KR102662396B1 - Composition for forming thin film and manufacturing method of thin film - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막 형성용 조성물 및 박막의 제조방법에 관한 것으로서, 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물을 포함하여 박막의 비저항 감소 및 우수한 단차피복성을 갖는 박막 형성용 조성물 및 박막의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for forming a thin film and a method for manufacturing a thin film, and relates to a composition for forming a thin film and a method for manufacturing a thin film that contains titanium tetrahalide and an alkoxyarene compound and has a reduced resistivity of the thin film and excellent step coverage. .

Description

박막 형성용 조성물 및 박막의 제조방법{COMPOSITION FOR FORMING THIN FILM AND MANUFACTURING METHOD OF THIN FILM}Composition for forming thin films and method for manufacturing thin films {COMPOSITION FOR FORMING THIN FILM AND MANUFACTURING METHOD OF THIN FILM}

본 발명은 박막 형성용 조성물 박막의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a thin film of a composition for forming a thin film.

메모리 및 비메모리 반도체 소자의 집적도는 나날이 증가하고 있으며, 그 구조가 점점 복잡해짐에 따라 다양한 박막을 기판에 증착시키는데 있어서 단차피복성(step coverage)의 중요성이 점점 증대되고 있다. The integration degree of memory and non-memory semiconductor devices is increasing day by day, and as their structures become more complex, the importance of step coverage in depositing various thin films on a substrate is increasing.

이와 같은 반도체용 박막으로는 질화금속, 산화금속, 규화금속, 금속 등이 사용된다. 대표적인 질화금속 박막으로는 질화티타늄(TiN), 질화탄탈륨 (TaN), 질화지르코늄(ZrN) 등이 사용되며, 이들 박막은 도핑된 반도체의 실리콘층과 층간 배선 재료로 사용되는 알루미늄(Al), 구리(Cu)와의 확산 방지막 (diffusion barrier)으로 사용되며, 또 텅스텐(W) 박막을 기판에 증착할 때에는 접착층(adhesion layer)으로 사용된다.Such thin films for semiconductors include metal nitrides, metal oxides, metal silicides, and metals. Typical metal nitride thin films include titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), and zirconium nitride (ZrN). These thin films are doped with aluminum (Al) and copper, which are used as silicon layers of semiconductors and interlayer wiring materials. It is used as a diffusion barrier with (Cu) and as an adhesion layer when depositing a tungsten (W) thin film on a substrate.

기판에 증착된 박막이 우수한 물성을 얻기 위해서는 박막 전구체의 선택이 가장 중요한 요건이라고 할 수 있으나, 예를 들어 상기 질화금속 중에서 대표적인 질화티타늄(TiN)을 증착하기 위해서 염화티타늄(TiCl4)을 사용하는 경우에는 이 금속의 우수한 경제성에도 불구하고 다음과 같은 몇 가지 문제점을 갖게 된다.In order to obtain excellent physical properties of a thin film deposited on a substrate, the selection of a thin film precursor is the most important requirement. For example, titanium chloride (TiCl 4 ) is used to deposit titanium nitride (TiN), which is representative of the nitride metals. In this case, despite the excellent economic efficiency of this metal, it has several problems as follows.

첫째, 박막 전구체에 존재하는 염소원자가 증착된 질화티타늄 박막에 유입되어 배선재료인 알루미늄의 부식을 유발할 수가 있으며, 둘째, 증착온도가 600℃ 정도로 고온이기 때문에 녹는점이 낮은 알루미늄 배선의 경우에는 그 적용이 어렵고, 셋째, 공정 중에 사염화티타늄 암모니아 착물[TiCl4:(NH3)x] 및 염화암모늄염(NH4Cl)과 같은 비휘발성 부산물 생성으로 인해 박막 내에 이들 입자가 침착됨으로써 반도체칩 제조 공정에 단점을 유발한다.First, chlorine atoms present in the thin film precursor may flow into the deposited titanium nitride thin film, causing corrosion of the aluminum wiring material. Second, since the deposition temperature is high at around 600°C, it is not applicable to aluminum wiring with a low melting point. Thirdly, non- volatile by-products such as titanium tetrachloride ammonia complex [TiCl 4 : (NH 3 ) cause.

이 밖에도 티타늄아미드[Ti(NR2)4, R= CH3 또는 C2H5]를 이용한 질화티타늄 (TiN) 박막의 제조방법 등이 개발되고 있지만, 박막 전구체의 불안정성과 위험성으로 인하여 그 개발에 어려움을 겪고 있고, ALD 공정 적용에 한계를 가지고 있기 때문에 차세대 반도체 장치에 적용하기에 적합하지 않은 문제점이 있었다.In addition, methods for manufacturing titanium nitride (TiN) thin films using titanium amide [Ti(NR 2 ) 4 , R = CH 3 or C 2 H 5 ] are being developed, but the development is hindered due to the instability and risk of the thin film precursor. There were problems that made it unsuitable for application to next-generation semiconductor devices because it was difficult and had limitations in applying the ALD process.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 기판 형성 시 생성되는 공정 부산물을 효과적으로 제거하고, 박막의 균일성을 향상시킬 수 있는 박막 형성용 조성물 및 박막의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the purpose of the present invention is to provide a thin film forming composition and a thin film manufacturing method that can effectively remove process by-products generated during substrate formation and improve the uniformity of the thin film.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계(alkoxyarene-based) 화합물을 박막 형성에 이용하는 것을 포함하는 것이다.In order to solve the above problems, the present invention includes using titanium tetrahalide and an alkoxyarene-based compound to form a thin film.

구체적으로, 본 발명은, 상기 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물을 포함하는 박막 형성용 조성물을 제공한다.Specifically, the present invention provides a composition for forming a thin film containing the titanium tetrahalide and an alkoxyarene compound.

또한 본 발명은, 상기 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물을 이용하여 기판 상에 박막을 증착하는 단계를 포함하는 박막의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a thin film including the step of depositing a thin film on a substrate using the titanium tetrahalide and an alkoxyarene-based compound.

본 발명은 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물을 이용하여 기판 상에 박막을 형성 시, 기판 상에 박막을 증착시키는 증착 온도가 증가되더라도 생성되는 공정 부산물인 Cl 이온의 함량을 효과적으로 제거시킬 수 있어서, 이를 이용하여 박막을 제조할 경우 박막의 비저항을 감소시킬 수 있으며, 단차 피복성을 향상시킬 수 있다.In the present invention, when forming a thin film on a substrate using titanium tetrahalide and an alkoxyarene compound, the content of Cl ions, which are a by-product of the process, can be effectively removed even if the deposition temperature for depositing the thin film on the substrate is increased. When manufacturing a thin film using this, the resistivity of the thin film can be reduced and step coverage can be improved.

도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예의 TIN 박막에 대한 TEM 이미지로서, (a)는 실시예이고, (b)는 비교예이다. Figure 1 is a TEM image of a TIN thin film of an example and a comparative example of the present invention, (a) is an example, and (b) is a comparative example.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

1. 박막 형성용 조성물1. Composition for thin film formation

본 발명의 일 측면은 박막 형성용 조성물을 제공한다.One aspect of the present invention provides a composition for forming a thin film.

본 발명의 박막 형성용 조성물은 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물을 포함할 수 있다.The composition for forming a thin film of the present invention may include titanium tetrahalide and an alkoxyarene-based compound.

상기 테트라할로겐화 티타늄은 박막 형성용 조성물의 박막 전구체로서 사용될 수 있다. 상기 테트라할로겐화 티타늄은 TiF4, TiCl4, TiBr4 및 TiI4 로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있고, 예컨대 TiCl4 인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.The titanium tetrahalide can be used as a thin film precursor for a composition for forming a thin film. The titanium tetrahalide may be at least one selected from the group consisting of TiF 4 , TiCl 4 , TiBr 4 and TiI 4 , for example, TiCl 4 It is preferable, but is not limited to this.

상기 테트라할로겐화 티타늄은 열적 안정성이 우수하여 상온에서 분해되지 않고 액체 상태로 존재하기 때문에, 화학기상 증착 방법이나 원자층 증착 방법의 박막 전구체로 사용하여 박막을 증착시키는데 유용하게 사용될 수 있다.The titanium tetrahalide has excellent thermal stability and does not decompose at room temperature and exists in a liquid state, so it can be usefully used as a thin film precursor for chemical vapor deposition or atomic layer deposition to deposit a thin film.

상기 박막 형성용 조성물은 상기 박막 전구체를 용해시키기 위한 극성 용매로서 알콕시아렌계 화합물을 사용할 수 있다. The composition for forming a thin film may use an alkoxyarene-based compound as a polar solvent for dissolving the thin film precursor.

상기 알콕시아렌계 화합물은 테트라할로겐화 티타늄과 반응성이 적다는 측면에서 벤젠환 및 나프탈렌환의 적어도 하나를 함유하는 것이 바람직하며, 벤젠환을 함유하는 것이 더욱 바람직하다.The alkoxyarene compound preferably contains at least one of a benzene ring and a naphthalene ring in view of its low reactivity with titanium tetrahalide, and more preferably contains a benzene ring.

또한, 상기 알콕시아렌계 화합물은 알콕시기가 가지고 있는 산소원자의 비공유전자쌍이 할로겐 원자를 잘 함유하는 점에서 알콕시기를 함유하는 것이 바람직하며, C1-C4의 알콕시기를 함유하는 것이 더욱 바람직하다. In addition, the alkoxyarene compound preferably contains an alkoxy group because the lone pair of oxygen atoms of the alkoxy group contains a halogen atom, and more preferably contains a C 1 -C 4 alkoxy group.

나아가, 상기 알콕시아렌계 화합물은 증기압적인 측면에서 메톡시벤젠, 1,3-디메톡시벤젠 및 에톡시벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. Furthermore, from the viewpoint of vapor pressure, the alkoxyarene compound preferably includes at least one selected from the group consisting of methoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, and ethoxybenzene.

본 발명의 박막 형성용 조성물에는 상기 알콕시아렌계 화합물 이외의 극성 용매를 더 포함할 수도 있다. 이러한 극성 용매로는, 1,2-디클로로부탄(1,2-Dichlorobutane), 1,2-디클로로에탄(1,2-Dichloroethane), 아세톤(Acetone), 아세토니트릴(Acetonitrile), 디메틸 술폭시드(Dimethyl sulfoxide), t-부탄올(t-Butanol), i-프로판올(i-Propanol), 에탄올(Ethanol), 메탄올(Methanol), 1-부탄올(1-Butanol), 2-부탄올 (2-Butanol), 시클로헥산올(Cyclohexanol), 페놀(Phenol), 2,2,2-트리플루오로에탄올(2,2,2-Trifluoroethanol), 아세트산(Acetic acid), 피리딘(Pyridine), 피페리딘(Piperidine), N,N-디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide), 디메틸포름아미드(Dimethylformamide), 시클로펜틸 메틸 에테르(Cyclopentyl methyl ether), 디에틸 에테르(diethyl ether), 메틸 t-부틸 에테르(Methyl t-butyl ether), 1,4-디옥산(1,4-Dioxane), 디메톡시메탄(Dimethoxymethane), 모르폴린(Morpholine), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), N-메틸-2-피롤리디논(N-methyl-2-pyrrolidinone), 니트로메탄(nitromethane), 클로로벤젠(Chlorobenzene), 에틸 아세테이트(Ethyl acetate), 1,3-프로판디올(1,3-propanediol), 퀴놀린(quinoline), 글리세롤(glycerol), 3-펜탄올(3-pentanol), 포름산(Formic acid), 니트로벤젠(Nitrobenzene), 프로피오니트릴(Propionitrile), 2-아미노에탄올(2-Aminoethanol), 벤조산에틸(Ethyl benzoate), 아세트산메틸(Methyl acetate), 포름산메틸(Methyl formate), 폼아마이드(Form amide), 포름산에틸(Ethyl formate), 벤조니트릴(Benzonitrile), 2-에톡시에탄올(2-Ethoxyethanol), 2-부탄온(2-butanone), 1,2-디클로로벤젠(1,2-Dichlorobenzene), 1,3-디옥솔란(1,3-Dioxolane), 테트라히드로피란(Tetrahydropyran), 트리플루오로아세트산(Trifluoroacetic acid), N,N-디메틸아닐린(N,N-Dimethylaniline), 디에틸아민(Diethyl amine), 디메틸에틸아민(Dimethylethyl amine), 1,1-디클로로에탄(1,1-Dichloroethane), 1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichlorethane), 요오드화메틸(Iodomethane), 테트라하이드로퓨란(THF: Tetrahydrofuran) 및 디클로로메탄(Dichloromethane)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 을 포함할 수 있다.The composition for forming a thin film of the present invention may further include a polar solvent other than the alkoxyarene-based compound. These polar solvents include 1,2-Dichlorobutane, 1,2-Dichloroethane, Acetone, Acetonitrile, and Dimethyl Sulfoxide. sulfoxide), t-Butanol, i-Propanol, Ethanol, Methanol, 1-Butanol, 2-Butanol, Cyclo Cyclohexanol, Phenol, 2,2,2-Trifluoroethanol, Acetic acid, Pyridine, Piperidine, N ,N,N-Dimethylacetamide, Dimethylformamide, Cyclopentyl methyl ether, diethyl ether, Methyl t-butyl ether ), 1,4-Dioxane, Dimethoxymethane, Morpholine, ethylene glycol, N-methyl-2-pyrrolidinone (N-methyl- 2-pyrrolidinone, nitromethane, chlorobenzene, ethyl acetate, 1,3-propanediol, quinoline, glycerol, 3- 3-pentanol, formic acid, nitrobenzene, propionitrile, 2-aminoethanol, ethyl benzoate, methyl acetate , Methyl formate, Form amide, Ethyl formate, Benzonitrile, 2-Ethoxyethanol, 2-butanone, 1 ,2-Dichlorobenzene, 1,3-Dioxolane, Tetrahydropyran, Trifluoroacetic acid, N,N-dimethylaniline ( N,N-Dimethylaniline), Diethyl amine, Dimethylethyl amine, 1,1-Dichloroethane, 1,1-trichloroethane (1,1,1) -Trichlorethane), methyl iodide (Iodomethane), tetrahydrofuran (THF), and dichloromethane (Dichloromethane).

이때, 상기 테트라할로겐화 티타늄 : 알콕시아렌계 화합물이 1 : 0.2 내지 5의 몰비로 포함되는 것이 가장 바람직하다.At this time, it is most preferable that the tetrahalogenated titanium:alkoxyarene compound is included in a molar ratio of 1:0.2 to 5.

상기 알콕시아렌계 화합물의 함량이 상기 상한치를 초과하여 투입되면 불순물을 유발하여, 저항과 박막 내 불순물 수치가 나빠질 수 있고, 상기 알콕시아렌계 화합물의 함량이 상기 하한치 미만으로 투입될 경우 용매첨가로 인한 박막 내 할로겐 이온의 감소 효과가 미미하다. If the content of the alkoxyarene compound is added in excess of the upper limit, impurities may be generated and the resistance and impurity level in the thin film may worsen, and if the content of the alkoxyarene compound is added below the lower limit, the addition of solvent may cause The effect of reducing halogen ions in the thin film is minimal.

2. 박막 및 이의 제조방법2. Thin film and its manufacturing method

본 발명의 다른 측면은 박막 및 이의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a thin film and a method for manufacturing the same.

본 발명의 박막은 상술한 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물을 이용하여 챔버 내에서 기판 상에 박막을 증착하는 단계를 포함하여 형성된다.The thin film of the present invention is formed by depositing the thin film on a substrate in a chamber using the above-described titanium tetrahalide and alkoxyarene-based compounds.

본 발명에서의 기판 상에 박막을 증착하는 단계의 제1 실시형태로서는, 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물을 포함하는 조성물을 미리 제조하여서 챔버 내로 투입하여 기판 상에 박막을 증착하는 것을 포함할 수 있다.The first embodiment of the step of depositing a thin film on a substrate in the present invention may include preparing a composition containing titanium tetrahalide and an alkoxyarene compound in advance and introducing it into a chamber to deposit a thin film on the substrate. there is.

또한, 본 발명에서의 기판 상에 박막을 증착하는 단계의 제2 실시형태로서는, 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물을 각각 독립적으로 챔버 내로 이송하여서 투입하면서, 기판 상에 박막을 증착하는 것을 포함할 수도 있다.In addition, the second embodiment of the step of depositing a thin film on a substrate in the present invention includes depositing a thin film on the substrate while independently transporting titanium tetrahalide and an alkoxyarene compound into the chamber. It may be possible.

이하에서는, 상기 제1 실시형태를 적용한 박막의 제조방법에 대해서 주로 설명하지만, 상기 제2 실시형태를 적용한 박막의 제조방법에 대해서는 이로부터 용이하게 실시할 수 있는 것이므로, 일부에 대해서만 설명을 하기로 한다. Hereinafter, the method for manufacturing a thin film using the first embodiment will be mainly described, but since the method for manufacturing a thin film using the second embodiment can be easily performed from this method, only a portion of the method will be described. do.

먼저 박막이 형성되는 기판을 챔버 내에 위치시킨다. First, the substrate on which the thin film is to be formed is placed in the chamber.

상기 기판은 실리콘 기판, 게르마늄 기판, 실리콘-게르마늄 기판 등의 반도체기판, SOI(silicon-on-insulator) 기판을 포함할 수 있다. 상기 기판은 그 상부에 도전층 또는 절연층이 더 형성되어 있을 수 있다. 챔버는 원자층 증착 또는 화학기상 증착이 이루어지는 챔버일 수 있다. The substrate may include a semiconductor substrate such as a silicon substrate, a germanium substrate, a silicon-germanium substrate, or a silicon-on-insulator (SOI) substrate. The substrate may further have a conductive layer or an insulating layer formed on its top. The chamber may be a chamber in which atomic layer deposition or chemical vapor deposition is performed.

상기 챔버 내에 위치시킨 기판 상에 박막을 증착하기 위해서 상술한 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물을 을 준비한다. 이때 상기 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물은 액상일 수 있다. 액상의 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물은 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물을 포함하는 조성물을 미리 제조하여서, 또는 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물을 각각 독립적으로 준비하여서, 이들 화합물들을 챔버 내로 이송시킬 수 있다. In order to deposit a thin film on a substrate placed in the chamber, the above-described titanium tetrahalide and alkoxyarene compounds are prepared. At this time, the tetrahalogenated titanium and alkoxyarene compounds may be in a liquid state. The liquid titanium tetrahalide and alkoxyarene compounds are prepared in advance by preparing a composition containing the titanium tetrahalide and alkoxyarene compounds, or by preparing the titanium tetrahalide and alkoxyarene compounds independently, and transferring these compounds into the chamber. You can do it.

상기 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물을 챔버 내로 이송하는 방식은 증기압을 이용하여 휘발된 기체를 이송하는 방식(Vapor Flow Control; VFC), 직접 액체 주입 (Direct Liquid Injection; DLI) 방식 또는 박막 전구체 물질을 유기 용매에 녹여 이송하는 액체이송방식(Liquid Delivery System; LDS)을 사용할 수 있다.The method of transporting the tetrahalogenated titanium and alkoxyarene compounds into the chamber is a method of transporting volatilized gas using vapor pressure (Vapor Flow Control; VFC), direct liquid injection (DLI), or thin film precursor material. The Liquid Delivery System (LDS) can be used to transport the solution by dissolving it in an organic solvent.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 박막 전구체 물질인 테트라할로겐화 티타늄을 유기 용매인 알콕시아렌계 화합물에 미리 용해시킨 조성물을 챔버 내로 이송하는 액체 이송 방식 또는 박막 전구체 물질인 테트라할로겐화 티타늄 및 유기 용매인 알콕시아렌계 화합물을 각각 독립적으로 기화기 내로 주입한 후 휘발된 증기 상태로 이송하는 방식등을 이용할 수 있다. 이때 박막 형성용 조성물을 기판 상에 이동시키기 위한 운송가스 또는 희석 가스로는 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 중에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.As described above, in the present invention, a liquid transfer method is used in which a composition in which titanium tetrahalide, a thin film precursor material, is previously dissolved in an alkoxyarene compound, an organic solvent, is transferred into a chamber, or titanium tetrahalide, a thin film precursor material, and an alkoxyarene compound, an organic solvent. A method of injecting the compounds independently into the vaporizer and then transferring them in a volatilized vapor state can be used. At this time, one or more mixtures selected from argon (Ar), nitrogen (N 2 ), and helium (He) may be used as a transport gas or dilution gas for moving the thin film forming composition onto the substrate.

다음으로, 챔버 내로 이송된 테트라할로겐화 티타늄을 기판 상에 흡착시키고, 미흡착된 테트라할로겐화 티타늄을 퍼지 시킨다. 이때, 퍼지가스로는 비활성가스가 사용될 수 있다. Next, the titanium tetrahalide transferred into the chamber is adsorbed on the substrate, and the non-adsorbed titanium tetrahalide is purged. At this time, an inert gas may be used as the purge gas.

다음으로, 반응물질을 공급한다. 상기 반응 물질로는 환원제(예컨대, NH3) 또는 질화제(예컨대, N2)를 포함할 수 있다. 상기 환원제에 의해 금속 박막이 증착될 수 있고, 질화제에 의해 금속질화물(예컨대, TIN) 박막이 증착될 수 있다. 한편, 상기 반응물질로 H2O, H2O2, O2, O3, N2O 등의 산화제를 포함할 수 있다. 반응물질과 흡착된 테트라할로겐화 티타늄이 반응하여 금속산화물(예컨대, TiO2) 박막이 형성될 수 있다. 이때, 기판 상에 박막을 증착하는 온도는 100 내지 700 ℃일 수 있다. Next, reactants are supplied. The reactive material may include a reducing agent (eg, NH 3 ) or a nitriding agent (eg, N 2 ). A metal thin film may be deposited using the reducing agent, and a metal nitride (eg, TIN) thin film may be deposited using the nitriding agent. Meanwhile, the reactant may include an oxidizing agent such as H 2 O, H 2 O 2 , O 2 , O 3 , N 2 O, etc. The reactant and the adsorbed titanium tetrahalide may react to form a metal oxide (eg, TiO 2 ) thin film. At this time, the temperature for depositing the thin film on the substrate may be 100 to 700 °C.

다음으로, 미반응 물질을 퍼지시킨다. 이에 따라, 과량의 반응물질 및 생성된 부산물을 제거할 수 있다.Next, unreacted materials are purged. Accordingly, excess reactants and generated by-products can be removed.

위와 같이, 테트라할로겐화 티타늄을 기판 상에 흡착시키는 것, 미흡착된 테트라할로겐화 티타늄을 퍼지 시키는 것, 반응물질을 공급하는 것, 미반응 물질을 퍼지시키는 것을 단위사이클로 하며, 원하는 두께의 박막을 형성하기 위해, 상기 단위사이클을 반복할 수 있다.As above, the unit cycle consists of adsorbing titanium tetrahalide onto the substrate, purging the non-adsorbed titanium tetrahalide, supplying reactants, and purging unreacted substances, and forming a thin film of the desired thickness. For this reason, the unit cycle can be repeated.

이와 같이 제조된 박막은 TiN 이거나 TiO2 박막일 수 있다. The thin film manufactured in this way may be a TiN or TiO 2 thin film.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, the following examples only illustrate the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

[[ 실시예Example ]]

TiCl4를 메톡시벤젠에 용해시켜 박막 형성용 조성물을 제조하였다. 메톡시벤젠 6g, TiCl4 4g을 첨가하여 박막 형성용 조성물을 제조하였다. 이렇게 제조된 박막 형성용 조성물을 버블러에 담아 상온에서 아르곤 가스를 100 sccm으로 공급하면서 LMFC(Liquid Mass Flow Controller)를 이용하여 0.05 g/분의 비율로 150 ℃로 가열되는 기화기로 공급하였다. 기화기에서 증기상으로 성장된 조성물을 5초 동안 챔버에 도입한 후 아르곤 가스를 100 sccm으로 10초 동안 공급하여 아르곤 퍼징을 실시하였다. 이때, 반응 챔버내 압력은 1 Torr로 제어하였다. 다음으로 반응성 가스로서 암모니아(NH3)를 5초 동안 반응 챔버에 도입한 후, 10초 동안 아르곤 퍼징을 실시하였다. 이때, 금속 박막이 형성될 기판을 440℃로 가열하였다. 이와 같은 공정을 430회 반복하여 자기-제한 원자층인 TIN 박막을 형성하였다.A composition for forming a thin film was prepared by dissolving TiCl 4 in methoxybenzene. Methoxybenzene 6g, TiCl 4 A composition for forming a thin film was prepared by adding 4g. The composition for forming a thin film prepared in this way was placed in a bubbler and supplied to a vaporizer heated to 150°C at a rate of 0.05 g/min using an LMFC (Liquid Mass Flow Controller) while supplying argon gas at 100 sccm at room temperature. The composition grown in vapor phase in the vaporizer was introduced into the chamber for 5 seconds, and then argon gas was supplied at 100 sccm for 10 seconds to perform argon purging. At this time, the pressure within the reaction chamber was controlled at 1 Torr. Next, ammonia (NH 3 ) as a reactive gas was introduced into the reaction chamber for 5 seconds, and then argon purging was performed for 10 seconds. At this time, the substrate on which the metal thin film was to be formed was heated to 440°C. This process was repeated 430 times to form a TIN thin film, which is a self-limiting atomic layer.

[[ 비교예Comparative example ]]

실시예에서 TiCl4만 4g을 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 TIN 박막을 형성하였다.A TIN thin film was formed in the same manner as in the example, except that 4 g of TiCl 4 was used.

[[ 실험예Experiment example ]]

Cl 이온의 함량 측정Determination of Cl ion content

이차이온질량 분석기(Magnetic sector 타입의 이차이온질량 분석기, CAMECA IMS 7f magnetic sector SIMS를 이용하여 실시예 및 비교예의 막 내의 Cl 이온의 함량을 측정하여 표 1에 나타내었다.The content of Cl ions in the membranes of the examples and comparative examples was measured using a secondary ion mass spectrometer (magnetic sector type secondary ion mass spectrometer, CAMECA IMS 7f magnetic sector SIMS) and is shown in Table 1.

실시예 Example 비교예 Comparative example Cl 함량Cl content 1017710177 1687616876

비저항 특성Resistivity characteristics

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 TIN 박막을 4단자 측정기(4-point probe)를 이용하여 면저항을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The sheet resistance of the TIN thin films prepared in the above examples and comparative examples was measured using a 4-point probe, and the results are shown in Table 2 below.

실시예Example 비교예Comparative example 비저항resistivity 148 μΩ·cm148 μΩ·cm 161 μΩ·cm161 μΩ·cm

단차step 피복 특성 Cloth properties

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 TIN 박막을 TEM을 이용하여 단차피복성을 확인하였다. 그 결과를 하기 표 3 및 도 1에 나타내었다.The step coverage of the TIN thin films prepared in the above examples and comparative examples was confirmed using TEM. The results are shown in Table 3 and Figure 1 below.

실시예Example 비교예Comparative example 단차 피복율(%)Step coverage (%) 99.2%99.2% 96.7%96.7%

상기 표 1 내지 표 3을 참조하면, 테트라할로겐화 티타늄 및 알콕시아렌계 화합물을 사용한 실시예의 경우, 금속 박막이 형성될 기판을 440℃로 가열시켜 박막을 제조하더라도, 생성되는 공정 부산물인 Cl 이온의 함량이 테트라할로겐화 티타늄만 포함하는 비교예의 경우보다 상대적으로 낮은 것을 확인할 수 있으며, 이로 인해 비교예보다 박막의 비저항이 감소되고 단차피복성이 우수한 것을 확인할 수 있다. Referring to Tables 1 to 3 above, in the case of the example using titanium tetrahalide and an alkoxyarene compound, even if the thin film is manufactured by heating the substrate on which the metal thin film is to be formed to 440 ° C., the content of Cl ions, which are a process by-product, is It can be confirmed that this is relatively lower than the case of the comparative example containing only titanium tetrahalide, and as a result, it can be confirmed that the resistivity of the thin film is reduced and the step coverage is excellent compared to the comparative example.

Claims (14)

TiCl4 및 알콕시아렌계(alkoxyarene-based) 화합물을 포함하고,
상기 알콕시아렌계 화합물은 벤젠환 및 나프탈렌환의 적어도 하나를 함유하며,
상기 TiCl4과 상기 알콕시아렌계 화합물을 1 : 0.2 내지 5의 몰비로 포함하는 박막 형성용 조성물.
Contains TiCl 4 and alkoxyarene-based compounds,
The alkoxyarene compound contains at least one of a benzene ring and a naphthalene ring,
A composition for forming a thin film comprising the TiCl 4 and the alkoxyarene compound at a molar ratio of 1:0.2 to 5.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 알콕시아렌계 화합물은 C1-C4의 알콕시기를 함유하는 것인 박막 형성용 조성물.
In claim 1,
The alkoxyarene compound is a composition for forming a thin film containing an alkoxy group of C 1 -C 4 .
청구항 1에 있어서,
상기 알콕시아렌계 화합물은 메톡시벤젠, 1,3-디메톡시벤젠 및 에톡시벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인 박막 형성용 조성물.
In claim 1,
A composition for forming a thin film wherein the alkoxyarene compound includes at least one selected from the group consisting of methoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, and ethoxybenzene.
삭제delete 청구항 1, 청구항 5 및 청구항 6 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 박막은 TiN 및 TiO2의 적어도 하나를 포함하는 것인 박막 형성용 조성물.
According to any one of claims 1, 5, and 6,
The thin film is a composition for forming a thin film containing at least one of TiN and TiO 2 .
박막 전구체 물질로서의 TiCl4 및 유기 용매로서의 알콕시아렌계(alkoxyarene-based) 화합물을 챔버 내로 이송하고, 상기 TiCl4을 기판 상에 흡착시킨 다음, 기판 상에 티타늄 함유 박막을 증착하는 단계를 포함하고,
상기 알콕시아렌계 화합물은 벤젠환 및 나프탈렌환의 적어도 하나를 함유하며,
상기 TiCl4과 상기 알콕시아렌계 화합물을 1 : 0.2 내지 5의 몰비로 이용하는 박막의 제조방법.
Transferring TiCl 4 as a thin film precursor material and an alkoxyarene-based compound as an organic solvent into a chamber, adsorbing the TiCl 4 on a substrate, and then depositing a titanium-containing thin film on the substrate,
The alkoxyarene compound contains at least one of a benzene ring and a naphthalene ring,
A method of producing a thin film using the TiCl 4 and the alkoxyarene compound at a molar ratio of 1:0.2 to 5.
청구항 9에 있어서,
상기 TiCl4 및 알콕시아렌계 화합물을 챔버 내로 이송하는 것은, 상기 TiCl4 및 알콕시아렌계 화합물을 포함하는 조성물을 챔버 내로 이송하는 것을 포함하는 박막의 제조방법.
In claim 9,
Transferring the TiCl 4 and the alkoxyarene compound into the chamber includes transferring a composition containing the TiCl 4 and the alkoxyarene compound into the chamber.
청구항 9에 있어서,
상기 TiCl4 및 알콕시아렌계 화합물을 챔버 내로 이송하는 것은, 상기 TiCl4 및 알콕시아렌계 화합물을 독립적으로 챔버 내로 이송하는 것을 포함하는 박막의 제조방법.
In claim 9,
Transferring the TiCl 4 and the alkoxyarene compound into the chamber includes independently transferring the TiCl 4 and the alkoxyarene compound into the chamber.
청구항 9 내지 청구항 11 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 증착은 원자층 증착(ALD) 공정 또는 화학기상 증착 공정에 의해 수행되는 것인 박막의 제조방법.
The method according to any one of claims 9 to 11,
A method of producing a thin film wherein the deposition is performed by an atomic layer deposition (ALD) process or a chemical vapor deposition process.
청구항 9 내지 11 중의 어느 한 항의 박막의 제조방법에 의해서 제조된 박막.A thin film manufactured by the thin film manufacturing method of any one of claims 9 to 11. 청구항 13에 있어서,
상기 박막은 TiN 또는 TiO2 를 포함하는 것인 박막.
In claim 13,
The thin film is a thin film containing TiN or TiO 2 .
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