KR100537192B1 - 단원자 증착 공정을 이용한 마그네슘 다이 보레이트 박막 형성방법 - Google Patents
단원자 증착 공정을 이용한 마그네슘 다이 보레이트 박막 형성방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100537192B1 KR100537192B1 KR10-2002-0086615A KR20020086615A KR100537192B1 KR 100537192 B1 KR100537192 B1 KR 100537192B1 KR 20020086615 A KR20020086615 A KR 20020086615A KR 100537192 B1 KR100537192 B1 KR 100537192B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thin film
- magnesium
- substrate
- diborate
- mgb
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- HQYGGVLSRVLMEE-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxidoboranyloxy(dioxido)borane Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-]B([O-])OB([O-])[O-] HQYGGVLSRVLMEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical group [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 5
- 239000003446 ligand Substances 0.000 claims description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007736 thin film deposition technique Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000238366 Cephalopoda Species 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005289 physical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0856—Manufacture or treatment of devices comprising metal borides, e.g. MgB2
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/12—Josephson-effect devices
- H10N60/126—Josephson-effect devices comprising metal borides, e.g. MgB2
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/85—Superconducting active materials
- H10N60/855—Ceramic superconductors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 박막 증착 기술에 관한 것이며, 더 자세히는 단원자 증착 공정을 이용한 마그네슘 다이 보레이트(MgB2) 박막 형성방법에 관한 것이다. 본 발명은 대면적화 및 양산에 유리한 마그네슘 다이 보레이트 박막 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명은 단원자 증착(ALD, Atomic Layer Deposition) 공정을 이용한 MgB2 박막화 방법을 제안한다. ALD 공정을 통해 MgB2 박막을 증착하기 위한 소스 물질로는 예컨대, Mg(thd)2와 B2H
6를 사용하며, 이들 물질을 교대로 반응기 내에 플로우 시킴으로써 기판 표면에서의 교환반응(Exchange Reaction)을 유도하여 MgB2 박막을 형성한다.
Description
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 박막 증착 기술에 관한 것이며, 더 자세히는 단원자 증착 공정을 이용한 마그네슘 다이 보레이트(MgB2) 박막 형성방법에 관한 것이다.
MgB2는 절대 온도 39K에서 초전도 특성을 보이는 고온 초전도 물질로서, SQUID(양자 간섭소자)를 사용하는 초고속 슈퍼컴퓨터, 마이크로파 통신, 뇌파 측정장치의 개발을 가능하게 하는 물질로 최근 많은 주목을 받고 있으며, 박막화를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그러나, 이 화합물의 박막화는 매우 최근에서야(2002년) 성공이 되었음이 보고 되었을 뿐만 아니라, 그 제조법도 기존의 PLD(Pulsed Laser Deposiution), 스퍼터링(Sputtering) 등의 물리적 증착법에 의존해 왔기 때문에 대면적화나 양산 측면 등에서 문제가 있다.
또한, 상기와 같은 종래의 MgB2 박막 증착 공정은 박막 증착 전 MgB2 스퍼터링 타겟(Sputtering Target)이나 펠릿(Pellet)의 제조가 선행되어야 하는 문제를 가지고 있다. 따라서 MgB2 박막을 상용화된 소자에 적용하기 위해서는 새로운 박막화 공정의 개발이 필수적이다
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 대면적화 및 양산에 유리한 마그네슘 다이 보레이트 박막 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 마그네슘 소스로서 마그네슘 원소에 디케토네이트 리간드가 결합된 물질을 공급하여 기판 상에 흡착시키는 제1 단계; 잉여 마그네슘 소스를 제거하는 제2 단계; 붕소 소스로서 붕소-수소 화합물을 공급하여 상기 기판 상에 흡착된 상기 마그네슘 분자와 교환 반응을 유도하는 제3 단계; 및 잉여 붕소-수소 화합물 및 반응 부산물을 제거하는 제4 단계를 포함하는 마그네슘 다이보레이트 박막 형성방법이 제공된다.
본 발명은 단원자 증착(ALD, Atomic Layer Deposition) 공정을 이용한 MgB2 박막화 방법을 제안한다. ALD 공정을 통해 MgB2 박막을 증착하기 위한 소스 물질로는 예컨대, Mg(thd)2와 B2H6를 사용하며, 이들 물질을 교대로 반응기 내에 플로우 시킴으로써 기판 표면에서의 교환반응(Exchange Reaction)을 유도하여 MgB2 박막을 형성한다.
이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 MgB2 박막 형성 공정을 나타낸 개념도이다.
본 실시예에 따른 MgB2 박막 형성 공정은, 우선 도 1에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(100)을 반응기에 로딩하고, 반응기 내에 Mg 소스 물질인 Mg(thd)2를 플로우시켜 Mg(thd)2 분자가 실리콘 기판(100) 표면에 흡착(Adsorption)되도록 한다. 흡착반응은 일정한 커버리지를 보이게 되며 그이상 공급된 소스 분자는 흡착반응에 참여하지 못하고 잉여로 남게 된다. 따라서, 반응기 내에 아르곤(Ar) 또는 질소(N2) 등의 비활성 가스를 공급함으로써 반응에 참여하지 않는 잉여의 Mg(thd)2 분자를 제거한다. 보통 이와 같은 과정을 퍼지(Purge)라고 한다.
위에서 Mg(thd)2의 리간드(Ligand)인 (thd)는 테트라메틸헵탄디케토네이트(Tetramethylheptanediketonate, OC11H19)를 나타낸 것이며, (thd) 외의 다른 디케토네이트 물질을 리간드로 사용할 수 있다.
다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이 반응기 내에 B 소스 물질인 B2H6를 공급하여(이 외의 다른 붕소-수소 화합물을 사용할 수 있으며, 농도 조절을 위해 H2에 이 소스 물질을 희석하여 사용할 수 있음), 도 3에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(100)에 흡착된 Mg(thd)2 분자와 교환 반응이 일어나도록 한다. 이때, 실리콘 기판(100)에 흡착된 Mg(thd)2의 (thd)와 B2H6의 H가 반응하여 제거되고, B2H5가 실리콘 기판(100)에 잔류하는 Mg 위에 흡착된다. 이때 발생한 H(thd) 및 반응하고 남은 B2H6는 퍼지해 낸다. 도 2 이하의 도면에서는 편의상 Mg를 'M'으로 표기하기로 한다.
이후, 상기의 과정을 반복함으로써 원하는 두께의 MgB2 박막을 제조할 수 있다. 도 4는 후속 Mg(thd)2 공급에 의한 B2H5의 H 제거 과정을 나타낸 것이며, 그 결과 도 5에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(100) 상에 단위 MgB2층과 Mg(thd)2 분자가 형성된 상태를 나타낸 것이다.
전술한 본 발명의 일 실시예의 전체 화학 반응을 정리하면 하기의 반응식 1 및 2와 같다.
전술한 ALD 공정에서 반응 소스의 공급 시간은 0.1∼10초 범위에서 제어하며, 퍼지 시간 역시 0.1∼10초의 범위에서 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 기판의 온도는 100∼400℃의 온도 범위에서 유지되어야만 Mg(thd)2 소스 자체의 열분해에 의한 기상 반응을 억제할 수 있다.
또한, 전체 반응 온도를 낮추고 교환 반응을 촉진시키기 위해서는 B2H6를 공급하는 단계에서 플라즈마를 만들어 단속하는 방식을 사용할 수 있으며, 이 경우 B2H6의 플라즈마를 형성하기 위해서는 기판이 놓여 있는 반응기 내에 RF 전극을 설치하여 플라즈마를 직접 여기하는 방식과 외부의 플라즈마 발생장치를 통해 형성된 B2H6의 플라즈마를 유도관을 통해 반응기 내로 공급하는 방식(원격 플라즈마법)을 모두 사용할 수 있다. 두 경우 모두 플라즈마 형성을 위해 50∼400W의 파워를 사용한다.
한편, 형성된 MgB2 박막의 결정화를 위해서는 후속 열처리를 수행하여야 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
예컨대, 전술한 실시예에서는 실리콘 기판 상에 MgB2 박막을 증착하는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 본 발명은 SiO2, GaAs 등과 같은 다른 종류의 기판 상에 MgB2 박막을 증착하는 경우에도 적용된다.
또한, 전술한 실시예에서는 미반응 소스 및 반응 부산물을 제거하기 위하여 퍼지를 수행하는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 본 발명은 퍼지를 대신하기 고진공 배기를 수행하는 경우에도 적용된다.
본 발명은 최근 초전도 분야에서 가장 큰 이슈로 부각되고 있는 MgB2 박막의 박막화를 단원자증착 공정을 통해 구현한 것으로, MgB2 박막의 대면적화 및 양산화를 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 MgB2 박막 형성 공정을 나타낸 개념도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 실리콘 기판
Claims (10)
- 삭제
- 마그네슘 소스로서 마그네슘 원소에 디케토네이트 리간드가 결합된 물질을 공급하여 기판 상에 흡착시키는 제1 단계;잉여 마그네슘 소스를 제거하는 제2 단계;붕소 소스로서 붕소-수소 화합물을 공급하여 상기 기판 상에 흡착된 상기 마그네슘 분자와 교환 반응을 유도하는 제3 단계;잉여 붕소-수소 화합물 및 반응 부산물을 제거하는 제4 단계; 및상기 제1 내지 제4 단계를 반복적으로 수행하는 제5 단계를 포함하는 마그네슘 다이보레이트 박막 형성방법.
- 제2항에 있어서,상기 제5 단계 수행 후 생성된 박막에 대해 결정화 열처리를 수행하는 제6 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 다이보레이트 박막 형성방법.
- 제2항에 있어서,상기 마그네슘 소스는 Mg(thd)2인 것을 특징으로 하는 마그네슘 다이보레이트 박막 형성방법.
- 제2항 또는 제4항에 있어서,상기 붕소-수소 화합물은 B2H6인 것을 특징으로 하는 마그네슘 다이보레이트 박막 형성방법.
- 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기판은 실리콘 기판, SiO2 기판, GaAs 기판 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마그네슘 다이보레이트 박막 형성방법.
- 제2항에 있어서,상기 제1 내지 제4 단계는 각각 0.1∼10초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 다이보레이트 박막 형성방법.
- 제2항에 있어서,상기 기판은 100∼400℃의 온도로 유지하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 다이보레이트 박막 형성방법.
- 제2항에 있어서,상기 제2 및 제4 단계에서 각각 고진공 펌핑 또는 퍼지 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 다이보레이트 박막 형성방법.
- 제5항에 있어서,상기 B2H6는 농도 조절을 위해 H2에 희석하여 사용하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 다이보레이트 박막 형성방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0086615A KR100537192B1 (ko) | 2002-12-30 | 2002-12-30 | 단원자 증착 공정을 이용한 마그네슘 다이 보레이트 박막 형성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0086615A KR100537192B1 (ko) | 2002-12-30 | 2002-12-30 | 단원자 증착 공정을 이용한 마그네슘 다이 보레이트 박막 형성방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040060091A KR20040060091A (ko) | 2004-07-06 |
| KR100537192B1 true KR100537192B1 (ko) | 2005-12-16 |
Family
ID=37352035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0086615A KR100537192B1 (ko) | 2002-12-30 | 2002-12-30 | 단원자 증착 공정을 이용한 마그네슘 다이 보레이트 박막 형성방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100537192B1 (ko) |
-
2002
- 2002-12-30 KR KR10-2002-0086615A patent/KR100537192B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20040060091A (ko) | 2004-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4585692B2 (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JP4515422B2 (ja) | Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ薄膜蒸着方法 | |
| US8283744B2 (en) | Molybdenum-doped indium oxide structures and methods | |
| KR100539274B1 (ko) | 코발트 막 증착 방법 | |
| TW201903847A (zh) | 含有鉬之低電阻係數膜 | |
| JP2005537638A5 (ko) | ||
| US7927996B2 (en) | Tungsten-doped indium oxide structures and methods | |
| US9382270B2 (en) | Substituted silacyclopropane precursors and their use for the deposition of silicon-containing films | |
| TW201323647A (zh) | 利用包含鉿或鋯之前驅物之膜的原子層沉積 | |
| KR20020044422A (ko) | 원자층 증착 방법에 의한 박막 형성 방법 | |
| JP2008311631A (ja) | 化学気相堆積プロセスを用いて高ｋ誘電物質を堆積させる方法 | |
| US20220139713A1 (en) | Molybdenum deposition method | |
| WO2001066834A3 (en) | Chemical vapor deposition process for fabricating layered superlattice materials | |
| WO2002000968A1 (en) | A method for manufacturing a susceptor, a susceptor thus obtained and its application | |
| KR100537192B1 (ko) | 단원자 증착 공정을 이용한 마그네슘 다이 보레이트 박막 형성방법 | |
| JP2008166800A (ja) | 金属または金属化合物の吸着装置及び方法 | |
| TW201502309A (zh) | 使用二氮丁二烯基前驅物沉積含錳膜之方法 | |
| KR20210016859A (ko) | 전이금속 칼코게나이드 박막의 형성방법 | |
| KR100666876B1 (ko) | Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅ 박막증착방법 | |
| JP5468857B2 (ja) | 超電導線材の製造方法及びｃｖｄ装置 | |
| KR20230046995A (ko) | 갭을 충전하기 위한 방법 및 시스템 | |
| KR20030002146A (ko) | 원자층증착법에 의한 9족 금속막의 형성 방법 | |
| KR20160146634A (ko) | 금속산화물 박막의 증착 방법 및 이를 위한 제조 장치 | |
| CN117558607A (zh) | 晶圆刻蚀装置及其刻蚀方法 | |
| JPS61242994A (ja) | 縦型気相成長装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20101125 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |