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KR20080038713A - Method of manufacturing capacitor using atomic layer deposition - Google Patents

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KR20080038713A
KR20080038713A KR1020060105978A KR20060105978A KR20080038713A KR 20080038713 A KR20080038713 A KR 20080038713A KR 1020060105978 A KR1020060105978 A KR 1020060105978A KR 20060105978 A KR20060105978 A KR 20060105978A KR 20080038713 A KR20080038713 A KR 20080038713A
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KR
South Korea
Prior art keywords
film
precursor
barium
strontium
titanium
Prior art date
Application number
KR1020060105978A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
임재순
조규호
이광희
김기철
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
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Abstract

A method for manufacturing a capacitor using an atomic layer deposition method is provided to simplify a manufacturing process and to reduce thermal stress by removing a heat treatment process. A lower electrode(128) is formed on a substrate(100). A perovskite seed dielectric layer(130) is crystallized on the lower electrode by using an atomic layer deposition method. A bulk dielectric layer(131) is crystallized on the perovskite seed dielectric layer by using the atomic layer deposition method. An upper electrode(132) is formed on the bulk dielectric layer. The perovskite seed dielectric layer includes a strontium titanium oxide or a calcium titanium oxide.

Description

원자층 증착을 이용하는 커패시터 제조 방법{Method of manufacturing capacitor using atomic layer deposition}Method of manufacturing capacitor using atomic layer deposition

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 to 5 are cross-sectional views illustrating a capacitor manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 복합 유전막과 종래의 기술에 따라 형성된 유전막의 X선 회절 분석 결과를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis of a composite dielectric film formed according to an embodiment of the present invention and a dielectric film formed according to the related art.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 반도체 기판 102 : 소자 분리 영역100 semiconductor substrate 102 device isolation region

104 : 게이트 절연막 106 : 폴리실리콘막104: gate insulating film 106: polysilicon film

108 : 금속 실리사이드막 110 : 게이트 전극108 metal silicide film 110 gate electrode

112 : 캡핑 절연막 114 : 스페이서112: capping insulating film 114: spacer

116a, 116b : 소스/드레인 영역 118 : 제1절연막116a and 116b: source / drain regions 118: first insulating film

120 : 콘택홀 122 : 콘택 플러그120: contact hole 122: contact plug

124 : 제2절연막 126 : 개구부124: second insulating film 126: opening

128 : 하부 전극 130 : 시드 유전막128: lower electrode 130: seed dielectric film

131 : 벌크 유전막 132 : 상부 전극131: bulk dielectric film 132: upper electrode

C : 커패시터C: Capacitor

본 발명은 원자층 증착(atomic layer deposition; ALD) 공정을 이용하여 반도체 장치의 커패시터를 형성하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 원자층 증착 공정을 이용하여 형성된 고유전율 물질로 이루어진 유전막을 포함하는 반도체 장치의 커패시터를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a capacitor of a semiconductor device using an atomic layer deposition (ALD) process. More particularly, the present invention relates to a method for forming a capacitor of a semiconductor device including a dielectric film made of a high dielectric constant material formed using an atomic layer deposition process.

일반적으로 메모리 셀 영역의 축소에 따른 셀 커패시턴스(cell capacitance)의 감소는 반도체 메모리 장치의 집적도 증가를 저해하는 요인으로 작용한다. 상기 셀 커패시턴스의 감소는 반도체 메모리 장치의 데이터 독출 능력(readability)을 열화시키고 소프트 에러율(soft error rate)을 증가시키며, 반도체 메모리 장치가 저전압에서 동작하는 것을 어렵게 한다.In general, a decrease in cell capacitance due to the reduction of the memory cell area serves as a factor of inhibiting an increase in the degree of integration of a semiconductor memory device. The reduction in cell capacitance degrades the data readability of the semiconductor memory device and increases the soft error rate, making it difficult for the semiconductor memory device to operate at low voltages.

상기 셀 커패시턴스를 증가시키기 위한 노력의 예로써, 한정된 셀 영역 내에서 커패시턴스를 증가시키기 위하여 커패시터의 유전막을 박막화하는 방법, 또는 실린더나 핀과 같은 구조를 갖는 커패시터 하부 전극을 형성하여 커패시터의 유효 면적을 증가시키는 방법 등이 제안되었다. 그러나, 1 기가비트 이상의 다이내믹 랜덤 억세스 메모리(Dynamic Random Access Memory: DRAM)에서는 이러한 방법들로 메모리 장치를 작동시키기에 충분히 높은 커패시턴스를 얻기가 어렵다.As an example of an effort to increase the cell capacitance, a method of thinning a dielectric film of a capacitor in order to increase the capacitance within a limited cell region, or forming a capacitor lower electrode having a structure such as a cylinder or a fin to form an effective area of the capacitor Increasing methods have been proposed. However, in dynamic random access memory (DRAM) of 1 gigabit or more, it is difficult to obtain a capacitance high enough to operate a memory device with these methods.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 디자인 룰(design rule)이 1㎛ 이하인 고집적의 반도체 메모리 장치의 커패시터의 유전막의 제조에 있어서, 기존의 질화막, 탄탈륨옥사이드(Ta2O5) 혹은 알루미나(Al2O3)보다 상대적으로 높은 유전 상수를 갖는 물질로 이루어진 유전막, 예를 들어 이트륨 산화막(Y2O3막), 하프늄 산화막(HfO2막), 지르코늄 산화막(ZrO2막), 니오븀 산화막(Nb2O5막), 스트론튬 티타늄 산화막(SrTiO3막), 바륨 티타늄 산화막(BaTiO3막) 또는 바륨 스트론튬 티타늄 산화막((Ba,Sr)TiO3막)을 커패시터의 유전막으로 사용하는 방법이 활발히 연구되고 있다.In order to solve this problem, in the manufacture of a dielectric film of a capacitor of a highly integrated semiconductor memory device having a design rule of 1 μm or less, a conventional nitride film, tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) or alumina (Al 2 O 3 ) A dielectric film made of a material having a relatively higher dielectric constant such as an yttrium oxide film (Y 2 O 3 film), a hafnium oxide film (HfO 2 film), a zirconium oxide film (ZrO 2 film), and a niobium oxide film (Nb 2 O 5 film ), A method of using a strontium titanium oxide film (SrTiO 3 film), a barium titanium oxide film (BaTiO 3 film), or a barium strontium titanium oxide film ((Ba, Sr) TiO 3 film) as a dielectric film of a capacitor has been actively studied.

특히, 상기 SrTiO3막(이하, “STO막”이라 한다), BaTiO3막(이하, “BTO막”이라 한다), (Ba,Sr)TiO3막(이하, “BST막”이라 한다) 등과 같이 페로브스카이트(peroveskite) 결정 구조를 가지며 상대적으로 높은 유전율을 갖는 물질을 커패시터의 유전막에 적용하기 위한 시도들이 다양하게 수행되고 있다. 그러나, 상기 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 고유전율 물질막이 비정질 상태인 경우 원하는 고유전율을 얻을 수 없기 때문에 상기 고유전율 물질막의 결정화가 요구된다.In particular, the SrTiO 3 film (hereinafter referred to as "STO film"), the BaTiO 3 film (hereinafter referred to as "BTO film"), the (Ba, Sr) TiO 3 film (hereinafter referred to as "BST film") Likewise, various attempts have been made to apply a material having a peroveskite crystal structure and a relatively high permittivity to a dielectric film of a capacitor. However, when the high dielectric constant material film having the perovskite crystal structure is in an amorphous state, a desired high dielectric constant cannot be obtained, so crystallization of the high dielectric constant material film is required.

상기 고유전율의 패로브스카이트 물질막은 스퍼터링 방법, 화학 기상 증착 방법 또는 원자층 증착 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 스퍼터링 방법을 이용하는 경우, 결정화된 고유전율의 패로브스카이트 물질막이 형성될 수 있으나, 스텝 커버리지가 열악하기 때문에 최근 3차원 입체 형상을 갖는 커패시터의 하부 전극에 적용하기는 용이하지 않다.The high dielectric constant perovskite material film may be formed using a sputtering method, a chemical vapor deposition method, or an atomic layer deposition method. In the case of using the sputtering method, a crystallized high permittivity perovskite material film may be formed, but since the step coverage is poor, it is not easy to apply to the lower electrode of a capacitor having a three-dimensional solid shape recently.

또한, 화학 기상 증착 방법을 이용하는 경우, 결정화된 고유전율의 패로브스 카이트 물질막을 얻기 위해서는 높은 공정 온도가 요구되며, 상기 화학 기상 증착에 의해 형성된 3차원 입체 구조에서의 위치별 성분들의 농도를 균일하게 할 수 없다는 단점이 있다. 예를 들면, 상기 STO막 또는 BTO막의 경우, 스트론튬 또는 바륨에 대한 티타늄의 농도비가 약 1 정도인 것이 바람직하고, 상기 BST막의 경우, 바륨과 스트론튬 사이의 농도비가 약 1 : 1 정도인 것이 바람직하며, 바륨과 스트론튬에 대한 티타늄의 농도비가 약 1 정도인 것이 바람직하다. 그러나, 화학 기상 증착에 의해 형성된 고유전율 물질막의 경우, 이를 구성하는 성분들 사이의 농도비를 균일하게 할 수 없다는 단점이 있다.In addition, in the case of using the chemical vapor deposition method, a high process temperature is required to obtain a crystallized high dielectric constant perovskite material film, and uniform concentration of components in each position in the three-dimensional solid structure formed by the chemical vapor deposition. The disadvantage is that it can't be done. For example, in the case of the STO film or the BTO film, the concentration ratio of titanium to strontium or barium is preferably about 1, and in the case of the BST film, the concentration ratio between barium and strontium is about 1: 1. The concentration ratio of titanium to barium and strontium is preferably about 1. However, in the case of the high dielectric constant material film formed by chemical vapor deposition, there is a disadvantage in that the concentration ratio between the components constituting the film cannot be uniform.

한편, 원자층 증착을 이용하는 경우, 상기 STO막 또는 CTO막(CaTiO3막)의 경우 상대적으로 저온에서 결정화된 유전막을 얻을 수 있으나, 상기 BTO막 또는 BST막과 같은 대부분의 패로브스카이트 결정 구조를 갖는 유전막의 경우, 저온 공정에서 결정화되지 않는다. 따라서, 상기 BTO막 또는 BST막을 형성하는 경우, 이를 결정화시키기 위한 별도의 열처리가 요구된다. 그러나, 상기 열처리는 하지막의 열적 스트레스를 증가시킬 수 있으며, 추가적인 열처리에 의해 반도체 장치의 생산성이 저하될 수 있다.In the case of using atomic layer deposition, the dielectric film crystallized at a relatively low temperature can be obtained in the case of the STO film or the CTO film (CaTiO 3 film), but most of the perovskite crystal structure such as the BTO film or the BST film In the case of the dielectric film having N, it does not crystallize in a low temperature process. Therefore, when the BTO film or the BST film is formed, a separate heat treatment is required to crystallize it. However, the heat treatment may increase the thermal stress of the underlying film, and the productivity of the semiconductor device may be reduced by the additional heat treatment.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 상대적으로 저온에서 결정화된 패로브스카이트 유전막을 포함하는 커패시터의 제조 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a method of manufacturing a capacitor comprising a perovskite dielectric film crystallized at a relatively low temperature.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 커패시터의 제조 방법은, 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계와, 상기 하부 전극 상에 원자층 증착을 이용하여 결정화된 패로브스카이트 시드 유전막(perovskite seed dielectric layer)을 형성하는 단계와, 상기 시드 유전막 상에 원자층 증착을 이용하여 결정화된 패로브스카이트 벌크 유전막(bulk dielectric layer)을 형성하는 단계와, 상기 벌크 유전막 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a capacitor, including forming a lower electrode on a substrate, and using a perovskite seed dielectric layer crystallized using atomic layer deposition on the lower electrode. forming a perovskite seed dielectric layer, forming a crystallized perovskite bulk dielectric layer using atomic layer deposition on the seed dielectric layer, and forming an upper electrode on the bulk dielectric layer It may include the step.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 패로브스카이트 시드 유전막은 스트론튬 티타늄 산화물(SrTiO3) 또는 칼슘 티타늄 산화물(CaTiO3)을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the L perovskite oxide dielectric layer may comprise a strontium titanium oxide (SrTiO 3), or calcium titanium oxide (CaTiO 3).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시드 유전막을 형성하는 단계는, 상기 하부 전극 상에 스트론튬 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 하부 전극 상에 스트론튬 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 스트론튬 전구체 막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 스트론튬 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the forming of the seed dielectric layer may include supplying a first reactant including a strontium precursor on the lower electrode to form a strontium precursor layer on the lower electrode, and forming the strontium precursor. Supplying a second reactant including a titanium precursor on the film to form a titanium precursor film, and supplying an oxidant on the titanium precursor film to form a crystallized strontium titanium oxide film.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시드 유전막을 형성하는 단계는, 상기 하부 전극 상에 스트론튬 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 하부 전극 상에 스트론튬 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 스트론튬 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 스트론튬 산화막을 형성하는 단계와, 상기 스트론튬 산화막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 스트론튬 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the forming of the seed dielectric layer may include supplying a first reactant including a strontium precursor on the lower electrode to form a strontium precursor layer on the lower electrode, and forming the strontium precursor. Supplying an oxidant on the film to form a strontium oxide film, supplying a second reactant including a titanium precursor on the strontium oxide film to form a titanium precursor film, and supplying an oxidant on the titanium precursor film to crystallize It may comprise the step of forming a strontium titanium oxide film.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 벌크 유전막은 바륨 티타늄 산화물(BaTiO3), 바륨 스트론튬 티타늄 산화물((Ba,Sr)TiO3), 스트론튬 티타늄 산화물(SrTiO3), 칼슘 티타늄 산화물(CaTiO3), 바륨 스트론튬 지르코늄 티타늄 산화물((Ba,Sr)(Zr,Ti)O3), 바륨 지르코늄 산화물(BaZrO3) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합물의 형태로 사용될 수 있다.According to one embodiment of the invention, the bulk dielectric is barium titanium oxide (BaTiO 3), barium strontium titanium oxide ((Ba, Sr) TiO 3 ), strontium titanium oxide (SrTiO 3), calcium titanium oxide (CaTiO 3) , Barium strontium zirconium titanium oxide ((Ba, Sr) (Zr, Ti) O 3 ), barium zirconium oxide (BaZrO 3 ), and the like. These may be used alone or in the form of mixtures.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는, 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 바륨 전구체 막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 바륨 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the forming of the bulk dielectric layer may include supplying a first reactant including a barium precursor on the seed dielectric layer to form a barium precursor layer on the seed dielectric layer, and the barium precursor. The method may include supplying a second reactant including a titanium precursor on the film to form a titanium precursor film, and supplying an oxidant on the titanium precursor film to form a crystallized barium titanium oxide film.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는, 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 바륨 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 바륨 산화막을 형성하는 단계와, 상기 바륨 산화막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 티타 늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 바륨 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the forming of the bulk dielectric layer may include supplying a first reactant including a barium precursor on the seed dielectric layer to form a barium precursor layer on the seed dielectric layer, and the barium precursor. Supplying an oxidant on the film to form a barium oxide film, supplying a second reactant including a titanium precursor on the barium oxide film to form a titanium precursor film, and supplying an oxidant on the titanium precursor film Forming a crystallized barium titanium oxide film may be included.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는, 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 바륨 전구체 막 상에 스트론튬 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 상기 바륨 전구체 막 상에 스트론튬 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 스트론튬 전구체 막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제3 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 바륨 스트론튬 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the forming of the bulk dielectric layer may include supplying a first reactant including a barium precursor on the seed dielectric layer to form a barium precursor layer on the seed dielectric layer, and the barium precursor. Supplying a second reactant including a strontium precursor onto a film to form a strontium precursor film on the barium precursor film, and supplying a third reactant including a titanium precursor onto the strontium precursor film to form a titanium precursor film And supplying an oxidant on the titanium precursor film to form a crystallized barium strontium titanium oxide film.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는, 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 바륨 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 바륨 산화막을 형성하는 단계와, 상기 바륨 산화막 상에 스트론튬 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 상기 바륨 산화막 상에 스트론튬 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 스트론튬 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 스트론튬 산화막을 형성하는 단계와, 상기 스트론튬 산화막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제3 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 바륨 스트론튬 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the forming of the bulk dielectric layer may include supplying a first reactant including a barium precursor on the seed dielectric layer to form a barium precursor layer on the seed dielectric layer, and the barium precursor. Supplying an oxidant on the film to form a barium oxide film, supplying a second reactant including a strontium precursor on the barium oxide film to form a strontium precursor film on the barium oxide film, and on the strontium precursor film Supplying an oxidant to form a strontium oxide film, supplying a third reactant including a titanium precursor to the strontium oxide film to form a titanium precursor film, and supplying an oxidant to the titanium precursor film to crystallize barium strontium It may include forming a titanium oxide film.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는, 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체 및 스트론튬 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 시드 유전막 상에 바륨 스트론튬 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 바륨 스트론튬 전구체 막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 바륨 스트론튬 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the forming of the bulk dielectric layer may include forming a barium strontium precursor layer on the seed dielectric layer by supplying a first reactant including a barium precursor and a strontium precursor on the seed dielectric layer; And supplying a second reactant including a titanium precursor on the barium strontium precursor film to form a titanium precursor film, and supplying an oxidant on the titanium precursor film to form a crystallized barium strontium titanium oxide film. Can be.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는, 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체 및 스트론튬 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 시드 유전막 상에 바륨 스트론튬 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 바륨 스트론튬 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 바륨 스트론튬 산화막을 형성하는 단계와, 상기 바륨 스트론튬 산화막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계와, 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 바륨 스트론튬 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the forming of the bulk dielectric layer may include forming a barium strontium precursor layer on the seed dielectric layer by supplying a first reactant including a barium precursor and a strontium precursor on the seed dielectric layer; Supplying an oxidant on the barium strontium precursor film to form a barium strontium oxide film, and supplying a second reactant including a titanium precursor to the barium strontium oxide film to form a titanium precursor film, and the titanium precursor film Supplying an oxidant to the phase may include forming a crystallized barium strontium titanium oxide film.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시드 유전막 및 상기 벌크 유전막은 300 내지 400℃에서 형성될 수 있으며, 상기 시드 유전막을 형성하는 단계와 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는 하나의 공정 챔버 내에서 인시튜 방식으로 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the seed dielectric layer and the bulk dielectric layer may be formed at 300 to 400 ° C. The forming of the seed dielectric layer and the forming of the bulk dielectric layer may be performed in one process chamber. It can be formed in a tue manner.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 시드 유전막은 원자층 증착에 의해 형성되므로 증착 과정에서 결정화될 수 있으며, 상기 벌크 유전막은 상기 결정화된 시드 유전막 상에서 원자층 증착에 의해 상기 시드 유전막의 결정 격자를 따라 형성되므로 증착 과정에서 결정화될 수 있다. 따라서, 상기 시드 유전막 및 벌크 유전막의 결정화를 위한 열처리를 생략할 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, the seed dielectric film is formed by atomic layer deposition can be crystallized during the deposition process, the bulk dielectric film is the seed dielectric film by atomic layer deposition on the crystallized seed dielectric film It is formed along the crystal lattice of and may be crystallized during the deposition process. Therefore, the heat treatment for crystallization of the seed dielectric film and the bulk dielectric film can be omitted.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나, 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있으며, 막(층)이 다른 막(층) 또는 기판 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 막(층) 또는 기판 상에 직접 형성되거나 그들 사이에 추가적인 막(층)이 개재될 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments and may be implemented in other forms. The embodiments introduced herein are provided to make the disclosure more complete and to fully convey the spirit and features of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness of each device or film (layer) and regions has been exaggerated for clarity of the invention, and each device may have a variety of additional devices not described herein. When (layer) is mentioned as being located on another film (layer) or substrate, an additional film (layer) may be formed directly on or between the other film (layer) or substrate.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 to 5 are cross-sectional views illustrating a capacitor manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 소자 분리 영역(102)에 의해 활성 영역(101)이 정의된 반도체 기판(100) 상에 게이트 절연막(104), 게이트 전극(110) 및 소스/드레인 영역들(116a, 116b)을 포함하는 트랜지스터들을 형성한다.Referring to FIG. 1, a gate insulating layer 104, a gate electrode 110, and source / drain regions 116a and 116b are formed on a semiconductor substrate 100 in which an active region 101 is defined by an isolation region 102. To form transistors comprising:

상기 게이트 절연막(104)으로는 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 산질화막(SiON), 금속 산화막 등이 사용될 수 있으며, 통상적인 화학 기상 증착 공정 또 는 원자층 증착 공정에 의해 약 10Å 내지 70Å 정도로 형성될 수 있다. 상기 금속 산화막은 금속 전구체와 산소(O2), 오존(O3), 산소 플라즈마 등과 같은 산화제를 사용하는 원자층 증착(ALD) 공정을 통해 형성될 수 있다.As the gate insulating layer 104, a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon oxynitride film (SiON), a metal oxide film, or the like may be used. The gate insulating film 104 may be formed by about 10 kPa to 70 kPa by a conventional chemical vapor deposition process or an atomic layer deposition process. Can be. The metal oxide layer may be formed through an atomic layer deposition (ALD) process using a metal precursor and an oxidant such as oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), oxygen plasma, or the like.

상기 게이트 전극(110)은 불순물 도핑된 폴리실리콘막(106) 및 금속 실리사이드막(108)이 순차적으로 적층된 폴리사이드 구조를 가질 수 있다. 상기 게이트 전극(110)의 상면 및 측벽에는 각기 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물로 이루어진 캡핑 절연막(112) 및 스페이서(114)가 형성된다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 게이트 전극(110)은 금속 질화막 및 금속막을 포함할 수도 있다.The gate electrode 110 may have a polyside structure in which an impurity doped polysilicon layer 106 and a metal silicide layer 108 are sequentially stacked. Capping insulating layers 112 and spacers 114 made of silicon oxide or silicon nitride are formed on the top and sidewalls of the gate electrode 110, respectively. In addition, according to another embodiment of the present invention, the gate electrode 110 may include a metal nitride film and a metal film.

도 2를 참조하면, 상기 트랜지스터들이 형성된 반도체 기판(100)의 전면에 산화물로 이루어진 제1 절연막(118)을 형성한 후, 통상의 사진 식각 공정으로 상기 제1 절연막(118)을 식각하여 상기 소스 영역(116a)을 부분적으로 노출시키는 콘택홀(120)을 형성한다.Referring to FIG. 2, after the first insulating layer 118 made of oxide is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100 on which the transistors are formed, the first insulating layer 118 is etched by a general photolithography process to form the source. A contact hole 120 is formed to partially expose the region 116a.

이어서, 상기 콘택홀(120) 및 제1 절연막(118) 상에 제1 도전막(미도시), 예를 들면, 불순물 도핑된 폴리실리콘막을 증착한 후, 상기 제1 절연막(118)의 표면이 노출되도록 상기 제1 도전막을 에치백(etch back) 공정 또는 화학 기계적 연마(CMP) 공정으로 제거하여 상기 콘택홀(120) 내에 콘택 플러그(122)를 형성한다.Subsequently, after depositing a first conductive layer (eg, an impurity doped polysilicon layer) on the contact hole 120 and the first insulating layer 118, the surface of the first insulating layer 118 is formed. The first conductive layer is removed by an etch back process or a chemical mechanical polishing (CMP) process so as to expose the contact plugs 122 in the contact hole 120.

도 3을 참조하면, 상기 콘택 플러그(122) 및 제1 절연막(118) 상에 식각 방지막(123)을 형성한다. 상기 식각 방지막(123)은 상기 제1 절연막(118)에 대하여 높은 식각 선택비를 가지는 물질, 예를 들면, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산질화물 로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 3, an etch stop layer 123 is formed on the contact plug 122 and the first insulating layer 118. The etch stop layer 123 may be formed of a material having a high etching selectivity with respect to the first insulating layer 118, for example, silicon nitride or silicon oxynitride.

상기 식각 방지막(123) 상에 산화물로 이루어진 제2 절연막(124)을 형성한 다음, 상기 제2 절연막(124)을 식각하여 상기 콘택 플러그(122)를 노출시키는 개구부(126)를 형성한다. 구체적으로, 상기 제2 절연막(124)을 식각 방지막(123)이 노출될 때까지 부분적으로 식각한 다음, 소정의 시간 동안 과도 식각하여 콘택 플러그(122)를 부분적으로 노출시키는 개구부(126)를 형성한다.After forming the second insulating layer 124 made of oxide on the etch stop layer 123, the opening 126 exposing the contact plug 122 is formed by etching the second insulating layer 124. Specifically, the second insulating layer 124 is partially etched until the etch stop layer 123 is exposed, and then excessively etched for a predetermined time to form an opening 126 that partially exposes the contact plug 122. do.

이어서, 상기 개구부(126)의 측면과 저면 및 상기 제2 절연막(124) 상에 제2 도전막(127)을 형성한다. 상기 제2 도전막(127)은 불순물 도핑된 폴리실리콘, 루테늄(Ru), 플라티늄(Pt), 이리듐(Ir) 등과 같은 희금속 또는 이들의 합금, 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨 질화물(TaN), 텅스텐 질화물(WN) 등의 도전성 금속 질화물을 사용하여 형성될 수 있다.Subsequently, a second conductive layer 127 is formed on the side and bottom surfaces of the opening 126 and the second insulating layer 124. The second conductive layer 127 may be a rare metal such as impurity doped polysilicon, ruthenium (Ru), platinum (Pt), iridium (Ir), or an alloy thereof, titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), or tungsten. It may be formed using a conductive metal nitride such as nitride (WN).

도 4를 참조하면, 상기 제2 도전막(127) 상에 희생막(도시하지 않음)을 형성한 후, 상기 제2 절연막(124)의 표면이 노출되도록 상기 제2 절연막(124) 상에 형성된 제2 도전막(127)의 상부 및 상기 희생막의 상부를 에치백 공정 또는 화학적 기계적 연마 공정을 통해 제거함으로써 3차원 입체 구조를 갖는 커패시터의 하부 전극(128)을 형성한다.Referring to FIG. 4, after a sacrificial layer (not shown) is formed on the second conductive layer 127, the sacrificial layer is formed on the second insulating layer 124 so that the surface of the second insulating layer 124 is exposed. The upper portion of the second conductive layer 127 and the upper portion of the sacrificial layer are removed by an etch back process or a chemical mechanical polishing process to form the lower electrode 128 of the capacitor having a three-dimensional structure.

상기 희생막 및 제2 절연막(124)을 등방성 또는 이방성 식각 공정으로 제거하여 커패시터의 하부 전극(128)을 노출시킨다.The sacrificial layer and the second insulating layer 124 are removed by an isotropic or anisotropic etching process to expose the lower electrode 128 of the capacitor.

상기 하부 전극(128) 상에 후속하여 형성될 BTO 박막 또는 BST 박막과 같은 벌크 유전막(131)의 결정화를 위한 패로브스카이트 시드 유전막(130)을 형성한다. 예를 들면, 원자층 증착을 이용하여 상대적으로 저온에서 결정화될 수 있는 STO(SrTiO3) 박막 또는 CTO(CaTiO3) 박막을 형성한다.A perovskite seed dielectric layer 130 is formed on the lower electrode 128 to crystallize the bulk dielectric layer 131 such as a BTO thin film or a BST thin film to be subsequently formed. For example, using atomic layer deposition to form an STO (SrTiO 3) thin film or a CTO (CaTiO 3) the thin film can be crystallized at a low temperature with relatively.

상기 STO 박막을 형성하는 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of forming the STO thin film will be described in detail.

먼저, 상기 하부 전극(128)이 형성된 기판(100)을 원자층 증착을 위한 챔버 내부에 위치시키고, 상기 기판(100)을 약 300 내지 400℃ 정도의 공정 온도, 예를 들면, 약 350℃ 정도의 온도로 가열한다. 상기 기판의 온도가 300℃보다 낮은 경우, 상기 STO 박막이 결정화되지 않을 수 있으며, 상기 기판(100)의 온도가 400℃보다 높은 경우, 상기 STO 박막의 두께 제어가 용이하지 않으며, 이에 따라 상기 STO 박막의 스텝 커버리지가 열악해질 수 있다. 또한, 상기 STO 박막에서 스트론튬과 티타늄 사이의 조성비를 제어하기가 용이하지 않다. 특히, 3차원 구조의 하부 전극(128) 상에서 위치별 조성비를 조절하기 어렵다.First, the substrate 100 on which the lower electrode 128 is formed is positioned inside a chamber for atomic layer deposition, and the substrate 100 is processed at a process temperature of about 300 to 400 ° C., for example, about 350 ° C. Heated to a temperature of. When the temperature of the substrate is lower than 300 ° C, the STO thin film may not be crystallized. When the temperature of the substrate 100 is higher than 400 ° C, the thickness control of the STO thin film is not easy, and thus the STO The step coverage of the thin film may be poor. In addition, it is not easy to control the composition ratio between strontium and titanium in the STO thin film. In particular, it is difficult to adjust the composition ratio for each position on the lower electrode 128 of the three-dimensional structure.

이어서, 상기 하부 전극(128)이 형성된 기판(100) 상으로 스트론튬 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 하부 전극(128) 상에 스트론튬 전구체 막을 형성한다. 상기 제1 반응물은 기상 또는 액상의 스트론튬 전구체를 포함하며, 기상의 스트론튬 전구체는 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스에 의해 상기 챔버 내부로 운반될 수 있다. 또한, 상기 액상의 제1 반응물은 액체 전달 시스템(Liquid Delivery System; LDS)과 기화 시스템(vaporizer)을 통해 상기 챔버 내부로 제공될 수 있다. 이때, 상기 기화 시스템 내에서 기화된 스트론튬 전구체는 불활성 가스에 의해 상기 챔버 내로 운반될 수 있다.Subsequently, a first reactant including a strontium precursor is supplied onto the substrate 100 on which the lower electrode 128 is formed to form a strontium precursor film on the lower electrode 128. The first reactant includes a gaseous or liquid strontium precursor, and the gaseous strontium precursor may be carried into the chamber by an inert gas such as argon or nitrogen. In addition, the liquid first reactant may be provided into the chamber through a liquid delivery system (LDS) and a vaporizer. At this time, the strontium precursor vaporized in the vaporization system may be carried into the chamber by an inert gas.

상기 스트론튬 전구체의 예로는 Sr(C5 iPr3H2)2, SrS, Sr(thd)2(thd=2, 2, 6, 6-tetramethyl-3, 5-heptanedione), Sr(acac)2, Sr(hfac)2, Sr(tfac)2, Sr(TMFD)2, [Sr(TMHD)2]L (L:lewis base), Sr(tmhd)2(tetraglyme), Sr(tmhd)2(pmdeta), [Sr(acac)2]L (L:lewis base), Sr(dmp)2, Sr(metmhd)2, Sr(tmhd)2(trine)n 등을 들 수 있다. 한편, 액상 또는 고상의 스트론튬 전구체를 기화 시스템으로 운반하기 위하여 테트라하이드로퓨란(THF)과 같은 유기 용매가 사용될 수도 있다.Examples of the strontium precursor include Sr (C 5 i Pr 3 H 2 ) 2 , SrS, Sr (thd) 2 (thd = 2, 2, 6, 6-tetramethyl-3, 5-heptanedione), Sr (acac) 2 , Sr (hfac) 2 , Sr (tfac) 2 , Sr (TMFD) 2 , [Sr (TMHD) 2 ] L (L: lewis base), Sr (tmhd) 2 (tetraglyme), Sr (tmhd) 2 (pmdeta ), [Sr (acac) 2 ] L (L: lewis base), Sr (dmp) 2 , Sr (metmhd) 2 , Sr (tmhd) 2 (trine) n and the like. On the other hand, an organic solvent such as tetrahydrofuran (THF) may be used to transport the liquid or solid strontium precursor to the vaporization system.

상기 제1 반응물의 일부는 상기 상부 전극(128) 상에 화학적으로 흡착될 수 있으며, 상기 제1 반응물의 나머지는 상기 화학적으로 흡착된 제1 반응물의 일부 상에 물리적으로 흡착하거나 상기 챔버 내에서 부유할 수 있다.A portion of the first reactant may be chemically adsorbed onto the upper electrode 128, and the remainder of the first reactant may be physically adsorbed onto or suspended in the chamber on the chemically adsorbed first reactant. can do.

상기 제1 반응물의 공급을 중단한 후, 상기 챔버 내부로 퍼지 가스를 공급하면서 상기 챔버를 진공 배기시킴으로써, 상기 물리적으로 흡착된 제1 반응물 및 상기 챔버 내에서 부유하는 제1 반응물을 제거한다. 이에 따라 상기 하부 전극(128) 상에 스트론튬 전구체 막이 형성될 수 있다. 상기 퍼지 가스로는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다.After the supply of the first reactant is stopped, the chamber is evacuated while supplying a purge gas into the chamber, thereby removing the physically adsorbed first reactant and the first reactant suspended in the chamber. Accordingly, a strontium precursor film may be formed on the lower electrode 128. As the purge gas, an inert gas such as nitrogen or argon may be used.

이어서, 상기 스트론튬 전구체 막이 형성된 기판(100) 상으로 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 상기 스트론튬 전구체 막 상에 티타늄 전구체 막을 형성한다.Subsequently, a second reactant including a titanium precursor is supplied onto the substrate 100 on which the strontium precursor film is formed to form a titanium precursor film on the strontium precursor film.

상기 제2 반응물은 기상의 티타늄 전구체를 포함할 수 있으며, 질소 또는 아 르곤과 같은 불활성 가스에 의해 운반될 수 있다. 또한, 상기 기상의 티타늄 전구체 가스는 버블링 시스템 또는 액체 전달 시스템 및 기화 시스템을 통해 제공될 수 있다.The second reactant may comprise a gaseous titanium precursor and may be carried by an inert gas such as nitrogen or argon. The vapor phase titanium precursor gas may also be provided through a bubbling system or a liquid delivery system and a vaporization system.

상기 티타늄 전구체의 예로는 Ti(OiPr)4, Ti(TMHD)2(OiPr)2, Ti(acac)4, Ti(thac)2(OiPr)2, Ti(hfac)2(OiPr)2, Ti(TMHD)2(OnBu)2, Ti(acac)2(OnBu)2, Ti(tfac)2(OnBu)2, Ti(hfac)2(OnBu)2, Ti(TMHD)2(NMe2)2, Ti(TMHD)2(dmae), Ti(Nme2)4, Ti(NEt2)4, Ti(dmea)4, Ti(dmea)2(iPrO)2, Ti(hfac)2(nBuO)2, Ti(tfac)2(nBuO)2, Ti(acac)2(nBuO)2, Ti(TMHD)2(nBuO)2, Ti(TMHD)2(iPrO)2, Ti(hfac)2(iPrO)2, Ti(tfac)2(iPrO)2, Ti(acac)2(iPrO)2, Ti(tmhd)2(mpd) 등을 들 수 있다.Examples of the titanium precursor include Ti (O i Pr) 4 , Ti (TMHD) 2 (O i Pr) 2 , Ti (acac) 4 , Ti (thac) 2 (O i Pr) 2 , Ti (hfac) 2 ( O i Pr) 2 , Ti (TMHD) 2 (O n Bu) 2 , Ti (acac) 2 (O n Bu) 2 , Ti (tfac) 2 (O n Bu) 2 , Ti (hfac) 2 (O n Bu) 2 , Ti (TMHD) 2 (NMe 2 ) 2 , Ti (TMHD) 2 (dmae), Ti (Nme 2 ) 4 , Ti (NEt 2 ) 4 , Ti (dmea) 4 , Ti (dmea) 2 ( i PrO) 2 , Ti (hfac) 2 (nBuO) 2 , Ti (tfac) 2 (nBuO) 2 , Ti (acac) 2 (nBuO) 2 , Ti (TMHD) 2 (nBuO) 2 , Ti (TMHD) 2 (iPrO) 2 , Ti (hfac) 2 ( i PrO) 2 , Ti (tfac) 2 ( i PrO) 2 , Ti (acac) 2 ( i PrO) 2 , Ti (tmhd) 2 (mpd), and the like. have.

상기 제2 반응물의 일부는 상기 스트론튬 전구체 막 상에 화학적으로 흡착될 수 있으며, 상기 제2 반응물의 나머지는 상기 화학적으로 흡착된 제2 반응물의 일부 상에 물리적으로 흡착하거나 상기 챔버 내에서 부유할 수 있다.A portion of the second reactant may be chemically adsorbed on the strontium precursor film, and the remainder of the second reactant may be physically adsorbed on or suspended in the chamber on the chemically adsorbed second reactant. have.

상기 제2 반응물의 공급을 중단한 후, 상기 챔버 내부로 퍼지 가스를 공급하면서 상기 챔버를 진공 배기시킴으로써, 상기 물리적으로 흡착된 제2 반응물 및 상기 챔버 내에서 부유하는 제2 반응물을 제거한다. 이에 따라 상기 스트론튬 전구체 막 상에 티타늄 전구체 막이 형성될 수 있다. 상기 퍼지 가스로는 질소 또는 아르 곤과 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다.After the supply of the second reactant is stopped, the chamber is evacuated while supplying a purge gas into the chamber to remove the physically adsorbed second reactant and the second reactant suspended in the chamber. Accordingly, a titanium precursor film may be formed on the strontium precursor film. As the purge gas, an inert gas such as nitrogen or argon may be used.

상기 스트론튬 전구체 막을 형성하기 위하여 상기 제1 반응물 및 퍼지 가스를 공급하는 제1 사이클과 상기 티타늄 전구체 막을 형성하기 위하여 상기 제2 반응물 및 퍼지 가스를 공급하는 제2 사이클 사이의 비는 1 : 10 내지 10 : 1 정도로 조절될 수 있다. 특히, 상기 사이클 비는 스트론튬과 티타늄의 농도비가 약 1 : 1 정도가 되도록 조절될 수 있다.The ratio between the first cycle of supplying the first reactant and the purge gas to form the strontium precursor film and the second cycle of supplying the second reactant and the purge gas to form the titanium precursor film is from 1: 10 to 10. : Can be adjusted to 1 degree. In particular, the cycle ratio may be adjusted so that the concentration ratio of strontium and titanium is about 1: 1.

이어서, 상기 스트론튬 전구체 막 및 티타늄 전구체 막이 형성된 기판(100) 상으로 산화제를 공급하여 상기 스트론튬 전구체 막, 티타늄 전구체 막 및 산화제 사이의 산화 반응에 의한 STO 박막(스트론튬 티타늄 산화막)을 형성한다. 특히, 상기 산화 반응에 의해 상기 STO 박막은 페로브스카이트 결정 구조를 가질 수 있으므로, 상기 STO 박막을 결정화시키기 위한 별도의 열처리가 요구되지 않는다.Subsequently, an oxidant is supplied onto the substrate 100 on which the strontium precursor film and the titanium precursor film are formed to form an STO thin film (strontium titanium oxide film) by an oxidation reaction between the strontium precursor film, the titanium precursor film and the oxidant. In particular, since the STO thin film may have a perovskite crystal structure by the oxidation reaction, a separate heat treatment for crystallizing the STO thin film is not required.

이어서, 상기 산화 반응에 의한 반응 부산물 및 잔여 산화제를 제거하기 위한 퍼지 가스가 제공되며, 상기 반응 부산물 및 잔여 산화제는 상기 퍼지 가스와 함께 진공 배기될 수 있다. 한편, 상기 산화제로는 산소(O2), 오존(O3), 산소 플라즈마 등이 사용될 수 있다.Subsequently, a purge gas for removing the reaction by-products and residual oxidant by the oxidation reaction is provided, and the reaction by-products and residual oxidant may be evacuated together with the purge gas. Meanwhile, oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), oxygen plasma, or the like may be used as the oxidant.

상기와 같이 시드 유전막(130)으로서 사용되는 STO 박막의 형성을 위한 단계들은 목적하는 두께, 예를 들면, 약 45 내지 55Å 정도의 두께가 구현될 때까지 반복적으로 수행될 수 있다.As described above, the steps for forming the STO thin film used as the seed dielectric layer 130 may be repeatedly performed until a desired thickness, for example, a thickness of about 45 to 55 mm 3 is realized.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 STO 박막은 다음과 같은 단계들을 통 해 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the STO thin film may be formed through the following steps.

먼저, 기판(100) 상에 스트론튬 전구체를 포함하는 제1 반응물을 이용하여 스트론튬 전구체 막을 형성한다. 상기 스트론튬 전구체 막을 형성하는 방법에 대한 추가적인 상세 설명은 기 설명된 바와 실질적으로 동일하므로 생략한다.First, a strontium precursor film is formed on the substrate 100 by using a first reactant including a strontium precursor. Further details of the method of forming the strontium precursor film are substantially the same as described above, and thus will be omitted.

상기 스트론튬 전구체 막 상으로 산화제를 공급하여 상기 하부 전극(128) 상에 스트론튬 산화막을 형성한다.An oxidant is supplied onto the strontium precursor film to form a strontium oxide film on the lower electrode 128.

상기 스트론튬 산화막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 이용하여 티타늄 전구체 막을 형성한다. 상기 티타늄 전구체 막을 형성하는 방법에 대한 추가적인 상세 설명은 기 설명된 바와 실질적으로 동일하므로 생략한다.A titanium precursor film is formed on the strontium oxide film using a second reactant including a titanium precursor. Further details of the method of forming the titanium precursor film are omitted since they are substantially the same as described above.

상기 티타늄 전구체 막 상으로 산화제를 공급하여 상기 스트론튬 산화막, 티타늄 전구체 막 및 상기 산화제 사이의 산화 반응에 의한 STO 박막을 형성한다. 상기 STO 박막은 상기 산화 반응에 의해 페로브스카이트 결정 구조를 가질 수 있으므로, 상기 STO 박막을 결정화시키기 위한 별도의 열처리가 요구되지 않는다.An oxidant is supplied onto the titanium precursor film to form an STO thin film by an oxidation reaction between the strontium oxide film, the titanium precursor film, and the oxidant. Since the STO thin film may have a perovskite crystal structure by the oxidation reaction, a separate heat treatment for crystallizing the STO thin film is not required.

상기 결정화된 STO 박막, 즉 시드 유전막(130) 상에 BTO 박막 또는 BST 박막과 같은 패로브스카이트 벌크 유전막(131)을 원자층 증착을 이용하여 형성한다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 벌크 유전막(131)은 스트론튬 티타늄 산화물(SrTiO3), 칼슘 티타늄 산화물(CaTiO3), 바륨 스트론튬 지르코늄 티타늄 산화물((Ba,Sr)(Zr,Ti)O3), 바륨 지르코늄 산화물(BaZrO3) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합물의 형태로 사용될 수 있다.A perovskite bulk dielectric film 131 such as a BTO thin film or a BST thin film is formed on the crystallized STO thin film, that is, the seed dielectric film 130 by atomic layer deposition. In accordance with another embodiment of the invention, the bulk dielectric layer 131 is strontium titanium oxide (SrTiO 3), calcium titanium oxide (CaTiO 3), barium strontium zirconium titanium oxide ((Ba, Sr) (Zr, Ti) O 3 ), Barium zirconium oxide (BaZrO 3 ), and the like. These may be used alone or in the form of mixtures.

상기 BTO 박막을 형성하는 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the method of forming the BTO thin film will be described in detail.

상기 결정성의 STO 박막이 형성된 기판(100) 상으로 바륨 전구체를 포함하는 제3 반응물을 공급하여 상기 STO 박막 상에 바륨 전구체 막을 형성한다. 상기 제3 반응물은 기상의 바륨 전구체를 포함하며, 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스에 의해 운반될 수 있다. 한편, 액상의 제3 반응물은 액체 전달 시스템 및 기화기를 통해 제공될 수 있다.A third reactant including a barium precursor is supplied onto the substrate 100 on which the crystalline STO thin film is formed to form a barium precursor film on the STO thin film. The third reactant includes a gaseous barium precursor and may be carried by an inert gas such as argon or nitrogen. Meanwhile, the liquid third reactant may be provided through a liquid delivery system and a vaporizer.

상기 바륨 전구체의 예로는 Ba(DPM)2, Ba(O2C2H(C2H5)-C4H9)2, Ba(C5Me5)2, Ba(acac)2, Ba(tfac)2, Ba(hfac)2, Ba(tmhd)2 (tmhd=2, 2, 6, 6-tetramethyl-3, 5-heptanedione), Ba(TMHD)2(tetraglyme), Ba(tmhd)2(pmdeta), Ba(tmhd)2(tetraen), Ba(metmhd)2, Ba(tmhd)2(trine)n, Ba(TMHD)2L (L:lewis base), Ba(acac)2L 등을 들 수 있다. 한편, 액상 또는 고상의 바륨 전구체를 기화 시스템까지 용이하게 운반하기 위하여 테트라하이드로퓨란(THF)과 같은 유기 용매가 사용될 수도 있다.Examples of the barium precursor include Ba (DPM) 2 , Ba (O 2 C 2 H (C 2 H 5 ) —C 4 H 9 ) 2 , Ba (C 5 Me 5 ) 2 , Ba (acac) 2 , Ba ( tfac) 2 , Ba (hfac) 2 , Ba (tmhd) 2 (tmhd = 2, 2, 6, 6-tetramethyl-3, 5-heptanedione), Ba (TMHD) 2 (tetraglyme), Ba (tmhd) 2 ( pmdeta), Ba (tmhd) 2 (tetraen), Ba (metmhd) 2 , Ba (tmhd) 2 (trine) n , Ba (TMHD) 2 L (L: lewis base), Ba (acac) 2 L and the like. Can be. On the other hand, an organic solvent such as tetrahydrofuran (THF) may be used to easily transport the liquid or solid barium precursor to the vaporization system.

상기 제3 반응물의 일부는 상기 STO 박막 상에 화학적으로 흡착될 수 있으며, 상기 제3 반응물의 나머지는 상기 화학적으로 흡착된 제3 반응물의 일부 상에 물리적으로 흡착하거나 상기 챔버 내에서 부유할 수 있다.A portion of the third reactant may be chemically adsorbed on the STO thin film, and the remainder of the third reactant may be physically adsorbed on the portion of the chemically adsorbed third reactant or suspended in the chamber. .

상기 제3 반응물의 공급을 중단한 후, 상기 챔버 내부로 퍼지 가스를 공급하면서 상기 챔버를 진공 배기시킴으로써, 상기 물리적으로 흡착된 제3 반응물 및 상기 챔버 내에서 부유하는 제3 반응물을 제거한다. 이에 따라 상기 STO 박막 상에 바륨 전구체 막이 형성될 수 있다. 상기 퍼지 가스로는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다.After the supply of the third reactant is stopped, the chamber is evacuated while supplying a purge gas into the chamber to remove the physically adsorbed third reactant and the third reactant suspended in the chamber. Accordingly, a barium precursor film may be formed on the STO thin film. As the purge gas, an inert gas such as nitrogen or argon may be used.

이어서, 상기 바륨 전구체 막이 형성된 기판 상으로 티타늄 전구체를 포함하는 제4 반응물을 공급하여 상기 바륨 전구체 막 상에 티타늄 전구체 막을 형성한다.Subsequently, a fourth reactant including a titanium precursor is supplied onto the substrate on which the barium precursor film is formed to form a titanium precursor film on the barium precursor film.

상기 제4 반응물은 기상의 티타늄 전구체를 포함할 수 있으며, 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스에 의해 운반될 수 있다. 또한, 상기 기상의 티타늄 전구체 가스는 버블링 시스템 또는 액체 전달 시스템 및 기화 시스템을 통해 제공될 수 있다.The fourth reactant may comprise a gaseous titanium precursor and may be carried by an inert gas such as nitrogen or argon. The vapor phase titanium precursor gas may also be provided through a bubbling system or a liquid delivery system and a vaporization system.

상기 티타늄 전구체의 예로는 Ti(OiPr)4, Ti(TMHD)2(OiPr)2, Ti(acac)4, Ti(thac)2(OiPr)2, Ti(hfac)2(OiPr)2, Ti(TMHD)2(OnBu)2, Ti(acac)2(OnBu)2, Ti(tfac)2(OnBu)2, Ti(hfac)2(OnBu)2, Ti(TMHD)2(NMe2)2, Ti(TMHD)2(dmae), Ti(Nme2)4, Ti(NEt2)4, Ti(dmea)4, Ti(dmea)2(iPrO)2, Ti(hfac)2(nBuO)2, Ti(tfac)2(nBuO)2, Ti(acac)2(nBuO)2, Ti(TMHD)2(nBuO)2, Ti(TMHD)2(iPrO)2, Ti(hfac)2(iPrO)2, Ti(tfac)2(iPrO)2, Ti(acac)2(iPrO)2, Ti(tmhd)2(mpd) 등을 들 수 있다.Examples of the titanium precursor include Ti (O i Pr) 4 , Ti (TMHD) 2 (O i Pr) 2 , Ti (acac) 4 , Ti (thac) 2 (O i Pr) 2 , Ti (hfac) 2 ( O i Pr) 2 , Ti (TMHD) 2 (O n Bu) 2 , Ti (acac) 2 (O n Bu) 2 , Ti (tfac) 2 (O n Bu) 2 , Ti (hfac) 2 (O n Bu) 2 , Ti (TMHD) 2 (NMe 2 ) 2 , Ti (TMHD) 2 (dmae), Ti (Nme 2 ) 4 , Ti (NEt 2 ) 4 , Ti (dmea) 4 , Ti (dmea) 2 ( i PrO) 2 , Ti (hfac) 2 (nBuO) 2 , Ti (tfac) 2 (nBuO) 2 , Ti (acac) 2 (nBuO) 2 , Ti (TMHD) 2 (nBuO) 2 , Ti (TMHD) 2 (iPrO) 2 , Ti (hfac) 2 ( i PrO) 2 , Ti (tfac) 2 ( i PrO) 2 , Ti (acac) 2 ( i PrO) 2 , Ti (tmhd) 2 (mpd), and the like. have.

상기 제4 반응물의 일부는 상기 바륨 전구체 막 상에 화학적으로 흡착될 수 있으며, 상기 제4 반응물의 나머지는 상기 화학적으로 흡착된 제4 반응물의 일부 상에 물리적으로 흡착하거나 상기 챔버 내에서 부유할 수 있다.A portion of the fourth reactant may be chemically adsorbed onto the barium precursor film and the remainder of the fourth reactant may be physically adsorbed onto or suspended in the chamber on the chemically adsorbed fourth reactant. have.

상기 제4 반응물의 공급을 중단한 후, 상기 챔버 내부로 퍼지 가스를 공급하면서 상기 챔버를 진공 배기시킴으로써, 상기 물리적으로 흡착된 제4 반응물 및 상기 챔버 내에서 부유하는 제4 반응물을 제거한다. 이에 따라 상기 바륨 전구체 막 상에 티타늄 전구체 막이 형성될 수 있다. 상기 퍼지 가스로는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다.After the supply of the fourth reactant is stopped, the chamber is evacuated while supplying a purge gas into the chamber to remove the physically adsorbed fourth reactant and the fourth reactant suspended in the chamber. Accordingly, a titanium precursor film may be formed on the barium precursor film. As the purge gas, an inert gas such as nitrogen or argon may be used.

상기 바륨 전구체 막을 형성하기 위하여 상기 제3 반응물 및 퍼지 가스를 공급하는 제3 사이클과 상기 티타늄 전구체 막을 형성하기 위하여 상기 제4 반응물 및 퍼지 가스를 공급하는 제4 사이클 사이의 비는 1 : 1 내지 10 : 1 정도로 조절될 수 있다. 특히, 상기 사이클 비는 바륨과 티타늄의 농도비가 약 1 : 1 정도가 되도록 조절될 수 있다.The ratio between the third cycle of supplying the third reactant and the purge gas to form the barium precursor film and the fourth cycle of supplying the fourth reactant and the purge gas to form the titanium precursor film is from 1: 1 to 10. : Can be adjusted to 1 degree. In particular, the cycle ratio may be adjusted such that the concentration ratio of barium and titanium is about 1: 1.

이어서, 상기 바륨 전구체 막 및 티타늄 전구체 막이 형성된 기판(100) 상으로 산화제를 공급하여 상기 바륨 전구체 막, 티타늄 전구체 막 및 산화제 사이의 산화 반응에 의한 BTO 박막(바륨 티타늄 산화막)을 형성한다. 특히, 상기 BTO 박막은 결정화된 STO 박막 상에 원자층 증착을 이용하여 형성되므로 상기 단계들을 수행하는 동안 상기 STO 박막의 결정 구조에 따라 결정화될 수 있다. 따라서, 상기 BTO 박막을 결정화시키기 위한 별도의 열처리가 요구되지 않는다.Subsequently, an oxidant is supplied onto the substrate 100 on which the barium precursor film and the titanium precursor film are formed to form a BTO thin film (barium titanium oxide film) by an oxidation reaction between the barium precursor film, the titanium precursor film, and the oxidant. In particular, since the BTO thin film is formed using atomic layer deposition on the crystallized STO thin film, it may be crystallized according to the crystal structure of the STO thin film during the steps. Therefore, a separate heat treatment for crystallizing the BTO thin film is not required.

이어서, 상기 산화 반응에 의한 반응 부산물 및 잔여 산화제를 제거하기 위한 퍼지 가스가 제공되며, 상기 반응 부산물 및 잔여 산화제는 상기 퍼지 가스와 함께 진공 배기될 수 있다. 한편, 상기 산화제로는 산소(O2), 오존(O3), 산소 플라즈마 등이 사용될 수 있다.Subsequently, a purge gas for removing the reaction by-products and residual oxidant by the oxidation reaction is provided, and the reaction by-products and residual oxidant may be evacuated together with the purge gas. Meanwhile, oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), oxygen plasma, or the like may be used as the oxidant.

상기와 같은 BTO 박막의 형성을 위한 단계들은 목적하는 두께, 예를 들면, 약 145 내지 250Å 정도의 두께가 구현될 때까지 반복적으로 수행될 수 있다.The steps for forming the BTO thin film as described above may be repeatedly performed until a desired thickness, for example, a thickness of about 145 to 250 mm 3 is achieved.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 BTO 박막은 다음과 같은 단계들을 통해 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the BTO thin film may be formed through the following steps.

먼저, 기판(100) 상에 바륨 전구체를 포함하는 제3 반응물을 이용하여 바륨 전구체 막을 형성한다. 상기 바륨 전구체 막을 형성하는 방법에 대한 추가적인 상세 설명은 기 설명된 바와 실질적으로 동일하므로 생략한다.First, a barium precursor film is formed on the substrate 100 by using a third reactant including a barium precursor. Further details of the method of forming the barium precursor film are omitted since they are substantially the same as described above.

상기 바륨 전구체 막 상으로 산화제를 공급하여 상기 STO 박막 상에 바륨 산화막을 형성한다.An oxidant is supplied onto the barium precursor film to form a barium oxide film on the STO thin film.

상기 바륨 산화막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제4 반응물을 이용하여 티타늄 전구체 막을 형성한다. 상기 티타늄 전구체 막을 형성하는 방법에 대한 추가적인 상세 설명은 기 설명된 바와 실질적으로 동일하므로 생략한다.A titanium precursor film is formed on the barium oxide film using a fourth reactant including a titanium precursor. Further details of the method of forming the titanium precursor film are omitted since they are substantially the same as described above.

상기 티타늄 전구체 막 상으로 산화제를 공급하여 상기 바륨 산화막, 티타늄 전구체 막 및 상기 산화제 사이의 산화 반응에 의한 BTO 박막을 형성한다. 상기 BTO 박막은 상기 결정화된 STO 박막 상에 원자층 증착을 이용하여 형성되므로 상기 STO 박막과 동일한 결정 구조를 가질 수 있다. 따라서, 상기 BTO 박막을 결정화시키기 위한 별도의 열처리가 요구되지 않는다.An oxidant is supplied onto the titanium precursor film to form a BTO thin film by an oxidation reaction between the barium oxide film, the titanium precursor film, and the oxidant. Since the BTO thin film is formed using atomic layer deposition on the crystallized STO thin film, the BTO thin film may have the same crystal structure as the STO thin film. Therefore, a separate heat treatment for crystallizing the BTO thin film is not required.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 STO 박막 상에는 BST 박막이 형성될 수 있다. 상기 BST 박막을 형성하는 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.According to another embodiment of the present invention, a BST thin film may be formed on the STO thin film. Hereinafter, a method of forming the BST thin film will be described in detail.

상기 STO 박막이 형성된 기판(100) 상으로 바륨 전구체를 포함하는 제5 반응물을 공급하여 상기 STO 박막 상에 바륨 전구체 막을 형성한다. 상기 제5 반응물은 기상의 바륨 전구체를 포함하며, 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스에 의해 운반될 수 있다. 또한, 액상의 제5 반응물은 액체 전달 시스템 및 기화 시스템을 통해 제공될 수 있다.A barium precursor film is formed on the STO thin film by supplying a fifth reactant including a barium precursor onto the substrate 100 on which the STO thin film is formed. The fifth reactant includes a gaseous barium precursor and may be carried by an inert gas such as argon or nitrogen. In addition, the liquid fifth reactant may be provided through a liquid delivery system and a vaporization system.

상기 바륨 전구체의 예로는 Ba(DPM)2, Ba(O2C2H(C2H5)-C4H9)2, Ba(C5Me5)2, Ba(acac)2, Ba(tfac)2, Ba(hfac)2, Ba(tmhd)2 (tmhd=2, 2, 6, 6-tetramethyl-3, 5-heptanedione), Ba(TMHD)2(tetraglyme), Ba(tmhd)2(pmdeta), Ba(tmhd)2(tetraen), Ba(metmhd)2, Ba(tmhd)2(trine)n, Ba(TMHD)2L (L:lewis base), Ba(acac)2L 등을 들 수 있다.Examples of the barium precursor include Ba (DPM) 2 , Ba (O 2 C 2 H (C 2 H 5 ) —C 4 H 9 ) 2 , Ba (C 5 Me 5 ) 2 , Ba (acac) 2 , Ba ( tfac) 2 , Ba (hfac) 2 , Ba (tmhd) 2 (tmhd = 2, 2, 6, 6-tetramethyl-3, 5-heptanedione), Ba (TMHD) 2 (tetraglyme), Ba (tmhd) 2 ( pmdeta), Ba (tmhd) 2 (tetraen), Ba (metmhd) 2 , Ba (tmhd) 2 (trine) n , Ba (TMHD) 2 L (L: lewis base), Ba (acac) 2 L and the like. Can be.

상기 제5 반응물의 일부는 상기 STO 박막 상에 화학적으로 흡착될 수 있으며, 상기 제5 반응물의 나머지는 상기 화학적으로 흡착된 제5 반응물의 일부 상에 물리적으로 흡착하거나 상기 챔버 내에서 부유할 수 있다.A portion of the fifth reactant may be chemically adsorbed onto the STO thin film, and the remainder of the fifth reactant may be physically adsorbed onto or suspended in the chamber on the chemically adsorbed fifth reactant. .

상기 제5 반응물의 공급을 중단한 후, 상기 챔버 내부로 퍼지 가스를 공급하면서 상기 챔버를 진공 배기시킴으로써, 상기 물리적으로 흡착된 제5 반응물 및 상기 챔버 내에서 부유하는 제5 반응물을 제거한다. 이에 따라 상기 STO 박막 상에 바륨 전구체 막이 형성될 수 있다. 상기 퍼지 가스로는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다.After stopping the supply of the fifth reactant, the chamber is evacuated while supplying a purge gas into the chamber to remove the physically adsorbed fifth reactant and the fifth reactant suspended in the chamber. Accordingly, a barium precursor film may be formed on the STO thin film. As the purge gas, an inert gas such as nitrogen or argon may be used.

상기 바륨 전구체 막이 형성된 기판 상으로 스트론튬 전구체를 포함하는 제6 반응물을 공급하여 상기 바륨 전구체 막 상에 스트론튬 전구체 막을 형성한다. 상기 제6 반응물은 기상의 스트론튬 전구체를 포함하며, 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스에 의해 운반될 수 있다. 또한, 액상의 제6 반응물은 액체 전달 시스템 및 기화 시스템을 통해 제공될 수 있다.The sixth reactant including the strontium precursor is supplied onto the substrate on which the barium precursor film is formed to form a strontium precursor film on the barium precursor film. The sixth reactant includes a gaseous strontium precursor and may be carried by an inert gas such as argon or nitrogen. In addition, the liquid sixth reactant may be provided through a liquid delivery system and a vaporization system.

상기 스트론튬 전구체의 예로는 Sr(C5 iPr3H2)2, SrS, Sr(thd)2(thd=2, 2, 6, 6-tetramethyl-3, 5-heptanedione), Sr(acac)2, Sr(hfac)2, Sr(tfac)2, Sr(TMFD)2, [Sr(TMHD)2]L (L:lewis base), Sr(tmhd)2(tetraglyme), Sr(tmhd)2(pmdeta), [Sr(acac)2]L (L:lewis base), Sr(dmp)2, Sr(metmhd)2, Sr(tmhd)2(trine)n 등을 들 수 있다.Examples of the strontium precursor include Sr (C 5 i Pr 3 H 2 ) 2 , SrS, Sr (thd) 2 (thd = 2, 2, 6, 6-tetramethyl-3, 5-heptanedione), Sr (acac) 2 , Sr (hfac) 2 , Sr (tfac) 2 , Sr (TMFD) 2 , [Sr (TMHD) 2 ] L (L: lewis base), Sr (tmhd) 2 (tetraglyme), Sr (tmhd) 2 (pmdeta ), [Sr (acac) 2 ] L (L: lewis base), Sr (dmp) 2 , Sr (metmhd) 2 , Sr (tmhd) 2 (trine) n and the like.

상기 제6 반응물의 일부는 상기 바륨 전구체 막 상에 화학적으로 흡착될 수 있으며, 상기 제6 반응물의 나머지는 상기 화학적으로 흡착된 제6 반응물의 일부 상에 물리적으로 흡착하거나 상기 챔버 내에서 부유할 수 있다.A portion of the sixth reactant may be chemically adsorbed onto the barium precursor film and the remainder of the sixth reactant may be physically adsorbed onto or suspended in the chamber on the chemically adsorbed sixth reactant. have.

상기 제6 반응물의 공급을 중단한 후, 상기 챔버 내부로 퍼지 가스를 공급하면서 상기 챔버를 진공 배기시킴으로써, 상기 물리적으로 흡착된 제6 반응물 및 상기 챔버 내에서 부유하는 제6 반응물을 제거한다. 이에 따라 상기 바륨 전구체 막 상에 스트론튬 전구체 막이 형성될 수 있다. 상기 퍼지 가스로는 질소 또는 아르곤 과 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다.After the supply of the sixth reactant is stopped, the chamber is evacuated while supplying a purge gas into the chamber, thereby removing the physically adsorbed sixth reactant and the sixth reactant suspended in the chamber. Accordingly, a strontium precursor film may be formed on the barium precursor film. As the purge gas, an inert gas such as nitrogen or argon may be used.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 바륨 전구체 및 스트론튬 전구체를 포함하는 혼합 반응물(또는 칵테일 소스)이 사용될 수도 있다. 즉, 상기 STO 박막 상에 상기 혼합 반응물을 제공하여 바륨 스트론튬 전구체 막을 형성할 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, a mixed reactant (or cocktail source) comprising a barium precursor and a strontium precursor may be used. That is, the mixed reactant may be provided on the STO thin film to form a barium strontium precursor film.

이어서, 상기 바륨 전구체 막 및 스트론튬 전구체 막이 형성된 기판(100) 상으로 티타늄 전구체를 포함하는 제7 반응물을 공급하여 상기 스트론튬 전구체 막 상에 티타늄 전구체 막을 형성한다.Subsequently, a seventh reactant including a titanium precursor is supplied onto the substrate 100 on which the barium precursor film and the strontium precursor film are formed to form a titanium precursor film on the strontium precursor film.

상기 제7 반응물은 기상의 티타늄 전구체를 포함할 수 있으며, 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스에 의해 운반될 수 있다. 또한, 상기 기상의 티타늄 전구체 가스는 버블링 시스템 또는 액체 전달 시스템 및 기화 시스템을 통해 제공될 수 있다.The seventh reactant may comprise a gaseous titanium precursor and may be carried by an inert gas such as nitrogen or argon. The vapor phase titanium precursor gas may also be provided through a bubbling system or a liquid delivery system and a vaporization system.

상기 티타늄 전구체의 예로는 Ti(OiPr)4, Ti(TMHD)2(OiPr)2, Ti(acac)4, Ti(thac)2(OiPr)2, Ti(hfac)2(OiPr)2, Ti(TMHD)2(OnBu)2, Ti(acac)2(OnBu)2, Ti(tfac)2(OnBu)2, Ti(hfac)2(OnBu)2, Ti(TMHD)2(NMe2)2, Ti(TMHD)2(dmae), Ti(Nme2)4, Ti(NEt2)4, Ti(dmea)4, Ti(dmea)2(iPrO)2, Ti(hfac)2(nBuO)2, Ti(tfac)2(nBuO)2, Ti(acac)2(nBuO)2, Ti(TMHD)2(nBuO)2, Ti(TMHD)2(iPrO)2, Ti(hfac)2(iPrO)2, Ti(tfac)2(iPrO)2, Ti(acac)2(iPrO)2, Ti(tmhd)2(mpd) 등을 들 수 있다.Examples of the titanium precursor include Ti (O i Pr) 4 , Ti (TMHD) 2 (O i Pr) 2 , Ti (acac) 4 , Ti (thac) 2 (O i Pr) 2 , Ti (hfac) 2 ( O i Pr) 2 , Ti (TMHD) 2 (O n Bu) 2 , Ti (acac) 2 (O n Bu) 2 , Ti (tfac) 2 (O n Bu) 2 , Ti (hfac) 2 (O n Bu) 2 , Ti (TMHD) 2 (NMe 2 ) 2 , Ti (TMHD) 2 (dmae), Ti (Nme 2 ) 4 , Ti (NEt 2 ) 4 , Ti (dmea) 4 , Ti (dmea) 2 ( i PrO) 2 , Ti (hfac) 2 (nBuO) 2 , Ti (tfac) 2 (nBuO) 2 , Ti (acac) 2 (nBuO) 2 , Ti (TMHD) 2 (nBuO) 2 , Ti (TMHD) 2 (iPrO) 2 , Ti (hfac) 2 ( i PrO) 2 , Ti (tfac) 2 ( i PrO) 2 , Ti (acac) 2 ( i PrO) 2 , Ti (tmhd) 2 (mpd), and the like. have.

상기 제7 반응물의 일부는 상기 스트론튬 전구체 막 상에 화학적으로 흡착될 수 있으며, 상기 제7 반응물의 나머지는 상기 화학적으로 흡착된 제7 반응물의 일부 상에 물리적으로 흡착하거나 상기 챔버 내에서 부유할 수 있다.A portion of the seventh reactant may be chemically adsorbed onto the strontium precursor membrane and the remainder of the seventh reactant may be physically adsorbed onto or suspended in the chamber on the chemically adsorbed seventh reactant. have.

상기 제7 반응물의 공급을 중단한 후, 상기 챔버 내부로 퍼지 가스를 공급하면서 상기 챔버를 진공 배기시킴으로써, 상기 물리적으로 흡착된 제7 반응물 및 상기 챔버 내에서 부유하는 제7 반응물을 제거한다. 이에 따라 상기 스트론튬 전구체 막 상에 티타늄 전구체 막이 형성될 수 있다. 상기 퍼지 가스로는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다.After the supply of the seventh reactant is stopped, the chamber is evacuated while supplying a purge gas into the chamber to remove the physically adsorbed seventh reactant and the seventh reactant suspended in the chamber. Accordingly, a titanium precursor film may be formed on the strontium precursor film. As the purge gas, an inert gas such as nitrogen or argon may be used.

상기 바륨 전구체 막을 형성하기 위하여 상기 제5 반응물 및 퍼지 가스를 공급하는 제5 사이클과 상기 스트론튬 전구체 막을 형성하기 위하여 상기 제6 반응물 및 퍼지 가스를 공급하는 제6 사이클 및 상기 티타늄 전구체 막을 형성하기 위하여 상기 제7 반응물 및 퍼지 가스를 공급하는 제7 사이클 사이의 비는 바륨과 스트론튬 및 티타늄의 농도비가 약 1 : 1 : 2 정도가 되도록 조절될 수 있다.The fifth cycle of supplying the fifth reactant and the purge gas to form the barium precursor film and the sixth cycle of supplying the sixth reactant and the purge gas to form the strontium precursor film and the titanium precursor film to form the titanium precursor film The ratio between the seventh reactant and the seventh cycle of supplying the purge gas may be adjusted such that the concentration ratio of barium, strontium and titanium is about 1: 1: 1.

이어서, 상기 바륨 전구체 막, 스트론튬 전구체 막 및 티타늄 전구체 막이 형성된 기판(100) 상으로 산화제를 공급하여 상기 바륨 전구체 막, 스트론튬 전구체 막, 티타늄 전구체 막 및 산화제 사이의 산화 반응에 의한 BST 박막(바륨 스트론튬 티타늄 산화막)을 형성한다. 특히, 상기 BST 박막은 결정화된 STO 박막 상에 원자층 증착을 이용하여 형성되므로 상기 단계들을 수행하는 동안 상기 STO 박막의 결정 구조에 따라 결정화될 수 있다. 따라서, 상기 BST 박막을 결정화시키기 위한 별도의 열처리가 요구되지 않는다.Subsequently, an oxidant is supplied onto the substrate 100 on which the barium precursor film, the strontium precursor film, and the titanium precursor film are formed, thereby forming a BST thin film (barium strontium) by an oxidation reaction between the barium precursor film, the strontium precursor film, the titanium precursor film, and the oxidant. Titanium oxide film). In particular, since the BST thin film is formed using atomic layer deposition on the crystallized STO thin film, it may be crystallized according to the crystal structure of the STO thin film during the steps. Therefore, a separate heat treatment for crystallizing the BST thin film is not required.

이어서, 상기 산화 반응에 의한 반응 부산물 및 잔여 산화제를 제거하기 위한 퍼지 가스가 제공되며, 상기 반응 부산물 및 잔여 산화제는 상기 퍼지 가스와 함께 진공 배기될 수 있다. 한편, 상기 산화제로는 산소(O2), 오존(O3), 산소 플라즈마 등이 사용될 수 있다.Subsequently, a purge gas for removing the reaction by-products and residual oxidant by the oxidation reaction is provided, and the reaction by-products and residual oxidant may be evacuated together with the purge gas. Meanwhile, oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), oxygen plasma, or the like may be used as the oxidant.

상기와 같은 BST 박막의 형성을 위한 단계들은 목적하는 두께, 예를 들면, 약 145 내지 250Å 정도의 두께가 구현될 때까지 반복적으로 수행될 수 있다.The steps for forming the BST thin film as described above may be repeatedly performed until a desired thickness, for example, a thickness of about 145 to 250 mm 3 is realized.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 BST 박막은 다음과 같은 단계들을 통해 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the BST thin film may be formed through the following steps.

먼저, 기판 상에 바륨 전구체를 포함하는 제5 반응물을 이용하여 바륨 전구체 막을 형성한다. 상기 바륨 전구체 막을 형성하는 방법에 대한 추가적인 상세 설명은 기 설명된 바와 실질적으로 동일하므로 생략한다.First, a barium precursor film is formed on a substrate using a fifth reactant including a barium precursor. Further details of the method of forming the barium precursor film are omitted since they are substantially the same as described above.

상기 바륨 전구체 막 상으로 산화제를 공급하여 상기 STO 박막 상에 바륨 산화막을 형성한다.An oxidant is supplied onto the barium precursor film to form a barium oxide film on the STO thin film.

상기 바륨 전구체가 형성된 기판 상에 스트론튬 전구체를 포함하는 제6 반응물을 이용하여 스트론튬 전구체 막을 형성한다. 상기 스트론튬 전구체 막을 형성하는 방법에 대한 추가적인 상세 설명은 기 설명된 바와 실질적으로 동일하므로 생략한다.A strontium precursor film is formed on the substrate on which the barium precursor is formed by using the sixth reactant including the strontium precursor. Further details of the method of forming the strontium precursor film are substantially the same as described above, and thus will be omitted.

상기 스트론튬 전구체 막 상으로 산화제를 공급하여 상기 바륨 산화막 상에 스트론튬 산화막을 형성한다.An oxidant is supplied onto the strontium precursor film to form a strontium oxide film on the barium oxide film.

상기 스트론튬 산화막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제7 반응물을 이용하여 티타늄 전구체 막을 형성한다. 상기 티타늄 전구체 막을 형성하는 방법에 대한 추가적인 상세 설명은 기 설명된 바와 실질적으로 동일하므로 생략한다.A titanium precursor film is formed on the strontium oxide film using a seventh reactant including a titanium precursor. Further details of the method of forming the titanium precursor film are omitted since they are substantially the same as described above.

상기 티타늄 전구체 막 상으로 산화제를 공급하여 상기 바륨 산화막, 스트론튬 산화막, 티타늄 전구체 막 및 상기 산화제 사이의 산화 반응에 의한 BST 박막을 형성한다. 상기 BST 박막은 상기 결정화된 STO 박막 상에 원자층 증착을 이용하여 형성되므로 상기 STO 박막과 동일한 결정 구조를 가질 수 있다. 따라서, 상기 BST 박막을 결정화시키기 위한 별도의 열처리가 요구되지 않는다.An oxidant is supplied onto the titanium precursor film to form a BST thin film by an oxidation reaction between the barium oxide film, the strontium oxide film, the titanium precursor film, and the oxidant. Since the BST thin film is formed by atomic layer deposition on the crystallized STO thin film, the BST thin film may have the same crystal structure as the STO thin film. Therefore, a separate heat treatment for crystallizing the BST thin film is not required.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 BST 박막은 다음과 같은 단계들을 통해 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the BST thin film may be formed through the following steps.

먼저, 기판(100) 상에 바륨 전구체 및 스트론튬 전구체를 포함하는 혼합 반응물을 이용하여 바륨 스트론튬 전구체 막을 형성한다. 상기 바륨 스트론튬 전구체 막을 형성하는 방법에 대한 추가적인 상세 설명은 기 설명된 바와 유사하므로 생략한다.First, a barium strontium precursor film is formed on the substrate 100 by using a mixed reactant including a barium precursor and a strontium precursor. Further details of the method of forming the barium strontium precursor film are similar to those described above and thus will be omitted.

상기 바륨 스트론튬 전구체 막 상으로 산화제를 공급하여 상기 STO 박막 상에 바륨 스트론튬 산화막을 형성한다.An oxidant is supplied onto the barium strontium precursor film to form a barium strontium oxide film on the STO thin film.

상기 바륨 스트론튬 산화막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제7 반응물을 이용하여 티타늄 전구체 막을 형성한다. 상기 티타늄 전구체 막을 형성하는 방법에 대한 추가적인 상세 설명은 기 설명된 바와 실질적으로 동일하므로 생략한다.A titanium precursor film is formed on the barium strontium oxide film using a seventh reactant including a titanium precursor. Further details of the method of forming the titanium precursor film are omitted since they are substantially the same as described above.

상기 티타늄 전구체 막 상으로 산화제를 공급하여 상기 바륨 스트론튬 산화막, 티타늄 전구체 막 및 상기 산화제 사이의 산화 반응에 의한 BST 박막을 형성한다. 상기 BST 박막은 상기 결정화된 STO 박막 상에 원자층 증착을 이용하여 형성되므로 상기 STO 박막과 동일한 결정 구조를 가질 수 있다. 따라서, 상기 BST 박막을 결정화시키기 위한 별도의 열처리가 요구되지 않는다.An oxidant is supplied onto the titanium precursor film to form a BST thin film by an oxidation reaction between the barium strontium oxide film, the titanium precursor film, and the oxidant. Since the BST thin film is formed by atomic layer deposition on the crystallized STO thin film, the BST thin film may have the same crystal structure as the STO thin film. Therefore, a separate heat treatment for crystallizing the BST thin film is not required.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시드 유전막(130)과 벌크 유전막(131)은 동일한 공정 챔버 내에서 인시튜 방식으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 벌크 유전막(131)을 형성하는 동안 상기 기판(100)의 온도는 약 300 내지 400℃ 정도로 유지될 수 있다. 상기 기판의 온도가 400℃보다 높은 경우, 상기 벌크 유전막(131)의 두께 제어가 용이하지 않으며, 이에 따라 상기 벌크 유전막(131)의 스텝 커버리지가 열악해질 수 있다. 또한, 상기 벌크 유전막(131)에서 성분들 사이의 조성비를 제어하기가 용이하지 않다. 특히, 3차원 구조의 하부 전극(128) 상에서 위치별 조성비를 조절하기 어렵다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the seed dielectric layer 130 and the bulk dielectric layer 131 may be formed in-situ in the same process chamber. In detail, the temperature of the substrate 100 may be maintained at about 300 to about 400 ° C. while forming the bulk dielectric layer 131. When the temperature of the substrate is higher than 400 ° C., it is not easy to control the thickness of the bulk dielectric layer 131, and thus, the step coverage of the bulk dielectric layer 131 may be poor. In addition, it is not easy to control the composition ratio between the components in the bulk dielectric layer 131. In particular, it is difficult to adjust the composition ratio for each position on the lower electrode 128 of the three-dimensional structure.

도 5를 참조하면, 상기 벌크 유전막(131) 상에 커패시터(C)의 상부 전극(132)을 형성하여, 하부 전극(128), 시드 유전막(130), 벌크 유전막(131) 및 상부 전극(132)을 포함하는 커패시터(C)를 형성한다. 이 경우, 상기 상부 전극(132)은 폴리실리콘과 같은 반도체 물질, 루테늄(Ru), 플라티늄(Pt) 혹은 이리듐(Ir) 등과 같은 희금속 또는 이들의 합금, 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨 질화물(TaN), 텅스텐 질화물(WN) 등과 같은 도전성 금속 질화물 등을 사용하여 형성한다. 상기 상부 전극(132)은 단일막 또는 다층 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 5, the upper electrode 132 of the capacitor C is formed on the bulk dielectric layer 131 to form the lower electrode 128, the seed dielectric layer 130, the bulk dielectric layer 131, and the upper electrode 132. To form a capacitor (C) comprising a). In this case, the upper electrode 132 may be a semiconductor material such as polysilicon, a rare metal such as ruthenium (Ru), platinum (Pt) or iridium (Ir), or an alloy thereof, titanium nitride (TiN), or tantalum nitride (TaN). And conductive metal nitride such as tungsten nitride (WN) or the like. The upper electrode 132 may have a single layer or a multilayer structure.

도시된 바에 따르면, 상기 하부 전극(128)이 실린더 형상을 갖고 있으나, 본 발명의 실시예들은 다양한 형상의 입체 구조를 갖는 하부 전극에 적용될 수 있다.As shown, although the lower electrode 128 has a cylindrical shape, embodiments of the present invention may be applied to the lower electrode having a three-dimensional structure of various shapes.

벌크 유전막에 대한 X선 회절 분석X-ray Diffraction Analysis on Bulk Dielectric Films

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 복합 유전막과 종래의 기술에 따라 형성된 유전막의 X선 회절 분석 결과를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis of a composite dielectric film formed according to an embodiment of the present invention and a dielectric film formed according to the related art.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따라 STO 박막과 BTO 박막을 형성하였다. 구체적으로, Sr(metmhd) 및 Ti(tmhd)2(mpd)를 사용하는 원자층 증착을 통해 기판 상에 STO 박막을 약 50Å 정도의 두께로 형성하였다. 이때, 상기 기판은 약 350℃ 정도의 온도로 가열되었으며, 상기 기판이 위치된 원자층 증착 챔버 내부의 압력은 약 1torr 정도로 유지되었다.First, an STO thin film and a BTO thin film were formed according to an embodiment of the present invention. Specifically, the STO thin film was formed on the substrate to about 50 kPa by atomic layer deposition using Sr (metmhd) and Ti (tmhd) 2 (mpd). At this time, the substrate was heated to a temperature of about 350 ℃, the pressure inside the atomic layer deposition chamber in which the substrate is located was maintained about 1 torr.

이어서, 동일한 챔버 내에서 상기 STO 박막 상에 Ba(metmhd) 및 Ti(tmhd)2(mpd)를 사용하는 원자층 증착을 통해 제1 BTO 박막을 약 150Å 정도의 두께로 형성하였다. 이때, 상기 기판의 온도는 약 350℃ 정도로 유지되었으며, 상기 챔버 내부의 압력은 약 1torr 정도로 유지되었다.Subsequently, the first BTO thin film was formed to a thickness of about 150 kPa through atomic layer deposition using Ba (metmhd) and Ti (tmhd) 2 (mpd) on the STO thin film in the same chamber. At this time, the temperature of the substrate was maintained about 350 ℃, the pressure inside the chamber was maintained about 1 torr.

또한, 종래의 기술에 따라 기판 상에 Ba(metmhd) 및 Ti(tmhd)2(mpd)를 사용하여 제2 BTO 박막을 약 200Å 정도의 두께로 형성하였다. 이때, 상기 기판의 온도는 약 350℃ 정도로 유지되었으며, 상기 챔버 내부의 압력은 약 1torr 정도로 유지 되었다.In addition, according to the prior art, a second BTO thin film was formed on the substrate using a thickness of about 200 kPa using Ba (metmhd) and Ti (tmhd) 2 (mpd). At this time, the temperature of the substrate was maintained about 350 ℃, the pressure inside the chamber was maintained about 1 torr.

도 6을 참조하면, 상기 STO 박막과 제1 BTO 박막을 포함하는 복합 유전막의 경우, 상기 제1 BTO 박막이 결정화되었음이 확인되었으나, 상기 제2 BTO 박막의 경우 결정화가 확인되지 않았다.Referring to FIG. 6, in the composite dielectric film including the STO thin film and the first BTO thin film, it was confirmed that the first BTO thin film was crystallized, but crystallization was not confirmed in the second BTO thin film.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 원자층 증착에 의해 결정화된 STO 박막 상에 BTO 박막 또는 BST 박막을 원자층 증착을 통해 형성함으로써 상기 BTO 박막 또는 BST 박막을 증착 단계에서 결정화시킬 수 있다. 따라서, 상기 STO 박막의 결정화를 위한 열처리 및 상기 BTO 박막 또는 BST 박막의 결정화를 위한 열처리를 생략할 수 있다. 따라서, 반도체 장치의 제조 공정을 단순화시킬 수 있으며, 반도체 장치의 열적 스트레스를 감소시킬 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, the BTO thin film or BST thin film can be crystallized in the deposition step by forming the BTO thin film or BST thin film on the STO thin film crystallized by atomic layer deposition through atomic layer deposition. have. Therefore, the heat treatment for crystallization of the STO thin film and the heat treatment for crystallization of the BTO thin film or BST thin film can be omitted. Therefore, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified, and the thermal stress of the semiconductor device can be reduced.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

Claims (13)

기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계;Forming a lower electrode on the substrate; 상기 하부 전극 상에 원자층 증착을 이용하여 결정화된 패로브스카이트 시드 유전막(perovskite seed dielectric layer)를 형성하는 단계;Forming a perovskite seed dielectric layer crystallized using atomic layer deposition on the lower electrode; 상기 시드 유전막 상에 원자층 증착을 이용하여 결정화된 패로브스카이트 벌크 유전막(bulk dielectric layer)을 형성하는 단계; 및Forming a crystallized perovskite bulk dielectric layer using atomic layer deposition on the seed dielectric layer; And 상기 벌크 유전막 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 커패시터 제조 방법.Forming an upper electrode on the bulk dielectric layer. 제1항에 있어서, 상기 시드 유전막은 스트론튬 티타늄 산화물(SrTiO3) 또는 칼슘 티타늄 산화물(CaTiO3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.The method of claim 1, wherein the oxide dielectric layer capacitor manufacturing method comprising the strontium titanium oxide (SrTiO 3), or calcium titanium oxide (CaTiO 3). 제2항에 있어서, 상기 시드 유전막을 형성하는 단계는,The method of claim 2, wherein the forming of the seed dielectric layer comprises: 상기 하부 전극 상에 스트론튬 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 하부 전극 상에 스트론튬 전구체 막을 형성하는 단계;Supplying a first reactant including a strontium precursor on the lower electrode to form a strontium precursor film on the lower electrode; 상기 스트론튬 전구체 막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계; 및Supplying a second reactant including a titanium precursor on the strontium precursor film to form a titanium precursor film; And 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 스트론튬 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.Supplying an oxidant on the titanium precursor film to form a crystallized strontium titanium oxide film. 제2항에 있어서, 상기 시드 유전막을 형성하는 단계는,The method of claim 2, wherein the forming of the seed dielectric layer comprises: 상기 하부 전극 상에 스트론튬 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 하부 전극 상에 스트론튬 전구체 막을 형성하는 단계;Supplying a first reactant including a strontium precursor on the lower electrode to form a strontium precursor film on the lower electrode; 상기 스트론튬 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 스트론튬 산화막을 형성하는 단계;Supplying an oxidant on the strontium precursor film to form a strontium oxide film; 상기 스트론튬 산화막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계; 및Supplying a second reactant including a titanium precursor onto the strontium oxide film to form a titanium precursor film; And 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 스트론튬 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.Supplying an oxidant on the titanium precursor film to form a crystallized strontium titanium oxide film. 제1항에 있어서, 상기 벌크 유전막은 바륨 티타늄 산화물(BaTiO3), 바륨 스트론튬 티타늄 산화물((Ba,Sr)TiO3), 스트론튬 티타늄 산화물(SrTiO3), 칼슘 티타늄 산화물(CaTiO3), 바륨 스트론튬 지르코늄 티타늄 산화물((Ba,Sr)(Zr,Ti)O3) 및 바륨 지르코늄 산화물(BaZrO3)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.The method of claim 1, wherein the bulk dielectric is barium titanium oxide (BaTiO 3), barium strontium titanium oxide ((Ba, Sr) TiO 3 ), strontium titanium oxide (SrTiO 3), calcium titanium oxide (CaTiO 3), barium strontium Zirconium titanium oxide ((Ba, Sr) (Zr, Ti) O 3 ) and barium zirconium oxide (BaZrO 3 ) at least one selected from the group consisting of a capacitor manufacturing method. 제5항에 있어서, 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는,The method of claim 5, wherein the forming of the bulk dielectric layer comprises: 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체 막을 형성하는 단계;Supplying a first reactant including a barium precursor on the seed dielectric layer to form a barium precursor layer on the seed dielectric layer; 상기 바륨 전구체 막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계; 및Supplying a second reactant including a titanium precursor onto the barium precursor film to form a titanium precursor film; And 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 바륨 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.Supplying an oxidant on the titanium precursor film to form a crystallized barium titanium oxide film. 제5항에 있어서, 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는,The method of claim 5, wherein the forming of the bulk dielectric layer comprises: 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체 막을 형성하는 단계;Supplying a first reactant including a barium precursor on the seed dielectric layer to form a barium precursor layer on the seed dielectric layer; 상기 바륨 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 바륨 산화막을 형성하는 단계;Supplying an oxidant on the barium precursor film to form a barium oxide film; 상기 바륨 산화막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계; 및Supplying a second reactant including a titanium precursor on the barium oxide film to form a titanium precursor film; And 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 바륨 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.Supplying an oxidant on the titanium precursor film to form a crystallized barium titanium oxide film. 제5항에 있어서, 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는,The method of claim 5, wherein the forming of the bulk dielectric layer comprises: 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체 막을 형성하는 단계;Supplying a first reactant including a barium precursor on the seed dielectric layer to form a barium precursor layer on the seed dielectric layer; 상기 바륨 전구체 막 상에 스트론튬 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하 여 상기 바륨 전구체 막 상에 스트론튬 전구체 막을 형성하는 단계;Supplying a second reactant including a strontium precursor on the barium precursor film to form a strontium precursor film on the barium precursor film; 상기 스트론튬 전구체 막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제3 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계; 및Supplying a third reactant including a titanium precursor to the strontium precursor film to form a titanium precursor film; And 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 바륨 스트론튬 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.Supplying an oxidant on said titanium precursor film to form a crystallized barium strontium titanium oxide film. 제5항에 있어서, 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는,The method of claim 5, wherein the forming of the bulk dielectric layer comprises: 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체 막을 형성하는 단계;Supplying a first reactant including a barium precursor on the seed dielectric layer to form a barium precursor layer on the seed dielectric layer; 상기 바륨 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 바륨 산화막을 형성하는 단계;Supplying an oxidant on the barium precursor film to form a barium oxide film; 상기 바륨 산화막 상에 스트론튬 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 상기 바륨 산화막 상에 스트론튬 전구체 막을 형성하는 단계;Supplying a second reactant including a strontium precursor on the barium oxide film to form a strontium precursor film on the barium oxide film; 상기 스트론튬 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 스트론튬 산화막을 형성하는 단계;Supplying an oxidant on the strontium precursor film to form a strontium oxide film; 상기 스트론튬 산화막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제3 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계; 및Supplying a third reactant including a titanium precursor to the strontium oxide film to form a titanium precursor film; And 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 바륨 스트론튬 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.Supplying an oxidant on said titanium precursor film to form a crystallized barium strontium titanium oxide film. 제5항에 있어서, 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는,The method of claim 5, wherein the forming of the bulk dielectric layer comprises: 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체 및 스트론튬 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 시드 유전막 상에 바륨 스트론튬 전구체 막을 형성하는 단계;Supplying a first reactant including a barium precursor and a strontium precursor on the seed dielectric layer to form a barium strontium precursor layer on the seed dielectric layer; 상기 바륨 스트론튬 전구체 막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계; 및Supplying a second reactant including a titanium precursor onto the barium strontium precursor film to form a titanium precursor film; And 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 바륨 스트론튬 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.Supplying an oxidant on said titanium precursor film to form a crystallized barium strontium titanium oxide film. 제5항에 있어서, 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는,The method of claim 5, wherein the forming of the bulk dielectric layer comprises: 상기 시드 유전막 상에 바륨 전구체 및 스트론튬 전구체를 포함하는 제1 반응물을 공급하여 상기 시드 유전막 상에 바륨 스트론튬 전구체 막을 형성하는 단계;Supplying a first reactant including a barium precursor and a strontium precursor on the seed dielectric layer to form a barium strontium precursor layer on the seed dielectric layer; 상기 바륨 스트론튬 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 바륨 스트론튬 산화막을 형성하는 단계;Supplying an oxidant on the barium strontium precursor film to form a barium strontium oxide film; 상기 바륨 스트론튬 산화막 상에 티타늄 전구체를 포함하는 제2 반응물을 공급하여 티타늄 전구체 막을 형성하는 단계; 및Supplying a second reactant including a titanium precursor on the barium strontium oxide film to form a titanium precursor film; And 상기 티타늄 전구체 막 상에 산화제를 공급하여 결정화된 바륨 스트론튬 티타늄 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.Supplying an oxidant on said titanium precursor film to form a crystallized barium strontium titanium oxide film. 제1항에 있어서, 상기 시드 유전막 및 상기 벌크 유전막은 300 내지 400℃에 서 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.The method of claim 1, wherein the seed dielectric layer and the bulk dielectric layer are formed at 300 to 400 ° C. 3. 제1항에 있어서, 상기 시드 유전막을 형성하는 단계와 상기 벌크 유전막을 형성하는 단계는 하나의 공정 챔버 내에서 인시튜 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 제조 방법.The method of claim 1, wherein forming the seed dielectric layer and forming the bulk dielectric layer are formed in-situ in a process chamber.
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KR20200136575A (en) * 2019-05-28 2020-12-08 한국해양대학교 산학협력단 Semiconductor device including a two-dimensional perovskite dielectric film and manufacturing method thereof
CN117727695A (en) * 2024-02-07 2024-03-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 CMOS device for reducing electric leakage and preparation method thereof

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