커패시터 및 그 제조 방법
A Capacitor and the Preparation Method Thereof
특허 요약
본 발명은 실리콘(silicon) 기판, 상기 실리콘 기판 상에 형성된 티타늄 산화물 함유 희생층, 상기 희생층 상에 형성된 하프늄-지르코늄 복합 산화물을 포함하는 유전층 및 상기 유전층 상에 형성된 금속계 전극을 포함하는 커패시터에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
1

실리콘(silicon) 기판;상기 실리콘 기판 상에 형성된 티타늄 산화물 함유 희생층;상기 희생층 상에 형성된 하프늄-지르코늄 복합 산화물을 포함하는 유전층; 및상기 유전층 상에 형성된 금속계 전극;을 포함하고,상기 실리콘 기판은 SiOx(0003c#x≤2)로 표시되는 실리콘 산화물을 포함하지 않는 것이며,상기 하프늄-지르코늄 복합 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 것인, 커패시터.[화학식 1]Hf1-xZrxO2(0.5003c#x003c#1)

2

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3

청구항 1에 있어서,상기 희생층의 두께는 1.0 내지 3.0 nm인 것인, 커패시터.

4

청구항 1에 있어서,상기 희생층은 산소 결핍(oxygen-deficient) 티타늄 산화물을 포함하지 않는 것인, 커패시터.

5

청구항 1에 있어서,상기 유전층은 반강유전성(antiferroelectric)인 것인, 커패시터.

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7

청구항 1에 있어서,상기 유전층의 두께는 5 내지 15 nm인 것인, 커패시터.

8

청구항 1에 있어서,상기 금속계 전극은 티타늄, 탈륨, 몰리브덴, 알루미늄 및 텅스텐으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 금속 또는 그들의 질화물을 포함하는 것인, 커패시터.

9

청구항 1에 있어서,상기 금속계 전극의 두께는 60 내지 80 nm인 것인, 커패시터.

10

청구항 1, 청구항 3 내지 5 및 청구항 7 내지 9 중 어느 한 항의 커패시터를 포함하는, 반도체 소자.

11

i) 실리콘 기판 상에 제1 증착에 의해서 티타늄 함유 전구층을 형성시키는 단계;ii) 오존의 존재 하에 상기 전구층 상에 하프늄 전구체 화합물 및 지르코늄 전구체 화합물로부터의 제2 증착에 의해서, 하프늄-지르코늄 복합 산화물을 포함하는 유전층을 형성시키면서, 상기 오존에 의해서 상기 티타늄 함유 전구층이 티타늄 산화물 함유 희생층으로 변화되는 단계;iii) 상기 유전층 상에 제3 증착에 의해서 금속계 전극을 형성시키는 단계;를 포함하고,상기 i) 단계 이전에, 상기 실리콘 기판 표면에 존재하는 이산화규소(SiO2) 막을 제거하는 단계를 더 포함하는 것이며,상기 하프늄-지르코늄 복합 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 것인, 커패시터의 제조 방법.[화학식 1]Hf1-xZrxO2(0.5003c#x003c#1)

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13

청구항 11에 있어서,상기 i) 단계에서의 상기 제1 증착은 플라즈마 파워를 이용한 스퍼터링 방식으로 수행되는 것인, 커패시터의 제조 방법.

14

청구항 11에 있어서,상기 희생층의 두께는 1.0 nm 내지 2.0 nm인 것인, 커패시터의 제조 방법.

15

청구항 11에 있어서,상기 희생층은 산소 결핍(oxygen-deficient) 티타늄 산화물을 포함하지 않는 것인, 커패시터의 제조 방법.

16

청구항 11에 있어서,상기 ii) 단계에서의 상기 제2 증착은 250 내지 300 ℃의 온도 하에서 수행되는 것인, 커패시터의 제조 방법.

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18

청구항 11에 있어서,상기 금속계 전극은 티타늄, 탈륨, 몰리브덴, 알루미늄 및 텅스텐으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 금속 또는 그들의 질화물을 포함하는 것인, 커패시터의 제조 방법.

19

청구항 11에 있어서,상기 iii) 단계에서의 제3 증착은 플라즈마 파워를 이용한 스퍼터링 방식으로 수행되는 것인, 커패시터의 제조 방법.

20

청구항 11에 있어서,상기 iii) 단계 이후에, 금속화 후 어닐링(post metallization annealing) 단계를 더 포함하는 것인, 커패시터의 제조 방법.