KR20230077670A - Layer structures including dielectric layer, methods of manufacturing dielectric layer, electronic device including dielectric layer and electronic apparatus including electronic device - Google Patents
Layer structures including dielectric layer, methods of manufacturing dielectric layer, electronic device including dielectric layer and electronic apparatus including electronic device Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230077670A KR20230077670A KR1020220155805A KR20220155805A KR20230077670A KR 20230077670 A KR20230077670 A KR 20230077670A KR 1020220155805 A KR1020220155805 A KR 1020220155805A KR 20220155805 A KR20220155805 A KR 20220155805A KR 20230077670 A KR20230077670 A KR 20230077670A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- layers
- dielectric layer
- dielectric
- band gap
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/55—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material
- H01L28/56—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material the dielectric comprising two or more layers, e.g. comprising buffer layers, seed layers, gradient layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/01—Manufacture or treatment
- H10B12/02—Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/03—Making the capacitor or connections thereto
- H10B12/033—Making the capacitor or connections thereto the capacitor extending over the transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/31—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
Abstract
유전체층을 포함하는 층 구조 및 유전체층의 제조방법, 유전체층을 포함하는 전자소자 및 전자소자를 포함하는 전자장치에 관해 개시되어 있다. 일 실시예에 의한 유전제층은 실리콘 산화물의 유전율보다 큰 유전율을 가지며, 무도핑된 제1 층과, 상기 제1 층의 루틸 상(rutile phase)을 강화시키기 위해 마련된 것으로, 상기 제1 층 외부에 구비된 제2 층과, 상기 제1 층의 밴드 갭을 높이기 위해 마련된 것으로, 상기 제1 및 제2 층의 외부에 구비된 제3 층을 포함한다. 일 실시예에 의한 유전체층의 제조방법은 실리콘 산화물의 유전율보다 큰 유전율을 갖는 유전체층을 형성하는 과정과, 상기 유전체층의 루틸 상을 안정시키기 위한 상 안정화층을 형성하는 과정과, 상기 유전체층의 밴드 갭을 높이기 위한 고 밴드 갭층을 형성하는 과정을 포함한다.Disclosed are a layer structure including a dielectric layer, a method for manufacturing the dielectric layer, an electronic device including the dielectric layer, and an electronic device including the electronic device. The dielectric layer according to an embodiment has a dielectric constant greater than that of silicon oxide, is provided to reinforce an undoped first layer and a rutile phase of the first layer, and is provided outside the first layer. It includes a second layer provided and a third layer provided to increase a band gap of the first layer and provided outside the first and second layers. A method of manufacturing a dielectric layer according to an embodiment includes a process of forming a dielectric layer having a permittivity greater than that of silicon oxide, a process of forming a phase stabilization layer for stabilizing a rutile phase of the dielectric layer, and a band gap of the dielectric layer. It includes a process of forming a high band gap layer for heightening.
Description
본 개시는 반도체 소재 및 이를 포함하는 전자장치에 관한 것으로써, 보다 자세하게는 유전체층을 포함하는 층 구조 및 그 제조방법과 상기 유전체층을 포함하는 전자소자 및 이를 포함하는 전자장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a semiconductor material and an electronic device including the same, and more particularly, to a layer structure including a dielectric layer, a manufacturing method thereof, an electronic device including the dielectric layer, and an electronic device including the same.
반도체 소자의 집적도가 높아지는 환경에서 반도체 소자를 구성하는 층들의 선폭이 작아지고, 두께도 얇아진다. 메모리 소자(예, DRAM)에 사용되는 유전체층의 두께가 얇아지면, 누설전류 특성이 낮아져서 메모리 소자의 동작 신뢰성이 낮아질 수 있다. 따라서 메모리 소자에 사용되는 유전체층의 경우, 얇은 두께를 유지하면서 적정 유전율과 낮은 누설전류(leakage current)가 요구된다.In an environment where the degree of integration of semiconductor devices increases, line widths and thicknesses of layers constituting semiconductor devices are reduced. When the thickness of a dielectric layer used in a memory device (eg, DRAM) is thinned, leakage current characteristics may be lowered, and thus operational reliability of the memory device may be lowered. Therefore, in the case of a dielectric layer used in a memory device, an appropriate permittivity and low leakage current are required while maintaining a thin thickness.
예시적인 실시예는 두께가 얇은 환경에서도 적정 유전율을 유지할 수 있는 유전체층을 제공한다.Exemplary embodiments provide a dielectric layer capable of maintaining an appropriate permittivity even in a thin environment.
예시적인 실시예는 고집적 환경에서도 누설전류 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 유전체층을 제공한다.Exemplary embodiments provide a dielectric layer capable of preventing degradation of leakage current characteristics even in a highly integrated environment.
예시적인 실시예는 이러한 유전체층의 제조방법을 제공한다.An exemplary embodiment provides a method for manufacturing such a dielectric layer.
예시적인 실시예는 이러한 유전체층을 포함하는 전자소자를 제공한다.An exemplary embodiment provides an electronic device including such a dielectric layer.
예시적인 실시예는 이러한 전자소자를 포함하는 전자장치를 제공한다.An exemplary embodiment provides an electronic device including such an electronic device.
예시적인 일 실시예에 의한 유전체층은 실리콘 산화물의 유전율보다 큰 유전율을 가지며, 무도핑된 제1 층과, 상기 제1 층의 루틸 상(rutile phase)을 강화시키기 위해 마련된 것으로, 상기 제1 층 외부에 구비된 제2 층과, 상기 제1 층의 밴드 갭을 높이기 위해 마련된 것으로, 상기 제1 및 제2 층의 외부에 구비된 제3 층을 포함한다.The dielectric layer according to an exemplary embodiment has a dielectric constant greater than that of silicon oxide, is provided to reinforce an undoped first layer and a rutile phase of the first layer, and is provided outside the first layer. and a third layer provided to increase the band gap of the first layer and provided outside the first and second layers.
일 예에서, 상기 제1 층은 상기 제2 층과 상기 제3 층 사이에 구비되고, 상기 3개의 층은 순차적으로 적층될 수 있다.In one example, the first layer may be provided between the second layer and the third layer, and the three layers may be sequentially stacked.
일 예에서, 상기 제1 층은 상기 제2 층을 중심으로 대칭을 이루고, 상기 제3 층은 상기 제1 및 제2 층으로 이루어진 제1 적층물의 제1 측과 제2 측 중 적어도 한 측에 구비될 수 있다.In one example, the first layer is symmetrical about the second layer, and the third layer is on at least one side of the first side and the second side of the first laminate composed of the first and second layers. may be provided.
일 예에서, 상기 제1 층은 상기 제2 층의 하부 및 상부에 구비되고, 상기 제2 층과 접촉될 수 있다.In one example, the first layer may be provided under and above the second layer and may be in contact with the second layer.
일 예에서, 상기 제1 층은 상기 제3 층의 하부 및 상부에 구비되고, 상기 제3 층과 접촉될 수 있다.In one example, the first layer may be provided below and above the third layer and may be in contact with the third layer.
일 예에서, 상기 제2 층과 상기 제3 층은 서로 접촉되고, 상기 제1 층은 상기 접촉된 제2 및 제3 층으로 이루어진 제2 적층물의 제1 측과 제2 측 중 적어도 한 측에 구비될 수 있다.In one example, the second layer and the third layer are in contact with each other, and the first layer is on at least one side of a first side and a second side of a second laminate composed of the contacted second and third layers. may be provided.
일 예에서, 상기 제2 층이 복수개 존재하고, 상기 복수의 제2 층 사이에도 상기 제1 층이 구비될 수 있다.In one example, a plurality of second layers may exist, and the first layer may be provided between the plurality of second layers.
일 예에서, 상기 제3 층이 복수개 존재하고, 상기 복수의 제3 층 사이에도 상기 제1 층이 구비될 수 있다.In one example, a plurality of third layers may exist, and the first layer may be provided between the plurality of third layers.
일 예에서, 상기 복수의 제2 층 중 하나와 상기 복수의 제3 층 중 하나는 서로 접촉될 수 있다.In one example, one of the plurality of second layers and one of the plurality of third layers may be in contact with each other.
일 예에서, 상기 제2 층 및 제3 층 중 적어도 한 층은 상기 제1 층에 매립될 수 있다.In one example, at least one of the second layer and the third layer may be embedded in the first layer.
일 예에서, 상기 유전체층은 상기 제1 층의 밴드 갭을 높이기 위해 마련된 제4 층을 더 포함하고, 상기 제4 층은 상기 제1 내지 제3 층으로 이루어지는 제3 적층물의 제1 측과 제2 측 중 적어도 한 측에 구비될 수 있다. 상기 제2 층이 복수개 존재하고, 상기 복수의 제2 층 사이에도 상기 제1 층이 구비될 수 있다. 상기 제3 층이 복수개 존재하고, 상기 복수의 제3 층 사이에도 상기 제1 층이 구비될 수 있다.In one example, the dielectric layer further includes a fourth layer provided to increase a band gap of the first layer, and the fourth layer is formed on the first side and the second layer of the third stack including the first to third layers. It may be provided on at least one side of the side. A plurality of second layers may exist, and the first layer may be provided between the plurality of second layers. A plurality of third layers may exist, and the first layer may be provided between the plurality of third layers.
예시적인 일 실시예에 의한 유전체층의 제조방법은 실리콘 산화물의 유전율보다 큰 유전율을 갖는 유전체층을 형성하되, 무도핑으로 형성하는 과정과, 상기 유전체층 외부에 상기 유전체층의 루틸 상을 안정시키기 위한 상 안정화층을 형성하는 과정과, 상기 유전체층 및 상기 상 안정화층 외부에 상기 유전체층의 밴드 갭을 높이기 위한 제1 고 밴드 갭층을 형성하는 과정을 포함한다.A method of manufacturing a dielectric layer according to an exemplary embodiment includes forming a dielectric layer having a dielectric constant greater than that of silicon oxide, but forming it without doping, and a phase stabilization layer for stabilizing the rutile phase of the dielectric layer outside the dielectric layer. and forming a first high band gap layer outside the dielectric layer and the phase stabilization layer to increase the band gap of the dielectric layer.
일 예에서, 상기 상 안정화층은 상기 유전체층을 형성하기 전에 형성할 수 있다. 상기 유전체층을 형성하는 과정, 상기 상 안정화층을 형성하는 과정 및 상기 제1 고 밴드 갭층을 형성하는 과정은 순차적으로 실시할 수 있다. 상기 유전체층은 복수의 유전 물질층들을 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다. 상기 상 안정화층과 상기 제1 고 밴드 갭층은 상기 복수의 유전 물질층들 사이에 형성할 수 있다. 상기 상 안정화층과 상기 제1 고 밴드 갭층 중 한 층과 나머지 층은 순차적으로 형성하고 서로 접촉될 수 있다.In one example, the phase stabilization layer may be formed before forming the dielectric layer. The process of forming the dielectric layer, the process of forming the phase stabilization layer, and the process of forming the first high band gap layer may be sequentially performed. The dielectric layer may be formed by sequentially stacking a plurality of dielectric material layers. The phase stabilization layer and the first high band gap layer may be formed between the plurality of dielectric material layers. One layer and the other of the phase stabilization layer and the first high band gap layer may be sequentially formed and contact each other.
일 예에서, 상기 상 안정화층과 상기 제1 고 밴드 갭층은 상기 유전체층에 매립되도록 형성할 수 있다. 상기 상 안정화층과 상기 제1 고 밴드 갭층 중 적어도 하나는 순차적으로 적층된 복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층 사이에도 상기 유전체층이 형성될 수 있다.In one example, the phase stabilization layer and the first high band gap layer may be formed to be buried in the dielectric layer. At least one of the phase stabilization layer and the first high band gap layer may include a plurality of sequentially stacked layers, and the dielectric layer may also be formed between the plurality of layers.
일 예에서, 상기 상 안정화층과 상기 제1 고 밴드 갭층은 반복해서 교번 적층될 수 있다. 상기 상 안정화층의 일부와 상기 제1 고 밴드 갭층의 일부는 서로 접촉될 수 있다.In one example, the phase stabilization layer and the first high band gap layer may be alternately stacked repeatedly. A portion of the phase stabilization layer and a portion of the first high band gap layer may contact each other.
일 예에서, 상기 제1 고 밴드 갭층을 형성하는 과정은 상기 다른 두 과정보다 먼저 상기 제1 고 밴드 갭층을 형성하는 과정과 상기 다른 두 과정보다 늦게 상기 제1 고 밴드 갭층을 형성하는 과정 중 적어도 한 과정을 포함할 수 있다.In one example, the forming of the first high band gap layer may include at least one of forming the first high band gap layer earlier than the other two processes and forming the first high band gap layer later than the other two processes. may include a course.
상기 제조방법은 상기 유전체층의 밴드 갭을 높이기 위한 제2 고 밴드 갭층을 형성하는 과정을 더 포함할 수 있다.The manufacturing method may further include forming a second high band gap layer for increasing a band gap of the dielectric layer.
일 예에서, 상기 제2 고 밴드 갭층을 형성하는 과정은 상기 3개의 과정보다 먼저 상기 제2 고 밴드 갭층을 형성하는 과정과 상기 3개의 과정보다 늦게 상기 제2 고 밴드 갭층을 형성하는 과정 중 적어도 한 과정을 포함할 수 있다.In one example, the process of forming the second high band gap layer may include at least one of forming the second high band gap layer earlier than the three processes and forming the second high band gap layer later than the three processes. may include a course.
상기 제1 고 밴드 갭층과 상기 제2 고 밴드 갭층은 서로 다른 물질로 형성할 수 있다.The first high band gap layer and the second high band gap layer may be formed of different materials.
예시적인 실시예에 의한 유전체층을 포함하는 전자소자는 서로 이격된 제1 및 제2 도핑영역을 포함하는 기판과, 상기 제1 및 제2 도핑영역 사이의 상기 기판 상에 구비된 게이트 절연층과, 상기 게이트 절연층 상에 구비된 게이트 전극을 포함하고, 상기 게이트 절연층은 상기 예시적인 실시예에 의한 유전체층을 포함한다.An electronic device including a dielectric layer according to an exemplary embodiment includes a substrate including first and second doped regions spaced apart from each other, a gate insulating layer provided on the substrate between the first and second doped regions, and and a gate electrode provided on the gate insulating layer, and the gate insulating layer includes the dielectric layer according to the exemplary embodiment.
상기 유전체층은 상기 제1 층의 밴드 갭을 높이기 위해 마련된 제4 층을 더 포함할 수 있다.The dielectric layer may further include a fourth layer provided to increase a band gap of the first layer.
예시적인 실시예에 의한 유전체층을 포함하는 메모리 소자는 소스, 드레인 및 게이트 전극을 포함하는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터에 연결된 데이터 저장요소를 포함하고, 상기 데이터 저장요소는 상기 예시적인 실시예에 의한 유전체층을 포함한다.A memory device including a dielectric layer according to an exemplary embodiment includes a transistor including a source, a drain, and a gate electrode, and a data storage element connected to the transistor, wherein the data storage element comprises the dielectric layer according to the exemplary embodiment. include
일 예에서, 상기 데이터 저장요소는 상기 트랜지스터에 연결된 하부전극, 상기 하부전극과 마주하는 상부전극 및 상기 상부 전극과 상기 하부 전극 사이에 구비된 상기 유전체층을 포함할 수 있다.In one example, the data storage element may include a lower electrode connected to the transistor, an upper electrode facing the lower electrode, and the dielectric layer provided between the upper electrode and the lower electrode.
예시적인 실시예에 의한 전자장치는 전기적 신호의 흐름을 단속하도록 마련된 전자소자를 포함하는 전자장치에 있어서, 상기 전자소자는 상기 예시적인 실시예에 의한 유전체층을 포함하는 전자소자를 포함한다.An electronic device according to an exemplary embodiment includes an electronic device provided to control the flow of an electrical signal, wherein the electronic device includes an electronic device including a dielectric layer according to the exemplary embodiment.
개시된 유전체층은 TiO2층을 베이스층으로 사용하여 TiO2층의 상(phase)을 상대적으로 유전율이 높은 루틸 상으로 안정하게 유지하기 위한 상 안정화층을 포함하고, TiO2층의 누설전류특성이 저하되는 것을 방지하기 위한 누설전류 억제층 및/또는 TiO2보다 밴드 갭이 높은 물질층을 포함한다. 개시된 유전체층은 복합 유전체층으로 볼 수 있고, 이러한 유전체층을 이용함으로써, 유전체층의 두께가 얇아지는 고집적 환경, 예컨대 유전체층의 두께가 10nm 이하로 얇아지는 환경에서도 유전체층의 유전율을 고유전율로 유지하면서 누설전류특성이 저하되는 것도 방지할 수 있다.The disclosed dielectric layer includes a phase stabilization layer for stably maintaining a phase of the TiO2 layer as a rutile phase having a relatively high permittivity by using the TiO2 layer as a base layer, and preventing the leakage current characteristics of the TiO2 layer from deteriorating. and/or a material layer having a higher band gap than TiO2. The disclosed dielectric layer can be regarded as a composite dielectric layer, and by using such a dielectric layer, leakage current characteristics while maintaining the dielectric constant of the dielectric layer at a high dielectric constant even in a highly integrated environment in which the thickness of the dielectric layer is thin, for example, in an environment in which the thickness of the dielectric layer is thinned to 10 nm or less Deterioration can also be prevented.
그러므로 개시된 유전체층이 적용된 전자소자와 장치의 경우, 고집적 환경에서도 동작특성을 안정적으로 유지할 수 있어 장치의 동작 신뢰성이 높아질 수 있다.Therefore, in the case of an electronic device and device to which the disclosed dielectric layer is applied, operation characteristics of the device can be stably maintained even in a high integration environment, and thus operation reliability of the device can be increased.
도 1은 일 실시예에 의한 유전체층을 포함하는 층 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 7은 도 1의 층 구조에 포함된 유전체층에 대한 전기적 특성을 확인하기 위해 실시한 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8 내지 도 31은 도 1의 층 구조의 다양한 구현예를 나타낸 단면도이다.
도 32는 일 실시예에 의한 층 구조 또는 이 층 구조에 포함된 유전체층을 포함하는 제1 전자소자(제1 트랜지스터)의 단면도이다.
도 33은 일 실시예에 의한 층 구조 또는 이 층 구조에 포함된 유전체층을 포함하는 메모리 소자의 단면도이다.
도 34는 일 실시예에 의한 층 구조 또는 이 층 구조에 포함된 유전체층을 포함하는 제2 전자소자(제2 트랜지스터)의 단면도이다.
도 35는 도 34를 35-35’방향으로 절개한 단면도이다.
도 36은 도 34를 36-36’방향으로 절개한 단면도이다.
도 37은 일 실시예에 의한 층 구조 또는 이 층 구조에 포함된 유전체층을 포함하는 제3 전자소자(제3 트랜지스터)의 단면도이다.
도 38은 도 37을 38-38’방향으로 절개한 단면도이다.
도 39는 도 37을 39-39’방향으로 절개한 단면도이다.
도 40은 일 실시예에 의한 층 구조 또는 이 층 구조에 포함된 유전체층을 포함하는 제4 전자소자(제4 트랜지스터)의 단면도이다.
도 41은 도 40을 41-41’방향으로 절개한 단면도이다.
도 42는 도 40을 42-42’방향으로 절개한 단면도이다.
도 43은 다른 예시적인 실시예에 따른 전자 장치를 도시한 모식도이다.
도 44는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 전자 장치를 도시한 평면도이다.
도 45는 도 44의 A-A'선을 따라 본 단면도이다.
도 46은 예시적인 일 실시예에 의한 유전체층이 구비된 층 구조를 포함하는 전자소자가 구비된 디스플레이 구동 집적회로 (display driver IC: DDI) 및 DDI를 구비하는 디스플레이 장치의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 47은 예시적인 일 실시예에 따른 유전체층이 구비된 층 구조를 포함하는 전자소자가 구비된 CMOS 인버터의 회로도이다.
도 48은 예시적인 일 실시예에 따른 유전체층이 구비된 층 구조를 포함하는 전자소자가 구비된 CMOS SRAM 소자의 회로도이다.
도 49는 예시적인 일 실시예에 따른 유전체층이 구비된 층 구조를 포함하는 전자소자가 구비된 CMOS NAND 회로의 회로도이다.
도 50은 예시적인 일 실시예에 따른 유전체층이 구비된 층 구조를 포함하는 전자소자가 구비된 전자 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 51은 예시적인 일 실시예에 따른 유전체층이 구비된 층 구조를 포함하는 전자소자가 구비된 전자 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 52 내지 도 60은 예시적인 일 실시예에 의한 유전체층을 포함하는 층 구조의 제조방법을 단계별로 나타낸 단면도들이다.1 is a cross-sectional view showing a layer structure including a dielectric layer according to an embodiment.
2 to 7 are graphs showing simulation results performed to confirm electrical characteristics of a dielectric layer included in the layer structure of FIG. 1 .
8 to 31 are cross-sectional views illustrating various embodiments of the layer structure of FIG. 1 .
32 is a cross-sectional view of a first electronic device (first transistor) including a layer structure or a dielectric layer included in the layer structure according to an embodiment.
33 is a cross-sectional view of a memory device including a layer structure or a dielectric layer included in the layer structure according to an embodiment.
34 is a cross-sectional view of a second electronic device (second transistor) including a layer structure or a dielectric layer included in the layer structure according to an embodiment.
FIG. 35 is a cross-sectional view of FIG. 34 cut along the 35-35' direction.
FIG. 36 is a cross-sectional view of FIG. 34 cut in the direction 36-36'.
37 is a cross-sectional view of a third electronic device (third transistor) including a layer structure or a dielectric layer included in the layer structure according to an embodiment.
FIG. 38 is a cross-sectional view of FIG. 37 cut along the 38-38' direction.
FIG. 39 is a cross-sectional view of FIG. 37 cut in the direction 39-39'.
40 is a cross-sectional view of a fourth electronic device (fourth transistor) including a layer structure or a dielectric layer included in the layer structure according to an embodiment.
41 is a cross-sectional view of FIG. 40 cut in the direction 41-41'.
42 is a cross-sectional view of FIG. 40 cut in the direction 42-42'.
Fig. 43 is a schematic diagram illustrating an electronic device according to another exemplary embodiment.
Fig. 44 is a top plan view of an electronic device according to another exemplary embodiment.
Fig. 45 is a cross-sectional view taken along the line A-A' of Fig. 44;
46 is a schematic block diagram of a display device including a display driver IC (DDI) and an electronic element including a layer structure including a dielectric layer according to an exemplary embodiment.
47 is a circuit diagram of a CMOS inverter provided with an electronic device including a layer structure including a dielectric layer according to an exemplary embodiment.
48 is a circuit diagram of a CMOS SRAM device including an electronic device including a layer structure including a dielectric layer according to an exemplary embodiment.
49 is a circuit diagram of a CMOS NAND circuit with an electronic device including a layer structure with a dielectric layer according to an exemplary embodiment.
50 is a block diagram of an electronic system including an electronic device including a layer structure including a dielectric layer according to an exemplary embodiment.
51 is a block diagram of an electronic system including an electronic device including a layer structure including a dielectric layer according to an exemplary embodiment.
52 to 60 are cross-sectional views showing step-by-step methods of manufacturing a layer structure including a dielectric layer according to an exemplary embodiment.
이하, 예시적인 일 실시예에 의한 유전체층을 포함하는 층 구조 및 그 제조방법과 상기 유전체층을 포함하는 전자소자 및 이를 포함하는 전자장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 하기 설명에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시될 수 있다. 그리고 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한, 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 아래 설명에서 각 도면의 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, a layer structure including a dielectric layer according to an exemplary embodiment, a manufacturing method thereof, an electronic device including the dielectric layer, and an electronic device including the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, thicknesses of layers or regions shown in drawings may be slightly exaggerated for clarity of the specification. In addition, the embodiments described below are merely illustrative, and various modifications are possible from these embodiments. In addition, in the layer structure described below, the expressions described as "upper part" or "upper part" may include not only what is directly on top of but also what is on top of non-contact. In the description below, like reference numerals in each drawing denote like members.
도 1은 예시적인 일 실시예에 의한 유전체층을 포함하는 제1 층 구조(100)를 보여준다.1 shows a
도 1을 참조하면, 일 실시예에 의한 유전체층을 포함하는 층 구조(100)는 순차적으로 적층된 제1 물질층(120), 유전체층(130) 및 제2 물질층(140)을 포함한다. Referring to FIG. 1 , a
일 예에서, 제1 물질층(120)은 도전층, 반도체를 포함하는 층 또는 반도체층이거나 이러한 층을 포함할 수 있다. 상기 도전층은 금속층 또는 도전성 금속 산화물층을 포함하거나 이러한 금속층이나 금속 산화물층을 포함할 수 있다. 일 예에서, 상기 도전층은 루틸 상(rutile phase)을 포함하는 RuO2층, IrO2층, Ta doped SnO2층, Nb doped SnO2층, PtO2층, PdO2층, ReO2층, MoO2층, WO2층, TaO2층, NbO2층 및 TiN층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 물질층(120)은 상기 도전층으로 열거된 물질층들 중 선택된 1개층으로 형성되거나 선택된 2개층 또는 3개층을 순차적으로 적층하여 형성될 수 있다. 상기 반도체층은 화합물 반도체층 또는 비화합물 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 반도체층은 도펀트로 도핑된 것일 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 일 예에서, 제1 물질층(120)이 반도체층을 포함하는 경우, 제1 물질층(120)과 유전체층(130) 사이에 캐리어 이동을 위한 채널 혹은 경로가 존재할 수 있다. 일 예에서, 제1 물질층(120)은 전극층으로 사용될 수도 있다. In one example, the
유전체층(130)은 고유전상수를 갖는 상(phase)을 안정되게 유지하면서 누설전류는 낮출 수 있는 층 구조 혹은 층 구성을 갖는 복합 유전체층일 수 있다. 상기 고유전상수를 갖는 상은 루틸 상(rutile phase)일 수 있다. 유전체층(130)은 제1 물질층(120)의 일면 상에 존재하고, 상기 일면에 직접 접촉될 수 있다. 제1 물질층(120)의 상기 일면은 상부면일 수 있으나, 층 구조(100)를 보는 관점에 따라 상기 일면은 측면, 하부면 또는 경사면이 될 수도 있다. 유전체층(130)은 주어진 유전물질을 포함하되, 상기 주어진 유전물질의 밴드 갭과 다른 밴드 갭을 갖도록 마련된 층 구조 혹은 층 구성을 가질 수 있다. 일 예로, 유전체층(130)은 상기 주어진 유전물질로 티타늄 산화물(TiO2)을 포함하는 복합 유전체층으로써, 상기 티타늄 산화물의 밴드 갭보다 큰 밴드 갭을 갖도록 구비된 층 구조나 층 구성을 가질 수 있다. 유전체층(130)은 상기 복합 유전체층으로써, 누절전류를 낮추기 위한 물질을 포함하는 층 구조나 층 구성을 가질 수 있다.The
이에 따라, 유전체층(130)은 상기 주어진 유전물질의 누설전류특성보다 우수한 누설전류특성을 가질 수 있다. 곧, 유전체층(130)의 누설전류는 상기 주어진 유전물질의 누설전류보다 작을 수 있다.Accordingly, the
일 예에서, 유전체층(130)은 티타늄 산화물의 루틸 상에 해당하는 고유전상수를 가지면서 티타늄 산화물보다 안정된 루틸 상을 갖도록 구비된 층 구조 또는 층 구성을 가질 수 있다.In one example, the
유전체층(130)의 상기 층 구조는 복수의 층을 포함할 수 있다. 일 예로, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 7개의 층(13a, 13b, 13c, 13d, 13e 13f, 13g)을 포함할 수 있으나, 층 수는 증감될 수 있다. The layer structure of the
일 예에서, 상기 7개의 층(13a, 13b, 13c, 13d, 13e 13f, 13g)을 포함하는 층 구조는 제1 층(13a)의 일 면 상에 제2 층(13b)이 존재하고, 제2 층(13b)의 일 면 상에 제3 층(13c)이 존재하고, 제3 층(13c)의 일 면 상에 제4 층(13d)이 존재하고, 제4 층(13d)의 일 면 상에 제5 층(13e)이 존재하고, 제5 층(13e)의 일 면 상에 제6 층(13f)이 존재하며, 제6 층(13f)의 일 면 상에 제7 층(13g)이 존재하는 층 구성을 포함할 수 있다.In one example, the layer structure including the seven
일 예에서, 제2 층(13b)은 제1 층(13a)의 외부에 있고, 제1 층(13a)의 상기 일 면에 직접 접촉될 수 있으며, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 구비될 수 있다. 일 예에서, 제3 층(13c)은 제2 층(13b)의 외부에 있고, 제2 층(13b)의 상기 일 면에 직접 접촉될 수 있으며, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 구비될 수 있다. 일 예에서, 제4 층(13d)은 제3 층(13c)의 외부에 있고, 제3 층(13c)의 상기 일 면에 직접 접촉될 수 있으며, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 구비될 수 있다. 일 예에서, 제5 층(13e)은 제4 층(13d)의 외부에 있고, 제4 층(13d)의 상기 일 면에 직접 접촉될 수 있고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 구비될 수 있다. 일 예에서, 제6 층(13f)은 제5 층(13e)의 외부에 있고, 제5 층(13e)의 상기 일 면에 직접 접촉될 수 있고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 구비될 수 있다. 일 예에서, 제7 층(13g)은 제6 층(13f)의 외부에 있고, 제6 층(13f)의 상기 일 면에 직접 접촉될 수 있고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 구비될 수 있다. 일 예에서, 제1 내지 제7 층(13a-13g)의 상기 일 면은 상부면일 수 있으나, 관점에 따라 밑면, 측면 또는 경사면이 될 수도 있다.In one example, the
유전체층(130)의 제1 층(13a)은 제1 물질층(120)의 상기 일 면 상에 형성되고, 상기 일 면에 직접 접촉되도록 구비될 수 있다. 제1 층(13a)은 제1 물질층(120)의 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 구비될 수 있다.The
제1 층(13a)은 제1 두께(4T1)를 가질 수 있다. The
일 예에서, 제1 층(13a)은 유전체층(130)의 밴드 갭을 티타늄 산화물층보다 높이기 위해 마련된 물질층(이하, 제1 고 밴드 갭층)이거나 이러한 물질층을 포함할 수 있다. 상기 제1 고 밴드 갭층은 티타늄 산화물층의 밴드 갭보다 클 수 있다. 상기 제1 고 밴드 갭층은 유전체층(130)의 밴드 갭을 티타늄 산화물층의 밴드 갭보다 높이는 작용을 할 수 있다. 상기 제1 고 밴드 갭층은 단일층이거나 서로 다른 물질층으로 이루어진 복수층을 포함할 수 있다. 상기 제1 고 밴드 갭층이 복수층인 경우, 층들은 서로 접촉되게 순차적으로 연속해서 적층될 수도 있고, 서로 비접촉되게 순차적으로 적층될 수도 있다. 일 예에서, 상기 제1 고 밴드 갭층은 티타늄 산화물보다 밴드 갭이 큰 물질층으로써, 하프늄 산화물(HfO2)층, 지르코늄 산화물(ZrO2)층 및 이들의 혼합층(HfxZr1-xO2) 중 한 층이거나 이러한 층을 포함할 수 있다. 상기 제1 고 밴드 갭층은 유전체층(130)의 누설전류특성을 개선하는 층, 곧 누설전류를 억제하는 층으로 작용할 수 있다. 따라서 상기 제1 고 밴드 갭층은 누설전류 억제층이나 누설전류 저감층으로 표현될 수도 있다.In one example, the
일 예에서, 제1 층(13a)은 고유전상수를 갖는 루틸 상의 티타늄 산화물(예, TiO2)층이거나 이러한 티타늄 산화물층을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 층(13a)은 무도핑된 것일 수 있다.In one example, the
일 예에서, 제1 층(13a)은 유전체층(130)의 밴드 갭을 티타늄 산화물층보다 높이기 위해 마련된 다른 물질층(이하, 제2 고 밴드 갭층)이거나 이러한 물질층을 포함할 수 있다. 상기 제2 고 밴드 갭층은 상기 제1 고 밴드 갭층과 함께 혹은 단독으로 유전체층(130)의 밴드 갭을 티타늄 산화물층의 밴드 갭보다 높이는 작용을 할 수 있다. 상기 제2 고 밴드 갭층은 단일층 또는 복수층일 수 있으며, 복수층일 경우, 연속적으로 서로 접촉되게 적층되거나 서로 비접촉되게 차례로 적층될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 고 밴드 갭층은 티타늄 산화물층보다 밴드 갭이 큰 물질층으로써, Al2O3층, Y2O3층 및 MgO층 중 적어도 하나이거나 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 층들로 한정되지 않는다. 상기 제1 및 제2 고 밴드 갭층은 서로 다른 물질층일 수 있다. 상기 제1 고 밴드 갭층과 마찬가지로 상기 제2 고 밴드 갭층도 유전체층(130)의 누설전류특성을 개선하는 층, 곧 누설전류를 억제하는 층으로 작용할 수 있다. 따라서 상기 제2 고 밴드 갭층도 누설전류 억제층 또는 누설전류 저감층으로 표현될 수도 있다.In one example, the
일 예에서, 제1 층(13a)은 티타늄 산화물층의 루틸 상을 안정화시키기 위해 혹은 강화시키기 위해 마련된 층(이하, 상 안정화층)이거나 이러한 층을 포함할 수 있다. 상기 상 안정화층은 상 강화층으로 표현될 수도 있다. 일 예에서, 제1 층(13a)은 안정된 루틸 상을 갖는 물질층들 중 하나일 수 있는데, 예를 들면, SnO2층, GaO2층, GeO2층 및 SiO2층 중 적어도 하나이거나 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 층(13a)이 티타늄 산화물층의 루틸 상을 안정화시키기 위한 층으로 작용하는 경우, 제1 층(13a) 상에는 루틸 상을 갖는 티타늄 산화물층이 직접 형성될 수도 있다.In one example, the
제1 층(13a)의 역할 혹은 작용에 따라 제2 층(13b)의 물질 구성도 달라질 수 있다.The material composition of the
또한, 제1 층(13a)의 역할 혹은 작용에 따라 제1 층(13a)의 두께(4T1)도 달라질 수 있다. 일 예로, 제1 층(13a)이 고유전상수를 갖는 루틸 상의 티타늄 산화물층일 때, 제1 층(13a)의 두께(4T1)는 제1 층(13a)이 상 안정화층 또는 고 밴드 갭층으로 사용될 때보다 두꺼울 수 있다.Also, the thickness 4T1 of the
유전체층(130)의 제2 층(13b)은 제2 두께(4T2)를 갖는다. 제2 두께(4T2)는 제1 두께(4T1)와 동일하거나 다를 수 있다. 제2 층(13b)은 고유전상수를 갖는 루틸 상의 티타늄 산화물층, 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제2 층(13b)이 고유전상수를 갖는 루틸 상의 티타늄 산화물층인 경우, 제2 층(13b)은 무도핑된 것일 수 있다. 제2 층(13b)은 역할 혹은 작용은 제1 층(13a)으로 사용되는 물질층에 따라 달라질 수 있다. 일 예에서, 제1 층(13a)이 상기 제1 고 밴드 갭층인 경우, 제2 층(13b)은 루틸 상의 티타늄 산화물층, 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제1 층(13a)이 루틸 상의 티타늄 산화물층인 경우, 제2 층(13b)은 루틸 상의 티타늄 산화물층, 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제1 층(13a)이 상기 상 안정화층인 경우, 제2 층(13b)은 루틸 상의 티타늄 산화물층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제1 층(13a)이 상기 제2 고 밴드 갭층인 경우, 제2 층(13b)은 루틸 상의 티타늄 산화물층 및 상기 상 안정화층 중 한 층일 수 있다. 이와 같이, 제2 층(13b)의 물질속성이 달라짐에 따라 제2 층(13b)의 제2 두께(4T2)도 달라질 수 있다. 일 예로, 제2 층(13b)이 루틸 상의 티타늄 산화물층일 때의 제2 두께(4T2)는 제2 층(13b)이 상 안정화층 또는 제2 고 밴드 갭층일 때의 두께보다 두꺼울 수 있다.The
유전체층(130)의 제3 층(13c)은 제3 두께(4T3)를 갖는다. 제3 두께(4T3)는 제2 두께(4T2)와 동일하거나 다를 수 있다. 제3 층(13c)은 고유전상수를 갖는 루틸 상의 티타늄 산화물층, 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제3 층(13c)이 고유전상수를 갖는 루틸 상의 티타늄 산화물층인 경우, 제3 층(13c)은 무도핑된 것일 수 있다. 제3 층(13c)의 역할이나 작용은 제2 층(13b)의 물질 속성에 따라 다를 수 있다. 일 예로, 제2 층(13b)이 루틸 상의 티타늄 산화물층인 경우, 제3 층(13c)은 루틸 상의 티타늄 산화물층, 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제2 층(13b)이 상기 상 안정화층인 경우, 제3 층(13c)은 루틸 상의 티타늄 산화물층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제2 층(13b)이 상기 제2 고 밴드 갭층인 경우, 제3 층(13c)은 루틸 상의 티타늄 산화물층 및 상기 상 안정화층 중 한 층일 수 있다. 이와 같이, 제2 층(13b)의 물질 속성이 달라짐에 따라 제3 층(13c)의 제3 두께(4T3)도 달라질 수 있다. 일 예로, 제3 층(13c)이 루틸 상의 티타늄 산화물층일 때의 제3 두께(4T3)는 제3층(13c)이 상 안정화층 또는 제2 고 밴드 갭층일 때의 두께보다 두꺼울 수 있다.The
유전체층(130)의 제4 층(13d)은 제4 두께(4T4)를 갖는다. 제4 층(13d)은 고유전상수를 갖는 루틸 상의 티타늄 산화물층, 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제4 층(13d)이 고유전상수를 갖는 루틸 상의 티타늄 산화물층인 경우, 제4 층(13d)은 무도핑된 것일 수 있다. 제4 층(13d)의 역할이나 작용은 제3 층(13c)으로 사용되는 물질에 따라 달라질 수 있다. 일 예로, 제3 층(13c)이 루틸 상의 티타늄 산화물층인 경우, 제4 층(13d)은 루틸 상의 티타늄 산화물층, 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제3 층(13c)이 상기 상 안정화층인 경우, 제4 층(13d)은 루틸 상의 티타늄 산화물층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제3 층(13c)이 상기 제2 고 밴드 갭층인 경우, 제4 층(13d)은 루틸 상의 티타늄 산화물층 및 상기 상 안정화층 중 한 층일 수 있다. 이와 같이, 제4 층(13d)의 물질 속성이 달라짐에 따라 제4 층(13d)의 제4 두께(4T4)도 달라질 수 있다. 일 예로, 제4 층(13d)이 루틸 상의 티타늄 산화물층일 때의 제4 두께(4T4)는 제4 층(13d)이 상 안정화층 또는 제2 고 밴드 갭층일 때의 두께보다 두꺼울 수 있다.The
유전체층(130)의 제5 층(13e)은 제5 두께(4T5)를 갖는다.The
제5 층(13e)은 고유전상수를 갖는 루틸 상의 티타늄 산화물층, 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제5 층(13e)이 고유전상수를 갖는 루틸 상의 티타늄 산화물층인 경우, 제5 층(13e)은 무도핑된 것일 수 있다. 제5 층(13e)의 역할이나 작용은 제4 층(13d)으로 사용되는 물질에 따라 달라질 수 있다. 일 예로, 제4 층(13d)이 루틸 상의 티타늄 산화물층인 경우, 제5 층(13e)은 루틸 상의 티타늄 산화물층, 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층이거나 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다.The
제4 층(13d)이 상기 상 안정화층인 경우, 제5 층(13e)은 루틸 상의 티타늄 산화물층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제4 층(13d)이 상기 제2 고 밴드 갭층인 경우, 제5 층(13e)은 루틸 상의 티타늄 산화물층 및 상기 상 안정화층 중 한 층일 수 있다. 이와 같이, 제5 층(13e)의 물질 속성이 달라질 경우, 제5 층(13e)의 제5 두께(4T5)도 달라질 수 있다. 일 예로, 제5 층(13e)이 상 안정화층일 때의 제5 두께(4T5)는 제5 층(13e)이 제2 고 밴드 갭층일 때의 두께보다 얇을 수 있다.When the
유전체층(130)의 제6 층(13f)은 제6 두께(4T6)를 갖는다. The
제6 층(13f)은 고유전상수를 갖는 루틸 상의 티타늄 산화물층, 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제6 층(13f)이 고유전상수를 갖는 루틸 상의 티타늄 산화물층인 경우, 제6 층(13f)은 무도핑된 것일 수 있다. 제6 층(13f)의 역할이나 작용은 제5 층(13e)으로 사용되는 물질에 따라 달라질 수 있다. 일 예로, 제5 층(13e)이 루틸 상의 티타늄 산화물층인 경우, 제6 층(13f)은 루틸 상의 티타늄 산화물층, 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층이거나 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. The
제5 층(13e)이 상기 상 안정화층인 경우, 제6 층(13f)은 루틸 상의 티타늄 산화물층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층일 수 있다. 일 예에서, 제5 층(13e)이 상기 제2 고 밴드 갭층인 경우, 제6 층(13f)은 루틸 상의 티타늄 산화물층 및 상기 상 안정화층 중 한 층일 수 있다. 이와 같이, 제6 층(13f)의 물질 속성이 달라질 경우, 제6 층(13f)의 제6 두께(4T6)도 달라질 수 있다. 일 예로, 제6 층(13f)이 상 안정화층이거나 제2 고 밴드 갭층일 때의 제6 두께(4T6)는 제6 층(13f)이 루틸 상의 티타늄 산화물층일 때의 두께보다 얇을 수 있다.When the
유전체층(130)의 제7 층(13g)은 제7 두께(4T7)를 갖는다. The
제7 층(13g)은 고유전상수를 갖는 수 있다. 제7 층(13g)의 역할이나 작용은 제6 층(13f)으로 사용되는 물질을 고려하여 결정될 수 있다. 일 예에서, 제6 층(13f)이 루틸 상의 티타늄 산화물층, 상기 상 안정화층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층을 포함하는 경우, 제7 층(13g)은 루틸 상의 티타늄 산화물층, 상기 상 안정화층, 상기 제1 고 밴드 갭층 및 상기 제2 고 밴드 갭층 중 한 층을 포함할 수 있다. 제6 층(13f)의 물질과 제7 층(13g)의 물질은 서로 동일하거나 서로 다를 수 있다. 일 예에서, 제7 층(13g)이 고유전상수를 갖는 루틸 상의 티타늄 산화물층인 경우, 제7 층(13g)은 무도핑된 것일 수 있다.The
제7 층(13g)의 물질 속성이 달라질 경우, 제7 층(13g)의 제7 두께(4T7)도 달라질 수 있다. 일 예로, 제7 층(13g)이 루틸 상의 티타늄 산화물층이거나 상기 제1 고 밴드 갭층일 때의 제7 두께(4T7)는 제7 층(13g)이 상기 상 안정화층일 때의 두께보다 두꺼울 수 있다.When the material property of the
유전체층(130)의 전체 두께(T1)는 유전체층(130)이나 층 구조(100)가 적용되는 전자소자, 전자장치의 집적도를 고려하여 결정될 수 있다. 일 예에서, 유전체층(130)의 두께(T1)는 100Å(10nm) 이하나 60Å(6nm) 이하일 수 있으나, 이 값으로 한정되지 않을 수 있다. 유전체층(130)에 포함된 루틸 상의 티타늄 산화물층의 두께, 곧 각 층(13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, 13g)에 포함된 루틸 상의 티타늄 산화물층의 두께의 합은 유전체층(130)의 두께(T1)보다 작을 수 있다. 일 예에서, 상기 각 층에 포함된 루틸 상의 티타늄 산화물층의 두께의 합은 유전체층(130)의 두께(T1)의 40% 이상 또는 50% 이상일 수 있다.The total thickness T1 of the
유전체층(130)에서 상기 상 안정화층 및/또는 상기 제2 고 밴드 갭층은 루틸 상의 티타늄 산화물층 사이에 배치될 수도 있으나, 그 반대일 수도 있다. 일 예에서, 상기 상 안정화층 사이, 상기 제2 고 밴드 갭층 사이 또는 상기 상 안정화층과 상기 제2 고 밴드 갭층 사이에 루틸 상의 티타늄 산화물층이 배치될 수 있다. 어느 경우에서나 상기 상 안정화층은 상기 루틸 상의 티타늄 산화물층에 직접 접촉되도록 구비될 수 있다.In the
유전체층(130)에서 전체 티타늄 산화물층과 상 안정화층으로 이루어진 물질층에서 상 안정화층의 주요 성분(A1)의 함량[A1/(Ti+A1)]은 5% 이상, 20% 이하일 수 있으나, 이것으로 한정되지 않는다. 상기 주요 성분(A1)은 상기 상 안정화층에서 산소를 제외한 성분일 수 있다. 일 예로, 상기 상 안정화층이 SnO2층인 경우, 상기 주요 성분(A1)은 Sn이 될 수 있다. In the material layer composed of the entire titanium oxide layer and the phase stabilization layer in the
유전체층(130)에 포함된 제1 내지 제7 층(13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, 13g)은 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD) 방법으로 형성될 수 있으며, 이 방법으로 제한되지 않는다. 각 층(13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f, 13g)의 물질 속성, 역할 또는 작용에 따라 각 층은 1회 또는 수회의 ALD 사이클로 형성될 수도 있고, 수십회 또는 수백회의 ALD 사이클로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제2 층(13b)이 티타늄 산화물층인 경우, 제2 층(13b)은 티타늄 산화물을 형성하는 ALD 사이클을 수십회~수백회 반복해서 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 층(13b) 및 제4 층(13d)이 티타늄 산화물층이고, 제3 층(13c)이 상 안정화층(예, SnO2)일 때, 제3 층(13c)은 SnO2층을 형성하는 ALD 사이클을 1회 실시하여 형성하거나 수회 실시하여 형성할 수 있다. ALD 사이클 1회로 형성되는 상 안정화층의 두께는 한 층의 원자층 두께에 해당한다는 점을 감안하면, 티타늄 산화물층의 두께에 비해 상 안정화층의 두께는 무시할 정도로 얇다. The first to
이러한 점을 고려할 때, 유전체층(130)에서 상기 상 안정화층은 티타늄 산화물층에 도핑된 것으로 혹은 매립된 것으로 간주될 수 있다. 이에 따라 이후 설명에서 상기 상 안정화층은 티타늄 산화물층에 도핑된 것 혹은 매립된 것으로 표현될 수 있다. 또한, 상기 상 안정화층과 티타늄 산화물층으로 이루어진 물질층은 상 안정화층이 도핑된 티타늄 산화물층 또는 상 안정화층의 주요성분이 도핑된 티타늄 산화물층으로 표현될 수도 있다. 예를 들어, 상기 상 안정화층이 SnO2층인 경우, 상기 상 안정화층과 티타늄 산화물층으로 이루어진 물질층은 “SnO2 도핑 티타늄 산화물층” 또는 “Sn 도핑 티타늄 산화물층”으로 표현될 수 있다.Considering this point, the phase stabilization layer in the
제2 물질층(140)은 유전체층(130)을 사이에 두고 제1 물질층(120)과 마주하도록 구비된다. 제2 물질층(140)은 도전층 또는 반도체층이거나 이러한 층을 포함할 수 있다. 제2 물질층(140)의 재료는 제1 물질층(120)의 재료와 동일하거나 다를 수 있다. 제2 물질층(140)은 전극층으로 사용될 수 있다.The
층 구조(100)는 금속, 절연체 및 금속이 순차적으로 적층된 구조, 곧 금속-절연체-금속(metal-insulator-metal, MIM) 구조가 될 수 있다. 일 예에서, 층 구조(100)는 데이터 저장 유닛의 하나인 커패시터가 될 수 있다.The
도 2는 상 안정화층의 한 예인 SnO2의 도핑량에 따른 티타늄 산화물층의 유전상수 변화(a)와 유전상수 변화비율(b)을 보여주는 그래프이다. 2 is a graph showing a change in dielectric constant (a) and a rate of change in dielectric constant (b) of a titanium oxide layer according to the doping amount of
도 2의 (a) 및 (b)도에서 제1 그래프(G1, G1')는 TiO2층의 [110] 면에 대한 것이고, 제2 그래프(G2, G2')는 [001] 면에 대한 것이다.In (a) and (b) of FIG. 2, the first graphs G1 and G1' are for the [110] plane of the TiO2 layer, and the second graphs G2 and G2' are for the [001] plane. .
도 2의 (a)도에서 가로축은 Sn 도핑 TiO2(Sn(x)Ti(1-x)O2)층의 Sn 도핑량(x)을, 세로축은 유전상수를 각각 나타낸다. 도 2의 (b)에서 가로축은 Sn 도핑 티타늄 산화물의 Sn 도핑량(x)을, 세로축은 유전상수 변화비율을 각각 나타낸다.In (a) of FIG. 2, the horizontal axis represents the Sn doping amount (x) of the Sn-doped TiO2 (Sn(x)Ti(1-x)O2) layer, and the vertical axis represents the dielectric constant. In (b) of FIG. 2, the horizontal axis represents the Sn doping amount (x) of the Sn-doped titanium oxide, and the vertical axis represents the dielectric constant change ratio, respectively.
도 2를 참조하면, Sn 도핑량(x)에 따른 TiO2층의 유전상수 변화는 TiO2층의 결정면에 따라 차이가 있고, [110] 면에 대한 유전상수가 [001] 면에 대한 유전상수보다 훨씬 큰 것을 알 수 있다. [110] 면의 경우, 유전상수는 200 근처에서 시작해서 Sn 도핑량(x)이 제1 값(예, x=0.05, 5%)에 이를 때까지 서서히 증가하고, Sn 도핑량(x)이 상기 제1 값을 넘어선 후, 유전상수는 급격히 비례적으로 증가한다. 이러한 급격한 증가는 Sn 도핑량(x)이 0.1(10%)과 0.15(15%) 사이에 있는 제2 값에 이를 때까지 유지된다. Sn 도핑량(x)이 상기 제2 값을 지나면서 유전상수는 급격히 비례적으로 감소되고, 이러한 감소는 Sn 도핑량(x)이 0.2(20%)를 넘어 0.25(25%)에 이를 때까지 계속된다. 유전상수가 감소되는 구간에서도 유전상수의 최저 값은 200보다 크다.Referring to FIG. 2, the change in the dielectric constant of the TiO2 layer according to the Sn doping amount (x) varies depending on the crystal plane of the TiO2 layer, and the dielectric constant for the [110] plane is much larger than that for the [001] plane. you can see the big one In the case of the [110] plane, the dielectric constant starts around 200 and gradually increases until the Sn doping amount (x) reaches the first value (eg, x = 0.05, 5%), and the Sn doping amount (x) After exceeding the first value, the dielectric constant rapidly increases proportionally. This rapid increase is maintained until the Sn doping amount (x) reaches a second value between 0.1 (10%) and 0.15 (15%). As the Sn doping amount (x) passes the second value, the dielectric constant rapidly and proportionally decreases, and this decrease continues until the Sn doping amount (x) exceeds 0.2 (20%) and reaches 0.25 (25%). Continued. Even in the range where the dielectric constant decreases, the lowest value of the dielectric constant is greater than 200.
[001]면의 경우, [110] 면에 비해 유전상수가 작을 뿐, Sn 도핑량(x)에 따른 유전상수의 변화 패턴은 유사하다. [001]면의 경우도 Sn 도핑량(x)이 0.05(5%)~0.23(23%) 정도일 때의 유전상수가 Sn이 도핑되지 않았을 때(x=0.0)보다 큰 것을 알 수 있다.In the case of the [001] plane, the dielectric constant is smaller than that of the [110] plane, but the dielectric constant change pattern according to the Sn doping amount (x) is similar. Even in the case of the [001] plane, it can be seen that the dielectric constant when the Sn doping amount (x) is about 0.05 (5%) to 0.23 (23%) is larger than when Sn is not doped (x = 0.0).
도 3은 상 안정화층의 한 예인 SnO2의 도핑량(도핑농도)이 5% 이하일 때, Sn 도핑 TiO2층의 유전상수를 보여주는 그래프이다.3 is a graph showing the dielectric constant of a Sn-doped TiO2 layer when the doping amount (doping concentration) of SnO2, which is an example of a phase stabilization layer, is 5% or less.
도 3에서 가로축은 Sn 도핑농도[Sn/(Sn+Ti)]를 나타내고, 세로축은 유전상수를 나타낸다.In FIG. 3, the horizontal axis represents the Sn doping concentration [Sn/(Sn+Ti)], and the vertical axis represents the dielectric constant.
도 3을 참조하면, 0.5%~5.0%의 Sn의 도핑농도에서도 Sn 도핑 TiO2층의 유전상수는 50 이상으로 높은 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the dielectric constant of the Sn-doped TiO2 layer is as high as 50 or more even at a Sn doping concentration of 0.5% to 5.0%.
도 2 및 도 3은 SnO2와 같은 상 안정화층이 도핑(추가)된 TiO2층도 50 이상의 높은 유전상수(유전율)를 갖는 것을 보여준다.2 and 3 show that a TiO2 layer doped (added) with a phase stabilization layer such as SnO2 also has a high dielectric constant (permittivity) of 50 or more.
도 4는 유전체층(130)에서 상 안정화층의 한 예로 SnO2가 도핑된 TiO2층, 곧 Sn 도핑 TiO2층의 서로 다른 제1 및 제2 두께에서의 누설전류특성을 보여준다.4 shows leakage current characteristics of a TiO2 layer doped with SnO2 as an example of a phase stabilization layer in the
도 4에서 가로축은 등가 산화막 두께를 나타내고, 세로축은 누설전류를 나타낸다.In FIG. 4, the horizontal axis represents the equivalent oxide film thickness, and the vertical axis represents the leakage current.
도 4에서 제1 그룹(4G1)은 Sn 도핑 TiO2층이 제1 두께(55Å)를 갖는 경우이고, 제2 그룹(4G2)은 Sn 도핑 TiO2층이 제2 두께(65Å)를 갖는 경우이다. 상기 제1 및 제2 두께의 Sn 도핑 TiO2층에서 Sn의 도핑 농도는 0.5%~4% 정도이다. 따라서 같은 그룹에서도 Sn 도핑 TiO2층의 등가 산화물 두께와 누설전류는 다를 수 있다. In FIG. 4 , the first group 4G1 is a case where the Sn-doped TiO2 layer has a first thickness (55 Å), and the second group 4G2 is a case where the Sn-doped TiO2 layer has a second thickness (65 Å). The doping concentration of Sn in the Sn-doped TiO2 layers having the first and second thicknesses is about 0.5% to 4%. Therefore, even in the same group, the equivalent oxide thickness and leakage current of the Sn-doped TiO2 layer may be different.
도 4에서 29:1, 30:1, 52:1, 43:1 등과 같은 비를 나타내는 숫자에서 왼쪽 숫자는 TiO2층을 형성하는데 걸린 ALD 싸이클 수를 나타내고, 오른쪽 숫자는 SnO2층을 형성하는데 걸린 ALD 사이클의 수를 나타낸다. 예컨대, 69:1은 제1 두께를 갖는 Sn 도핑 TiO2층을 형성하기까지 TiO2층을 형성하는 ALD 사이클은 69회, SnO2층을 형성하는 ALD 사이클은 1회 실시하였음을 의미한다. 달리 말하면, 69:1은 TiO2층을 형성하는 ALD 사이클은 69회 실시하고, SnO2층을 형성하는 ALD 사이클은 1회 실시하여 제1 두께를 갖는 Sn 도핑 TiO2층을 형성하였음을 의미한다.In FIG. 4, in numbers representing ratios such as 29:1, 30:1, 52:1, and 43:1, the numbers on the left represent the number of ALD cycles required to form the TiO2 layer, and the numbers on the right represent the number of ALD cycles required to form the SnO2 layer. Indicates the number of cycles. For example, 69:1 means that 69 ALD cycles for forming the TiO2 layer and one ALD cycle for forming the SnO2 layer were performed until the Sn-doped TiO2 layer having the first thickness was formed. In other words, 69:1 means that the ALD cycle for forming the TiO2 layer was performed 69 times and the ALD cycle for forming the SnO2 layer was performed once to form the Sn-doped TiO2 layer having the first thickness.
도 4를 참조하면, 제1 두께를 갖는 Sn 도핑 TiO2층과 제2 두께를 갖는 Sn 도핑 TiO2층의 누설전류는 10-2보다 작고 10-4보다 큰 범위에 있다.Referring to FIG. 4 , the leakage current of the Sn-doped
도 5는 도 4의 결과를 얻는데 사용한 Sn 도핑 TiO2층에 누설전류억제를 위한 층으로 Al2O3를 추가한 경우의 누설전류를 나타낸다. 도 5의 결과를 얻는데 사용한 Sn 도핑 TiO2층의 Sn 도핑 농도는 2.5% 정도로 하였다. 그리고 Al2O3를 추가하기 위해 Al2O3층을 형성하는 ALD 사이클을 1회 실시하여 형성하였다. 결과적으로, 도 5는 SnxAlyTi(1-x-y)O2층에 대한 누설전류 특성을 나타내는 것으로 볼 수도 있다. FIG. 5 shows leakage current when Al2O3 is added as a layer for leakage current suppression to the Sn-doped TiO2 layer used to obtain the results of FIG. 4 . The Sn doping concentration of the Sn-doped TiO2 layer used to obtain the results shown in FIG. 5 was about 2.5%. And, in order to add Al2O3, an ALD cycle for forming an Al2O3 layer was performed once. As a result, FIG. 5 may be viewed as showing leakage current characteristics for the Sn x Al y Ti (1-xy) O 2 layer.
도 5에서 가로축은 Sn 도핑 TiO2층에 인가되는 전압을 나타내고, 세로축은 누설전류를 나타낸다.In FIG. 5, the horizontal axis represents the voltage applied to the Sn-doped TiO2 layer, and the vertical axis represents the leakage current.
도 5를 참조하면, 1V 정도에서 측정된 누설전류는 2x10-6A/㎠ 정도인데, 이 값은 도 4에 비해 훨씬 낮은 값이다. 결과적으로, 도 4와 도 5의 결과는 Sn 도핑 TiO2층에 Al2O3를 추가함으로써, 누설전류는 더 낮아짐을 시사하는데, 이는 추가된 Al2O3와 같은 누설전류 억제층이 Sn 도핑 TiO2층에서 실제적으로 누설전류를 억제하는 작용을 하는 있음을 시사한다.Referring to FIG. 5 , the leakage current measured at about 1V is about 2x10 -6 A/
도 6은 티타늄 산화물층에 대한 누설전류특성 및 티타늄 산화물층과 제1 고 밴드 갭층의 조합물에 대한 누설전류특성을 측정한 시뮬레이션 결과를 보여준다. 6 shows simulation results obtained by measuring leakage current characteristics of a titanium oxide layer and leakage current characteristics of a combination of a titanium oxide layer and a first high band gap layer.
도 6에서 가로축은 등가 산화막 두께를, 세로축은 누설전류를 나타낸다.In FIG. 6, the horizontal axis represents the equivalent oxide film thickness, and the vertical axis represents the leakage current.
도 6에서 제1 그래프(6G1)는 TiO2층에 대한 측정 결과를 나타낸다. 제2 그래프(6G2)는 제1 고 밴드 갭층인 ZrO2층과 TiO2층의 조합(순차적으로 적층된 TiO2층/ZrO2층)에 대한 측정 결과를 나타낸다. 제3 그래프(6G3)는 제1 고 밴드 갭층인 HfO2층과 TiO2층의 조합(순차적으로 적층된 TiO2층/HfO2층)에 대한 측정 결과를 나타낸다.In FIG. 6, a first graph 6G1 shows measurement results for the TiO2 layer. A second graph 6G2 shows measurement results for a combination of a ZrO2 layer and a TiO2 layer (sequentially stacked TiO2 layer/ZrO2 layer) as the first high band gap layer. A third graph 6G3 shows measurement results for the combination of the first high band gap layer, the HfO2 layer and the TiO2 layer (sequentially stacked TiO2 layer/HfO2 layer).
제1 내지 제3 그래프(6G1-6G3)를 비교하면, TiO2층, TiO2층/ZrO2층, 및 TiO2층/HfO2층 모두 등가 산화막 두께가 증가할 수 록 누설전류는 낮아진다. 그러나 등가 산화막 두께의 증가에 따른 누설전류 감소 정도는 서로 다르다. 구체적으로, 단위 등가 산화막 두께 당 누설전류 감소량은 TiO2층/ZrO2층의 경우(6G2)와 TiO2층/HfO2층의 경우(6G3)가 TiO2층의 경우(6G1)보다 크고, TiO2층/ZrO2층의 경우(6G2)보다 TiO2층/HfO2층의 경우(6G3)가 크다. 아래 표 1은 이러한 관계를 수치적으로 정리한 것이다.Comparing the first to third graphs 6G1 to 6G3, the leakage current decreases as the equivalent oxide film thickness increases in all of the TiO2 layer, the TiO2 layer/ZrO2 layer, and the TiO2 layer/HfO2 layer. However, the degree of leakage current reduction according to the increase in the equivalent oxide film thickness is different. Specifically, the leakage current reduction per unit equivalent oxide film thickness is greater in the case of the TiO2 /ZrO2 layer (6G2) and the TiO2 /HfO2 layer (6G3) than the case of the TiO2 layer (6G1), and the TiO2 /ZrO2 layer The TiO2 layer/HfO2 layer case (6G3) is larger than the case (6G2). Table 1 below is a numerical summary of these relationships.
∂tfilm a) ∂LKG/
∂t film
∂tfilm b) ∂T oxeq. /
∂t film
∂Toxeq. c)∂LKG/
∂T oxeq.
표 1에서 a)는 TiO2층, TiO2층/ZrO2층, 및 TiO2층/HfO2층의 실제 두께(tfilm) 변화에 대한 누설전류(LKG) 변화(감소)를 나타내고, b)는 TiO2층, TiO2층/ZrO2층, 및 TiO2층/HfO2층의 실제 두께(tfilm)와 등가 산화막 두께(Toxeq)의 비를 나타낸다. In Table 1, a) represents the change (decrease) of the leakage current (LKG) for the change in the actual thickness (t film ) of the TiO2 layer, the TiO2 layer/ZrO2 layer, and the TiO2 layer/HfO2 layer, and b) is the TiO2 layer, TiO2 The ratio of the actual thickness (t film ) and the equivalent oxide film thickness (T oxeq ) of layer/ZrO2 layer and TiO2 layer/HfO2 layer is shown.
표 1을 참조하면, TiO2층의 경우, 단위 등가 산화막 두께 당 누설전류 감소량은 -0.508 정도이고, TiO2층/ZrO2층, 및 TiO2층/HfO2층의 경우는 각각 -0.605와 -0.987 정도이다. 이와 같이, TiO2층의 경우, TiO2층/ZrO2층의 경우 및 TiO2층/HfO2층의 경우, 두께 변화에 따른 누설전류 감소량은 서로 다르므로, 누설전류를 1-오더(order) 정도 낮추기 위해 필요한 실제 두께도 각 경우마다 다르게 된다. 표 1에 정리된 바와 같이 TiO2층의 경우, 누설전류를 1-오더 낮추기 위해 필요한 실제 두께는 ~29 옹스트롬(2.9 nm) 정도이고, TiO2층/ZrO2층의 경우는 ~10 옹스트롬(1.0 nm) 정도이고, TiO2층/HfO2층의 의 경우는 ~6 옹스트롬(0.6 nm) 정도이다. 이와 같이, 누설전류를 1-오더 낮추기 위해 필요한 실제 두께는 TiO2층의 경우보다 TiO2층/ZrO2층의 경우와 TiO2층/HfO2층의 경우가 작다. 그러므로 동일 두께에서 누설전류를 낮추기 위한 층 구조로는 TiO2층/ZrO2층의 경우나 TiO2층/HfO2층의 경우가 TiO2층의 경우보다 유리하다.Referring to Table 1, in the case of the TiO2 layer, the leakage current reduction per unit equivalent oxide film thickness is about -0.508, and in the case of the TiO2/ZrO2 layer and the TiO2/HfO2 layer, it is about -0.605 and -0.987, respectively. As such, in the case of the TiO2 layer, in the case of the TiO2 layer/ZrO2 layer and in the case of the TiO2 layer/HfO2 layer, the amount of leakage current reduction according to the thickness change is different, so the actual amount required to lower the leakage current by about 1-order. The thickness is also different in each case. As summarized in Table 1, in the case of the TiO2 layer, the actual thickness required to lower the leakage current by 1 order is about ~29 Angstrom (2.9 nm), and in the case of the TiO2 layer/ZrO2 layer, it is about ~10 Angstrom (1.0 nm). , and in the case of the TiO2 layer/HfO2 layer, it is about ~6 angstroms (0.6 nm). As such, the actual thickness required to lower the leakage current by one order of magnitude is smaller in the case of the TiO2 layer/ZrO2 layer and the TiO2 layer/HfO2 layer than in the case of the TiO2 layer. Therefore, as a layer structure for lowering the leakage current at the same thickness, a TiO2 layer/ZrO2 layer or a TiO2 layer/HfO2 layer is more advantageous than the TiO2 layer.
도 7은 TiO2층에 대한 상 안정화층의 도핑량과 TiO2층의 루틸 상의 안정화의 관계에 대한 시뮬레이션 결과를 보여준다.7 shows simulation results of the relationship between the doping amount of the phase stabilization layer for the TiO2 layer and the stabilization of the rutile phase of the TiO2 layer.
도 7에서 가로축은 상 안정화를 위해 TiO2층에 도핑된 상 안정화 도펀트의 도핑량 혹은 도핑농도를 나타내고, 세로축은 TiO2층이 어느 상에 있는지와 상 안정화 정도를 나타낸다. 세로축의 값이 0보다 클 경우, TiO2층에서 아나타제 상이 우세하며, 값이 커질 수록 아나타제 상은 열역학적으로 보다 안정한 상태가 된다. 세로축의 값이 0보다 작은 경우, 곧 음의 값인 경우, TiO2층에서 루틸 상이 우세하며, 음의 값이 커질 수록 루틸 상은 열역학적으로 보다 안정한 상태가 된다. In FIG. 7, the horizontal axis represents the doping amount or doping concentration of the phase stabilizing dopant doped into the TiO2 layer for phase stabilization, and the vertical axis represents which phase the TiO2 layer is in and the degree of phase stabilization. When the value of the vertical axis is greater than 0, the anatase phase is dominant in the TiO2 layer, and as the value increases, the anatase phase becomes thermodynamically more stable. When the value of the vertical axis is less than 0, that is, a negative value, the rutile phase is dominant in the TiO2 layer, and as the negative value increases, the rutile phase becomes thermodynamically more stable.
도 7의 결과를 얻기 위해 실시한 시뮬레이션에서 상기 상 안정화층으로는 루틸 상을 갖는 SnO2층, GeO2층 및 SiO2층을 사용하였다. 달리 말하면, 상기 시뮬레이션에서 상 안정화를 위한 도펀트로 Sn, Ge 및 Si를 사용하였다. 상기 시뮬레이션은 제1 내지 제3 도핑 TiO2층을 대상으로 실시하였다. 상기 제1 도핑 TiO2층은 상 안정화층으로 SiO2층이 사용된 것이며, Si가 도핑된 것으로 볼 수 있다. 상기 제2 도핑 TiO2층은 상 안정화층으로 GeO2층이 사용된 것이며, Ge가 도핑된 것으로 볼 수 있다. 상기 제3 도핑 TiO2층은 상 안정화층으로 SnO2층이 사용된 것이고, Sn이 도핑된 것으로 볼 수 있다.In the simulation conducted to obtain the results of FIG. 7 ,
도 7에서 제1 그래프(7G1)는 상기 제1 도핑 TiO2층에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내고, 제2 그래프(7G2)는 상기 제2 도핑 TiO2층에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 그리고 제3 그래프(7G3)는 상기 제3 도핑 TiO2층에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. In FIG. 7 , a first graph 7G1 represents a simulation result for the first doped TiO2 layer, and a second graph 7G2 represents a simulation result for the second doped TiO2 layer. And, a third graph 7G3 shows simulation results for the third doped TiO2 layer.
제1 내지 제3 그래프(7G1-7G2)를 참조하면, 도핑 초기에 아나타제 상이 우세한 영역에 있던 제1 내지 제3 그래프(7G1-7G3)는 상 안정화 물질의 도핑량이 증가하면서 하향하고, 루틸 상이 우세한 영역으로 깊게 떨어지는 경향을 보인다. 이러한 형태는 상 안정화 물질의 도핑량이 증가하면서 상기 제1 내지 제3 도핑 TiO2층의 상은 아나타제 상에서 안정된 루틸 상으로 바뀜을 시사한다.Referring to the first to third graphs 7G1 to 7G2, the first to third graphs 7G1 to 7G3, which were in an anatase phase-dominant region at the beginning of doping, are downward as the doping amount of the phase stabilizing material increases, and the rutile phase is dominant. It tends to fall deep into the region. This morphology suggests that the phase of the first to third
결과적으로, 도 7은 상 안정화층이 도핑된 TiO2층의 경우, 도핑농도를 조절함으로써, 안정된 루틸 상을 가질 수 있음을 시사한다.As a result, FIG. 7 suggests that a
도 8은 도 1의 층 구조(100)의 제1 구현예를 보여준다.FIG. 8 shows a first embodiment of the
도 8을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 TiO2층(8A), 상 안정화층(8B), 제2 TiO2층(8C), 누설전류 억제층(8D) 및 제3 TiO2층(8E)을 포함한다. 누설전류 억제층(8D)은 상기 제2 고 밴드 갭층일 수 있다. 상 안정화층(8B)과 누설전류 억제층(8D)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 제1 내지 제3 TiO2층(8A, 8C, 8E)은 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 8의 제1 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제2 내지 제6 층(13b-13f) 중에서 선택된 서로 이격된 두 층(예, 13c, 13e) 중 한 층이 상 안정화층이고, 다른 한 층은 누설전류 억제층이며, 유전체층(130)에서 상기 선택된 두 층을 제외한 나머지 층은 모두 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 8, the
도 9는 도 1의 층 구조(100)의 제2 구현예를 보여준다.FIG. 9 shows a second embodiment of the
도 9를 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 TiO2층(9A), 상 안정화층(9B), 누설전류 억제층(9C) 및 제2 TiO2층(9D)을 포함한다. 상 안정화층(9B)과 누설전류 억제층(9C)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 제1 및 제2 TiO2층(9A, 9D)은 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 9의 제2 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제2 내지 제6 층(13b-13f) 중에서 선택된 서로 접촉된 두 층(예, 13c, 13d) 중 한 층이 상 안정화층이고, 다른 한 층은 누설전류 억제층이며, 유전체층(130)에서 상기 선택된 두 층을 제외한 나머지 층은 모두 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 9 , the
도 10은 도 1의 층 구조(100)의 제3 구현예를 보여준다.FIG. 10 shows a third embodiment of the
도 10을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 TiO2층(10A), 상 안정화층(10B), 제2 TiO2층(10C) 및 누설전류 억제층(10D)을 포함한다. 누설전류 억제층(10D)은 상기 제2 고 밴드 갭층일 수 있다. 상 안정화층(10B)과 누설전류 억제층(10D)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 제1 및 제2 TiO2층(10A, 10C)은 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 10의 제3 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제7 층(13g)과 제7 층(13g)으로부터 이격된 한 층(예, 13e) 중에서 한 층이 상 안정화층이고, 다른 한 층은 누설전류 억제층이며, 상기 두 층(13e, 13g)을 제외한 유전체층(130)의 나머지 층은 모두 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 10 , the
도 11은 도 1의 층 구조(100)의 제4 구현예를 보여준다.FIG. 11 shows a fourth embodiment of the
도 11을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 상 안정화층(11A), 제1 TiO2층(11B), 누설전류 억제층(11C) 및 제2 TiO2층(11D)을 포함한다. 누설전류 억제층(11C)은 상기 제2 고 밴드 갭층일 수 있다. 상 안정화층(11A)과 누설전류 억제층(11C)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 제1 및 제2 TiO2층(11B, 11D)은 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 11의 제4 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 층(13a)과 제1 층(13a)으로부터 이격된 다른 층(예, 13c) 중 한 층이 상 안정화층이고, 다른 한 층은 누설전류 억제층이며, 유전체층(130)의 나머지 층은 모두 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 11 , the
도 12는 도 1의 층 구조(100)의 제5 구현예를 보여준다.FIG. 12 shows a fifth embodiment of the
도 12를 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 상 안정화층(12A), TiO2층(12B) 및 누설전류 억제층(12C)을 포함한다. 누설전류 억제층(12C)은 상기 제2 고 밴드 갭층일 수 있다. 상 안정화층(12A)과 누설전류 억제층(12C)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 도 12의 제5 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 층(13a)과 제7 층(13g) 중 한 층이 상 안정화층이고, 다른 층은 누설전류 억제층이며, 유전체층(130)의 나머지 층은 모두 TiO2층인 경우에 해당된다. Referring to FIG. 12 , the
도 13은 도 1의 층 구조(100)의 제6 구현예를 보여준다.FIG. 13 shows a sixth embodiment of the
도 13을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 TiO2층(13A1), 제1 상 안정화층(13A2), 제2 TiO2층(13A3), 제2 상 안정화층(13A4), 제3 TiO2층(13A5), 누설전류 억제층(13A6) 및 제4 TiO2층(13A7)을 포함한다. 누설전류 억제층(13A6)은 상기 제2 고 밴드 갭층일 수 있다. 제1 및 제2 상 안정화층(13A2, 13A4) 중 하나와 누설전류 억제층(13A6)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 제1 내지 제4 TiO2층(13A1, 13A3, 13A5, 13A7)은 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 13의 제6 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제2 내지 제6 층(13b-13f) 중에서 선택된 서로 이격된 3개의 층(예, 13b, 13d, 13f) 중 한 층은 누설전류 억제층이고, 나머지 두 층은 상 안정화층이며, 상기 3개의 층을 제외한 유전체층(130)의 나머지는 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 13, the
도 14는 도 1의 층 구조(100)의 제7 구현예를 보여준다.FIG. 14 shows a seventh embodiment of the
도 14를 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 상 안정화층(14A), 제1 TiO2층(14B), 누설전류 억제층(14C), 제2 TiO2층(14D) 및 제2 상 안정화층(14E)을 포함한다. 제1 및 제2 상 안정화층(14A, 14E) 중 하나와 누설전류 억제층(14C)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 제1 및 제2 TiO2층(14B, 14D)은 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 14의 제7 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 및 제7 층(13a, 13g)과 이 두 층(13a, 13g)으로부터 이격된 한 층(예, 13d) 중 두 층이 상 안정화층이고, 나머지 한 층이 누설전류 억제층이며, 상기 3개의 층을 제외한 유전체층(130)의 나머지는 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 14, the
도 15는 도 1의 층 구조(100)의 제8 구현예를 보여준다.FIG. 15 shows an eighth embodiment of the
도 15를 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 TiO2층(15A), 상 안정화층(15B), 제2 TiO2층(15C), 제1 누설전류 억제층(15D), 제3 TiO2층(15E), 제2 누설전률 억제층(15F) 및 제4 TiO2층(15G)을 포함한다. 제1 및 제2 누설전류 억제층(15D, 15F) 중 하나와 상 안정화층(15B)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 제1 내지 제4 TiO2층(15A, 15C, 15E, 15G)은 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 15의 제8 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제2 층(13b), 제4 층(13d) 및 제6 층(13f) 중 선택된 한 층이 상 안정화층이고, 나머지 두 층이 누설전류 억제층이며, 상기 3개의 층을 제외한 유전체층(130)의 나머지는 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 15, the
도 16은 도 1의 층 구조(100)의 제9 구현예를 보여준다.FIG. 16 shows a ninth embodiment of the
도 16을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 TiO2층(16A), 제1 상 안정화층(16B), 제2 TiO2층(16C), 제2 상 안정화층(16D), 제3 TiO2층(16E), 제1 누설전류 억제층(16F), 제4 TiO2층(16G), 제2 누설전률 억제층(16H) 및 제5 TiO2층(16I)을 포함한다. Referring to FIG. 16, the
제1 및 제2 상 안정화층(16B, 16D) 중 적어도 하나와 제1 및 제2 누설전류 억제층(16F, 16H) 중 적어도 하나의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 제1 내지 제5 TiO2층(16A, 16C, 16E, 16G, 16I)은 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 16의 제9 구현예는 도 1의 유전체층(130)에서 제2 층(13b), 제3 층(13c), 제5 층(13e) 및 제6 층(13f)은 서로 이격되게 형성하고, 이격된 층 사이에는 TiO2층을 형성하고, 상기 4개의 층(13b, 13c, 13e, 13f) 중 2개는 상 안정화층으로 형성고, 나머지 2개는 누설전류 억제층으로 형성하며, 상기 4개의 층(13b, 13c, 13e, 13f)을 제외한 나머지는 TiO2층으로 형성한 경우에 해당된다.Positions of at least one of the first and second phase stabilization layers 16B and 16D and at least one of the first and second leakage current suppression layers 16F and 16H may be interchanged. The first to fifth TiO2 layers 16A, 16C, 16E, 16G, and 16I may be the same TiO2 layers. In the ninth embodiment of FIG. 16, in the
도 17은 도 1의 층 구조(100)에 대한 제10 구현예를 보여준다.FIG. 17 shows a tenth embodiment for the
도 17을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 TiO2층(17A), 제1 상 안정화층(17B), 제2 TiO2층(17C), 제2 상 안정화층(17D), 제1 누설전류 억제층(17E), 제3 TiO2층(17F), 제2 누설전률 억제층(17G) 및 제4 TiO2층(17H)을 포함한다. 제2 상 안정화층(17D)과 제1 누설전류 억제층(17E)은 서로 접촉된다. Referring to FIG. 17, the
도 17의 유전체층(130)은 도 16에서 제2 상 안정화층(16D)과 제1 누절전류 억제층(16F)이 서로 접촉된 경우에 해당된다.The
도 18은 도 1의 층 구조(100)의 제11 구현예를 보여준다.FIG. 18 shows an eleventh embodiment of the
도 18을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 고 밴드 갭층(18A), 제1 TiO2층(18B), 상 안정화층(18C) 및 제2 TiO2층(18D)을 포함한다. 상 안정화층(18C)과 제1 TiO2층(18B)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 곧, 상 안정화층(18C)은 제1 고 밴드 갭층(18A)과 제1 TiO2층(18B) 사이에 위치할 수 있고, 양쪽 층과 접촉될 수 있다. 도 18의 제11 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 층(13a)이 제1 고 밴드 갭층이고, 제7 층(13g)이 TiO2층이고, 제2 층(13b) 내지 제6 층(13f) 중 한 층이 상 안정화층이고, 나머지는 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 18 , the
도 19는 도 1의 층 구조(100)의 제12 구현예를 보여준다.FIG. 19 shows a twelfth embodiment of the
도 19를 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 TiO2층(19A), 상 안정화층(19B), 제2 TiO2층(19C) 및 제1 고 밴드 갭층(19D)을 포함한다. 도 19의 제12 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제2 내지 제6 층(13b, 13c, 13d, 13e, 13f) 중 한 층이 상 안정화층이고, 제7 층(13g)이 제1 고 밴드 갭층이며, 나머지 층은 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 19 , the
도 20은 도 1의 층 구조(100)의 제13 구현예를 보여준다.FIG. 20 shows a thirteenth embodiment of the
도 20을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 고 밴드 갭층(20A), 제1 TiO2층(20B), 상 안정화층(20C), 제2 TiO2층(20D) 및 제2 고 밴드 갭층(20E)을 포함한다. 도 20의 제13 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 층(13a)과 제7 층(13g)이 고 밴드 갭층이고, 제2 내지 제6 층(13b, 13c, 13d, 13e, 13f) 중 한 층이 상 안정화층이며, 나머지 층은 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 20 , the
도 21은 도 1의 층 구조(100)의 제14 구현예를 보여준다.FIG. 21 shows a fourteenth embodiment of the
도 21을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 고 밴드 갭층(21A), 상 안정화층(21B) 및 TiO2층(21C)을 포함한다. 도 21의 제14 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 층(13a)이 고 밴드 갭층이고, 제2 층(13b)이 상 안정화층이며, 제3 층 내지 제7 층(13c, 13d, 13e, 13f, 13g)은 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 21 , the
도 22는 도 1의 층 구조(100)의 제15 구현예를 보여준다.FIG. 22 shows a fifteenth embodiment of the
도 22를 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 고 밴드 갭층(22A), 제1 TiO2층(22B), 상 안정화층(22C), 제2 TiO2층(22D), 누설전류 억제층(22E) 및 제3 TiO2층(22F)을 포함한다. 제1 내지 제3 TiO2층은 물질적으로 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 22의 제15 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 층(13a)이 고 밴드 갭층이고, 제2 및 제3 층(13b, 13c) 중 하나가 상 안정화층이고, 제5 층 및 제6 층(13e, 13f) 중 하나가 누설전류 억제층이며, 나머지층은 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 22, the
도 23은 도 1의 층 구조(100)의 제16 구현예를 보여준다.FIG. 23 shows a sixteenth embodiment of the
도 23을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 고 밴드 갭층(23A), 제1 TiO2층(23B), 상 안정화층(23C), 누설전류 억제층(23D) 및 제2 TiO2층(23E)을 포함한다. 제1 및 제2 TiO2층은 물질적으로 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 23의 제16 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 층(13a)이 고 밴드 갭층이고, 제3 내지 제6 층(13c-13f)에서 선택된 인접한 두 층 중 한 층이 상 안정화층이고, 다른 층은 누설전류 억제층이며, 유전체층(130)의 나머지층은 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 23, the
도 24는 도 1의 층 구조(100)의 제17 구현예를 보여준다.FIG. 24 shows a seventeenth embodiment of the
도 24를 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 고 밴드 갭층(24A), 상 안정화층(24B), 제1 TiO2층(24B), 누설전류 억제층(24D) 및 제2 TiO2층(24E)을 포함한다. Referring to FIG. 24, the
제1 및 제2 TiO2층(24B, 24E)은 물질적으로 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 24의 제17 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 층(13a)이 고 밴드 갭층이고, 제2 층(13b)이 상 안정화층이고, 제4 내지 제6 층(13d-13f) 중 한 층이 누설전류 억제층이며, 유전체층(130)의 나머지층은 TiO2층인 경우에 해당된다.The first and second TiO2 layers 24B and 24E may be TiO2 layers that are physically the same as each other. In the 17th embodiment of FIG. 24, the
도 25는 도 1의 층 구조(100)의 제18 구현예를 보여준다.FIG. 25 shows an eighteenth embodiment of the
도 25를 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 고 밴드 갭층(25A), 제1 TiO2층(25B), 상 안정화층(25C), 제2 TiO2층(25D) 및 누설전류 억제층(25E)을 포함한다. Referring to FIG. 25, the
제1 및 제2 TiO2층(25B, 25D)은 물질적으로 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 25의 제18 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 층(13a)이 고 밴드 갭층이고, 제7 층(13g)이 누설전류 억제층이고, 제3 내지 제5 층(13c-13e) 중 한 층이 상 안정화층이며, 유전체층(130)의 나머지층은 TiO2층인 경우에 해당된다.The first and second TiO2 layers 25B and 25D may be materially the same TiO2 layers. In the eighteenth embodiment of FIG. 25, the
도 26은 도 1의 층 구조(100)의 제19 구현예를 보여준다.FIG. 26 shows a nineteenth embodiment of the
도 26을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 고 밴드 갭층(26A), 상 안정화층(26B), TiO2층(26C) 및 누설전류 억제층(26D)을 포함한다. Referring to FIG. 26 , the
도 26의 제19 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 층(13a)이 고 밴드 갭층이고, 제2 층(13b)과 제7 층(13g) 중 한 층이 누설전류 억제층이고, 다른 한 층은 상 안정화층이며, 유전체층(130)의 나머지층은 TiO2층인 경우에 해당된다.In the 19th embodiment of FIG. 26, the
도 27은 도 1의 층 구조(100)의 제20 구현예를 보여준다.FIG. 27 shows a twentieth embodiment of the
도 27을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 고 밴드 갭층(27A), 상 안정화층(27B), 누설전류 억제층(27C) 및 TiO2층(27D)을 포함한다. Referring to FIG. 27 , the
도 27의 제20 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 층(13a)이 고 밴드 갭층이고, 제2 층(13b)과 제3 층(13c) 중 한 층이 누설전류 억제층이고, 다른 한 층은 상 안정화층이며, 유전체층(130)의 나머지층은 TiO2층인 경우에 해당된다.In the twentieth embodiment of FIG. 27, the
도 28은 도 1의 층 구조(100)의 제21 구현예를 보여준다.FIG. 28 shows a twenty-first embodiment of the
도 28을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 TiO2층(28A), 상 안정화층(28B), 제2 TiO2층(28C), 누설전류 억제층(28D), 제3 TiO2층(28E) 및 고 밴드 갭층(28F)을 포함한다. 제1 내지 제3 TiO2층(28A, 28C, 28E)은 물질적으로 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 28의 제21 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제7 층(13g)이 고 밴드 갭층이고, 제3 층(13c)과 제5 층(13e) 중 한 층이 누설전류 억제층이고, 다른 한 층은 상 안정화층이며, 유전체층(130)의 나머지층은 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 28, the
도 29는 도 1의 층 구조(100)의 제22 구현예를 보여준다.FIG. 29 shows a twenty-second embodiment of the
도 29를 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 고 밴드 갭층(29A), 제1 TiO2층(29B), 상 안정화층(29C), 제2 TiO2층(29D), 누설전류 억제층(29E), 제3 TiO2층(29F) 및 제2 고 밴드 갭층(29G)을 포함한다. 제1 내지 제3 TiO2층(29B, 29D, 29F)은 물질적으로 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 도 29의 제22 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 및 제7 층(13a, 13g)이 고 밴드 갭층이고, 제3 층(13c)과 제5 층(13e) 중 한 층이 누설전류 억제층이고, 다른 한 층은 상 안정화층이며, 유전체층(130)의 나머지층은 TiO2층인 경우에 해당된다.Referring to FIG. 29, the
도 30은 도 1의 층 구조(100)의 제23 구현예를 보여준다.FIG. 30 shows a twenty-third embodiment of the
도 30을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 고 밴드 갭층(30A), 제1 TiO2층(30B), 상 안정화층(30C), 제2 TiO2층(30D), 누설전류 억제층(30E) 및 제2 고 밴드 갭층(30F)을 포함한다. 제1 및 제2 TiO2층(30B, 30D)은 물질적으로 서로 동일한 TiO2층일 수 있다. 누설전류 억제층(30E)은 제2 TiO2층(30D)에 매립되어 있다. 따라서 누설전류 억제층(30E)는 제2 고 밴드 갭층(30F)에 접촉되지 않는다. 누설전류 억제층(30E)과 상 안정화층(30C)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 이러한 매립된 구조는 다음과 같이 형성될 수 있다. 곧, 제2 TiO2층(30D)의 일부 두께를 먼저 형성한 다음, 먼저 형성된 TiO2층의 일부만 노출되도록 마스킹하고, 노출된 부분 상에 누설전류 억제층(30E)을 형성한 후, 누설전류 억제층(30E)이 완전히 덮이도록 제2 TiO2층의 나머지 두께를 형성함으로써, 상기 매립된 구조가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 30, the
도 30의 제23 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 및 제7 층(13a, 13g)이 고 밴드 갭층이고, 제3 층(13c)과 제5 층(13e) 중 한 층이 누설전류 억제층이고, 다른 한 층은 상 안정화층이며, 유전체층(130)의 나머지층은 TiO2층인 경우에서 제5 층(13e)의 폭이 인접한 제4 층 및 제6 층(13d, 13f)의 폭보다 짧아 제5 층(13e)이 제4 층(13d)과 제6 층(13f)에 의해 완전히 둘러싸인 경우에 해당된다.In the twenty-third embodiment of FIG. 30, the first and
도 31은 도 1의 층 구조(100)의 제24 구현예를 보여준다.FIG. 31 shows a twenty-fourth embodiment of the
도 31을 참조하면, 유전체층(130)은 순차적으로 적층된 제1 고 밴드 갭층(31A), TiO2층(31B), 상 안정화층(31C), 누설전류 억제층(31D) 및 제2 고 밴드 갭층(31E)을 포함한다. 상 안정화층(31C)과 누설전류 억제층(31D)은 TiO2층(31B)에 매립되어 있다. 상 안정화층(31C)과 누설전류 억제층(31D)은 매립된 상태에서 서로 이격되어 있다. 누설전류 억제층(31D)과 상 안정화층(31C)은 제1 및 제2 고 밴드 갭층(31A, 31E)에 접촉되지 않는다. 누설전류 억제층(31D)과 상 안정화층(31C)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 상 안정화층(31C)과 누설전류 억제층(31D)이 매립된 층 구조는 도 30의 누설전류 억제층(30E)이 매립된 층 구조를 형성할 때의 방법을 적용하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 31 , the
도 31의 제24 구현예는 도 1의 유전체층(130)의 제1 및 제7 층(13a, 13g)이 고 밴드 갭층이고, 제3 층(13c)과 제5 층(13e) 중 한 층이 누설전류 억제층이고, 다른 한 층은 상 안정화층이며, 유전체층(130)의 나머지층은 TiO2층인 경우에서 제3 및 제5 층(13c, 13e)의 폭이 인접한 제2, 제4 및 제6 층(13b, 13d, 13f)의 폭보다 짧아 제3 및 제5 층(13c, 13e)이 제2, 제4 및 제6 층(13b, 13d, 13f)에 의해 완전히 둘러싸인 경우에 해당된다.In the twenty-fourth embodiment of FIG. 31, the first and
도 8 내지 도 31에 도시한 구현예들에서 유전체층(130)이 상 안정화층(예, 8B, 22C)과 누설전류 억제층(제1 고 밴드 갭층)(예, 8D, 22E)을 포함하는 경우, 상기 상 안정화층과 상기 누설전류 억제층은 각각 2개 층 이상이 구비될 수 있고, 상기 상 안정화층과 상기 누설전류 억제층은 반복해서 교번 적층될 수도 있다.8 to 31, when the
도 32는 예시적인 실시예에 의한 층 구조를 포함하는 제1 전자소자(2200)를 보여준다. 제1 전자소자(2200)는 전계 효과 트랜지스터를 포함할 수 있다.32 shows a first
도 32를 참조하면, 제1 전자소자(2200)는 서로 이격된 제1 및 제2 도핑영역(22S, 22D)을 갖는 기판(2210), 제1 및 제2 도핑영역(22S, 22D) 사이의 기판(2210) 상에 구비된 게이트 절연층(2220) 및 게이트 절연층(2220) 상에 마련된 게이트 전극(2230)을 포함한다. 기판(2210)은 적어도 제1 형 불순물로 도핑된 반도체 기판을 포함할 수 있고, 제1 및 제2 도핑영역(22S, 22D)은 상기 반도체 기판에 마련될 수 있다. 일 예에서, 기판(2210)은 상기 제1 형 불순물로 P형 또는 N형 도전성 불순물이 도핑된 P형 반도체 기판 또는 N형 반도체 기판일 수 있다. 상기 반도체 기판 아래에는 비반도체층이 더 구비될 수도 있다. 일 예에서, 상기 비반도체층은 절연층을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 도핑영역(22S, 22D)은 제2 형 불순물로 도핑된 영역일 수 있다. 상기 제2 형 불순물은 상기 제1 형과 반대되는 불순물일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 형 불순물이 P형 도전성 불순물인 경우, 상기 제2 형 불순물은 N형 도전성 불순물일 수 있다. 제1 및 제2 도핑영역(22S, 22D) 중 하나는 소스 영역이고, 나머지는 드레인 영역일 수 있다. 게이트 절연층(2220)은 제1 및 제2 도핑영역(22S, 22D) 사이의 기판(2210)의 상부면 상에 형성되고, 상기 상부면 전체를 덮으며, 상기 상부면과 직접 접촉될 수 있다. 제1 및 제2 도핑영역(22S, 22D) 사이에서 게이트 절연층(2220) 아래의 기판2210)은 채널을 제공할 수 있다. 제1 전자소자(2200)가 동작될 때, 상기 채널을 통해서 제1 및 제2 도핑영역(22S, 22D) 사이에 캐리어가 이동될 수 있다. 상기 캐리어는 전자 또는 정공(hole)을 포함할 수 있다. 게이트 절연층(2220)은 제1 및 제2 도핑영역(22S, 22D)과 접촉될 수 있다. 게이트 절연층(2220)은 단일층 또는 복층일 수 있다. 게이트 절연층(2220)은 제1 및 제2 도핑영역(22S, 22D)의 일부 영역 상으로 확장될 수도 있다. 일 예에서, 게이트 절연층(2220)은 도 1에서 설명한 유전체층(130)이거나 유전체층(130)을 포함할 수 있으며, 이것으로 제한되지 않는다. 기판(2210), 게이트 절연층(2220) 및 게이트 전극(2230)의 재료를 고려할 때, 기판(2210), 게이트 절연층(2220) 및 게이트 전극(2230)을 포함하는 층 구조는 도 1의 층 구조(100)에 해당될 수 있다.Referring to FIG. 32 , the first
게이트 절연층(2220) 및 게이트 전극(2230)을 통칭해서 게이트 적층물이라 표현할 수도 있다.The
도 33은 예시적인 실시예에 의한 층 구조를 포함하는 메모리 소자(2300)를 보여준다.33 shows a
도 33을 참조하면, 메모리 소자(2300)는 기판(2210), 기판(2210)에 형성된 제1 및 제2 도핑영역(22S, 22D), 제1 및 제2 도핑영역(22S, 22D) 사이의 기판(2210) 상에 순차적으로 적층된 게이트 절연층(2220)과 게이트 전극(2230), 및 제2 도핑영역(22D)에 연결된 데이터 저장요소(2750)을 포함한다.Referring to FIG. 33 , the
기판(2210) 상에 제1 및 제2 도핑영역(22S, 22D)과 게이트 전극(2230)을 덮는 층간 절연층(2730)이 형성되어 있다. 층간 절연층(2730)은 제2 도핑영역(22D)의 일부를 노출시키는 비어홀(H1)을 포함한다. 비어홀(H1)은 도전성 플러그(2740)로 채워져 있다. 도전성 플러그(2740)는 제2 도핑영역(22D)의 노출된 부분 전체를 덮는다. 데이터 저장요소(2750)는 층간 절연층(2730) 상에 구비되고, 도전성 플러그(2740)의 상부면을 덮고, 상부면에 직접 접촉될 수 있다. 데이터 저장요소(2750)는 다양한 메모리 소자의 스토리지 노드에 배치된 메모리 셀을 포함할 수 있다. 예를 들면 데이터 저장요소(2750)는 DRAM의 스토리지 노드, FRAM의 스토리지 노드, SRAM의 스토리지 노드, MRAM의 스토리지 노드 및 PRAM의 스토리지 노드 중 하나에 배치된 메모리 셀 중 하나를 포함할 수 있으며, 이것으로 제한되지 않는다. 상기 메모리 셀은 데이터 '1' 또는 '0'을 저장할 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 상기 메모리 셀은 도 1의 유전체층(130)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 메모리 셀은 DRAM의 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 DRAM의 커패시터는 알려진 바와 같이, 하부전극, 유전체층 및 상부전극을 포함한다. 일 예에서, 상기 커패시터의 상기 유전체층은 도 1에서 설명한 유전체층(130)이거나 유전체층(130)을 포함할 수 있다. An interlayer insulating
도 34는 예시적인 일 실시예에 의한 층 구조를 포함하는 제2 전자소자(2800)를 보여준다. 제2 전자소자(2800)는 FinFET일 수 있다.34 shows a second
도 34을 참조하면, 기판(2810) 상에 반도체층(2820)이 제1 방향으로 정렬되어 있다. 반도체층(2820)의 일부 영역 상에 게이트 적층물(GS1) 구비되어 있다. 게이트 적층물(GS1)은 반도체층(2820)의 상부면과 양측면을 덮도록 구비될 수 있다. 기판(2810)은 절연성 기판일 수 있다. 일 예에서, 기판(2810)은 반도체층(2820)과 게이트 적층물(GS1)이 형성된 일 면에 절연층을 포함하는 기판일 수 있다. 상기 일 면은 기판(2810)의 상부면일 수 있다. 상기 제1 방향은 기판(2810)의 상기 일 면 또는 X축에 평행할 수 있다. 반도체층(2820)은 P형 또는 N형 반도체층을 포함할 수 있다. 게이트 적층물(GS1)을 중심으로 반도체층(2820)의 이쪽 부분과 저쪽 부분 중 한 부분은 소스 또는 소스전극이고, 나머지 부분은 드레인 또는 드레인 전극일 수 있다. 반도체층(2820)과 게이트 적층물(GS1) 각각의 종횡비(aspect ratio)는 1보다 클 수 있으나, 이것으로 제한되지 않는다. 일 예에서, 반도체층(2820)과 게이트 적층물(GS1) 각각의 Z축 방향 높이는 Y축 방향의 폭보다 클 수도 있고, 동일할 수도 있고, 작을 수도 있다. 게이트 적층물(GS1)의 높이는 반도체층(2820)의 높이보다 클 수 있다.Referring to FIG. 34 , a
도 35는 도 34을 35-35' 방향으로 절개한 단면을 보여준다.FIG. 35 shows a cross section of FIG. 34 cut along the 35-35' direction.
도 35를 참조하면, 기판(2810) 상에 반도체층(2820)이 형성되어 있다. 반도체층(2820)의 종횡비는 1보다 클 수 있으나, 종횡비는 1일 수도 있고, 1보다 작을 수도 있다. 반도체층(2820)의 표면은 채널층이 될 수 있다. Referring to FIG. 35 , a
반도체층(2820)의 양측면과 상부면은 게이트 절연층(2830)으로 덮여 있다. 반도체층(2820) 상에 형성된 게이트 절연층(2830)의 두께는 일정하거나 실질적으로 일정할 수 있다. 게이트 절연층(2830)의 두께는 반도체층(2820)의 두께보다 작을 수 있다. 게이트 절연층(2830)은 도 1의 유전체층(130)이거나 유전체층(130)을 포함할 수 있다. 게이트 절연층(2830)의 측면 및 상부면 상에 게이트 전극(2850)이 적층되어 있다. 게이트 전극(2850)의 상부면과 측면은 게이트 절연층(2830)의 상부면 및 측면과 평행할 수 있다.Both sides and an upper surface of the
도 36은 도 34을 36-36' 방향으로 절개한 단면을 보여준다. FIG. 36 shows a cross section of FIG. 34 cut along the 36-36' direction.
도 36을 참조하면, 기판(2810)의 일 면 상에 반도체층(2820)이 형성되어 있다. 반도체층(2820)의 상부면의 일부 영역 상에 게이트 절연층(2830) 및 게이트 전극(2850)이 순차적으로 적층되어 있다. 순차적으로 적층된 반도체층(2820), 게이트 절연층(2830) 및 게이트 전극(2850)으로 이루어지는 층 구조는 도 1에 도시한 층 구조(100)에 대응될 수 있다.Referring to FIG. 36 , a
반도체층(2820)에서 게이트 적층물(GS1)의 좌측 부분과 우측 부분은 동일한 도펀트로 도핑될 수 있다. 일 예에서, 상기 도펀트는 N형 또는 P형 불순물을 포함할 수 있다. 상기 도펀트에 따라 제2 전자소자(2800)는 N형 소자 또는 P형 소자가 될 수 있다. 반도체층(2820)의 상기 좌측 부분과 우측 부분 중 어느 한 부분은 소스 영역, 나머지는 드레인 영역이 될 수 있다. 반도체층(2820)에서 게이트 적층물(GS1) 아래 영역은 채널이 될 수 있다. 제2 전자소자(2800)는 게이트 전극(2850)이 채널 위쪽에 배치된 탑 게이트 FinFET일 수 있다. A left portion and a right portion of the gate stack GS1 in the
도 37은 예시적인 일 실시예에 의한 층 구조를 포함하는 제3 전자소자(3100)를 보여준다.37 shows a third
도 37을 참조하면, 기판(2810) 상에 X축에 평행한 방향으로 반도체층(2820)이 구비되어 있다. 반도체층(2820)의 종횡비는 1보다 클 수 있으나, 1과 같을 수도 있고, 1보다 작을 수도 있다.Referring to FIG. 37 , a
도 38은 도 37을 38-38’방향으로 절개한 단면을 보여준다.FIG. 38 shows a cross section of FIG. 37 cut along the 38-38′ direction.
도 38을 참조하면, 기판(2810) 상에 게이트 전극(2850)이 형성되어 있다. 게이트 전극(2850)의 종횡비는 1보다 클 수도 있고, 1일 수도 있으며, 1보다 작을 수도 있다. 게이트 전극(2850)의 상부면 및 양측면 상에 순차적으로 게이트 절연층(2830) 및 반도체층(2820)이 적층되어 있다. 반도체층(2820)은 게이트 절연층(2830)보다 두껍게 형성할 수 있다. 게이트 절연층(2830)은 도 1의 유전체층(130)에 대응될 수 있다. 반도체층(2820)의 게이트 절연층(2830)과 접촉된 영역은 채널이 될 수 있다. 순차적으로 적층된 반도체층(2820), 게이트 절연층(2830) 및 게이트 전극(2850)의 층 구조는 도 1의 층 구조(100)에 대응될 수 있다.Referring to FIG. 38 , a
도 39는 도 37을 39-39’방향으로 절개한 단면을 보여준다.FIG. 39 shows a cross section of FIG. 37 cut in the 39-39′ direction.
도 39를 참조하면, 기판(2810)의 상부면의 일부 영역 상에 게이트 전극(2850)이 존재한다. 기판(2810)의 상부면 상에 게이트 전극(2850)을 덮는 게이트 절연층(2830)이 형성되어 있다. 게이트 절연층(2830)은 게이트 전극(2850) 둘레의 기판(2810)의 상부면을 덮고, 게이트 전극(2850)의 상부면 및 양측면을 덮도록 형성될 수 있다. 게이트 절연층(2830)의 상부면은 평탄하게 형성된다. 게이트 절연층(2830)에서 게이트 전극(2850)의 상부면 상에 형성된 부분은 일정한 두께로 형성될 수 있다. 게이트 절연층(2830)의 게이트 전극(2850) 양쪽에 형성된 부분의 두께는 게이트 전극(2850)의 상부면 상에 형성된 부분보다 두꺼울 수 있다. 게이트 절연층(2830) 상에 반도체층(2820)이 형성되어 있다. 반도체층(2820)은 게이트 절연층(2830)의 상부면 전체를 덮도록 형성될 수 있다. 반도체층(2820)에서 게이트 전극(2850)의 상부면에 대응하는 부분은 채널을 포함할 수 있다. 반도체층(2820)에서 게이트 전극(2850)의 좌측 부분과 우측 부분은 N형 또는 P형 도펀트가 도핑된 영역일 수 있다. 상기 좌측 부분과 우측 부분 중 하나는 소스 영역일 수 있고, 나머지는 드레인 영역일 수 있다. 채널을 포함하는 반도체층(2820)은 게이트 전극(2850) 위에 배치되어 있다. 곧, 반도체층(2820)은 게이트 절연층(2830)을 사이에 두고 게이트 전극(2850)과 마주하도록 구비될 수 있다. 반도체층(2820)은 게이트 절연층(2830)의 상부면 전체를 덮도록 형성할 수 있다. 제3 전자소자(3100)는 게이트 전극(2850)이 채널 아래에 배치된 바텀 게이트 FinFET일 수 있다.Referring to FIG. 39 , a
도 40은 예시적인 일 실시예에 의한 유전체층이 포함된 층 구조를 포함하는 제4 전자소자(3400)를 입체적으로 보여준다.40 is a three-dimensional view of a fourth
도 40을 참조하면, 기판(1310) 상에서 X축에 평행한 방향으로 제1 전극(33E1), 게이트 전극(1320) 및 제2 전극(33E2)이 순차적으로 정렬되어 있다. 기판(1310)은 절연성 기판일 수 있다. 일 예에서, 기판(1310)은 표면에 절연층이 형성된 반도체 기판일 수 있다. 이 경우, 상기 반도체 기판은 예를 들면, Si, Ge, SiGe 또는 Ⅲ-V 족 반도체 물질 등을 포함할 수 있다. 기판(1310)은 예를 들어, 표면에 실리콘 산화물이 형성된 실리콘 기판일 수 있으나, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(33E1), 게이트 전극(1320) 및 제2 전극(33E2) 각각의 종횡비는 1이상일 수 있으나, 1보다 작을 수도 있다. 제1 및 제2 전극(33E1, 33E2)은 N형 또는 P형 반도체층일 수 있다. 일 예에서, 제1 및 제2 전극(33E1, 33E2)의 재료는 도 1의 기판(102)으로 사용되는 반도체층과 동일할 수 있다. 일 예에서, 게이트 전극(1320)은 단일층 또는 복층일 수 있다.Referring to FIG. 40 , a first electrode 33E1 , a
제1 전극(33E1)과 게이트 전극(1320) 사이에는 제1 전극(33E1)에서 게이트 전극(1320) 방향으로 순차적으로 채널층(1340) 및 게이트 절연층(1370)이 형성되어 있다. 게이트 전극(1320)과 제2 전극(33E2) 사이에는 게이트 전극(1320)에서 제2 전극(33E2) 방향으로 순차적으로 게이트 절연층(1370) 및 채널층(1340)이 형성되어 있다. 게이트 절연층(1370)은 도 1의 유전체층(130)이거나 유전체층(130)을 포함할 수 있다. 채널층(1340)은 P형 또는 N형 불순물이 도핑된 반도체층을 포함할 수 있다. 일 예에서, 채널층(1340)으로 사용되는 반도체 재료는 제1 및 제2 전극(33E1, 33E2)의 재료와 동일할 수 있다. 제1 및 제2 전극(33E1, 33E2) 중 하나는 소스 전극이고, 나머지는 드레인 전극일 수 있다. 기판(1310)에 수직한 방향(Z축 방향)으로 제1 및 제2 전극(33E1, 33E2)의 높이는 게이트 전극(1320)의 높이와 동일할 수 있으나, 이것으로 제한되지 않는다.A
도 41은 도 40을 41-41’방향으로 절개한 단면을 보여준다.FIG. 41 shows a cross section of FIG. 40 cut along the 41-41′ direction.
도 42는 도 40을 42-42' 방향으로 절개한 단면을 보여준다.FIG. 42 shows a cross section of FIG. 40 cut along the 42-42' direction.
도 41에 도시한 단면은 기판(1310)에 대해 수직한 방향(도면 상 Z 방향)으로 제1 전극(33E1)에서 제2 전극(33E2)으로 가로질러(도면 상 X 방향) 자른 제1 단면을 나타낼 수 있다. 도 42에 도시한 단면은 기판(1310)에 대해 수직한 방향(도면 상 Z 방향)으로 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2) 사이를 가로질러(도면 상 Y 방향) 자른 제2 단면을 나타낼 수 있다. 여기서, 기판(1310)이 완전한 평면이 아닐 수 있으므로, 수직한 방향은 실질적인 수직 방향뿐만 아니라 대체적인 수직 방향을 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 제1 단면과 제2 단면에 대해 위에서 설명한 정의를 공동으로 사용하기로 한다.The cross section shown in FIG. 41 is a first cross section cut from the first electrode 33E1 to the second electrode 33E2 in a direction perpendicular to the substrate 1310 (Z direction in the drawing) (X direction in the drawing). can indicate The cross section shown in FIG. 42 is a second cross section cut across the first electrode 33E1 and the second electrode 33E2 in a direction perpendicular to the substrate 1310 (Z direction in the drawing) (Y direction in the drawing). can represent Here, since the
도 41을 참조하면, 채널층(1340)은 제1 단면에서 중공의 패쇄형 단면 구조를 가지는 제1 채널(1341)을 포함할 수 있다. 중공의 패쇄형 단면 구조는 예를 들어, 사각형, 원형, 타원형 또는 부정형의 도형 등을 포함하는 패쇄형 루프 형상을 포함할 수 있다. 제1 채널(1341)은 예를 들어, 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2) 사이를 가로 질러 연결된 시트 부분(1341a)과, 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2)에 접촉하는 콘택 부분(1341b)을 포함할 수 있다. 시트 부분(1341a)은 기판(1310)에 평행하거나 실질적으로 평행하므로 수평부분이라 칭할 수도 있다. 콘택 부분(1341b)은 기판(1310)에 수직하거나 실질적으로 수직하므로 수직부분이라 칭할 수도 있다. 제1 채널(1341)은 두 장의 시트 부분(1341a)을 포함할 수 있다. 콘택 부분(1341b)이 두 장의 시트 부분(1341a)을 지지하고, 두 장의 시트 부분(1341a) 사이의 간격을 한정할 수 있다. Referring to FIG. 41 , the
제1 채널(1341)이 복수 개 구비되고, 제1 채널(1341)이 기판(1310)에 대해 수직한 방향(Z 방향)으로 이격되게 배치될 수 있다. 다시 말하면, 이웃하는 제1 채널(1341)과 제1 채널(1341)이 서로 분리되어 배열될 수 있다. 한편, 채널층(1340)은 제1 단면에서 상단부 및 하단부 중 적어도 하나에 열린 단면 구조 또는 시트형 구조를 가지는 제2 채널(1342)을 포함할 수 있다. 채널층(1340)은 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2) 사이에 연결되어 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2) 사이에 전류가 흐르는 통로가 될 수 있다. 채널층(1340)은 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2)에 직접적으로 접촉될 수 있다. 일 예에서, 채널층(1340)은 다른 매개체를 통해 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2)에 연결될 수도 있다.A plurality of
제1 채널(1341)이 중공의 폐쇄형 단면 구조를 가지므로 제1 채널(1341)이 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2)에 면 접촉할 수 있으며, 제1 채널(1341)의 중공의 두께를 조절하여 접촉 면적을 넓힐 수 있다. 즉, 제1 채널(1341)의 스페이서 부분(1341b)의 길이를 조절하여 제1 채널(1341)과 제1 전극(33E1)의 접촉 면적 및 제1 채널(1341)과 제2 전극(33E2)의 접촉 면적을 조절할 수 있다. 예를 들어, 스페이서 부분(1341b)의 길이는 100nm 이하의 범위를 가질 수 있다. 일 예에서, 스페이서 부분(1341b)의 길이는 50nm 이하의 범위를 가질 수 있다. 일 예에서, 스페이서 부분(1341b)의 길이는 20nm 이하의 범위를 가질 수 있다. 일 예에서, 스페이서 부분(1341b)의 길이는 10nm 이하의 범위를 가질 수 있다.Since the
일 예에서, 제1 채널(1341)에서 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2) 사이에 연결된 시트 부분(1341a)의 두께(d)는 20nm 이하일 수 있다. 일 예에서, 제1 채널(1341)의 시트 부분(1341a)은 10nm 이하일 수 있다. 일 예에서, 제1 채널(1341)의 시트 부분(1341a)의 두께(d)는 5nm 이하일 수 있다. 일 예에서, 제1 채널(1341)의 시트 부분(1341a)의 두께(d)는 1nm 이하일 수 있다. 일 예에서, 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2) 사이의 거리는 100nm 이하의 범위를 가질 수 있다. 일 예에서, 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2) 사이의 거리는 50nm 이하의 범위를 가질 수 있다. 일 예에서, 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2) 사이의 거리는 20nm 이하의 범위를 가질 수 있다.In one example, the thickness d of the
제1 채널(1341)과 제2 채널(1342)의 내면에 게이트 절연층(1370)이 구비될 수 있다. 게이트 절연층(1370)은 제1 및 제2 채널(1341, 1342)의 내면 전체를 덮도록 형성될 수 있다. 게이트 절연층(1370) 안쪽에 게이트 전극(1320)이 구비될 수 있다. 게이트 절연층(1370)은 제1 및 제2 채널(1341, 1342)에 직접 접촉될 수 있다. A
제1 단면에서는 제1 채널(1341)과 게이트 절연층(1370)은 게이트 전극(1320)의 전체를 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 게이트 전극(1320)은 게이트 절연층(1370)을 사이에 두고 제1 채널(1341)의 내측 전체 면에 대응할 수 있다. 주어진 방향으로 순차적으로 적층된 채널층(1340), 게이트 절연층(1370) 및 게이트 전극(1320)을 포함하는 층 구조는 도 1에서 설명한 제1 층 구조(100)에 해당될 수 있다. 따라서 제4 전자소자(3400)도 도 1의 제1 층 구조(100)를 구비함에 따른 특징을 가질 수 있다. In the first cross section, the
도시하지는 않았지만, 일 예에서, 채널층(1340)과 게이트 절연층(1370) 사이에 버퍼층이 더 구비될 수도 있다. Although not shown, in one example, a buffer layer may be further provided between the
한편, 이웃하는 제1 채널(1341) 사이와, 제1 채널(1341)과 제2 채널(1342) 사이에 절연층(1380)이 더 구비될 수 있다. 절연층(1380)은 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2) 사이에 가로질러 배치될 수 있다. 절연층(1380)은 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2)에 직접적으로 접촉될 수 있다. 절연층(1380)은 채널과 채널 사이를 절연시키고, 제조 공정에서 채널을 증착하기 위한 지지층으로서 기능할 수 있다. 일 예에서, 절연층(1380)은 0보다 크고 100 nm 이하 범위의 두께를 가질 수 있다. 일 예에서, 절연층(1380)은 0보다 크고 20 nm 이하의 범위의 두께를 가질 수 있다. 절연층(1380)은 저농도 도핑된(low-doped) 실리콘, SiO2, Al2O3, HfO2, 또는 Si3N4 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Meanwhile, an insulating
본 실시 예에서는 제1 채널(1341)이 중공의 폐쇄형 단면 구조를 가지고, 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2) 사이에 다중 브릿지 구조를 가지고 연결될 수 있다. 기판(1310)에, 제1 전극(33E1) 및 제2 전극(33E2)이 제1 방향을 따라 이격 배치되고, 제1 전극(33E1)과 제2 전극(33E2) 사이에 제1 채널(1341)이 기판(1310)에 대해 수직한 제2 방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다. 제1 방향은 X 방향, 제2 방향은 Z방향일 수 있다.In this embodiment, the
도 42를 참조하면, 채널층(1340)은 제2 단면에서 중공의 폐쇄형 단면 구조를 가지는 제1 채널(1341)을 포함할 수 있다. 제1 채널(1341)은 복수 개 구비되고, 서로 이격되게 배치될 수 있다. 제1 채널(1341)과 게이트 전극(1320) 사이에 게이트 절연층(1370)이 구비된다. 게이트 절연층(1370) 둘레에 게이트 절연층(1370)을 감싸도록 게이트 전극(1320)이 구비될 수 있다. 제2 단면에서 제1 채널(1341)이 제4 전자소자(3400)의 높이 방향, 즉 기판(1310)에 대해 수직한 방향(Z 방향)으로 이격되게 배치되고, 제1 채널(1341)의 외측에 게이트 절연층(1370)이 구비되고, 게이트 절연층(1370)과 게이트 전극(1320)이 제1 채널(1341)을 둘러싸는 형태로 구비될 수 있다. 즉, 게이트 절연층(1370)이 제1 채널(1341)의 전체를 둘러싼다. 그리고 게이트 전극(1320)은 제1 채널(1341)의 전체 변을 둘러싼다. 따라서 본 실시 예는 이른 바, 올 어라운드 게이트(all around gate) 구조를 가질 수 있다. 제1 단면에서의 제1 채널(1341)과 제2 단면에서의 제1 채널(1341)은 기판(1310)에 대해 수직한 방향으로 교대로 구비될 수 있다. 제1 채널(1341) 내측에 절연층(1380)이 구비될 수 있고, 제1 채널(1341) 안쪽은 절연층(1380)으로 채워질 수 있다.Referring to FIG. 42 , the
도 42에 도시한 바와 같이, 게이트 전극(1320)은 게이트 절연층(1370)을 사이에 두고 제1 채널층(1341)과 이격될 수 있다. 게이트 전극(1320)은 제1 채널(1341)을 닫힌 경로로 둘러싸는 형상이 되도록 구비될 수 있다. 게이트 절연층(1370)이 도 1의 유전체층(130)을 포함하므로, 게이트 절연층(1370)의 누설전류특성은 10nm 이하의 얇은 두께에서도 저하되지 않을 수 있다. 이에 따라, 게이트 절연층(1370)을 통한 누설 전류를 억제할 수 있다.As shown in FIG. 42 , the
또한, 예시적인 실시예에 따른 제4 전자소자(3400)는 전계 효과 트랜지스터로써, 다중 브릿지 형태의 채널을 구비하여, 쇼트 채널 효과를 억제하고, 채널의 두께와 채널 길이를 효과적으로 줄일 수 있다. 아울러, 제4 전자소자(3400)는 초소형의 크기를 가지며 전기적인 성능이 우수하므로 집적도가 높은 집적회로소자에 적용되기에 적합하다.In addition, the fourth
도 43은 다른 예시적인 실시예에 따른 전자 장치를 보여준다.43 shows an electronic device according to another exemplary embodiment.
도 43을 참조하면, 전자 장치(1002)는 커패시터(CA2)와 트랜지스터(TR)가 컨택(21)에 의해 전기적으로 연결된 구조체를 포할 수 있다.Referring to FIG. 43 , the
트랜지스터(TR)는 소스 영역(SR), 드레인 영역(DR), 채널 영역(CH)을 구비하는 반도체 기판(SU) 및 반도체 기판(SU) 상에 채널 영역(CH)과 마주하게 배치되며 게이트 절연층(GI)과 게이트 전극(GA)을 구비하는 게이트 스택(GS2)을 포함한다.The transistor TR is disposed on a semiconductor substrate SU having a source region SR, a drain region DR, and a channel region CH, and is disposed on the semiconductor substrate SU to face the channel region CH, and has a gate insulation. A gate stack GS2 including a layer GI and a gate electrode GA is included.
층간 절연막(35)은 반도체 기판(SU) 상에 게이트 스택(GS2)을 덮는 형태로 마련될 수 있다. 층간 절연막(35)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 층간 절연막(35)은 Si 산화물(예를 들어, SiO2), Al 산화물(예를 들어, Al2O3), 또는 고유전 물질(예를 들어, HfO2)을 포함할 수 있다. 컨택(21)은 층간 절연막(35)을 관통하여 트랜지스터(TR)와 커패시터(CA2)를 전기적으로 연결한다.The interlayer insulating
커패시터(CA2)는 하부 전극(202), 상부 전극(402), 및 하부 전극(202)과 상부 전극(402) 사이에 마련되는 유전체 박막(302)을 포함한다. 하부 전극(202), 상부 전극(402)은 유전체 박막(302)과의 접촉 면적을 최대한 넓힐 수 있는 형상으로 제시되고 있다.The capacitor CA2 includes a
일 예에서, 순차적으로 적층된 하부 전극(202), 유전체 박막(302) 및 상부 전극(202)을 포함하는 층 구조는 도 1의 층 구조(100)에 대응될 수 있다. 유전체 박막(302)은 도 1에서 설명한 유전체층(130)이거나 유전체층(130)을 포함할 수 있다. 일 예로, 유전체 박막(302)은 도 8 내지 도 31에 예시한 유전체층(130)의 다양한 구현예들 중 하나를 포함할 수 있다.In one example, a layer structure including the sequentially stacked
일 예에서, 하부 전극(202)의 재질은 전극으로서의 전도성을 확보하고 또한, 커패시터(CA2) 제조과정에서 고온 공정후에도 안정적인 커패시턴스 성능을 유지하도록 선택될 수 있다.In one example, the material of the
상부 전극(402)은 전도성 물질을 포함하며, 재질은 특별히 한정되지 않는다. 상부 전극(402)은 하부 전극(202)과 마찬가지로, 루틸(rutile) 상을 가질 수도 있으나, 이와 다른 상을 가지는 다양한 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상부 전극(402)은 금속, 금속 질화물, 금속 산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상부 전극(402)은 TiN, MoN, CoN, TaN, W, Ru, RuO2, SrRuO3, Ir, IrO2, Pt, PtO, SRO(SrRuO3), BSRO((Ba,Sr)RuO3), CRO(CaRuO3), LSCO((La,Sr)CoO3), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The
도 44는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 전자 장치를 도시한 평면도이다. Fig. 44 is a top plan view of an electronic device according to another exemplary embodiment.
도 44를 참조하면, 전자 장치(1003)는 복수 개의 커패시터와 복수 개의 전계 효과 트랜지스터가 반복적으로 배열된 구조체를 포함할 수 있다. 전자 장치(1003)는 소스, 드레인, 및 채널을 포함하는 반도체 기판(41')과 게이트 스택(42)을 포함하는 전계 효과 트랜지스터, 게이트 스택(42)과 중첩되지 않도록 반도체 기판(41') 상에 배치되는 컨택 구조물(50'), 및 컨택 구조물(50') 상에 배치되는 커패시터(CA3)를 포함하고, 복수 개의 전계 효과 트랜지스터를 전기적으로 연결하는 비트 라인 구조물(43)을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 44 , an
도 44는 컨택 구조물(50')과 커패시터(CA3)가 모두 X 방향 및 Y 방향을 따라 반복적으로 배열되는 형태를 예시적으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 컨택 구조물(50')은 X 방향 및 Y 방향을 따라 배열되고, 커패시터(CA3)는 벌집(honeycomb) 구조와 같은 육각형 형상으로 배열될 수도 있다.Although FIG. 44 illustrates a form in which both the contact structure 50' and the capacitor CA3 are repeatedly arranged along the X and Y directions, it is not limited thereto. For example, the contact structures 50' may be arranged along the X and Y directions, and the capacitor CA3 may be arranged in a hexagonal shape such as a honeycomb structure.
도 45는 도 44의 A-A'선을 따라 본 단면도이다.Fig. 45 is a cross-sectional view taken along the line A-A' of Fig. 44;
도 45를 참조하면, 반도체 기판(41')은 소자 분리막(44)을 포함하는 STI (shallow trench isolation) 구조를 가질 수 있다. 소자 분리막(44)은 한 종류의 절연막으로 이루어지는 단일층, 또는 2 종 이상의 절연막들의 조합으로 이루어지는 다중층일 수 있다. 소자 분리막(44)은 반도체 기판(41') 내에 소자 분리 트렌치(44T)를 포함할 수 있으며, 소자 분리 트렌치(44T)는 절연 물질로 채워질 수 있다. 절연 물질은 FSG (fluoride silicate glass), USG (undoped silicate glass), BPSG (boro-phospho-silicate glass), PSG (phospho-silicate glass), FOX (flowable oxide), PE-TEOS (plasma enhanced tetra-ethyl-ortho-silicate), 및 TOSZ (tonen silazene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 45 , a
반도체 기판(41')은 소자 분리막(44)에 의해 정의되는 채널 영역(CH)과, 반도체 기판(41') 상면과 평행하고 X 방향을 따라 연장되도록 배치되는 게이트 라인 트렌치(42T)를 더 포함할 수 있다. 채널 영역(CH)은 단축 및 장축을 가지는 비교적 긴 아일랜드 형상을 가질 수 있다. 채널 영역(CH)의 장축은 도 44에 예시적으로 도시된 것과 같이 반도체 기판(41')의 상면에 평행한 D3 방향을 따라 배열될 수 있다. The semiconductor substrate 41' further includes a channel region CH defined by the
게이트 라인 트렌치(42T)는 반도체 기판(41') 상면으로부터 소정의 깊이로 채널 영역(CH)과 교차되도록 또는 채널 영역(CH) 내에 배치될 수 있다. 게이트 라인 트렌치(42T)는 소자 분리 트렌치(44T) 내부에도 배치될 수 있으며, 소자 분리 트렌치(44T) 내부의 게이트 라인 트렌치(42T)는 채널 영역(CH)의 게이트 라인 트렌치(42T)보다 낮은 바닥면을 가질 수 있다. 제 1 소스/드레인(41'ab) 및 제 2 소스/드레인(41"ab)은 게이트 라인 트렌치(42T)의 양측에 위치하는 채널 영역(CH)의 상부(upper portion)에 배치될 수 있다.The
게이트 라인 트렌치(42T)의 내부에는 게이트 스택(42)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 게이트 절연층(42a), 게이트 전극(42b) 및 게이트 캡핑층(42c)이 게이트 라인 트렌치(42T)의 내부에 순차적으로 배치될 수 있다.A
게이트 전극(42b)은 금속, 금속 질화물, 금속 카바이드, 및 폴리실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 및 탄탈륨(Ta) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 금속 질화막은 티타늄 질화막(TiN film) 및 탄탈 질화막(TaN film) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 금속 카바이드는 알루미늄 및 실리콘이 도핑된(또는 함유된) 금속 카바이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 구체적인 예로서 TiAlC, TaAlC, TiSiC 또는 TaSiC를 포함할 수 있다. The gate electrode 42b may include at least one of metal, metal nitride, metal carbide, and polysilicon. For example, the metal may include at least one of aluminum (Al), tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), and tantalum (Ta), and the metal nitride film may include a titanium nitride film (TiN film) and It may include at least one of a tantalum nitride film (TaN film). The metal carbide may include at least one of aluminum and silicon-doped (or containing) metal carbide, and may include TiAlC, TaAlC, TiSiC, or TaSiC as specific examples.
일 예에서, 게이트 전극(42b)은 복수개의 물질들이 적층된 구조를 가질 수도 있으며, 예를 들어, TiN/Al 등과 같이 금속 질화물층/금속층의 적층 구조 또는 TiN/TiAlC/W과 같이 금속 질화물층/금속 카바이드층/금속층의 적층 구조를 가질 수 있다. 하지만, 이상에서 언급된 물질들은 단지 예시적인 것이다.In one example, the gate electrode 42b may have a structure in which a plurality of materials are stacked, for example, a metal nitride layer/metal layer structure such as TiN/Al or a metal nitride layer such as TiN/TiAlC/W. /metal carbide layer/metal layer may have a laminated structure. However, the materials mentioned above are merely illustrative.
일 예에서, 게이트 절연층(42a)은 상유전 물질(paraelectric material) 또는 고유전 물질(high-k dielectric material)을 포함할 수 있으며, 대략 20 내지 70의 유전 상수를 가질 수 있다. In one example, the
일 예에서, 게이트 절연층(42a)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 알루미늄 산화물, 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물 등을 포함하거나 또는 h-BN (hexagonal boron nitride)과 같은 이차원 절연체(2D insulator)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 게이트 절연층(42a)은 실리콘옥사이드(SiO2), 실리콘나이트라이드(SiNx) 등을 포함할 수 있고, 하프늄옥사이드(HfO2), 하프늄실리콘옥사이드(HfSiO4), 란타늄옥사이드(La2O3), 란타늄알루미늄옥사이드(LaAlO3), 지르코늄옥사이드(ZrO2), 하프늄지르코늄옥사이드(HfZrO2), 지르코늄실리콘옥사이드(ZrSiO4), 탄탈룸옥사이드(Ta2O5), 티타늄옥사이드(TiO2), 스트론튬티타늄옥사이드(SrTiO3), 이트륨옥사이드(Y2O3), 알루미늄옥사이드(Al2O3), 레드스칸듐탄탈룸옥사이드(PbSc0.5Ta0.5O3), 레드징크니오베이트(PbZnNbO3) 등을 포함할 수도 있다. 또한, 게이트 절연층(42a)은 알루미늄옥시나이트라이드(AlON), 지르코늄옥시나이트라이드(ZrON), 하프늄옥시나이트라이드(HfON), 란타눔옥시나이트라이드(LaON), 이트륨옥시나이트라이드(YON) 등과 같은 금속질화산화물, ZrSiON, HfSiON, YSiON, LaSiON 등과 같은 실리케이트, 또는 ZrAlON, HfAlON 등과 같은 알루미네이트를 포함할 수도 있다. In one example, the
일 예에서, 게이트 절연층(42a)는 도 1의 유전체층(130)과 도 8 내지 도 31에 예시한 유전체층(130)의 구현예들 중 하나를 포함할 수도 있다.In one example, the
일 예에서, 게이트 캡핑층(42c)은 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 및 실리콘 질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 게이트 캡핑층(42c)은 게이트 라인 트렌치(42T)의 잔여 부분을 채우도록 게이트 전극(42b) 상에 배치될 수 있다.In one example, the
계속해서, 제 1 소스/드레인(41'ab) 상에 비트 라인 구조물(13)이 배치될 수 있다. 비트 라인 구조물(43)은 반도체 기판(41')의 상면에 평행하고 Y 방향을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 비트 라인 구조물(43)은 제 1 소스/드레인(41'ab)과 전기적으로 연결되고, 비트 라인 컨택(43a), 비트 라인(43b), 및 비트 라인 캡핑층(43c)을 기판 상에 순차적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 비트 라인 컨택(43a)은 폴리실리콘을 포함할 수 있고, 비트 라인(43b)은 금속 물질을 포함할 수 있으며, 비트 라인 캡핑층(43c)은 실리콘 질화물 또는 실리콘 산질화물 등의 절연 물질을 포함할 수 있다. Subsequently, the bit line structure 13 may be disposed on the first source/drain 41'ab. The
도 45는 비트 라인 컨택(43a)이 반도체 기판(41') 상면과 동일한 레벨의 바닥면을 갖는 경우로 도시되었으나 이는 예시적인 것이고 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 반도체 기판(41')의 상면으로부터 소정의 깊이로 형성된 리세스가 더 구비되고, 비트 라인 컨택(43a)이 리세스 내부까지 연장되어, 비트 라인 컨택(43a)의 바닥면이 반도체 기판(41')의 상면보다 낮게 형성될 수도 있다. 45 illustrates a case where the
비트 라인 구조물(43)은 비트 라인 컨택(43a)과 비트 라인(43b) 사이에 비트 라인 중간층(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 비트 라인 중간층은 텅스텐 실리사이드와 같은 금속 실리사이드, 또는 텅스텐 질화물과 같은 금속 질화물을 포함할 수 있다. 또한, 비트 라인 스페이서(미도시)가 비트 라인 구조물(43)의 측벽 상에 더 형성될 수도 있다. 비트 라인 스페이서는 단일층 구조 또는 다중층 구조를 가질 수 있고, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 질화물 등과 같은 절연 물질을 포함할 수 있다. 또한, 비트 라인 스페이서는 에어 스페이스(미도시)를 더 포함할 수도 있다. The
컨택 구조물(50')은 제 2 소스/드레인(41"ab) 상에 배치될 수 있다. 컨택 구조물(50')과 비트 라인 구조물(43)은 기판 상의 각각 다른 소스/드레인 상에 배치될 수 있다. 컨택 구조물(50')은 하부 컨택 패턴(미도시), 금속 실리사이드층(미도시), 및 상부 컨택 패턴(미도시)이 제 2 소스/드레인(41"ab) 상에 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 컨택 구조물(50')은 상부 컨택 패턴의 측면과 바닥면을 둘러싸는 배리어층(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 하부 컨택 패턴은 폴리실리콘을 포함하고, 상부 컨택 패턴은 금속 물질을 포함하고, 배리어층은 도전성을 갖는 금속 질화물을 포함할 수 있다. The contact structure 50' may be disposed on the second source/
커패시터(CA3)는 컨택 구조물(50')과 전기적으로 연결되어 반도체 기판(41')상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 커패시터(CA3)는 컨택 구조물(50')과 전기적으로 연결되는 하부 전극(203), 하부 전극(203)과 이격 배치되는 상부 전극(403), 하부 전극(203)과 상부 전극(403) 사이에 배치되는 유전체 박막(303)을 포함한다. 하부 전극(203)은 아래가 막힌 내부 공간을 가지는 실린더 형상 또는 컵 형상을 가질 수 있다. 상부 전극(403)은 하부 전극(203)이 형성하는 내부 공간 및 인접한 하부 전극(203)들 사이의 영역으로 연장된 빗살들을 가지는 콤(comb) 형상을 가질 수 있다. 유전체 박막(303)은 하부 전극(203), 상부 전극(403) 사이에, 이들 표면과 평행하도록 배치될 수 있다.The capacitor CA3 may be electrically connected to the contact structure 50' and disposed on the semiconductor substrate 41'. Specifically, the capacitor CA3 includes a
일 예에서, 커패시터(CA3)를 이루는 하부 전극(203), 유전체 박막(303) 및 상부 전극(403)의 재질은 도 43에서 상술한 커패시터(CA2)와 실질적으로 동일할 수 있고, 따라서 이에 대한 설명은 생략한다.In one example, materials of the
층간 절연막(45)이 커패시터(CA3)와 반도체 기판(41') 사이에 더 배치될 수 있다. 층간 절연막(45)은 다른 구조물이 배치되지 않은 커패시터(CA3)와 반도체 기판(41') 사이의 공간에 배치될 수 있다. 구체적으로, 층간 절연막(45)은 기판 상의 비트 라인 구조물(43), 컨택 구조물(50'), 게이트 스택(42) 등의 배선 및/또는 전극 구조를 커버하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 층간 절연막(45)은 컨택 구조물(50')의 벽을 둘러쌀 수 있다. 층간 절연막(45)은 비트 라인 컨택(43a)를 둘러싸는 제1 층간 절연막(45a)과 비트 라인(43b) 및 비트 라인 캡핑층(43c)의 측면 및/또는 상면을 커버하는 제2 층간 절연막(45b)을 포함할 수 있다. An interlayer insulating
커패시터(CA3)의 하부 전극(203)은 층간 절연막(45) 상에, 구체적으로는 제2 층간 절연막(45b) 상에 배치될 수 있다. 또한, 복수의 커패시터(CA3)가 배치되는 경우, 복수의 하부 전극(203)은 식각 정지층(46)에 의해 바닥면이 분리될 수도 있다. 다시 말해, 식각 정지층(46)은 개구부(46T)를 포함할 수 있고, 이러한 개구부(46T) 내에 커패시터(CA3)의 하부 전극(203)의 바닥면이 배치될 수 있다. 하부 전극(203)은 도시된 바와 같이, 아래가 막힌 내부 공간을 가지는 실린더 형상 또는 컵 형상을 가질 수 있다. 커패시터(CA3)는 하부 전극(203)의 기울어짐 또는 쓰러짐을 방지하는 지지부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 지지부는 하부 전극(203)의 측벽 상에 배치될 수도 있다.The
상술한 예시적인 실시 예에 따른 전자소자들은 디지털 회로 또는 아날로그 회로를 구성하는 트랜지스터를 구성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예시적인 전자소자는 고전압 트랜지스터 또는 저전압 트랜지스터로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 예시적인 실시 예의 전자소자는 고전압에서 동작하는 비휘발성 메모리 소자인 플래쉬 메모리 소자 또는 EEPROM (electrically erasable and programmable read only memory) 소자의 주변 회로를 구성하는 고전압 트랜지스터를 구성할 수 있다. 또는, 예시적인 실시 예는 10 V 이상의 동작 전압, 예를 들면 20V∼30 V의 동작 전압을 요구하는 LCD (liquid crystal display)용 IC 장치, 또는 100 V의 동작 전압을 요구하는 PDP (plasma display panel)에 이용되는 IC 칩 등에 포함되는 트랜지스터를 구성할 수 있다.Electronic devices according to the above-described exemplary embodiments may constitute transistors constituting a digital circuit or an analog circuit. In some embodiments, the example electronics may be used as high voltage transistors or low voltage transistors. For example, the electronic device of the exemplary embodiment may constitute a high voltage transistor constituting a peripheral circuit of a flash memory device or an electrically erasable and programmable read only memory (EEPROM) device, which is a non-volatile memory device operating at a high voltage. Alternatively, an exemplary embodiment is an IC device for LCD (liquid crystal display) requiring an operating voltage of 10 V or more, for example, an operating voltage of 20 V to 30 V, or a PDP (plasma display panel) requiring an operating voltage of 100 V. ) can constitute a transistor included in an IC chip used in the
도 46은 예시적인 실시 예에 따른 디스플레이 구동 집적회로(display driver IC: DDI)(3700) 및 DDI(3700)를 구비하는 디스플레이 장치(1420)의 개략적인 블록 다이어그램이다.46 is a schematic block diagram of a
도 46을 참조하면, DDI(3700)는 제어부 (controller)(1402), 파워 공급 회로부 (power supply circuit)(1404), 드라이버 블록 (driver block)(1406), 및 메모리 블록 (memory block)(1408)을 포함할 수 있다. 제어부(1402)는 중앙 처리 장치 (main processing unit: MPU)(1422)로부터 인가되는 명령을 수신하여 디코딩하고, 상기 명령에 따른 동작을 구현하기 위해 DDI(3700)의 각 블록들을 제어한다. 파워 공급 회로부(1404)는 제어부(1402)의 제어에 응답하여 구동 전압을 생성한다. 드라이버 블록(1406)은 제어부(1402)의 제어에 응답하여 파워 공급 회로부(1404)에서 생성된 구동 전압을 이용하여 디스플레이 패널(1424)를 구동한다. 디스플레이 패널(1424)은 액정 디스플레이 패널 (liquid crystal display panel) 또는 플라즈마 디스플레이 패널 (plasma display panel)일 수 있다. 메모리 블록(1408)은 제어부(1402)로 입력되는 명령 또는 제어부(1402)로부터 출력되는 제어신호들을 일시적으로 저장하거나, 필요한 데이터들을 저장하는 블록으로서, RAM, ROM 등의 메모리를 포함할 수 있다. 파워 공급 회로부(1404) 및 드라이버 블록(1406)은 상술한 예시적인 실시 예에 따른 전자소자를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 46, the
도 47은 예시적인 실시예에 따른 CMOS 인버터(3800)의 회로도이다. Fig. 47 is a circuit diagram of a
CMOS 인버터(3800)는 CMOS 트랜지스터(1510)를 포함한다. CMOS 트랜지스터(1510)는 전원 단자(Vdd)와 접지 단자 사이에 연결된 PMOS 트랜지스터(1520) 및 NMOS 트랜지스터(1530)로 이루어진다. CMOS 트랜지스터(1510)는 상술한 예시적인 실시 예에 따른 전자소자를 포함할 수 있다.The
도 48은 예시적인 실시 예에 따른 CMOS SRAM 소자(3900)의 회로도이다. 48 is a circuit diagram of a
CMOS SRAM 소자(3900)는 한 쌍의 구동 트랜지스터(1610)를 포함한다. 한 쌍의 구동 트랜지스터(1610)는 각각 전원 단자(Vdd)와 접지 단자 사이에 연결된 PMOS 트랜지스터(1620) 및 NMOS 트랜지스터(1630)로 이루어진다. CMOS SRAM 소자(3900)는 한 쌍의 전송 트랜지스터(1640)를 더 포함할 수 있다. 구동 트랜지스터(1610)를 구성하는 PMOS 트랜지스터(1620) 및 NMOS 트랜지스터(1630)의 공통 노드에 전송 트랜지스터(1640)의 소스가 교차 연결된다. PMOS 트랜지스터(1620)의 소스에는 전원 단자(Vdd)가 연결되어 있으며, NMOS 트랜지스터(1630)의 소스에는 접지 단자가 연결된다. 한 쌍의 전송 트랜지스터(1640)의 게이트에는 워드 라인(WL)이 연결되고, 한 쌍의 전송 트랜지스터(1640) 각각의 드레인에는 비트 라인(BL) 및 반전된 비트 라인이 각각 연결될 수 있다. The
CMOS SRAM 소자(3900)의 구동 트랜지스터(1610) 및 전송 트랜지스터(1640) 중 적어도 하나는 상술한 예시적인 실시 예에 따른 전자소자를 포함할 수 있다. At least one of the driving
도 49는 예시적인 실시 예에 따른 CMOS NAND 회로(4000)의 회로도이다. 49 is a circuit diagram of a
CMOS NAND 회로(4000)는 서로 다른 입력 신호가 전달되는 한 쌍의 CMOS 트랜지스터를 포함한다. CMOS NAND 회로(4000)는 상술한 예시적인 실시 예에 따른 전자소자를 포함할 수 있다. The
도 50은 예시적인 실시 예에 따른 전자 시스템(4100)을 도시한 블록 다이어그램이다. 50 is a block diagram illustrating an
전자 시스템(4100)은 메모리(1810) 및 메모리 컨트롤러(1820)를 포함한다. 메모리 컨트롤러(1820)는 호스트(1830)의 요청에 응답하여 메모리(1810)로부터의 데이터 독출 및/또는 메모리(1810)로의 데이터 기입을 위하여 메모리(1810)를 제어할 수 있다. 메모리(1810) 및 메모리 컨트롤러(1820) 중 적어도 하나는 상술한 예시적인 실시 예에 따른 전자소자를 포함할 수 있다.The
도 51은 예시적인 실시 예에 따른 전자 시스템(4200)의 블록 다이어그램이다.51 is a block diagram of an electronic system 4200 according to an illustrative embodiment.
전자 시스템(4200)은 무선 통신 장치, 또는 무선 환경 하에서 정보를 전송 및/또는 수신할 수 있는 장치를 구성할 수 있다. 전자 시스템(4200)은 컨트롤러(1910), 입출력 장치(I/O)(1920), 메모리(1930), 및 무선 인터페이스(1940)를 포함하며, 이들은 각각 버스(1950)를 통해 상호 연결되어 있다.The electronic system 4200 may configure a wireless communication device or a device capable of transmitting and/or receiving information in a wireless environment. The electronic system 4200 includes a controller 1910, an input/output device (I/O) 1920, a memory 1930, and a wireless interface 1940, which are interconnected through a bus 1950, respectively.
컨트롤러(1910)는 마이크로프로세서 (microprocessor), 디지탈 신호 프로세서, 또는 이들과 유사한 처리 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 입출력 장치(1920)는 키패드 (keypad), 키보드 (keyboard), 또는 디스플레이 (display) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 메모리(1930)는 컨트롤러(1910)에 의해 실행된 명령을 저장하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 메모리(1930)는 유저 데이터(user data)를 저장하는 데 사용될 수 있다. 전자 시스템(4200)은 무선 커뮤니케이션 네트워크를 통해 데이터를 전송/수신하기 위하여 무선 인터페이스(1940)를 이용할 수 있다. 무선 인터페이스(1940)는 안테나 및/또는 무선 트랜시버(wireless transceiver)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 전자 시스템(4200)은 다양한 통신 시스템, 예를 들면, CDMA(code division multiple access), GSM (global system for mobile communications), NADC (north American digital cellular), E-TDMA (extended-time division multiple access), 및/또는 WCDMA (wide band code division multiple access)와 같은 통신 시스템의 통신 인터페이스 프로토콜에 사용될 수 있다. 전자 시스템(4200)은 전계 효과 트랜지스터로 상술한 예시적인 실시 예에 따른 전자소자를 포함할 수 있다.The controller 1910 may include at least one of a microprocessor, a digital signal processor, or a processing device similar thereto. The input/output device 1920 may include at least one of a keypad, keyboard, or display. Memory 1930 may be used to store instructions executed by controller 1910 . For example, the memory 1930 may be used to store user data. Electronic system 4200 can use air interface 1940 to transmit/receive data over a wireless communications network. The air interface 1940 may include an antenna and/or a wireless transceiver. In some embodiments, the electronic system 4200 may be a variety of communication systems, such as code division multiple access (CDMA), global system for mobile communications (GSM), north American digital cellular (NADC), extended- time division multiple access), and/or wide band code division multiple access (WCDMA). The electronic system 4200 may include an electronic device according to the exemplary embodiment described above as a field effect transistor.
예시적인 실시 예에 따른 층 구조를 포함하는 전자소자는 초소형의 구조로 양호한 전기적 성능을 나타낼 수 있어 집적회로소자에 적용될 수 있고, 소형화, 저전력, 고성능을 구현할 수 있다.An electronic device including a layered structure according to an exemplary embodiment may exhibit good electrical performance with a subminiature structure, and thus may be applied to an integrated circuit device, and may realize miniaturization, low power consumption, and high performance.
다음에는 예시적인 일 실시예에 의한 유전체층을 포함하는 층 구조의 제조방법을 도 52 내지 도 58를 참조하여 설명한다. 이 과정에서 앞에서 언급된 참조번호와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타내고, 그에 대한 설명은 생략한다.Next, a method of manufacturing a layer structure including a dielectric layer according to an exemplary embodiment will be described with reference to FIGS. 52 to 58. In this process, the same reference numerals as those mentioned above denote the same members, and description thereof will be omitted.
도 52를 참조하면, 제1 물질층(120)의 일 면 상에 제1 층(L1)을 형성한다. 제1 층(L1)은 상기 제1 물질층(120)의 상기 일 면에 직접 접촉될 수 있고, 상기 일 면의 전체를 덮거나 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 제1 층(L1)은 제1 두께(5T1)로 형성될 수 있다. 제1 층(L1)의 역할이나 작용에 따라 제1 두께(5T1)는 달라질 수 있다. 제1 층(L1)은 ALD 방법으로 형성할 수 있으나, 이 방법으로 한정되지 않는다. 제1 층(L1)은 그 재료와 구성이 도 1의 제1 층(13a)에 해당되도록 형성될 수 있다. 형성된 제1 층(L1)은 기판(120)의 상기 일 면과 평행하거나 실질적으로 평행한 일 면(예, 상부면)을 가질 수 있다.Referring to FIG. 52 , a first layer L1 is formed on one surface of the
제1 층(L1)을 형성한 다음, 도 53에 도시한 바와 같이, 형성된 제1 층(L1)의 상기 일 면 상에 제2 층(L2)을 형성한다. 제2 층(L2)은 제1 층(L1)의 상기 일 면 상에 직접 형성될 수 있고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 형성된 제2 층(L2)은 제1 물질층(120)의 상기 일 면 또는 제1 층(L1)의 상기 일 면에 평행하거나 실질적으로 평행한 일 면(예, 상부면)을 가질 수 있다. 제2 층(L2)은 제2 두께(5T2)로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 두께(5T1, 5T2)는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 제2 층(L2)은 ALD 방법으로 형성할 수 있으나, 이 방법으로 한정되지 않는다. 물질적으로나 작용적으로 제2 층(L2)은 제1 층(L1)과 다를 수 있다. ALD를 이용한 형성과정에서 제1 및 제2 층(L1, L2)의 형성 사이클 횟수도 서로 다를 수 있다. 제2 층(L2)의 재료와 구성은 도 1의 제2 층(13b) 내지 제6 층(13f) 중 한 층에 해당될 수 있다. After forming the first layer (L1), as shown in FIG. 53, a second layer (L2) is formed on the one surface of the formed first layer (L1). The second layer L2 may be directly formed on the one surface of the first layer L1 and may be formed to cover all or part of the one surface. The formed second layer L2 may have one surface (eg, an upper surface) parallel or substantially parallel to the one surface of the
제2 층(L2)을 형성한 다음, 도 54에 도시한 바와 같이, 제2 층(L2)의 상기 일 면 상에 제3 층(L3)을 형성한다. 제3 층(L3)은 제2 층(L2)의 상기 일 면 상에 직접 형성될 수 있고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 형성된 제3 층(L3)은 제1 물질층(120)의 상기 일 면 또는 제2 층(L2)의 상기 일 면에 평행하거나 실질적으로 평행한 일 면(예, 상부면)을 가질 수 있다. 제3 층(L3)은 ALD 방법으로 형성될 수 있고, 제3 두께(5T3)로 형성될 수 있으나, 이 방법으로 한정되지 않는다. 제3 두께(5T3)는 제2 두께(5T2)와 동일하거나 다를 수 있다. 제3 층(L3)는 물질적으로나 작용적으로 제1 및 제2 층(L1, L2)과 다를 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제3 층(L1, L2, L3) 중 한 층은 TiO2층이고, 다른 한 층은 상 안정화층이며, 나머지 한 층은 누설전류 억제층일 수 있다. 또는 제1 내지 제3 층(L1, L2, L3) 중 한 층은 TiO2층이고, 다른 한 층은 상 안정화층이며, 나머지 한 층은 고 밴드 갭층일 수 있다. 일 예에서, 제3 층(L3)의 재료와 구성은 도 1의 제7 층(13g)에 해당될 수도 있고, 제2 층 내지 제6 층(13b-13f) 중 한 층에 해당될 수도 있다.After forming the second layer L2, as shown in FIG. 54, a third layer L3 is formed on the one surface of the second layer L2. The third layer L3 may be directly formed on the one surface of the second layer L2 and may be formed to cover all or part of the one surface. The formed third layer L3 may have one surface (eg, an upper surface) parallel or substantially parallel to the one surface of the
제3 층(L3) 상에 제2 물질층(140)이 형성될 수 있다. A
일 예에서, 도 55에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 층(L1, L2) 사이에 제1 TiO2층(LT1)이 더 형성될 수 있다. 이러한 경우, 제1 TiO2층(LT1)은 제1 층(L1)의 상기 일 면 상에 직접 형성될 수 있고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 형성이 완료된 제1 TiO2층(LT1)은 제1 물질층(120)의 상기 일 면 또는 제1 층(L1)의 상기 일 면에 평행하거나 실질적으로 평행한 일 면(예, 상부면)을 가질 수 있다. 제1 TiO2층(LT1)이 완전히 형성된 후, 제2 층(L2)은 제1 TiO2층(LT1)의 상기 일 면 상에 직접 형성될 수 있고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 달리 말하면, 제1 TiO2층(LT1)과 제2 층(L2)은 제1 TiO2층(LT1)이 제2 층(L2)의 상기 일 면과 반대되는 다른 면(예, 밑면) 상에 직접 접촉되도록 형성될 수 있고, 제1 TiO2층(LT1)은 제2 층(L2)의 상기 다른 면의 전체 또는 일부와 접촉되도록 형성될 수 있다. 형성된 제2 층(L2)은 제1 물질층(120)의 상기 일 면 또는 제1 TiO2층(LT1)의 상기 일 면과 평행하거나 실질적으로 평행한 일 면(예, 상부면)을 가질 수 있다.In one example, as shown in FIG. 55 , a
제1 TiO2층(LT1)은 ALD 방법으로 형성할 수 있으나, 이 방법으로 한정되지 않는다. 제1 TiO2층(LT1)은 제4 두께(5T4)로 형성될 수 있으며, 제1 내지 제3 층(L1-L3) 중에서 상 안정화층으로 사용되는 층 및 누설전류 억제층(또는 고 밴드 갭층)으로 사용되는 층보다 두껍게 형성될 수 있다. 제1 TiO2층(LT1)을 형성하는 ALD 공정에서 형성 사이클 횟수는 상기 상 안정화층으로 사용되는 층의 형성 사이클 수 및 상기 누설전류 억제층(또는 고 밴드 갭층)으로 사용되는 층의 형성 사이클 수보다 많을 수 있다.The first TiO2 layer LT1 may be formed by an ALD method, but is not limited to this method. The first TiO2 layer (LT1) may be formed to have a fourth thickness (5T4), and among the first to third layers (L1-L3), a layer used as a phase stabilization layer and a leakage current suppression layer (or a high band gap layer) may be formed thicker than the layer used as In the ALD process of forming the first TiO2 layer LT1, the number of formation cycles is greater than the number of cycles of formation of the layer used as the phase stabilization layer and the number of cycles of formation of the layer used as the leakage current suppression layer (or high band gap layer). There can be many.
일 예에서, 도 56에 도시한 바와 같이, 제2 및 제3 층(L2, L3) 사이에 제2 TiO2층(LT2)이 더 형성될 수 있다. 이러한 경우, 제2 TiO2층(LT2)은 제2 층(L2)의 상기 일 면 상에 직접 형성될 수 있고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 형성이 완료된 제2 TiO2층(LT2)은 제1 물질층(120)의 상기 일 면 또는 제2 층(L2)의 상기 일 면에 평행하거나 실질적으로 평행한 일 면(예, 상부면)을 가질 수 있다. 제2 TiO2층(LT2)이 완전히 형성된 후, 제3 층(L3)은 제2 TiO2층(LT2)의 상기 일 면 상에 직접 형성될 수 있고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 달리 말하면, 제2 TiO2층(LT2)과 제3 층(L3)은 제2 TiO2층(LT2)이 제3 층(L3)의 상기 일 면과 반대되는(마주하는) 다른 면(예, 밑면) 상에 직접 접촉되도록 형성될 수 있고, 제2 TiO2층(LT2)은 제3 층(L3)의 상기 다른 면의 전체 또는 일부와 접촉되도록 형성될 수 있다. 형성된 제3 층(L3)은 제1 물질층(120)의 상기 일 면 또는 제2 TiO2층(LT2)의 상기 일 면과 평행하거나 실질적으로 평행한 일 면(예, 상부면)을 가질 수 있다.In one example, as shown in FIG. 56, a second TiO2 layer LT2 may be further formed between the second and third layers L2 and L3. In this case, the
제2 TiO2층(LT2)은 ALD 방법으로 형성할 수 있으며, 이 방법으로 한정되지 않는다. 제2 TiO2층(LT2)은 제5 두께(5T5)로 형성될 수 있으며, 제1 내지 제3 층(L1-L3) 중에서 상 안정화층으로 사용되는 층 및 누설전류 억제층(또는 고 밴드 갭층)으로 사용되는 층보다 두껍게 형성될 수 있다. 제2 TiO2층(LT2)을 형성하는 ALD 공정에서 형성 사이클 횟수는 상기 상 안정화층으로 사용되는 층의 형성 사이클 수 및 상기 누설전류 억제층(또는 고 밴드 갭층)으로 사용되는 층의 형성 사이클 수보다 많을 수 있다.The second TiO2 layer LT2 may be formed by an ALD method, but is not limited to this method. The second TiO2 layer (LT2) may be formed to have a fifth thickness (5T5), and among the first to third layers (L1-L3), a layer used as a phase stabilization layer and a leakage current suppression layer (or a high band gap layer) may be formed thicker than the layer used as In the ALD process for forming the second TiO2 layer LT2, the number of formation cycles is greater than the number of cycles of formation of the layer used as the phase stabilization layer and the number of cycles of formation of the layer used as the leakage current suppression layer (or high band gap layer). There can be many.
일 예에서, 도 55의 제1 TiO2층(LT1)이 도 56에 적용될 수도 있다. 곧, 도 56에 도시한 층 구조에서 제1 및 제2 층(L1, L2) 사이에도 TiO2층이 형성될 수 있다.As an example, the
일 예에서 제2 층(L2)은 단일층으로 형성될 수 있으나, 도 57에 도시한 바와 같이 복수의 층으로 형성될 수 있다.In one example, the second layer L2 may be formed as a single layer, but may be formed as a plurality of layers as shown in FIG. 57 .
도 57를 참조하면, 제2 층(L2)은 제1 내지 제5 서브 물질층(L2a, L2b, L2c, L2d, L2e)을 순차적으로 적층하여 형성할 수 있으나, 이것으로 제한되지 않는다. 곧, 제2 층(L2)은 5개 이상 또는 5개 이하의 서브 물질층을 순차적으로 적층하여 형성할 수도 있다. 제1 내지 제5 서브 물질층(L2a-L2e) 각각은 상 안정화층, 제1 누설전류 억제층 및 TiO2층 중 하나이고, 인접한 두 서브 물질층은 서로 다른 층일 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 서브 물질층(L2a, L2b)은 상 안정화층과 제1 누설전류층을 순차적으로 적층하거나 반대 순서로 적층하여 형성할 수 있고, 상 안정화층과 TiO2층을 순차적으로 적층하거나 반대 순서로 적층하여 형성할 수 있고, 제1 누설전류 억제층과 TiO2층을 순차적으로 적층하거나 반대로 적층하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 57 , the second layer L2 may be formed by sequentially stacking the first to fifth sub-material layers L2a, L2b, L2c, L2d, and L2e, but is not limited thereto. That is, the second layer L2 may be formed by sequentially stacking 5 or more or 5 or less sub-material layers. Each of the first to fifth sub-material layers L2a to L2e is one of a phase stabilization layer, a first leakage current suppression layer, and a TiO2 layer, and two adjacent sub-material layers may be different from each other. For example, the first and second sub-material layers L2a and L2b may be formed by sequentially stacking a phase stabilization layer and a first leakage current layer or stacking the phase stabilization layer and the TiO2 layer sequentially. It may be formed by stacking or stacking in reverse order, and may be formed by stacking the first leakage current suppression layer and the
이러한 경우에 TiO2층은 상 안정화층과 제1 누설전류 억제층보다 두껍게 형성할 수 있고, 이를 위해 TiO2층은 상 안정화층 및 제2 누설전류 억제층보다 많은 ALD 형성 사이클로 형성할 수 있다. 상 안정화층 및 제2 누설전류 억제층은 10회보다 적은 횟수의 ALD 형성 사이클로 형성될 수 있고, 일 예에서 1회의 ALD 형성 사이클로 형성될 수 있다. In this case, the TiO2 layer can be formed to be thicker than the phase stabilization layer and the first leakage current suppression layer. To this end, the TiO2 layer can be formed with more ALD formation cycles than the phase stabilization layer and the second leakage current suppression layer. The phase stabilization layer and the second leakage current suppression layer may be formed in less than 10 ALD formation cycles, and in one example, may be formed in one ALD formation cycle.
도 58은 도 57의 제2 층(L2)에 대한 일 예를 보여준다. 도 58에서 제1 및 제3 서브 물질층(L2a, L2c)은 상 안정화층이고, 제5 서브 물질층(L2e)은 제1 누설전류 억제층이거나 그 반대일 수 있고, 제2 및 제4 서브 물질층(L2b, L2d)은 제1, 제3 및 제5 서브 물질층(L2a, L2c, L2e)보다 두껍게 형성되는 TiO2층일 수 있다.FIG. 58 shows an example of the second layer L2 of FIG. 57 . In FIG. 58 , the first and third sub-material layers L2a and L2c are phase stabilization layers, the fifth sub-material layer L2e may be the first leakage current suppression layer or vice versa, and the second and fourth sub-material layers L2e may be the same. The material layers L2b and L2d may be TiO2 layers thicker than the first, third, and fifth sub-material layers L2a, L2c, and L2e.
일 예에서, 도 59에 도시한 바와 같이, 제1 물질층(120)과 제1 층(L1) 사이에 제4 층(L4)을 제6 두께(5T6)로 형성할 수 있다. 이러한 경우, 제4 층(L4)은 제1 물질층(120)의 상기 일 면 상에 직접 형성할 수 있다. 제4 층(L4)의 일 면(예, 상부면)은 제1 물질층(120)의 상기 일 면에 평행하거나 실질적으로 평행할 수 있다. 제4 층(L4)이 형성된 후, 제1 층(L1)은 제4 층(L4)의 상기 일 면 상에 직접 형성할 수 있고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 형성할 수 있다. 형성된 제1 층(L1)은 제1 물질층(120)의 상기 일 면 또는 제4 층(L4)의 상기 일 면에 평행하거나 실질적으로 평행한 일 면을 가질 수 있다. 다른 관점에서, 제4 층(L4)은 제1 층(L1)의 상기 일 면의 반대 측에 있는 다른 면(예, 밑면) 상에 직접 접촉되도록 형성되고, 상기 다른 면의 전체 또는 일부를 덮도록 형성된다.In one example, as shown in FIG. 59 , a fourth layer L4 may be formed to a sixth thickness 5T6 between the
제4 층(L4)은 ALD 장치를 이용하여 형성할 수 있으나, 이것으로 제한되지 않는다. 제4 층(L4)은 도 1에서 설명한 고 밴드 갭층으로 형성될 수 있으며, ALD 형성 사이클 횟수는 TiO2층을 형성하는 ALD 형성 사이클 횟수보다 작을 수 있다. 도 59에서 제1 층(L1)은 도 1의 제2 층 내지 제6 층(13b-13f) 중 한 층에 대응될 수 있다. 일 예로, 제1 층(L1)은 TiO2층, 상 안정화층 및 누설전류 억제층 중 어느 한 층일 수 있다. The fourth layer L4 may be formed using an ALD device, but is not limited thereto. The fourth layer L4 may be formed of the high band gap layer described in FIG. 1 , and the number of ALD formation cycles may be smaller than the number of ALD formation cycles for forming the
일 예에서, 도 59에 도시한 바와 같이, 제2 물질층(140)과 제3 층(L3) 사이에 제5 층(L5)이 제7 두께(5T7)로 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 제5 층(L5)은 제3 층(L3)의 상기 일 면 상에 직접 형성할 수 있고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 형성된 제5 층(L5)의 일 면(예, 상부면)은 제1 물질층(120)의 상기 일 면 또는 제3 층(L3)의 상기 일 면에 평행하거나 실질적으로 평행할 수 있다. 제5 층(L5)이 형성된 후, 제2 물질층(140) 제5 층(L5)의 상기 일 면 상에 직접 형성할 수 있고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 형성할 수 있다. 다른 관점에서, 제5 층(L5)은 제2 물질층(140)의 제1 물질층(120)과 마주하는 면(예, 밑면) 상에 직접 형성되고, 상기 밑면의 전체 또는 일부를 덮도록 형성될 수 있다.In one example, as shown in FIG. 59 , a fifth layer L5 may be formed with a seventh thickness 5T7 between the
제5 층(L5)은 ALD 장치를 이용하여 형성할 수 있으나, 이것으로 제한되지 않는다. 제5 층(L5)은 도 1에서 설명한 고 밴드 갭층으로 형성될 수 있으며, ALD 형성 사이클 횟수는 TiO2층을 형성하는 ALD 형성 사이클 횟수보다 작을 수 있다. 제5 층(L5)이 형성되는 경우, 제3 층(L3)은 도 1의 제2 층 내지 제6 층(13b-13f) 중 한 층에 대응될 수 있다.The fifth layer L5 may be formed using an ALD device, but is not limited thereto. The fifth layer L5 may be formed of the high band gap layer described in FIG. 1 , and the number of ALD formation cycles may be smaller than the number of ALD formation cycles for forming the
일 예에서, 제4 및 제5 층(L4, L5)은 선택된 어느 한 층만 형성될 수도 있고, 두 층 모두 형성될 수도 있다.In one example, only a selected layer of the fourth and fifth layers L4 and L5 may be formed, or both layers may be formed.
도 59의 층 구조에 도 55 및/또는 도 56의 기술 사상이 적용될 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 층(L1, L2) 사이, 제2 및 제3 층(L2, L3) 사이, 제1 및 제4 층(L1, L4) 사이 및 제3 및 제5 층(L3, L5) 사이 중 적어도 하나의 사이에 TiO2층이 형성될 수 있다. 도 60은 도 59에서 제1 층(L1)과 제4 층(L4) 사이에 제3 TiO2층(LT3)이 형성된 경우를 보여준다.The technical ideas of FIGS. 55 and/or 56 may be applied to the layer structure of FIG. 59 . For example, between the first and second layers L1 and L2, between the second and third layers L2 and L3, between the first and fourth layers L1 and L4, and between the third and fifth layers L3 , L5), a TiO2 layer may be formed between at least one of them. FIG. 60 shows a case where a
이러한 경우, 제3 TiO2층(LT3)은 제4 층(L4)의 상기 일 면에 직접 형성되고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 형성된 제3 TiO2층(LT3)은 제1 물질층(120)의 상기 일 면 또는 제4 층(L4)의 상기 일 면에 평행하거나 실질적으로 평행한 일 면(예, 상부면)을 가질 수 있다. 그리고 제1 층(L1)은 제3 TiO2층(LT3)의 상기 일 면 상에 직접 형성되고, 상기 일 면의 전체 또는 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 결과적으로, 제3 TiO2층(LT3)은 제1 층(L1)의 밑면의 전체 또는 일부와 직접 접촉될 수 있다. 제1 층(L1)은 제3 TiO2층(LT3)의 상기 일 면에 평행하거나 실질적으로 평행한 일 면(예, 상부면)을 가질 수 있다.In this case, the third TiO2 layer LT3 may be directly formed on the one surface of the fourth layer L4 and cover all or part of the one surface. The formed third TiO2 layer LT3 may have one surface (eg, an upper surface) parallel or substantially parallel to the one surface of the
제3 TiO2층(LT3)은 ALD 방법으로 형성될 수 있으며, 이 방법으로 제한되지 않는다. 제3 TiO2층(LT3)은 상 안정화층으로 사용되는 층, 누설전류 억제층으로 사용되는 층 및 고 밴드 갭층으로 형성되는 층보다 두꺼운 두께(5T8)로 형성되며, 제3 TiO2층의 ALD 형성 사이클 횟수도 상기 상 안정화층으로 사용되는 층, 누설전류 억제층으로 사용되는 층 및 고 밴드 갭층으로 형성되는 층의 ALD 형성 사이클 횟수보다 클 수 있다.The third TiO2 layer LT3 may be formed by an ALD method, but is not limited to this method. The third TiO2 layer (LT3) is formed with a thickness (5T8) thicker than the layer used as the phase stabilization layer, the layer used as the leakage current suppression layer, and the layer formed of the high band gap layer, and the ALD formation cycle of the third TiO2 layer The number of times may also be greater than the number of ALD formation cycles of the layer used as the phase stabilization layer, the layer used as the leakage current suppression layer, and the layer formed as the high band gap layer.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고, 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.Although many matters are specifically described in the above description, they should be interpreted as examples of preferred embodiments rather than limiting the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be determined by the described embodiments, but should be determined by the technical idea described in the claims.
4T1-4T7:제1 내지 제7 두께 5T1-5T8:제1 내지 제8 두께
8A, 8C 및 8E:제1 내지 제3 TiO2층
8B, 9B, 10B, 11A, 12A, 15B, 18C, 19B, 20C, 21B, 22C, 23C, 24B, 25C, 26B, 27B, 28B, 29C, 30C, 31C:상 안정화층
8D, 9C, 10D, 11C, 12C, 14C, 13A6, 22E, 23D, 24D, 25E, 26D, 27C, 28D, 29E, 30E, 31D:누설전류 억제층
9A, 9D:제1 및 제2 TiO2층 10A, 10C:제1 및 제2 TiO2층
11B, 11D:제1 및 제2 TiO2층 12B, 21C, 26C, 27D, 31B:TiO2층
13a 내지 13g:제1 내지 제7 층 13A2, 13A4:제1 및 제2 상 안정화층
13A1, 13A3, 13A5, 13A7:제1 내지 제4 TiO2층
14A, 14E:제1 및 제2 상 안정화층 14B, 14D:제1 내지 제2 TiO2층
15A, 15C, 15E 및 15G:제1 내지 제4 TiO2층
15D, 15F:제1 및 제2 누설전류 억제층
16A, 16C, 16E, 16G 및 16I:제1 내지 제5 TiO2층
16B, 16D:제1 및 제2 상 안정화층 16F, 16H:제1 및 제2 누설전류 억제층
17A, 17C, 17F 및 17H:제1 내지 제4 TiO2층
17B, 17D:제1 및 제2 상 안정화층 17E, 17G:제1 및 제2 누설전류 억제층
18A, 19D, 21A, 22A, 23A, 24A, 25A, 26A, 27A, 28F:고 밴드 갭층
18B 및 18D:제1 및 제2 TiO2층 19A 및 19C:제1 및 제2 TiO2층
20A, 20E:제1 및 제2 고 밴드 갭층 20B 및 20D:제1 및 제2 TiO2층
22B, 22D 및 22F:제1 내지 제3 TiO2층 22S, 22D:제1 및 제2 도핑영역
23B 및 23E:제1 및 제2 TiO2층 24C 및 24E:제1 및 제2 TiO2층
25B 및 25D:제1 및 제2 TiO2층 28A, 28C 및 28E:제1 내지 제3 TiO2층
29A, 29G:제1 및 제2 고 밴드 갭층 29B, 29D 및 29F:제1 내지 제3 TiO2층
30A, 30F:제1 및 제2 고 밴드 갭층 30B, 30D:제1 및 제2 TiO2층
31A, 31E:제1 및 제2 고 밴드 갭층 41':반도체 기판
41'ab:제1 소스/드레인 41"ab:제2 소스/드레인
42:게이트 스택 42a:게이트 절연층
42b:게이트 전극 42c:캡핑층
42T:게이트 라인 트렌치 43:비트라인 구조물
43a:비트 라인 컨택 43b:비트라인
43c:비트라인 캡핑층 44:소자 분리막
44T:소자 분리 트렌치 45:층간 절연막
45a:제1 층간 절연막 45b:제2 층간 절연막
46:식각 정지층 46T:개구부
50':컨택 구조물 100:층 구조
120, 140:제1 및 제2 물질층 130:유전체층
202, 203:하부전극 302, 303:유전체 박막
402, 403:상부전극 1002, 1003:전자장치
2220:게이트 절연층 1370, 2220, 2830:게이트 절연층
1341, 1342:제1 및 제2 채널 1341a:시트 부분(수평부분)
1341b:콘택 부분(수직부분) 1420:디스플레이 장치
1402:제어부 1404:파워 공급 회로부
1406:드라이버 블록 1408:메모리 블록
1422:중앙처리장치 1424:디스플레이 패널
1510:CMOS 트랜지스터 1520, 1620:PMOS 트랜지스터
1530, 1630:NMOS 트랜지스터 1610:구동 트랜지스터
1640:전송 트랜지스터 1810, 1930:메모리
1820:메모리 컨트롤러 1830:호스트
1910:컨트롤러 1920:입출력 장치
1940:무선 인터페이스 1950:버스
2640, 2850:게이트 전극
2600, 2800, 3100, 3400:제1 내지 제4 전자소자
2300:메모리 소자 2720:게이트 적층물
2730:층간 절연층 2740:도전성 플러그
2750:데이터 저장요소 2820:반도체층
3700:디스플레이 구동 집적회로(DDI) 3800:CMOS 인버터
3900:CMOS SRAM 소자 4000:CMOS NAND 회로
4100, 4200:전자 시스템 CA2, CA3:커패시터
CH:채널영역 GS1:게이트 적층물
H1:비어홀 L1-L5:제1 내지 제5 층
L2a-L2e:제1 내지 제5 서브 물질층 LT1-LT3:제1 내지 제3 TiO2층
T1:유전체층의 두께 TR:트랜지스터4T1-4T7: first to seventh thicknesses 5T1-5T8: first to eighth thicknesses
8A, 8C and 8E: first to third TiO2 layers
8B, 9B, 10B, 11A, 12A, 15B, 18C, 19B, 20C, 21B, 22C, 23C, 24B, 25C, 26B, 27B, 28B, 29C, 30C, 31C: phase stabilization layer
8D, 9C, 10D, 11C, 12C, 14C, 13A6, 22E, 23D, 24D, 25E, 26D, 27C, 28D, 29E, 30E, 31D: leakage current suppression layer
9A, 9D: first and second TiO2 layers 10A, 10C: first and second TiO2 layers
11B, 11D: First and second TiO2 layers 12B, 21C, 26C, 27D, 31B: TiO2 layers
13a to 13g: first to seventh layers 13A2, 13A4: first and second phase stabilization layers
13A1, 13A3, 13A5, 13A7: first to fourth TiO2 layers
14A, 14E: first and second phase stabilization layers 14B, 14D: first to second TiO2 layers
15A, 15C, 15E and 15G: first to fourth TiO2 layers
15D, 15F: first and second leakage current suppression layers
16A, 16C, 16E, 16G and 16I: first to fifth TiO2 layers
16B, 16D: first and second phase stabilization layers 16F, 16H: first and second leakage current suppression layers
17A, 17C, 17F and 17H: first to fourth TiO2 layers
17B, 17D: first and second phase stabilization layers 17E, 17G: first and second leakage current suppression layers
18A, 19D, 21A, 22A, 23A, 24A, 25A, 26A, 27A, 28F: high band gap layer
18B and 18D: first and second TiO2 layers 19A and 19C: first and second TiO2 layers
20A, 20E: first and second high band gap layers 20B and 20D: first and second TiO2 layers
22B, 22D and 22F: first to third TiO2 layers 22S, 22D: first and second doped regions
23B and 23E: first and second TiO2 layers 24C and 24E: first and second TiO2 layers
25B and 25D: first and second TiO2 layers 28A, 28C and 28E: first to third TiO2 layers
29A, 29G: first and second high band gap layers 29B, 29D and 29F: first to third TiO2 layers
30A, 30F: first and second high band gap layers 30B, 30D: first and second TiO2 layers
31A, 31E: first and second high band gap layers 41': semiconductor substrate
41'ab: first source/
42:
42b:
42T: gate line trench 43: bit line structure
43a:
43c: bit line capping layer 44: device isolation film
44T: element isolation trench 45: interlayer insulating film
45a: first
46:
50': contact structure 100: layer structure
120, 140: first and second material layers 130: dielectric layer
202, 203:
402, 403:
2220:
1341, 1342: first and
1341b: contact portion (vertical portion) 1420: display device
1402: control unit 1404: power supply circuit unit
1406: driver block 1408: memory block
1422: central processing unit 1424: display panel
1510:
1530, 1630: NMOS transistor 1610: driving transistor
1640:
1820: memory controller 1830: host
1910: controller 1920: I/O device
1940: wireless interface 1950: bus
2640, 2850: gate electrode
2600, 2800, 3100, 3400: first to fourth electronic elements
2300: memory element 2720: gate stack
2730
2750: data storage element 2820: semiconductor layer
3700: Display Driving Integrated Circuit (DDI) 3800: CMOS Inverter
3900: CMOS SRAM device 4000: CMOS NAND circuit
4100, 4200: electronic system CA2, CA3: capacitor
CH: channel region GS1: gate stack
H1: via hole L1-L5: first to fifth layers
L2a-L2e: 1st to 5th sub-material layers LT1-LT3: 1st to 3rd TiO2 layers
T1: thickness of dielectric layer TR: transistor
Claims (39)
상기 제1 층의 루틸 상(rutile phase)을 강화시키기 위해 마련된 것으로, 상기 제1 층 외부에 구비된 제2 층; 및
상기 제1 층의 밴드 갭을 높이기 위해 마련된 것으로, 상기 제1 및 제2 층의 외부에 구비된 제3 층;을 포함하는 유전체층.an undoped first layer having a dielectric constant greater than that of silicon oxide;
a second layer provided to reinforce a rutile phase of the first layer and provided outside the first layer; and
A dielectric layer including a third layer provided to increase a band gap of the first layer and provided outside the first and second layers.
상기 제1 층은 상기 제2 층과 상기 제3 층 사이에 구비되고, 상기 3개의 층은 순차적으로 적층된 유전체층.According to claim 1,
The first layer is provided between the second layer and the third layer, the three layers are sequentially stacked dielectric layer.
상기 제1 층은 상기 제2 층을 중심으로 대칭을 이루고,
상기 제3 층은 상기 제1 및 제2 층으로 이루어진 제1 적층물의 제1 측과 제2 측 중 적어도 한 측에 구비된 유전체층.According to claim 2,
The first layer is symmetric about the second layer,
The third layer is a dielectric layer provided on at least one side of the first side and the second side of the first laminate formed of the first and second layers.
상기 제1 층은 상기 제2 층의 하부 및 상부에 구비되고, 상기 제2 층과 접촉된 유전체층.According to claim 1,
The first layer is provided under and above the second layer, the dielectric layer in contact with the second layer.
상기 제1 층은 상기 제3 층의 하부 및 상부에 구비되고, 상기 제3 층과 접촉된 유전체층.According to claim 1,
The first layer is provided under and above the third layer, the dielectric layer in contact with the third layer.
상기 제1 층은 상기 제3 층의 하부 및 상부에 구비되고, 상기 제3 층과 접촉된 유전체층.According to claim 4,
The first layer is provided under and above the third layer, the dielectric layer in contact with the third layer.
상기 제2 층과 상기 제3 층은 서로 접촉되고, 상기 제1 층은 상기 접촉된 제2 및 제3 층으로 이루어진 제2 적층물의 제1 측과 제2 측 중 적어도 한 측에 구비된 유전체층.According to claim 1,
The second layer and the third layer are in contact with each other, and the first layer is provided on at least one side of a first side and a second side of a second laminate composed of the contacted second and third layers.
상기 제2 층이 복수개 존재하고,
상기 복수의 제2 층 사이에도 상기 제1 층이 구비된 유전체층. According to any one of claims 1 to 7,
A plurality of the second layers are present,
A dielectric layer provided with the first layer between the plurality of second layers.
상기 제3 층이 복수개 존재하고,
상기 복수의 제3 층 사이에도 상기 제1 층이 구비된 유전체층.According to any one of claims 1 to 7,
A plurality of the third layers are present,
A dielectric layer including the first layer between the plurality of third layers.
상기 제3 층이 복수개 존재하고,
상기 복수의 제3 층 사이에도 상기 제1 층이 구비된 유전체층.According to claim 8,
A plurality of the third layers are present,
A dielectric layer including the first layer between the plurality of third layers.
상기 복수의 제2 층 중 하나와 상기 복수의 제3 층 중 하나는 서로 접촉된 유전체층.According to claim 10,
A dielectric layer in which one of the plurality of second layers and one of the plurality of third layers are in contact with each other.
상기 제2 층 및 제3 층 중 적어도 한 층은 상기 제1 층에 매립된 유전체층.According to claim 1,
At least one of the second layer and the third layer is a dielectric layer buried in the first layer.
상기 제1 층의 밴드 갭을 높이기 위해 마련된 제4 층을 더 포함하고,
상기 제4 층은 상기 제1 내지 제3 층으로 이루어지는 제3 적층물의 제1 측과 제2 측 중 적어도 한 측에 구비된 유전체층. According to any one of claims 1 to 7,
Further comprising a fourth layer provided to increase the band gap of the first layer,
The fourth layer is a dielectric layer provided on at least one side of the first side and the second side of the third laminate comprising the first to third layers.
상기 제2 층이 복수개 존재하고,
상기 복수의 제2 층 사이에도 상기 제1 층이 구비된 유전체층. According to claim 13,
A plurality of the second layers are present,
A dielectric layer provided with the first layer between the plurality of second layers.
상기 제3 층이 복수개 존재하고,
상기 복수의 제3 층 사이에도 상기 제1 층이 구비된 유전체층.According to claim 13,
A plurality of the third layers are present,
A dielectric layer including the first layer between the plurality of third layers.
상기 제3 층이 복수개 존재하고,
상기 복수의 제3 층 사이에도 상기 제1 층이 구비된 유전체층.15. The method of claim 14,
A plurality of the third layers are present,
A dielectric layer including the first layer between the plurality of third layers.
상기 제1 층은 TiO2층인 유전체층.According to claim 1,
The first layer is a TiO2 dielectric layer.
상기 제2 층은 SnO2, GeO2, GaO2 및 SiO2 중 적어도 하나를 포함하는 유전체층.According to claim 1,
The second layer is a dielectric layer including at least one of SnO2, GeO2, GaO2 and SiO2.
상기 제3 층은 Al2O3, Y2O3 및 MgO 중 적어도 하나를 포함하는 유전체층.According to claim 1 or 3,
The third layer is a dielectric layer including at least one of Al2O3, Y2O3 and MgO.
상기 제3 층은 HfO2 또는 ZrO2를 포함하는 유전체층.According to claim 1 or 3,
The third layer is a dielectric layer containing HfO2 or ZrO2.
상기 유전체층 외부에 상기 유전체층의 루틸 상을 안정시키기 위한 상 안정화층을 형성하는 단계; 및
상기 유전체층 및 상기 상 안정화층 외부에 상기 유전체층의 밴드 갭을 높이기 위한 제1 고 밴드 갭층을 형성하는 단계;를 포함하는 유전체층의 제조방법. Forming a dielectric layer having a dielectric constant greater than that of silicon oxide, but forming it without doping;
forming a phase stabilization layer outside the dielectric layer to stabilize the rutile phase of the dielectric layer; and
Forming a first high band gap layer outside the dielectric layer and the phase stabilization layer to increase the band gap of the dielectric layer;
상기 상 안정화층은 상기 유전체층을 형성하기 전에 형성하는 유전체층의 제조방법.According to claim 21,
The phase stabilization layer is a method of manufacturing a dielectric layer formed before forming the dielectric layer.
상기 유전체층을 형성하는 단계, 상기 상 안정화층을 형성하는 단계 및 상기 제1 고 밴드 갭층을 형성하는 단계는 순차적으로 실시하는 유전체층의 제조방법.According to claim 21,
Forming the dielectric layer, forming the phase stabilization layer, and forming the first high band gap layer are sequentially performed.
상기 유전체층은 복수의 유전 물질층들을 순차적으로 적층하여 형성하는 유전체층의 제조방법.According to claim 21,
The dielectric layer is a method of manufacturing a dielectric layer formed by sequentially stacking a plurality of dielectric material layers.
상기 상 안정화층과 상기 제1 고 밴드 갭층은 상기 복수의 유전 물질층들 사이에 형성하는 유전체층의 제조방법.25. The method of claim 24,
The phase stabilization layer and the first high band gap layer are formed between the plurality of dielectric material layers.
상기 상 안정화층과 상기 제1 고 밴드 갭층 중 한 층과 나머지 층은 순차적으로 형성하고 서로 접촉되는 유전체층의 제조방법.26. The method of claim 25,
A method of manufacturing a dielectric layer in which one layer and the other of the phase stabilization layer and the first high band gap layer are sequentially formed and contacted with each other.
상기 상 안정화층과 상기 제1 고 밴드 갭층은 상기 유전체층에 매립되도록 형성하는 유전체층의 제조방법.According to claim 21,
The phase stabilization layer and the first high band gap layer are formed to be buried in the dielectric layer.
상기 상 안정화층과 상기 제1 고 밴드 갭층 중 적어도 하나는 순차적으로 적층된 복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층 사이에도 상기 유전체층이 형성된 유전체층의 제조방법.According to claim 21,
At least one of the phase stabilization layer and the first high band gap layer includes a plurality of layers sequentially stacked, and the dielectric layer is formed between the plurality of layers.
상기 상 안정화층과 상기 제1 고 밴드 갭층은 반복해서 교번 적층되는 유전체층의 제조방법.29. The method of claim 28,
The phase stabilization layer and the first high band gap layer are repeatedly and alternately stacked.
상기 상 안정화층의 일부와 상기 제1 고 밴드 갭층의 일부는 서로 접촉된 유전체층의 제조방법. 29. The method of claim 28,
A method of manufacturing a dielectric layer in which a portion of the phase stabilization layer and a portion of the first high band gap layer are in contact with each other.
상기 제1 고 밴드 갭층을 형성하는 단계는,
상기 다른 두 단계보다 먼저 상기 제1 고 밴드 갭층을 형성하는 단계와 상기 다른 두 단계보다 늦게 상기 제1 고 밴드 갭층을 형성하는 단계 중 적어도 한 단계를 포함하는 유전체층의 제조방법.According to claim 21,
Forming the first high band gap layer,
A method of manufacturing a dielectric layer comprising at least one step of forming the first high band gap layer before the other two steps and forming the first high band gap layer later than the other two steps.
상기 유전체층의 밴드 갭을 높이기 위한 제2 고 밴드 갭층을 형성하는 단계를 더 포함하는 유전체층의 제조방법.According to claim 21,
The method of manufacturing a dielectric layer further comprising forming a second high band gap layer for increasing the band gap of the dielectric layer.
상기 제2 고 밴드 갭층을 형성하는 단계는,
상기 3개의 단계보다 먼저 상기 제2 고 밴드 갭층을 형성하는 단계와 상기 3개의 단계보다 늦게 상기 제2 고 밴드 갭층을 형성하는 단계 중 적어도 한 단계를 포함하는 유전체층의 제조방법.33. The method of claim 32,
Forming the second high band gap layer,
A method of manufacturing a dielectric layer comprising at least one step of forming the second high band gap layer earlier than the three steps and forming the second high band gap layer later than the three steps.
상기 제1 고 밴드 갭층과 상기 제2 고 밴드 갭층은 서로 다른 물질로 형성하는 유전체층의 제조방법.33. The method of claim 32,
The first high band gap layer and the second high band gap layer are formed of different materials.
상기 제1 및 제2 도핑영역 사이의 상기 기판 상에 구비된 게이트 절연층; 및
상기 게이트 절연층 상에 구비된 게이트 전극;을 포함하고,
상기 게이트 절연층은 청구항 1의 유전체층을 포함하는 전자소자.a substrate including first and second doped regions spaced apart from each other;
a gate insulating layer provided on the substrate between the first and second doped regions; and
A gate electrode provided on the gate insulating layer; includes,
The gate insulating layer is an electronic device comprising the dielectric layer of claim 1.
상기 유전체층은 상기 제1 층의 밴드 갭을 높이기 위해 마련된 제4 층을 더 포함하는 전자소자.36. The method of claim 35,
The dielectric layer further includes a fourth layer provided to increase a band gap of the first layer.
상기 트랜지스터에 연결된 데이터 저장요소;를 포함하고,
상기 데이터 저장요소는 청구항 1의 유전체층을 포함하는 메모리 소자.a transistor including source, drain and gate electrodes; and
a data storage element coupled to the transistor;
The data storage element is a memory device comprising the dielectric layer of claim 1.
상기 데이터 저장요소는,
상기 트랜지스터에 연결된 하부전극;
상기 하부전극과 마주하는 상부전극; 및
상기 상부 전극과 상기 하부 전극 사이에 구비된 상기 유전체층;을 포함하는 메모리 소자.38. The method of claim 37,
The data storage element,
a lower electrode connected to the transistor;
an upper electrode facing the lower electrode; and
The memory device including a; the dielectric layer provided between the upper electrode and the lower electrode.
상기 전자소자는 청구항 35의 전자소자를 포함하는 전자장치.In an electronic device including an electronic element provided to regulate the flow of an electrical signal,
The electronic device includes the electronic device of claim 35.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US18/058,791 US20230163188A1 (en) | 2021-11-25 | 2022-11-25 | Layer structures including dielectric layer, methods of manufacturing dielectric layer, electronic device including dielectric layer, and electronic apparatus including electronic device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20210164869 | 2021-11-25 | ||
KR1020210164869 | 2021-11-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230077670A true KR20230077670A (en) | 2023-06-01 |
Family
ID=86771053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220155805A KR20230077670A (en) | 2021-11-25 | 2022-11-18 | Layer structures including dielectric layer, methods of manufacturing dielectric layer, electronic device including dielectric layer and electronic apparatus including electronic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20230077670A (en) |
-
2022
- 2022-11-18 KR KR1020220155805A patent/KR20230077670A/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP4148753A2 (en) | Thin film capacitor and electronic component using the same | |
CN108400130B (en) | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips | |
US20220140067A1 (en) | Semiconductor device and semiconductor apparatus including the same | |
US20240088203A1 (en) | Electrical device and semiconductor apparatus including the same | |
KR102253595B1 (en) | Semiconductor devices including capacitors and methods for manufacturing the same | |
KR20220059878A (en) | Semiconductor device and semiconductor apparatus inclduing the same | |
US20230262959A1 (en) | Semiconductor memory device | |
US11817475B2 (en) | Semiconductor device and semiconductor apparatus including the same | |
KR20230077670A (en) | Layer structures including dielectric layer, methods of manufacturing dielectric layer, electronic device including dielectric layer and electronic apparatus including electronic device | |
US20230163188A1 (en) | Layer structures including dielectric layer, methods of manufacturing dielectric layer, electronic device including dielectric layer, and electronic apparatus including electronic device | |
KR101529674B1 (en) | Semiconductor device having insulating layer of cubic system or tetragonal system | |
EP4345082A1 (en) | Capacitor comprising a vanadium oxide-based electrode and electronic device comprising it | |
EP4216692A1 (en) | Capacitor and semiconductor device including the capacitor | |
US20220352170A1 (en) | Semiconductor memory device | |
US20230058762A1 (en) | Semiconductor device and semiconductor apparatus including the same | |
EP4290543A1 (en) | Capacitor, device comprising the same, and method of preparing the same | |
US20240079498A1 (en) | Field effect transistor and integrated circuit device including the same | |
KR20230172377A (en) | Capacitor and Device comprising capacitor, and preparation method thereof | |
KR20240035239A (en) | Integrated circuit | |
KR20230112049A (en) | Capacitor, semiconductor device inclduing the same, method of fabricating capacitor | |
KR20230120426A (en) | Semiconductor devices | |
CN117241662A (en) | Capacitor structure, semiconductor memory device and method for manufacturing the same | |
CN117956787A (en) | Semiconductor device with a semiconductor layer having a plurality of semiconductor layers |