본 기술은 루테늄 하부 전극 위에 원자층 증착 수퍼사이클로 이트륨이 균일하게 도핑된 지르코늄 산화물 유전막을 쌓고, 질소 분위기 800℃ 어닐링 후 스퍼터링으로 루테늄 상부 전극을 형성하는 MIM 커패시터 제조 기술입니다. 이트륨 산화물 1회당 지르코늄 산화물 2회 증착 비율로 이트륨 함량을 3.69%로 맞춥니다.
DRAM 등 메모리 소자의 소형화에는 높은 유전율과 낮은 누설전류가 동시에 필요하지만, 기존 ZrO2/Al2O3/ZrO2 같은 이원 산화물 구조로는 이를 달성하기 어려웠습니다. SrTiO3나 BaSrTiO3 같은 다상 유전막은 연구 단계에 머물러 산업 공정에 도입하기 어려운 한계가 존재했습니다.
본 기술은 수퍼사이클 증착으로 별도 공정 없이 도핑 농도를 원자 수준에서 제어하여, 이트륨 도핑이 지르코니아의 유전율을 높이고 절연 특성을 개선하도록 합니다. 그 결과 커패시터의 저장 용량은 늘고 누설전류는 줄어듭니다. 기존 high-k 공정 장비를 그대로 쓰는 DRAM 셀 커패시터와 임베디드 메모리 공정에 적용될 수 있어 신규 유전 재료 도입 부담 없이 차세대 미세 소자로 확장할 수 있습니다.
본 발명은 산업통산자원부의 게이트 스페이서 및 다중 패터닝 기술을 위한 SiN / SiO2 플라즈마 원자층 증착 공정 및 대체기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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