KR100232195B1 - 씨브이디 박막의 형성을 위한 공급 가스의 합성 방법 - Google Patents

씨브이디 박막의 형성을 위한 공급 가스의 합성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막에 관한 것으로, 특히 박막 형성시에 필요한 공급 가스의 합성에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 CVD 박막의 형성을 위한 공급 가스의 합성 방법은 ZrN 박막 형성을 위한 공급 가스 형성에 있어서, Li[N(CH3)(C2H5)]4와 ZrCl4를 반응시켜 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

씨브이디 박막의 형성을 위한 공급 가스의 합성 방법
본 발명은 박막에 관한 것으로, 특히 박막 형성시에 필요한 공급 가스의 합성에 관한 것이다.
일반적으로 CVD(Chemical Vapor Deposition)는 형성시키려고 하는 박막 재료를 구성하는 원소로 이루어진 1종 또는 2종 이상의 화합물, 단체가스를 기판위에 공급해 기상 또는 기판 표면에서의 화학반응에 의해서 박막을 형성시키는 방법을 말한다.
또한, 형성시키려는 박막의 종류에 의해서 여러가지 공급 가스의 선택이 가능하다는 것이 CVD의 특징이지만 일반적으로 취급을 용이하게 하기 위해서 상온에서 기체인것 또는 아주 높은 증기압을 가진 액체 고체 원료를 사용한다.
증기압이 너무 높은 경우는 냉각, 반대로 너무 낮은 경우는 가열해서 사용하는 일도있다.
실용적으로 고순도인 원료가 쉽게 입수될 수 있고, 독성이나 폭발의 위험성이 적은것이 우선 이용된다.
원료로는 수소화물, 할로겐화물, 유기금속화물이 사용된다.
또한, 박막의 고품질화, 퇴적 온도의 저온화, 퇴적 속도의 향상, 제어성의 개선 또 선택적 퇴적을 위해서 새로운 공급 가스의 검토가 행해지고 있는 중이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 CVD 박막 형성을 위한 공급 가스에 대하여 설명하면 다음과 같다.
제1도는 종래 공급 가스의 구성도이다.
먼저, 제1(a)도는 공급 가스로 쓰인 Zr[N(CH3)2]4의 구성도이다.
그리고 제1(b)도는 공급가스 Zr[N(C2H5)2]4의 구성도이다.
종래 발명은 Zr[N(CH3)2]4또는 Zr[N(C2H5)2]4의 공급 가스를 이용하여 CVD 장치의 반응로 내부의 웨이퍼 상에 반응 가스를 공급시켜 ZrN막을 형성하는 것이다.
상기와 같은 종래의 CVD 형성에 사용된 공급 가스는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 공급 가스로 Zr[N(C2H5)2]4를 사용할 경우 분자량이 큰 관계로 CVD 공정시 증기압력이 낮아서 필요한 증기 압력을 얻을 수 없다.
둘째, 공급 가스로 Zr[N(CH3)2]4를 사용할 경우 높은 반응도(Reactivity)로 인하여 막내의 카본(Carbon)의 함유량이 많아져 저항이 높아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 CVD 박막 형성에 사용된 공급 가스의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써 질좋은 박막을 형성하고, IC칩 제조시 금속(Metalization)의 확산(Diffusion)층이나 접착층(Adhesion Layer)으로 사용하기에 알맞은 공급 가스를 제공하는데 그 목적이 있다.
제1(a)도와 제1(b)도는 종래 발명의 공급 가스의 구성도.
제2도는 본 발명 일실시예의 공급 가스의 구성도.
본 발명의 CVD 박막 형성을 위한 공급 가스의 합성법 및 이 공급 가스를 사용하여 제조된 CVD 박막의 형성 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 공급 가스의 합성에 대해 설명하면 다음과 같다.
상압, -100℃~0℃ 사이의 온도에서 Ar 혹은 N2분위기에서 LiN(CH3)(C2H5)을 ZrCl4와 반응시켜 Zr[N(CH3)(C2H5)]4를 형성한다.
그리고, 제2도는 이 공급 가스의 화학적 구성도를 나타낸 것이다.
이것을 화학식으로 쓰면 4Lin(CH3)(C2H5) + ZrCl4→Zr[N(CH3)(C2H5)]4+ 4Lin(s)이다.
Zr[N(CH3)2]4나 Zr[N(C2H5)2]4의 중간적 성질을 갖으며 적은 카본(Carbon)을 함유한 막을 제조하기 위해 Lin(CH3)(C2H5)을 사용하여 공급 가스 Zr[N(CH3)(C2H5)]4를 형성하는 것이 종래의 방법과 다른 점이다.
그리고, 상기의 공급 가스 Zr[N(CH3)(C2H5)2]4를 이용하여 ZrN 박막을 형성하는 방법에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저 상기에 설명한 Zr[N(CH3)(C2H5)]4의 형성 후 막질(Purity)을 증대시키기 위하여 10-7torr~759 torr의 기압하에서 진공 증류(Vacuum Distillation)를 하거나, 여과를 한다.
그후 Zr[N(CH3)(C2H5)]4의 공급 가스를 이용하여 CVD 방식으로 ZrN 박막을 증착할때, 반응로에 공급 가스와 N2나 NH3과 같은 반응 가스를 넣은뒤 Si 등의 반도체층, SiO2등의 절연층, Al 등의 금속층 및, TiN, TiW 등의 금속화합물 등의 위에 ZrN 박막을 증착시킨다.
그후 막의 농도(Densitication)나 불순물의 감소(Impurity Reducing) 등 막의 성질을 좋게 하기 위하여 N2, NH3, H2분위기에서 RTA 혹은 N2, NH3, H2Plasma를 가한다.
상기에 설명한 CVD 장치의 반응로 내부의 증착온도는 120~350℃이고, 압력은 0.1~760 torr이다.
본 발명 일실시예에 따른 CVD 박막의 형성을 위한 공급 가스는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, Zr[N(CH3)2]4보다 높은 증기압을 갖는 공급 가스 Zr[N(CH3)(C2H5)2]4를 이용하여 ZrN막을 형성하므로, CVD 공정이 더 용이하고, 상대적으로 높은 성장률(Growth Rate)을 얻을수 있다.
둘째, ZrN 박막의 카본(Carbon)의 불순물을 훨씬 적게 할 수 있을 뿐만 아니라 N2, NH3, H2분위기에서 RTA 혹은 N2, NH3, H2플라즈마를 이용하여 카본(Carbon)의 함량을 쉽게 줄일수 있다.
이에 따라 형성된 Cvd ZrN막을 실제 소자에 적용할 수 있다.

Claims (2)

  1. CVD 공정에 의한 ZrN 박막 형성에 있어서, 상압, -100℃~0℃의 온도에서 Ar 또는 N2분위기에서 LiN(CH3)(C2H5)와 ZrCl4를, 4Lin(CH3)(C2H5) + ZrCl4→Zr[N(CH3)(C2H5)]4+ 4LiN(s)와 같이 반응시켜 합성된 Zr[N(CH3)(C2H5)]4를, 120~350℃의 온도 및 0.1 ~ 760torr의 압력 조건에서 N2또는 NH3의 반응가스와 함께 CVD 장치에 공급하여 ZrN 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 CVD 박막의 형성을 위한 공급 가스의 합성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 공급 가스 합성후 10-7torr ~ 756torr의 압력 조건으로 진공 증류 및 여과 과정을 거친후 CVD 공정에 사용하는 것을 특징으로 하는 CVD 박막의 형성을 위한 공급 가스의 합성 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014030776A1 (ko) * 2012-08-21 2014-02-27 Sm테크놀리지 지르코늄 질화물 결정 성장 방법

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