KR101071251B1 - 칼코제나이드계 박막 증착방법 - Google Patents

칼코제나이드계 박막 증착방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101071251B1
KR101071251B1 KR1020090106075A KR20090106075A KR101071251B1 KR 101071251 B1 KR101071251 B1 KR 101071251B1 KR 1020090106075 A KR1020090106075 A KR 1020090106075A KR 20090106075 A KR20090106075 A KR 20090106075A KR 101071251 B1 KR101071251 B1 KR 101071251B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
precursor
thin film
formula
purge
chalcogenide
Prior art date
Application number
KR1020090106075A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110049177A (ko
Inventor
황철성
최설
엄태용
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020090106075A priority Critical patent/KR101071251B1/ko
Publication of KR20110049177A publication Critical patent/KR20110049177A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101071251B1 publication Critical patent/KR101071251B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/305—Sulfides, selenides, or tellurides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
    • H10N70/8825—Selenides, e.g. GeSe
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
    • H10N70/8828—Tellurides, e.g. GeSbTe

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 100℃ 이하의 저온에서 H2, NH3, 알코올과 같은 환원제를 이용하지 않고 칼코제나이드계 박막을 증착할 수 있는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 칼코제나이드계 박막 증착방법은 기판 상에 화학식 1로 표현되는 Te 전구체(precursor)에 화학식 2로 표현되는 Ge 전구체 및 화학식 3으로 표현되는 Sb 전구체 중 적어도 하나를 반응시켜 칼코제나이드계 박막을 형성한다. 이때, 화학식 1의 R1 내지 R6, 상기 화학식 2의 R7 내지 R10 및 상기 화학식 3의 R11 내지 R13은 알킬(alkyl)이다.
<화학식 1> <화학식 2> <화학식 3>
Figure 112009067874421-pat00001
Figure 112009067874421-pat00002
Figure 112009067874421-pat00003

Description

칼코제나이드계 박막 증착방법{Method of depositing chalcogenide thin film}
본 발명은 칼코제나이드계 박막 증착방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 유기 전구체(metalorganic precursor)를 이용한 칼코제나이드계 박막 증착방법에 관한 것이다.
칼코제나이드계 박막은 반도체 제조공정에서 여러 용도로 이용되고 있다. 특히, Gs-Sb-Te 박막은 PRAM(phase change random access memory)에서 상변화 물질 또는 광저장 매체에 널리 이용되고 있다. Ge-Sb-Te 박막을 증착하기 위해 여러 가지 방법이 이용되고 있는데, 이중 금속 유기 전구체(metalorganic precursor)를 이용한 CVD, ALD 방법을 이용한 박막 증착방법이 널리 이용되고 있다.
현재, 금속 중심 원소(Ge, Sb, Te)에 알킬기(alkyl)가 직접 결합되어 있는 금속 유기 전구체를 이용하여 Ge-Sb-Te 박막을 증착하는 방법에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다. 그러나 금속 중심 원소(Ge, Sb, Te)에 알킬기(alkyl)가 직접 결합되어 있는 금속 유기 전구체는 금속 중심 원소와 알킬기간의 결합이 강하여 금속 유기 전구체만을 이용하여서는 Ge-Sb-Te 박막이 거의 증착되지 않는다. 따라서 금 속 유기 전구체를 환원시키기 위해, H2, NH3, 알코올 등과 같은 환원제를 공급하여 각각의 금속 유기 전구체를 환원시켜야 Ge-Sb-Te 박막이 증착되므로, 공정이 복잡해지고 비용과 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 그리고 이러한 환원제를 공급하더라도, 증착 속도가 작아서 증착 온도를 200℃ 이상의 고온으로 승온시키거나 플라즈마를 이용하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 금속 유기 전구체를 이용하여 Ge-Sb-Te와 같은 칼코제나이드계 박막을 증착함에 있어서, 100℃ 이하의 저온에서 H2, NH3, 알코올과 같은 환원제를 이용하지 않고 Ge-Sb-Te와 같은 칼코제나이드계 박막을 증착할 수 있는 방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 칼코제나이드계 박막 증착방법은 기판 상에 하기 화학식 1로 표현되는 Te 전구체(precursor)에 하기 화학식 2로 표현되는 Ge 전구체 및 하기 화학식 3으로 표현되는 Sb 전구체 중 적어도 하나를 반응시켜 칼코제나이드계 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
<화학식 1>
Figure 112009067874421-pat00004
<화학식 2>
Figure 112009067874421-pat00005
<화학식 3>
Figure 112009067874421-pat00006
상기 화학식 1의 R1 내지 R6, 상기 화학식 2의 R7 내지 R10 및 상기 화학식 3의 R11 내지 R13은 알킬(alkyl)이다.
본 발명에 따르면, Te에 Si이 결합되어 있는 Te 전구체와 Ge와 Sb에 산소가 결합되어 있는 Ge 전구체와 Sb 전구체를 직접 반응시킴으로써, 별도의 환원제 없이도 Ge-Te, Sb-Te, Ge-Sb-Te와 같은 칼코제나이드계 박막을 증착할 수 있게 된다. 그리고 이러한 방법을 이용하게 되면, TiN 기판 상에 상당히 큰 증착속도로 칼코제나이드계 박막을 증착할 수 있으며, 증착 온도를 50~80℃ 정도로 상당히 낮출 수 있다.
본 발명은 기판 상에 하기 화학식 1로 표현되는 Te 전구체(precursor)에 하기 화학식 2로 표현되는 Ge 전구체 및 하기 화학식 3으로 표현되는 Sb 전구체 중 적어도 하나를 반응시켜 칼코제나이드계 박막을 증착하는 방법에 관한 것이다.
<화학식 1>
Figure 112009067874421-pat00007
<화학식 2>
Figure 112009067874421-pat00008
<화학식 3>
Figure 112009067874421-pat00009
화학식 1의 R1 내지 R6, 화학식 2의 R7 내지 R10 및 화학식 3의 R11 내지 R13은 알킬(alkyl)이다.
화학식 1로 표현되는 Te 전구체와 화학식 2로 표현되는 Ge 전구체를 반응시켜 Ge-Te를 포함하는 칼코제나이드계 박막을 증착할 수 있다. 화학식 1로 표현되는 Te 전구체와 화학식 2로 표현되는 Ge 전구체를 반응시키면 하기 반응식 1과 같은 반응을 통해 Ge-Te를 포함하는 칼코제나이드계 박막이 형성되므로, Te 전구체와 Ge 전구체를 환원시키기 위한 H2, NH3, 알코올과 같은 별도의 환원제를 이용하지 않아도 된다.
<반응식 1>
Figure 112009067874421-pat00010
그리고 화학식 1로 표현되는 Te 전구체와 화학식 3으로 표현되는 Sb 전구체를 반응시켜 Sb-Te를 포함하는 칼코제나이드계 박막을 증착할 수 있다. 화학식 1로 표현되는 Te 전구체와 화학식 3으로 표현되는 Sb 전구체를 반응시키면 하기 반응식 2와 같은 반응을 통해 Sb-Te를 포함하는 칼코제나이드계 박막이 형성되므로, Te 전구체와 Sb 전구체를 환원시키기 위한 H2, NH3, 알코올과 같은 별도의 환원제를 이용하지 않아도 된다.
<반응식 2>
Figure 112009067874421-pat00011
그리고 화학식 1로 표현되는 Te 전구체에 화학식 2로 표현되는 Ge 전구체와 화학식 3으로 표현되는 Sb 전구체를 동시에 또는 순차적으로 반응시켜 Ge-Sb-Te를 포함하는 칼코제나이드계 박막을 증착할 수 있다. Te 전구체와 Ge 전구체의 반응은 반응식 1과 같은 형태이며, Te 전구체와 Sb 전구체의 반응은 반응식 2와 같은 형태 이다. 따라서 Te 전구체, Sb 전구체 및 Ge 전구체를 환원시키기 위한 H2, NH3, 알코올과 같은 별도의 환원제를 이용하지 않아도 된다.
상술한 박막 증착에 이용되는 Te 전구체는 Te(Si(CH3)3)2이고, Ge 전구체는 Ge(OCH3)4이며, Sb 전구체는 Sb(OC2H5)3일 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 칼코제나이드계 박막 증착방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
Sb - Te 박막 증착방법
도 1은 본 발명에 따른 Sb-Te 박막 증착방법을 설명하기 위한 개념도로서, 각 전구체의 공급순서를 나타낸 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, Sb 전구체의 공급과 퍼지로 하나의 Sb 서브-사이클이 구성되고, Te 전구체의 공급과 퍼지로 하나의 Te 서브-사이클이 구성된다. 이때, Sb 전구체는 상기 화학식 3으로 표현된 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 Sb(OC2H5)3이다. 그리고 Te 전구체는 상기 화학식 1로 표현된 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 Te(Si(CH3)3)2이다. 각 전구체의 공급시에는 100 sccm의 Ar 캐리어 가스(carrier gas)가 이용될 수 있으며, 각 전구체의 퍼지시에는 200 sccm의 Ar 퍼지 가스(purge gas)가 이용될 수 있다.
그리고 Sb 서브-사이클을 1회 이상 반복 수행하는 Sb 사이클과 Te 서브-사이클을 1회 이상 반복 수행하는 Te 사이클이 하나의 Sb-Te 수퍼-사이클을 구성한다. 그리고 Sb-Te 박막이 원하는 두께만큼 증착될 때까지 Sb-Te 수퍼-사이클을 반복 수행한다.
도 2는 Sb-Te 수퍼-사이클 회수에 따른 Sb-Te 박막 증착 두께와 박막의 면밀도를 나타낸 도면이다. 이때, Sb 전구체는 Sb(OC2H5)3를 사용하였고, Te 전구체는 Te(Si(CH3)3)2를 사용하였다.
도 2에 도시된 바와 같이, Sb 전구체는 Sb(OC2H5)3를 사용하고, Te 전구체는 Te(Si(CH3)3)2를 사용하여 Sb-Te 박막을 증착하게 되면, Sb 전구체와 Te 전구체를 환원시키기 위한 H2, NH3, 알코올과 같은 별도의 환원제를 이용하지 않아도 Sb-Te 박막을 증착할 수 있다.
Ge - Te 박막 증착방법
도 3은 본 발명에 따른 Ge-Te 박막 증착방법을 설명하기 위한 개념도로서, 각 전구체의 공급순서를 나타낸 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, Ge 전구체의 공급과 퍼지로 하나의 Ge 서브-사이클이 구성되고, Te 전구체의 공급과 퍼지로 하나의 Te 서브-사이클이 구성된다. 이때, Ge 전구체는 상기 화학식 2로 표현된 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 Ge(OCH3)4이다. 그리고 Te 전구체는 상기 화학식 1로 표현된 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 Te(Si(CH3)3)2이다. 각 전구체의 공급시에는 100 sccm의 Ar 캐리어 가스가 이용될 수 있으며, 각 전구체의 퍼지시에는 200 sccm의 Ar 퍼지 가스가 이용될 수 있다.
그리고 Ge 서브-사이클을 1회 이상 반복 수행하는 Ge 사이클과 Te 서브-사이클을 1회 이상 반복 수행하는 Te 사이클이 하나의 Ge-Te 수퍼-사이클을 구성한다. 그리고 Ge-Te 박막이 원하는 두께만큼 증착될 때까지 Ge-Te 수퍼-사이클을 반복 수행한다.
도 4는 Ge-Te 수퍼-사이클 회수에 따라 증착된 Ge-Te 박막의 면밀도를 나타낸 도면이다. 도 4의 참조번호 410으로 나타낸 그래프는 TiN 기판 상에 증착된 Ge-Te 박막의 면밀도를 나타낸 것이고, 참조번호 420으로 나타낸 그래프는 SiO2 기판 상에 증착된 Ge-Te 박막의 면밀도를 나타낸 것이다. 이때, Ge 전구체는 Ge(OCH3)4를 사용하였고, Te 전구체는 Te(Si(CH3)3)2를 사용하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, Ge 전구체는 Ge(OCH3)4를 사용하고, Te 전구체는 Te(Si(CH3)3)2를 사용하여 Ge-Te 박막을 증착하게 되면, Ge 전구체와 Te 전구체를 환원시키기 위한 H2, NH3, 알코올과 같은 별도의 환원제를 이용하지 않아도 Ge-Te 박막을 증착할 수 있다. 그리고 TiN 기판 상에 Ge-Te 박막을 증착하는 경우(410), SiO2 기판 상에 Ge-Te 박막을 증착하는 경우(420)에 비해 Ge-Te 박막이 훨씬 잘 형성됨을 알 수 있다. Ge-Te 박막을 PRAM의 상전이 물질로 이용할 경우, TiN과 같은 전극 물질 상에 증착할 필요성이 있으므로, 본 발명에 따른 방법으로 Ge-Te 박막을 증착하면 소자 제조에 유리한 점이 있다.
Ge - Sb - Te 박막 증착방법
도 5는 본 발명에 따른 Ge-Sb-Te 박막 증착방법을 설명하기 위한 개념도로서, 각 전구체의 공급순서를 나타낸 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, Ge 전구체의 공급과 퍼지로 하나의 Ge 서브-사이클이 구성되고, Sb 전구체의 공급과 퍼지로 하나의 Sb 서브-사이클이 구성되며, Te 전구체의 공급과 퍼지로 하나의 Te 서브-사이클이 구성된다. 이때, Ge 전구체는 상기 화학식 2로 표현된 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 Ge(OCH3)4이다. 그리고 Sb 전구체는 상기 화학식 3으로 표현된 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 Sb(OC2H5)3이다. 그리고 Te 전구체는 상기 화학식 1로 표현된 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 Te(Si(CH3)3)2이다. 각 전구체의 공급시에는 100 sccm의 Ar 캐리어 가스가 이용될 수 있으며, 각 전구체의 퍼지시에는 200 sccm의 Ar 퍼지 가스가 이용될 수 있다.
그리고 Sb 서브-사이클을 1회 이상 반복 수행하는 Sb 사이클과 Te 서브-사이클을 1회 이상 반복 수행하는 Te 사이클이 하나의 Sb-Te 증착 사이클을 구성하고, Ge 서브-사이클을 1회 이상 반복 수행하는 Ge 사이클과 Te 서브-사이클을 1회 이상 반복 수행하는 Te 사이클이 하나의 Ge-Te 증착 사이클을 구성한다. 그리고 하나 이상의 Sb-Te 증착 사이클과 하나 이상의 Ge-Te 증착 사이클이 하나의 Ge-Sb-Te 수퍼-사이클을 구성한다. 그리고 Ge-Sb-Te 박막이 원하는 두께만큼 증착될 때까지 Ge-Sb-Te 수퍼-사이클을 반복 수행한다. Ge-Sb-Te 박막의 조성(stoichiometry)은 각 서브-사이클, 증착 사이클의 회수를 적절히 선택함으로써 조절이 가능하다. 이와 같은 방법으로 TiN 기판 상에 증착된 Ge-Sb-Te 박막을 도 6에 나타내었다.
도 6은 TiN 기판 상에 증착된 Ge-Sb-Te 박막의 평면(plan-view) 주사전자현미경(scanning electron microscopy SEM) 사진과 단면 주사전자현미경(cross-section SEM) 사진이다. 이때, Ge 전구체는 Ge(OCH3)4를 사용하였고, Sb 전구체는 Sb(OC2H5)3를 사용하였으며, Te 전구체는 Te(Si(CH3)3)2를 사용하였다.
도 6에 도시된 바와 같이, 증착된 박막은 Ge16Sb21Te63의 조성을 갖는 Ge-Sb-Te 박막이며, TiN 기판 상에 연속적인 박막 형태로 증착되었음을 알 수 있다.
도 7은 Ge-Sb-Te 박막 증착시 기판 온도에 따라 증착된 Ge-Sb-Te 박막의 면밀도를 나타낸 도면이다. 도 7의 참조번호 710으로 나타낸 그래프는 TiN 기판 상에 증착된 Ge-Sb-Te 박막의 면밀도를 나타낸 것이고, 참조번호 720으로 나타낸 그래프는 SiO2 기판 상에 증착된 Ge-Sb-Te 박막의 면밀도를 나타낸 것이다. 이때, Ge 전구체는 Ge(OCH3)4를 사용하였고, Sb 전구체는 Sb(OC2H5)3를 사용하였으며, Te 전구체는 Te(Si(CH3)3)2를 사용하였다.
도 7에 도시된 바와 같이, Ge 전구체는 Ge(OCH3)4를 사용하고, Sb 전구체는 Sb(OC2H5)3를 사용하며, Te 전구체는 Te(Si(CH3)3)2를 사용하여 Ge-Sb-Te 박막을 증착하게 되면, Ge 전구체, Sb 전구체 및 Te 전구체를 환원시키기 위한 H2, NH3, 알코올과 같은 별도의 환원제를 이용하지 않아도 Ge-Sb-Te 박막을 증착할 수 있다. 그리고 TiN 기판 상에 Ge-Sb-Te 박막을 증착하는 경우(710), SiO2 기판 상에 Ge-Sb-Te 박막을 증착하는 경우(720)에 비해 Ge-Sb-Te 박막이 훨씬 잘 형성됨을 알 수 있다. Ge-Sb-Te 박막을 PRAM의 상전이 물질로 이용할 경우, TiN과 같은 전극 물질 상에 증착할 필요성이 있으므로, 본 발명에 따른 방법으로 Ge-Sb-Te 박막을 증착하면 소자 제조에 유리한 점이 있다.
그리고 TiN 기판 상에 Ge-Sb-Te 박막을 증착하는 경우(710)를 살펴보면, 기판의 온도가 50 ~ 80℃의 온도 범위일 때, Ge-Sb-Te 박막의 면밀도가 증가하여, Ge-Sb-Te 박막의 증착속도가 상대적으로 크다는 것을 알 수 있다. 특히, 기판의 온도가 70℃일 때, 증착속도가 최대가 되는데, 기판의 온도가 70℃인 경우와 100℃인 경우, Ge, Sb 및 Te의 박막 면밀도를 아래의 표 1에 나타내었다.
[표 1]



기판 온도
박막 면밀도(μg/cm2)

Ge
Sb
Te

70℃
1.872
3.907
12.410

100℃
0.015
0.600
0.820
기판 온도가 70℃일 때, Ge 서브-사이클의 경우 Ge 전구체의 공급은 2초, 퍼지는 1초 동안 수행하였고, Sb 서브-사이클의 경우 Sb 전구체의 공급과 퍼지는 모두 1초 동안 수행하였으며, Te 서브-사이클의 경우 Te 전구체의 공급은 1초, 퍼지는 2초 동안 수행하였다. 기판 온도가 100℃일 때, Ge 서브-사이클의 경우 Ge 전구체의 공급은 4초, 퍼지는 1초 동안 수행하였고, Sb 서브-사이클의 경우 Sb 전구체의 공급은 4초, 퍼지는 5초 동안 수행하였으며, Te 서브-사이클의 경우 Te 전구체의 공급은 4초, 퍼지는 5초 동안 수행하였다. 이와 같이, 전체적으로 기판의 온도가 100℃인 경우가 70℃인 경우에 비해, 각 전구체의 공급 및 퍼지 시간을 길게 했음에도 불구하고, 증착된 박막의 면밀도는 기판의 온도가 70℃인 경우가 현저히 크다는 것을 알 수 있다. 특히 Ge의 경우는 기판의 온도가 100℃인 경우에 비해 기판의 온도가 70℃인 경우 증착량이 100 배 이상 증가했음을 알 수 있다.
이러한 경향성은 Ge-Sb-Te 박막을 증착하는 경우뿐만 아니라, Sb-Te 박막을 증착하는 경우나 Ge-Te 박막을 증착하는 경우도 마찬가지이다. 즉 Sb-Te, Ge-Te 및 Ge-Sb-Te와 같은 칼코제나이드계 박막을 본 발명에 따른 방법으로 증착하는 경우, 기판의 온도는 50 ~ 80℃의 범위로 설정함이 바람직하다.
도 5에서는 Sb-Te 증착 사이클과 Ge-Te 증착 사이클을 교번적으로 수행하여 Ge-Sb-Te 박막을 증착하는 경우에 대해 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 화학식 1로 표현되는 Ge 전구체, 화학식 2로 표현되는 Sb 전구체 및 화학식 3으로 표현되는 Te 전구체를 이용하여 Ge-Sb-Te 박막을 증착하는 경우도 상술한 바와 같이, H2, NH3, 알코올과 같은 환원제를 이용하지 않아도 된다. 예컨대, 1회 이상의 Ge 전구체의 공급 및 퍼지와, 1회 이상의 Sb 전구체의 공급 및 퍼지와, 1회 이상의 Te 전구체의 공급 및 퍼지를 순차적으로 그리고 반복적으로 수행하는 경우도 유사하다. 또한, 1회 이상의 Sb 전구체의 공급 및 퍼지와, 1회 이상의 Ge 전구체의 공급 및 퍼지와, 1회 이상의 Te 전구체의 공급 및 퍼지를 순차적으로 그리고 반복적으로 수행하는 경우도 유사하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 Sb-Te 박막 증착방법을 설명하기 위한 개념도로서, 각 전구체의 공급순서를 나타낸 도면이다.
도 2는 Sb-Te 수퍼-사이클 회수에 따른 Sb-Te 박막 증착 두께와 박막의 면밀도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 Ge-Te 박막 증착방법을 설명하기 위한 개념도로서, 각 전구체의 공급순서를 나타낸 도면이다.
도 4는 Ge-Te 수퍼-사이클 회수에 따라 증착된 Ge-Te 박막의 면밀도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 Ge-Sb-Te 박막 증착방법을 설명하기 위한 개념도로서, 각 전구체의 공급순서를 나타낸 도면이다.
도 6은 TiN 기판 상에 증착된 Ge-Sb-Te 박막의 평면(plan-view) 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM) 사진과 단면 주사전자현미경(cross-section SEM) 사진이다.
도 7은 Ge-Sb-Te 박막 증착시 기판 온도에 따라 증착된 Ge-Sb-Te 박막의 면밀도를 나타낸 도면이다.

Claims (9)

  1. 기판 상에 하기 화학식 1로 표현되는 Te 전구체(precursor)에 하기 화학식 2로 표현되는 Ge 전구체 및 하기 화학식 3으로 표현되는 Sb 전구체 중 적어도 하나를 반응시켜 칼코제나이드계 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼코제나이드계 박막 증착방법.
    <화학식 1>
    Figure 112009067874421-pat00012
    <화학식 2>
    Figure 112009067874421-pat00013
    <화학식 3>
    Figure 112009067874421-pat00014
    [상기 화학식 1의 R1 내지 R6, 상기 화학식 2의 R7 내지 R10 및 상기 화학식 3의 R11 내지 R13은 알킬(alkyl)이다.]
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Te 전구체는 Te(Si(CH3)3)2이고, 상기 Ge 전구체는 Ge(OCH3)4이며, 상기 Sb 전구체는 Sb(OC2H5)3인 것을 특징으로 하는 칼코제나이드계 박막 증착방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    1회 이상의 상기 Ge 전구체의 공급 및 퍼지와 1회 이상의 상기 Te 전구체의 공급 및 퍼지를 교번적으로 수행하여 기판 상에 Ge-Te 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 칼코제나이드계 박막 증착방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    1회 이상의 상기 Sb 전구체의 공급 및 퍼지와 1회 이상의 상기 Te 전구체의 공급 및 퍼지를 교번적으로 수행하여 기판 상에 Sb-Te 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 칼코제나이드계 박막 증착방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 Te 전구체에 상기 Ge 전구체와 Sb 전구체를 동시에 또는 순차적으로 반응시켜 기판 상에 Ge-Sb-Te 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 칼코제나이드계 박막 증착방법.
  6. 제5항에 있어서,
    1회 이상의 상기 Ge 전구체의 공급 및 퍼지와 1회 이상의 상기 Te 전구체의 공급 및 퍼지를 교번적으로 수행하는 Ge-Te 증착 사이클과 1회 이상의 상기 Sb 전구체의 공급 및 퍼지와 1회 이상의 상기 Te 전구체의 공급 및 퍼지를 교번적으로 수행하는 Sb-Te 증착 사이클을 교번적으로 수행하여 기판 상에 Ge-Sb-Te 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 칼코제나이드계 박막 증착방법.
  7. 제5항에 있어서,
    1회 이상의 상기 Ge 전구체의 공급 및 퍼지와 1회 이상의 상기 Sb 전구체의 공급 및 퍼지와 1회 이상의 상기 Te 전구체의 공급 및 퍼지를 순차적으로 수행하는 Ge-Sb-Te 증착 사이클을 1회 이상 수행하거나,
    1회 이상의 상기 Sb 전구체의 공급 및 퍼지와 1회 이상의 상기 Ge 전구체의 공급 및 퍼지와 1회 이상의 상기 Te 전구체의 공급 및 퍼지를 순차적으로 수행하는 Ge-Sb-Te 증착 사이클을 1회 이상 수행하여 기판 상에 Ge-Sb-Te 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 칼코제나이드계 박막 증착방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판의 표면은 TiN을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 칼코제나이드계 박막 증착방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 칼코제나이드계 박막을 형성하는 단계는 50 ~ 80℃의 온도 범위에서 수행하는 것을 특징으로 하는 칼코제나이드계 박막 증착방법.
KR1020090106075A 2009-11-04 2009-11-04 칼코제나이드계 박막 증착방법 KR101071251B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090106075A KR101071251B1 (ko) 2009-11-04 2009-11-04 칼코제나이드계 박막 증착방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090106075A KR101071251B1 (ko) 2009-11-04 2009-11-04 칼코제나이드계 박막 증착방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110049177A KR20110049177A (ko) 2011-05-12
KR101071251B1 true KR101071251B1 (ko) 2011-10-10

Family

ID=44360353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090106075A KR101071251B1 (ko) 2009-11-04 2009-11-04 칼코제나이드계 박막 증착방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101071251B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8993441B2 (en) 2013-03-13 2015-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming a thin layer and methods of manufacturing a phase change memory device using the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100695168B1 (ko) 2006-01-10 2007-03-14 삼성전자주식회사 상변화 물질 박막의 형성방법, 이를 이용한 상변화 메모리소자의 제조방법
US20090137100A1 (en) 2007-11-27 2009-05-28 Air Products And Chemicals, Inc. Tellurium Precursors for GST Films in an ALD or CVD Process

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100695168B1 (ko) 2006-01-10 2007-03-14 삼성전자주식회사 상변화 물질 박막의 형성방법, 이를 이용한 상변화 메모리소자의 제조방법
US20090137100A1 (en) 2007-11-27 2009-05-28 Air Products And Chemicals, Inc. Tellurium Precursors for GST Films in an ALD or CVD Process

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8993441B2 (en) 2013-03-13 2015-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming a thin layer and methods of manufacturing a phase change memory device using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110049177A (ko) 2011-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101263822B1 (ko) 상변화 메모리 소자의 제조 방법 및 이에 적용된상변화층의 형성방법
JP4704618B2 (ja) ジルコニウム酸化膜の製造方法
JP5718808B2 (ja) テルルおよびセレン薄膜のａｌｄのための前駆体の合成および使用
JP4057184B2 (ja) 原子層蒸着法を用いた薄膜製造方法
US8318252B2 (en) Antimony precursors for GST films in ALD/CVD processes
KR101515544B1 (ko) 칼코제나이드 박막 형성방법
KR102013927B1 (ko) 평활한 금속 질화물 막들의 퇴적
KR100287174B1 (ko) 다원자계산화물 및 질화물의박막제조방법
JP2021077860A (ja) 表面保護物質を用いた薄膜形成方法
KR20090054925A (ko) Ａｌｄ 또는 ｃｖｄ 공정에서 ｇｓｔ 필름용 텔루륨 전구체
JP2008545277A5 (ko)
US8802194B2 (en) Tellurium precursors for film deposition
US20200263297A1 (en) Deposition of oxides and nitrides
US8163341B2 (en) Methods of forming metal-containing structures, and methods of forming germanium-containing structures
JP2012524406A (ja) 相変化材料の形成方法ならびに相変化メモリ回路の形成方法
Cheng et al. Conformal deposition of GeTe films with tunable Te composition by atomic layer deposition
KR101157701B1 (ko) 원자층 증착에 의한 확산층으로의 금속 필름의 증착법 및 이를 위한 유기금속 전구체 착물
KR102259874B1 (ko) 사이클로펜타디엔이 도입된 유기금속 화합물 전구체를 이용한 유전체 필름의 형성 방법 및 그의 반도체 제조에서의 용도
CN102097295B (zh) 处理室的清洗方法
KR101071251B1 (ko) 칼코제나이드계 박막 증착방법
TW202136561A (zh) 含碲薄膜之沉積
US8372483B2 (en) Methods for forming thin films comprising tellurium
KR101489327B1 (ko) 물질막의 형성 방법 및 메모리 장치의 제조 방법
Abrutis et al. Chemical vapor deposition of chalcogenide materials for phase-change memories
KR20170123221A (ko) 박막 증착 방법

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: 20140822

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170824

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180820

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190902

Year of fee payment: 9