KR102156663B1 - 박막 제조 방법 - Google Patents
박막 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102156663B1 KR102156663B1 KR1020190137838A KR20190137838A KR102156663B1 KR 102156663 B1 KR102156663 B1 KR 102156663B1 KR 1020190137838 A KR1020190137838 A KR 1020190137838A KR 20190137838 A KR20190137838 A KR 20190137838A KR 102156663 B1 KR102156663 B1 KR 102156663B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thin film
- growth inhibitor
- precursor
- film formation
- manufacturing
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 230
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 76
- 239000003966 growth inhibitor Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 65
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 25
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 6
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims abstract description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052767 actinium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- QQINRWTZWGJFDB-UHFFFAOYSA-N actinium atom Chemical compound [Ac] QQINRWTZWGJFDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 4
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims abstract 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 31
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 23
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 17
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 9
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001923 cyclic compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims description 2
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 37
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 abstract description 12
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 abstract description 9
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 48
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 47
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 44
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 29
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 18
- 206010037544 Purging Diseases 0.000 description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 12
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 11
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 10
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 10
- RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 9
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N Cyclopentane Chemical compound C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- -1 aluminum Chemical class 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N chlorotrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)Cl IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 6
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- CFXQEHVMCRXUSD-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-Trichloropropane Chemical compound ClCC(Cl)CCl CFXQEHVMCRXUSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001924 cycloalkanes Chemical class 0.000 description 4
- DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N heptamethylene Natural products C1CCCCCC1 DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 4
- VFWCMGCRMGJXDK-UHFFFAOYSA-N 1-chlorobutane Chemical compound CCCCCl VFWCMGCRMGJXDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- ULYZAYCEDJDHCC-UHFFFAOYSA-N isopropyl chloride Chemical compound CC(C)Cl ULYZAYCEDJDHCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- CRNIHJHMEQZAAS-UHFFFAOYSA-N tert-amyl chloride Chemical compound CCC(C)(C)Cl CRNIHJHMEQZAAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005051 trimethylchlorosilane Substances 0.000 description 3
- IWAKWOFEHSYKSI-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-2-methylbutane Chemical compound CCC(C)CCl IWAKWOFEHSYKSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N endo-cyclopentadiene Natural products C1C=CC=C1 ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 2
- 230000001546 nitrifying effect Effects 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- AVGQTJUPLKNPQP-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trichloropropane Chemical compound CCC(Cl)(Cl)Cl AVGQTJUPLKNPQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethane Chemical compound CC(Cl)Cl SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KNKRKFALVUDBJE-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichloropropane Chemical compound CC(Cl)CCl KNKRKFALVUDBJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YHRUOJUYPBUZOS-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloropropane Chemical compound ClCCCCl YHRUOJUYPBUZOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 1,4-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=C(Cl)C=C1 OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SQCZQTSHSZLZIQ-UHFFFAOYSA-N 1-chloropentane Chemical compound CCCCCCl SQCZQTSHSZLZIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZEOVXNVKXIPWMS-UHFFFAOYSA-N 2,2-dichloropropane Chemical compound CC(C)(Cl)Cl ZEOVXNVKXIPWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UYNNXEYDXOYPIY-UHFFFAOYSA-N 2-(amino-ethyl-methylgermyl)propane Chemical compound C(C)(C)[Ge](N)(CC)C UYNNXEYDXOYPIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BSPCSKHALVHRSR-UHFFFAOYSA-N 2-chlorobutane Chemical compound CCC(C)Cl BSPCSKHALVHRSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NFRKUDYZEVQXTE-UHFFFAOYSA-N 2-chloropentane Chemical compound CCCC(C)Cl NFRKUDYZEVQXTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CXQSCYIVCSCSES-UHFFFAOYSA-N 3-chloropentane Chemical compound CCC(Cl)CC CXQSCYIVCSCSES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XZRYRASMCKCEPO-UHFFFAOYSA-N C(C)(C)C(N[Ge]CC)(C(C)C)C(C)C Chemical compound C(C)(C)C(N[Ge]CC)(C(C)C)C(C)C XZRYRASMCKCEPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CKEPNQBBRACRLR-UHFFFAOYSA-N C(C)N(C)[Sn](N(CC)C)(N(CC)C)N(CC)C Chemical compound C(C)N(C)[Sn](N(CC)C)(N(CC)C)N(CC)C CKEPNQBBRACRLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHCAVLFJIJNGKI-UHFFFAOYSA-N CN(C)[Ge](N(C)C)(N(C)C)N(C)C.[Ge] Chemical compound CN(C)[Ge](N(C)C)(N(C)C)N(C)C.[Ge] WHCAVLFJIJNGKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 101100112682 Danio rerio ccne1 gene Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- CVCSGXJPONFHRC-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide;cobalt;nitroxyl anion Chemical group [Co].[O+]#[C-].[O+]#[C-].[O+]#[C-].O=[N-] CVCSGXJPONFHRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001728 carbonyl compounds Chemical class 0.000 description 1
- NDTCXABJQNJPCF-UHFFFAOYSA-N chlorocyclopentane Chemical compound ClC1CCCC1 NDTCXABJQNJPCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- UMYVESYOFCWRIW-UHFFFAOYSA-N cobalt;methanone Chemical compound O=C=[Co] UMYVESYOFCWRIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- STHAQIJXOMGURG-UHFFFAOYSA-N cyclopenta-1,3-diene;dimethylazanide;zirconium(4+) Chemical compound [Zr+4].C[N-]C.C[N-]C.C[N-]C.C=1C=C[CH-]C=1 STHAQIJXOMGURG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000058 cyclopentadienyl group Chemical group C1(=CC=CC1)* 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 125000004989 dicarbonyl group Chemical group 0.000 description 1
- MQIKJSYMMJWAMP-UHFFFAOYSA-N dicobalt octacarbonyl Chemical group [Co+2].[Co+2].[O+]#[C-].[O+]#[C-].[O+]#[C-].[O+]#[C-].[O+]#[C-].[O+]#[C-].[O+]#[C-].[O+]#[C-] MQIKJSYMMJWAMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- QTBFPMKWQKYFLR-UHFFFAOYSA-N isobutyl chloride Chemical compound CC(C)CCl QTBFPMKWQKYFLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- SNMVRZFUUCLYTO-UHFFFAOYSA-N n-propyl chloride Chemical compound CCCCl SNMVRZFUUCLYTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBRKLOOSMBRFMH-UHFFFAOYSA-N tert-butyl chloride Chemical compound CC(C)(C)Cl NBRKLOOSMBRFMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- RWWNQEOPUOCKGR-UHFFFAOYSA-N tetraethyltin Chemical compound CC[Sn](CC)(CC)CC RWWNQEOPUOCKGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXKWYPOMXBVZSJ-UHFFFAOYSA-N tetramethyltin Chemical compound C[Sn](C)(C)C VXKWYPOMXBVZSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 1
- ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N zirconium nitride Chemical compound [Zr]#N ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- C23C16/44—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 method of coating
- C23C16/455—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 method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
-
- 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
- C23C16/44—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 method of coating
- C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
- C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D7/00—Producing flat articles, e.g. films or sheets
- B29D7/01—Films or sheets
-
- 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C14/046—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
-
- 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
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
-
- 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
-
- 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
- C23C16/301—AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C23C16/303—Nitrides
-
- 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
- C23C16/34—Nitrides
-
- 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
- C23C16/34—Nitrides
- C23C16/345—Silicon nitride
-
- 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
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/405—Oxides of refractory metals or yttrium
-
- 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
- C23C16/44—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 method of coating
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
- C23C16/4408—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
-
- 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
- C23C16/44—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 method of coating
- C23C16/455—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 method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
- C23C16/45531—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations specially adapted for making ternary or higher compositions
-
- 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
- C23C16/44—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 method of coating
- C23C16/455—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 method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
- C23C16/45534—Use of auxiliary reactants other than used for contributing to the composition of the main film, e.g. catalysts, activators or scavengers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
- H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
- H01L21/02189—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing zirconium, e.g. ZrO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
- H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
- H01L21/28562—Selective deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28568—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising transition metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/32—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers using masks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/32051—Deposition of metallic or metal-silicide layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
본 발명은 박막 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ⅰ) 박막 형성용 성장 억제제를 기판 표면에 흡착시키는 단계; 및 ⅱ) 성장 억제제가 흡착된 기판 표면에 금속막 전구체, 금속산화막 전구체, 금속 질화막 전구체 또는 실리콘 질화막 전구체를 흡착시키는 단계를 포함하되, 상기 박막 형성용 성장 억제제는 하기 화학식 1
[화학식 1]
AnBmXo
(상기 A는 탄소 또는 규소이고, 상기 B는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 X는 할로겐이고, 상기 n은 1 내지 15의 정수이며, 상기 o는 1 이상의 정수이고, m은 0 내지 2n+1이다.)로 표시되고, 상기 금속은 텅스텐, 코발트, 크롬, 알루미늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 게르마늄, 란탄족 원소, 악티늄족 원소, 갈륨, 탄탈륨, 지르코늄, 루테늄, 구리, 티타늄, 니켈, 이리듐 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 박막 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 부반응을 억제하여 박막 성장률을 낮추고 또한 박막 내 공정 부산물을 제거함으로써, 복잡한 구조를 갖는 기판 위에 박막을 형성하는 경우에도 단차 피복성(step coverage) 및 박막의 두께 균일성을 크게 향상시키는 박막 제조 방법을 제공하는 효과가 있다.
[화학식 1]
AnBmXo
(상기 A는 탄소 또는 규소이고, 상기 B는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 X는 할로겐이고, 상기 n은 1 내지 15의 정수이며, 상기 o는 1 이상의 정수이고, m은 0 내지 2n+1이다.)로 표시되고, 상기 금속은 텅스텐, 코발트, 크롬, 알루미늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 게르마늄, 란탄족 원소, 악티늄족 원소, 갈륨, 탄탈륨, 지르코늄, 루테늄, 구리, 티타늄, 니켈, 이리듐 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 박막 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 부반응을 억제하여 박막 성장률을 낮추고 또한 박막 내 공정 부산물을 제거함으로써, 복잡한 구조를 갖는 기판 위에 박막을 형성하는 경우에도 단차 피복성(step coverage) 및 박막의 두께 균일성을 크게 향상시키는 박막 제조 방법을 제공하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 박막 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부반응을 억제하여 박막 성장률을 적절히 낮추고 박막 내 공정 부산물을 제거함으로써, 부식이나 열화를 막고 복잡한 구조를 갖는 기판 위에 박막을 형성하는 경우에도 단차 피복성(step coverage) 및 박막의 두께 균일성을 크게 향상시키는 박막 제조 방법에 관한 것이다.
메모리 및 비메모리 반도체 소자의 집적도는 나날이 증가하고 있으며, 그 구조가 점점 복잡해짐에 따라 다양한 박막을 기판에 증착시키는데 있어서 단차 피복성(step coverage)의 중요성이 점점 증대되고 있다.
상기 반도체용 박막은 질화금속, 산화금속, 규화금속 등으로 이루어진다. 상기 질화금속 박막으로는 질화티타늄(TiN), 질화탄탈륨(TaN), 질화지르코늄(ZrN) 등이 있으며, 상기 박막은 일반적으로 도핑된 반도체의 실리콘층과 층간 배선 재료로 사용되는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등과의 확산 방지막(diffusion barrier)으로 사용된다. 다만, 텅스텐(W) 박막을 기판에 증착할 때에는 접착층(adhesion layer)으로 사용된다.
기판에 증착된 박막이 우수하고 균일한 물성을 얻기 위해서는 형성된 박막의 높은 단차 피복성이 필수적이다. 따라서 기상반응을 주로 활용하는 CVD(chemical vapor deposition) 공정보다 표면반응을 활용하는 ALD(atomic layer deposition) 공정이 활용되고 있지만, 100% step coverage 구현을 위해서는 여전히 문제가 존재한다.
또한, 상기 질화금속 중에서 대표적인 질화티타늄(TiN)을 증착시키기 위해서 사용되는 사염화티타늄(TiCl4)의 경우, 제조된 박막 내 염화물과 같은 공정 부산물이 잔류하게 되어 알루미늄 등과 같은 금속의 부식을 유발하며, 비휘발성 부산물이 생성되는 문제로 막질의 열화를 초래한다.
따라서 복잡한 구조의 박막 형성이 가능하고, 층간 배선재료를 부식시키지 않는 박막의 제조 방법의 개발이 필요한 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 부반응을 억제하여 박막 성장률을 적절히 낮추고 박막 내 공정 부산물을 제거함으로써, 부식이나 열화를 방지하고 복잡한 구조를 갖는 기판 위에 박막을 형성하는 경우에도 단차 피복성(step coverage) 및 박막의 두께 균일성을 크게 향상시키는 박막 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 ⅰ) 박막 형성용 성장 억제제를 기판 표면에 흡착시키는 단계; 및 ⅱ) 성장 억제제가 흡착된 기판 표면에 금속막 전구체, 금속산화막 전구체, 금속 질화막 전구체 또는 실리콘 질화막 전구체를 흡착시키는 단계를 포함하되, 상기 박막 형성용 성장 억제제는 하기 화학식 1로 표시되고, 상기 금속은 텅스텐, 코발트, 크롬, 알루미늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 게르마늄, 란탄족 원소, 악티늄족 원소, 갈륨, 탄탈륨, 지르코늄, 루테늄, 구리, 티타늄, 니켈, 이리듐 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 박막 제조 방법을 제공한다.
[화학식 1]
AnBmXo
(상기 A는 탄소 또는 규소이고, 상기 B는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 X는 할로겐이고, 상기 n은 1 내지 15의 정수이며, 상기 o는 1 이상의 정수이고, m은 0 내지 2n+1이다.)
또한, 본 발명은 ALD 챔버, 박막 형성용 성장 억제제를 기화하는 제1 기화기, 기화된 박막 형성용 성장 억제제를 ALD 챔버 내로 이송하는 제1 이송수단, 금속막 전구체, 금속산화막 전구체, 금속 질화막 전구체 또는 실리콘 질화막 전구체를 기화하는 제2 기화기 및 기화된 상기 전구체를 ALD 챔버 내로 이송하는 제2 이송수단을 포함하는 박막 제조 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면 부반응을 억제하고 증착 속도를 저감시켜 박막 성장률을 적절히 낮추고 또한 박막 내 공정 부산물을 제거함으로써, 부식이나 열화를 막고 복잡한 구조를 갖는 기판 위에 박막을 형성하는 경우에도 단차 피복성(step coverage) 및 박막의 두께 균일성을 크게 향상시키는 박막 제조 방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 ALD 공정을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ALD 공정을 설명하기 위한 공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 7(SP-TiCl4) 및 비교예 1(TiCl4)의 ALD 사이클 증가에 따른 박막 두께 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 7-1 내지 7-3 및 비교예 1의 ALD 사이클 당 박막 형성용 성장 억제제(SP)의 피딩(feeding) 시간에 따른 증착속도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1(SP-TiCl4) 및 비교예 1(TiCl4)에서 증착된 TIN 박막에 대한 TEM 사진이다.
도 6는 본 발명의 추가 실시예 2 및 추가 비교예 1의 ALD 사이클 당 박막 형성용 성장 억제제(SP)의 피딩(feeding) 시간(s)에 따른 증착속도(Å/cycle) 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ALD 공정을 설명하기 위한 공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 7(SP-TiCl4) 및 비교예 1(TiCl4)의 ALD 사이클 증가에 따른 박막 두께 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 7-1 내지 7-3 및 비교예 1의 ALD 사이클 당 박막 형성용 성장 억제제(SP)의 피딩(feeding) 시간에 따른 증착속도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1(SP-TiCl4) 및 비교예 1(TiCl4)에서 증착된 TIN 박막에 대한 TEM 사진이다.
도 6는 본 발명의 추가 실시예 2 및 추가 비교예 1의 ALD 사이클 당 박막 형성용 성장 억제제(SP)의 피딩(feeding) 시간(s)에 따른 증착속도(Å/cycle) 변화를 나타내는 그래프이다.
이하 본 기재의 박막 제조 방법을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 ALD 챔버 내부에 로딩된 기판 표면에 박막 전구체 화합물을 흡착시키기 전에 소정 구조를 갖는 할로겐 치환 화합물을 성장 억제제로서 먼저 흡착시키는 경우에 증착 후 형성되는 박막의 성장률이 낮아지고 공정 부산물로 잔류하던 할로겐화물이 크게 줄어들어 단차 피복성(step coverage) 등이 크게 향상되는 것을 확인하고, 이를 토대로 더욱 연구에 매진하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 박막 제조 방법은 ⅰ) 박막 형성용 성장 억제제를 기판 표면에 흡착시키는 단계; 및 ⅱ) 성장 억제제가 흡착된 기판 표면에 금속막 전구체, 금속산화막 전구체, 금속 질화막 전구체 또는 실리콘 질화막 전구체를 흡착시키는 단계를 포함하되, 상기 박막 형성용 성장 억제제는 하기 화학식 1
[화학식 1]
AnBmXo
(상기 A는 탄소 또는 규소이고, 상기 B는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 X는 할로겐이고, 상기 n은 1 내지 15의 정수이며, 상기 o는 1 이상의 정수이고, m은 0 내지 2n+1이다.)로 표시되고, 상기 금속은 텅스텐, 코발트, 크롬, 알루미늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 게르마늄, 란탄족 원소, 악티늄족 원소, 갈륨, 탄탈륨, 지르코늄, 루테늄, 구리, 티타늄, 니켈, 이리듐 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하고, 이와 같은 경우 박막 형성 시 부반응을 억제하여 박막 성장률을 낮추고 또한 박막 내 공정 부산물을 제거함으로써, 부식이나 열화가 저감되고 복잡한 구조를 갖는 기판 위에 박막을 형성하는 경우에도 단차 피복성(step coverage) 및 박막의 두께 균일성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
상기 ⅰ) 박막 형성용 성장 억제제를 기판 표면에 흡착시키는 단계는 기판 표면에 박막 형성용 성장 억제제의 공급 시간(Feeding Time)이 사이클당 바람직하게 1 내지 10 초, 보다 바람직하게 1 내지 5 초, 더욱 바람직하게 2 내지 5 초, 보다 더욱 바람직하게 2 내지 4 초이고, 이 범위 내에서 박막 성장률이 낮고 단차 피복성 및 경제성이 우수한 이점이 있다.
본 기재에서 박막 형성용 성장 억제제의 공급 시간(Feeding Time)은 챔버의 부피 15 내지 20 L 및 유량 0.5 내지 5 mg/s을 기준으로 하고, 보다 구체적으로는 챔버의 부피 18 L 및 유량 1 내지 2 mg/s을 기준으로 한다.
상기 ⅰ) 박막 형성용 성장 억제제를 기판 표면에 흡착시키는 단계는 바람직한 예로 박막 형성용 성장 억제제를 ALD 챔버 내로 주입하여 로딩(loading)된 기판 표면에 흡착시키는 단계를 포함할 수 있고, 이와 같은 경우 부반응을 억제하고 증착 속도를 늦추어 박막 성장률을 낮추며 또한 박막 내 공정 부산물을 제거하는 효과가 크다.
상기 ⅰ) 박막 형성용 성장 억제제를 기판 표면에 흡착시키는 단계는 바람직하게 기판 표면에 흡착되지 않은 잔류 박막 형성용 성장 억제제를 퍼지 가스로 퍼징하는 것을 포함할 수 있고, 이 경우 박막 형성 시 부반응을 억제하여 박막 성장률을 낮추고 또한 박막 내 공정 부산물을 제거함으로써, 부식이나 열화가 저감되고 복잡한 구조를 갖는 기판 위에 박막을 형성하는 경우에도 단차 피복성 및 박막의 두께 균일성을 크게 향상시키는 이점이 있다.
또한, 상기 ⅱ) 금속막 전구체, 금속산화막 전구체, 금속 질화막 전구체 또는 실리콘 질화막 전구체(이하, '박막 전구체'라 함)를 흡착시키는 단계는 바람직하게는 흡착되지 않은 잔류 전구체를 퍼지 가스로 퍼징하는 것을 포함할 수 있다.
상기 박막 제조 방법은 바람직하게 기판 표면에 박막 전구체를 흡착시킨 후 반응가스를 공급하는 단계; 및 박막 전구체와 반응가스의 반응 부산물을 퍼지 가스로 퍼징하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 박막 제조 방법은 바람직한 일 실시예로 a) 상기 박막 형성용 성장 억제제를 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; b) 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 1차 퍼징하는 단계; c) 막 전구체를 기화하여 ALD 챔버 내 로딩된 기판 표면에 흡착시키는 단계; d) 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 2차 퍼징하는 단계; e) 상기 ALD 챔버 내부에 반응가스를 공급하는 단계; 및 f) 상기 ALD 챔버 내부를 퍼지 가스로 3차 퍼징하는 단계;를 포함할 수 있고, 이러한 경우 박막 성장률이 적절히 낮아지고, 박막 형성 시 증착 온도가 높아지더라도 생성되는 공정 부산물이 효과적으로 제거되어 박막의 비저항이 감소되고 단차 피복성(step coverage)이 크게 향상되는 이점이 있다.
상기 박막 형성용 성장 억제제 및 막 전구체는 바람직하게 VFC 방식, DLI 방식 또는 LDS 방식으로 ALD 챔버 내, 즉 기판 표면으로 이송될 수 있고, 보다 바람직하게는 LDS 방식으로 ALD 챔버 내로 이송되는 것이다.
상기 박막 형성용 성장 억제제와 상기 막 전구체의 ALD 챔버 내 투입량(mg/cycle) 비는 바람직하게 1:1.5 내지 1:20일 수 있고, 보다 바람직하게 1:2 내지 1:15이며, 더욱 바람직하게 1:2 내지 1:12이고, 보다 더욱 바람직하게 1:2.5 내지 1:10이며, 이 범위 내에서 사이클당 박막 성장률(GPC)의 감소율이 높고 공정 부산물의 저감효과가 크다.
상기 막 전구체는 통상적으로 ALD(원자층 증착방법)에 사용 가능한 박막 전구체인 경우 특별히 제한되지 않는다.
상기 금속막 전구체, 금속산화막 전구체 및 금속 질화막 전구체는 각각 일례로 금속 할라이드, 금속 알콕사이드, 알킬 금속 화합물, 금속 아미노 화합물, 금속 카르보닐 화합물, 및 치환 또는 비치환 시클로펜타디에닐 금속 화합물 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적인 예로, 상기 금속막 전구체, 금속산화막 전구체 및 금속 질화막 전구체는 각각 테트라클로로티탄(tetrachlorotitan), 테트라클로로저머늄(tetrachlorogemanium), 테트라클로로틴(tetrchlorotin), 트리스(아이소프로필)에틸메틸아미노게르마늄(tris(isopropyl)ethylmethyl aminogermanium), 테트라에록시게르마늄(tetraethoxylgermanium), 테트라메틸틴(tetramethyl tin), 테트라에틸틴(tetraethyl tin), 비스아세틸아세토네이트틴(bisacetylacetonate tin), 트리메틸알루미늄(trimethylaluminum), 테트라키스(디메틸아미노) 게르마늄(tetrakis(dimethylamino)germanium), 비스(n-부틸아미노) 게르마늄(bis(n-butylamino) germanium), 테트라키스(에틸메틸아미노) 틴(tetrakis(ethylmethylamino) tin), 테트라키스(디메틸아미노) 틴(tetrakis(dimethylamino)tin), Co2(CO)8(dicobalt octacarbonyl), Cp2Co(biscyclopentadienylcobalt), Co(CO)3(NO)(cobalt tricarbonyl nitrosyl), 및 CpCo(CO)2(cabalt dicarbonyl cyclopentadienyl) 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 실리콘 질화막 전구체는 일례로 (NH2)Si(NHMe)3, (NH2)Si(NHEt)3, (NH2)Si(NHnPr)3, (NH2)Si(NHiPr)3, (NH2)Si(NHnBu)3, (NH2)Si(NHiBu)3, (NH2)Si(NHtBu)3, (NMe2)Si(NHMe)3, (NMe2)Si(NHEt)3, (NMe2)Si(NHnPr)3, (NMe2)Si(NHiPr)3, (NMe2)Si(NHnBu)3, (NMe2)Si(NHiBu)3, (NMe2)Si(NHtBu)3, (NEt2)Si(NHMe)3, (NEt2)Si(NHEt)3, (NEt2)Si(NHnPr)3, (NEt2)Si(NHiPr)3, (NEt2)Si(NHnBu)3, (NEt2)Si(NHiBu)3, (NEt2)Si(NHtBu)3, (NnPr2)Si(NHMe)3, (NnPr2)Si(NHEt)3, (NnPr2)Si(NHnPr)3, (NnPr2)Si(NHiPr)3, (NnPr2)Si(NHnBu)3, (NnPr2)Si(NHiBu)3, (NnPr2)Si(NHtBu)3, (NiPr2)Si(NHMe)3, (NiPr2)Si(NHEt)3, (NiPr2)Si(NHnPr)3, (NiPr2)Si(NHiPr)3, (NiPr2)Si(NHnBu)3, (NiPr2)Si(NHiBu)3, (NiPr2)Si(NHtBu)3, (NnBu2)Si(NHMe)3, (NnBu2)Si(NHEt)3, (NnBu2)Si(NHnPr)3, (NnBu2)Si(NHiPr)3, (NnBu2)Si(NHnBu)3, (NnBu2)Si(NHiBu)3, (NnBu2)Si(NHtBu)3, (NiBu2)Si(NHMe)3, (NiBu2)Si(NHEt)3, (NiBu2)Si(NHnPr)3, (NiBu2)Si(NHiPr)3, (NiBu2)Si(NHnBu)3, (NiBu2)Si(NHiBu)3, (NiBu2)Si(NHtBu)3, (NtBu2)Si(NHMe)3, (NtBu2)Si(NHEt)3, (NtBu2)Si(NHnPr)3, (NtBu2)Si(NHiPr)3, (NtBu2)Si(NHnBu)3, (NtBu2)Si(NHiBu)3, (NtBu2)Si(NHtBu)3, (NH2)2Si(NHMe)2, (NH2)2Si(NHEt)2, (NH2)2Si(NHnPr)2, (NH2)2Si(NHiPr)2, (NH2)2Si(NHnBu)2, (NH2)2Si(NHiBu)2, (NH2)2Si(NHtBu)2, (NMe2)2Si(NHMe)2, (NMe2)2Si(NHEt)2, (NMe2)2Si(NHnPr)2, (NMe2)2Si(NHiPr)2, (NMe2)2Si(NHnBu)2, (NMe2)2Si(NHiBu)2, (NMe2)2Si(NHtBu)2, (NEt2)2Si(NHMe)2, (NEt2)2Si(NHEt)2, (NEt2)2Si(NHnPr)2, (NEt2)2Si(NHiPr)2, (NEt2)2Si(NHnBu)2, (NEt2)2Si(NHiBu)2, (NEt2)2Si(NHtBu)2, (NnPr2)2Si(NHMe)2, (NnPr2)2Si(NHEt)2, (NnPr2)2Si(NHnPr)2, (NnPr2)2Si(NHiPr)2, (NnPr2)2Si(NHnBu)2, (NnPr2)2Si(NHiBu)2, (NnPr2)2Si(NHtBu)2, (NiPr2)2Si(NHMe)2, (NiPr2)2Si(NHEt)2, (NiPr2)2Si(NHnPr)2, (NiPr2)2Si(NHiPr)2, (NiPr2)2Si(NHnBu)2, (NiPr2)2Si(NHiBu)2, (NiPr2)2Si(NHtBu)2, (NnBu2)2Si(NHMe)2, (NnBu2)2Si(NHEt)2, (NnBu2)2Si(NHnPr)2, (NnBu2)2Si(NHiPr)2, (NnBu2)2Si(NHnBu)2, (NnBu2)2Si(NHiBu)2, (NnBu2)2Si(NHtBu)2, (NiBu2)2Si(NHMe)2, (NiBu2)2Si(NHEt)2, (NiBu2)2Si(NHnPr)2, (NiBu2)2Si(NHiPr)2, (NiBu2)2Si(NHnBu)2, (NiBu2)2Si(NHiBu)2, (NiBu2)2Si(NHtBu)2, (NtBu2)2Si(NHMe)2, (NtBu2)2Si(NHEt)2, (NtBu2)2Si(NHnPr)2, (NtBu2)2Si(NHiPr)2, (NtBu2)2Si(NHnBu)2, (NtBu2)2Si(NHiBu)2, (NtBu2)2Si(NHtBu)2, Si(HNCH2CH2NH)2, Si(MeNCH2CH2NMe)2, Si(EtNCH2CH2NEt)2, Si(nPrNCH2CH2NnPr)2, Si(iPrNCH2CH2NiPr)2, Si(nBuNCH2CH2NnBu)2, Si(iBuNCH2CH2NiBu)2, Si(tBuNCH2CH2NtBu)2, Si(HNCHCHNH)2, Si(MeNCHCHNMe)2, Si(EtNCHCHNEt)2, Si(nPrNCHCHNnPr)2, Si(iPrNCHCHNiPr)2, Si(nBuNCHCHNnBu)2, Si(iBuNCHCHNiBu)2, Si(tBuNCHCHNtBu)2, (HNCHCHNH)Si(HNCH2CH2NH), (MeNCHCHNMe)Si(MeNCH2CH2NMe), (EtNCHCHNEt)Si(EtNCH2CH2NEt), (nPrNCHCHNnPr)Si(nPrNCH2CH2NnPr), (iPrNCHCHNiPr)Si(iPrNCH2CH2NiPr), (nBuNCHCHNnBu)Si(nBuNCH2CH2NnBu), (iBuNCHCHNiBu)Si(iBuNCH2CH2NiBu), (tBuNCHCHNtBu)Si(tBuNCH2CH2NtBu), (NHtBu)2Si(HNCH2CH2NH), (NHtBu)2Si(MeNCH2CH2NMe), (NHtBu)2Si(EtNCH2CH2NEt), (NHtBu)2Si(nPrNCH2CH2NnPr), (NHtBu)2Si(iPrNCH2CH2NiPr), (NHtBu)2Si(nBuNCH2CH2NnBu), (NHtBu)2Si(iBuNCH2CH2NiBu), (NHtBu)2Si(tBuNCH2CH2NtBu), (NHtBu)2Si(HNCHCHNH), (NHtBu)2Si(MeNCHCHNMe), (NHtBu)2Si(EtNCHCHNEt), (NHtBu)2Si(nPrNCHCHNnPr), (NHtBu)2Si(iPrNCHCHNiPr), (NHtBu)2Si(nBuNCHCHNnBu), (NHtBu)2Si(iBuNCHCHNiBu), (NHtBu)2Si(tBuNCHCHNtBu), (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHMe)2, (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHEt)2, (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHnPr)2, (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHiPr)2, (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHnBu)2, (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHiBu)2, (iPrNCH2CH2NiPr)Si(NHtBu)2, (iPrNCHCHNiPr)Si(NHMe)2, (iPrNCHCHNiPr)Si(NHEt)2, (iPrNCHCHNiPr)Si(NHnPr)2, (iPrNCHCHNiPr)Si(NHiPr)2, (iPrNCHCHNiPr)Si(NHnBu)2, (iPrNCHCHNiPr)Si(NHiBu)2 및 (iPrNCHCHNiPr)Si(NHtBu)2 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 nPr은 n-프로필을 의미하고, iPr은 iso-프로필을 의미하며, nBu은 n-부틸을, iBu은 iso-부틸을, tBu은 tert-부틸을 의미한다.
상기 금속 할라이드는 바람직한 예로 테트라할로겐화 티타늄일 수 있고, 구체적인 예로 TiF4, TiCl4, TiBr4 및 TiI4로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있으며, 예컨대 TiCl4인 것이 경제성 측면에서 보다 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다만, 상기 테트라할로겐화 티타늄은 열적 안정성이 우수하여 상온에서 분해되지 않고 액체 상태로 존재하기 때문에, ALD(원자층 증착 방법)의 박막 전구체로 박막을 증착시키는데 유용하게 사용될 수 있다.
상기 막 전구체는 일례로 비극성 용매와 혼합하여 챔버 내로 투입될 수 있고, 이 경우 막 전구체의 점도나 증기압을 용이하게 조절 가능한 이점이 있다.
상기 비극성 용매는 바람직하게 알칸 및 사이클로 알칸으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이러한 경우 반응성 및 용해도가 낮고 수분 관리가 용이한 유기용매를 함유하면서도 박막 형성 시 증착 온도가 증가되더라도 단차 피복성(step coverage)이 향상되는 이점이 있다.
보다 바람직한 예로, 상기 비극성 용매는 C1 내지 C10의 알칸(alkane) 또는 C3 내지 C10의 사이클로알칸(cycloalkane)을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 C3 내지 C10의 사이클로알칸(cycloalkane)이고, 이 경우 반응성 및 용해도가 낮고 수분 관리가 용이한 이점이 있다.
본 기재에서 C1, C3 등은 탄소수를 의미한다.
상기 사이클로알칸은 바람직하게는 C3 내지 C10의 모노사이클로알칸일 수 있으며, 상기 모노사이클로알칸 중 사이클로펜탄(cyclopentane)이 상온에서 액체이며 가장 증기압이 높아 기상 증착 공정에서 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 비극성 용매는 일례로 물에서의 용해도(25℃)가 200 mg/L 이하, 바람직하게는 50 내지 200 mg/L, 보다 바람직하게는 135 내지 175 mg/L이고, 이 범위 내에서 박막 전구체에 대한 반응성이 낮고 수분 관리가 용이한 이점이 있다.
본 기재에서 용해도는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용하는 측정 방법이나 기준에 의하는 경우 특별히 제한되지 않고, 일례로 포화용액을 HPLC법으로 측정할 수 있다.
상기 비극성 용매는 바람직하게 박막 전구체 및 비극성 용매를 합한 총 중량에 대하여 5 내지 95 중량%를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 10 내지 90 중량%를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 40 내지 90 중량%를 포함할 수 있고, 가장 바람직하게는 70 내지 90 중량%를 포함할 수 있다.
만약, 상기 비극성 용매의 함량이 상기 상한치를 초과하여 투입되면 불순물을 유발하여 저항과 박막내 불순물 수치가 증가하고, 상기 유기용매의 함량이 상기 하한치 미만으로 투입될 경우 용매 첨가로 인한 단차 피복성의 향상 효과 및 염소(Cl) 이온과 같은 불순물의 저감효과가 적은 단점이 있다.
상기 박막 제조 방법은 일례로 하기 수학식 1로 계산되어지는 사이클당 박막 성장률(Å/Cycle)감소율이 -5 % 이하이고, 바람직하게는 -10 % 이하, 보다 바람직하게는 -20 % 이하이고, 더욱 바람직하게는 -30 % 이하, 보다 더욱 바람직하게는 -40 % 이하, 가장 바람직하게는 -45 % 이하이며, 이 범위 내에서 단차 피복성 및 막의 두께 균일성이 우수하다.
[수학식 1]
사이클당 박막 성장률 감소율(%) = [(박막 형성용 성장 억제제를 사용했을 때 사이클당 박막 성장률 - 박막 형성용 성장 억제제를 사용하지 않았을 때 사이클당 박막 성장률) / 박막 형성용 성장 억제제를 사용하지 않았을 때 사이클당 박막 성장률] X 100
상기 박막 제조 방법은 SIMS에 의거하여 측정된, 200 사이클 후 형성된 박막 내 잔류 할로겐 세기(c/s)가 바람직하게 10,000 이하, 보다 바람직하게 8,000 이하, 더욱 바람직하게 7,000 이하, 보다 더욱 바람직하게 6,000 이하일 수 있고, 이러한 범위 내에서 부식 및 열화가 방지되는 효과가 우수하다.
본 기재에서 퍼징은 바람직하게 1,000 내지 10,000 sccm, 보다 바람직하게 2,000 내지 7,000 sccm, 더욱 바람직하게 2,500 내지 6,000 sccm이고, 이 범위 내에서 사이클당 박막 성장률이 바람직한 범위로 감소되고, 공정 부산물이 저감되는 효과가 있다.
상기 ALD(원자층 증착공정)은 높은 종횡비가 요구되는 집적회로(IC: Integrated Circuit) 제작에 있어서 매우 유리하며, 특히 자기제한적인 박막 성장 메커니즘에 의해 우수한 단차 도포성(conformality), 균일한 피복성(uniformity) 및 정밀한 두께 제어 등과 같은 이점이 있다.
상기 박막 제조 방법은 일례로 50 내지 900 ℃ 범위의 증착 온도에서 실시할 수 있고, 바람직하게는 300 내지 700 ℃ 범위의 증착 온도에서, 보다 바람직하게는 350 내지 600 ℃ 범위의 증착 온도에서 실시하는 것이며, 더욱 바람직하게는 400 내지 550 ℃ 범위의 증착 온도에서 실시하는 것이고, 보다 더욱 바람직하게는 400 내지 500 ℃ 범위의 증착 온도에서 실시하는 것인데, 이 범위 내에서 ALD 공정 특성을 구현하면서 우수한 막질의 박막으로 성장시키는 효과가 크다.
상기 박막 제조 방법은 일례로 0.1 내지 10 Torr 범위의 증착 압력에서 실시할 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 5 Torr 범위의 증착 압력에서, 가장 바람직하게는 1 내지 3 Torr 범위의 증착 압력에서 실시하는 것인데, 이 범위 내에서 균일한 두께의 박막을 얻는 효과가 있다.
본 기재에서 증착 온도 및 증착 압력은 증착 챔버 내 형성되는 온도 및 압력으로 측정되거나, 증착 챔버 내 기판에 가해지는 온도 및 압력으로 측정될 수 있다.
상기 박막 제조 방법은 바람직하게 상기 박막 형성용 성장 억제제를 챔버 내에 투입하기 전에 챔버 내 온도를 증착 온도로 승온하는 단계; 및/또는 상기 박막 형성용 성장 억제제를 챔버 내에 투입하기 전에 챔버 내에 비활성 기체를 주입하여 퍼징하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 박막 제조 방법을 구현할 수 있는 박막 제조 장치로 ALD 챔버, 박막 형성용 성장 억제제를 기화하는 제1 기화기, 기화된 박막 형성용 성장 억제제를 ALD 챔버 내로 이송하는 제1 이송수단, 금속막 전구체, 금속산화막 전구체, 금속 질화막 전구체 또는 실리콘 질화막 전구체를 기화하는 제2 기화기 및 기화된 상기 전구체를 ALD 챔버 내로 이송하는 제2 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 제조 장치를 포함할 수 있다. 여기에서 기화기 및 이송수단은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 기화기 및 이송수단인 경우 특별히 제한되지 않는다.
구체적인 예로서, 상기 박막 제조 방법에 대해 설명하면,
먼저 상부에 박막이 형성될 기판을 원자층 증착이 가능한 증착 챔버 내에 위치시킨다.
상기 기판은 실리콘 기판, 실리콘 옥사이드 등의 반도체 기판을 포함할 수 있다.
상기 기판은 그 상부에 도전층 또는 절연층이 더 형성되어 있을 수 있다.
상기 증착 챔버 내에 위치시킨 기판 상에 박막을 증착하기 위해서 상술한 박막 형성용 성장 억제제와, 막 전구체 또는 이와 비극성 용매의 혼합물을, 각각 준비한다.
이후 준비된 박막 형성용 억제제를 기화기 내로 주입한 후 증기상으로 변화시켜 증착 챔버로 전달하여 기판 상에 흡착시키고, 미흡착된 박막 형성용 억제제를 퍼징(purging)시킨다.
다음으로, 준비된 막 전구체 또는 이와 비극성 용매의 혼합물을 기화기 내로 주입한 후 증기상으로 변화시켜 증착 챔버로 전달하여 기판 상에 흡착시키고, 미흡착된 박막 형성용 조성물을 퍼징(purging)시킨다.
본 기재에서 박막 형성용 억제제 및 막 전구체 등을 증착 챔버로 전달하는 방식은 일례로 기체상 유량 제어(Mass Flow Controller; MFC) 방법을 활용하여 휘발된 기체를 이송하는 방식(Vapor Flow Control; VFC) 또는 액체상 유량 제어(Liquid Mass Flow Controller; LMFC) 방법을 활용하여 액체를 이송하는 방식(Liquid Delivery System; LDS)을 사용할 수 있고, 바람직하게는 LDS 방식을 사용하는 것이다.
이때 박막 형성용 억제제 및 막 전구체 등을 기판 상에 이동시키기 위한 운송 가스 또는 희석 가스로는 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합 기체를 사용할 수 있으나, 제한되는 것은 아니다.
본 기재에서 퍼지 가스로는 일례로 비활성 가스가 사용될 수 있고, 바람직하게는 상기 운송 가스 또는 희석 가스를 사용할 수 있다.
다음으로, 반응가스를 공급한다. 상기 반응가스로는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 반응가스인 경우 특별히 제한되지 않고, 바람직하게 환원제, 질화제 또는 산화제를 포함할 수 있다. 상기 환원제와 기판에 흡착된 막 전구체가 반응하여 금속 박막이 형성되고, 상기 질화제에 의해서는 금속질화물 박막이 형성되며, 상기 산화제에 의해서는 금속산화물 박막이 형성된다.
바람직하게는 상기 환원제는 암모니아 가스(NH3) 또는 수소 가스(H2)일 수 있고, 상기 질화제는 질소 가스(N2)일 수 있으며, 상기 산화제는 H2O, H2O2, O2, O3 및 N2O으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
다음으로, 비활성 가스를 이용하여 반응하지 않은 잔류 반응가스를 퍼징시킨다. 이에 따라, 과량의 반응가스뿐만 아니라 생성된 부산물도 함께 제거할 수 있다.
위와 같이, 박막 형성용 억제제를 기판 상에 흡착시키는 단계, 미흡착된 박막 형성용 억제제를 퍼징하는 단계, 막 전구체를 기판 상에 흡착시키는 단계, 미흡착된 박막 형성용 조성물을 퍼징하는 단계, 반응가스을 공급하는 단계, 잔류 반응가스를 퍼징하는 단계를 단위 사이클로 하며, 원하는 두께의 박막을 형성하기 위해, 상기 단위 사이클을 반복할 수 있다.
상기 단위 사이클은 일례로 100 내지 1000회, 바람직하게는 100 내지 500회, 보다 바람직하게는 150 내지 300회일 수 있고, 이 범위 내에서 목적하는 박막 특성이 잘 발현되는 효과가 있다.
하기 도 1은 종래의 ALD 공정을 설명하기 위한 공정도이고, 하기 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ALD 공정을 설명하기 위한 공정도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 ALD 공정에서와 같이 본 발명에 따른 박막 형성용 성장 억제제(Inhibitor)를 막 전구체(예로, TiCl4)를 흡착시키기 전에 먼저 흡착시켜 기판 표면을 보호(protection)하지 않는 경우 반응가스(예로, NH3)와 반응하여 형성된 박막(예로, TiN)에 HCl과 같은 공정 부산물이 남게 되어 부식이나 열화로 기판의 성능을 저하시킨다. 그러나 도 2에서와 같이 본 발명에 따른 박막 형성용 성장 억제제(Inhibitor; TSI)를 막 전구체(예로, TiCl4)을 흡착시키기 전에 먼저 흡착시켜 기판 표면을 보호(Surface Protection; SP)하는 경우 박막(예로, TiN) 형성 시 반응가스(예로, NH3)와 반응하여 발생된 HCl과 같은 공정 부산물이 박막 형성용 성장 억제제와 함께 제거됨으로써 기판의 부식이나 열화를 방지하고, 나아가 사이클당 박막 성장률을 적절히 낮추어 단차 피복성 및 박막 두께의 균일성 또한 개선시킨다.
본 발명의 박막 형성용 성장 억제제는 바람직하게 하기 화학식 1
[화학식 1]
AnBmXo
(상기 A는 탄소 또는 규소이고, 상기 B는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 X는 할로겐이고, 상기 n은 1 내지 15의 정수이며, 상기 o는 1 이상의 정수이고, m은 0 내지 2n+1이다.)로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하고, 이와 같은 경우 박막 형성 시 부반응을 억제하여 박막 성장률을 낮추고 또한 박막 내 공정 부산물을 제거함으로써, 부식이나 열화가 저감되고 복잡한 구조를 갖는 기판 위에 박막을 형성하는 경우에도 단차 피복성(step coverage) 및 박막의 두께 균일성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
상기 B는 바람직하게 수소 또는 메틸이고, 상기 n은 바람직하게 2 내지 15의 정수, 보다 바람직하게 2 내지 10의 정수, 더욱 바람직하게 2 내지 6의 정수, 보다 더욱 바람직하게 4 내지 6의 정수이며, 이 범위 내에서 공정 부산물 제거 효과가 크고 단차 피복성이 우수하다.
상기 화학식 1에서 X는 일례로 F, Cl, Br 및 I로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게 Cl(염소)일 수 있으며, 이 경우 부반응을 억제하고 공정 부산물을 효과적으로 제거하는 효과가 있다.
상기 화학식 1에서 상기 o는 바람직하게 1 내지 5의 정수일 수 있고, 보다 바람직하게 1 내지 3의 정수일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 또는 2일 수 있고, 이 범위 내에서 증착 속도의 감소효과가 커 단차 피복성 개선에 더욱 효과적인 이점이 있다.
상기 m은 바람직하게는 1 내지 2n+1이고, 보다 바람직하게는 3 내지 2n+1이며, 이 범위 내에서 공정 부산물 제거 효과가 크고 단차 피복성이 우수하다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 바람직하게 분지형, 환형 또는 방향족 화합물일 수 있고, 구체적인 예로 1,1-디클로로에탄, 1,2-디클로로에탄, 디클로로메탄, 2-클로로프로판, 1-클로로프로판, 1,2-디클로로프로판, 1,3-디클로로프로판, 2,2-디클로로프로판, 1-클로로펜탄, 2-클로로펜탄, 3-클로로펜탄, 클로로사이클로페탄, n-부틸클로라이드, tert-부틸 클로라이드, sec-부틸 클로라이드, 이소부틸 클로라이드, 1,2-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 트리메틸클로로실란, 트리클로로프로판, 2-클로로-2-메틸부탄 및 2-메틸-1-펜탄 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며, 이 경우 공정 부산물 제거 효과가 크고 단차 피복성이 우수한 이점이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 바람직하게 원자층 증착(ALD) 공정에 사용되는 것이며, 이 경우 막 전구체의 흡착을 방해하지 않으면서 성장 억제제로서 기판의 표면을 효과적으로 보호(Surface Protection; SP)하고 공정 부산물을 효과적으로 제거하는 이점이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 바람직하게 상온(22℃)에서 액체이고, 밀도가 0.8 내지 1.5 g/cm3이며, 증기압(20℃)이 1 내지 300 mmHg이고, 물에서의 용해도(25℃)가 200 mg/L 이하일 수 있으며, 이 범위 내에서 단차 피복성 및 박막의 두께 균일성이 우수한 효과가 있다.
보다 바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 밀도가 0.85 내지 1.3 g/cm3이며, 증기압(20℃)이 1 내지 260 mmHg이고, 물에서의 용해도(25℃)가 160 mg/L 이하일 수 있으며, 이 범위 내에서 단차 피복성 및 박막의 두께 균일성이 우수한 효과가 있다.
본 발명의 반도체 기판은 본 기재의 박막 제조 방법으로 제조됨을 특징으로 하고, 이러한 경우 부반응을 억제하여 박막 성장률을 적절히 낮추고 또한 박막 내 공정 부산물을 제거함으로써, 부식이나 열화가 방지되고, 단차 피복성(step coverage) 및 박막의 두께 균일성이 크게 뛰어난 효과가 있다.
상기 제조된 박막은 바람직하게 두께가 20 nm 이하이고, 비저항 값이 0.1 내지 400 μΩ·cm이며, 할로겐 함량이 10,000 ppm 이하이고, 단차피복율이 90% 이상이며, 이 범위 내에서 확산 방지막으로서 성능이 뛰어나고, 금속 배선재료의 부식이 저감되는 효과가 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 박막은 두께가 일례로 5 내지 20 nm, 바람직하게는 10 내지 20 nm, 보다 바람직하게는 15 내지 18.5 nm, 더욱 바람직하게는 17 내지 18.5 nm일 수 있고, 이 범위 내에서 박막 특성이 우수한 효과가 있다.
상기 박막은 비저항 값이 일례로 0.1 내지 400 μΩ·cm, 바람직하게는 50 내지 400 μΩ·cm, 보다 바람직하게는 200 내지 400 μΩ·cm, 더욱 바람직하게는 300 내지 400 μΩ·cm, 보다 더욱 바람직하게는 330 내지 380 μΩ·cm, 가장 바람직하게는 340 내지 370 μΩ·cm일 수 있고, 이 범위 내에서 박막 특성이 우수한 효과가 있다.
상기 박막은 할로겐 함량이 보다 바람직하게는 9,000 ppm 이하 또는 1 내지 9,000 ppm, 더욱 바람직하게는 8,500 ppm 이하 또는 100 내지 8,500 ppm, 보다 더욱 바람직하게는 8,200 ppm 이하 또는 1,000 내지 8,200 ppm일 수 있고, 이 범위 내에서 박막 특성이 우수하면서도 금속 배선재료의 부식이 저감되는 효과가 있다.
상기 박막은 일례로 단차 피복률이 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 92% 이상이며, 이 범위 내에서 복잡한 구조의 박막이라도 용이하게 기판에 증착시킬 수 있어 차세대 반도체 장치에 적용 가능한 이점이 있다.
상기 제조된 박막은 일례로 금속 질화막이거나 금속 산화막일 수 있고, 구체적인 예로 TiN 박막이거나 TiO2 박막일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 도면을 제시하나, 하기 실시예 및 도면은 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 1 내지 7
하기 표 1에 기재된 박막 형성용 성장 억제제와, 막 전구체로 TiCl4를 각각 준비하였다. 준비된 박막 형성용 성장 억제제를 캐니스터에 담아 상온에서 LMFC(Liquid Mass Flow Controller)를 이용하여 0.05 g/min의 유속으로 150 ℃로 가열된 기화기로 공급하였다. 기화기에서 증기상으로 기화된 박막 형성용 성장 억제제를 3초 동안 기판이 로딩된 증착 챔버에 투입한 후 아르곤 가스를 3000 sccm으로 6초 동안 공급하여 아르곤 퍼징을 실시하였다. 이때 반응 챔버내 압력은 1.3 Torr로 제어하였다. 다음으로 준비된 TiCl4를 별도의 캐니스터에 담아 상온에서 LMFC(Liquid Mass Flow Controller)를 이용하여 0.05 g/min의 유속으로 150 ℃로 가열된 별도의 기화기로 공급하였다. 기화기에서 증기상으로 기화된 TiCl4를 3초 동안 증착 챔버에 투입한 후 아르곤 가스를 3000 sccm으로 6초 동안 공급하여 아르곤 퍼징을 실시하였다. 이때 반응 챔버내 압력은 1.3 Torr로 제어하였다. 다음으로 반응가스로서 암모니아를 5초 동안 상기 반응 챔버에 투입한 후, 10초 동안 아르곤 퍼징을 실시하였다. 이때 금속 박막이 형성될 기판을 460 ℃로 가열하였다. 이와 같은 공정을 200회 반복하여 자기-제한 원자층인 TiN 박막을 형성하였다.
구분 | 박막 형성용 성장 억제제 |
실시예 1 | 2-chloro-2-methylbutane |
실시예 2 | n-butyl chloride |
실시예 3 | trimethylchlorosilane |
실시예 4 | 2-chloropropane |
실시예 5 | 1,2,3-trichloropropane |
실시예 6 | 2-methyl-1-pentane |
실시예 7 | 1,2-dichlorobenzene |
비교예 1
실시예 1에서 박막 형성용 성장 억제제를 사용하지 않은 것과 이에 따라 미흡착 박막 형성용 성장 억제제를 퍼징하는 단계를 생략한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 기판 위에 TIN 박막을 형성하였다.
비교예 2 및 3
실시예 1에서 상기 표 1에 기재된 박막 형성용 성장 억제제가 아닌 펜탄(Pentane) 또는 시클로펜탄(Cyclopentane)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 기판 위에 TIN 박막을 형성하였다.
[실험예]
1) 증착평가
하기 표 2를 참조하여, chloro-2-methylbutane을 박막 형성용 성장 억제제로 사용한 실시예 1과 이를 포함하지 않은 비교예 1을 비교하였다. 그 결과 증착 속도는 0.20 Å/Cycle이고, 비교예 1과 비교하였을 때 55.5 % 이상 증착 속도가 감소하였다. 나머지 실시예 2 내지 7도 실시예 1과 유사한 값의 증착 속도를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명에 따른 박막 형성용 성장 억제제 대신 펜탄 또는 시클로펜탄을 사용한 비교예 2 및 3도 비교예 1과 동일한 값의 증착 속도를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이때 증착 속도 감소는 CVD 증착 특성을 ALD 증착 특성으로 변화시키는 것을 의미하기 때문에 단차 피복 특성 개선의 지표로 활용될 수 있다.
구분 | 성장 억제제 | 증착 속도 (Å/cycle) |
실시예 1 | 2-chloro-2-methylbutane | 0.20 |
실시예 2 | n-butyl chloride | 0.31 |
실시예 3 | trimethylchlorosilane | 0.28 |
실시예 4 | 2-chloropropane | 0.20 |
실시예 5 | 1,2,3-trichloropropane | 0.32 |
실시예 6 | 2-methyl-1-pentane | 0.28 |
실시예 7 | 1,2-dichlorobenzene | 0.30 |
비교예 1 | X | 0.45 |
비교예 2 | Pentane | 0.45 |
비교예 3 | Cyclopentane | 0.45 |
또한, 하기 표 3에 나타낸 바와 같이, 박막 형성용 성장 억제제인 chloro-2-methylbutane의 주입양에 따라 증착 속도는 지속적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 여기에서 실시예 1-1은 실시예 1에서 사이클당 박막 형성용 성장 억제제의 주입량을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하였다.
구분 | 비교예 1 | 실시예 1 | 실시예 1-1 |
ALD cycle당 주입량 (mg/cycle) | 0 | 1.6 | 3.2 |
증착 속도 (Å/cycle) | 0.45 | 0.20 | 0.02 |
2) 불순물 저감특성
실시예 1 및 비교예 1에서 증착된 TiN 박막의 불순물 저감특성, 즉 공정 부산물 저감특성을 비교하기 위해 SIMS 분석을 진행하였고, 그 결과는 아래 표 4에 나타내었다.
구분 | 실시예 1 | 비교예 1 |
ALD cycle당 주입량 (mg/cycle) | 1.6 | 0 |
Cl intensity (c/s) | 5907.05 | 17270.25 |
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 형성용 성장 억제제를 사용한 실시예 1이 이를 사용하지 않은 비교예 1에 비하여 1/3 수준으로 감소함을 확인할 수 있었다.
또한, 하기 도 3은 본 발명의 실시예 7(SP-TiCl4) 및 비교예 1(TiCl4)의 ALD 사이클 증가에 따른 박막 두께 변화를 나타내는 그래프로, 실시예 7의 경우 박막의 두께가 크게 얇아진 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 4는 본 발명의 실시예 7-1 내지 7-3 및 비교예 1의 ALD 사이클 당 박막 형성용 성장 억제제(SP)의 피딩(feeding) 시간에 따른 증착속도 변화를 나타내는 그래프로, 비교예 1과 같이 본 발명에 따른 박막 형성용 억제제를 사용하지 않은 경우 사이클당 증착속도가 대략 0.45 Å/cycle이었던 것이, 본 발명에 따른 박막 형성용 억제제를 각각 0.7 초, 1 초, 2 초 투입한 실시예 7-1, 7-2, 7-3의 경우에는 증착속도가 각각 0.35 Å/cycle, 0.2 Å/cycle, 0.1 Å/cycle로 크게 낮아진 것을 확인할 수 있었다. 여기에서 실시예 7-1, 7-2, 7-3은 실시예 7에서 박막 형성용 성장 억제제의 투입량을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하였다.
3) 단차 피복 특성
실시예 1 및 비교예 1에서 증착된 TiN 박막을 TEM을 이용하여 단차 피복성을 확인하였고, 그 결과는 하기 표 5 및 도 5에 나타내었다.
구분 | 실시예 1 | 비교예 1 |
단차 피복율(%) | 92% | 78% |
상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 형성용 성장 억제제를 사용한 실시예 1이 이를 사용하지 않은 비교예 1에 비하여 단차 피복율이 현저히 높은 것을 확인할 수 있었다.또한, 하기 도 5의 TEM 사진을 참작하면, 실시예 1(SP-TiCl4)에서 증착된 TIN 박막의 Top과 bottom의 두께 균일도는 비교예 1(TiCl4)에서 증착된 TIN 박막 대비 단차 도포성(conformality)이 더 우수함을 확인할 수 있었다.
추가 실시예 1
상기 실시예 1에서 막 전구체로 TiCl4 대신 트리스(디메틸아미노)사이클로펜타디에닐 지르코늄(Tris(dimethylamino)cyclopentadienyl zirconium; CpZr)을 사용하고, 박막 형성용 성장 억제제의 챔버 내 주입량을 12 mg/sec으로 하며, 반응가스로서 암모니아 대신 오존을 사용하고, 금속 박막이 형성될 기판을 280 내지 340 ℃로 가열한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 수행하여 지르코늄 산화막(ZrO2 박막)을 형성하였다.
추가 실시예 2
상기 추가 실시예 1에서 박막 형성용 성장 억제제의 챔버 내 주입량을 2.3 mg/sec으로 하여 각각 1 내지 7 초 동안 주입한 것과 금속 박막이 형성될 기판을 310 ℃로 가열한 것을 제외하고는, 상기 추가 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 수행하여 지르코늄 산화막(ZrO2 박막)을 형성하였다.
추가 비교예 1
상기 추가 실시예 1에서 박막 형성용 성장 억제제를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기 추가 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 수행하여 지르코늄 산화막(ZrO2 박막)을 형성하였다.
상기 추가 실시예 1, 2 및 추가 비교예 1에서 증착된 지르코늄 산화막에 대한 증착속도, 감소율(%) 및 두께 균일도(%)를 측정하였고, 그 결과는 하기 표 6 및 도 6에 나타내었다. 이때 두께 균일도(%)는 하기 수학식 2로 계산하였다.
[수학식 2]
두께 균일도(%) = [(MAX - MIN)/(2*AVERAGE)]*100%
상기 MAX, MIN, AVERAGE는 두께의 최대값, 최소값, 평균값을 나타내고, 각 두께는 엘립소미터 장비를 활용하여 광학적 두께를 측정하였다.
구분 | Temp (℃) | 280 | 290 | 300 | 310 | 320 | 330 | 340 |
추가 실시예 1 |
SP-CpZr (Å/cyce) | 0.510 | 0.508 | 0.510 | 0.510 | 0.510 | 0.511 | 0.510 |
감소율 (%) | 34.6 | 35.5 | 35.9 | 36.1 | 36.6 | 40.1 | 42.3 | |
Uniformity (%) | 1.1 | 2.1 | 1.6 | 1.5 | 1.7 | 1.5 | 1.8 | |
추가 비교예 1 |
CpZr (Å/cycle) | 0.781 | 0.788 | 0.796 | 0.798 | 0.805 | 0.854 | 0.884 |
Uniformity (%) | 1.4 | 1.1 | 1.2 | 1.6 | 3.1 | 4.3 | 3.8 |
상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 형성용 성장 억제제를 사용하여 형성된 지르코늄 산화막(추가 실시예 1)은 이를 사용하지 않은 지르코늄 산화막(추가 비교예 1)에 비하여, 증착 온도에 따른 ALD 사이클당 박막 두께가 0.508 내지 0.511 Å으로 매우 일정함과 동시에 감소율이 34.6 내지 42.3 % 범위까지 크게 저감되고, 또한 막 두께의 균일도(uniformity)가 1.1 내지 2.1 % 범위 내로 변동 폭이 크게 적음을 확인할 수 있었다.
또한, 하기 도 6은 추가 실시예 2 및 추가 비교예 1을 통한 ALD 사이클 당 박막 형성용 성장 억제제(SP)의 피딩(feeding) 시간(s)에 따른 증착속도(Å/cycle) 변화를 나타내는 그래프로, 추가 비교예 1과 같이 본 발명에 따른 박막 형성용 억제제를 사용하지 않은 경우 사이클당 증착속도가 대략 0.8 Å/cycle이었던 것이, 본 발명에 따른 박막 형성용 억제제를 각각 1 초, 3 초, 5 초, 7 초 투입한 추가 실시예 2의 경우에는 증착속도가 각각 대략 0.56 Å/cycle, 0.52 Å/cycle, 0.51 Å/cycle, 0.50 Å/cycle로 크게 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 여기에서 SP-P-SF-P-OF-P는 박막 형성용 성장 억제제(SP) 투입, 퍼지 가스(P) 투입, 박막 전구체(SF) 투입, 퍼지 가스(P) 투입, 반응가스(OF) 투입, 퍼지 가스(F) 투입을 1 사이클로 함을 의미하고, X-2X-5-10-3-6은 각 단계의 투입시간(S)을 의미하며, X는 0 내지 7의 정수이다.
Claims (16)
- ⅰ) 박막 형성용 성장 억제제를 기판 표면에 흡착시키고, 상기 기판 표면에 흡착되지 않은 잔류 박막 형성용 성장 억제제를 퍼지 가스로 퍼징하는 단계; 및 ⅱ) 성장 억제제가 흡착된 기판 표면에 금속막 전구체, 금속산화막 전구체, 금속 질화막 전구체 또는 실리콘 질화막 전구체를 흡착시키는 단계를 포함하되,
상기 박막 형성용 성장 억제제는 하기 화학식 1로 표시되고,
상기 금속은 텅스텐, 코발트, 크롬, 알루미늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 게르마늄, 란탄족 원소, 악티늄족 원소, 갈륨, 탄탈륨, 지르코늄, 루테늄, 구리, 티타늄, 니켈, 이리듐 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법.
[화학식 1]
AnBmXo
(상기 A는 탄소 또는 규소이고, 상기 B는 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 X는 할로겐이고, 상기 n은 1 내지 15의 정수이며, 상기 o는 1 이상의 정수이고, m은 0 내지 2n+1이다.) - 제 1항에 있어서,
상기 ⅰ) 박막 형성용 성장 억제제를 기판 표면에 흡착시키는 단계는 기판 표면에 박막 형성용 성장 억제제의 공급 시간(Feeding Time)이 1 내지 10 초인 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 ⅰ) 박막 형성용 성장 억제제를 기판 표면에 흡착시키는 단계는 박막 형성용 성장 억제제를 ALD 챔버 내로 주입하여 로딩(loading)된 기판 표면에 흡착시키는 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 ⅱ) 막 전구체를 흡착시키는 단계는 흡착되지 않은 잔류 막 전구체를 퍼지 가스로 퍼징하는 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 박막 제조 방법은 기판 표면에 상기 막 전구체를 흡착시킨 후 반응가스를 공급하는 단계 및 상기 막 전구체와 반응가스의 반응 부산물을 퍼지 가스로 퍼징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 반응가스는 환원제, 질화제 또는 산화제인 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 박막 형성용 성장 억제제 및 상기 막 전구체는 VFC 방식, DLI 방식 또는 LDS 방식에 의해 기판 표면으로 이송되는 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 박막 형성용 성장 억제제와 상기 막 전구체의 기판 표면에 투입량(mg/cycle) 비가 1 : 1.5 내지 1 : 20인 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 화학식 1에서 X는 염소(Cl)인 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 화학식 1에서 상기 o는 1 내지 5의 정수인 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 분지형, 환형 또는 방향족 화합물인 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상온(22℃)에서 액체이고, 밀도가 0.8 내지 1.5 g/cm3이며, 증기압(20℃)이 1 내지 300 mmHg이고, 물에서의 용해도(25℃)가 200 mg/L 이하인 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 박막 제조 방법은 하기 수학식 1로 계산되어지는 사이클당 박막 성장률(Å/Cycle) 감소율이 -5 % 이하인 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법.
[수학식 1]
사이클당 박막 성장률 감소율(%) = [(박막 형성용 성장 억제제를 사용했을 때 사이클당 박막 성장률 - 박막 형성용 성장 억제제를 사용하지 않았을 때 사이클당 박막 성장률) / 박막 형성용 성장 억제제를 사용하지 않았을 때 사이클당 박막 성장률] X 100 - 제 1항에 있어서,
상기 박막 제조 방법은 SIMS에 의거하여 측정된, 200 사이클 후 형성된 박막 내 잔류 할로겐 세기(c/s)가 10,000 이하인 것을 특징으로 하는
박막 제조 방법. - 삭제
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/734,423 US20210087683A1 (en) | 2019-09-25 | 2020-01-06 | Method for forming thin film |
JP2020001132A JP7474595B2 (ja) | 2019-09-25 | 2020-01-08 | 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 |
TW109105858A TWI744803B (zh) | 2019-09-25 | 2020-02-24 | 薄膜製造方法及薄膜製造裝置 |
PCT/KR2020/012944 WO2021060864A1 (ko) | 2019-09-25 | 2020-09-24 | 박막 제조 방법 |
CN202011015851.5A CN112813416A (zh) | 2019-09-25 | 2020-09-24 | 薄膜制造方法 |
US17/749,153 US20220275511A1 (en) | 2019-09-25 | 2022-05-20 | Method for forming thin film |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190118417 | 2019-09-25 | ||
KR20190118417 | 2019-09-25 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200113031A Division KR20210036257A (ko) | 2019-09-25 | 2020-09-04 | 박막 제조 방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102156663B1 true KR102156663B1 (ko) | 2020-09-21 |
Family
ID=72707926
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190137838A KR102156663B1 (ko) | 2019-09-25 | 2019-10-31 | 박막 제조 방법 |
KR1020200113031A KR20210036257A (ko) | 2019-09-25 | 2020-09-04 | 박막 제조 방법 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200113031A KR20210036257A (ko) | 2019-09-25 | 2020-09-04 | 박막 제조 방법 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20210087683A1 (ko) |
JP (1) | JP7474595B2 (ko) |
KR (2) | KR102156663B1 (ko) |
CN (1) | CN112813416A (ko) |
TW (1) | TWI744803B (ko) |
WO (1) | WO2021060864A1 (ko) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021060864A1 (ko) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 솔브레인 주식회사 | 박막 제조 방법 |
KR102353976B1 (ko) * | 2020-07-16 | 2022-01-21 | 솔브레인 주식회사 | 박막 형성용 성장 조절제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판 |
WO2022177403A1 (ko) * | 2021-02-22 | 2022-08-25 | 솔브레인 주식회사 | 보조 전구체, 박막 전구체 조성물, 박막 형성 방법, 및 이로부터 제조된 반도체 기판 |
WO2022186644A1 (ko) * | 2021-03-04 | 2022-09-09 | 솔브레인 주식회사 | 금속 박막 전구체 조성물, 이를 이용한 박막 형성 방법, 및 이로부터 제조된 반도체 기판 |
WO2023167483A1 (ko) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | 솔브레인 주식회사 | 박막 개질 조성물, 이를 이용한 박막 형성 방법, 이로부터 제조된 반도체 기판 및 반도체 소자 |
WO2024090846A1 (ko) * | 2022-10-26 | 2024-05-02 | 솔브레인 주식회사 | 진공 기반 박막 개질제, 이를 포함한 박막 개질 조성물, 이를 이용한 박막 형성 방법, 이로부터 제조된 반도체 기판 및 반도체 소자 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102138149B1 (ko) * | 2019-08-29 | 2020-07-27 | 솔브레인 주식회사 | 박막 형성용 성장 억제제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판 |
WO2023096216A1 (ko) * | 2021-11-25 | 2023-06-01 | 솔브레인 주식회사 | 막질 개선제, 이를 이용한 박막 형성 방법, 이로부터 제조된 반도체 기판 및 반도체 소자 |
WO2024054065A1 (ko) * | 2022-09-07 | 2024-03-14 | 솔브레인 주식회사 | 차폐 화합물, 이를 이용한 박막 형성 방법, 이로부터 제조된 반도체 기판 및 반도체 소자 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010032726A (ko) * | 1997-12-02 | 2001-04-25 | 조셉 제이. 스위니 | 현장 예비세정 단계를 포함하는 웨이퍼상의 티타늄화학기상증착 |
KR20030071226A (ko) * | 2002-02-28 | 2003-09-03 | 김재정 | 루테늄 박막 형성 방법 |
KR20060037241A (ko) | 2003-07-16 | 2006-05-03 | 코니카 미놀타 홀딩스 가부시키가이샤 | 박막 제조 방법 및 이 방법에 의해 형성된 박막을 갖는기재 |
KR20130105238A (ko) * | 2012-03-14 | 2013-09-25 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자의 제조 방법 |
KR20130116173A (ko) * | 2012-04-12 | 2013-10-23 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 |
KR20180010990A (ko) * | 2016-07-22 | 2018-01-31 | 램 리써치 코포레이션 | 향상된 보텀-업 피처 충진을 위한 ale |
KR20190089222A (ko) * | 2016-12-19 | 2019-07-30 | 램 리써치 코포레이션 | 디자이너 ale (atomic layer etching) |
Family Cites Families (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI119941B (fi) * | 1999-10-15 | 2009-05-15 | Asm Int | Menetelmä nanolaminaattien valmistamiseksi |
US5721131A (en) * | 1987-03-06 | 1998-02-24 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Surface modification of polymers with self-assembled monolayers that promote adhesion, outgrowth and differentiation of biological cells |
US7563715B2 (en) * | 2005-12-05 | 2009-07-21 | Asm International N.V. | Method of producing thin films |
US7084080B2 (en) * | 2001-03-30 | 2006-08-01 | Advanced Technology Materials, Inc. | Silicon source reagent compositions, and method of making and using same for microelectronic device structure |
JP4194521B2 (ja) * | 2004-04-07 | 2008-12-10 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US8030212B2 (en) * | 2007-09-26 | 2011-10-04 | Eastman Kodak Company | Process for selective area deposition of inorganic materials |
US7939447B2 (en) * | 2007-10-26 | 2011-05-10 | Asm America, Inc. | Inhibitors for selective deposition of silicon containing films |
JP2011058033A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 排ガス処理系配管内における珪フッ化アンモニウムの堆積抑制方法 |
US8945305B2 (en) * | 2010-08-31 | 2015-02-03 | Micron Technology, Inc. | Methods of selectively forming a material using parylene coating |
WO2012029661A1 (ja) * | 2010-09-01 | 2012-03-08 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
US8592005B2 (en) * | 2011-04-26 | 2013-11-26 | Asm Japan K.K. | Atomic layer deposition for controlling vertical film growth |
KR20140067786A (ko) * | 2012-11-27 | 2014-06-05 | 주식회사 유피케미칼 | 실리콘 전구체 화합물, 및 상기 전구체 화합물을 이용한 실리콘-함유 박막의 증착 방법 |
TWI686499B (zh) * | 2014-02-04 | 2020-03-01 | 荷蘭商Asm Ip控股公司 | 金屬、金屬氧化物與介電質的選擇性沉積 |
KR20160005640A (ko) * | 2014-07-07 | 2016-01-15 | 솔브레인 주식회사 | 복합금속막용 식각 조성물 및 이를 이용한 금속배선 형성방법 |
CN117265512A (zh) * | 2015-09-11 | 2023-12-22 | 弗萨姆材料美国有限责任公司 | 用于沉积保形的金属或准金属氮化硅膜的方法和所得的膜 |
JP6545094B2 (ja) | 2015-12-17 | 2019-07-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
US10468264B2 (en) | 2016-07-04 | 2019-11-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device |
KR102375981B1 (ko) * | 2016-07-04 | 2022-03-18 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 제조 방법 및 반도체 장치 제조 설비 |
US10504723B2 (en) * | 2017-01-05 | 2019-12-10 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for selective epitaxy |
US9911595B1 (en) | 2017-03-17 | 2018-03-06 | Lam Research Corporation | Selective growth of silicon nitride |
US10355111B2 (en) | 2017-04-26 | 2019-07-16 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Deposition selectivity enhancement and manufacturing method thereof |
KR102271771B1 (ko) | 2017-05-25 | 2021-07-01 | 삼성전자주식회사 | 박막 형성 방법 및 이를 이용한 집적회로 소자의 제조 방법 |
US10900120B2 (en) * | 2017-07-14 | 2021-01-26 | Asm Ip Holding B.V. | Passivation against vapor deposition |
TWI762194B (zh) * | 2017-07-18 | 2022-04-21 | 美商應用材料股份有限公司 | 在金屬材料表面上沉積阻擋層的方法 |
US10403504B2 (en) * | 2017-10-05 | 2019-09-03 | Asm Ip Holding B.V. | Method for selectively depositing a metallic film on a substrate |
JP6968993B2 (ja) * | 2017-10-06 | 2021-11-24 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials, Incorporated | 金属膜の選択的堆積のための方法及び前駆体 |
KR102156663B1 (ko) * | 2019-09-25 | 2020-09-21 | 솔브레인 주식회사 | 박막 제조 방법 |
-
2019
- 2019-10-31 KR KR1020190137838A patent/KR102156663B1/ko active IP Right Grant
-
2020
- 2020-01-06 US US16/734,423 patent/US20210087683A1/en active Pending
- 2020-01-08 JP JP2020001132A patent/JP7474595B2/ja active Active
- 2020-02-24 TW TW109105858A patent/TWI744803B/zh active
- 2020-09-04 KR KR1020200113031A patent/KR20210036257A/ko not_active Application Discontinuation
- 2020-09-24 WO PCT/KR2020/012944 patent/WO2021060864A1/ko active Application Filing
- 2020-09-24 CN CN202011015851.5A patent/CN112813416A/zh active Pending
-
2022
- 2022-05-20 US US17/749,153 patent/US20220275511A1/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010032726A (ko) * | 1997-12-02 | 2001-04-25 | 조셉 제이. 스위니 | 현장 예비세정 단계를 포함하는 웨이퍼상의 티타늄화학기상증착 |
KR20030071226A (ko) * | 2002-02-28 | 2003-09-03 | 김재정 | 루테늄 박막 형성 방법 |
KR20060037241A (ko) | 2003-07-16 | 2006-05-03 | 코니카 미놀타 홀딩스 가부시키가이샤 | 박막 제조 방법 및 이 방법에 의해 형성된 박막을 갖는기재 |
KR20130105238A (ko) * | 2012-03-14 | 2013-09-25 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자의 제조 방법 |
KR20130116173A (ko) * | 2012-04-12 | 2013-10-23 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 |
KR20180010990A (ko) * | 2016-07-22 | 2018-01-31 | 램 리써치 코포레이션 | 향상된 보텀-업 피처 충진을 위한 ale |
KR20190089222A (ko) * | 2016-12-19 | 2019-07-30 | 램 리써치 코포레이션 | 디자이너 ale (atomic layer etching) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021060864A1 (ko) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 솔브레인 주식회사 | 박막 제조 방법 |
KR102353976B1 (ko) * | 2020-07-16 | 2022-01-21 | 솔브레인 주식회사 | 박막 형성용 성장 조절제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판 |
WO2022177403A1 (ko) * | 2021-02-22 | 2022-08-25 | 솔브레인 주식회사 | 보조 전구체, 박막 전구체 조성물, 박막 형성 방법, 및 이로부터 제조된 반도체 기판 |
WO2022186644A1 (ko) * | 2021-03-04 | 2022-09-09 | 솔브레인 주식회사 | 금속 박막 전구체 조성물, 이를 이용한 박막 형성 방법, 및 이로부터 제조된 반도체 기판 |
WO2023167483A1 (ko) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | 솔브레인 주식회사 | 박막 개질 조성물, 이를 이용한 박막 형성 방법, 이로부터 제조된 반도체 기판 및 반도체 소자 |
WO2024090846A1 (ko) * | 2022-10-26 | 2024-05-02 | 솔브레인 주식회사 | 진공 기반 박막 개질제, 이를 포함한 박막 개질 조성물, 이를 이용한 박막 형성 방법, 이로부터 제조된 반도체 기판 및 반도체 소자 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7474595B2 (ja) | 2024-04-25 |
TW202113125A (zh) | 2021-04-01 |
TWI744803B (zh) | 2021-11-01 |
US20220275511A1 (en) | 2022-09-01 |
WO2021060864A1 (ko) | 2021-04-01 |
US20210087683A1 (en) | 2021-03-25 |
KR20210036257A (ko) | 2021-04-02 |
CN112813416A (zh) | 2021-05-18 |
JP2021050410A (ja) | 2021-04-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102156663B1 (ko) | 박막 제조 방법 | |
KR102138149B1 (ko) | 박막 형성용 성장 억제제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판 | |
KR102254394B1 (ko) | 박막 형성용 성장 억제제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판 | |
KR102141547B1 (ko) | 박막 제조 방법 | |
KR102229118B1 (ko) | 펠리클 보호 박막 형성용 성장 억제제, 이를 이용한 펠리클 보호 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 마스크 | |
KR102254395B1 (ko) | 박막 형성용 성장 억제제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판 | |
KR102271042B1 (ko) | 막질 개선제, 이를 이용한 하드마스크 질화막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 소자 | |
KR20200112617A (ko) | 박막 형성용 조성물, 이를 이용한 기판 및 그 제조방법 | |
KR102374622B1 (ko) | 박막 형성용 성장 억제제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판 | |
KR102405669B1 (ko) | 박막 형성용 성장 억제제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판 | |
KR20210036251A (ko) | 박막 제조 방법 | |
KR20230039474A (ko) | 막질 개선제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판 | |
TW202311210A (zh) | 膜質改良劑、利用其的薄膜形成方法以及由此製造的半導體基板 | |
CN117941031A (zh) | 膜质改良剂,利用其的薄膜形成方法以及由此制造的半导体基板 | |
KR20230039475A (ko) | 막질 개선제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판 | |
KR20210046235A (ko) | 박막 형성용 성장 억제제, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 이로부터 제조된 반도체 기판 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
GRNT | Written decision to grant |