KR100587687B1 - 원자층 증착법을 이용한 박막 형성 방법과 그 장치 - Google Patents

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Abstract

원자층 증착법(ALD)을 이용하여 TiN 박막을 형성하기 위한 방법과 그에 따른 박막 형성 장치를 개시한다. 원자층 증착법(ALD)으로 TiN 박막을 형성하는 방법은 TiCl4를 열분해 시키는 제 1단계와, TiCl4 분해 생성물을 반응 챔버 내로 유입하는 제 2단계와, 상기 챔버 내로 제 1퍼지가스를 공급하는 제 3단계와, 상기 챔버 내에 반응가스를 공급하여 TiN 박막을 형성하는 제 4단계와, 상기 챔버 내로 제 2퍼지가스를 공급하는 제 5단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. TiN 박막 형성 장치는, 소스 가스 즉 TiCl4를 유입시키는 가스 인입관과, 상기 TiCl4를 미리 열분해 하여 제 2차적 소스 가스를 만들기 위해 상기 가스 인입관의 주변에 설치된 히터와, 상기 가스 인입관에 연결되며 제 2차적 소스 가스와 반응가스인 NH3와의 반응에 의하여 TiN 박막이 형성되도록 하기 위한 반응실을 갖는 챔버를 적어도 포함함을 특징으로 한다. 따라서 TiN 박막의 성장률을 개선시킬 수 있는 TiN 박막 형성방법과 그에 따른 박막 형성 장치를 제공할 수 있게 된다.
원자층 증착법, ALD, TiN, 박막 성장률, TiCl4

Description

원자층 증착법을 이용한 박막 형성 방법과 그 장치 {Method and apparatus of forming thin film using atomic layer deposition }
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 TiN 박막 형성 방법을 나타낸 도면
도 2는 도 1의 TiN 박막 형성 방법을 실행하기 위한 TiN 박막 형성 장치를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 TiN 박막 형성 방법을 나타낸 도면
도 4는 도 3의 TiN 박막 형성 방법을 실행하기 위한 TiN 박막 형성 장치를 나타낸 도면
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
21 : 인입구 22 : 가스 인입관
23 : 히터 24 : 반응 챔버
25 : 기판
본 발명은 TiN 박막 형성에 관한 것으로, 특히 박막 성장률이 향상된 원자층 증착법에 의한 TiN 박막 형성방법과 그에 따른 박막 형성 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 박막(thin film)은 반도체 소자의 유전막(dielectrics), 액정표시소자(liquid-crystal display)의 투명한 도전체(transparent conductor) 및 전자 발광 박막 표시 소자(electroluminescent thin film display)의 보호층(protective layer) 등으로 다양하게 사용된다.
여기서 반도체 소자의 유전막으로 쓰이는 박막은 높은 커패시턴스를 확보하고 누설 전류를 억제하기 위하여 유전막 내부 및 계면에서 불순물 또는 결함이 없어야한다. 또한, 형성된 박막의 스텝 커버리지(step coverage) 및 균일도(uniformity)가 좋아야 한다.
일반적으로 반도체 소자의 박막 형성 방법에는 소스 가스가 화학반응을 거쳐 고체 재료를 합성하는 화학적 방법과, 증착 하고자 하는 입자를 여러 가지 물리적인 방법에 의해 기판 상에 증착 시키는 물리적 방법으로 분류할 수 있다.
화학적 방법 중 화학기상증착법(CVD)은 여러 반응기체를 반응 챔버에 혼합된 형태로 투입한 후 반응시킨 결과로써 생성되는 고체를 특정 기판 위에 성장시키는 방법이다. 즉 반응 챔버 내의 기판에 가스 공급부를 통하여 가스가 공급되면, 가열부에서 공급된 열에 의하여 가스가 열분해를 일으켜 기판의 성질을 변화시키지 않고 박막이 형성된다. 이러한 화학기상증착법(CVD)은 합성할 수 있는 물질이 다양하고, 고순도 재료의 합성에 적합하며, 공정의 정밀한 제어가 가능하다는 점을 이유 로 널리 쓰이고 있는 박막 형성법이다. 그러나, 통상의 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 박막을 형성하면 우수한 스텝 커버리지를 얻기가 어렵다. 특히, 통상의 화학기상증착법(CVD)에 있어서는, 서피스 카이네틱 모드(surface kinetic mode)를 활용하는 증착 공정에 의하여 비교적 우수한 스텝 커버리지를 갖는 유전막을 얻을 수는 있으나, 유전막 증착에 필요한 반응물들이 기판 상에 동시에 전달되므로 특정한 부분에서의 스텝 커버리지를 필요에 따라 조절하기가 어렵다. 또한 화학기상증착법(CVD)은 상대적으로 높은 온도에서 박막의 증착이 이루어진다. 결과적으로, 상기 화학기상증착법(CVD)에 의할 경우 반도체 소자들에 불리한 열적 효과를 야기할 수 있다. 또한, 화학기상증착(CVD)에 의한 박막은 고집적회로에서 요구되는 정도에 비해 불균일한 두께를 가진다는 문제점이 있다.
근래, 상기와 같은 문제를 극복하기 위하여, 박막을 형성할 기판 표면에 반응물들을 주기적으로 공급하여 서피스 카이네틱(surface kinetic) 영역을 활성화시킴으로써 전체적으로 우수한 스텝 커버리지를 얻을 수 있는 박막 형성방법들이 제안되었다. 이들 방법으로는 예를 들면 원자층 증착법(ALD), 사이클릭(cyclic) CVD, 디지털 (digital) CVD, 어드밴스드(advanced) CVD 등과 같은 방법이 있다.
그 중 상기 원자층 증착법(ALD)은 열분해(pyrolysis)가 아닌 각 반응물의 주기적 공급을 통한 화학적 치환(chemical exchange)으로 반응물(reactant)을 분해하여 박막을 형성하는 방법이다. 즉 원자층 증착법(ALD)에서는 필요한 소스 가스들이 반응 챔버 내에서 혼합되지 않고 반응 챔버 내로 한 종류씩 펄스(pulse) 방식으로 유입된다. 예를 들면, 제 1 소스 가스 및 제 2 소스 가스를 사용하여 박막을 형성하는 경우에는, 먼저 반응 챔버 내에 제 1 소스 가스만을 유입시켜서 기판 상에 상기 제1 소스 가스를 화학 흡착(chemisorption)시키고, 그 후 제 2 소스 가스를 반응 챔버 내에 유입시켜서 상기 제 2 소스 가스를 기판 상에 화학 흡착시키는 방법에 의하여 원자층으로 이루어지는 박막을 형성한다. 이 원자층 증착법(ALD)은 화학기상증착법에 비하여 우수한 단차 피복성을 얻을 수 있고 저온 공정이 가능하며 향상된 균일성을 갖는다는 장점을 가지고 있다. 또한 이러한 원자층 증착법(ALD)은 원자층 단위로 박막 형성 제어가 가능하며, 이 방법으로 형성되는 박막은 매우 우수한 특성을 지닌다. ALD공정의 대표적인 사례로는 1기가급 DRAM소자에 있어서 실린더형 캐패시터의 유전체 재료로 사용되는 Al2O3의 증착이나 상부 및 하부전극으로 사용되는 TiN, Ru와 같은 재료의 증착이다. 상기와 같은 소자의 캐패시터는 매우 높은 단차비(AR : aspect ratio)를 가지고 있으므로 안정적인 스텝 커버리지를 확보하기 위해서는 기존의 CVD공정으로는 한계가 있으며 매우 우수한 스텝 커버리지를 가지는 ALD공정이 필수적이다.
예를 들면, 베리어막(barrier layer)이나 캐패시터(capacitor)의 상부전극(top electrode)등으로 쓰이는 TiN 박막을 TiCl4를 소스(source)가스로 하여 화학기상증착법(CVD)으로 형성하는 종래 기술에 따른 TiCl4기반(based) CVD TiN 박막은, 스텝 커버리지가 우수한 것으로 알려져있다. 그러나 이와 같은 TiCl4기반(based) CVD TiN 박막은 단차비(AR : aspect ratio)가 약 20이상 커질 경우 홀(hole)내부와 표면에 공급되는 플럭스(flux)차이로 인해 만족할 만한 스텝 커버리지를 얻을 수 없게 된다. 따라서, 이러한 단점을 보완하기 위하여 완전한 표면반응에 의해서만 박막이 형성되는 원자층 증착법(ALD)으로 박막을 형성하는 것이 바람직하다.
원자층 증착법(ALD)을 이용하여 형성한 TiN 박막을 ALD TiN 이라 하고, 그 형성 방법은 다음과 같다. ALD TiN를 형성하기 위한 주요 반응 기체는 TiCl4, NH3이다. ALD TiN을 증착하기 위해서는 우선, TiCl4기체를 기판위로 흘려 기판 위에 흡착시킨다. 흡착공정이 끝나면 비활성기체를 이용하여 퍼지(purge)시켜 흡착되지 않고 남아있는 과잉의 TiCl4를 반응 챔버 바깥으로 배출시킨다. 다음에 NH3를 흘려 미리 흡착되어 있던 TiCl4와 반응시켜 단원자 수준의 TiN을 형성하게 된다. 이때, 반응에 필요한 온도는 200℃ ~ 500℃이다. 따라서 상기 원자층 증착법(ALD)에 의하여 TiN 박막을 형성할 경우 낮은 온도에서 공정이 수행되므로 반도체 소자들에 불리한 열적 효과를 야기하지 않는다. 결국 ALD방식으로 증착된 TiN의 경우에는 기존의 CVD에 비해 저온에서 증착이 가능하며 월등한 스텝 커버리지 및 매우 치밀한 막질을 얻을 수 있다.
그러나 종래 기술에 따른 TiN 박막 형성방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다. 즉 종래 기술에 있어서는 사용하는 소스 자체의 분자 부피로 인하여 이론적인 1 싸이클(cycle)당 하나의 단일층(one monolayer)형성이 불가능하다는 문제점이 있다. 예를 들어, 1 싸이클을 약 1.5초라할 때, 현재 원자층 증착장비를 사용하여 TiCl4를 소스 가스로 하여 TiN 박막을 형성하는 경우, 박막 성장률이 0.2Å /cycle에서 0.4Å/cycle 사이다. 이러한 박막 성장률은 기존의 화학기상증착법에 의한 박막 성장률 약 7~10Å/sec와는 비교도 될 수 없을 정도로 낮다. 이러한 낮은 박막 성장률을 가진 종래 기술에 따른 ALD TiN 박막 형성방법을 실제 반도체 소자 제조 공정에 적용하기 어렵다. 따라서 높은 증착속도, 즉 높은 박막 성장률을 유지하는 ALD에 의한 박막 증착법과 박막 형성 장치에 대한 요구가 절실하다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 반도체 제조 방법과 그에 따른 제조 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 ALD공정의 반응성을 향상시켜 증착 속도를 증대시키는 TiN 박막 형성방법과 그에 따른 TiN 박막 형성 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 소스인 TiCl4의 일부 Cl기를 분해시켜 입체 장애(steric hinderance)의 영향을 줄여서 TiN 박막 성장률을 개선시킬 수 있는 TiN 박막 형성방법과 그에 따른 박막 형성 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예적 양상(aspect)에 따른 원자층 증착법으로 TiN 박막을 형성하는 방법은, TiCl4를 열분해 시키는 제 1단계와, TiCl4의 분해 생성물을 반응 챔버 내로 유입하는 제 2단계와, 상기 챔버 내로 제 1퍼지가스를 공급하는 제 3단계와, 상기 챔버 내에 반응가스를 공급하여 TiN 박막을 형성하는 제 4단계와, 상기 챔버 내로 제 2퍼지가스를 공급하는 제 5단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하기로, TiCl4를 열분해 시키는 히터는 소스 가스인 TiCl4이 유입되는 가스 인입관의 외부를 설정된 온도로 가열함에 의해 상기 소스 가스의 온도가 약 350℃이상으로 되도록 하고 상기 반응 챔버의 외부에 설치됨을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명될 것이다. 다양한 실시예에서의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도 없이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 그러한 설명들이 본 발명의 범위를 제한하는 용도로 사용되어서는 아니 됨은 명백하다.
먼저, 본 발명의 실시예에서 기술적 기본 원리는 분자 부피와 구조에 따른 입체 장애(steric hinderance)의 영향을 이용하는 것이다. 종래 기술에 따른 원자층 증착법(ALD)을 이용한 TiN 박막 형성방법의 문제점인 낮은 박막 성장률은, 사용하는 소스 자체의 분자 부피와 구조로 인한 입체 장애(steric hinderance)에 기인하는 것으로 알려져있다. 상기 TiN 박막 형성방법에서 사용하는 소스(source)가스는 TiCl4이다. TiClx기체는 TiCl4보다는 TiCl3이, TiCl3 보다는 TiCl2이 입체 장애(steric hinderance)의 영향을 적게 받는다. 따라서 원자층 증착법(ALD)을 이용할 때 TiCl4를 TiCl3나 TiCl2의 형태로 만들어 기판위로 흘려 기판 위에 흡착시키면 박 막 성장률을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 현상을 이용하여 TiN 박막의 성장률을 개선시킬 수 있는 TiN 박막 형성방법과 그에 따른 박막 형성 장치를 제공할 수 있게 된다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 TiN 박막 형성 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 TiN 박막 형성 방법에서는 TiCl4를 열분해를 통하여 TiCl3 또는 TiCl2의 형태로 만든 후, 상기 TiCl3 또는 TiCl2 가스를 소스(source)로 이용하여 원자층 증착법(ALD)을 실시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, TiN 박막 형성 방법을 각 단계별로 설명하면 다음과 같다.
제 1단계는 소스(source)인 TiCl4를 히터를 이용하여 가열하여 열분해 시켜서 TiCl3 또는 TiCl2의 형태로 만든다(1). 상기 히터는 TiCl4를 열분해하기 위하여 TiCl4를 350℃이상으로 가열시켜야 한다.
제 2단계로, 분해 생성물인 TiCl3 또는 TiCl2를 TiN 박막을 형성하고자 하는 기판이 놓여진 챔버 내로 유입시킨다(2).
제 3단계로, 상기 챔버 내로 제 1퍼지가스를 공급하여 소스(source)와 부산 물(by product)을 제거한다. 상기 제 1퍼지가스로는 Ar과 같은 불활성가스(inert gas)를 사용한다(3).
제 4단계로, 상기 챔버 내로 반응가스를 공급하여 TiN 박막을 형성한다. 상기 반응가스로는 NH3를 사용한다(4).
제 5단계로, 상기 챔버 내로 제 2퍼지가스를 공급하여 잔류 반응가스와 부산물(by product)을 제거한다. 상기 제 2퍼지가스는 상기 제 1퍼지가스와 다른 가스를 사용할 수 있다(5).
상기와 같은 일련의 단계, 즉 열분해 하는 단계와, 소스를 공급하는 단계와, 제 1퍼지가스를 공급하는 단계와, 반응가스를 공급하는 단계와, 제 2퍼지가스를 공급하는 단계를 1 싸이클이라 할때, 이러한 싸이클을 수십 내지 수천번 반복하여 원하는 두께의 TiN 박막을 형성한다(6).
도 2는 도 1의 TiN 박막 형성 방법을 실행하기 위한 TiN 박막 형성 장치를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, TiN 박막을 형성하기 위한 소스(source)가스로 사용되는 TiCl4를 인입구(21)를 통하여 가스 인입관(22)으로 유입시킨다. 상기 가스 인입관(22)의 주변에는 상기 소스 가스, 즉 TiCl4를 열분해 하기 위해 히터(23)가 설치된다. 상기 히터(23)에 의하여 상기 소스 가스, 즉 TiCl4는 350℃이상으로 가열되어 TiCl3 또는 TiCl2의 형태로 열분해 된다. 상기 히터(23)는 반응 챔버(24) 외부 에 놓여져 있다. 따라서 히터(23)의 가열에 의하더라도 챔버(24) 내부의 온도는 상승하지 않는다. 그리고 상기 열분해 생성물, 즉 TiCl3 또는 TiCl2는 제 2차적 소스 가스로써 상기 가스 인입관(22)을 통과하여 반응 챔버(24)로 유입된다. 상기 제 2차적 소스 가스, 즉 TiCl3 또는 TiCl2를 기판(25)위로 흘려서 기판(25)위에 흡착시킨다. 흡착공정이 끝나면 상기 반응 챔버의 내부를 Ar과 같은 비활성기체를 이용하여 퍼지(purge)시킨다. 다음에 상기 반응 챔버(24)에 NH3를 흘려 미리 흡착되어 있던 TiCl3 또는 TiCl2와 반응시켜 단원자 수준의 TiN을 형성한다. 그 후 다시 퍼지(purge)시킨다. 이러한 공정을 원하는 두께의 TiN 박막이 형성될 때까지 계속하여 실시한다. 따라서 입체 장애(steric hinderance)의 영향을 적게 받는 TiCl3와 TiCl 2를 원자층 증착법(ALD)의 소스 가스로 이용함으로써 박막 성장률을 5Å/cycle까지 향상시킬 수 있다.
실시예 2
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 TiN 박막 형성 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 TiN 박막 형성 방법에서는 TiCl4를 열과 수소가스(H2)를 이용하여 분해하여 TiCl3 또는 TiCl2의 형태로 만든 후, 상기 TiCl3 또는 TiCl2 가스를 소스(source)로 이용하여 원자층 증착법(ALD)을 실시한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 각 단계별로 설명하면 다음과 같다.
제 1단계는 히터를 이용하여 소스(source)가스인 TiCl4와 TiCl4의 분해를 촉진시키기 위한 H2를 가열시킨다. 여기서 H2를 TiCl4와 함께 가열하는 이유는 수소(H2)를 활성화 시켜서 TiCl4의 분해효과를 극대화하기 위함이다(31). 여기서 상기 히터는 TiCl4를 분해시키기 위하여 TiCl4를 350℃이상으로 가열시켜야 한다.
제 2단계로, 상기 제 1단계의 히터에 의하여 가열된 가스를 제 2차적 소스(source) 가스로써 TiN 박막을 형성하고자 하는 기판이 놓여진 챔버 내로 유입시킨다(32).
제 3단계로, 상기 챔버 내로 제 1퍼지가스를 공급하여 소스(source)와 부산물(by product)을 제거한다. 상기 제 1퍼지가스로는 불활성가스(inert gas)를 사용한다(33).
제 4단계로, 상기 챔버 내로 반응가스를 공급하여 TiN 박막을 형성한다. 상기 반응가스로는 NH3를 사용한다(34).
제 5단계로, 상기 챔버 내로 제 2퍼지가스를 공급하여 잔류 반응가스와 부산물(by product)을 제거한다. 상기 제 2퍼지가스는 상기 제 1퍼지가스와 다른 가스를 사용할 수 있다(35).
상기와 같은 일련의 단계, 즉 분해하는 단계와, 소스를 공급하는 단계와, 제 1퍼지가스를 공급하는 단계와, 반응가스를 공급하는 단계와, 제 2퍼지가스를 공급 하는 단계를 1 싸이클이라 할때, 이러한 싸이클을 수십 내지 수천번 반복하여 원하는 두께의 TiN 박막을 형성한다(36).
도 4는 도 3의 TiN 박막 형성 방법을 실행하기 위한 TiN 박막 형성 장치를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, TiCl4와 H2를 함께 히터(42)에 통과시킨다.
TiN 박막을 형성하기 위하여 소스(source)가스로 사용되는 TiCl4와 TiCl4를 분해시키는 역할을 하는 H2를 인입구(41)를 통하여 가스 인입관(42)으로 유입시킨다. 상기 가스 인입관(42)의 주변에는 히터(43)가 설치된다. 상기 히터(43)에 의하여 TiCl4와 H2는 350℃이상으로 가열된다. 여기서 H2를 히터(42)를 이용하여 가열시키는 이유는 히터의 가열에 의하여 H2를 활성화시켜 TiCl4의 분해효과를 극대화시키기 위함이다. 따라서 상기 소스 가스, 즉 TiCl4는 TiCl3 또는 TiCl2의 형태로 분해된다. 상기 히터(43)는 반응 챔버(44) 외부에 놓여져 있다. 따라서 히터(43)의 가열에 의하더라도 챔버(44) 내부의 온도는 상승하지 않는다. 그리고 상기 분해 생성물, 즉 TiCl3 또는 TiCl2는 제 2차적 소스 가스로써 상기 가스 인입관(42)을 통과하여 반응 챔버(44)로 유입된다. 상기 제 2차적 소스 가스, 즉 TiCl3 또는 TiCl2를 기판(45)위로 흘려서 기판(45)위에 흡착시킨다. 흡착공정이 끝나면 상기 반응 챔버의 내부를 Ar과 같은 비활성기체를 이용하여 퍼지(purge)시킨다. 다음에 상기 반응 챔 버(44)에 NH3를 흘려 미리 흡착되어 있던 TiCl3 또는 TiCl2와 반응시켜 단원자 수준의 TiN을 형성한다. 그 후 다시 퍼지(purge)시킨다. 이러한 공정을 원하는 두께의 TiN 박막이 형성될 때까지 계속하여 실시한다. 따라서 입체 장애(steric hinderance)의 영향을 적게 받는 TiCl3와 TiCl2를 원자층 증착법(ALD)의 소스 가스로 이용함으로써 박막 성장률을 5Å/cycle까지 향상시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 TiCl4를 챔버 내로 유입시키고, H2는 히터에 의하여 가열하여 활성화시킨 후 챔버 내로 유입시켜 TiCl4를 분해한다. 이는 활성화 된 H2의 TiCl4분해작용을 극대화시키기 위함이다. 그리하여 분해 생성물인 TiCl3 또는 TiCl2가 기판 위에 흡착된다. 그리고 반응 가스인 NH3를 챔버로 유입시켜서 흡착되어 있던 TiCl3 또는 TiCl2와 반응시키는 방법으로 TiN 박막을 형성한다.
상기한 본 발명의 실시예에서와 같이, 상기 TiN 박막을 형성하기 위한 방법과 그에 따른 박막 형성 장치는 저온공정인 원자층 증착법(ALD)을 이용하면서도 TiN 박막의 성장률을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 TiN 박막 형성 방법과 그 박막 형성 장치는 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게는 자명한 사실이라 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 TiN 박막 형성 방법과 그 박막 형성 장치는 기존의 원자층 증착법(ALD)의 가장 큰 문제점인 낮은 박막 성장률을 해결함에 의해, 단위시간 내 작업 처리량(throughput)이 획기적으로 향상되는 효과가 있다. 따라서, 높은 박막 성장율을 가지면서도, 원자층 증착법이 특유하게 가지는 장점들 즉, 월등한 스텝 커버리지, 써어피스 커버리지, 치밀한 막질 상태가 함께 얻어질 수 있으므로, 제조된 반도체 소자의 신뢰성이 개선되고 제조 원가가 다운되는 이점이 있다. 그러므로, 제품의 가격 경쟁력이 높아지는 부가적 이점들이 있다.











Claims (34)

  1. (정정) 원자층 증착법으로 박막을 형성하는 방법에 있어서:
    원시 소스 가스를 열분해 하여 분자 부피가 보다 작은 제 2차적 소스 가스로 만든 다음, 이를 챔버에 인가하여 반응가스와 반응하게 함으로써 상기 원시 소스 가스의 일부 성분을 갖는 소망 박막이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 원시 소스 가스는 TiCl4임을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
  3. (정정) 제 2항에 있어서,
    상기 제 2차적 소스 가스는 TiCl2 또는 TiCl3 임을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 소망 박막은 TiN임을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 반응가스는 NH3인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 소망 박막 형성 시에 상기 챔버를 퍼지 시키는 가스는 불활성 가스임을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
  7. (정정) 원자층 증착법으로 TiN 박막을 형성하는 방법에 있어서:
    TiCl4를 보다 작은 분자 부피를 갖도록 열분해 시키는 제 1단계와:
    TiCl4의 분해 생성물을 챔버 내로 유입하는 제 2단계와:
    상기 챔버 내로 제 1퍼지가스를 공급하는 제 3단계와:
    상기 챔버 내에 반응가스를 공급하여 TiN 박막을 형성하는 제 4단계와:
    상기 챔버 내로 제 2퍼지가스를 공급하는 제 5단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 TiCl4의 열분해는 히터를 이용하는 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 TiCl4는 TiCl3 또는 TiCl2로 열분해 되는 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제 1퍼지가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 반응가스는 NH3인 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제 2퍼지가스는 상기 제 1퍼지가스와 다른 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 히터는 TiCl4를 350℃이상으로 가열시키는 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 히터는 상기 TiCl4이 유입되는 가스 인입관의 주변에 설치됨을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  15. (정정) 원자층 증착법으로 TiN 박막을 형성하는 방법에 있어서:
    히터에 의하여 TiCl4와 H2를 가열하여, 상기 TiCl4를 보다 작은 분자 부피를 갖도록 열분해 시키는 제 1단계와:
    상기 분해된 가스를 챔버 내로 유입시키는 제 2단계와:
    상기 챔버 내로 제 1퍼지가스를 공급하는 제 3단계와:
    상기 챔버 내에 반응가스를 공급하여 TiN박막을 형성하는 제 4단계와:
    상기 챔버 내로 제 2퍼지가스를 공급하는 제 5단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 TiCl4는 TiCl3 또는 TiCl2로 분해되는 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 제 1퍼지가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 반응가스는 NH3인 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  19. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 제 2퍼지가스는 상기 제 1퍼지가스와 다른 가스를 사용하는 것을 특징 으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  20. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 히터는 TiCl4와 H2를 350℃이상으로 가열시키는 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  21. (정정) 원자층 증착법으로 TiN 박막을 형성하는 방법에 있어서:
    반응 챔버 내에 TiCl4를 공급하는 제 1단계와:
    히터를 이용하여 H2를 가열하는 제 2단계와:
    상기 히터를 통과한 가스를 챔버 내로 유입시켜 상기 TiCl4를 보다 작은 분자 부피를 갖도록 열분해 시키는 제 3단계와:
    상기 챔버 내로 제 1퍼지가스를 공급하는 제 4단계와:
    상기 챔버 내에 반응가스를 공급하여 TiN박막을 형성하는 제 5단계와:
    상기 챔버 내로 제 2퍼지가스를 공급하는 제 6단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 TiCl4는 TiCl3 또는 TiCl2로 분해되는 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 제 1퍼지가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  24. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 반응가스는 NH3인 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  25. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 제 2퍼지가스는 상기 제 1퍼지가스와 다른 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  26. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 히터는 H2를 350℃이상으로 가열시키는 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  27. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 히터는 상기 챔버에 연결된 가스 인입관의 주변에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 TiN 박막 형성방법.
  28. (정정) 원자층 증착법으로 박막을 형성하는 장치에 있어서:
    원시 소스 가스가 유입되는 인입구를 가지는 가스 인입관과;
    상기 가스 인입관을 통해 유입되는 원시 소스 가스를 보다 작은 분자 부피를 갖는 제 2차적 소스 가스로 만들기 위해 상기 가스 인입관의 주변에 설치된 히터와;
    상기 가스 인입관에 연결되며, 상기 원시 소스 가스의 일부 성분을 갖는 소망 박막이 설정된 반응가스와의 반응에 의해 형성되도록 하기 위한 반응실을 갖는 챔버를 적어도 포함함을 특징으로 하는 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 히터는 원시 소스 가스를 미리 열분해 하기 위하여 상기 가스 인입관을 통과하는 가스를 350℃이상으로 가열시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 원시 소스 가스는 TiCl4임을 특징으로 하는 장치.
  31. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 제 2차적 소스 가스는 TiCl2 또는 TiCl3 임을 특징으로 하는 장치.
  32. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 소망 박막은 TiN임을 특징으로 하는 장치.
  33. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 반응가스는 NH3인 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 소망 박막 형성 시에 상기 챔버를 퍼지 시키는 가스는 불활성 가스임을 특징으로 하는 장치.
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