KR100845945B1 - 박막형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막 형성방법에 관한 것으로, 플라즈마 원자층 증착 방법을 이용하여 갈륨 옥사이드 박막, 타이타늄 옥사이드 박막, 나노믹스된 타이타늄 옥사이드-갈륨 옥사이드 박막을 형성한 후, 선택적으로 열처리 공정을 실시함으로써, 스텝커버리지 특성과 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 박막 형성방법이 제공된다.
갈륨옥사이드, 타이타늄 옥사이드, 플라즈마 원자층 증착, 굴절율, 누설전류

Description

박막형성방법{Method of forming a thin film}
도 1은 플라즈마 원자층 증착(PEALD) 방법의 개념도이다.
도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 PEALD 방법에 의한 갈륨 옥사이드 박막의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 PEALD 방법에 의해 SiO2/Si 구조 상부에 형성된 갈륨 옥사이드 박막의 FE-SEM 단면 사진이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 PEALD 방법에 의해 형성된 갈륨 옥사이드 박막과 다양한 온도에서 열처리된 갈륨 옥사이드 박막의 XRD 패턴 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 PEALD 방법에 의해 Pt/Ga2O3/Si 구조로 형성된 갈륨 옥사이드 박막과 다양한 온도에서 열처리된 갈륨 옥사이드 박막의 누설 전류 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 PEALD 방법에 의해 형성된 갈륨 옥사이드 박막의 65°, 70°및 75°의 각도에서 측정된 SE 파라미터(ψ와 Δ)와 로렌쯔 분산 관계식을 이용한 SE 파라미터와의 이론적인 정합을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 PEALD 방법에 의해 형성된 갈륨 옥사 이드 박막과 다양한 온도에서 열처리된 갈륨 옥사이드 박막의 굴절율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 PEALD 방법에 의해 형성된 갈륨 옥사이드 박막과 다양한 온도에서 열처리된 갈륨 옥사이드 박막의 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9(a) 내지 도 9(c)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 PEALD 방법에 의한 타이타늄 옥사이드 박막의 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증착 방법에 의해 형성된 타이타늄 옥사이드 박막과 다양한 온도에서 열처리된 막의 표면형상도를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증착 방법에 의해 형성된 타이타늄 옥사이드 박막과 다양한 온도에서 열처리된 타이타늄 옥사이드 박막의 XRD 패턴 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증착 방법에 의해 형성된 타이타늄 옥사이드 박막과 다양한 온도에서 열처리된 타이타늄 옥사이드의 유전상수를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증착방법에 의해 백금/타이타늄 옥사이드/실리콘의 구조로 형성된 타이타늄 옥사이드 박막과 다양한 온도에서 열처리된 타이타늄 옥사이드 박막의 누설전류밀도를 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증착 방법에 의해 형성된 타이타늄 옥사이드 박막과 다양한 온도에서 열처리된 타이타늄 옥사이드 박막의 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증착 방법에 의해 형성된 타이타늄 옥사이드 박막과 다양한 온도에서 열처리된 타이타늄 옥사이드의 라만 스펙트라를 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 PEALD 방법에 의한 타이타늄 옥사이드-갈륨 옥사이드 박막의 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증착방법에 의해 형성되는 나노믹스된 타이타늄 옥사이드-갈륨옥사이드 박막의 RMS 값 및 AFM 이미지를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증착방법에 의해 형성되는 나노믹스된 타이타늄 옥사이드-갈륨옥사이드 박막의 XRD 패턴 그래프이다.
도 19는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증착방법에 의해 형성되는 나노믹스된 타이타늄 옥사이드-갈륨옥사이드 박막의 AES 결과를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증착방법에 의해 형성되는 다양한 온도에서 열처리된 (a)타이타늄 옥사이드가 제 1 층으로 형성된 박막과 (b)갈륨 옥사이드가 제 1 층으로 형성된 박막의 C-V 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 21은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증착방법에 의해 형 성되는 다양한 온도에서 열처리된 (a)타이타늄 옥사이드가 제 1 층으로 형성된 박막과, (b)갈륨 옥사이드가 제 1 층으로 형성된 박막의 누설전류밀도를 나타낸 그래프이다.
도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증착방법에 의해 형성되는 상이한 비율로 나노 믹스된 타이타늄 옥사이드-갈륨옥사이드 박막의 투과율을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 박막형성에 관한 것으로, 특히 플라즈마 원자층 증착(PEALD: Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)방법을 이용하여 박막을 형성하는 박막형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체나 나노기술에서는 얇은 막을 형성하는 기술이 필요한데, 최근 들어서는 두께가 더욱 얇아져 막을 원자 단위로 조절하는 수준까지 발전해왔다.
즉, 소자 제조기술이 나노(nm) 단위로 축소됨에 따라 이들 소자를 제조하기 위한 각종 박막의 두께도 줄어들게 된다. 따라서, 정확한 막 두께 및 조성의 제어, 우수한 스텝 커버러지(step coverage) 및 균일성, 그리고 높은 수율의 박막 증착방법이 요구되고 있다.
대표적인 것이 원자층 증착기술로 불리는 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)법이다. ALD는 반도체 소자 생산에서 극미세박막 제조에 사용되는 중요한 기술로 CVD 법의 한계를 극복한 새로운 공정기술로 주목받았다. 그러나, ALD법은 화학반응물 선택이 어렵고 온도가 낮아 막질이 나쁘고 생산성이 떨어진다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 고전력 산소 플라즈마 처리를 구비하는 PEALD를 이용하여 고품질의 박막 형성방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 갈륨 소스 및 산소 플라즈마를 이용한 PEALD 방법에 의해 스텝 커버러지 특성 및 전기적 특성이 향상된 갈륨 옥사이드 박막을 형성할 수 있는 박막 형성방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 타이타늄 소스 및 산소 플라즈마를 이용한 PEALD방법에 의해 구조적, 전기적 및 광학적 특성이 향상된 타이타늄 옥사이드 박막을 형성할 수 있는 박막 형성방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 PEALD 방법을 이용하여 균일하고 매끄러운 나노믹스된 타이타늄 옥사이드-갈륨 옥사이드 박막을 형성할 수 있는 박막형성방법을 제공하는데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 박막 형성방법은 (a)챔버에 기판을 로딩하는 단계와, (b)상기 기판 위에 갈륨 반응소스를 유입하는 단계와, (c)잔류하는 반응가스를 제거하기 위해 퍼지 가스를 유입하고 퍼지하는 단계와, (d)상기 기판을 산소플라즈마 처리하는 단계 및 (e)잔류하는 산소를 퍼지하는 단계를 포함하며, 상기 (b) 내지 (e) 단계를 반복 수행하여 갈륨 옥사이드 박막을 형성하는 것이다.
상기 반응 소스는 [(CH3)2GaNH2]3 를 포함하며, 상기 산소 플라즈마는 150 내지 200W의 고전력을 인가하여 생성할 수 있다.
또한, 상기 금속 옥사이드 박막을 형성한 후 열처리 공정을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 태양에 따른 박막 형성방법은 (a)챔버에 기판을 로딩하는 단계와, (b)상기 챔버내에 제 1 반응소스를 유입하고, 산소 플라즈마를 유입한 후 퍼지하여 제 1 산화물 박막을 형성하는 단계와, (c)상기 챔버내에 제 2 반응소스를 유입하고, 퍼지하고, 산소플라즈마를 유입한 후 퍼지하여 제 2 산화물 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 (b), (c) 단계를 반복 수행하는 것이다.
상기 제 1 반응소스는 Ti[N(CH3)2]4 를 포함하며, 상기 제 2 반응소스는 [(CH2)GaNH2]3를 포함할 수 있으며, 상기 산소 플라즈마는 100 내지 200W의 전력을 인가하여 생성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 산화물-제 2 산화물 박막을 형성한 후 열처리 공정을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상술한 상기 박막형성방법은 150 내지 250℃의 온도에서 실시하며, 상기 열처리 공정은 산소 분위기의 급속 열처리 방식으로 500 내지 900℃의 온도에서 실시할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
PEALD 장치는 웜월 리액터(warm-wall reactor), 가스 스위칭 시스템, 펌핑 시스템, RF 발생 시스템, 그리고 인젝터를 포함하여 이루어진 장치를 이용한다..
제 1 실시예
도 1은 PEALD 방법의 개념도이고, 도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 PEALD 방법을 이용한 갈륨 옥사이드 박막의 형성 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 소자의 단면도이다.
도 1을 참조하면, PEALD 방법을 이용한 갈륨 옥사이드 형성 방법은 갈륨 소스 가스를 주입한 후 퍼지(purge)하고, 산소 플라즈마를 주입한 후 퍼지하는 과정을 1 사이클(cycle)로 하고, 이러한 사이클을 원하는 두께로 갈륨 옥사이드 박막이 형성될 때까지 반복함으로써 막을 증착하는 방법이다.
도 1 및 도 2(a)를 참조하면, PEALD 방법을 이용하여 갈륨 옥사이드 박막을 형성하기 위해 p형 실리콘 (100) 기판(10)을 챔버 내로 로딩한 후 챔버 내로 갈륨 소스로서 [(CH3)2GaNH2]3를 100sccm의 아르곤 캐리어 가스와 함께 0.1초 정도 유입시킨다. 이렇게 하면 기판(10) 상부에 증착 기체(20), 즉 갈륨 소스 가스가 화학 흡착된다.
도 1 및 도 2(b)를 참조하면, 약 2초 동안 아르곤 가스를 유입시켜 챔버 내의 잔류하는 갈륨 소스 가스를 퍼지(purge)시킨 후 약 1초 동안 산소 플라즈마를 유입시킨다. 산소 플라즈마가 유입되면 기판(10) 상부에 화학 흡착된 증착 기체(20)와 산소가 반응하여 단일층(monolayer)의 갈륨 옥사이드 박막(30a)이 형성된다.
도 1 및 도 2(c)를 참조하면, 약 0.4초 동안 아르곤 가스를 유입시켜 산소 플라즈마를 퍼지(purge)시킨다. 이러한 갈륨 소스 유입, 아르곤 퍼지, 산소 플라즈마 유입 및 아르곤 퍼지의 사이클(cycle)을 복수회 반복하여 모노층의 갈륨 옥사이드 박막(30b,…, 30n)이 반복 증착되도록 하여 원하는 두께의 갈륨 옥사이드 박막(30)을 형성한다.
또한, 산소 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 플라즈마 파워는 150~200W 정도로 높게 인가한다. 그리고, 기판 온도를 150~250℃로 유지하고, 챔버 압력을 2.0~5.0Torr로 유지한다.
또한, 갈륨 옥사이드 박막 증착 후 산소 분위기의 급속 열처리(RTA:Rapid Thermal Anneal) 시스템을 이용한 열처리 공정을 실시하여 박막의 결정성을 향상시킨다.
실험 예
본 발명의 제 1 실시예에 따른 PEALD 방법을 이용하여 형성된 갈륨 옥사이드 박막의 특성을 실험하기 위해 PEALD를 1000 사이클 반복하여 실리콘 (100) 기판 상부에 갈륨 옥사이드 박막을 형성한다. 그리고, 형성된 갈륨 옥사이드 박막을 산소 분위기의 RTA(Rapid Thermal Anneal) 시스템에서 10분 동안 열처리 한다. 이때 열처리 공정은 500℃, 700℃ 및 900℃의 온도에서 각각 실시한다.
상기와 같이 형성된 갈륨 옥사이드 박막의 스텝 커버러지 특성을 관찰하기 위해 전기장 방출 주사 전자 현미경(FE-SEM)이 사용되었으며, 박막의 구조적 특성을 측정하기 위해 X-레이 자동 회절계(diffractometer)가 사용되었다. 또한, 기판 상부에 갈륨 옥사이드 박막이 형성되고 그 상부에 금속막이 형성된 금속 전극(metal electrode)-박막(thin film)-기판(substrate)(MFS) 구조의 전기적 특성을 관찰하기 위해 금속 전극으로서 백금(Pt)을 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 형성하였고, 리프트 오프 리소그라피를 이용하여 패터닝하였다. 그리고, HP 4145B 반도체 파라미터 분석기를 이용하여 누설 전류 특성을 측정하였다.
또한, 분광 타원 해석법(spectroscopic ellipsometry; SE)은 박막의 굴절율과 두께를 측정하기 위해 사용되었는데, 다양하게 각도 및 상(phase)이 조절되는 SE가 실험을 위해 사용되었다. SE는 광원으로서 300W 제논(Xe) 아크 램프, 듀얼 광검출기(photodetector)와 연결된 듀얼 그레이팅 스캐닝 모노크로매터(monochromator)(250~1700㎚), 그리고 높은 정밀도의 자동화된 고니어메 터(goniometer)로 이루어져 있다. 여기서, 모노크로매터의 평균 대역폭(average bandwidth)은 2㎚이다.
한편, 시각적인 오토콜리메이팅(autocollimating) 장치는 복사할 수 있는 샘플의 정렬을 확인하기 위해 사용되었으며, 65°의 각도와 0.2eV씩 1.5~4.0 eV의 스펙트럼 범위로 측정되었다. 70°와 75°의 각도는 확인을 위해 사용되었다. 1㎜ 이하의 작은 빔 스폿(beam spot)이 사용되었고, 각 샘플의 평면에서의 방위각의 빔 방향은 가능한 필름 두께 변화로부터 분극이 제거되는(depolarizing) 효과를 최소화하기 위해 신중히 선택되었다. 또한, 모든 측정은 상온에서 실시되었다.
실험 결과
일반적으로 박막의 두께가 나노 미터 스케일로 줄어들 때, 열악한 스텝 커버러지는 보이드를 발생시킨다. 보이드는 일반적으로 식각 동안에 노출되기 때문에 소자의 동작에 문제를 발생시키게 된다. 우수한 스텝 커버러지 특성은 소자 제조에서 가장 중요한 요소중의 하나이다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 가장 좋은 방법은 가능한 높은 스텝 커버러지를 제공하는 증착 방법을 사용하는 것이다.
도 3에는 SiO2/Si 기판 상에 본 발명의 제 1 실시예에 따라 형성된 갈륨 옥사이드 박막의 FE-SEM 단면 사진을 보여주고 있다. 갈륨 옥사이드 박막은 완전히 연속적으로 형성되었으며, 또한 사이드월의 주위에서 갈륨 옥사이드 박막이 균일한 두께로 형성되어 있다. VLSI 소자에서는 스텝 커버러지 특성과 균일한 두께의 막 증착이 요구되고 있는데, PEALD 공정은 스텝 커버러지와 균일한 코팅을 위한 큰 전 위를 가지고 있고 , 표면 제어가 요구되기 때문에 VLSI 소자의 제조 공정에 적합하다.
도 4는 실리콘 기판 상부에 증착된 후 500℃, 700℃ 및 900℃에서 각각 열처리된 갈륨 옥사이드 박막의 XRD 패턴을 도시하고 있다. 이로부터 열처리하지 않은 막 또는 500℃에서 열처리된 박막은 비정질임을 알 수 있다. 그러나, 700℃에서 열처리된 박막은 (202)방향을 갖는 결정 구조와 낮은 세기의 (603)방향도 같이 나타남을 알 수 있다. 열처리 온도가 900℃ 이상으로 올라가면, (002) 및 (603) 방향이 연속적으로 증가하고, 하나 이상의 (400) 방향성이 나타난다. 이러한 방향성은 단결정 구조의 β-상(phase) 갈륨 옥사이드에 속한다.
한편, 갈륨 옥사이드 박막의 전기적 특성을 측정하기 위하여 리프트 오프 리소그라피 공정에 의해 패턴된 백금 상부 전극이 형성된다. 도 5에는 백금/갈륨옥사이드/실리콘 구조의 다양한 열처리 온도에 따른 누설 전류-전압 특성을 나타내었다. 열처리되지 않은 막 및 500℃에서 열처리된 박막은 전류 누설이 발생되는 것을 알 수 있지만, 700℃와 900℃에서 열처리된 박막의 절연 특성은 굉장히 향상된다. 900℃에서 열처리된 박막의 누설 전류 밀도는 1×10-7A/㎠ 정도이고, 인가된 전기장은 2000kV/㎝ 이상을 유지한다. 고온에서 열처리된 박막의 우수한 절연 특성은 고온에서 RTA 열처리 후 막질이 개선된 결과이다.
SE는 박막의 굴절율과 두께를 측정하기 위해 사용된다. SE 분석에서, 두개의 파라미터, ψ와 Δ는 주어진 샘플의 파장 기능을 측정한다. 두개의 파라미터는 [수학식 1]과 같이 표현되는 샘플의 광학 및 구조적 특성과 관련된다.
Figure 112006085887804-pat00001
여기서, Rp와 Rs는 투사 평면으로부터 수평(p) 및 수직(s)으로 평광된 광의 복합 반사 계수이다. Rp와 Rs는 샘플의 광학 및 구조적 특징 정보를 포함한다.
유전율의 분산 행동은 [수학식 2]의 로렌쯔 분산 관계식으로 표현될 수 있다.
Figure 112006085887804-pat00002
k번째 오실레이터를 위한, Ak는 진폭, Ek는 중심 에너지, Bk는 각 오실레이터의 확장이다. hv는 광자 에너지, ε1∞는 모델에 정의된 부가적인 옵셋 텀(offset term)이다.
도 6은 증착된 갈륨 옥사이드 박막의 65°, 70°및 75°의 각도에서 측정된 SE 파라미터(ψ와 Δ)(오픈 도트)와 로렌쯔 분산 관계식을 이용한 SE 파라미터와의 이론적인 정합(라인)을 나타낸다. 정합된 곡선에서 볼 수 있는 바와 같이 정합된 결과는 매우 우수하다. 이처럼 실리콘 기판 상부에 180W로 증착된 갈륨 옥사이드 박막의 굴절율이 정합되어 도 7의 그래프가 유추된다. 모든 박막은 측정된 파장 범위내에서 일반적인 분산 행동을 보임을 알 수 있다. 대략, 굴절율은 열처리 온도를 700℃ 이상으로 올려야 증가된다. 그런데, 900℃에서 열처리된 박막의 굴절율의 기울기는 다른 것보다 작다. 이는 900℃에서 열처리된 박막의 굴절율이 광자 에너지 증가와 함께 서서히 바뀌는 것을 의미한다. 900℃에서 열처리된 박막의 굴절율은 낮은 온도에서 열처리된 박막보다 저에너지 면에서 크고 고에너지 면에서 작다.
타원 해석기(ellipsometry) 각도의 정합에 의해 박막의 두께는 도 8에 도시된 바와 같이 부가적으로 얻어진다. 박막의 두께는 열처리 온도에 의존함을 볼 수 있다. 박막은 82.6, 79.8, 77.5, 86.6㎚의 두께로 증착되었고, 각각 500℃, 700℃, 900℃에서 열처리되었다. 열처리 온도가 700℃이하에서는 열처리 후 박막의 압축에 의해 박막의 두께는 줄어든다. 이러한 막의 압축은 굴절율의 증가가 원인이 될 수 있다. 낮은 귤절율을 갖는 저밀도 박막, 예를 들어 막의 기공에 공기가 트랩된 박막은 굴절율을 효과적으로 저하시킨다. 그러나, 900℃에서 열처리된 박막의 두께는 갑자기 증가하고 모든 박막 중에서 가장 두껍다. 900℃에서 열처리된 박막의 두께 증가는 박막과 기판 사이의 계면에서 산화가 발생되었기 때문이다. 계면에서의 산화로 인해 900℃에서 열처리된 박막의 굴절율 곡선은 다른 박막들과 비교하여 다른 경향을 나타낸다.
제 2 실시예
도 9(a) 내지 도 9(c)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증 착방법에 의한 타이타늄 옥사이드 박막의 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9(a)를 참조하면, 플라즈마 원자층 증착 방법을 이용하여 타이타늄 옥사이드 박막을 형성하기 위해 실리콘(100) 기판(100)을 챔버내로 로딩한 후 챔버내로 타이타늄 소스로서 Ti[N(CH3)2]4를 150 sccm 아르곤 캐리어 가스와 함께 0.1초 동안 유입시킨다. 이렇게 하면 기판(100) 상부에 증착 기체(200), 즉 타이타늄 소스 가스가 화학 흡착된다.
도 9(b)를 참조하면, 2초 동안 아르곤 가스를 유입시켜 반응기내의 타이타늄 소스 가스를 퍼지시킨 후 1초 동안 산소플라즈마 가스를 유입시킨다. 산소 플라즈마가 유입되면 기판(100) 상부에 화학 흡착된 증착 기체(200)와 산소가 반응하여 단일층의 타이타늄 옥사이드 박막(300a)이 형성된다.
도 9(c)를 참조하면, 0.4 초 동안 아르곤 가스를 유입시켜 산소 플라즈마를 퍼지시킨다. 이러한 타이타늄 소스 유입, 아르곤 퍼지, 산소 플라즈마 유입 및 아르곤 퍼지의 증착사이클을 복수회 반복하여 모노층의 타이타늄 옥사이드 박막(300b,…,300n)이 반복 증착되도록 하여 원하는 두께의 타이타늄 옥사이드 박막(30)을 형성한다.
상기에서 타이타늄 옥사이드 박막을 형성하기 위해 사용된 플라즈마 원자층 증착 장치는 웜월 리액터(warm-wall reactor), 가스 스위칭 시스템, 펌핑 시스템, RF 발생 시스템 및 인젝터를 포함하여 이루어진 장치를 이용한다. 또한, 산소 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 플라즈마 파워는 50 내지 100W 정도로 인가한다. 그 리고, 기판온도를 150 내지 250℃로 유지하고, 챔버 압력을 2.0 내지 5.0Torr로 유지한다.
또한, 타이타늄 옥사이드 박막 증착 후 산소 분위기의 급속 열처리(RTA: Rapid Thermal Anneal) 시스템을 이용한 열처리 공정을 실시하여 박막의 결정성을 향상시킨다.
실험예
본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 원자층 증착 방법을 이용하여 형성된 타이타늄 옥사이드 박막의 특성을 실험하기 위해 플라즈마 원자층 증착을 원하는 막두께가 얻어질 때까지 이 사이클 반복하여 실리콘(100)기판 상에 타이타늄 옥사이드 박막을 형성한다. 그리고 형성된 타이타늄 옥사이드를 산소 분위기의 RTA 시스템에서 10분 동안 열처리한다. 이때, 열처리 공정은 500℃, 700℃ 및 900℃의 온도에서 각각 실시한다.
상기와 같이 형성된 타이타늄 옥사이드 박막의 표면 형상(surface morphologies) 및 거칠기(roughnesses)를 관찰하기 위해 스캐닝 프로브 마이크로스코프(scanning probe microscope)가 사용되며, 박막의 결정화 및 화학상태를 측정하기 위해 X선 회절기 및 라만 분광기가 사용되었다. 전기적 특성을 관찰하기 위해, HP 4275ALCR 미터기 및 HP 4145B 반도체 파마미터 분석기를 사용하여 각각 측정하였다. 또한, UV-가시 범위(200~700nm)내에서 석영기판 상에 증착된 박막의 투과특성은 더블-빔 스펙트로포토미터(double-beam spectrophotometer)에 의해 측정 되고, 박막의 밴드갭 에너지는 투과율 스펙트라의 흡수 에지(absorption edge)에 핏팅(fitting)에 의해 얻어진다.
실험 결과
도 10에는 열처리하지 않은 타이타늄 옥사이드 박막과 500℃, 700℃ 및 900℃에서 열처리된 박막의 AFM 표면 형상을 나타낸다. 플라즈마 원자층 증착방법에 의해 증착된 타이타늄 옥사이드 표면은 균일하고 박막의 표면 거칠기는 열처리 온도에 따라 변화됨을 알 수 있다. 열처리 되지 않은 박막 및 500℃, 700℃ 및 900℃에서 열처리된 막들의 RMS(root mean square)값은 각각 2.39nm, 2.32nm, 1.79nm 및 1.81nm이다. RMS에서 이러한 차이는 박막의 치밀화(densification) 및 그레인 사이즈의 차이에 기인한 것일 수 있다. 500℃,700℃에서 열처리된 막에 대해서는 그레인 사이즈는 증가되지만, 표면 형상이 더욱 평평해진다. 이는 열처리 시간의 연장과 함께 박막내의 기공 제거에 의한 치밀화에 기인할 것일 수 있다. 그러나, 900℃에서 열처리된 박막은 다른 형상을 나타내고, 이는 고온하에서 빠른 치밀화(rapid densification)에 의해 야기된 것일 수 있다.
도 11은 200℃에서 Si 기판상에 증착된 타이타늄 옥사이드 박막과 10분 동안 산소 분위기 내에서 각각 500℃,700℃ 및 900℃에서 열처리된 타이타늄 옥사이드 막의 XRD 패턴을 나타낸다. 200℃에서 증착된 박막은 뚜렷한 결정화된 피크가 없는 비정질 상태를 나타내고, 열처리된 타이타늄 옥사이드막은 결정화되었음이 관찰되었다. (101),(200),(211)우선배향성은 타이타늄 옥사이드의 아나타제 상(anatase phase)에 속하는 것이 확인되었다. AFM 결과와 비교하면, 아나타제 상의 형성은 그 레인 사이즈의 증가에 의해 야기되었다. 이 실험에서, 아나타제 상에서 루틸 상으로 상 변화는 900℃보다 더 높은 열처리 온도에서도 발견되지 않았다.
한편, 타이타늄 옥사이드 박막의 전기적 특성을 측정하기 위하여, 리소그래피법에 의해 패턴된 백금(Pt) 상부 전극이 형성된다. 백금/타이타늄옥사이드/실리콘 구조의 유전상수는 주파수 100 kHz에서 HP 4275A LCR미터기를 사용하여 측정하였고, 도 12에서 도시한 바와 같이, 열처리 온도가 증가함에 따라 타이타늄 옥사이드 막의 유전상수가 약간 감소되었다. 열처리 온도에 따라 타이타늄 옥사이드막의 유전상수내에 약간의 감소는 낮은 유전율 계면층의 형성에 의해 설명될 수 있다.
도 13은 열처리 온도의 함수에 따른 백금/타이타늄옥사이드/실리콘의 누설전류밀도를 나타낸다. 열처리하지 않은 타이타늄 옥사이드 박막은 열처리한 것보다 상대적으로 높은 유전상수를 가지지만, 절연특성은 나빴다. 타이타늄 옥사이드박막의 누설 전류밀도는 열처리 온도가 증가함에 따라 감소되었다. 산소 열처리 후 향상된 절연특성은 계면층(interfacial layer)의 형성 및 산소 공극(oxygen vacancies)의 환원에 의한 것이다. 900℃에서 열처리된 박막에 대해서는, 누설전류밀도는 150kV/cm에서 8.2×10-8 A/cm2이였다.
플라즈마 원자층 증착 방법에 의해 증착된 유전 막의 투과율을 측정하기 위하여, 타이타늄 옥사이드 박막은 석영 기판상에 200℃에서 증착되고, RTA 프로세스를 사용하여 상이한 온도에서 열처리하였다. 도 14는 상온에서 Cary-5 UV-VIS-NIR 스펙트로포토미터기를 사용하여 측정된 투과율 결과를 나타낸다. 상기 모든 박막 들은 적당한 파장범위 내에서 70~97% 정도로 높은 투과율이 나타난다. 타이타늄 옥사이드 박막의 밴드 갭 에너지는 흡수 에이지의 선 조정(linear fitting)에 의해 산출되고 타우치 함수를 적용하여 흡수 계수α의 스펙트럼 디펜던스로부터 추론된다.
Figure 112006085887804-pat00003
α(λ)EA(E-Eg)1/r
여기서, A는 상수이고, r 은 타이타늄 옥사이드에 대응하는 간접적인 전이의 1/2이다. 밴드갭(Eg)은 (αE)1/r 대(對) 광자 에너지(E)를 플롯팅하고 (αE)1/r = 0의 곡선의 선형 부분을 외삽하여 정해질 수 있다. 도 14는 열처리되지 않은 비결정 타이타늄 옥사이드 박막의 광학적 밴드 갭 에너지의 산출방법을 예로 나타낸다. 900℃에서 열처리 한 후 3.34eV에서 3.30eV로 밴드 갭 에너지가 감소된 것을 알았다. 열처리에 따른 밴드 갭 에너지의 감소는 타이타늄 옥사이드의 아나타제 상의 형성에 관계가 있었다. 비정질, 아나타제, 및 루틸 상의 타이타늄 옥사이드의 밴드 갭 에너지가 각각 3.5, 3.2 및 3.0eV인 것으로 보고되었다. 투과율의 선 조정(linear fit)에 의해 산출된 밴드 갭 에너지는 조사값과 일치하였다.
라만 분광법은 타이타늄 옥사이드 박막의 화학적 상태를 특성화하기 위하여 기록하였다. 도 15는 열처리 하지 않은 박막 및 열처리된 박막, 및 Si 기판의 라만 스펙트럼의 비교를 위해 라만 스펙트라를 나타낸다. 열처리되지 않은 박막에서는 관찰할 수 없는 타이타늄 옥사이드 피크와 높은 실리콘 피크(대략 118,305,435,519,623cm-1에서)만이 발견된 반면에, 열처리된 박막은 타이타늄 옥사이드의 아나타제상에 의해 할당된 142,193,395, 및 634cm-1에서 라만 피크를 나타내었다. 아나타제 상 타이타늄 옥사이드는 열처리된 박막내에서 형성되었고 이는 XRD 결과에 일치한다. 실리콘의 라만 피크와 비교하면, 열처리 되지 않은 박막의 실리콘 라만피크는 301.5에서 305.4cm-1로 "블루"시프트를 가진다. 이것은 박막내에서 스트레인(strain)이 존재하는 것을 나타낸다. 그것은 실리콘 기판과 타이타늄 옥사이드 박막 사이에 다른 열팽창계수 또는 다른 격자상수에 기인한다. 열처리 온도가 증가함에 따라, 500℃, 700℃ 및 900℃에서 열처리된 박막내에서 실리콘 라만 피크는 각각 303.5, 303.4 및 301.5 cm-1이다. 높은 온도에서 열처리된 박막내에서 실리콘의 라만피크는 실리콘 기판의 라만피크와 동일하다. 이것은 열처리 온도가 증가함에 따라 박막내에서의 스트레인이 감소됨을 나타낸다. 10분 동안 RTA 시스템내에서 900℃에서 열처리된 박막은 스트레인이 없는 것으로 보여진다. 이것은 높은 온도에서 열처리함으로써, 절연 특성이 향상된 것이다.
제 3 실시예
도 16은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 PEALD 방법에 의한 타이타늄 옥사이드-갈륨 옥사이드 박막의 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 16(a)는 TiO2와 Ga2O3(1:2,1:1, 또는 2:1)의 상이한 비율을 가지는 다양한 나노믹스된 박막을 형성하기 위해 PEALD 방법을 이용하여 실리콘(100) 또는 석영기판(50)을 챔버 내로 로딩한 후 챔버내로 타이타늄 소소로서 Ti[N(CH3)2]4를 200sccm의 아르곤 캐리어 가스와 함께 0.1초 동안 유입시킨다. 이렇게 하면 기판 상부에 증착기체(60), 즉 타이타늄 가스가 화학 흡착된다.
약 2초 동안 아르곤 가스를 유입시켜 챔버내의 타이타늄 소스 가스를 퍼지 시킨 후, 약 1 초 동안 산소 플라즈마를 유입시킨다. 산소 플라즈마가 유입되면 기판 상부에 화학 흡착된 증착 기체와 산소가 반응하여 단일층의 타이타늄 옥사이드 박막(60a)이 형성된다.
약 0.4초 동안 아르곤 가스를 유입시켜 산소 플라즈마를 퍼지시킨다.
다시, 챔버 내로 갈륨소소로서 [(CH2)GaNH2]3 를 아르곤 캐리어 가스와 함께 0.1초 동안 유입시킨다. 이렇게 하면 기판 상부에 증착기체, 즉 갈륨 소스 가스가 화학 흡착된다.
약 2초 동안 아르곤 가스를 유입시켜 챔버내의 갈륨 소스 가스를 퍼지 시킨 후, 약 1 초 동안 산소 플라즈마를 유입시킨다. 산소 플라즈마가 유입되면 기판 상부에 화학 흡착된 증착 기체와 산소가 반응하여 단일층의 갈륨 옥사이드 박막이 형성된다.
약 0.4초 동안 아르곤 가스를 유입시켜 산소 플라즈마를 퍼지시킨다. 이러한 타이타늄 소소 유입, 아르곤 퍼지, 산소 플라즈마 유입 및 아르곤 퍼지, 갈륨 소소 유입, 아르곤 퍼지, 산소 플라즈마 유입 및 아르곤 퍼지의 사이클을 복수회 반복하 여 원하는 두께의 나노 믹스된 타이타늄 옥사이드-갈륨 옥사이드 박막을 형성한다.
즉, 상기와 같이 Ti 소스와 Ga 소스를 반복적으로 주입하여 박막을 형성함으로써 TiO2막과 Ga2O3 막이 나노 스케일의 얇은 두께로 반복적으로 적층된 박막을 얻을 수 있다.
상기에서는 기판에 바로 증착된 제 1 층을 타이타늄 옥사이드로 한 방법을 상술하였으나, 제 1 층을 갈륨 옥사이드로 증착할 수도 있다.
또한, 상기에서는 TiO2 막의 Ga2O3막을 동일한 횟수로 반복 형성하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, TiO2막과 Ga2O3의 적층횟수 및 반복 사이클을 다양하게 조정할 수 있다. 또한, 본 발명은 반응소스로 2가지 이상의 소스를 사용할 수 도 있다.
상기에서 나노믹스된 타이타늄 옥사이드-갈륨 옥사이드 박막을 형성하기 위해 사용된 PEALD 장치는 웜월 리액터(warm-wall reactor), 가스 스위칭 시스템, 펌핑 시스템, RF 발생 시스템 그리고 인젝터를 포함하여 이루어진 장치를 이용한다. 또한, 산소 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 플라즈마 파워는 100~200W 정도로 인가한다. 그리고, 기판 온도를 150~250℃로 유지하고, 챔버 압력을 2.0~5.0Torr로 유지한다.
또한, 나노믹스된 박막 증착후 산소 분위기의 급속 열처리 시스템을 이용한 열처리 공정을 실시하여 박막이 결정성을 향상시킨다.
실험 예
본 발명의 제 3 실시예에 따른 PEALD 방법을 이용하여 형성된 나노믹스된 타이타늄 옥사이드-갈륨 옥사이드 박막의 특성을 실험하기 위해 40nm 두께가 될 때까지 PEALD 방법을 반복하여 형성한다.
나노믹스된 타이타늄 옥사이드-갈륨 옥사이드 박막은 RTA 시스템에서 1분 동안 산소 분위기에서 각각 500℃,700℃ 및 900℃에서 열처리한다. 원자 현미경(AFM :Atomic force microscope)은 표면형상을 관찰하는데 사용되고, X선회절기(XRD, XPERT-PRO)는 결정화를 관찰하는데 사용되고, 나노믹스된 박막의 성분은 오제이 전자분광법(AES : auger electron spectroscopy)에 의해 관찰되었다. 옥사이드 박막 상부에 백금(Pt) 전극이 증착되고 열처리된 후, 나노믹스된 박막과 열처리된 박막의 전기적 특성이 반도체 파마미터 분석기( HP 4292 및 HP 4155C)를 사용하여 측정되었다. 더블-빔 스펙트로포토미터는 UV-가시 범위(200~700nm)내에서 석영기판상에 증착된 다양한 나노믹스된 박막의 투과율을 측정하는데 사용되었다. 투과율 스펙트라의 흡수 에지(absorption edge)에 핏팅(fitting)에 의해, 박막의 밴드갭 에너지는 산출되었다.
실험 결과
전자현미경은 나노믹스된 박막의 표면형상을 관찰하는데 사용되었다. RMS(root mean square)값은 박막의 표면 거칠기를 특정짓는데 사용되었다. 제 1 층은 나노 디바이스의 특성을 결정하는데 중요하다. 상이한 제 1 층을 가지는 나노믹스된 박막은 증착되고 특정지워졌다. 도 17은 1:1 비율로 나노믹스된 박막의 RMS 값을 나타낸다. 도 17에서, 오픈된 원으로 표시된 것은 제 1 층으로서 TiO2박막으로 나노믹스된 박막을 나타내고, 고체 다이아몬드로 표시된 것은 제 1 층으로서 Ga2O3 박막으로 나노믹스된 박막을 나타낸다. 예시로서, 상이한 제 1 층으로 열처리 되지 않은 박막의 AFM 이미지는 도 17에 삽입하였다. 모든 박막은 매우 균일하고 매끄러웠다. 열처리 되지 않은 박막의 표면 거칠기 및 700℃보다 낮은 온도에서 열처리된 박막은 하나의 전자 함수내에서 변화가 거의 없었다. 900℃에 이르기까지 열처리 온도가 증가함에 따라, RMS 값은 갑작스럽게 증가되었다. 여기서, 우리는 TiO2가 제 1 층으로 형성된 박막의 표면이, 다양한 열처리 온도에서 Ga2O3가 제 1 층으로 형성된 박막보다 거칠었다.
결정상태는 Si(100) 또는 석영기판상에 증착된 나노믹스된 박막이 높은 온도(500-900℃)에서 열처리된 후에 관찰되었다. TiO2는 500℃보다 높은 온도에서 결정화 되고, Ga2O3는 900℃보다 높은 온도에서 결정화될 수 있다는 것을 알았다. 하지만, 다양한 비율로 나노믹스된 박막은 결정화되기 어렵다. 고품질로 나노믹스된 새로운 물질을 얻기 위해서, 플라즈마 파워는 60Watt에서 150 Watt로 증가하였다. 900℃에서 나노믹스된 모든 박막은 새로운 상(phase)을 나타낸다. 도 18은 900℃에서 열처리된 Si(100) 상에 다양한 나노믹스된 박막의 XRD 패턴을 나타낸다. TiO2 또는 Ga2O3상은 모든 박막내에서 검출되지 않았고, TiO2의 농도는 Ga2O3 농도 보다 두 배이다. 하지만, Ga2TiO5의 새로운 상은 나노믹스된 모든 박막내에서 관찰되었다. 그렇지만, 석영기판상에 증착되고 산소 분위기내에서 900℃로 열처리된 나노믹스된 박막은 결정화된 상이 없다. 이것은 나노믹스된 박막의 결정화가 기판 물질에 의존한다는 것을 나타낸다.
Si 기판상에 증착된 열처리되지 않은 나노믹스된 박막[갈륨/타이타늄(G/T) = 1:1 비율로]의 AES 깊이 분석도(depth profiles)는 도 19에 나타내었다. Ga 및 Ti 원소는 전체 막층상에 균일하게 분포되었다. PEALD는 상대적으로 낮은 온도에서 정상적으로 수행되기 때문에, 반응체의 오직 하나의 모노층은 기판상에 화학흡착되어서, 막으로의 불순물 혼합이 관찰될 수 있다. 하지만, 오염에 기인한 막 표면상에 카본 검출을 제외하면, 모든 박막에서, 열처리하기 전에 박막에서도 전체막에서 결코 카본혼합이 나타나지 않는다. 카본 또는 다른 것의 불순물의 총량은 종래의 ALD와 비교하여 플라즈마 증가에 의해 감소될 수 있다는 것으로 알 수 있다.
나노믹스된 박막의 전기적 특성에 대한 제 1 층의 중요성을 알아보기 위하여, TiO2 가 제 1 층으로 형성된 박막 및 Ga2O3가 제 1 층으로 형성된 박막(1 대 1 비율)은 같은 조건에서 증착되고 열처리된다. 리소그래피 공정으로 패턴된 백금(Pt) 탑 전극은 나노믹스된 박막의 표면상에 증착되었다. 상이한 열처리 온도에서 Pt/막/Si 캐패시터의 고 주파수 캐패시턴스-전압(C-V)곡선은 도 20에 도시되었다. 측정 신호의 주파수는 1MHz이였다. 열처리 온도가 증가함에 따라 TiO2가 제 1 층으로 형성된 박막의 축적영역에서 캐패시턴스 밀도는 약간 감소되었지만, Ga2O3- 제 1 층 나노믹스된 박막은 반대의 경향을 나타낸다. Ga2O3가 제 1 층으로 형성된 박막은 TiO2-제 1 층 박막보다 큰 유전상수를 나타낸다. 나노믹스된 모든 박막의 C-V 곡선은 열처리온도가 증가함에 따라 같은 전압 시프트 동작을 나타냈다. 이것은 산소 분위기내에서 열처리 공정에 의해 나노믹스된 박막에서 증가된 산소 공극에 기인하는 것이다.
상이한 열처리 온도에서 Pt/막/Si 구조의 누설전류 밀도는 도 21에 나타내었다. 열처리 되지 않은 나노믹스된 박막의 절연 특성은 매우 향상되었다. 즉, 열처리 되지 않은 TiO2 및 Ga2O3 개별 박막은 절연특성이 비교적 취약하다. 하지만, 나노믹스된 박막은 매우 향상된 절연특성을 나타낸다. 열처리 되지 않은 박막의 절연특성의 향상은 계면 효과에 의한 것이다. TiO2이 제 1 층으로 형성된 박막의 누설전류 밀도는 열처리 온도가 증가함에 따라 감소되었다. 열처리후 향상된 절연특성은 산소 공극의 감소 및 계면층의 형성에 의한 것이다. Ga2O3이 제 1 층으로 형성된 박막은 반대의 경향을 나타낸다. 열처리 되지 않은 박막의 절연 특성은 매우 좋은 것으로 생각된다. 누설전류밀도는 500kV/cm에서 ~10-7 A/cm보다 더 낮다. 이러한 상이한 경향은 박막의 상이한 표면 형상에 또한 관련된다. 모든 Ga2O3-제 1 층 나노믹스된 박막은 TiO2이 제 1 층으로 형성된 박막보다 더 매끈하다.
나노믹스된 박막의 밴드 갭 에너지를 산출하기 위하여, 상기 박막은 200℃에 서 석영기판상에 증착되었고, 다양한 나노믹스된 박막의 투과율을 측정하였다. 상기 투과율 측정은 상온에서 Cary-5 UV-VIS-NIR 스펙트로포토미터기를 사용하여 수행하고, 그 결과는 도 22에 도시되었다. TiO2 및 Ga2O3의 상이한 비율로 나노믹스된 박막은 상이한 투과율을 나타내었다. Ga2O3 비율이 높을수록, 투과율이 높다. 이것은 TiO2와 Ga2O3의 개별의 물질의 특성과 일치한다. Ga2O3는 적절한 파장 범위내에서 TiO2보다 높은 투과율을 가진다. 상기 나노믹스된 박막의 밴드 갭 에너지는 흡수 엣지(여기서 도시않함)의 선 조정에 의해 산출된다. 밴드 갭 에너지는 나노믹스된 박막의 비율이 1:2, 1:1 및 2:1에 대하여 각각 4.0, 4.1 및 4.4eV로 산출됐다. 상기 나노믹스된 박막의 밴드 갭 에너지는 TiO2(~3.05eV) 보다 크고 Ga2O3(~5.0eV)보다 작다. PEALD는 다른 요구들과 새로운 물질을 섞는데 사용될 수 있다. 상기 밴드 갭 에너지는 상기 박막의 유전 세기 및 절연 특성을 향상시키는 수단으로 가능할 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 각종 반응소스와 산소 플라즈마를 이용하여 박막을 형성하므로, 스텝커버리지 특성 및 막 두께 균일성이 우수한 옥사이드 박막을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은 산소 플라즈마를 이용하므로 옥사이드 박막을 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은 갈륨 반응소소와 산소 플라즈마를 번갈아 공급하는 플라즈마 원자층 증착 방법에 의해 스텝커버리지가 우수하며 전기적 특성이 향상된 갈륨 옥사이드 박막을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 타이타늄 반응소스와 산소 플라즈마를 번갈아 공급하는 플라즈마 원자층 증착 방법에 의해 얇은 두께의 균일한 타이타늄 옥사이드 박막을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 증착된 타이타늄 옥사이드 박막을 열처리하여 박막의 구조, 전기적 특성 및 광학적 특성을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 서로다른 반응소스를 교대로 주입하므로 각 반응소스에 의한 층의 두께가 나노스케일로 적층된 새로운 물질의 혼합 박막을 얻을 수 있다. 박막의 표면이 매우 균일하고 매끄러운 나노믹스된 타이타늄 옥사이드-갈륨 옥사이드 박막을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 반응소스의 종류, 개수 및 각층의 적층 순서를 조정하여 원하는 혼합 박막을 용이하게 조절할 수 있다.

Claims (13)

  1. (a) 챔버에 기판을 로딩하는 단계;
    (b) 상기 기판 위에 반응소스를 유입하는 단계;
    (c) 잔류하는 반응가스를 제거하기 위해 퍼지 가스를 유입하고 퍼지하는 단계;
    (d) 상기 기판을 산소 플라즈마 처리하는 단계; 및
    (e) 잔류하는 산소를 퍼지하는 단계를 포함하며,
    상기 (b) 내지 (e) 단계를 반복 수행하여 산화물 박막을 형성한 후 열처리 공정을 실시하는 단계를 포함하는 박막 형성방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응 소스는 [(CH3)2GaNH2]3 를 포함하는 박막 형성방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응 소소는 Ti[N(CH3)2]4를 포함하는 박막 형성방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 산소 플라즈마는 50 내지 200W의 전력을 인가하여 생성하는 박막 형성 방법.
  5. 삭제
  6. (a) 챔버에 기판을 로딩하는 단계;
    (b) 상기 챔버내에 제 1 반응소스를 유입하고 퍼지하고, 산소 플라즈마를 유입한 후 퍼지하여 제 1 산화물 박막을 형성하는 단계;
    (c) 상기 챔버내에 제 2 반응소소를 유입하고, 퍼지하고, 산소플라즈마를 유입한 후 퍼지하여 제 2 산화물 박막을 형성하는 단계; 및
    (d) 열처리 공정을 실시하는 단계를 포함하는 박막 형성방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 (b),(c) 단계를 반복 수행하는 박막 형성방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 1 반응소스는 Ti[N(CH3)2]4 , 제 2 반응소스는 [(CH2)GaNH2]3를 포함하는 박막 형성방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 산소 플라즈마는 100 내지 200W의 전력을 인가하여 생성하는 박막 형성방법.
  10. 삭제
  11. 청구항 1 또는 청구항 6 항에 있어서,
    상기 박막형성방법은 150℃ 내지 250℃의 온도에서 실시하는 박막 형성방법.
  12. 청구항 1 또는 청구항 6 항에 있어서,
    상기 열처리 공정은 산소 분위기의 급속 열처리 방식으로 실시하는 박막 형성방법.
  13. 청구항 1 또는 청구항 6 항에 있어서,
    상기 열처리 공정은 500℃ 내지 900℃의 온도에서 실시하는 박막 형성방법.
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