커패시터와 그 제조 방법 및 커패시터를 포함하는 소자
Capacitor, method of manufacturing the same, and device including capacitor
특허 요약
커패시터와 그 제조 방법 및 커패시터를 포함하는 소자에 관해 개시되어 있다. 개시된 커패시터는 제 1 전극, 상기 제 1 전극과 이격하여 배치된 제 2 전극, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치된 것으로 스트론튬 티타늄 산화물을 포함하는 유전체층, 및 상기 제 1 전극과 상기 유전체층 사이에 배치된 버퍼층을 포함할 수 있고, 상기 버퍼층은 게르마늄 산화물 및 게르마늄 물질부를 포함할 수 있고, 상기 게르마늄 물질부는 산소와 미결합된 게르마늄으로 구성될 수 있다.
청구항
번호청구항
1

제 1 전극; 상기 제 1 전극과 이격하여 배치된 제 2 전극; 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치된 것으로, 스트론튬 티타늄 산화물을 포함하는 유전체층; 및 상기 제 1 전극과 상기 유전체층 사이에 배치된 것으로, 게르마늄 산화물 및 게르마늄 물질부를 포함하고, 상기 게르마늄 물질부는 산소와 미결합된 게르마늄으로 구성된 버퍼층을 포함하며, 상기 버퍼층에서 상기 게르마늄 물질부의 함량은 50 wt% 미만인 커패시터.

2

제 1 항에 있어서, 상기 게르마늄 산화물은 GeOx (여기서, x는 0<x≤2)인 커패시터.

3

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4

제 1 항에 있어서, 상기 버퍼층은 0.2 nm 내지 3 nm 범위의 두께를 갖는 커패시터.

5

제 1 항에 있어서, 상기 스트론튬 티타늄 산화물은 SrxTi1-xO3-y (여기서, x는 0.45≤x≤0.55, y는 0≤y≤0.5)인 커패시터.

6

제 1 항에 있어서, 상기 스트론튬 티타늄 산화물의 산소 공공(oxygen vacancy) 농도는 20 mol% 이하인 커패시터.

7

제 1 항에 있어서, 상기 유전체층은 1 nm 내지 30 nm 범위의 두께를 갖는 커패시터.

8

제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극은 Ru 및 RuOx (여기서, x는 0<x≤2) 중 적어도 하나를 포함하는 커패시터.

9

제 1 항에 있어서, 상기 제 2 전극은 RuOx (여기서, x는 0<x≤2), Ru, Pt 및 TiN 중 적어도 하나를 포함하는 커패시터.

10

청구항 1, 2, 4 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 커패시터를 데이터 저장 부재로 포함하는 메모리 소자.

11

제 1 전극을 마련하는 단계; 상기 제 1 전극 상에 제 1 ALD(atomic layer deposition) 공정을 이용해서 게르마늄 산화물을 포함하는 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 상에 제 2 ALD 공정을 이용해서 스트론튬 티타늄 산화물을 포함하는 유전체층을 형성하는 단계; 및 상기 유전체층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 버퍼층 및 상기 유전체층은 열처리 공정에 의해 열처리되고, 상기 열처리 공정 후, 상기 버퍼층은 게르마늄 산화물 및 게르마늄 물질부를 포함하고, 상기 게르마늄 물질부는 산소와 미결합된 게르마늄으로 구성되며,상기 버퍼층에서 상기 게르마늄 물질부의 함량은 50 wt% 미만인 커패시터의 제조 방법.

12

제 11 항에 있어서, 상기 제 1 ALD 공정은, 상기 제 1 전극이 배치된 챔버 내에 Ge 전구체를 공급하는 단계; 상기 챔버를 제 1 퍼지(purge) 가스로 퍼지하는 단계; 상기 챔버 내에 제 1 반응제(reactant)를 공급하는 단계; 및 상기 챔버를 제 2 퍼지 가스로 퍼지하는 단계를 포함하는 커패시터의 제조 방법.

13

제 11 항에 있어서, 상기 제 2 ALD 공정은 제 1 서브 사이클 및 제 2 서브 사이클을 포함하고, 상기 제 1 서브 사이클은, 상기 버퍼층이 형성된 상기 제 1 전극이 배치된 챔버 내에 Ti 전구체를 공급하는 단계; 상기 챔버를 제 3 퍼지 가스로 퍼지하는 단계; 상기 챔버 내에 제 2 반응제를 공급하는 단계; 및 상기 챔버를 제 4 퍼지 가스로 퍼지하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 서브 사이클은, 상기 챔버 내에 Sr 전구체를 공급하는 단계; 상기 챔버를 제 5 퍼지 가스로 퍼지하는 단계; 상기 챔버 내에 제 3 반응제를 공급하는 단계; 및 상기 챔버를 제 6 퍼지 가스로 퍼지하는 단계를 포함하는 커패시터의 제조 방법.

14

제 11 항에 있어서, 상기 버퍼층을 형성하는 단계 및 상기 유전체층을 형성하는 단계 각각에서 증착 온도는 230〜370℃ 범위인 커패시터의 제조 방법.

15

제 11 항에 있어서, 상기 열처리 공정은 450〜700℃의 온도로 수행하는 커패시터의 제조 방법.

16

제 11 항에 있어서, 상기 열처리 공정 후, 상기 버퍼층에 포함된 상기 게르마늄 산화물은 GeOx (여기서, x는 0<x≤2)인 커패시터의 제조 방법.

17

제 11 항에 있어서, 상기 열처리 공정 후, 상기 스트론튬 티타늄 산화물의 산소 공공(oxygen vacancy) 농도는 20 mol% 이하인 커패시터의 제조 방법.

18

제 11 항에 있어서, 상기 제 1 전극은 Ru 및 RuOx (여기서, x는 0<x≤2) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제 2 전극은 RuOx (여기서, x는 0<x≤2), Ru, Pt 및 TiN 중 적어도 하나를 포함하는 커패시터의 제조 방법.