KR20030063643A - 탄탈륨 질화막을 유전체막으로 하는 반도체소자의캐패시터 제조방법 - Google Patents
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Abstract
탄탈륨 질화막(Ta3N5)을 유전체막으로 하는 반도체소자의 캐패시터 제조방법을 제공하는 바, 탄탈륨 질화막(Ta3N5) 유전체막을 탄탈륨 전구체와 질소 소스를 이용하여 화학 기상 증착법 또는 원자층 증착법을 통해 형성하여 종래보다 공정이 간단하며, 고온의 열공정이 필요 없어 열적 부담이 없다. 또한, 캐패시터의 상부전극 및 하부전극을 금속 질화막으로 사용할 경우에는 상부전극, 하부전극 및 유전체막을 인시츄(in-situ)로 증착할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체소자의 캐패시터 제조방법에 관한 것이다.
반도체 기억 소자들의 집적도가 증가함에 따라 기억정보의 기본단위인 1비트를 기억시키는 메모리 셀의 면적은 작아지고 있다. 셀의 축소에 비례하여 캐패시터의 면적을 감소 시킬 수는 없는 바, 이는 센싱(sensing) 신호 마진(signal margin), α-입자에 의한 소프트 에러(Soft Error)에 대한 내구성 등을 위해서는 단위 셀당 일정 이상의 충전용량이 필요하기 때문이다. 제한된 셀 면적 내에 메모리 캐패시터의 용량(C)을 적정값 이상 유지시키기 위한 방법은 C=εAs/d (ε:유전률, As:표면적, d:유전체 두께) 와 같이, 첫째는 유전체 두께(d)를 감소시키는 방법, 둘째는 캐패시터의 유효 표면적(As)을 증가시키는 방법, 셋째는 유전율(ε)이 높은 재료를 사용하는 방법이 고려되어 왔다.
이 가운데, 첫째 방법인 유전체의 박막화로 유전체 두께(d)를 감소시키는 방법은 유전체 두께가 감소함에 따라 누설전류가 증가하기 때문에 한계가 있다.
두 번째 방법인 캐패시터의 유효 표면적(As)을 증가시키는 방법은 캐패시터의 구조를 스택 구조, 컨캐이브 구조, 실린더 구조, 다중 핀 구조 등과 같이 3차원 구조로 하는 방법이 사용되고 있다.
세번째 방법인 유전률이 높은 재료를 사용하는 방법을 살펴보면, 종래에는 SiO2와 비교하여 유전률이 거의 2배인 Si3N4를 사용한 NO(Nitride-Oxide) 또는 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)박막이 거의 주류였다. 하지만 디자인 룰이 적은 소자 제조 기술에서는 유전체 박막의 두께를 줄이거나 표면적을 넓힌다고 해도 높은 정전용량을 구현할 만한 여지가 없게 되어 새로운 물질을 도입할 수 밖에 없는 상황에 이르렀다. 결국 고집적 DRAM에서 NO 또는 ONO 유전체 박막을 대신할 물질로는 (Ba,Sr)TiO3(BST), (Pb,Zr)TiO3(PZT), Ta2O5, TiO2, Al2O3, Y2O3, ZrO2, HfO2등의 금속 산화막으로 이루어진 유전체막을 도입하였다
그런데, 이러한 상기 금속 산화막은 고유전률을 가진 반면, 종래 캐패시터의 하부전극으로 사용하던 폴리실리콘과 쉽게 반응한다. 즉, 금속 산화막 형성 과정및 금속 산화막 형성 후의 열처리 과정에서 하부전극인 폴리실리콘이 산화하는 문제점이 있다. 따라서, 상기와 같은 고유전률을 가진 금속 산화막을 사용하는 커패시터에서는 전극물질로서 폴리실리콘을 사용하기 어렵기 때문에 희금속, 예를 들면 백금(Pt), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 등을 사용하거나 금속질화막, 예를 들면 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN), 텅스텐 질화막(WN) 등을 사용하였다.
그러나, 이러한 희금속을 사용한 하부전극의 경우에는 표면에 결정성이 있는 희금속 산화물(예를 들면 RuO2)이 형성되는 단점이 있다. 상기 희금속 산화물은 상술한 유전체막으로 사용되는 금속 산화막의 형성을 억제할 뿐 아니라 전극과 유전체막의 접촉면적을 감소시켜 캐패시터의 특성을 열화시킬 수 있다.
이러한 단점이 있는 금속 산화막 외에 높은 유전률을 가진 물질로는 탄탈륨 질화막(Ta3N5)이 있다. 종래의 탄탈륨 질화막(Ta3N5)의 형성방법은 i) 저압 화학 기상 증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition, LPCVD)으로 TaON을 형성하는 제1 단계, ii) 650℃ 내지 950℃와 같은 고온에서 NH3아닐링 공정이나 급속열처리(Rapid Thermal Processing, RTP) 공정을 진행하는 제2 단계를 통해 유전체막을 형성하였다.
상술한 탄탈륨 질화막(Ta3N5) 형성방법은 2 단계 공정으로서 공정이 분리되는 문제점이 있다. 또한, 고온의 열공정이 필요하기 때문에 이미 형성된 하부소자의 전기적 특성에 영향을 줄 수 있으며, 콘택플러그에서는 산화가 진행되어 접촉저항을 증가시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 공정이 분리되지 않고, 고온의 열공정이 필요 없는 탄탈륨 질화막(Ta3N5)을 사용하여 제조된 캐패시터 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 의한 반도체소자의 캐패시터의 제조방법을 나타내는 단면도들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 도전층 110 : 하부전극
120 : 유전체막 130 : 상부전극
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캐패시터 제조방법은 유전체막으로 사용되는 탄탈륨 질화막(Ta3N5)을 탄탈륨 전구체와 질소 소스를 이용하여 화학 기상 증착법 또는 원자층 적층법을 통해 형성하는 것이다.
상기 탄탈륨 전구체로는 TaF5(tantalum fluoride), TaI5(tantalum iodide), TaCl5(tantalum chloride) 및 TaBr5(tantalum bromide) 등과 같은 탄탈륨 핼라이드 유도체(tantalum halide derivatives)를 사용할 수 있다. 또 다른 탄탈륨 전구체로는 Ta(NEt2)5, Ta(NMe2)5또는 TBTDET(t-butylimido-tris(diethylamido)tantalium)등과 같은 유기금속소스(organometallic source)를 이용하는 탄탈륨 아민 유도체(tantalum amine derivatives) 형태일 수 있다.
상기 질소 소스는 N2, NH3및 N2H2으로 구성된 일군에서 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다. 이 때, 질소를 포함하는 반응가스는 반응에 참여하기 위해서 활성화된 상태일 수도 있다. 예를 들면, 직접(direct) 플라즈마 방식 및 리모트(remote) 플라즈마 방식을 사용하여 플라즈마 상태로 여기된 상태로 반응챔버에 공급될 수 있다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3는 본 발명의 일실시예에 의한 반도체소자의 캐패시터의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판에 형성된 도전층(100) 상에 하부전극(110)을 형성한다. 상기 도전층(100)은 도전성 플러그 또는 도핑이 된 기판일 수도 있다. 상기 하부전극(110)은 스택 구조, 실린더 구조, 컨케이브 구조, 핀 구조 등의 다양한 모양을 가질 수 있으며, 하부전극 물질은 폴리실리콘, 희금속막, 금속 질화물막 또는 이들의 조합으로 형성할 수 있다. 상기 희금속막은 루테늄(Ru), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 텅스텐(W), 몰리브데늄(Mo), 코발트(Co), 니켈(Ni), 금(Au) 및 은(Ag) 중에서 선택하는 것이 바람직하다. 상기 금속 질화물막은 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN), 텅스텐 질화막(WN) 중에서 선택하는 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 상기 하부전극(110) 상에 탄탈륨 질화막(Ta3N5)으로 구성된 유전체막(120)을 형성한다. 상기 탄탈륨 질화막(Ta3N5) 형성방법은 질소가 포함된 질소 소스와 탄탈륨이 포함된 탄탈륨 소스를 전구체로 하여 전구체 저장 탱크로부터 반응챔버로 공급하여 박막을 형성하는 것이다. 상기 전구체 저장탱크로부터 반응챔버로 전구체를 공급하는 방법으로는 i) 불활성가스를 이용하여 전구체 증기를 반응 챔버를 공급하는 버블러(bubbler)를 이용하는 방법과 ii) 액체 전구체를 기상기(vaporizer)에서 기화(vaporizing) 시킨 후 불활성 가스와 같은 캐리어 가스(carrier gas)를 이용하여 반응 챔버로 공급하는 LDS(Liquid Delivery System) 방법을 이용할 수 있다.
탄탈륨 질화막은 조성비에 따라 TaN과 Ta3N5가 존재한다. 전자는 도전성 물질로 전극 재료로 사용되며, 후자는 도전성이 없어 유전물질로 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 캐패시터의 하부 및 상부 전극재료로서 탄탈륨 질화막(TaN), 티타늄 질화막(TiN), 및 텅스텐 질화막(WN) 등의 금속 질화막을 사용할 수 있다. 이 경우 유전체막으로 탄탈륨 질화막(Ta3N5)을 사용하기 때문에 인시츄(in-situ)로 공정을 진행할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 실시예에서는 탄탈륨 질화막(Ta3N5)의 형성방법으로 두 가지를 사용할 수 있다. 첫째는 화학 기상 증착법이고, 두 번째는 원자층 적층법을 이용하는 것이다.
먼저, 화학 기상 증착법은 반응챔버에서 기체 상태의 전구체를 분해한 후 화학적 반응에 의해 반도체기판 위에 박막이나 에피층을 형성하는 것이다.
본 발명의 화학 기상 증착법에 의한 탄탈륨 질화막(Ta3N5)의 박막 형성 과정은 먼저 기판을 반응챔버 내로 인입한다. 상기 반응챔버의 온도는 100℃ 내지 650℃의 온도 범위에서 유지하며 압력은 0.1torr 내지 30torr로 유지하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 반응챔버 내로 증기상태의 탄탈륨 전구체 및 질소 소스를 펄싱하여 탄탈륨 질화막(Ta3N5)을 형성한다. 상기 탄탈륨 전구체의 유입량은 1 내지 50mg/min을 사용하며, 상기 질소 소스의 유입량은 1 내지 5000sccm을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 질소 소스로는 NH3, N2, 및 N2H2가스 중에서 선택된 적어도 하나를 사용한다. 상기 질소 소스는 탄탈륨 전구체와 반응하기 위하여 플라즈마 상태로 활성화 될 수도 있다. 상기 탄탈륨 전구체로는 TaF5(tantalum fluoride), TaI5(tantalum iodide), TaCl5(tantalum chloride) 및 TaBr5(tantalum bromide) 등과 같은 탄탈륨 핼라이드 유도체(tantalum halide derivatives)를 사용할 수 있다. 또 다른 탄탈륨 전구체로는 Ta(NEt2)5나 Ta(NMe2)5또는 TBTDET(t-butylimido-tris(diethylamido)tantalium)등과 같은 유기금속소스(organometallic source)를 이용하는 탄탈륨 아민 유도체(tantalum amine derivatives) 형태일 수 있다. 상기 탄탈륨 전구체에는 하이드로 카본 및 핼라이드 원자를 포함하거나 하이드로 카본 및 산소원자를 포함하거나, 하이드로 카본 및 질소원자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 탄탈륨 질화막(Ta3N5) 형성 공정을 반응챔버 내에서 안정적으로 수행하기 위해서 반응챔버에 상기 전구체 가스와 함께 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스 및 수소 가스를 공급할 수 있다.
다음으로, 상기 탄탈륨 전구체 및 질소 소스의 펄싱을 차단하고 퍼지가스를상기 반응챔버 내로 공급하는 퍼징단계로 이루어 진다. 상기 퍼지 가스는 질소, 아르곤, 및 헬륨 중에서 선택된 적어도 하나를 사용하며 유입량은 1 내지 1000sccm을 사용하는 것이 바람직하다. 상술한 본 발명의 실시예는 일반적인 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD) 뿐만 아니라 사이클 화학 기상 증착법(cycle CVD)으로도 실시할 수 있다.
바람직하게는 상기 화학기상증착법으로 탄탈륨 질화막을 형성한 후에는 플라즈마 상태로 활성화된 수소 및 질소를 포함하는 가스를 사용하여 후처리를 실시할 수 있다.
두 번째로 원자층 적층법을 이용한 박막 형성 방법은 전구체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에서 화학 기상 증착법과 유사하나 통상적인 화학 기상 증착법은 전구체 분자들이 증기 상태에서 서로 만나 반응이 일어나는 현상을 이용하는데 반해 원자층 적층법은 두 전구체간의 표면 반응을 이용한다는 점이 크게 다르다. 원자층 적층법 공정에서 한 종류의 전구체가 기판 표면에 흡착되어 있는 상태에서 또 다른 전구체를 공급하면 두 전구체 분자들이 표면에서 서로 만나서 반응함으로써 박막을 형성하게 된다.
본 발명의 원자층 적층법에 의한 탄탈륨 질화막(Ta3N5)의 박막 형성 과정은 먼저 기판을 반응챔버 내로 인입한다. 상기 반응챔버의 온도는 100℃ 내지 650℃의 온도 범위에서 유지하며 압력은 0.1torr 내지 30torr로 유지하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 반응챔버 내로 탄탈륨 전구체를 유입하여 상기 기판 상에 흡착시킨다. 상기 탄탈륨 전구체의 유입량은 1 내지 50mg/min을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 탄탈륨 전구체로는 TaF5(tantalum fluoride), TaI5(tantalum iodide), TaCl5(tantalum chloride) 및 TaBr5(tantalum bromide) 등과 같은 탄탈륨 핼라이드 유도체(tantalum halide derivatives)를 사용할 수 있다. 또 다른 탄탈륨 전구체로는 Ta(NEt2)5나 Ta(NMe2)5또는 TBTDET(t-butylimido-tris(diethylamido)tantalium)등과 같은 유기금속소스(organometallic source)를 이용하는 탄탈륨 아민 유도체(tantalum amine derivatives) 형태일 수 있다. 상기 탄탈륨 전구체에는 하이드로 카본 및 핼라이드 원자를 포함하거나 하이드로 카본 및 산소원자를 포함하거나, 하이드로 카본 및 질소원자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 탄탈륨 질화막 형성 공정을 반응챔버 내에서 안정적으로 수행하기 위해서 반응챔버에 상기 전구체 가스와 함께 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스 및 수소 가스를 공급할 수 있다.
다음으로, 상기 탄탈륨 전구체의 유입을 차단하고 퍼지가스를 증착실 내로 유입하여 반응챔버 내에 잔류하는 상기 탄탈륨 전구체를 제거한다. 상기 퍼지 가스는 질소, 아르곤, 및 헬륨 중에서 선택된 적어도 하나를 사용하며 유입량은 1 내지 5000sccm을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 퍼지가스의 유입을 차단하고 질소 소스를 증착실 내로 유입하여 상기 기판 상에 흡착된 상기 탄탈륨 전구체와 반응시켜 탄탈륨 질화막을 형성한다. 상기 질소 가스의 유입량은 1 내지 5000sccm을 사용하는 것이 바람직한다. 상기 질소 소스로는 NH3, N2, 및 N2H2가스 중에서 선택된 적어도 하나를 사용한다.상기 질소 소스는 탄탈륨 전구체와 반응하기 위하여 플라즈마 상태로 활성화 될 수도 있다.
다음으로, 상기 질소 소스의 유입을 차단하고 퍼지가스를 증착실 내로 유입하여 증착실 내에 잔류하는 상기 질소 가스를 제거한다. 상기 퍼지 가스는 질소, 아르곤, 및 헬륨 중에서 선택된 적어도 하나를 사용하며 유입량은 1 내지 1000sccm을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 과정을 반복함으로써 박막의 두께를 조절하면서 탄탈륨 질화막을 형성할 수 있다. 원자층 적층법을 이용하면, 통상 원자층 단위로 우수한 단차도포성(step coverage)을 갖는 탄탈륨 질화막(Ta3N5)을 형성할 수 있으며, 탄탈륨 질화막(Ta3N5) 내에 함유된 불순물의 농도도 매우 낮게된다.
바람직하게는 상기 원자층 적층법으로 탄탈륨 질화막을 형성한 후에는 플라즈마 상태로 활성화된 수소 및 질소를 포함하는 가스를 사용하여 후처리를 실시할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 탄탈륨 질화막(Ta3N5) 유전체막(120) 상에 상부전극(130)을 형성한 단면도이다.
상부전극 물질은 폴리실리콘, 희금속막, 금속 질화물막 또는 이들의 조합으로 형성할 수 있다.
상기 희금속막은 루테늄(Ru), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 텅스텐(W), 몰리브데늄(Mo), 코발트(Co), 니켈(Ni), 금(Au) 및 은(Ag) 중에서 선택하는 것이 바람직하다.
상기 금속 질화물막은 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN), 텅스텐 질화막(WN) 중에서 선택되는 것이 바람직하다. 상기 상부전극 및 하부전극을 상기 금속 질화막을 사용할 경우에는 상술한 바와 같이 상부전극, 하부전극 및 유전체막을 인시츄(in-situ)로 진행할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은, 종래에 유전체막으로 금속 산화막을 사용하고 하부전극으로 폴리실리콘을 사용할 경우에 발생하는 산화에 의한 폴리실리콘의 열화를 막을 수 있다.
또한, 낮은 증착온도를 통하여 열적 부담(thermal burget)을 줄일 수 있으며, 공정을 하나의 단계로 진행할 수 있어 공정이 단순화된다.
또한, 캐패시터의 상부전극 및 하부전극을 금속 질화막으로 사용할 경우에는 상부전극, 하부전극 및 유전체막을 인시츄(in-situ)로 증착할 수 있는 효과가 있다.
또한, 반도체소자의 집적도가 증가하고 그 구조가 복잡해짐에 따라 박막의 단차도포성 특성이 중요하게 중요하게 되는데 화학 기상 증착법 및 원자층 적층법을 이용하여 탄탈륨 질화막(Ta3N5)을 증착할 경우에는 우수한 단차도포성 특성을 갖는 박막을 증착시킬 수가 있다.
Claims (24)
- 하부전극을 형성하는 단계;상기 하부전극 상에 화학기상증착법으로 탄탈륨 질화막(Ta3N5)으로 이루어진 유전체막을 형성하는 단계; 및상기 유전체막 상에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체소자의 캐패시터 제조방법에 있어서,상기 화학기상증착법으로 탄탈륨 질화막(Ta3N5)으로 이루어진 유전체막을 형성하는 단계는,기판을 반응챔버 내로 인입하는 단계;상기 반응챔버 내로 증기상태의 탄탈륨 전구체 및 질소 소스를 펄싱하여 탄탈륨 질화막을 형성하는 단계; 및상기 탄탈륨 전구체 및 질소 소스의 펄싱을 차단하고 퍼지가스를 상기 반응챔버 내로 공급하는 퍼징단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 화학기상증착법으로 탄탈륨 질화막으로 이루어진 유전체막을 형성한 후에는 플라즈마 상태로 활성화된 수소 및 질소를 포함하는 가스를 사용하여 후처리를 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 반응챔버 내로 탄탈륨 전구체를 유입시키는 단계는,버블러(bubbler)를 이용하는 방법 또는 LDS를 이용하는 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 탄탈륨 전구체는 탄탈륨 핼라이드 유도체 또는 탄탈륨 아민 유도체를 사용하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 탄탈륨 핼라이드 유도체는 TaF5, TaI5, TaCl5및 TaBr5중에서 선택된 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 탄탈륨 아민 유도체는 Ta(NEt2)5, Ta(NMe2)5및 TBTDET 중에서 선택된 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 질소 소스는 N2, NH3및 N2H2으로 구성된 일군에서 선택된 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 질소 소스는 플라즈마 상태로 활성화 된 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 반응챔버의 온도는 100℃ 내지 650℃의 범위에서 유지하며, 압력은 0.1torr 내지 30torr로 유지하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 퍼지가스는 질소, 아르곤 및 헬륨 중에서 선택된 적어도 하나를 사용하며, 유입량은 1 내지 1000sccm로 하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 하부전극 및 하부전극은 폴리실리콘막, 루테늄(Ru), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 텅스텐(W), 몰리브데늄(Mo), 코발트(Co), 니켈(Ni), 금(Au) 은(Ag), 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN) 및 텅스텐 질화막(WN)으로 구성된 일군에서 선택된 적어도 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 하부전극 및 상부전극을 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN) 및 텅스텐 질화막(WN)으로 형성할 경우에는 상기 하부전극, 탄탈륨 질화막(Ta3N5)으로 구성된 유전체막, 하부전극의 형성을 인시츄(in-situ)로 진행하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 하부전극을 형성하는 단계;상기 하부전극 상에 원자층 적층법으로 탄탈륨 질화막(Ta3N5)으로 이루어진 유전체막을 형성하는 단계; 및상기 유전체막 상에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체소자의 캐패시터 제조방법에 있어서,상기 원자층 적층법으로 탄탈륨 질화막(Ta3N5)으로 이루어진 유전체막을 형성하는 단계는,상기 기판을 반응챔버 내로 인입하는 단계;상기 반응챔버 내로 탄탈륨 전구체를 유입시켜 상기 기판에 흡착시키는 단계;상기 탄탈륨 전구체의 유입을 차단하고 퍼지가스를 증착실 내로 유입하여 반응 챔버 내에 잔류하는 상기 탄탈륨 전구체를 제거하는 단계;상기 퍼지가스의 유입을 차단하고 질소 소스를 증착실 내로 유입하여 상기 기판 상에 흡착시킴으로써 기판 상에 흡착된 상기 탄탈륨 전구체와의 반응에 의해 원자층 단위의 탄탈륨 질화막을 형성하는 단계; 및상기 질소소스의 유입을 차단하고 퍼지가스를 증착실 내로 유입하여 증착실 내에 잔류하는 상기 질소 가스를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 원자층 적층법으로 탄탈륨 질화막으로 이루어진 유전체막을 형성한 후에는 플라즈마 상태로 활성화된 수소 및 질소를 포함하는 가스를 사용하여 후처리를 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 반응챔버 내로 탄탈륨 전구체를 유입시키는 단계는,버블러(bubbler)를 이용하는 방법 또는 LDS를 이용하는 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 탄탈륨 전구체는 탄탈륨 핼라이드 유도체 또는 탄탈륨 아민 유도체를 사용하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 탄탈륨 핼라이드 유도체는 TaF5, TaI5, TaCl5및 TaBr5중에서 선택된 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 탄탈륨 아민 유도체는 Ta(NEt2)5, Ta(NMe2)5및 TBTDET 중에서 선택된 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 질소 소스는 N2, NH3및 N2H2으로 구성된 일군에서 선택된 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 질소 소스는 플라즈마 상태로 활성화 된 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 반응챔버의 온도는 100℃ 내지 650℃의 범위에서 유지하며, 압력은 0.1torr 내지 30torr로 유지하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 퍼지가스는 질소, 아르곤 및 헬륨 중에서 선택된 적어도 하나를 사용하며, 유입량은 1 내지 1000sccm로 하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 하부전극 및 하부전극은 폴리실리콘막, 루테늄(Ru), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 텅스텐(W), 몰리브데늄(Mo), 코발트(Co), 니켈(Ni), 금(Au) 은(Ag), 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN) 및 텅스텐 질화막(WN)으로 구성된 일군에서 선택된 적어도 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 캐패시터 제조방법.
- 제 23 항에 있어서,상기 하부전극 및 상부전극을 티타늄 질화막(TiN), 탄탈륨 질화막(TaN) 및 텅스텐 질화막(WN)으로 형성할 경우에는 상기 하부전극, 탄탈륨 질화막(Ta3N5)으로 구성된 유전체막, 하부전극의 형성을 인시츄(in-situ)로 진행하는 것을 특징으로하는 캐패시터 제조방법.
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| KR100859263B1 (ko) * | 2007-02-22 | 2008-09-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 캐패시터 및 그 제조 방법 |
| KR100910220B1 (ko) * | 2002-07-12 | 2009-07-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 유전체박막 제조방법 |
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-
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| WITN | Withdrawal due to no request for examination |