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KR20020046431A - 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법 - Google Patents

탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법 Download PDF

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KR20020046431A
KR20020046431A KR1020000076625A KR20000076625A KR20020046431A KR 20020046431 A KR20020046431 A KR 20020046431A KR 1020000076625 A KR1020000076625 A KR 1020000076625A KR 20000076625 A KR20000076625 A KR 20000076625A KR 20020046431 A KR20020046431 A KR 20020046431A
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tantalum oxide
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oxide dielectric
forming
tantalum
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박종섭
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Abstract

본 발명은 원자층 증착 방식과 인시튜 N2O 플라즈마 처리를 이용하여 탄탈륨옥사이드 유전막을 형성함으로써 막질 개선과 전기적 특성의 향상을 기할 수 있는 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법을 제공하기 위한 것으로서, 이를 위해 본 발명은 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법에 있어서, 소정공정이 완료된 기판 상에 소스가스에 의해 탄탈륨옥사이드막을 증착시킨 후 인시튜 N2O 플라즈마처리하는 과정을 다수번 반복하여 탄탈륨옥사이드 유전막을 형성하는 제1단계; 및 상기 탄탈륨옥사이드 유전막을 어닐하여 결정화된 탄탈륨옥사이드 유전막을 형성하는 제2단계를 포함하여 이루어진다.

Description

탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법{Method for forming Ta2O5 dielectric layer}
본 발명은 반도체 소자의 캐패시터 유전막 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자층 증착 방법과 인시튜 N2O 플라즈마 처리를 이용하여 탄탈륨옥사이드(Ta2O5) 유전막을 형성하는 방법에 관한 것이다.
DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등의 반도체 장치에서 집적도가 높아짐에 따라 좁은 공간에서 높은 전극용량을 갖고 누설전류의 영향이 적어 전기적 특성이 우수한 캐패시터가 필요하게 되었다. 이를 위해 탄탈륨옥사이드 등의 고유전물질을 유전막으로 사용하게 되었다.
한편, 저압화학기상증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD으로 증착된 탄탈륨옥사이드유전막은 단차피복성(Step coverage)이 불량하여 캐패시터의 전기적 특성이 열화된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 모노레이어(One mono layer)씩 증착하여 단착피복성을 향상시킨 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD)을 이용하게 된다.
도 1a 내지 도 1e는 종래기술에 따른 캐패시터 제조 공정을 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이 소정공정이 완료된 기판(10) 상에 폴리실리콘막(11)을 증착하고 HF 또는 BOE(Buffer Oxide Etchant)를 이용하여 자연산화막(도시하지 않음)을 에치백한 후 암모니아(NH3)분위기에서 RTP(Rapid ThermalProcess)처리한다. 여기서, 소정공정이 완료된 기판(10)은 메모리소자의 경우 통상의 소스/드레인접합 상에 플러그 등이 형성된 것을 일컫는다.
다음으로 도 1b에 도시된 것처럼 원자층 증착(ALD) 단계와 인시튜 산소(O2) 플라즈마 처리 단계에 의해 탄탈륨옥사이드막(12')을 증착한다.
상기의 두 단계를 하나의 사이클로 하여 하나의 사이클마다 모노레이어의 탄탈륨옥사이드막(121 ∼ 12n)을 증착하면, 단차피복성이 우수한 탄탈륨옥사이드막(12')이 형성된다.
여기서, 산소(O2) 플라즈마 처리 단계에 의해 상기 탄탈륨옥사이드막(12')을 산소 분위기에서 어닐하여 결정화된 탈륨옥사이드 유전막(12)을 형성한다.
다음으로 도 1d에 도시된 바와 같이 상기 탄탈륨옥사이드 유전막(12) 상에 상부전극(13)을 증착하여 폴리실리콘막(11)과 탄탈륨옥사이드 유전막(12) 및 상부전극(13)이 적층된 캐패시터를 형성한다.
전술한 바와 같이 이루어지는 종래의 원자층 증착 방식(ALD)과 산소 플라즈마를 이용한 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법은 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.
첫째로, 산소의 반응성이 적어 탄탈륨옥사이드 유전막(12) 내에 탄소(A)가 잔류하게 되며 둘째로, 산소의 활성화 에너지가 작아 탈륨옥사이드 유전막(12) 내에 산소(B)의 공핍이 여전히 남게 되어 누설전류에 의한 전기적 특성이 열화된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마 원자층 증착 방법과 N2O 플라즈마를 이용하여 탄탈륨옥사이드 유전막을 형성함으로써 막질 개선과 전기적 특성의 향상을 기할 수 있는 탈륨옥사이드 유전막 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 탄탈륨 옥사이드 유전막 형성 공정을 나타내는 단면도,
도 2a 내지 2d는 본 발명의 실시예에 따른 탄탈륨 옥사이드 유전막 형성 공정을 나타내는 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10, 20 : 기판
11, 21 : 폴리실리콘막
121 ∼ 12n, , 221 ∼ 22n : 모노레이어 탄탈륨옥사이드막
12, 12', 22, 22' : 탄탈륨옥사이드 유전막
13, 23 : 상부전극
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법에 있어서, 소정공정이 완료된 기판 상에 소스가스에 의해 탄탈륨옥사이드막을 증착시킨 후 인시튜 N2O 플라즈마처리하는 과정을 다수번 반복하여 탄탈륨옥사이드 유전막을 형성하는 제1단계; 및 상기 탄탈륨옥사이드 유전막을 어닐하여 결정화된 탄탈륨옥사이드 유전막을 형성하는 제2단계를 포함한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 탈륨옥사이드 유전막 형성 공정을 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 소정공정이 완료된 기판(20) 상에 폴리실리콘막(21)을 증착하고, HF 또는 BOE(Buffer Oxide Etchant)를 이용하여 자연산화막(도시하지 않음)을 에치백한 후, 암모니아 분위기에서 RTP(Rapid Thermal Process)처리한다. 여기서, 하부물질이 형성된 기판(20)은 메모리소자의 경우 통상의 소스/드레인접합 상에 플러그 등이 형성된 것을 일컫는다.
다음으로 도 2b에 도시된 것처럼 원자층 증착(ALD)과 인시튜 N2O 플라즈마 처리에 의해 탄소(A)가 제거되고 산소(B)의 공핍이 크게 개선된 탄탈륨옥사이드 유전막(22')을 증착한다.
상기 원자층 증착(ALD)과 인시튜 N2O 플라즈마 처리에 의한 탄탈륨옥사이드 유전막(22') 증착 공정에 대해 좀 더 구체적으로 살펴본다.
먼저, 200℃ 내지 300℃의 기판 온도 및 0.2 Torr 내지 1 Torr의 압력 하에서 170℃ 내지 190℃의 기상상태인 탄탈륨 에칠레이트(Ta(OC2H5)5)를 소스가스로 하여 일모노레이어의 탄탈륨옥사이드막(221)을 증착하고 질소(N2)가스를 이용하여 퍼지한다.
이어서, 인시튜로 상기 탄탈륨옥사이드막(221)이 증착된 챔버의 온도 및 압력조건을 그대로 유지하면서 10sccm 내지 500sccm의 N2O를 30W 내지 500W의 RF 파워 하에서 플라즈마화 하여 0.1초 내지 10초 동안 상기 일모노레이어가 증착된 탄탈륨옥사이드막(221)을 표면처리하고 질소가스를 이용하여 퍼지한다. 이때, 상기 탄탈륨옥사이드 유전막(22') 내부에 잔류하던 탄소는 반응성이 큰 N2O 플라즈마에 의해 Co나 Co2로 반응하여 퍼지에 의해 제거된다.또한,탄탈륨옥사이드 유전막(22') 내부의 산소 공핍은 활성화에너지가 큰 N2O 플라즈마에 의해 억제된다.
상기의 두 단계를 하나의 사이클로 하여 하나의 사이클마다 일모노레이어의 탄탈륨옥사이드막(221 ∼ 22n)이 증착되므로 단차피복성이 우수한 탄탈륨옥사이드 유전막(22')이 형성된다.
다음으로 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 탄탈륨옥사이드 유전막(도 2b의 22')을 N2O 또는 산소 분위기및 650℃ 내지 800℃ 하에서 10분 내지 30분 동안 어닐하여 결정화된 탄탈륨옥사이드 유전막(22)을 형성한다.
다음으로 도 2d에 도시된 바와 같이 결과물 상에 상부전극(23)을 증착하여 폴리실리콘막(21)과 탄탈륨옥사이드 유전막(22) 및 상부전극(23)이 적층된 캐패시터를 형성을 완료한다.
전술한 것처럼 본 발명의 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법은 원자층 증착 방법과 인시튜 N2O 플라즈마 처리를 이용하여 탄탈륨옥사이드 유전막을 형성함으로써 단착피복성을 향상시키며 상기 탄탈륨옥사이드 유전막 내의 막질을 개선하여 전기적 특성을 향상시킬 수 있음을 실시예를 통해 알아보았다.
이상에서 본 발명의 기술 사상을 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술하였으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상기와 같이 본 발명은 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법에 있어서, 탄탈륨옥사이드 유전막의 막질을 개선하고 단차피복성을 높일 수 있다.

Claims (8)

  1. 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법에 있어서,
    소정공정이 완료된 기판 상에 소스가스에 의해 탄탈륨옥사이드막을 증착시킨 후 인시튜 N2O 플라즈마처리하는 과정을 다수번 반복하여 탄탈륨옥사이드 유전막을 형성하는 제1단계; 및
    상기 탄탈륨옥사이드 유전막을 어닐하여 결정화된 탄탈륨옥사이드 유전막을 형성하는 제2단계
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄탈륨옥사이드 유전막을 형성하는 제1단계는,
    기상상태인 탄탈륨 에칠레이트 소스가스를 챔버 내에 흐르게 하여 탄탈륨옥사이드막을 상기 기판에 증착하고 퍼지하는 제3단계; 및
    질소가스를 상기 챔버 내에 흐르게 하고 플라즈마를 여기시킨 후 퍼지하는 제4단계
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제4단계는,
    10sccm 내지 500sccm의 N2O를 30W 내지 500W의 RF 파워 하에서 플라즈마화 하여 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제3단계는,
    200℃ 내지 300℃의 기판 온도 및 0.2 Torr 내지 1 Torr의 압력 하에서 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제3단계는,
    상기 챔버의 온도 및 압력조건을 그대로 유지하면서 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제4단계는,
    0.1초 내지 10초 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2단계는,
    N2O 또는 산소 분위기 하에서 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2단계는,
    650℃ 내지 800℃의 온도 하에서 10분 내지 30분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨옥사이드 유전막 형성 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6730614B1 (en) 2002-11-29 2004-05-04 Electronics And Telecommunications Research Institute Method of forming a thin film in a semiconductor device
KR100460841B1 (ko) * 2002-10-22 2004-12-09 한국전자통신연구원 플라즈마 인가 원자층 증착법을 통한 질소첨가 산화물박막의 형성방법
KR100631951B1 (ko) * 2004-11-08 2006-10-04 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 캐패시터 형성방법
KR20180020775A (ko) * 2016-08-19 2018-02-28 주식회사 원익아이피에스 비정질 실리콘막의 형성 방법

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100574150B1 (ko) * 2002-02-28 2006-04-25 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 반도체 장치의 제조방법
JP4140767B2 (ja) * 2003-03-24 2008-08-27 株式会社堀場製作所 半導体装置における絶縁膜の形成方法
US7399357B2 (en) * 2003-05-08 2008-07-15 Arthur Sherman Atomic layer deposition using multilayers
US7253125B1 (en) 2004-04-16 2007-08-07 Novellus Systems, Inc. Method to improve mechanical strength of low-k dielectric film using modulated UV exposure
US7286336B2 (en) * 2004-05-14 2007-10-23 Greatbatch Ltd. Plasma treatment of anodic oxides for electrolytic capacitors
US7622400B1 (en) * 2004-05-18 2009-11-24 Novellus Systems, Inc. Method for improving mechanical properties of low dielectric constant materials
US20070218290A1 (en) * 2004-06-24 2007-09-20 Beneq Oy Method for Doping Material and Doped Material
US9659769B1 (en) 2004-10-22 2017-05-23 Novellus Systems, Inc. Tensile dielectric films using UV curing
US7790633B1 (en) * 2004-10-26 2010-09-07 Novellus Systems, Inc. Sequential deposition/anneal film densification method
US7510982B1 (en) 2005-01-31 2009-03-31 Novellus Systems, Inc. Creation of porosity in low-k films by photo-disassociation of imbedded nanoparticles
US8980769B1 (en) 2005-04-26 2015-03-17 Novellus Systems, Inc. Multi-station sequential curing of dielectric films
US8282768B1 (en) 2005-04-26 2012-10-09 Novellus Systems, Inc. Purging of porogen from UV cure chamber
US8454750B1 (en) 2005-04-26 2013-06-04 Novellus Systems, Inc. Multi-station sequential curing of dielectric films
US8137465B1 (en) 2005-04-26 2012-03-20 Novellus Systems, Inc. Single-chamber sequential curing of semiconductor wafers
US8889233B1 (en) 2005-04-26 2014-11-18 Novellus Systems, Inc. Method for reducing stress in porous dielectric films
US7851232B2 (en) 2006-10-30 2010-12-14 Novellus Systems, Inc. UV treatment for carbon-containing low-k dielectric repair in semiconductor processing
US8465991B2 (en) 2006-10-30 2013-06-18 Novellus Systems, Inc. Carbon containing low-k dielectric constant recovery using UV treatment
US10037905B2 (en) 2009-11-12 2018-07-31 Novellus Systems, Inc. UV and reducing treatment for K recovery and surface clean in semiconductor processing
US7906174B1 (en) 2006-12-07 2011-03-15 Novellus Systems, Inc. PECVD methods for producing ultra low-k dielectric films using UV treatment
US7993457B1 (en) 2007-01-23 2011-08-09 Novellus Systems, Inc. Deposition sub-chamber with variable flow
US8242028B1 (en) 2007-04-03 2012-08-14 Novellus Systems, Inc. UV treatment of etch stop and hard mask films for selectivity and hermeticity enhancement
US7622162B1 (en) 2007-06-07 2009-11-24 Novellus Systems, Inc. UV treatment of STI films for increasing tensile stress
US8211510B1 (en) 2007-08-31 2012-07-03 Novellus Systems, Inc. Cascaded cure approach to fabricate highly tensile silicon nitride films
US9050623B1 (en) 2008-09-12 2015-06-09 Novellus Systems, Inc. Progressive UV cure
US8247332B2 (en) 2009-12-04 2012-08-21 Novellus Systems, Inc. Hardmask materials
US9229919B1 (en) * 2012-03-19 2016-01-05 Apttex Corporation Reconciling smart fields
US9337068B2 (en) 2012-12-18 2016-05-10 Lam Research Corporation Oxygen-containing ceramic hard masks and associated wet-cleans
US9353439B2 (en) 2013-04-05 2016-05-31 Lam Research Corporation Cascade design showerhead for transient uniformity
US10023959B2 (en) 2015-05-26 2018-07-17 Lam Research Corporation Anti-transient showerhead
US9847221B1 (en) 2016-09-29 2017-12-19 Lam Research Corporation Low temperature formation of high quality silicon oxide films in semiconductor device manufacturing

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940006664B1 (ko) * 1991-11-08 1994-07-25 현대전자산업 주식회사 고유전율 캐패시터 절연막 제조방법
KR950000861B1 (ko) * 1991-11-19 1995-02-02 현대전자산업 주식회사 고유전율 캐패시터 절연막 제조방법
US6461982B2 (en) * 1997-02-27 2002-10-08 Micron Technology, Inc. Methods for forming a dielectric film
KR100212417B1 (ko) * 1997-06-12 1999-08-02 장형칠 채김치 및 그 제조방법
GB2358284B (en) * 1999-07-02 2004-07-14 Hyundai Electronics Ind Method of manufacturing capacitor for semiconductor memory device
KR100390831B1 (ko) * 2000-12-18 2003-07-10 주식회사 하이닉스반도체 플라즈마 원자층 증착법에 의한 탄탈륨옥사이드 유전막형성 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100460841B1 (ko) * 2002-10-22 2004-12-09 한국전자통신연구원 플라즈마 인가 원자층 증착법을 통한 질소첨가 산화물박막의 형성방법
US6730614B1 (en) 2002-11-29 2004-05-04 Electronics And Telecommunications Research Institute Method of forming a thin film in a semiconductor device
KR100631951B1 (ko) * 2004-11-08 2006-10-04 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 캐패시터 형성방법
KR20180020775A (ko) * 2016-08-19 2018-02-28 주식회사 원익아이피에스 비정질 실리콘막의 형성 방법

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