KR20090110908A - 반도체 장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
Description
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- 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 위에 형성된 강유전체 커패시터로 이루어지는 반도체 장치에 있어서,상기 강유전체 커패시터는, 하부 전극과, 상기 하부 전극 위에 형성된 강유전체막과, 상기 강유전체막 위에 형성된 상부 전극으로 이루어지고,상기 상부 전극은,조성 파라미터 x1을 사용하여 화학식 AOx1(A: 금속 원소, O: 산소)로 나타내고 실제 조성을 조성 파라미터 x2를 사용하여 화학식 AOx2로 나타내는 제1 산화물로 이루어지는 제1 층과,상기 제1 층 위에 형성되며, 조성 파라미터 y1을 사용하여 화학식 BOy1로 나타내고 실제 조성을 조성 파라미터 y2를 사용하여 화학식 BOy2(B: 금속 원소)로 나타내는 제2 산화물로서, 돌담형 또는 기둥형의 결정으로 이루어지고, 상기 제1 층보다 산화 비율이 높게 구성되며, 상기 조성 파라미터 x1, x2, y1 및 y2 사이에는, 관계 y2/y1>x2/x1이 성립하는 제2 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 층을 구성하는 상기 금속 원소 A는, 상기 제2 층을 구성하는 상기 금속 원소 B와 동일한 금속 원소에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 층을 구성하는 상기 금속 원소 A와 상기 제2 층을 구성하는 상기 금속 원소 B는 상이한 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 층 위에 형성되고, 귀금속막 또는 귀금속을 포함하는 합금 또는 이들의 산화물로 이루어지는 제3 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 제1 층을 구성하는 상기 금속 원소와 상기 제3 층을 구성하는 금속 원소는 동일한 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 기판의 위쪽에는, 상기 강유전체 커패시터를 덮도록 다층 배선 구조가 설치되고, 상기 제2 층이 상기 다층 배선 구조 중 배선 패턴과, 콘택트홀을 통해 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 층의 막 두께는, 상기 제2 층의 막 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 층의 막 두께는 125 ㎚ 이상 150 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 반도체 기판 위에 하부 전극을 형성하는 공정과,상기 하부 전극 위에 강유전체막을 퇴적하는 공정과,상기 강유전체막 위에 제1 도전성 산화막을 퇴적하는 공정과,상기 제1 도전성 산화막 위에 제2 도전성 산화막을 퇴적하는 공정을 포함하고,상기 제1 도전성 산화막을 퇴적하는 공정에서는, 상기 제2 도전성 산화막의 퇴적 공정에서 보다 불활성 가스 유량에 대한 산소 유량의 비율이 작은 조건하에서 실행하며,상기 제2 도전성 산화막을 퇴적하는 공정에서는, 산화물이 돌담형 또는 기둥형으로 미세 결정화되는 범위 내에서 상기 반도체 기판의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 제2 도전성 산화막 위에, 귀금속막 또는 귀금속을 포함하는 합금 또는 이들의 산화물로 이루어지는 제3 층을 퇴적하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 강유전체막을 퇴적하는 공정 후이며, 상기 제1 도전성 산화막을 퇴적하는 공정 전에, 불활성 가스와 산화성 가스의 혼합 분위기 내에서, 제1 온도로 상기 강유전체막을 열처리하는 공정을 포함하고, 산소를 포함하는 분위기 내에서, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 열처리하여 상기 강유전체막을 결정화하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 강유전체막을 퇴적하는 공정 후이며, 상기 제1 도전성 산화막을 퇴적하는 공정 전에, 불활성 가스와 산화성 가스의 혼합 분위기 내에서, 제1 온도로 상기 강유전체막을 열처리하는 공정을 포함하고, 상기 제1 도전성 산화막을 퇴적하는 공정 후에, 산소를 포함하는 분위기 내에서, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 상기 강유전체막을 열처리하여 상기 강유전체막을 결정화하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 강유전체막을 퇴적하는 공정 후이며, 상기 제1 도전성 산화막을 퇴적하는 공정 전에, 불활성 가스와 산화성 가스의 혼합 분위기 내에서, 제1 온도로 상기 강유전체막을 열처리하는 공정과, 결정화되어 있는 상기 강유전체막 위에 상기 강유전체막보다 얇은 비정질 강유전체막을 퇴적하는 공정을 더 포함하고, 상기 제1 도전성 산화막을 퇴적하는 공정 후, 산소를 포함하는 분위기 내에서 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 상기 강유전체막을 열처리하여 상기 강유전체막을 결정화하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 강유전체막을 퇴적하는 공정 후이며, 상기 제1 도전성 산화막을 퇴적하는 공정 전에, 산화성 가스를 포함하는 분위기 내에서, 제1 온도로 상기 강유전체막을 열처리하는 공정과, 상기 강유전체막보다 얇은 비정질 강유전체막을 퇴적하는 공정을 더 포함하고, 상기 제1 도전성 산화막을 퇴적하는 공정 후, 산소를 포함하는 분위기 내에서, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 상기 강유전체막을 열처리하여 상기 강유전체막을 결정화하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 도전성 산화막을 퇴적하는 공정 후, 산소를 포함하는 분위기 내에서, 상기 강유전체막과 제1, 2 도전성 산화막의 밀착성을 향상시키는 제3 온도로 상기 제2 도전성 산화막을 열처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 도전성 산화물막을 형성하는 공정은, 플래티늄, 이리듐, 루테늄, 로듐, 레늄, 오스뮴 및 팔라듐으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 귀금속 원소를 포함하는 타겟을 이용한 스퍼터링을, 상기 귀금속 원소의 산화가 생기는 조건 하에서 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 도전성 산화물막을 형 성하는 공정에 있어서, 성막 온도를 제어함으로써, 상기 도전성 산화물막을 미세 결정화하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제9항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 도전성 산화물막을 형성하는 공정에 있어서, 성막 온도가 30℃ 이상, 100℃ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 도전성 산화물막을 형성하는 공정에 있어서, 성막 온도가 50℃ 이상, 75℃ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
- 제9항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 도전성 산화물막의 막 두께는, 125 ㎚ 이상 150 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
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