, 실리콘계 절연층[절연층(12)]과, 백금을 포함하는 재료로 이루어지는 전극[하부 전극(22)]이 백금과 실리콘이 혼재되는 중간층을 통해 배치되어 있음으로써, 실리콘계 절연층[절연층(12)]과 하부 전극(22) 사이의 밀착성을 양호하게 할 수 있다.For example, when the
본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)에 있어서는, 영역(X)은 유전체막(24)의 형성 영역이다. 이 영역(X)은 유전체막(24)의 상면(24b)[도1의 (f) 참조]에 상당한다. 여기서, 영역(X)은, 또한 상부 전극(26)의 평면 패턴에 상당한다.In the
도2에서는, 영역(X)은 도트로 나타내고, 영역(X)의 외부 모서리(A)는 굵은 선으로 나타내고, 부분(Y1 내지 Y12)은 각각 사선으로 나타내고 있다.In FIG. 2, the area X is represented by a dot, the outer edge A of the area X is represented by a thick line, and the part Y 1. To Y 12 ) are indicated by diagonal lines, respectively.
또한, 도2에 있어서는 하부 전극(22)을 구성하는 복수의 분리된 부분(Y1 내지 Y12)이 격자형으로 배열되어 있을 경우를 나타냈지만, 복수의 분리된 부분의 배열 패턴 및 크기는 이에 한정되지 않는다.In addition, in FIG. 2, a plurality of separated portions Y 1 constituting the
도2에 도시한 바와 같이, 이 유전체막 커패시터(20)에 있어서는 유전체막(24)의 형성 영역(X)의 면적에 대한 하부 전극(22)의 평면 면적[복수의 분리된 부분(Y1 내지 Y12)의 평면 면적의 합계]의 비율이 50 % 이상인 것이 바람직하다. 상기 비율이 50 % 이상임으로써, 하부 전극(22)의 전극으로서의 기능을 확보하면서, 하부 전극(22)과 그 하부에 있는 층의 밀착성을 높일 수 있다. 한편, 상기 비율이 50 % 미만일 경우, 하부 전극(22)의 전극으로서의 기능이 저하되는 경우가 있다.As shown in Fig. 2, in this
본 실시 형태의 유전체막 커패시터에 따르면, 유전체막(24)의 형성 영역(X)의 면적에 대한 하부 전극(22)의 평면 면적의 비율이 50 % 이상임으로써, 하부 전극(22)과, 하부 전극(22) 하에 마련된 층[도1의 (f)에서는 절연층(12)]의 밀착성이 개선되어 산화되기 어렵고, 열적으로 안정된 전극 구조를 제공할 수 있어 수율이 양호하고, 또한 특성이 우수하다. 이에 의해, 예를 들어 하부 전극(22) 상에 형성된 유전체막(24) 및 상부 전극(26)을 패터닝할 때에 하부 전극(22)의 박리를 방지할 수 있다.According to the dielectric film capacitor of this embodiment, the ratio of the planar area of the
특히, 하부 전극(22)이 Pt를 포함하는 재료로 이루어지고, 하부 전극(22) 하에 마련된 층이 실리콘계 절연층일 경우, 하부 전극(22)과 실리콘계 절연층의 밀착성을 양호하게 개선할 수 있어 하부 전극(22)의 박리를 방지할 수 있다.In particular, when the
1. 2. 유전체막 커패시터의 제조 방법 1. 2. Method of manufacturing dielectric film capacitor
다음에, 도1의 (a) 내지 도1의 (f)를 참조하여, 본 실시 형태의 유전체막 커 패시터(20)의 제조 방법에 대해 설명한다. 도1의 (a) 내지 도1의 (f)는 본 발명의 제1 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)의 하나의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.Next, referring to Figs. 1A to 1F, a method of manufacturing the
본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)의 제조 방법은, (a) 개구부(22a)를 갖고, 백금을 포함하는 재료로 이루어지는 하부 전극(22)을 형성하는 공정과, (b) 하부 전극(22) 상에 ABOx형 결정 구조를 갖는 산화물을 포함하는 유전체막(24)을 직접 형성하는 공정과, (c) 유전체막(24)의 상방에 상부 전극(26)을 형성하는 공정을 포함한다. 여기서, 공정(a)은 유전체막(24)의 형성 영역(X)의 면적에 대한 하부 전극(22)의 평면 면적의 비율이 50 % 이상이도록, 하부 전극(22)을 패터닝하는 공정을 포함한다(도2 참조).The manufacturing method of the
이하, 본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)의 각 제조 공정에 대해 설명한다.Hereinafter, each manufacturing process of the
1. 2. 1. 하부 전극(22)의 형성 1. 2. 1. Formation of
우선, 도1의 (a)에 도시한 바와 같이 기판(10)을 준비한다. 기판(10)은, 예를 들어 실리콘 기판, SOI 기판, 사파이어 기판, 화합물 반도체 기판 등의 반도체 기판일 수 있다.First, as shown in Fig. 1A, a
다음에, 도1의 (b)에 도시한 바와 같이 기판(10) 상에 절연층(12)을 형성한다. 절연층(12)의 재료로서는 「유전체막 커패시터」의 란으로 예시한 것을 사용할 수 있다. 또한, 절연층(12)은 공지의 방법(예를 들어, CVD법, 열 산화법, 스핀 코트법)을 이용하여 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 1B, an insulating
계속하여, 도1의 (c)에 도시한 바와 같이 절연층(12) 상에 하부 전극(22)을 형성한다. 하부 전극(22)의 성막 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 스패터법을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 하부 전극(22)을 형성하기 위한 도전층(도시하지 않음)을 성막한 후, 이 도전층을 패터닝함으로써, 하부 전극(22)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the
하부 전극(22)의 패터닝은, 예를 들어 리프트 오프법 혹은 이온 밀링법을 이용한 패터닝에 의해 행할 수 있다. 이에 따라, 개구부(22a)를 갖고, 복수의 분리된 부분(Y1 내지 Y12)으로 이루어지는 하부 전극(22)을 형성할 수 있다(도2 참조).Patterning of the
1. 2. 2. 유전체막(24a)의 성막 1. 2. 2. Formation of
다음에, 도1의 (d)에 도시한 바와 같이 하부 전극(22) 상에 유전체막(24a)을 직접 형성한다. 이 유전체막(24a)은 후술하는 공정으로 패터닝되어 소정의 패턴의 유전체막(24)이 형성된다[도1의 (f) 참조]. 유전체막(24a)은, 예를 들어 스패터링, CVD법(화학 기상 성장법), MBE법(분자선 에피텍시법), 졸겔법, MOD법(유기 금속 분해법) 등에 의해 성막 가능하다. 또한, 유전체막(24a)은 제조 비용의 관점이나 조성 제어와 형상 부여의 용이함으로부터, 고가인 장치를 필요로 하지 않는 액상법으로 성막하는 것이 바람직하다. 액상법으로 유전체막(24a)을 성막할 경우, 유전체막(24a)은 유전체막 형성용 조성물의 도포에 의해 형성할 수 있다. Next, as shown in Fig. 1D, a
본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)에 있어서는 하부 전극(22)이 개구부(22a)를 포함한다. 이로 인해, 유전체막 형성용 조성물의 도포에 의해 유전체 막(24a)을 형성함으로써, 하부 전극(22)의 개구부(22a)에 이 조성물을 유입시킬 수 있기 때문에, 개구부(22a) 내에 유전체막(24a)을 확실하게 매립할 수 있다.In the
본 실시 형태의 유전체막 형성용 조성물은, (i) ABOx형 결정 구조를 갖는 입자, (ⅱ) 금속종 A 및 금속종 B를 포함하는 금속 알콕시드, 금속 카르복시레이트, 금속착체 및 금속 수산화물의 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 성분 중 (i) 및 (ⅱ) 혹은 어느 한쪽과 (ⅲ) 유기 용매를 포함하는 조성물일 수 있다.The composition for forming a dielectric film of the present embodiment is a group of (i) particles having an ABOx type crystal structure, (ii) metal alkoxides, metal carboxylates, metal complexes and metal hydroxides containing metal type A and metal type B. It may be a composition comprising (i) and (ii) or one of the at least one component selected from (i) and an organic solvent.
본 실시 형태의 유전체막 형성용 조성물에 포함되는 (i) ABOx형 결정 구조의 산화물 입자의 농도는 20 내지 3 중량 %, 바람직하게는 15 내지 5 중량 %이다.The concentration of the oxide particles of the (i) ABOx type crystal structure contained in the dielectric film-forming composition of the present embodiment is 20 to 3% by weight, preferably 15 to 5% by weight.
여기서, 금속종 A 및 금속종 B의 구체예에 대해서는, 전술의 「유전체막 커패시터」의 란에서 설명한 대로이다.Here, specific examples of the metal species A and the metal species B are as described in the section of the above-mentioned "dielectric film capacitor".
또한, 본 실시 형태의 유전체 형성용 조성물에 포함되는 (ⅲ) 유기 용매는, 예를 들어 알코올계 용매, 다가(多價) 알코올계 용매, 에테르계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매 등을 예를 들 수 있다.Examples of the organic solvent included in the dielectric-forming composition of the present embodiment include alcohol solvents, polyhydric alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, ester solvents, and the like. Can be mentioned.
본 실시 형태의 유전체막 형성용 조성물을 하부 전극(22) 상에 도포하여 도포막을 형성하고, 이 도포막을 필요에 따라서 건조하는 것, 바람직하게는 흔히 가열 소성함으로써, 유전체막(24a)을 얻을 수 있다.The
본 실시 형태의 유전체막 형성용 조성물의 도포 방법으로서는, 예를 들어 오픈 스핀 도포법, 밀폐 스핀 도포법, 미스트화 도포의 LSM-CVD법(용액 기화 화학 기상 퇴적법), 디핑법, 스프레이법, 롤 코트법, 인쇄법, 잉크젯법, 전기 영동 전착법 등의 공지의 도포법을 이용할 수 있다.As a coating method of the composition for dielectric film formation of this embodiment, for example, the open spin coating method, the closed spin coating method, the LSM-CVD method (solution vaporization chemical vapor deposition method) of misting coating, the dipping method, the spray method, Known coating methods such as a roll coating method, a printing method, an inkjet method, and an electrophoretic electrodeposition method can be used.
도포막의 건조는, 통상 50 내지 300 ℃, 바람직하게는 100 내지 250 ℃의 온도로 행한다. 또한, 유전체막 형성용 조성물의 도포 및 필요에 따라서 건조까지의 일련의 조작을 몇회 반복하여 행함으로써, 최종적으로 얻어지는 유전체막(24a)을 원하는 막 두께로 설정할 수 있다.Drying of a coating film is normally performed at 50-300 degreeC, Preferably it is the temperature of 100-250 degreeC. In addition, the
그 후, 이 도포막을 통상 300 내지 900 ℃, 바람직하게는 400 내지 750 ℃의 온도로 가열하여 소성함으로써, 유전체막(24a)을 얻을 수 있다.Thereafter, the coating film is usually heated to a temperature of 300 to 900 ° C, preferably 400 to 750 ° C, and baked to obtain the
1. 2. 3. 상부 전극(26)의 형성 1. 2. 3. Formation of the
다음에, 도1의 (e)에 도시한 바와 같이 유전체막(24a) 상에 도전층(26a)을 형성한다. 이 도전층(26a)은 후술하는 공정으로 패터닝되어 소정의 패턴의 상부 전극(26)이 형성된다[도1의 (f) 참조]. 도전층(26a)의 형성 방법은 유전체막(24a)에 무시할 수 없는 손상을 부여하지 않는 방법이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 증착법 및 스패터링법을 이용할 수 있다.Next, as shown in Fig. 1E, a
계속하여, 도1의 (e)에 도시한 바와 같이, 예를 들어 포토리소그래피법에 의해 레지스트층(R)을 도전층(26a) 상에 형성한다. 본 실시 형태에 있어서는, 이 레지스트(R)는 원하는 유전체막(24)의 형성 영역(X)에 대응하는 평면 형상 및 크기를 갖는다. 이 레지스트(R)를 마스크로서, 유전체막(24a) 및 도전층(26a)을 패터닝한다. 이에 의해, 유전체막(24) 및 상부 전극(26)이 형성된다.Subsequently, as shown in Fig. 1E, the resist layer R is formed on the
여기서, 유전체막(24a) 및 도전층(26a)의 패터닝은 습윤 에칭이나 드라이 에칭 등의 공지의 방법을 이용할 수 있다.Here, for the patterning of the
상기 공정에 의해, 본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)를 얻을 수 있다.By the above process, the
2. 제2 실시 형태2. Second Embodiment
2. 1. 유전체막 커패시터 2. 1. Dielectric Film Capacitor
도3의 (f)는 본 발명의 제1 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)를 모식적으로 도시하는 단면도이다.3F is a cross-sectional view schematically showing the
본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)는 하부 전극(22)과, 하부 전극(22)의 상방에 마련된 유전체막(24)과, 유전체막(24)의 상방에 마련된 상부 전극(26)을 포함한다. 유전체막(24)은 ABOx형 결정 구조를 갖는 산화물을 포함한다.The
본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)는, 예를 들어 인터포저에 내장되는 박막 콘덴서로서 사용할 수 있다.The
본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)는, 예를 들어 강유전체 메모리 장치(도시하지 않음)의 강유전체막 커패시터로서 사용할 수 있다. 이 경우, 유전체막 커패시터(20)의 유전체막(24)에는 정보로서의 전하가 모아진다. 또한, 이 경우 강유전체 메모리 장치는 유전체막 커패시터(20)와 함께, 박막 트랜지스터(TFT), MOSFET 등의 트랜지스터(도시하지 않음)를 포함한다.The
하부 전극(22)은 백금을 포함하는 재료로 이루어지고, 바람직하게는 백금, 또는 백금과 백금 이외의 금속(예를 들어, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴 및 이리듐으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속)의 합금으로 이루어진다. 하부 전극(22)의 막 두께(d)[도3의 (f) 참조]는 10 내지 100 ㎚이며, 10 내지 70 ㎚인 것이 보다 바람직하고, 10 내지 50 ㎚인 것이 가장 바람직하다. 하부 전극(22)의 막 두께가 10 ㎚보다 작으면 전기 저항이 지나치게 높아질 경우가 있고, 한편 100 ㎚보다 크 면, 하부 전극(22)과 그 아래에 있는 층의 밀착성이 저하되는 면에서, 하부 전극(22)의 표면 거칠기가 커지기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 하부 전극(22)은 단층막이라도 좋고, 또는 적층한 다층막이라도 좋다.The
또한, 하부 전극(22)은 0.1 내지 3.0 Ω/□의 면 저항을 갖는 것이 바람직하고, 0.1 내지 1.0 Ω/□의 면 저항을 갖는 것이 보다 바람직하다. 하부 전극(22)의 면 저항이 3.0 Ω/□를 넘으면 저항 손실이 큰 콘덴서가 된다.In addition, the
유전체막(24)을 구성하는 ABOx형 결정 구조를 갖는 산화물에 있어서는, 금속종 A는 Li, Na, Ca, Sr, Ba 및 La로부터 선택되는 1종 이상의 금속일 수 있고, 금속종 B는 Ti, Zr, Ta 및 Nb로부터 선택되는 1종 이상의 금속일 수 있다. 예를 들어, 유전체막(24)은 [Pb(Zr, Ti)O3](PZT), SrBi2Ta2O9(SBT), (Bi, La)4Ti3O12(BLT)로 이루어질 수 있다.In the oxide having the ABOx type crystal structure constituting the
상부 전극(26)은 하부 전극(22)에 사용 가능한 재료로서 예시한 상기 재료로 형성되어도 좋고, 혹은 알루미늄, 은, 니켈 등으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 상부 전극(26)은 단층막이라도 좋고, 또는 적층한 다층막이라도 좋다.The
본 실시 형태에 있어서는, 하부 전극(22)은 절연층(12) 상에 설치되어 있다. 이 절연층(12)은, 예를 들어 실리콘계 절연층일 수 있다. 실리콘계 절연층은 규소를 포함하는 절연층이며, 그 막 두께는 100 내지 2000 ㎚인 것이 바람직하고, 100 내지 500 ㎚인 것이 보다 바람직하다. 여기서, 실리콘계 절연층의 막 두께가 100 ㎚ 미만이면 리크 전류가 크고, 한편 실리콘계 절연층의 막 두께가 2000 ㎚를 넘으 면 기판에 가한 응력이 강해진다.In this embodiment, the
또한, 실리콘계 절연층은 1010 Ω㎝ 이상의 체적 저항률을 갖는 것이 바람직하고, 1012 Ω㎝ 이상의 체적 저항률을 갖는 것이 보다 바람직하다. 실리콘계 절연층의 체적 저항률이 1010 Ω㎝ 미만이면 리크 전류가 커진다.Further, the silicon-based insulating layer preferably has a volume resistivity of 10 10 Ωcm or more, and more preferably has a volume resistivity of 10 12 Ωcm or more. If the volume resistivity of the silicon-based insulating layer is less than 10 10 ? Cm, the leakage current increases.
실리콘계 절연층으로서는, 예를 들어 산화 실리콘층, 질화 실리콘층, 산화 질화 실리콘층, 실리콘계 Low-k막을 들 수 있다. 또한, 도시하지 않지만, 하부 전극(22)의 하부에 컨택트층이 설치되어 있어도 좋다.As a silicon type insulating layer, a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, a silicon oxynitride layer, and a silicon type low-k film are mentioned, for example. Although not shown, a contact layer may be provided below the
또한, 절연층(12)이 실리콘계 절연층의 경우, 실리콘계 절연층과 하부 전극(22) 사이에 금속과 실리콘이 혼재되는 중간층(도시하지 않음)이 형성되어 있어도 좋다. 이 금속과 실리콘이 혼재되는 중간층은 하부 전극(22)을 구성하는 금속과, 실리콘계 절연층을 구성하는 규소 원자의 반응에 의해 형성된다. 실리콘계 절연층과 하부 전극(22) 사이에 금속과 실리콘이 혼재되는 중간층이 형성되어 있음으로써, 하부 전극(22)과 실리콘계 절연층 사이의 밀착성을 높일 수 있다.In the case where the insulating
예를 들어, 하부 전극(22)이 백금을 포함하는 재료로 이루어질 경우, 실리콘계 절연층과 하부 전극(22) 사이에는 백금과 실리콘이 혼재되는 중간층이 형성된다. 특히, 하부 전극(22)이 백금을 포함하는 재료로 이루어질 경우, 하부 전극(22)과 실리콘계 절연층의 밀착성이 악화되어 하부 전극(22)이 실리콘계 절연층으로부터 박리될 경우가 있다. 이 경우에 있어서, 본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)에 따르면, 실리콘계 절연층[절연층(12)]과 백금을 포함하는 재료로 이루 어지는 전극[하부 전극(22)]이 백금과 실리콘이 혼재되는 중간층을 통해 배치되어 있음으로써, 실리콘계 절연층[절연층(12)]과 하부 전극(22) 사이의 밀착성을 양호하게 할 수 있다.For example, when the
본 발명의 유전체막 커패시터에 따르면, 백금을 포함하는 재료로 이루어지는 막 두께 10 내지 100 ㎚의 하부 전극을 포함함으로써, 하부 전극(22)과, 하부 전극(22) 아래에 마련된 층[도3의 (f)에서는 절연층(12)]의 밀착성이 개선되고, 하부 전극(22)의 표면 거칠기가 양호하여 산화되기 어렵고, 열적으로 안정된 전극 구조가 제공할 수 있어 수율이 양호하고, 또한 특성이 우수하다. 이에 의해, 예를 들어 하부 전극(22) 상에 형성된 유전체막(24) 및 상부 전극(26)을 패터닝할 때에 하부 전극(22)의 박리를 방지할 수 있다.According to the dielectric film capacitor of the present invention, by including a lower electrode having a film thickness of 10 to 100 nm made of a material containing platinum, the
특히, 하부 전극(22)이 백금을 포함하는 재료로 이루어지고, 하부 전극(22) 하에 마련된 층이 실리콘계 절연층일 경우에, 하부 전극(22)과 실리콘계 절연층의 밀착성을 양호하게 개선할 수 있어 하부 전극(22)의 박리를 방지할 수 있다.In particular, when the
또한, 하부 전극(22)의 표면 거칠기가 양호함으로써, 유전체 박막을 통해 흐르는 리크 전류가 작아지고, 또한 유전체 박막의 내전압에 관한 신뢰성도 향상된다.In addition, since the surface roughness of the
2. 2. 유전체막 커패시터의 제조 방법 2. 2. Method of manufacturing dielectric film capacitor
다음에, 도3의 (a) 내지 도3의 (f)를 참조하여, 본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)의 제조 방법에 대해 설명한다. 도3의 (a) 내지 도3의 (f)는 본 발명의 제1 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)의 하나의 제조 공정을 모식적으로 도시하 는 단면도이다.Next, referring to Figs. 3A to 3F, a method of manufacturing the
본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)의 제조 방법은, (a) 백금을 포함하는 재료로 이루어지는 막 두께 10 내지 100 ㎚의 하부 전극을 형성하는 공정과, (b) 하부 전극(22) 상에 ABOx형 결정 구조를 갖는 산화물을 포함하는 유전체막(24)을 직접 형성하는 공정과, (c) 유전체막(24)의 상방에 상부 전극(26)을 형성하는 공정을 포함한다.The method of manufacturing the
이하, 본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)의 각 제조 공정에 대해 설명한다.Hereinafter, each manufacturing process of the
2. 2. 1. 하부 전극(22)의 성막 2. 2. 1. Deposition of the
우선, 도3의 (a)에 도시한 바와 같이 기판(10)을 준비한다. 기판(10)은, 예를 들어 실리콘 기판, SOI 기판, 사파이어 기판, 화합물 반도체 기판 등의 반도체 기판일 수 있다.First, as shown in Fig. 3A, a
다음에, 도3의 (b)에 도시한 바와 같이 기판(10) 상에 절연층(12)을 형성한다. 절연층(12)이 재료로서는 「유전체막 커패시터」의 란에서 예시한 것을 사용할 수 있다. 또한, 절연층(12)은 공지의 방법(예를 들어, CVD법, 열 산화법, 스핀 코트법)을 이용하여 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 3B, an insulating
계속하여, 도3의 (c)에 도시한 바와 같이 절연층(12) 상에 백금을 포함하는 재료로 이루어지는 막 두께 10 내지 100 ㎚의 하부 전극(22)을 성막한다. 하부 전극(22)의 성막 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 스패터법을 이용하여 형성할 수 있다.Subsequently, as shown in Fig. 3C, a
2. 2. 2. 유전체막(24a)의 성막 2. 2. 2. Formation of
계속하여, 도3의 (d)에 도시한 바와 같이 하부 전극(22) 상에 유전체막(24a)을 직접 형성한다. 이 유전체막(24a)은 후술하는 공정으로 패터닝되어 소정의 패턴의 유전체막(24)이 형성된다[도3의 (f) 참조]. 유전체막(24a)은, 예를 들어 스패터링, CVD법(화학 기상 성장법), MBE법(분자선 에피텍시법), 졸겔법, MOD법(유기 금속 분해법) 등에 의해 성막 가능하다. 또한, 유전체막(24a)은 제조 비용의 관점이나 조성 제어와 형상 부여의 용이함으로부터, 고가인 장치를 필요로 하지 않는 액상법으로 성막하는 것이 바람직하다. 액상법으로 유전체막(24a)을 성막할 경우에, 유전체막(24a)은 유전체막 형성용 조성물의 도포에 의해 형성할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 3D, the
본 실시 형태의 유전체막 형성용 조성물은, (i) ABOx형 결정 구조를 갖는 입자, (ⅱ) 금속종 A 및 금속종 B를 포함하는 금속 알콕시드, 금속 카르복시레이트, 금속착체 및 금속 수산화물의 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 성분 중 (i) 및 (ⅱ) 혹은 어느 한쪽과 (ⅲ) 유기 용매를 포함하는 조성물일 수 있다.The composition for forming a dielectric film of the present embodiment is a group of (i) particles having an ABOx type crystal structure, (ii) metal alkoxides, metal carboxylates, metal complexes and metal hydroxides containing metal type A and metal type B. It may be a composition comprising (i) and (ii) or one of the at least one component selected from (i) and an organic solvent.
본 실시 형태의 유전체막 형성용 조성물에 포함되는 (i) ABOx형 결정 구조의 산화물 입자의 농도는 20 내지 3 중량 %, 바람직하게는 15 내지 5 중량 %이다.The concentration of the oxide particles of the (i) ABOx type crystal structure contained in the dielectric film-forming composition of the present embodiment is 20 to 3% by weight, preferably 15 to 5% by weight.
여기서, 금속종 A 및 금속종 B의 구체예에 대해서는 전술의 「유전체막 커패시터」의 란에서 설명한 대로이다.Here, specific examples of the metal type A and the metal type B are as described in the section of the above-mentioned "dielectric film capacitor".
또한, 본 실시 형태의 유전체 형성용 조성물에 포함되는 (ⅲ) 유기 용매는, 예를 들어 알코올계 용매, 다가 알코올계 용매, 에틸계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매 등을 예를 들 수 있다.Examples of the (i) organic solvent included in the dielectric-forming composition of the present embodiment include alcohol solvents, polyhydric alcohol solvents, ethyl solvents, ketone solvents, ester solvents, and the like. .
본 실시 형태의 유전체막 형성용 조성물을 하부 전극(22) 상에 도포하여 도포막을 형성하고, 이 도포막을 필요에 따라서 건조하는 것, 바람직하게는 가열 소성함으로써, 유전체막(24a)을 얻을 수 있다.The
본 실시 형태의 유전체막 형성용 조성물의 도포 방법으로서는, 예를 들어 오픈 스핀 도포법, 밀폐 스핀 도포법, 미스트화 도포의 LSM-CVD법(용액 기화 화학 기상 퇴적법), 디핑법, 스프레이법, 롤 코트법, 인쇄법, 잉크젯법, 전기 영동 전착법 등의 공지의 도포법을 이용할 수 있다.As a coating method of the composition for dielectric film formation of this embodiment, for example, the open spin coating method, the closed spin coating method, the LSM-CVD method (solution vaporization chemical vapor deposition method) of misting coating, the dipping method, the spray method, Known coating methods such as a roll coating method, a printing method, an inkjet method, and an electrophoretic electrodeposition method can be used.
도포막의 건조는, 통상 50 내지 300 ℃, 바람직하게는 100 내지 250 ℃의 온도에서 행한다. 또한, 유전체막 형성용 조성물의 도포 및 필요에 따라서 건조까지의 일련의 조작을 몇회 반복하여 행함으로써, 최종적으로 얻어지는 유전체막(24a)을 원하는 막 두께로 설정할 수 있다. 그 후, 이 도포막을 통상 300 내지 900 ℃, 바람직하게는 400 내지 750 ℃의 온도로 가열하여 소성함으로써, 유전체막(24a)을 얻을 수 있다.Drying of a coating film is normally performed at 50-300 degreeC, Preferably it is 100-250 degreeC. In addition, the
2. 2. 3. 상부 전극(26a)의 성막, 및 유전체막(24) 및 상부 전극(26)의 형성2. 2. 3. Formation of the
다음에, 도3의 (e)에 도시한 바와 같이 유전체막(24a) 상에 상부 전극(26a)을 성막한다. 상부 전극(26a)의 성막 방법은 유전체막(24a)에 무시할 수 없는 손상을 부여하지 않는 방법이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 증착법, 스패터링법을 이용할 수 있다.Next, as shown in Fig. 3E, an
계속하여, 도3의 (e)에 도시한 바와 같이, 예를 들어 포토리소그래픽법에 의해 레지스트층(R)을 상부 전극(26a) 상에 형성한다. 본 실시 형태에 있어서는, 이 레지스트(R)는 원하는 유전체막(24) 및 상부 전극(26)의 평면 패턴에 대응하는 평면 형상 및 크기를 갖는다. 이 레지스트(R)를 마스크로서 유전체막(24a) 및 상부 전극(26a)을 패터닝한다. 이에 의해, 유전체막(24) 및 상부 전극(26)이 형성된다[도3의 (f) 참조]. 도3의 (f)에 도시한 바와 같이, 유전체막(24) 및 상부 전극(26)의 단부면은 일치하고 있다.Subsequently, as shown in Fig. 3E, the resist layer R is formed on the
여기서, 유전체막(24a) 및 상부 전극(26a)의 패터닝은 습윤 에칭이나 드라이 에칭 등의 공지의 방법을 이용할 수 있다.Here, for the patterning of the
상기 공정에 의해, 본 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)를 얻을 수 있다[도3의 (f) 참조].By the above process, the
3. 전자 회로 부품3. Electronic circuit components
본 실시 형태의 전자 회로 부품은, 상기 제1 또는 제2 실시 형태의 유전체막 커패시터(20)를 포함한다. 본 실시 형태의 전자 회로 부품의 용도는 특별히 한정되지 않지만, 이동 통신 단말(예를 들어, 예를 들어 휴대 전화), 정보 처리 장치, 어뮤즈먼트 기기 등의 전자 기기에 사용 가능하다.The electronic circuit component of this embodiment includes the
4. 실시예4. Examples
이하, 실시예를 기초로 하여 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not limited to this Example.
4. 1. 제1 실시예4. 1. First embodiment
4. 1. 1. 유전체막 형성용 조성물의 조제 4. 1. 1. Preparation of dielectric film forming composition
우선, 본 실시예의 유전체막 커패시터를 형성하는 데도 사용하는 유전체막 형성용 조성물을 조제하였다.First, the composition for dielectric film formation used also for forming the dielectric film capacitor of this embodiment was prepared.
에틸렌글리콜모노메틸에테르 609.04g에, Ti(OCH(CH3)2)4를 113.71g 가하고, 25 ℃에서 30분간 교반하였다. 그 후, Ba(OH)2ㆍH2O를 77.33g 가하여 용해하고, 80 ℃에서 2시간 가열하였다. 그 후, 불용분을 구멍 직경 0.2 ㎛의 테프론(등록 상표) 필터로 여과하여 제거하였다.In ethylene glycol monomethyl ether 609.04g, Ti (OCH (CH 3 ) 2) was added to 113.71g 4, and the mixture was stirred at 25
상기 반응액 620.00g을 0 ℃로 냉각하고, Ba의 30배 몰 상당의 물 167.40g을 첨가하고, 격렬하게 교반하여 가수 분해 및 축합물을 얻었다. 그 후, 생성된 가수 분해 및 축합물을 60 ℃에서 3시간 정치하여 결정화시켰다.620.00 g of the reaction solution was cooled to 0 deg. C, 167.40 g of water equivalent to 30 times the molar amount of Ba was added, and vigorously stirred to obtain a hydrolysis and a condensate. Thereafter, the resulting hydrolysis and condensate was left to crystallize at 60 DEG C for 3 hours.
결정화 후, 데칸테이션에 의해 결정 입자와 상등 용액을 분리하고, 에틸렌글리콜모노메틸에테르를 600g 첨가하고, 다시 60 ℃에서 정치하여 3시간 방치하였다. 이 조작을 4회 반복하였다.After crystallization, the crystal particles and the supernatant solution were separated by decantation, 600 g of ethylene glycol monomethyl ether was added, and the mixture was left at 60 ° C and left for 3 hours. This operation was repeated four times.
결정 입자와 상등 용액을 분리한 후, BaTiO3 환산한 경우의 고형분 농도가 10 중량 %가 되도록 에틸렌글리콜모노메틸에테르를 가하고, 또한 분산제로서 에틸렌디아민의 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 축합물을 입자 중량 100에 대해 0.1 중량 첨가하고, 초음파 분산기로 결정 입자를 분산되게 하였다. 이와 같이 하여, (i) 성분인 ABOx형의 결정 구조를 포함하는 본 실시예에 관한 유전체막 형성용 조성물(1)을 얻었다.After separating the crystal particles and the supernatant solution, BaTiO 3 Ethylene glycol monomethyl ether was added so that solid content concentration in the case of conversion may be 10 weight%, and 0.1 weight of polyoxypropylene polyoxyethylene condensate of ethylenediamine is added with respect to particle weight 100 as a dispersing agent, and a crystal grain is carried out by an ultrasonic disperser. Was dispersed. Thus, the dielectric film formation composition (1) which concerns on this Example containing the ABOx type crystal structure which is (i) component was obtained.
이렇게 얻어진 유전체막 형성용 조성물(1)에 포함되는 ABOx형의 결정 구조를 갖는 입자의 입자경 분포를 동적 광산란식 입경 분포 측정 장치[형명「LB-500」, 호리바 세이사꾸쇼(가부시끼가이샤) 제조]를 이용하여 동적 산란법으로 측정한 결과를 도5에 나타낸다. 도5에 따르면, 이 입자 분산액에 포함되는 입자는 40 ㎚를 주체로 하는 입자 분포(평균 입자경 약 40 ㎚)인 것을 알 수 있다.The particle size distribution of the particles having the ABOx-type crystal structure contained in the dielectric film-forming composition (1) thus obtained was manufactured by a dynamic light scattering particle size distribution measuring device [model name "LB-500", manufactured by Horiba Seisakusho Co., Ltd. 5 shows the results measured by the dynamic scattering method. 5, it can be seen that the particles contained in this particle dispersion have a particle distribution (average particle diameter of about 40 nm) mainly composed of 40 nm.
또한, 이 유전체막 형성용 조성물(1)은 용이하게 구멍 직경 200 ㎚의 필터로 여과하여 조대 입자를 제거하는 것이 가능하였다.In addition, the composition 1 for forming a dielectric film could be easily filtered through a filter having a pore diameter of 200 nm to remove coarse particles.
또한, 본 실시예의 ABOx형의 결정 구조를 갖는 입자[(i) 성분]의 결정 구조를 X선 해석에 의해 확인하였다. 이렇게 얻어진 ABOx형의 결정 구조를 갖는 입자 분산액을 유리판에 적하하고, 실온에서 건조시킨 것을 X선 회절 장치(형명「MXP18A」, 가부시끼가이샤 맥사이언스제)로 측정한 X선 회절 차트를 도6에 나타낸다. 도6에 따르면, ABOx형의 결정 구조를 갖는 유전체막 형성용 조성물(1) 속의 입자가 BaTiO3 복합 산화물의 ABOx형의 결정 구조로 되어 있는 것을 판단할 수 있다.In addition, the crystal structure of the particle | grains (component (i)) which has the ABOx type crystal structure of this Example was confirmed by X-ray analysis. The X-ray diffraction chart which measured the particle | grain dispersion liquid which has the ABOx type crystal structure obtained in this way to the glass plate, and dried at room temperature with the X-ray-diffraction apparatus (model name "MXP18A", the make of McScience Co., Ltd.) is shown in FIG. Indicates. According to Fig. 6, it can be judged that the particles in the dielectric film-forming composition 1 having the ABOx type crystal structure have the ABOx type crystal structure of the BaTiO 3 composite oxide.
4. 1. 2. 유전체막 커패시터(20)의 형성4. 1. 2. Formation of
4. 1. 2a. 하부 전극(22)의 형성 4. 1.2a. Formation of the
우선, 도1의 (a)에 도시한 바와 같이, 단결창 실리콘으로 이루어지는 기판(10)을 준비한다. 다음에, 도1의 (b)에 도시한 바와 같이, 열 산화법에 의해 기판(10) 상에 막 두께 0.1 ㎛의 절연층(산화 실리콘층)(12)을 형성한다.First, as shown in Fig. 1A, a
계속하여, 도1의 (c)에 도시한 바와 같이, 절연층(12) 상에 레지스트 패턴을 형성하고, 그 위에 막 두께 30 ㎚의 Pt막을 스패터법으로 성막한 뒤, 레지스트 패턴을 용해 및 제거하여 Pt로 이루어지는 하부 전극(22)을 형성하였다.Subsequently, as shown in Fig. 1C, a resist pattern is formed on the insulating
본 실시예에 있어서는 유전체막(24)의 형성 영역(X)의 면적에 대해, 하부 전극(22)의 평면 면적[부분(Y1 내지 Y12)의 평면 면적의 합계]의 비율이 50 %이었다(도2 참조).In the present embodiment, the planar area [part (Y 1 ) of the
4. 1. 2b. 유전체막(24)의 형성 4. 1.2b. Formation of
계속하여, 도1의 (d)에 도시한 바와 같이 하부 전극(22) 상에 유전체막(24a)을 형성하였다. 본 실시예에서는 유전체막(24a)을 액상법으로 성막하는 예를 나타낸다.Subsequently, a
밀착성이 양호하고, 표면 거칠기가 양호한 막 두께 50 ㎚의 Pt로 이루어지는 하부 전극(22) 상에 유전체막 형성용 조성물(1)을 스핀 코터를 이용하여 300 rpm에서 5초간, 계속하여 3000 rpm에서 15초간 회전 도포하여 도포막을 형성한 후, 이 도포막을 250 ℃에서 1분간 건조시키고, 계속하여 750 ℃에서 60분간 이 도포막을 가열하여 소성하였다. 이 조작을 2회 행하고, 막 두께 242 ㎚의 유전체막(24a)을 제작하였다.The composition 1 for forming a dielectric film was formed on the
4. 1. 2c. 상부 전극(26)의 형성 4. 1.2c. Formation of the
계속하여, 도1의 (e) 도시한 바와 같이 유전체막(24a) 상에 스패터법에 의해 막 두께 50 ㎚의 도전층(Ni막)(26a)을 성막하였다. 계속하여, 포토리소그래픽법에 의해 도전층(26a) 상에 레지스트층(R)을 형성하였다. 이 레지스트층(R)은 형성하는 유전체막(24)에 대응하는 평면 형상 및 평면 면적을 갖는다. 그 후, 레지스트(R)를 마스크로서 유전체막(24a) 및 도전층(26a)을 함께 습윤 에칭함으로써, 유 전체막(24)을 형성하는 동시에, 평면 면적이 100 ㎟이며, 막 두께 200 ㎚의 상부 전극(26)을 형성하였다[도1의 (f) 참조]. 이상의 공정에 의해, 본 실시예의 유전체막 커패시터(20)를 얻었다.Subsequently, as shown in Fig. 1E, a conductive layer (Ni film) 26a having a thickness of 50 nm was formed on the
4. 1. 3. 유전체막 커패시터(20)의 전기 특성 평가 4. 1. 3. Evaluation of Electrical Characteristics of the
본 실시예에서 얻어진 유전체막 커패시터(20)의 비유전률, 유전 손실 및 리크 전류를 측정하였다. 비유전률 및 유전 손실은 프리시젼(precision) LCR미터 HP4284A(요코가와 휴렛 팩커드 가부시끼가이샤제)를 이용하여 측정하고, 리크 전류는 일렉트로미터 6517A(케이스레인스트루먼트 가부시끼가이샤제)로 측정하였다. 그 결과, 측정 주파수 100 ㎑에 있어서, 비유전률 183, 유전 손실 0.04이며, 리크 전류는 0.2 MV/㎝에 있어서, 1.10 × 10-7(A/㎠)이었다.The dielectric constant, dielectric loss, and leakage current of the
상기 측정 결과로부터 명백한 바와 같이, Pt로 이루어지는 하부 전극(22) 상에 유전체막 형성용 조성물을 도포함으로써 유전체막(24a)을 형성하고, 계속하여 이 유전체막(24a) 상에 도전층(26a)을 형성한 후, 습윤 에칭에 의해 유전체막(24a) 및 도전층(26a)을 패터닝하여 유전체막(24) 및 상부 전극(26)을 형성함으로써, 양호한 전기 특성을 도시하는 유전체막 커패시터(20)를 작성할 수 있었다.As apparent from the measurement results, the
4. 2. 제1 비교예4. 2. First Comparative Example
제1 실시예의 유전체막 커패시터의 제조 공정이 있어서, Pt로 이루어지는 하부 전극을 패터닝하지 않고 형성하였다. 즉, 본 비교예의 하부 전극은 개구부를 갖고 있지 않고, 유전체막(24) 및 상부 전극(26)과 같은 평면 형상 및 크기를 갖는 다. 계속하여, 이 하부 전극 상에 상기 실시예와 같이 유전체막(2a)을 성막하였다. 계속하여, 도전층(26a)을 형성한 후, 습윤 에칭에 의해 유전체막(24) 및 도전층(26a)을 패터닝한 바, 하부 전극이 박리되어 유전체막 커패시터를 작성할 수 없었다.In the manufacturing process of the dielectric film capacitor of the first embodiment, the lower electrode made of Pt was formed without patterning. That is, the lower electrode of this comparative example does not have an opening, and has the same planar shape and size as the
본 비교예에 따르면, 하부 전극이 개구부를 갖지 않고 있으므로[이 경우, 유전체막(24a)의 형성 영역의 면적에 대한 하부 전극(22)의 평면 면적의 비율이 대략 100 %임], 하부 전극과 그 아래 층의 밀착성이 악화되기 때문에, 하부 전극이 박리되었다고 추찰된다.According to this comparative example, since the lower electrode does not have an opening (in this case, the ratio of the planar area of the
4. 3. 제2 실시예4. 3. Second embodiment
4. 3. 1. 유전체막 형성용 조성물의 조제 4. 3. 1. Preparation of dielectric film forming composition
본 실시예에서는, 상기 제1 실시예에서 조제한 유전체막 형성용 조성물을 이용하였다.In this embodiment, the composition for forming a dielectric film prepared in the first embodiment was used.
4. 3. 2. 유전체막 커패시터(20)의 형성4. 3. 2. Formation of
4. 3. 2a. 하부 전극(22)의 형성 4. 3. 2a. Formation of the
우선, 도3의 (a)에 도시한 바와 같이, 단결정 실리콘으로 이루어지는 기판(10)을 준비한다. 다음에, 도3의 (b)에 도시한 바와 같이 열 산화법에 의해, 기판(10) 상에 막 두께 0.1 ㎛의 절연층(산화 실리콘층)(12)을 형성한다.First, as shown in Fig. 3A, a
계속하여, 도3의 (c)에 도시한 바와 같이 절연층(12) 상에 레지스트 패턴을 형성하고, 또한 막 두께 30 ㎚의 Pt막을 스패터법으로 성막한 후, 레지스트 패턴을 용해 및 제거하여 Pt로 이루어지는 하부 전극(22)을 형성하였다.Subsequently, as shown in Fig. 3C, a resist pattern is formed on the insulating
4. 3. 2b. 유전체막(24a)의 형성 4. 3. 2b. Formation of
계속하여, 도3의 (d)에 도시한 바와 같이 하부 전극(22) 상에 유전체막(24a)을 형성하였다. 본 실시예에서는 유전체막(24a)을 액상법으로 성막하는 예를 나타낸다.Subsequently, a
밀착성이 양호하고, 표면 거칠기가 양호한 막 두께 30 ㎚의 Pt로 이루어지는 하부 전극(22) 상에 유전체막 형성용 조성물(1)을, 스핀 코터를 이용하여 300 rpm에서 5초간, 계속하여 3000 rpm에서 15초간 회전 도포하여 도포막을 형성한 후, 이 도포막을 250 ℃에서 1분간 건조시키고, 계속하여 750 ℃에서 60분간이 도포막을 가열하여 소성하였다. 이 조작을 2회 행하고, 막 두께 195 ㎚의 유전체막(24a)을 제작하였다.The composition 1 for forming a dielectric film was formed on the
4. 3. 2c. 상부 전극(26a)의 성막, 및 유전체막(24) 및 상부 전극(26)의 형성4. 3. 2c. Formation of the
계속하여, 도3의 (e)에 도시한 바와 같이 유전체막(24a) 상에 스패터법에 의해 막 두께 200 ㎚의 상부 전극(Al막)(26a)을 성막하였다. 계속하여, 포토리소그래픽법에 의해 상부 전극(26a) 상에 레지스트층(R)을 형성하였다. 이 레지스트(R)를 마스크로서 유전체막(24a) 및 상부 전극(26a)을 함께 습윤 에칭함으로써, 평면 면적이 직경 0.5 ㎜의 유전체막(24) 및 상부 전극(26)을 형성하였다[도3의 (f) 참조]. 이상의 공정에 의해, 본 실시예의 유전체막 커패시터(20)를 얻었다.Subsequently, as shown in Fig. 3E, an upper electrode (Al film) 26a having a thickness of 200 nm was formed on the
4. 3. 3. 유전체막 커패시터(20)의 전기 특성 평가 4. 3. 3. Evaluation of Electrical Characteristics of the
본 실시예에서 얻어진 유전체막 커패시터(20)의 비유전률, 유전 손실 및 리 크 전류를 측정하였다. 비유전률 및 유전 손실은 프리시젼 LCR미터 HP4284A(요코가와 휴렛 팩커드 가부시끼가이샤제)를 이용하여 측정하고, 리크 전류는 일렉트로미터 6517A(케이스레인스트루먼트 가부시끼가이샤제)로 측정하였다. 그 결과, 측정 주파수 100 ㎑에 있어서, 비유전률 195, 유전 손실 0.04이며, 리크 전류는 0.2 MV/㎝에 있어서 2.70 × 10-7(A/㎠)이었다.The dielectric constant, dielectric loss and leakage current of the
상기 측정 결과로부터 명백한 바와 같이, Pt로 이루어지는 하부 전극(22) 상에 유전체막 형성용 조성물을 도포함으로써 유전체막(24a)을 형성하고, 계속하여 이 유전체막(24a) 상에 상부 전극(26a)을 형성한 후, 습윤 에칭에 의해 유전체막(24a) 및 상부 전극(26a)을 패터닝하여 유전체막(24) 및 상부 전극(26)을 형성함으로써, 양호한 전기 특성을 도시하는 유전체막 커패시터(20)를 작성할 수 있었다.As apparent from the measurement results, the
4. 4. 제2 비교예4. 4. Second comparative example
제2 실시예의 유전체 커패시터의 제조 공정에 있어서, 하부 전극(22)의 막 두께를 300 ㎚로 한 이외는, 제2 실시예의 유전체 커패시터의 제조 공정과 마찬가지의 제조 공정에 의해, 제2 비교예의 유전체 커패시터의 작성을 시도하였다. 그러나, 표1 및 도4에 나타낸 바와 같이 제2 비교예에 있어서는 하부 전극(22)을 750 ℃에서 60분간 소성하면 하부 전극(22)이 박리되어 유전체 커패시터의 완성에 이르지 않았다. 그 원인으로서, 제2 비교예의 막 두께 300 ㎚를 갖는 하부 전극(22)에서는 하부 전극(22)과 그 아래 층의 밀착성이 악화되기 때문에, 하부 전극(22)이 박리되었다고 추찰된다.In the manufacturing process of the dielectric capacitor of the second embodiment, except that the thickness of the
또한, 제2 비교예의 막 두께 300 ㎚를 갖는 하부 전극(22)에서는 어닐링 온도가 600 ℃, 750 ℃ 및 900 ℃의 어느 하나의 경우에 있어서도 표면 거칠기가 커 유전체 커패시터의 하부 전극으로서는 부적합하였다.Further, in the
4. 5. 제3 실시예4. 5. Third embodiment
상기 제2 실시예와 마찬가지인 방법으로, 다른 막 두께의 하부 전극(22)(백금막)을 형성하였다. 이러한 하부 전극(22)을 어닐링하고, 어닐링 시의 온도(어닐링 온도)의 차이에 의해, 밀착성이 변화하는지 여부를 조사하였다. 그 결과를 표1에 나타낸다. 하부 전극(22)의 밀착성은 바둑판 테이프 박리 시험에 의해 평가되었다.In the same manner as in the second embodiment, the lower electrode 22 (platinum film) having a different film thickness was formed. The
여기서, 어닐링의 온도는 하부 전극(22) 상에 형성되는 유전체막(24a)을 성막할 때의 소성 온도에 상당한다. 즉, 제3 실시예에서는 유전체막(24a)의 소성 온도가 하부 전극(22)에 미치는 영향(여기서는 표면 거칠기)이 조사되었다.Here, the temperature of annealing corresponds to the baking temperature at the time of forming the
표1에 있어서, 평가 결과 「A」 및 「B」는 아래와 같다.In Table 1, evaluation result "A" and "B" are as follows.
A : 하부 전극(22)의 박리 없음A: no peeling off of the
B : 하부 전극(22)의 박리 있음B: there is peeling of the
(표1) Table 1
또한, 하부 전극(22)의 표면 거칠기를 Alpha-Step IQ SURFACE PROFILER(KLA TENCOR사제)을 이용하여 조사하였다. 그 결과를 도4에 나타낸다. 도4에 있어서, 300 ㎚, 70 ㎚, 50 ㎚, 30 ㎚의 플롯은, 각각 표1의 제2 비교예, 제1 내지 제3 시험예에 상당한다. 또한, 표1에 있어서, 제3 비교예는 하부 전극(22)과 절연층(12) 사이에 Ti막 100 ㎚를 밀착층으로서 형성하고, 이 밀착층 상에 막 두께 200 ㎚의 하부 전극(22)을 성막하였을 경우 밀착성의 평가 결과를 나타내고 있다.In addition, the surface roughness of the
표1 및 도4의 결과로부터, 막 두께 100 ㎚ 이하(특히, 막 두께 70 ㎚ 이하)의 하부 전극(22)이 밀착성이 우수하고, 또한 표면 거칠기가 양호하므로, 유전체 커패시터의 하부 전극(22)으로서 적합한 것이 명백하다.From the results in Table 1 and Fig. 4, since the
또한, 제3 비교예의 결과로부터, 하부 전극(22)과 절연층(12) 사이에 밀착층(Ti막)을 형성하였을 때, 어닐 온도가 900 ℃일 경우에 있어서 하부 전극(22)이 박리되었다. 즉, 상기 밀착층을 형성하였을 경우, 어닐링 온도가 높아지면 밀착성이 저하되는 것을 알았다. 이에 대해, 제1 내지 제3 시험예에서는 하부 전극(22)과 절연층(12) 사이에 밀착층이 형성되어 있지 않고, 하부 전극(22)의 막 두께가 10 내지 100 ㎚이기 때문에, 어닐링 온도가 높을 경우라도 하부 전극(22)과 절연층(12)의 밀착성을 유지할 수 있는 것이 명백하다.In addition, from the result of the third comparative example, when the adhesion layer (Ti film) was formed between the
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 신규 사항 및 효과로부터 실체적으로 일탈하지 않는 많은 변형이 가능한 것은 당업자에게는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 변형예는 전부 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 한다. As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, it will be easily understood by those skilled in the art that many deformation | transformation are possible, without deviating substantially from the novelty and effect of this invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of this invention.
본 발명에 따르면, 하부 전극과, 이 하부 전극 하에 마련된 층의 밀착성을 개선할 수 있어 산화되기 어렵고, 열적으로 안정된 전극 구조를 제공할 수 있어 수율이 양호하고, 또한 특성이 우수한 유전체막 커패시터 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve the adhesion between the lower electrode and the layer provided under the lower electrode, thereby providing an electrode structure that is difficult to oxidize and thermally stable, and has a high yield and excellent characteristics, and a dielectric film capacitor thereof A manufacturing method can be provided.
또한, 상기 유전체막 커패시터를 포함하는 전자 회로 부품을 제공할 수 있다.In addition, an electronic circuit component including the dielectric film capacitor may be provided.
Claims (24)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100953032B1 (en) * | 2008-04-16 | 2010-04-14 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for manufacturing capacitor in semiconductor device |
-
2006
- 2006-08-23 KR KR1020060079642A patent/KR20070023560A/en not_active Application Discontinuation
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