고유전 비정질 불소화 탄소 박막을 이용한 커패시터, 그 제조방법 및 이를 이용한 반도체
Semiconductor Structure and Semiconductor Devices Comprising High-k Amorphous Fluorinated Carbon Ultrathin Film Layer and Preparation Method thereof
특허 요약
본 발명은 유전상수가 크고 누설전류가 낮으며 절연강도가 높은 비정질 불소화 탄소의 박막을 유전막으로 포함하는 커패시터와 그 제조방법 및 이를 이용한 반도체 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하부 전극; 상부 전극; 및 상기 하부 전극과 상기 상부 전극의 사이에 배치되며, 유전상수가 10 이상인 비정질 불소화 탄소 박막을 포함하는 커패시터 유전막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터와 그 제조방법 및 이를 이용한 반도체 소자에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
1

하부 전극;상부 전극; 및상기 하부 전극과 상기 상부 전극의 사이에 배치되며, 유전상수가 10 이상인 비정질 불소화 탄소 박막을 포함하는 커패시터 유전막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터.

2

청구항 1에 있어서,비정질 불소화 탄소 박막은 비정질 탄소 박막의 댕글링 본드에 포획된 수소를 함께 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터.

3

청구항 1에 있어서,상기 비정질 불소화 탄소 박막은 등가 산화막 두께 0.1 nm, 인가 전압 1V 기준의 누설전류가 10 A/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 커패시터.

4

청구항 3에 있어서,상기 비정질 불소화 탄소 박막은 등가 산화막 두께 0.1 nm 기준의 절연강도가 10 MV/㎝ 이상인 것을 특징으로 하는 커패시터.

5

청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,상기 커패시터 유전막은 적층된 복수의 유전층으로 구성되고,상기 복수의 유전층 중 하나의 유전층이 유전상수가 10 이상인 비정질 불소화 탄소 박막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터.

6

청구항 5에 있어서,상기 복수의 유전층 중 나머지 유전층은 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 하프늄 산화물, 하프늄 산화 질화물, 하프늄 실리콘 산화 질화물, 란타늄 산화물, 란타늄 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 지르코늄 실리콘 산화물, 지르코늄 산화 질화물, 지르코늄 실리콘 산화 질화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 바륨 스트론튬 티타늄 산화물, 바륨 티타늄 산화물, 스트론튬 티타늄 산화물, 이트륨 산화물, 알루미늄 산화물, 납 스칸듐 탄탈륨 산화물 중에서 선택된 하나 이상의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터.

7

청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,상기 하부 전극은 스택 구조, 실린더 구조, 및 컨케이브 구조 중에서 선택된 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터.

8

청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,상기 상부 전극은 도전성을 갖는 금속막, 금속 질화막, 금속 산화막, 금속 산질화막, 및 불순물이 도핑된 폴리실리콘막 중에서 선택된 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터.

9

청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 커패시터의 제조방법으로,상기 커패시터 유전막을 구성하는 유전상수가 10 이상인 비정질 불소화 탄소 박막은,(A) 하부 전극이 형성된 기판을 플라즈마 반응기 내에 위치시키는 단계; (B) 상기 반응기 내에 불화탄소 가스를 포함하는 제1가스 및 비활성 가스를 포함하는 제2가스를 주입하는 단계; 및(C) 상기 반응기에 플라즈마를 발생시키는 단계;를 포함하며,이때 반응기의 온도, 압력, 제1가스의 유량, 제2가스의 유량 및 플라즈마의 세기 중 적어도 하나를 조절하여 유전상수가 10 이상인 비정질 박막이 성장되도록 하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터의 제조방법.

10

청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.

11

청구항 10에 있어서,기판;상기 기판에 서로 마주보며 배치되는 소스/드레인 영역;상기 기판 상에 배치되어 전계를 인가하는 게이트 전극;상기 게이트 전극과 상기 기판 사이에 개재되는 게이트 유전막; 및상기 소스/드레인 영역에 전기적으로 연결되는 컨택 구조물; 및 상기 컨택 구조물에 연결되는 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.

12

청구항 10에 있어서,활성 영역이 정의된 기판;상기 활성 영역을 가로질러 제1 방향으로 연장되는 워드 라인;상기 워드 라인의 상부에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 비트 라인;상기 활성 영역에 연결되는 컨택 구조물; 및상기 컨택 구조물에 연결되는 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.