KR20010103264A - 루테늄/루테늄 산화물 박막 형성 방법 - Google Patents

루테늄/루테늄 산화물 박막 형성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010103264A
KR20010103264A KR1020000024586A KR20000024586A KR20010103264A KR 20010103264 A KR20010103264 A KR 20010103264A KR 1020000024586 A KR1020000024586 A KR 1020000024586A KR 20000024586 A KR20000024586 A KR 20000024586A KR 20010103264 A KR20010103264 A KR 20010103264A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
ruo
oxygen
deposition
precursor
Prior art date
Application number
KR1020000024586A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100399604B1 (ko
Inventor
이시우
이정현
김주영
Original Assignee
정명식
학교법인 포항공과대학교
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 정명식, 학교법인 포항공과대학교 filed Critical 정명식
Priority to KR10-2000-0024586A priority Critical patent/KR100399604B1/ko
Publication of KR20010103264A publication Critical patent/KR20010103264A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100399604B1 publication Critical patent/KR100399604B1/ko

Links

Classifications

    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 Ru/RuO2박막의 형성 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 Ru(OD)3(OD: 옥탄디오네이트)를 전구체로 사용함으로써 유기금속화학증착법에 의해 기판 상에 우수한 특성을 가진 고순도의 Ru/RuO2박막을 높은 증착속도로 형성시킬 수 있다.

Description

루테늄/루테늄 산화물 박막 형성 방법{FORMATION OF RU/RUO2 FILM}
본 발명은 유기금속화학증착법 (metal-organic chemical vapor deposition)에 의해 Ru(OD)3(OD: 옥탄디오네이트)전구체로부터 Ru 및 RuO2박막을 제조하는 방법에 관한 것이다.
Ru는 그의 열역학적으로 안정한 산화물 RuO2또한 금속 전도성을 나타내기 때문에 집적회로 제작에 박막으로 많이 사용되고 있으며, 주로 유기금속화학증착법에 의해 박막으로 증착된다 (Ru의 비저항치: 6.5 x 10-6Ωcm, RuO2의 비저항치: 46 x 10-6Ωcm).
유기금속화학증착법은 버블러를 이용하여 전구체를 증착 반응기로 유입하는 방식과 액상의 전구체를 순간기화기(flash vaporizer)를 이용하여 기화시켜 증착 반응기로 유입시키는 방식의 2가지가 있다. 이 중 순간기화기를 이용하여 기화시키는 방식은 전구체의 유입량을 쉽게 조절할 수 있어 대량생산에 알맞는 높은 증착 속도를 얻을 수 있으므로 각광받고 있는 기술이다. 그러나, 이 순간기화기를 이용하기 위해서는 전구체가 용매에 대해 높은 용해도를 가져야 한다는 조건을 만족하여야 한다.
종래의 Ru/RuO2박막 제조에 사용되는 전구체로는 Ru(tmhd)3(tmhd=2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트) 및 Ru(AcAc)3(AcAc=아세틸아세토네이트)가 공지되어 있다 (논문 [J. Mater. Res., 13(8), 2281-2289 (1998)] 및 논문 [J. Electrochem. Soc., 132(11), 2677-2685 (1985)] 참조).
그러나, 이들 전구체는 상온에서 고체 형태이며, 용매에 대한 용해도도 낮고, 용매와 반응을 일으킬 수 있어 순간기화기를 이용하는 화학증착법에는 사용하기가 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 용매에 대해 높은 용해도를 가져 순간기화기를 통해 쉽게 Ru/RuO2박막을 제조할 수 있는 액상 전구체를 이용함으로써 높은 증착 속도로 고순도의 Ru 또는 RuO2박막 또는 이들의 혼합박막을 형성하는 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 Ru/RuO2박막 제조에 사용되는 순간기화기(flash vaporizer)의 개략도이고,
도 2는 증착 온도 및 이송기체 혼합비율에 따른 Ru/RuO2박막의 조성변화를 보여주는 그래프이고,
도 3은 이송 기체의 혼합 비율 변화에 따른 증착 Ru/RuO2박막의 비저항치 변화를 보여주는 그래프이고,
도 4는 증착 온도 변화에 따른 박막 증착 속도의 변화를 보여주는 그래프이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 Ru(OD)3(OD: 옥탄디오네이트)를 알콜성 용매에 용해시킨 용액을 순간기화기에서 기화시키고 생성된 증기를 기판과 접촉시킴을 포함하는. 기판 상에 Ru/RuO2박막을 형성시키는 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따르면, Ru/RuO2박막의 제조를 위해 전구체로서 Ru(OD)3를 사용한다. 본 발명에서 사용되는 Ru(OD)3는 상온에서 액상 형태로 알콜성 용매에 높은 용해도를 가져 전구체 용액을 제조하기가 매우 용이하므로 안정적으로 전구체를 이송할 수 있게 하며, 또한 분해 온도(약 280℃)와 기화 온도(약 220℃) 간의 차이가60 ℃ 이상 있어 박막 제조에 매우 유리하다.
Ru(OD)3는 시판되는 것을 구입하여 사용할 수 있으며, 알콜성 용매에 대한 용해도는 메탄올을 기준으로 0.5 M 이상이다. 본 발명의 증착 공정에서 용매로 사용되는 알콜은 탄소함량이 적어 생성되는 박막내로 유입되는 탄소의 양을 극소화시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 순간기화기에서 기화된 전구체의 증기를 증착반응기로 운반하기 위해 이송 기체를 사용한다. 이송 기체로는 아르곤 또는 아르곤과 산소의 혼합물을 사용할 수 있으며, 전구체 증기가 일정 속도로 유입될 때, 이송 기체로 사용되는 산소와 아르곤의 비율을 조절함으로써 Ru 또는 RuO2박막의 생성 비율을 조절할 수 있다. 보통, 산소의 비율이 증가할수록 RuO2박막이 많이 얻어지는데, 예를 들어 전구체의 유입 속도가 약 0.1 ml/분이고 증착 온도가 약 300 ℃ 일 때, 아르곤과 산소의 혼합 가스 중의 산소의 비율이 약 30% 이내, 바람직하게는 약 10% 이내인 경우는 Ru 박막 형성에 바람직하고, 혼합 가스 중의 산소의 비율이 약 30 내지 70% 범위인 경우는 RuO2박막 형성에 바람직하다.
이송 기체 중의 아르곤과 산소의 비율이 9:1 (산소 비율 10%)인 경우, 약 250 내지 350 ℃ 범위의 증착 온도가 Ru 박막 형성에 바람직하며, 증착 온도가 300 내지 450 ℃ 범위인 것이 RuO2박막 형성에 바람직하다.
본 발명에 사용되는 순간기화기는 전구체의 기화를 위해서는 220 내지 240℃ 온도로 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는 순간기화기의 유출부에 다공성 금속 스폰지를 장착함으로써 전구체 증기를 다공성 금속 스폰지에 통과시킨 후 증착반응기에 도입하여, 유입된 액상의 전구체에 열전달이 효율적으로 이루어지게 하고, 전구체가 분해없이 안정적으로 이송될 수 있도록 한다. 다공성 금속 스폰지의 재질로는 Al, Ni, 실리카 등이 사용될 수 있다.
증착반응기에서의 증착 공정에서, 기판으로는 통상의 기판, 예를 들면 Si, Pt, TiN, TaN, WN 등을 사용할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이들 실시예에 국한되는 것은 아니다.
실시예
Ru(OD)3를 메탄올에 녹인 0.5 M 메탄올 용액을 0.1 ml/분의 유속으로 도 1에 도시한 바와 같은 다공성 금속 스폰지가 장착된 220 내지 240 ℃로 유지된 순간기화기를 통과시킨 후 이송기체로서의 아르곤 및 산소의 혼합가스와 함께 Si 기판이 장착된 증착반응기에 도입하였다. 증착 반응기에서의 압력은 1 torr이었다.
증착 온도 및 이송 기체의 혼합비를 변화시켜가면서 Ru와 RuO2박막의 생성 변화를 조사하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 300 ℃, 산소/아르곤=1/9의 비율로 500sccm의 속도로 도입하는 경우 Ru 박막의 증착속도는 30 nm/분이었다.
도 2로부터, 이송 기체 중의 산소량이 증가하면 Ru 박막에서 RuO2박막으로 생성 박막이 변화되며, 동일 이송기체에서 증착 온도가 증가하면 RuO2박막이 우선적으로 생성됨을 확인할 수 있다. Ru 박막만을 형성하기 위해서는 400 ℃ 이하의 낮은 온도범위에서 박막을 제조하여야 함을 알 수 있다.
또한, 증착 온도를 300 ℃로 고정하여, 이송 기체의 혼합 비율 변화에 따른 증착 Ru/RuO2박막의 비저항치 변화를 도 3에 나타내었다. 도 3으로부터, 이송 기체 중의 산소의 비율이 2 내지 10 %일 때 비교적 낮은 비저항치를 가진 Ru 박막을 수득할 수 있음을 알 수 있다.
이송 기체의 혼합비율을 O2/(O2+ Ar) 값이 70%(a)와 5%(b)로하여 각각 증착 온도 변화에 따른 증착 속도의 변화를 도 4에 나타내었다. 도 4로부터, Ru 박막의 제조에는 250 내지 350 ℃ 범위의 증착 온도가 바람직하고, 300 내지 450 ℃ 범위의 증착 온도에서는 RuO2박막이 형성됨을 알 수 있다.
본 발명에 따라 Ru(OD)3(OD: 옥탄디오네이트)를 전구체로 사용하여 유기금속화학증착법에 의해 Ru/RuO2박막을 증착시키면, 순간기화기에 의해 전구체 증기를 생성시킴으로써, 우수한 특성을 가진 고순도의 박막을 높은 증착속도로 기판상에 형성시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. Ru(OD)3(OD: 옥탄디오네이트)를 알콜성 용매에 용해시킨 용액을 순간기화기에서 기화시켜 생성된 증기를 기판과 접촉시킴을 포함하는, 기판 상에 Ru 또는 RuO2박막 또는 이들의 혼합박막을 형성시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    순간기화기가 220 내지 240 ℃ 범위의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    전구체 증기를 아르곤 또는 아르곤과 산소의 혼합 가스에 의해 이송하여 기판과 접촉시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    아르곤과 산소의 혼합 가스에서 산소의 비율을 30% 미만 범위로 조절하여 Ru 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    아르곤과 산소의 혼합 가스에서 산소의 비율을 30 내지 70% 범위로 조절하여 RuO2박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    순간 기화기에 다공성 금속 스폰지가 장착되어 있어, 전구체 증기를 다공성 금속 스폰지를 통과시킨 후 증착반응기에 도입시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    증착 온도를 250 내지 350 ℃ 범위로 조절하여 Ru 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    증착 온도를 300 내지 450 ℃ 범위로 조절하여 RuO2박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR10-2000-0024586A 2000-05-09 2000-05-09 루테늄/루테늄 산화물 박막 형성 방법 KR100399604B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0024586A KR100399604B1 (ko) 2000-05-09 2000-05-09 루테늄/루테늄 산화물 박막 형성 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0024586A KR100399604B1 (ko) 2000-05-09 2000-05-09 루테늄/루테늄 산화물 박막 형성 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010103264A true KR20010103264A (ko) 2001-11-23
KR100399604B1 KR100399604B1 (ko) 2003-09-29

Family

ID=45789231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-0024586A KR100399604B1 (ko) 2000-05-09 2000-05-09 루테늄/루테늄 산화물 박막 형성 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100399604B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100423913B1 (ko) * 2001-12-28 2004-03-22 삼성전자주식회사 루테늄 함유 박막 형성 방법
KR100434489B1 (ko) * 2001-03-22 2004-06-05 삼성전자주식회사 루테늄 산화막 씨딩층을 포함하는 루테늄막 증착 방법
KR100443356B1 (ko) * 2001-12-29 2004-08-09 주식회사 하이닉스반도체 루테늄막의 단원자층 증착법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100434489B1 (ko) * 2001-03-22 2004-06-05 삼성전자주식회사 루테늄 산화막 씨딩층을 포함하는 루테늄막 증착 방법
KR100423913B1 (ko) * 2001-12-28 2004-03-22 삼성전자주식회사 루테늄 함유 박막 형성 방법
KR100443356B1 (ko) * 2001-12-29 2004-08-09 주식회사 하이닉스반도체 루테늄막의 단원자층 증착법

Also Published As

Publication number Publication date
KR100399604B1 (ko) 2003-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5783716A (en) Platinum source compositions for chemical vapor deposition of platinum
US5908947A (en) Difunctional amino precursors for the deposition of films comprising metals
US6844261B2 (en) Method of forming ruthenium and ruthenium oxide films on a semiconductor structure
JP3875491B2 (ja) ルテニウムまたは酸化ルテニウムを化学蒸着するための前駆物質の化学的性質
US6102993A (en) Copper precursor composition and process for manufacture of microelectronic device structures
JP3677218B2 (ja) 多成分金属含有物質の堆積のため液体前駆体混合物
US6787186B1 (en) Method of controlled chemical vapor deposition of a metal oxide ceramic layer
Ou et al. Precursors for chemical vapor deposition of tungsten oxide and molybdenum oxide
US20020068129A1 (en) MOCVD of SBT using toluene-based solvent system for precursor delivery
JP2012515193A (ja) 白金の化学蒸着のための金属錯体
JP2003501360A (ja) 化学蒸着のための原料試薬としてのテトラヒドロフラン付加ＩＩ族β−ジケトネート錯体
KR100399604B1 (ko) 루테늄/루테늄 산화물 박막 형성 방법
US6511706B1 (en) MOCVD of SBT using tetrahydrofuran-based solvent system for precursor delivery
JP2007169725A (ja) ルテニウム膜形成用組成物
JP5732772B2 (ja) ルテニウム錯体混合物、その製造方法、成膜用組成物、ルテニウム含有膜及びその製造方法
KR100648786B1 (ko) 화학 기상 성장용 구리 원료 및 이것을 이용한 박막의제조방법
JP4107923B2 (ja) イットリウム含有複合酸化物薄膜の製造方法
KR100298129B1 (ko) (바륨,스트론튬)삼산화티탄박막의제조방법
JP4451050B2 (ja) Ｃｖｄ用ジルコニウム原料及びこれを用いたチタン酸ジルコン酸鉛系薄膜の製造方法
KR100530706B1 (ko) 백금을화학증착시키기위한백금공급원조성물
JP3632475B2 (ja) 有機アミノタンタル化合物及びこれを含む有機金属化学蒸着用原料溶液並びにこれから作られる窒化タンタル膜
JPH09509187A (ja) ニッケルおよび／または酸化ニッケルの気相からの析出方法、並びに安定な蒸発特性を有する新規なニッケル化合物
JP4059662B2 (ja) 化学気相成長用銅原料及びこれを用いた薄膜の製造方法
JP4100546B2 (ja) Ｃｖｄ用液体原料及びｃｖｄ装置
KR100480501B1 (ko) 유기금속 화학증착법에 의한 ｐｚｔ 박막의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110808

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120710

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee