KR100300655B1 - 헥사메틸-디실라잔을 사용한 박막의 액체소스형성 - Google Patents

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Abstract

크실렌/메틸에틸케톤 용매내에 스트론튬, 탄탈 및 비스무트 2-에틸헥사노에이트 등의 몇가지 메탈 2-에틸헥사노에이트를 함유하는 프리커서액체가 제조되고, 기판(5, 858)은 진공퇴적챔버(2)내에 놓여지고, 소량의 헥사메틸-디실라잔이 프리커서액체에 첨가되어 미스트형상으로 되고, 미스트는 기판위에 프리커서액체의 층을 퇴적하기 위해 퇴적챔버내에 흘려진다. 이 액체는 건조되고 베이킹되고 어닐링되어, 기판위에 스트론튬 비스무트 탄탈레이트 등의 층으로 된 슈퍼격자재료의 박막(506, 860)을 형성한다. 다음에, 집적회로(600, 850)는 집적회로의 구성요소 (604), (872)내에 층으로 된 슈퍼격자재료막의 적어도 일부를 포함하도록 완료된다.

Description

헥사메틸-디실라잔을 사용한 박막의 액체소스형성{LIQUID SOURCE FORMATION OF THIN FILMS USING HEXAMETHYL-DISILAZANE}
1995년 10월 10일 발행된 미국특허 제 5,456,945호에 설명된 액체프리커서의 미스트(mist)형상 퇴적의 공정과 1995년 6월 13일 발행된 미국특허 제 5,423,285호에 설명된 스핀온공정 등의 액체퇴적공정은 집적회로용 품질의 박막을 제조하는데 유용함이 공지되어 있다. 미스트형상 퇴적공정은 집적회로의 일반적인 제조에 대해서 중요한 이점을 가짐이 또한 공지되어 있다. 미스트형상 퇴적공정은 바륨 스트론튬 티타네이트와 다른 비교적 간단한 메탈옥사이드의 양호한 집적회로용 품질의 박막을 제조하는데 사용될 수 있었으나, 층으로 된 슈퍼격자재료 등의 더욱 복잡한 재료를 사용한 경우, 고품질막은 박막층의 형상이 커패시터에서 평탄하고 균일한 유전층 등의 평탄한 구조만을 가지는 때에만 제조될 수 있었다. 박막구조가 단차 등의 날카로운 코너를 가지는 경우, 층으로 된 슈퍼격자재료는 코너를 채우는 경향이 있고 하부층의 외형을 따르지 않는다. 집적회로기술에서, 이는 층으로 된슈퍼격자재료에 대해 사용되는 경우 양호한 단차범위를 가지지 않음을 나타낸다. 액체소스의 점도가 한층 양호한 단차범위를 제공하도록 조절되면, 막의 품질은 크게 저하하고 그 결과 단락된 층으로 되고 전자특성이 비교적 나빠진다. 그러나, 첨단의 집적회로는 단차와 다른 날카로운 코너를 포함하는 꽤 복잡한 구조를 가진다. 따라서, 지금까지 층으로 된 슈퍼격자재료에 대해 미스트형상 퇴적공정의 사용은 제한되어 왔다. 층으로 된 슈퍼격자재료는 집적회로에서 상기 이례적인 특성을 가지므로, 미스트형상 퇴적공정을 가지는 것은, 복잡한 구조를 가지는 집적회로에서 이 재료가 사용될 수 있도록 하므로 매우 바람직하다.
본 발명은 액체소스를 사용하는 박막의 제조방법에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 집적회로에 사용하기에 적합한 두께와 품질의 메탈-옥사이드박막의 제조에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 사용되는 미스트형상 퇴적장치의 퇴적챔버의 절단면도
도 2는 도 1의 장치의 입력노즐조립품과 배출노즐조립품의 확대평면도
도 3은 도 1의 장치에 사용되는 복잡한 시스템의 확대된 상면개략도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 층으로 된 슈퍼격자재료박막의 제조를 도시하는 흐름도
도 5는 기판에 스트론튬 비스무트 탄탈레이트의 박막을 도포하여 덮는 스텝을 나타내는 본 발명의 공정에 의해 제작된 집적회로디바이스의 전자현미경사진의 도면
도 6은 본 발명의 방법을 사용하여 제조된 집적회로 커패시터의 일부분의 단면도
도 7은 층으로 된 슈퍼격자재료로 이루어진 DRAM메모리셀의 단면도
도 8은 본 발명의 공정에 따라 제조된 스트론튬 비스무트 탄탈레이트 커패시터에 대한 전계의 함수로서 측전된 분극의 그래프
도 9는 도 8의 스트론튬 비스무트 탄탈레이트 커패시터에 대한, 측정된 잔류분극 대 절환사이클수의 그래프, 즉, 피로곡선
도 10은 도 8의 스트론튬 비스무트 탄탈레이트 커패시터에 대한, 인가전압 대 누설전류의 그래프
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1: 장치2: 진공퇴적챔버
3, 3': 원형필드판4: 기판홀더
4-1, 4-2: 주변부5, 858: 기판
6: 배리어판8: 입력노즐조립품
10: 배출노즐조립품12: 퇴적챔버본체
14, 106: 리드15: 힌지
16: UV소스(자외선조사원)17: 퇴적영역
18: 기판회전모터20, 20': 축
21: 커플링22: 절연축
23: 피드쓰루(feedthrough)24: 로드(rod)
25: 입력슬리브26: 입력튜브
28, 29: 배출튜브30: 나사
31, 31': 구멍32: 단부캡
40, 42: 매니폴드(manifold)조립품44: 흡입구
45: 튜브
46, 46-1, 46-2, 46-n: 미스트생성기
47, 49-1, 49-2, 49-n: 퇴적밸브
48: 배출벤트밸브
102: 전기수단108: 접속부
506: 스트론튬 비스무트 탄탈레이트층(박막)
508: 단차512: 단차의 정상
514: 단차의 바닥600, 850: 집적회로(웨이퍼)
604, 872: 집적회로의 구성요소(커패시터)
622: 실리콘웨이퍼624: SiO2층
626: 티탄층628, 632: 백금층
705: 벤트(vent)847, 878: 콘택트
851: 실리콘기판854: 필드산화영역
856: 절연체860: 슈퍼격자재료박막
870: 셀871: 트랜지스터
873: 게이트874: 소스
875: 드레인877: 제 2전극
본 발명은 금속화합물을 퇴적하는데 사용되는 액체프리커서에 용매로서 헥사메틸-디실라잔(HMDS)을 제공함으로써 상기 문제를 해결한다. HMDS는 층으로 된 슈퍼격자재료의 미스트형상 퇴적의 결과 단차범위에서 상당한 개선을 달성함을 알게 되었다. 개선이 미스트형상 퇴적공정에서 층으로 된 슈퍼격자재료에 대한 개선만큼 크지는 않으나, 미스트형상 퇴적공정과 스핀온 공정 모두에서 퇴적된 다른 메탈옥사이드의 단차범위를 개선시킴을 또한 알게 되었다.
본 발명은 금속화합물의 박막을 포함하는 집적회로를 제조하는 방법으로서, 집적회로기판을 제조하는 스텝과; 금속을 함유하는 소망의 화합물을 형성하기 위해 적어도 1종의 금속을 유효한 양으로 함유하는 액체프리커서와 헥사메틸-디실라잔을 제조하는 스텝과; 기판에 액체프리커서를 도포하는 스텝과; 소망의 금속화합물의 고형막을 형성하기 위해 기판위에 퇴적된 액체층을 처리하는 스텝과; 직접회로의전기 구성요소내에 적어도 금속화합물의 일부를 포함하도록 집적회로의 제조를 완료하는 스텝으로 이루어진 방법을 제공한다. 바람직하게는, 금속화합물은 층으로 된 슈퍼격자재료를 포함한다. 바람직하게는, 층으로 된 슈퍼격자재료는 스트론튬 비스무트 탄탈레이트, 스트론튬 비스무트 니오베이트 및 스트론튬 비스무트 탄탈륨 니오베이트로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 이루어진다. 바람직하게는, 도포하는 스텝은, 폐쇄된 퇴적챔버 내부에 기판을 위치시키는 스텝과; 액체프리커서의 미스트를 생성하는 스텝과; 기판위에 프리커서액체의 층을 형성하도록 퇴적챔버를 통하여 미스트를 흘려보내는 스텝으로 이루어진다. 바람직하게는, 흘려보내는 스텝은 퇴적챔버를 실온에서 유지하면서 행해진다. 바람직하게는, 프리커서를 제조하는 스텝은 미스트를 생성하는 스텝전에 50℃와 100℃사이의 비등점을 가지는 개시제를 프리커서에 첨가하는 스텝을 포함한다. 바람직하게는, 개시제는 메틸에틸케톤, 이소프로판올, 메탄올 및 테트라하이드로푸란으로 이루어진 군으로부터 선택된 용매를 포함한다. 또한, 도포하는 스텝은 기판에 프리커서를 도포하기 위해 스핀온공정을 사용하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 액체프리커서는 메탈알콕사이드와 메탈카르복실레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 금속화합물과 용매를 포함한다. 바람직하게는, 처리하는 스텝은 기판위에 퇴적된 층을 건조, 베이킹 및 어닐링하는 군으로부터의 하나 또는 그 이상의 스텝으로 이루어진다. 바람직하게는, 액체프리커서는 용매 즉 크실렌, n-부틸아세테이트 및 2-메톡시에탄올로 이루어진 군으로부터 선택된 용매내에 금속화합물을 포함한다. 바람직하게는, 금속은 스트론튬, 칼슘, 바륨, 비스무트, 카드뮴, 납, 티탄, 탄탈, 해프늄, 텅스텐, 니오브, 지르코늄, 스칸듐, 이트륨, 란탄, 안티몬, 크롬 및 탈륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 메탈옥사이드를 형성하는 액체프리커서로서, 기판에 프리커서를 도포하여 층으로 된 슈퍼격자재료를 형성하고 가열하기 위한 유효한 양내의 복수의 금속일부와; 헥사메틸-디실라잔을 함유하는 용매로 이루어진 프리커서를 제공한다. 바람직하게는, 용매는 메틸에틸케톤, 이소프로판올, 메탄올, 테트라하이드로푸란, 크실렌, n-부틸아세테이트, 옥탄 및 2-메톡시에탄올로 이루어진 군으로부터 선택된 액체를 부가하여 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 층으로 된 슈퍼격자재료의 박막을 제조하는 방법으로서, 층으로 된 슈퍼격자재료를 형성하기 위해 유효한 양으로 복수의 금속일부를 제조하는 액체프리커서와 헥사메틸-디실라잔을 제조하는 스텝과; 폐쇄된 퇴적챔버내부에 기판을 위치시키는 스텝과; 액체프리커서의 미스트를 생성하는 스텝과; 기판위에 프리커서액체의 층을 형성하도록 퇴적챔버를 통하여 미스트를 흘려보내는 스텝과; 층으로 된 슈퍼격자재료의 고형막을 형성하기 위해 기판위에 퇴적된 액체층을 처리하는 스텝으로 이루어진 방법을 제공한다. 바람직하게는, 흘려보내는 스텝은 퇴적챔버를 실온에서 유지하면서 행해진다. 바람직하게는, 층으로 된 슈퍼격자재료는 집적회로에서 전기 구성요소의 일부를 형성하고, 방법은 집적회로의 전기 구성요소내에 층으로 된 슈퍼격자재료의 막의 적어도 일부분을 포함하도록 집적회로의 제조를 완료하는 스텝을 부가하여 포함한다. 바람직하게는, 층으로 된 슈퍼격자재료는 스트론튬 비스무트 탄탈레이트, 스트론튬 비스무트 니오베이트 및스트론튬 비스무트 탄탈륨 니오베이트로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 이루어진다. 바람직하게는, 금속은 스트론튬, 칼슘, 바륨, 비스무트, 카드뮴, 납, 티탄, 탄탈, 해프늄, 텅스텐, 니오브, 지르코늄, 스칸듐, 이트륨, 란탄, 안티몬, 크롬 및 탈륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함한다.
제 1시간동안 층으로 된 슈퍼격자재료 프리커서에 헥사메틸-디실라잔의 첨가에 의해 미스트형상 퇴적공정에서 행해진 층으로 된 슈퍼격자재료부분을 가지는 집적회로의 제조는 양호한 단차범위와 양호한 전기특성을 모두 얻을 수 있게 된다. 종래예에 비해서, 이 스텝을 생략하므로 층으로 된 슈퍼격자재료의 두께의 변동이 거의 없다. 층으로 된 슈퍼격자재료에 대한 결과에서 이 상당한 개선은 다른 재료에 대해 HMDS를 사용하는 연구와 다른 액체퇴적공정으로 이끈다. 각 경우에, 결과의 몇몇 개선이 있었다. 본 발명의 수치적인 다른 특징, 목적 및 이점은 첨부도면과 함께 읽는 경우 이하의 설명으로부터 명백하다.
1. 개략
본 발명의 주된 측면에 의하면, 스트론튬 비스무트 탄탈레이트 등의 층으로 된 슈퍼격자재료의 프리커서액체가 먼저 제조되고, 용액의 미스트가 생성되어 퇴적챔버내에 흘려지고, 퇴적챔버내에 배치된 기판위의 단일의 박막층 또는 층들에 퇴적된다. 이 분야에서 종래와 같이, 이 명세서의 용어 '기판'은 보통의 뜻으로 층으로 된 슈퍼격자재료가 퇴적될 재료의 하나 또는 몇개의 층(5)(도 6)을 포함하는 것으로 사용되고, 또한 특별한 뜻으로 다른 층이 형성되는 실리콘웨이퍼(622)를 칭하는 데 사용된다. 또한 다른 방법으로는, 본 발명의 공정 및 장치를 사용하여 층으로 된 슈퍼격자재료가 퇴적되는 임의의 물체를 의미함을 나타낸다. 프리커서액체는, 일반적으로 알콜용매내의 메탈-알콕사이드로 이루어진 솔-겔 프리커서형성물과, n-데카노익산 또는 2-에틸헥사노익산 등의 카르복실산을 용매내의 금속과 반응시켜 형성된 일반적으로 메탈-카르복실레이트로 이루어지고 때때로 MOD형성물로 칭하는 유기금속프리커서형성물과, 이들의 조합 뿐만 아니라 다른 프리커서형성물도 포함한다. 프리커서가 무엇이든, 본 발명은 프리커서용매 또는 공재용매로서 헥사메틸-디실라잔을 사용하는 것을 포함한다.
여기서 사용되는 용어 '미스트'는 가스로 옮겨지는 액체의 미세한 방울로 정의된다. 용어 '미스트'는 고체의 교질현탁액 또는 가스내의 액체 분자로서 일반적으로 정의되는 에어로졸(aerosol)을 포함한다. 용어 미스트는 또한 증기, 포그(fog)뿐만 아니라 가스내에 프리커서용액이 분무된 다른 현탁액을 포함한다. 상기 용어는 널리 보급된 용도로부터 나온 것이므로, 정의는 정확하거나 일치하지 않고 다른 작가에 의해 다르게 사용될 수도 있다. 여기서, 용어 에어로졸은 문헌 Aerosol Science and Technology, by Parker C. Reist, McGraw-Hill, Inc., New York, 1983에 포함된 모든 현탁액을 포함하도록 의도되어, 이에 의해 참고로 일체화된다. 여기서 사용되는 용어 '미스트'는 용어 에어로졸보다 넓게 되도록 의도되고, 용어 에어로졸, 종기 또는 포그하에 포함되지 않는 현탁액을 포함한다.
상기를 참고한 특허에 설명된 바와 같이, 프리커서액체를 사용하면, 프리커서액체는 퇴적 후 소망의 화합물이 균일하고 화학양론적으로 적당하도록 정확하고 일관되게 생성될 수 있고, 본 발명의 퇴적방법은 그것의 소정의 분자형상의 화합물을 상당히 불안정하게 하거나 또는 화합물의 비균일 퇴적을 야기하는 급격한 화학 또는 물리적 반응, 크랙킹(cracking)등을 포함하지 않으므로, 고품질의 박막을 얻을 수 있다. 미스트형상 퇴적공정은, 또한 많은 수의 웨이퍼에 대해 생성 및/또는 반복이 일괄될 수 있으므로, 집적회로의 큰 스케일 제조에 제공될 수 있고, 많은 수의 웨이퍼의 제조에 필요한 크기로 스케일될 수 있다. 이하 상세히 설명하는 바와 같이, 용매 또는 공재용매로서 헥사메틸-디실라잔의 사용은 층으로 된 슈퍼격자재료 등의 복합재료에 대해 양호한 단차범위 및 양호한 전자특성을 얻을 수있다.
층으로 된 슈퍼격자재료는 1995년 6월 13일 발행된 미국특허 제 5,423,285호와 1996년 5월 21일 발행된 제 5,519,234호에 상세히 설명되어 있다. 일반적으로, 층으로 된 슈퍼격자재료는, 하나의 화학식으로 나타낼 수 있고, 뚜렷하게 다른 결정구조를 가지는 교대의 층으로 자발적으로 형성되는 재료로서 정의된다. 예를 들면, 스트론튬 비스무트 탄탈레이트(SrBi2Ta2O9)는, SrTa2O6이 그 자체에 의해 텅스텐청동구조를 가지는 것을 명심해야 하나, Bi2O3와 유사한 결정구조 및 SrTa2O6와 유사한 결정구조가 교대로 된 층으로 형성되는 것으로 고려될 수는 있으나, 층으로 된 재료내에 퍼로프스키트형 구조를 가진다. 따라서, 실제로 층으로 된 구조는 퍼로프스키트층과 비퍼로프스키트층의 각 격자의 구조가 상호의존적인 슈퍼격자이다. 이들 층으로 된 재료는, 다른 슈퍼격자와 비교했을 때 복합의 슈퍼격자 등의 자연의 슈퍼격자이고, 이 재료는 슈퍼격자로 제조되거나 또는 슈퍼격자로 되도록 한다. 따라서, 용어 '층으로 된 슈퍼격자재료'는 이들 슈퍼격자재료를 층으로 되지 않은 합금형 슈퍼격자재료로부터 구별하도록 선택되고, 슈퍼격자 이종구조, 즉 복합의 슈퍼격자는 본질적으로 '재료'가 아니라 오히려 상이한 화학식을 가지는 적어도 2가지의 재료로 이루어진 층으로 된 구조이다.
본 발명의 공정에 의해 제조된 층으로 된 슈퍼격자재료는 다경절이다. 이 다결정상태에서, 재료의 구조는 결정상태경계, 점결함, 단층루프 및 다른 미세구조결함을 포함한다. 그러나, 각 결정상태내에서, 구조는 상호의존적인 방법으로 자발적으로 링크된 하나 또는 그 이상의 강유전체층과 하나 또는 그 이상의 중간 비유전체층을 함유하는 우세하게 반복가능한 유닛이다. 따라서, 강유전체인 본 발명의 층으로 된 슈퍼격자재료는 : (A)결정상태 또는 다른 더욱 크거나 작은 유닛내에서, 상호의존적인 방법으로 자발적으로 링크된 하나 또는 그 이상의 강유전체층과 하나 또는 그 이상의 중간 비유전체층을 함유하는 우세하게 반복가능한 유닛을 함유하는 위치결정된 구조를 가지는 재료로 형성될 수 있다. 또한 본 발명은 강유전체가 아닌 재료와, 이하의 한정: (B)결정상태 또는 다른 더욱 크거나 작은 유닛내에서, 상호의존적인 방법으로 자발적으로 링크된 하나 또는 그 이상의 퍼로프스키트층과 하나 또는 그 이상의 중간 비퍼로프스키트형 층을 함유하는 우세하게 반복가능한 유닛을 함유하는 위치결정된 구조를 가지는 재료내에 포함될 수 있는 퍼로프스키트형 층을 포함하는 재료를 포함한다.
층으로 된 슈퍼격자재료는, G.A. Smolenskii씨에 의해 편집된 1984년 Ferroelectrics and Related Phenomena 시리즈의 V.3인 Ferroelectrics and Related Materials, ISSN 0275-9608의 섹션 15.3-15.7에서 Smolenskii씨 등에 의해 분류된, 층으로 된 퍼로프스키트형 재료를 포함한다. 즉:
(Ⅰ) 화학식 Am-1Bi2MmO3m+3을 가지고, 여기서 A=Bi3+, Ba2a, Sr2+, Ca2+, Pb2+, K+, Na+및 필적하는 크기의 다른 이온, M=Ti4+, Nb5+, Ta5+, Mo6+, W6+, Fe3+및 산소8각구조를 채우는 다른 이온인 화합물; 이 군은 비스무트 탄탈레이트, Bi4Ti3O12를 포함;
(Ⅱ) 화학식 Am+1MmO3m+1을 가지고, 스트론튬 티타네이트 Sr2TiO4, Sr3Ti2O7및 Sr4Ti3O10등의 화합물을 포함하는 화합물; 및
(Ⅲ) 화학식 AmMmO3m+2을 가지고, Sr2Nb2O7, La2Ti2O7, Sr5TiNb4O17및 Sr6Ti2Nb4O20등의 화합물을 포함하는 화합물을 포함한다. Sr2Nb2O7과 La2Ti2O7의 경우에, 화학식은 이들의 일반식과 일치하도록 2배로 될 필요가 있음을 유의해야 한다. 층으로 된 슈퍼격자재료는 상기 재료에 이들 재료의 조합 및 고용체(固溶體)를 더한 것도 모두 포함한다.
층으로 된 슈퍼격자재료는 이하의 화학식하에서 더욱 일반적으로 요약될 수 있다.
(1) A1+a1 w1A2+2 w2...Aj+aj wjS1+s1 x1S2+s2 x2...Sk+sk xkB1+b1 y1B2+b2 y2...B1+b1 y1Q-2 z,
여기서, A1, A2... Aj는 스트론튬, 칼슘, 바륨, 비스무트, 카드뮴, 납 등의 원소이어도 되는 퍼로프스키트형 구조내의 A쪽 원소를 나타내고, 다른 S1, S2...Sk는 보통 비스무트이나, 또한 이트륨, 스칸듐, 란탄, 안티몬, 크롬, 탈륨 및 +3의 원자가를 가지는 다른 원소 등의 재료이어도 되는 슈퍼격자 생성원소를 나타내고, B1, B2...B1은 티탄, 탄탈, 해프늄, 텅스텐, 니오브, 지르코늄 및 다른 원소 등의 원소인 퍼로프스키트형 구조내의 B쪽 원소를 나타내고, Q는 일반적으로 산소이나, 또한 플루오르, 염소 등의 다른 원소와 옥시플루오라이드, 옥시클로라이드 등의 이들 원소의 하이브리드이어도 되는 아니온을 나타낸다. 화학식 (1)에서 위첨자는 각 원소의 원자가를 가리키고, 아래첨자는 1몰의 화합물내의 재료의 몰수 또는 단위 셀로 환산하여 단위셀내에서 평균적인 원소의 원자수를 가리킨다. 즉, 화학식(1)은, 단위셀이 재료를 통하여 평균적으로 75%의 시간동안 Sr이 A쪽 원자이고 25%의 시간동안 Ba가 A쪽 원자로 변화하는 경우, 예를 들면 Sr.75Ba.25Bi2Ta2O9를 포함한다. 화합물내에서 A쪽 원소가 단 하나이면, 'A1'원소로 표현되고 w2...wj는 모두 0이다. 화합물내에서 B쪽 원소가 단 하나이면, 'B1'원소로 표현되고, y2... yl은 모두 9이고, 슈퍼격자 생성원소에 대해서 마찬가지이다.
두쪽중 어느 하나와 슈퍼격자생성기가 복수의 원소를 가질 수 있는 경우를 본 발명이 포함하도록 의도되므로, 화학식(1)은 더욱 일반적인 형태로 기록되지만, 이 보통의 경우는, 1개의 A쪽 원소, 1개의 슈퍼격자 생성원소 및 1개 또는 2개의 B쪽 원소이다. z의 값은 이하식으로부터 구해진다.
(2) (alw1+a2w2...+ajwj)+(s1x1+s2x2...+skxk)+(b1y1+b2y2...+bjyj)= 2z.
화학식(1)은 3가지의 Smolenskii타입 화합물을 모두 포함한다. 타입 I의 재료에 대해서, w1=m-1, x1=2, y1=m, z=3m+3이고 다른 아래첨자는 0이고; 타입 Ⅱ의 재료에 대해서, w1=m+1, y1=m, z=3m+1이고 다른 아래첨자는 0이고; 타입 Ⅲ의 재료에 대해서, w1=m, y1=m, z=3m+2이고, 다른 아래첨자는 0이다. Smolenskii타입 1화학식은 M=Ti이고 m=2에 대해 만족하지 않는 반면, 화학식(1)은 만족하는 것에 유의해야 한다. 이것은 Smolenskii 화학식이 원자가를 고려하지 않기 때문에,본 발명에 의한 재료는 화학식(1)을 만족시킬 수 있는 모든 재료를 포함하지는 않고 오히려 층으로 된 슈퍼격자를 자발적으로 형성하는 재료만을 포함한다. 요약하면, 본 발명의 재료는 상기 한정(A)와 (B), Smolenskii화학식 및 화학식(1)로 표시된 모든 재료와, 모든 앞의 재료의 고융체를 더하여 포함한다. 이들 구조에 적용되었던 전문기술에서 층으로 된 퍼로프스키트형 재료, 반복 상호성장층, 오리빌리어스재료(Aurivilius materials) 및 자기방향성 자발상호성장층을 포함한다. 그럼에도 불구하고, 어떠한 단일 용어도 층으로 된 슈퍼격자재료의 전체분류를 설명하도록 만족할 수는 없다. 출원인은, 예를 들면 퍼로프스키트형 산소 8각격자로 형성된 서비층의 짧은 범위의 오더와, 예를 들면 연속하여 반복된 퍼로프스키트형 서브층과 슈퍼격자생성 메탈옥사이드층 등의 서브층의 주기적 반복을 포함하는 긴범위의 오더를 격자가 포함하므로, 재료의 전체 분류를 설명하는데 '층으로 된 슈퍼격자재료'라는 용어를 선택했다. 또한, 다른 슈퍼격자재료에서와 같이, 주기성의 길이는 조절될 수 있다. 예를 들면, 이들 재료의 기술에서 공지된 바와 같이, 화학양론적으로 조절함으로써, 상기 Smolenskii화학식 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ에서 'm'의 값은 퍼로프스키트형 층의 두께를 변화시키기 위해 변화될 수 있다. G.A. Smolenskii에 의해 편집된 1984년 Ferroelectrics and Related Phenomena 시리즈의 V.3인 Ferroelectrics and Related Materials, ISSN 0275-9608, p.694를 보기 바란다. 이들 주기적으로 반복하는 구조의 2중 오더와 주기적 거리를 조절할 능력은 슈퍼격자의 한정을 만족한다. 상기 나타낸 바와 같이, '층으로 된 슈퍼격자재료'라는 용어는, 연속하는 층의 스퍼터퇴적에 의해 행해지는 강제 이종격자구조와 혼동되어서는 안된다. 층으로 된 슈퍼격자재료는 어닐링시 피복된 상호성장층을 자발적으로 형성하고, 연속하는 층의 강제퇴적을 필요로 하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 프리커서액체의 미스트는 대략 실온에서 기판을 가로질러 또는 그 위로 균일하게 흐르게 된다. 즉, 종래예와는 달리, 기판은 가열되지 않는다. 이 개시에서, '주위의'라는 용어는 주변환경의 온도를 의미하고, 바람직하게는 실온이고, 일반적으로 15℃와 40℃사이이다. 그러나, 퇴적동안 진공드로잉, 전기적 연마 및/또는 자외선조사의 적용 등의 여러공정이 행해질 것이므로, 퇴적챔버(2)내에서 실체의 온도는 퇴적이 일어나는 방의 온도로부터 변화한다. 따라서, '대략 주위의 온도'라는 말을 사용한다. 대략 주위의 온도는 일반적으로 -50℃와 100℃의 범위내를 의미한다. 또한, 이하 설명하는 바와 같이, 플로우공정의 주된 측면은 미스트가 복수의 입력포트를 통하여 기판을 가로질러 흐르고, 기판을 가로질러 대략 균일하게 분포된 미스트의 흐름을 생성하기 위해 기판의 주변 및 기판에 인접하여 분포되어 있는 포트인 복수의 배출포트를 통하여 기판위의 영역으로 배출된다.
퇴적공정의 또 다른 특징은 종래예의 퇴적공정에 비교해서 비교적 저에너지공정이라는 것이다. 퇴적은 액체입자간의 비교적 저에너지의 동역학적 상호반응, 또한 입자와 기판에 대향하는 배리어판 사이의 비교적 저에너지의 동역학적상호반응에 의해 야기되는 것으로 알고 있다. 퇴적동안 퇴적챔버와 기판의 가열은 박막의 품질을 떨어뜨리는 것으로 알려져 있다. 퇴적 동안, 퇴적 후 또는 퇴적동안과 후 모두, 프리커서액체는 기판위에 고형 층으로 된 슈퍼격자재료의 박막을 형성하도록 처리된다. 이 내용에서, '처리'는 다음의 진공에 노출, 자외선 조사, 전기적 연마, 건조, 가열 및 어닐링 중 어느 하나 또는 조합을 의미한다. 바람직한 실시예에서, UV조사와 전기적 연마는 퇴적동안 프리커서용액에 선택적으로 적용된다. 자외선조사는 또한 퇴적후에 적용되는 것이 바람직하다. 퇴적후, 바람직한 실시예에서 액체인, 기판위에 퇴적된 재료는, 1주기동안 진공에 노출된 다음에 가열되고 그후 어닐되는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 공정은, 미스트형상 프리커서용액이 기판위에 직접 퇴적되고, 소망하는 재료의 대부분을 형성하지 않는 프리커서내의 유기물의 해리와, 용매와 유기물 또는 다른 입자의 제거가 용액이 기판위에 존재한 후에 주로 일어나는 것이다. 그러나, 다른 측면에서 본 발명은 최종의 소망의 화학적 화합물 또는 중간화합물이 퇴적동안 용매와 유기물로 부터 분리되어, 최종의 소망의 화학적 화합물 또는 중간화합물이 퇴적동안 용매와 유기물로부터 분리되어, 최종의 소망의 화학적 화합물 또는 중간화합물이 기판위에 퇴적되는 공정을 또한 기대한다. 두측면 모두에서, 바람직하게는, 프리커서의 하나 또는 그 이상의 결합이 최종의 막에 통과한다.
강유전체막 등의 집적회로에 사용되는 많은 복합 박막의 중요한 파라미터는, 박막이 예를 들면 200Å-5000Å의 범위내로 상당히 얇게 되도록 일반적으로 요구되는 것이다. 이러한 막두께는 본 발명에 의한 공정과 장치에 의해 용이하게 달성될 수 있다. 본 발명은 또한 필요하다면 훨씬 두꺼운 막을 생성하는데 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 장치를 사용하여 본 발명의 공정에 의해 제조된 실제의 디바이스의 전자현미경사진의 도면이다. 이 도면은 기판(5)에 도포되는 스트론튬 비스무트 탄탈레이트의 박막(506)의 단차범위를 도시한다. 스트론튬 비스무트 탄탈레이트층(506)의 상대적 두께 때문에, 현미경사진에서 기판(5)의 상세를 모두 도시하는 것은 불가능하다. 따라서, 집적회로의 단면을 나타내도록 의도되는 개략도가 도 6에 도시된다. 모든 층이 하나의 도면에 도시될 수 있도록, 다양한 층의 상대적 두께는 도 6에서 동일한 스케일로 도시되지 않는다. 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(5)은 실리콘웨이퍼(622), 약 5000Å(옹스트롬)두께의 SiO2층(624), 약 200Å두께의 티탄층(626) 및 약 2000Å두께의 백금층(628)을 포함한다. 실제의 커패시터에서, 층으로 된 슈퍼격자재료의 층(506)이 퇴적된 후, 다른 약 2000Å두께의 백금층(632)이 퇴적된 다음, 커패시터는 디바이스를 완성하도록 패턴화된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 단차(508)는 스트론튬 비스무트 탄탈레이트의 층(506)이 본 발명의 방법을 사용하여 퇴적된 범위에 걸쳐 기판(5)에 형성된다. 도포된 층으로 된 슈퍼격자재료(506)의 퇴적은 단차(508)의 정상(512)과 바닥(514)을 거쳐 극도로 등각투영임에 유의해야 한다. 단차(508)의 바닥(514)근처에 투과율이 높은 각의 소량의 충전물이 있으나, 이 충전물은 대략 용매로서 헥사메틸-디실라잔이 없이 퇴적된 층으로 된 슈퍼격자재료에 대해서보다 적고, 집적회로의 제조에서 보통 사용되는 첨단의 집적회로 퇴적기술에서 가능한 정합에 완전히 필적한다. 따라서, 용매로서 헥사메틸-디실라잔의 첨가는, 첨단의 집적회로의 복합구조와 조합하여 층으로 된 슈퍼격자재료의 양호한 전자특성을 얻을 수 없다는 문제를해결한다.
층으로 된 슈퍼격자재료를 사용한 다이나믹 랜덤액세스메모리(DRAM)셀(870)은 도 7에 도시된다. 잘 공지된 바와 같이, DRAM메모리는 수십만 또는 수백만의 이러한 셀로 이루어진다. 회로웨이퍼(850)의 부분, 특히 층(860)은 본 발명의 장치와 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 층(860)이 스트론튬 비스무트 탄탈레이트 등의 강유전체의 층으로 된 슈퍼격자재료인 경우, 셀은 불휘발성 강유전체(FERAM)의 절환메모리셀이고, 층(860)이 리드 비스무트 탄탈레이트 등의 유전체의 층으로 된 슈퍼격자재료인 경우, 셀(870)은 휘발성의 DRAM메모리셀이다. 웨이퍼(850)는 실리콘기판(851), 필드산화영역(854) 및 2개의 전기적으로 일체화된 전기디바이스인 트랜지스터(871)와 커패시터(872)를 포함한다. 트랜지스터(871)는 게이트(873), 소스(874) 및 드레인(875)을 포함한다. 커패시터(872)는 제 1전극(858), 층으로 된 슈퍼격자재료(860) 및 제 2전극(877)을 포함한다. (856)등의 절연체는, 트랜지스터(871)의 드레인(875)이 커패시터(872)의 제 1전극(858)에 접속된 것을 제외하고, 디바이스(871), (872)를 분리한다. (847)과 (878) 등의 전기적 콘택트는 디바이스(871), (872)와 집적회로(850)의 다른 부분과의 전기적 접속을 만든다. 도 7에 도시된 바와 같은 집적회로메모리셀에 대한 완전한 제작공정의 상세한 예는 1995년 11월 14일 발행된 미국특허 제 5,466,629호에 제공되어 있다. 층(860)을 제조하는 상세하고 바람직한 공정은 이하 제공된다. 여기에 설명된 본 발명의 공정은 절연층(856)등의 웨이퍼(850)의 다른 층을 형성하는데 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 박막퇴적장치(1)는 도 1에 도시된다. 장치(1)는 기판홀더(4), 배리어판(6), 입력노즐조립품(8), 배출노즐조립품(10)및 자외선 조사원(16)을 포함하는 퇴적챔버(2)로 이루어진다. 퇴적챔버(2)는 본체(12), 퇴적챔버(2)내에 폐쇄된 공간을 형성하기 위해 본체(12)전체에 걸쳐 확보될 수 있는 리드(14)를 포함한다. 챔버는 여기에 상세하게 설명되지 않은 복수의 외부 진공소스에 접속된다. 리드(14)는 (15)로 나타낸 힌지를 사용하여 본체(12)에 회전할 수 있게 접속된다. 동작에서, 미스트와 비활성 캐리어가스는 방향(43)으로 튜브(45)를 통하여 매니폴드조립품(40)(도 3)으로부터 공급되고, 입력노즐 조립품(8)을 통과하여, 미스트는 기판(5)위에 퇴적된다. 과잉 미스트와 캐리어가스는 배출노즐(10)을 통하여 퇴적챔버(2)의 외부로 배출된다.
기판홀더(4)는 스테인레스스틸 등의 전기도전재료의 2개의 원형판(3, 3')으로 이루어지고, 상부판(3)은 델린(delrin) 등의 전기절연재료에 의해 하부판(필드판)(3')으로 부터 절연된다. 4인치 직경의 기판을 사용하는 실시예에서, 기판홀더(4)는 보통 6인치의 직경이고 홀더(4)와 기판(5)이 퇴적공정동안 회전할 수 있도록 모터(18)에 번갈아 접속되는 회전가능한 축(20)위에 지지된다. 절연축(22)은, 기판홀더(4)와 배리어판(6)사이에서 챔버본체(12)를 통하여 DC바이어스가 생성될 수 있도록, 퇴적챔버본체(12)에 인가된 DC전압으로부터 축위에 지지된 기판홀더(4)와 기판(5)을 전기적으로 절연한다. 이러한 DC바이어스는, 예를 들면 박막이 기판(5)위에 퇴적되고 있기 때문에 박막을 필드폴링(field-poling)하는데 사용될 수 있다. 절연축(22)은 커플링(21)에 의해 축(20)과 축(20')에 접속된다.전기소스(102)는 리드(106)에 의해 접속부(108)에서 퇴적챔버(2)의 본체(12)에, 또한 리드(104)에 의해 피드쓰루(feedthrough)(23)를 통하여 브래스슬리브(brass sleeve)(25)에 동작할 수 있게 접속되어, 필드판(3')과 배리어판(6)사이에 DC바이어스를 공급한다.
배리어판(6)은 스테인레스스틸 등의 전기도전재료로 이루어지고, 입력튜브 (26)와 노즐 조립품(8)을 통하여 주입되는 증기화된 소스 또는 미스트가 배리어판(6)과 기판홀더(4)사이에서 기판(5)위를 흐르게 되도록 기판에 평행하게 대략 기판(5)전체에 걸쳐 연장되는 충분히 큰 크기이다. 배리어판(6)은 기판홀더(4)와 동일한 직경인 것이 바람직하다. 리드가 개방될 때마다 배리어판 (6)이 기판(5)으로부터 떨어져서 이동하도록, 판(6)은 복수의 로드(rod)(24)에 의해 리드(14)에 접속되는 것이 바람직하다. 배리어판(6)은 또한 UV투과창(도 1에 도시되지 않음)을 포함한다.
입력노즐조립품(8)과 배출노즐조립품(10)은 도 2에 관하여 더욱 상세히 도시된다. 입력노즐조립품(8)은 도 3과 관련하여 이하 설명되는 매니폴드 조립품(40)으로부터 미스트형상 용액을 수용하는 입력튜브(26)를 포함한다. 입력튜브(26)는, 복수의 작은 구멍 또는 튜브(28)의 내부원주를 따라 중심과 중심이 1/4인치 떨어져 있는 제거가능나사(30)를 수용하는 입력포트(31)를 가지는 아치형의 튜브(28)에 접속된다.
배출노즐조립품(10)은, 복수의 작은 구멍, 또는 제거가능한 나사(30)를 가지는 배출포드(31')를 구비하는 아치형의 배출튜브(29)로 이루어진다. 배출노즐조립품(10)의 구조는, 튜브(34)가 진공/배출소스(도시되지 않음)로 이끌리는 것을 제외하고 입력노즐조립품(8)의 구조와 대략 동일하다. 튜브(28), (29)의 단부캡(32)은 세정을 위해 제거가능하다. 입력노즐조립품(8)의 아치형튜브(28)와 배출노즐조립품(10)의 대응하는 아치형튜브(29)는 기판홀더(4)의 대향하여 배치된 주변부(4-1), (4-2)를 각각 둘러싼다.
층으로 된 슈퍼격자재료막이 퇴적되는 것을 특징으로 하는 일실시예에서, 튜브(28),(29)의 구멍(31, 31')의 중심은 보통 상기 기판홀더(4)로부터 0.375인치에 위치해있다. 그러나, 도 1에 관해서, 이 거리는 특정한 퇴적공정에 적합하도록 축(20')의 상이한 길이를 사용하여 조절될 수 있다.
각각의 튜브(28),(29)는 약 3/16'의 내부직경을 가지는 1/4' O.D.스테인레스스틸로부터 전형적으로 제조된다. 각 튜브(28),(29)의 내벽은 전기연마되는 것이 바람직하다. 튜브(28),(29)의 구멍(31, 31')은 각각 중심과 중심이 약 1/4' 떨어져 있고, 4-40(1/8')소켓헤드세트 나사를 수용하도록 골이 파져있다.
이러한 구조를 통하여, 또한 2개의 아치형의 튜브(28),(29)의 선택적으로 삽입 또는 제거되는 나사(30)에 의해 개구구멍(31, 31')의 위치를 조절함으로써, 기판위에 박막의 균일한 퇴적을 달성하기 위해 기판(5)위의 증기화된 용액 또는 미스트의 흐름은 다양한 용액과 흐름속도 등에 대해 양호하게 제어될 수 있다.
도 1과 도 2에 관해서, 기판홀더(4), 배리어판(6), 입력노즐조립품(8) 및 배출노즐조립품(10)은 집합적으로 결합되어, 기판(5)의 상부/노출된 표면을 둘러싸고, 퇴적공정을 통하여 증기화된 용액이 대체로 함유되는 비교적 작고 부분폐쇄된퇴적영역(17)을 형성한다.
기판홀더(4), 배리어판(6), 입력노즐조립품(8) 및 배출노즐조립품(10)의 실시예가 도시되고 설명되나, 이러한 구조의 변형은 본 발명의 범위내에서 사용될 수 있음을 알게 된다. 예를 들면, 아치형의 입력 및 배출튜브(28),(29)는 V형 또는 U형튜브, 또는 슬롯튜브 등의 다른 구조의 튜브로 대치될 수 있거나, 또는 간단히 복수의 분리된 노즐과 분리된 배출포트에 의해 대치될 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 매니폴드(40)를 도시한다. 매니폴드(40)는 입력노즐조립품(8)에 미스트를 공급하는데 사용되고, 일반적으로 믹싱챔버(42), 각각의 밸브(49-1, 49-2 내지 49-n)를 통하여 대응하는 미스트생성기(46-1, 46-2 내지 46-n)에 접속되는 복수의 흡입구(44), 믹싱챔버(42)로부터 노즐조립품(8)으로의 흐름을 규제하는 퇴적밸브(47) 및 배출벤트밸브(48)를 구비한다. 실용상, 하나 또는 그 이상의 미스트생성기(46-*)는, 생성된 다음 밸브(49-*)와 흡입구(44)를 통하여 믹싱챔버(42)내로 흐르는 하나 또는 그 이상의 상이한 미스트를 생성하는데 사용된다.
믹싱챔버(42)내로 흐르는 미스트는, 형성된 다음 밸브(47)와 입력튜브(26)를 통하여 적절한 흐름속도로 퇴적챔버(2)내로 흐르는 단일의 균일한 미스트형상 용액을 생성하도록 믹싱된다. 매니폴드(40)를 입력노즐조립품(8)에 접속하는 믹싱챔버(42)와 튜브(45)내에서 일반적인 흐름의 방향은 화살표(43)로 도시된다. 퇴적챔버(2)가 필요하다면 펌프질되도록, 또는 필요할 때 복잡한 시스템을 클린 및 퍼지하기 위해, 밸브(47)는 선택적으로 개방될 수 있다. 마찬가지로, 하나 또는 그이상의 미스트생성기(46)를 배출/퍼지할 필요가 있을 때, 밸브(47)가 개방될 수 있고, 밸브(48)와 하나 또는 그 이상의 밸브(49-*)가 개방될 수 있고, 미스트생성기(46-*)를 클린 및 퍼지하기 위해 배출구(51)를 통하여 진공을 공급하거나 또는 표준의 네거티브인출형 배출을 사용함으로써, 믹싱챔버(42)가 펌프질될 수 있도록, 배출밸브(48)의 배출구(51)는 진공소스(도시되지 않음)에 접속된다.
도 1, 7 및 9에 도시된 장치(1)는 퇴적동작 동안 퇴적챔버(2)내에 DC바이어스를 공급하는 전기수단(102)을 포함한다. 도 1은 DC입력(104)을 도시한다 입력슬리브(25)와 퇴적챔버본체(12)사이에 인가되는 DC전위는 전형적으로 350V이다. DC바이어스는 막품질에 더해지는 강유전체막의 원위치를 막대기로 받치는 것을 달성한다. 결정의 C축(주분극축)을 따르는 그중극 오더링이 종종 소망되고, 결과의 오더링은 피로와 기억력문제에 대해 책임이 있을 수 있는 변위밀도를 감소시킨다. 350V이상 또는 이하 중 어느 하나의 DC바이어스는 또한 상기 결과를 실현하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 퇴적이 행해지는 동안, 자외선조사와 DC바이어스의 조합은 동시에 또는 순차적으로 챔버(2)내에 인가될 수 있고, 또한 반복될 수 있다.
상기 상세 또는 장치(1)는 본 발명의 공정을 이해하기에 충분하다. 더욱 상세한 것은 1995년 10월 10일 발행된 미국특허 제 5,456,945호에서 알 수 있다.
2. 공정의 상세한 설명
도 4에 관해서, 본 발명에 의한 층으로 된 슈퍼격자재료 박막의 제조를 나타내는 흐름도의 예를 도시한다. 스텝 P1내지 P6에서, 액체프리커서가 제조된다.공정은 3개의 금속성 성분이 있는 층으로 된 슈퍼격자재료를 제조하는 바람직한 공정으로 도시된 것이다. 바람직한 실시예에서, 스텝 P1 내지 P3의 각각에서 초기 프리커서는 금속 또는 금속화합물이 메탈카르복실레이트를 형성하도록 카르복실산과 반응함으로써 제조되어, 용매내에 용해된다. 즉, 실시예에서, 금속일부는 메탈카르복실레이트이다. 반응에 대해 바람직한 카르복실산은, 다른 것이 사용될 수도 있으나, 2-에틸헥사노익산 등의 중간길이의 리간드(ligand)를 가지는 것이다. 바람직하게는, 용매의 비등점은 110℃-170℃범위내에 있어야 한다. 표 A의 용매중 임의의 것이 사용될 수 있으나, 바람직한 용매는 2-메톡시에탄올 등의 알콜, 크실렌과 옥탄 등의 방향족 하이드로카본 및 n-부틸아세테이트 등의 에스테르가 있다.
표 A
용매비등점
크실렌(bp=138℃-143℃)
n-부틸아세테이트(bp=126.5℃)
옥탄
N,N-디메틸포름아미드(bp=153℃)
2-메톡시에틸아세테이트(bp=145℃)
메틸이소부틸케톤(bp=116℃)
메틸이소아밀케톤(bp=144℃)
이소아밀알콜(bp=132℃)
시클로헥사논(bp=156℃)
2-에톡시에탄올(bp=135℃)
2-메톡시에틸에테르(bp=162℃)
메틸부틸케톤(bp=127℃)
헥실알콜(bp=157℃)
2-펜탄올(bp=119℃)
에틸부티레이트(bp=121℃)
니트로에텐(bp=114℃)
피리미딘 (bp=123℃)
1,3,5트리옥산(bp=115℃)
이소부틸이소부티레이트(bp=147℃)
이소부틸프로피오네이트(bp=137℃)
프로필프로피오네이트(bp=122℃)
에틸락테이트(bp=154℃)
n-부탄올(bp=117℃)
n-펜탄올(bp=138℃)
3-펜탄올(bp=116℃)
사용되는 금속의 양은 보통 비례하여, 소망의 층으로 된 슈퍼격자재료에 대한 화학양론적 화학식내의 금속의 분자량과 각 금속의 등가질량이 동일하게 된다. 납은 예외이다. 일반적으로, 리드옥사이드는 다른 금속보다 높은 증기압을 가지고, 상당한 양의 납이 베이킹 및 어닐링동안 리드옥사이드로 증기화하므로, 등가 화학양론적 양중에 1%와 100%사이, 바람직하게는 3%와 10%사이의 과잉납이 포함된다. 마찬가지로, 공정에서 증기화되거나 또는 잃게되는, 비스무트, 탈륨 및 안티몬 등의 다른 금속의 과잉량도 사용될 수 있다. 비스무트에 대해서, 약 2%내지 70%의 과잉비스무트로 양호한 결과가 얻어졌고, 최상의 결과는 10% 내지 40%의 과잉범위이었고, 이 수치는 가열스텝 P11과 P12의 상세에 크게 의존한다.
재료에 도펀트가 첨가되도록 소망되면, 도펀트성분의 초기프리커서는 스텝 P1-P3에서 행해진 프리커서와 유사한 방법으로 스텝 P5에서 행해질 수 있다. 다르게는, 도펀트는 믹싱스텝 P6에서 첨가되어도 된다.
스텝 P1, P2, P3 및 P4는 금속 또는 메탈알콕사이드 등의 금속화합물을 카르실산 및 용매와 믹싱하고 섞음으로써 행해지는 것이 바람직하다. 약 70℃와 90℃사이의 저열은, 일반적으로 불필요하나, 반응과 용해를 촉진시키기 위해 부가될 수 있다. 실선의 화살표는 일반적으로, 화학자가 동일한 용기내에서 스텝 P1, P2 및 P3모두를 행하는 것을 나타낸다. 즉, 제 1금속 또는 금속화합물, 제 1분량의 카르복실산 및 제 1용매는 하나의 용기내에 놓여지고, 금속 또는 금속화합물과 카르복실산이 반응하여 반응물이 용해되고, 다음에 제 2금속 또는 금속화화물이 동일한 용기내에 놓이고, 부가의 카르복실산과 용매가 첨가되고 섞여서, 제 2금속 또는 메탈알콕사이드와 반응하고, 반응물을 용해시킨다. 다음에, 제 3금속 또는 금속화합물, 제 3카르복실산 및 제 3용매가 첨가되고 금속 또는 금속화합물이 반응하여 반응물이 용해된다. 이 공정에서, 가장 반응성이 좋은 금속 또는 금속화합물은가장 먼저 첨가되는 것이 바람직하고, 제 2의 반응성이 좋은 금속 또는 금속화합물은 두번째로 첨가되고, 가장 반응성이 없는 금속 또는 금속화합물은 가장 나중에 첨가된다. 또한, 각각의 또는 몇몇의 금속 및/또는 금속화합물이 반응하여 용해된 후 증류스텝을 행하는 것이 소망될 수도 있다. 다르게는, 각 금속 및/또는 금속화합물은 카르복실산 및 용매와 결합되고 반응하고 분리된 용기내에 용해되어, 그 결과는 소망한다면 증류된 다음에 3개의 분리된 용액은 스텝 P6에서 믹싱된다. 각각의 금속프리커서를 독립적으로 또는 동일한 용기내에서 증류스텝을 가지고 또는 증류스텝없이 제조하는 변형과 조합은, 사용되는 용매에 의존해서 또한 금속성분이 용이하게 이용가능한 형태에 의존해서 사용될 수 있다. 또한, 소망의 슈퍼격자재료가 단 2개의 금속성분을 포함하면, 단 2개의 금속 또는 금속화합물이 반응해서 용해되고, 소망의 슈퍼격자재료가 4가지 또는 그 이상의 금속성분을 포함하면, 4가지 또는 그 이상의 금속 또는 금속화합물이 반응해서 용해됨을 이해해야 한다. 또한, 스텝 P1, P2 및 P3중 어느 하나는 제조된 메탈카르복실레이트를 사용함으로써 대치될 수 있음을 알 게 된다. 또한, 예를 들면 1995년 11월 21일 발행된 미극특허 제 5,468,679호에 설명된 변동과 같이, 초기 프리커서를 제조하는데 많은 다른 공정이 사용될 수 있다.
반응해서 메탈카르복실레이트가 용해된 용액이 제조된 경우, 다음에 프리커서용액은 이 용액을 가열하여 섞음으로써 스텝 P6에서 믹싱되고 증류되어, 시약의 반응을 부가하고, 용액이 즉시 저장되거나 사용될지의 여부에 의존하는 소망의 체적과 점도로 용액을 감소시키고, 및/또는 물 등의 특정한 액체를 제거한다. 일반적으로, 특정한 액체를 제거하도록 소망되면, 용액은 제거될 액체의 비등점 이상이고, 남아 있도록 소망하는 액체의 비등점 이하인 온도로 가열된다. 용액은, 제거되도록 소망되는 모든 용매가 증기화되어 소망의 체적과 점도에 이를 때까지 증류된다. 소망하지 않는 모든 용매를 제거하고 소망의 체적과 점도를 얻기 위해, 증류공정에서 소망의 용매를 여러번 첨가하는 것이 필요할 수도 있다. 바람직하게는, 결과의 초기프리커서가 필수적으로 무수물이 되도록 가능한 한 많은 양의 물이 증류된다.
임의로 용매교환스텝은 독립적으로 또는 스텝 P6과 조합하여 행해져도 된다. 이 스텝에서, 크실렌 등의 용매가 첨가되고, 다른 용매는 증류된다. 이 용매교환스텝은, 양호하게 저장되는 용매로 교환하기 위해 저장전에, 또는 양호하게 퇴적되는 용매로 교환하기 위해 미스팅스텝 P9바로 전에, 또는 둘 모두에 프리커서제조의 최종스텝으로서 행해진다. 크실렌 등의 특정한 용매가 바람직한 것으로 공지되면, 용매는 스텝 P1, P2, P3, P4 및/또는 P5에서 다른 용매가 첨가되고, 다른 용매는 증류스텝 P6에서 증류된다.
미스트를 형성하기 직전인 스텝 P8에서, 개시제가 프리커서에 첨가된다. 개시제는 미스트의 형성의 초기화를 촉진시키는 높은 증기압, 낮은 비등점의 용매이다. 바람직하게는, 프리커서내의 금속일부는 또한 개시제내에 용해할 수 있다. 즉, 개시제는 금속일부에 대해 용매이다. 약 50℃와 100℃사이의 비등점을 가지는 액체는 개시제로서 바람직하다. 개시제로서 사용될 수 있는 액체의 예는 표 B에 제공되어 있다.
표 B
개시제비듬점
메틸에틸케톤(2-부타논)80℃
이소프로판올82℃
메탄올64.7℃
테트라하이드로푸란67℃
층으로 된 슈퍼격자 프리커서용액의 제조예는 1995년 6월 1일 발행된 미국특허 제 5,423,285호에 제공되어 있다. 상기 설명한 공정에 의해 행해진 층으로 된 슈퍼격자재료에 대한 프리커서는 지금 일본 사이타마현 사카도시 지요다 5쪼메 No.1-28의 Kujundo Chemical Laboratory Co. Ltd.(KJC)로부터 시판중이다.
예 1
바람직한 공정에서, 크실렌내에 비스무트, 스트론튬 및 탄탈 2-에틸헥사노에이트를 함유하는 6.5밀리리터(㎖)의 KJC-스트론튬 비스무트 탄탈레이트-34611 F용액이 5.5㎖의 메틸에틸케톤(MEK)과 혼합되어, 2㎖의 헥사메틸-디실라잔에 첨가되었다. 이 최종 프리커서용액은 미스트생성기(46-1)내에 놓여졌다. 퇴적챔버(12)는 10-6Torr로 펌프질되었다. 기판회전모터(18)는 분당 60사이클로 기판홀더(4)를 회전시키도록 온 되었다. 다음에 UV소스(16)는 30분 동안 온 되어, 퇴적챔버내의 습기뿐 아니라 기판위의 임의의 습기도 제거되었다. 퇴적챔버는 약 595Torr의 압력까지 비활성질소가스로 다시 천천히 채워졌다. 다음에, 공전진공선은 퇴적챔버압력을 약 595Torr에 안정화하기 위해 개방되었다. 스텝 P9에서 퇴적밸브(49-1), (47)는 개방되어, 아르곤가스가 초음파 미스트생성기(46)를 통과한 다음, 미스트생성기는 미스트를 형성하도록 온되었다. 스텝 P10에서, 미스트는 9분동안 퇴적챔버(12)내로 흘러 들러가서, 그위에 퇴적된 실리콘디옥사이드(624), 티탄(626) 및 백금(628)의 층을 가지는 실리콘웨이퍼(622)로 이루어진 기판(5)위에 퇴적되었다. UV소스(16)는 이 공정을 통하여 켠채로 있었다. 웨이퍼(600)는 퇴적챔버(12)로부터 제거되어, 스텝 P11에서 1분동안 150℃의 온도에서 건조되는 열판위에 놓여진 다음, 스텝 P12에서 산소내에서 30초동안 725℃로 급속열어닐링(RTA)이 행해졌다. 제 1층의 두께는 900Å이었다. 다음에 웨이퍼(600)는 퇴적챔버(12)로 되돌려져서, 스텝 P9와 P10에서 미스트가 다시 형성되고 다른 층이 6분동안 퇴적되었다. 다음에 웨이퍼는 제거되고 4분동안 260℃로 베이킹되었고, 다시 산소내에서 30초동안 725℃로 RTA가 행해진 다음, 스텝 P13에서 1시간동안 산소내에서 어닐링되었다. 결과의 막(506)은 약 1400옹스트롬(Å)두께였다.
2회의 피복공정중 각각의 끝에, 미스트생성기(46-1), UV소스(16) 및 기판회전모터(18)는 오프되었고, 퇴적밸브(47)는 폐쇄되었고, 미스트생성기(46-1)는 오프되었고, 매니폴드(40)는 미스트생성기(46-1)가 주위온도에 도달할 때까지 배출되었다. 전체의 퇴적공정의 끝에, 매니폴드(42)는 벤트(705)를 통하여 아르곤가스로 퍼지되었다.
어닐링스텝 P13후, IC디바이스(600)는 스텝 P14에서 완료되었다. 즉, 제 2백금전극(632)이 웨이퍼위에 스퍼터된 다음, 웨이퍼는 공지된 포토레지스트기술을사용하여 에칭되어 복수의 커패시터(604)를 생성하였다.
히스테리시스측정은, 보상되지 않은 Sawyer-Tower회로를 사용하여, 10,000Hz와 1V, 3V, 4V, 5V, 6V, 7V, 8V, 9V 및 10V의 전압에서 상기 공정에 의해 제조된 스트론튬 비스무트 탄탈레이트 커패시터에 관해 행해졌다. 실온에 대한 결과는 도 8에 도시된다. 세로좌표는 제곱센티미터당 마이크로쿨룸 단위의 분극인 한편, 가로좌표는 센티미터당 킬로볼트 단위의 인가전계이다. 1V곡선을 제외한 거의 모든 곡선이 다른 것 위에 하나로 겹쳐지고, 이것은 전기특성이 집적회로에 대해 공통의 전압범위에 걸쳐 눈에 띄게 일정하게 유지됨을 나타낸다. 분극능력, 2Pr은 5V측정에 대해서 19μC/㎠이상이고, 3내지 10V의 모든 전압에 대해서 거의 동일하다. 보자력, 2Ec는 5V측정에 대해서 약 85V이었고 3내지 10V의 모든 전압에 대해서 거의 동일하다.
도 9는 상기 설명한 공정에 의해 또한 실온에서 행해진 시료에 대해서 절환사이클의 수에 대한 제곱센티미터당 마이크로쿨롬 단위로 잔류분극, +Pr과 -Pr의 그래프를 도시한다. 측정은 삼각파를 사용하여 5V의 진폭으로 10,000 및 백만 Hz에서 행해졌다. 두 곡선은 109사이클까지 본질적으로 평탄하다. 이들 곡선은 강유전특성이 절환사이클의 수의 증가에 따라 감소됨을 나타내고, 이것을 강유전재료의 피로라 칭한다. 몇몇의 본 발명자에 의해 층으로 된 슈퍼격자재료의 비통상의특성을 발견하기 전에, 모든 공지의 강유전재료는 그래프에 도시된 범위에 걸쳐 50% 또는 그 이상이 피로화되었다. 그래프는 본 발명의 공정에 의해 행해진 스트론튬 비스무트 탄탈레이트가 양호한 단차범위를 또한 가지면서 피로에 대해 동일한 내성을 유지함을 도시한다.
동일한 시료에 대해서, 볼트단위의 인가전압에 대한 제곱센티미터당 암페어 단위로 실온에서 측정된 누설전류는 도 10에 도시된다. 누설전류는 모든 측정된 전압에 대해서 제곱센티미터당 10-6암페어이하로 양호하게 유지된다.
상기 설명한 도 5는 예 1에서 설명한 바와 같은 백금기판 위에 퇴적된 실제의 스트론튬 비스무트 탄탈레이트의 층의 전자현미경사진의 도면이다.
상기 결과는 모두 양호하고, 평판 커패시터에 있어서 스트론튬 비스무트 탄탈레이트에 대해 얻어지는 최상의 결과에 필적한다. 따라서, 헥사메틸-디실라잔의 사용은 비통상의 전기특성을 보유하면서 양호한 단차범위를 제공한다.
예 2
결과에 관해 확인하면, 제 2세트의 시료는, 헥사메틸-디실라잔이 생략된 것을 제외하고는, 상기 설명한 동일한 공정을 사용하여 행해졌다. 모든 시료는 푸른색 스폿으로 나타났고, 이것은 배율에 관한 두께 변동임이 판명되었다. 슈퍼격자재료에 의해 기판의 전범위의 변동으로 표시되는 분극능력, 2Pr은, 몇몇은 상기 제공된 것과 동일한 결과를 나타냈으나, 전형적으로 제곱센티미터당 약 14마이크로쿨롬이었다. 전자현미경사진은 열악한 단차범위를 확인했다. 프리커서의 변동과 공정의 다른 부분은 양호한 전기적 결과를 얻었음을 알게된 반면, 헥사메틸-디실라잔의 사용이외의 불변동은 균일한 두께와 양호한 단차범위를 얻었음을 알게 된다.
예 3
제 3세트의 시료는, 스트론튬 비스무트 탄탈륨 니오베이트 용액이 사용된 것을 제외하고는, 예 1에서 설명한 것과 동일한 공정을 사용하여 행해졌다. 단차범위는 예 1의 스트론튬 비스무트 탄탈레이트 커패시터에 대한 것과 본질적으로 동일하다. 양호한 외형 때문에, 전기특성은 이들의 이번에 아직 측정되지 않았으나, 마찬가지로 양호할 것으로 기대된다.
현재 본 발명의 바람직한 실시예로 고려되는 것에 대해 설명했으나, 본 발명은 발명의 정신 또는 본질적인 특성으로부터 벗어나지 않는 다른 특정한 형태로 실시될 수 있음을 알게 된다. 상기 액체프리커서 퇴적공정에서 헥사메틸-디실라잔을 사용하는 이점이 개시되었고, 용매는 다른 액체퇴적공정에 대해 유효함을 알게 된다. 따라서, 본 실시예는 도시를 위해 고려될 뿐 제한적이지는 않다. 본 발명의 범위는 첨부 클레임에 의해 나타난다.
층으로 된 슈퍼격자재료 프리커서에 헥사메틸-디실라잔의 첨가에 의해, 미스트형상 퇴적공정에서 행해진 층으로 된 슈퍼격자재료부분을 가지는 집적회로의 제조는 양호한 단차범위와 양호한 전기특성을 모두 얻을 수 있게 된다. 종래예에 비해서, 이 스텝을 생략하므로 층으로 된 슈펴격자재료의 두께의 변동이 거의 없다. 층으로 된 슈퍼격자재료에 대한 결과에서 이 상당한 개선은 다른 재료에 대해 HMDS를 사용하는 연구와 다른 액체퇴적공정으로 이끈다.

Claims (5)

  1. 금속화합물의 고형 박막(506, 860)을 포함하는 집적회로(600, 850)를 제조하는 방법으로서, 집적회로기판(5, 858)을 제조하는 스텝과, 상기 기판위에 상기 고형 박막을 형성하는 스텝과, 상기 집적회로의 전기구성요소(604, 872)내에 상기 고형 박막의 적어도 일부분을 포함하도록 상기 집적회로의 제조를 완료하는 스텝(P14)을 포함하는 타입의 집적회로의 제조방법에 있어서,
    적어도 1종의 금속과, 헥사메틸-디실라잔을 함유하는 액체프리커서를 제조하는 스텝(P8)과;
    상기 기판위에 상기 금속을 함유하는 층을 형성하기 위해, 상기 기판에 상기 헥사메틸디실라잔을 함유하는 상기 액체프리커서를 도포하는 스텝(P10)과;
    상기 기판위에 상기 고형 박막(506, 860)을 형성하기 위해, 상기 기판위의 상기 액체층을 처리하는 스텝(P11, P12, P13)으로 이루어진 상기 박막형성스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 집적회로의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 재료는 층으로 된 슈퍼격자재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 집적회로의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 도포하는 스텝은,
    (b)폐쇄된 퇴적챔버(2)내부에 상기 기판(5)을 위치시키는 스텝과;
    (c)상기 액체프리커서의 미스트를 생성하는 스텝과;
    (d)상기 기판위에 프리커서액체의 층을 형성하기 위해 상기 퇴적챔버를 통하여 상기 미스트를 흘리는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 집적회로의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 금속은 스트론튬, 칼슘, 바륨, 비스무트, 카드뮴, 납, 티탄, 탄탈, 해프늄, 텅스텐, 니오브, 지르코늄, 스칸듐, 이트륨, 란탄, 안티몬, 크롬 및 탈륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로의 제조방법.
  5. 메탈옥사이드를 형성하는 액체프리커서에 있어서, 상기 프리커서는, 기판에 상기 프리커서를 도포할 때 층으로 된 슈퍼격자재료를 형성하여 가열하는 복수의 금속일부와; 헥사메틸-디실라잔을 함유하는 용매로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체프리커서.
KR1019997002234A 1996-09-16 1999-03-16 헥사메틸-디실라잔을 사용한 박막의 액체소스형성 KR100300655B1 (ko)

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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6143063A (en) * 1996-03-04 2000-11-07 Symetrix Corporation Misted precursor deposition apparatus and method with improved mist and mist flow
US5972428A (en) * 1996-03-05 1999-10-26 Symetrix Corporation Methods and apparatus for material deposition using primer
KR100524204B1 (ko) * 1998-01-07 2006-01-27 동경 엘렉트론 주식회사 가스 처리장치
US6461675B2 (en) 1998-07-10 2002-10-08 Cvc Products, Inc. Method for forming a copper film on a substrate
US6190732B1 (en) 1998-09-03 2001-02-20 Cvc Products, Inc. Method and system for dispensing process gas for fabricating a device on a substrate
TW391895B (en) * 1998-10-02 2000-06-01 Ultra Clean Technology Asia Pt Method and apparatus for washing and drying semi-conductor devices
US6294836B1 (en) 1998-12-22 2001-09-25 Cvc Products Inc. Semiconductor chip interconnect barrier material and fabrication method
US6245655B1 (en) 1999-04-01 2001-06-12 Cvc Products, Inc. Method for planarized deposition of a material
US6204204B1 (en) * 1999-04-01 2001-03-20 Cvc Products, Inc. Method and apparatus for depositing tantalum-based thin films with organmetallic precursor
US6448190B1 (en) 1999-05-21 2002-09-10 Symetrix Corporation Method and apparatus for fabrication of integrated circuit by selective deposition of precursor liquid
US6627995B2 (en) 2000-03-03 2003-09-30 Cvc Products, Inc. Microelectronic interconnect material with adhesion promotion layer and fabrication method
US6444263B1 (en) 2000-09-15 2002-09-03 Cvc Products, Inc. Method of chemical-vapor deposition of a material
EP1302441B1 (en) * 2001-10-10 2007-01-03 Rohm And Haas Company An improved method for making lithium borohydride
US7727777B2 (en) * 2002-05-31 2010-06-01 Ebrahim Andideh Forming ferroelectric polymer memories
US6794284B2 (en) * 2002-08-28 2004-09-21 Micron Technology, Inc. Systems and methods for forming refractory metal nitride layers using disilazanes
US6995081B2 (en) * 2002-08-28 2006-02-07 Micron Technology, Inc. Systems and methods for forming tantalum silicide layers
US6967159B2 (en) * 2002-08-28 2005-11-22 Micron Technology, Inc. Systems and methods for forming refractory metal nitride layers using organic amines
US20050070126A1 (en) * 2003-04-21 2005-03-31 Yoshihide Senzaki System and method for forming multi-component dielectric films
TW200506093A (en) * 2003-04-21 2005-02-16 Aviza Tech Inc System and method for forming multi-component films
KR20060012573A (ko) * 2003-04-30 2006-02-08 아사히 가라스 가부시키가이샤 강유전체 박막 형성용 액상 조성물 및 강유전체 박막의제조방법
KR20080003387A (ko) * 2005-04-07 2008-01-07 에비자 테크놀로지, 인크. 다중층, 다중성분 높은-ｋ 막들 및 이들의 증착 방법
US7521356B2 (en) * 2005-09-01 2009-04-21 Micron Technology, Inc. Atomic layer deposition systems and methods including silicon-containing tantalum precursor compounds
KR101408084B1 (ko) * 2011-11-17 2014-07-04 주식회사 유진테크 보조가스공급포트를 포함하는 기판 처리 장치
KR101364701B1 (ko) * 2011-11-17 2014-02-20 주식회사 유진테크 위상차를 갖는 반응가스를 공급하는 기판 처리 장치
CN112313543A (zh) * 2018-06-26 2021-02-02 国立大学法人京都大学 放射线检测器、及放射线检测器的制造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1217927A (en) * 1983-04-15 1987-02-17 Tsutomu Nanao Inorganic composite material and process for preparing the same
EP0278996A1 (de) * 1987-02-17 1988-08-24 Ibm Deutschland Gmbh Verfahren zur Verbesserung der Haftung von Photoresistmaterialien
US5456945A (en) * 1988-12-27 1995-10-10 Symetrix Corporation Method and apparatus for material deposition
US5316579A (en) * 1988-12-27 1994-05-31 Symetrix Corporation Apparatus for forming a thin film with a mist forming means
US5423285A (en) * 1991-02-25 1995-06-13 Olympus Optical Co., Ltd. Process for fabricating materials for ferroelectric, high dielectric constant, and integrated circuit applications
US5612082A (en) * 1991-12-13 1997-03-18 Symetrix Corporation Process for making metal oxides
JPH05170486A (ja) * 1991-12-25 1993-07-09 Central Glass Co Ltd ガラス表面用撥水処理剤およびその撥水処理ガラス
US5429673A (en) * 1993-10-01 1995-07-04 Silicon Resources, Inc. Binary vapor adhesion promoters and methods of using the same
US5972428A (en) * 1996-03-05 1999-10-26 Symetrix Corporation Methods and apparatus for material deposition using primer

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US5846597A (en) 1998-12-08
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CN1231063A (zh) 1999-10-06
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US5843516A (en) 1998-12-01

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