KR20020037410A - 엠오시브디 장치를 이용한 금속막 증착방법 - Google Patents
엠오시브디 장치를 이용한 금속막 증착방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20020037410A KR20020037410A KR1020000067338A KR20000067338A KR20020037410A KR 20020037410 A KR20020037410 A KR 20020037410A KR 1020000067338 A KR1020000067338 A KR 1020000067338A KR 20000067338 A KR20000067338 A KR 20000067338A KR 20020037410 A KR20020037410 A KR 20020037410A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal film
- gas
- solvent
- reaction chamber
- metal
- Prior art date
Links
- 238000000151 deposition Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 title claims abstract 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 95
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 95
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims abstract description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 42
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 24
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 21
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 12
- ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N endo-cyclopentadiene Natural products C1C=CC=C1 ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 10
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 8
- 125000006374 C2-C10 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 7
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 7
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 4
- 125000000058 cyclopentadienyl group Chemical group C1(=CC=CC1)* 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 claims description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001925 cycloalkenes Chemical class 0.000 claims description 2
- GBXQPDCOMJJCMJ-UHFFFAOYSA-M trimethyl-[6-(trimethylazaniumyl)hexyl]azanium;bromide Chemical compound [Br-].C[N+](C)(C)CCCCCC[N+](C)(C)C GBXQPDCOMJJCMJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- -1 cycloalkyl pentynyl diene Chemical class 0.000 claims 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims 1
- 150000003003 phosphines Chemical class 0.000 claims 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims 1
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 239000010408 film Substances 0.000 description 31
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 16
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004541 SiN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003070 TaOx Inorganic materials 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052454 barium strontium titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- 241000272525 Anas platyrhynchos Species 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N lactide Chemical compound CC1OC(=O)C(C)OC1=O JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007736 thin film deposition technique Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
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
- H01L21/04—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
-
- 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
- C23C16/06—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 metallic material
- C23C16/08—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 metallic material from metal halides
-
- 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
- C23C16/56—After-treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (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 Vapour Deposition (AREA)
Abstract
MOCVD 장치를 이용한 금속막 증착에 있어서, 금속 소오스가 용해되어 있는 디그리미(diglyme) 용매 또는 폴리에테르계 용매를 사용하여 금속막을 증착하는 방법을 제공한다.
실시예 1은 금속 소오스가 용해되어 있는 디그리미 용매를 기화시켜 발생하는 기체를 캐리어 가스를 이용하여 반응챔버에 주입하는 동시에 반응가스를 주입하여 기판상에 금속막을 형성한다.
실시예 2는 금속 소오스가 용해되어 있는 폴리에테르계 용매를 기화시켜 발생하는 기체를 캐리어 가스를 이용하여 반응챔버에 주입하는 동시에 반응가스를 주입하여 기판상에 금속막을 형성한다.
Description
본 발명은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)장치를 이용하여 금속막을 증착하는 방법에 관한 것으로, 특히 금속 소오스가 용해되어 있는 디그리미(diglyme)용매 또는 폴리에테르(polyether)계 용매를 기화시켜 반응챔버에 주입하는 금속막 증착방법에 관한 것이다.
일반적으로, 종래 기술에서는 MOCVD방법을 이용한 금속막 증착 공정시에 금속 소오스를 하이드로카본(hydrocarbon), 알콜(alcohol), 에스터(ester)등의 용매에 용해시킨 용액을 사용하였다. MOCVD 공정을 장기간 실시하는 경우 용매에 대한 금속 소오스의 용해도가 매우 중요하다. 그런데, 용해도가 낮은 용매에 금속 소오스를 용해시켜 사용할 경우 시간이 지남에 따라 용기 바닥에 금속 소오스가 침전되어 용기내의 금속 소오스의 농도가 시간에 따라 감소하게 되어 금속박막 형성 공정시에 재현성을 확보할 수 없게되는 문제가 있었다.
특히, 종래의 용매중 하이드로카본 용매는 용해도가 떨어지기 때문에 장기간 사용시 금속 소오스의 농도에 문제가 발생할 가능성이 크다. MOCVD 공정시 소오스를 기화기에서 기화시켜 반응챔버 내로 도입하는데 알콜 용매는 기화기 내로 유입될때 금속 소오스에 비하여 매우 빠르게 기화되어 기화기 내에서 금속 소오스의 농도가 짧은 시간동안 높아질 수 있다.
이러한 이유로 기화기 내부에 클로깅(clogging)이 발생하게 되어 안정적인 공정이 어려워진다.
따라서, MOCVD 공정시 반응기체로 암모니아(NH3)를 사용하고 금속 소오스를 용해시키는 용매로서 에스터 용매를 사용하면, 이 에스터 용매는 암모니아와 반응하여 아미드(amide)와 알콜을 만들어 소오스와 암모니아가 반응하는 것을 방해하게 되어 금속막의 증착율을 저하시키는 문제가 있으므로, 반응가스로서 암모니아(NH3)를 사용하는 공정에서는 에스터 용매를 사용하는 것이 부적한 문제가 있었다.
상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 MOCVD장치를 이용한 금속막 증착공정시에 금속 소오스를 용해시키는 용매로서 디그리미 용매 또는 폴리에테르계 용매를 사용하여 금속막을 증착하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 사용된 MOCVD 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
본 발명의 실시예 1에 의한 MOCVD장치를 이용한 금속막 증착방법은 반응챔버내에 기판을 실장하고, 금속 소오스가 용해되어 있는 디그리미 용매를 기화시킨 기체를 캐리어 가스를 이용하여 반응챔버내에 주입하는 동시에 반응가스를 반응챔버내에 주입하여 기판상에 금속막을 형성한다.
본 발명의 실시예 2에 의한 MOCVD 장치를 이용한 금속막 증착방법은 반응챔버내에 기판을 실장하고, 금속 소오스가 용해되어 있는 폴리에테르계 용매를 기화시킨 기체를 캐리어 가스를 이용하여 반응챔버내에 주입하는 동시에 반응가스를 반응챔버내에 주입하여 기판상에 금속막을 형성한다.
본 발명의 실시예 1에 따른 금속막의 형성방법은 반도체 기판상에 형성하고자 하는 금속의 종류에 따른 금속 소오스가 용해되어 있는 디그리미 용매를 기화시켜 반응챔버내에 주입하는 동시에 반응가스로서 반응챔버내에 주입하는 것에 의해 이루어진다.
실시예 1에 의한 금속막 형성방법에 의하면, 디그리미 용매를 사용함으로서 금속 소오스의 농도가 균일하게 유지되어 반도체 기판상에 증착되는 금속막의 형성속도를 일정하게 유지할 수 있으므로, 금속막의 막질의 향상과 함께 증착속도가 향상된다.
실시예 2에 의한 금속막의 형성방법은 실시예 2와 동일한 공정을 거치며, 금속 소오스를 용해시키는 용매로서 폴리에테르계의 용매를 사용하는 차이점을 가지고 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도 1의 MOCVD 장치를 이용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 사용되는 MOCVD 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1의 도면번호 13은 반도체 기판을 실장하고 금속막을 증착시키는 반응이 일어나는 반응챔버를 나타낸다. 이 반응챔버 (13)내에서 도면번호 14는 반응챔버내에 공급되는 금속 소오스 기체, 디그리미 기체, 캐리어 가스를 분산시켜 주입시키는 샤워헤드, 16은 반도체 기판(15)을 소정의 온도로 가열하는 히터, 17은 반응챔버내의 가스를 증착공정 완료후에 배기시키는 배기구를 나타낸다.
상기 반응챔버(13)의 샤워헤드(14)에는 반응가스 유량조절기(11)을 통하여 반응가스(10)가 접속되어 있다.
상기 반응챔버 (13)의 샤워헤드(14)에는 유입 가스를 기화시켜 반응챔버(13)에 주입하는 기화기(12)가 설치되어 있다.
이 기화기(12)에는 유입되는 캐리어 가스의 유량을 제어하는 캐리어 가스 유량조절기(9)를 통하여 캐리어 가스(8)가 접속되어 있다.
또한, 기화기(12)에는 3방향 밸브(7)를 통하여 소오스용 액체 유량조절기(5)가 접속되어 있고, 이 액체 유량조절기(5)에는 금속 소오스를 용해시키는 용매(디그리미 용매 또는 폴리에테르계 용매)를 저장하는 금속 소오스 용기(3)가 접속되어 있으며, 이 금속 소오스 용기(3)에는 용기내의 상부에 압력을 가하여 디그리미 용매 또는 폴리에테르계 용매를 파이프 라인을 통하여 유출시키는 소오스 가스(1)가 접속되어 있다.
또한, 3방향 밸브(7)에는 액체유량 조절기(6)을 통하여 플러시용 용매(디그리미 용매 또는 폴리에테르계 용매)를 저장하고 있는 플러시용 용기(4)가 설치되어 있으며, 이 플러시용 용기(4)에는 용기내의 상부에 압력을 가하여 디그리미 용매 또는 폴리에테르계 용매를 파이프 라인을 통하여 유출시키는 플러시용 가스(2)가 접속되어 있다.
상기 소오스 가스(1) 및 플러시용 가스(2)는 가스를 저장하고 있는 용기에 해당하며 설명의 편의상 가스라는 표현을 사용하였다.
이러한 구성을 가지는 MOCVD 장치를 이용한 금속막 증착방법은 다음과 같은 공정단계에 따라 수행된다.
먼저, 금속 소오스 용기(3)내에 금속 소오스를 용해시킨 디그리미 용매 또는 폴리에테르계 용매를 저장하고, 플러시용 용기(4)내에 플러시용 디그리미 용매 또는 폴리에테르계 용매를 저장한 상태에서, 상기 금속 소오스 용기(3)내에 소오스 가스(1)를 주입하여 디그리미 용매 또는 폴리에테르계 용매에 압력을 가하여 용매를 파이프 라인를 통하여 유출시키는 동시에, 액체유량 조절기(5)를 이용하여 용매의 유량을 조절한다.
이어서, 액체유량 조절기(5)에 접속되어 있는 3방향 밸브(7)를 디그리미 용매또는 폴리에테르계 용매가 통과하도록 조절하여 기화기(12)에 공급하여 기화시키는 동시에, 캐리어 가스용 유량 조절기(9)를 제어하여 캐리어 가스(8)을 기화기(12)에 공급하는 것과 함께 반응가스 유량조절기(11)를 제어하여 반응가스(10)을 샤워헤드(11)을 통하여 반응챔버(13)내에 공급한다.
이때, 기화기(12)에서 용매는 기화되고 캐리어 가스(8)에 의해 운반되어 반응챔버(13)의 샤워헤드(14)를 통하여 분산 주입된다.
또한, 소오스 용기(3)로부터 용매를 분출시키는 타이밍과 캐리어 가스(1) 및 반응가스(10)를 반응챔버(13)에 주입하는 타이밍은 거의 동시에 이루어지며, 바람직하게는 키래어 가스→용매→반응가스의 순서로 주입한다.
이와 같이, 금속 소오스가 용해되어 있는 디그리미 용매 또는 폴리에테르계 용매가 기화시키는 것에 의해 발생하는 기체를 캐리어 가스에 의해 주입하는 동시에, 반응가스를 주입하는 것에 의해 반응챔버(13)내에 실장되어 있는 반도체 기판 상에 금속막이 증착된다.
이어서, 금속막 증착이 완료되면, 소오스 가스(1), 캐리어 가스(8), 반응가스(10)의 흐름을 차단시키고, 3방향 밸브(7)를 플러시용 용매가 통과할 수 있도록 조절한다.
이어서, 플러시용 가스(2)를 플러시 용기(4)에 주입하여 플러시용 용매를 가압하고, 플러시용 액체유량 조절기(6)에 의해 유량을 제어하여, 플러시용 용매를 기화기(12)에 공급하는 동시에 캐리어 가스를 기화기(12)측으로 주입하여, 기화된 플러시용 기체를 캐리어 가스를 이용하여 반응챔버(13)에 공급하는 것에 의해, 반응챔버(13)내에서 반응하지 않고 남아 있는 잔류가스를 배기구(17)를 통하여 배기시킨다.
그 다음, 반도체 기판상에 증착되어 있는 금속막을 전기로 또는 RTP(Rapid Thermal Processing)장치를 이용하여 어닐링시킨다.
이하, 본 발명의 실시예 1, 2에 의해 반도체 기판상에 박막을 형성하는 방법을 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예 1에 대하여 설명한다.
먼저, 반응챔버(13)내에 그의 표면상에 TiN, SiO2, SiON, SiN, BST (Ba(Sr,Ti)O3), TaOx등의 유전체막이 증착되어 있는 실리콘 기판, 반도체 기판 및 비도전형 기판중 하나의 기판을 실장하고, 기판에 100∼1000℃의 온도를 가하고, 내부압력을 100∼1×10-6토르의 범위로 유지한다.
이어서, 금속 소오스가 용해되어 있는 디그리미(diglyme)용매를 기화기(12)에서 기화시킨 기체를 캐리어 가스에 의해 반응챔버(13)에 주입하는 동시에, 반응가스를 반응챔버(13)에 주입하여 기판상에 금속막을 증착시킨다.
이때, 금속 소오스로는 MR, MRxLy, MLy를 사용하며, 금속 M으로는 1A족 내지 5A족 원소 및 1B족 내지 8B족 원소를 사용한다.
금속 소오스 MR, MRxLy, MLy에서 x=1∼10, y=1∼10이고, 이온성 반응기 R은 H, 할로겐화물( halide), C1-C8알킬(alkyl), C1-C8알콕시(alkoxy), C1-C8싸이클로알킬(cycloalkyl), C2-C10알케닐(alkenyl), C6-C10아닐기(aryl), β-디케토네이트 (diketonate), 사이클로펜타디에닐(cyclopentadienyl), C1-C8알킬사이클로펜타디에닐(alkylcyclopentadienyl),C1-C8디알킬사이클로펜타디에닐(dialkylcyclopentadienyl) 및 그 플루오리네이트드 (fluorinated), 클로리네이티드 (chlorinated), 브로미네이트드(brominated) 유도체 등을 포함하며, 중성반응기 L은 C2-C10알켄(alkene), C2-C10사이클로알켄(cycloalkene), C2-C10알킨(alkyne), C6-C10아레니(arene), 사이클로팬타디엔(cyclopentadiene), C1-C8알킬사이클로펜티디엔 (alkylcyclopentadiene), C1-C8디알킬사이클로펜티디엔(dialkylcyclopentadiene), 에테르(ether), 폴리에테르(poly- ether), 카보닐(carbonyl), 아민(amine), 포스핀(phophine), 알콜(alchol), 및 그 플루오리네이트드(fluorinated), 클로리네이티드(chlorinated), 브로미네이트드(bromina- ted) 유도체들을 포함한다.
또한, 캐리어 가스로는 N2, Ar, He, H2, O2, H2O, NH3또는 이들의 혼합기체를 100∼500℃의 범위에서 사용한다.
아울러, 반응가스로는 N2, Ar, He, H2, O2, H2O, NR3또는 이들의 혼합기체를 100∼500℃의 혼합기체를 사용하며, 여기에서 R은 H, 할로겐화물(halide), C1-C8알킬(alkyl), C1-C8싸이클로알킬(cycloalkyl), C2-C10알케닐(alkenyl), C1-C8알콕시(alkoxy), C6-C10아닐기(aryl), 및 그 플루오리네이트드(fluorinated), 클로리네이티드(chlorinated), 브로미네이트드(brominated) 유도체 등을 포함한다.
상술한 바와 같이, 디그리미 용매를 기화시킨 기체를 캐리어 가스를 이용하여 반응챔버(13)에 주입하는 동시에 반응가스를 소정시간동안 주입하여 소정의 두께를 가지는 금속막을 기판상에 증착시킨 후, 플러시용 용기(4)내의 디그리미 용매를 기화기(12)에서 기화시켜 캐리어 가스(8)를 이용하여 반응챔버(13)내에 주입하여, 반응챔버(13)에 잔류하고 있는 비반응 가스를 배기구(17)를 통하여 배기시킨다.
이어서, 금속막이 증착되어 있는 기판을 전기로 또는 PTP(Rapid Thermal Processing)장치를 이용하여 어닐링한다.
이때, 전기로 및 RTP 장치의 온도를 100∼1000℃로 유지하는 상태에서 N2, Ar, He, H2, O2, N20, NR3또는 이들의 혼합기체를 주입하여 어닐링 공정을 수행한다.
이때, R은 H, 할로겐화물(halide), C1-C8알킬(alkyl), C1-C8싸이클로알킬(cycloalkyl), C2-C10알케닐(alkenyl), C1-C8알콕시(alkoxy), C6-C10아닐기(aryl), 및 그 플루오리네이트드(fluorinated), 클로리네이티드 (chlorinated), 브로미네이트드(brominated) 유도체 등을 포함한다.
[실시예 2]
본 발명의 실시예 2는 실시예 1과 동일한 증착 공정을 수행하는 것에 금속막을 증착한다.
따라서, 실시예 2에 의한 금속막 증착공정은 반응챔버(13)내에 그의 표면상에 TiN, SiO2, SiON, SiN, BST (Ba(Sr,Ti)O3), TaOx등의 유전체막이 증착되어 있는 실리콘 기판, 반도체 기판 및 비도전형 기판을 실장하고, 기판에 100∼1000℃의 온도를 가하고, 내부압력을 100∼1×10-6토르의 범위로 유지한다.
이어서, 금속 소오스가 용해되어 있는 폴리에테르계 용매(트리그리미, 테트라그리미)를 기화기(12)에서 기화시켜 발생하는 기체를 캐리어 가스를 이용하여 반응챔버(13)에 주입하는 동시에, 반응가스를 반응챔버(13)에 주입하여 기판상에 금속막을 증착시킨다.
이때, 금속 소오스는 실시예 1에서 사용되는 금속 소오스와 동일하다.
그 다음 수행되는 플러시용 용매를 기화시킨 기체를 캐리어 가스를 이용하여 반응로(13)에 주입하여 비반응 가스를 퍼지시키는 공정 및 기판상에 증착되어 있는 금속막을 어닐링하는 공정은 실시예 1과 동일한 조건에서 행한다.
아울러, 실시예 2에서 사용되는 금속 소오스, 캐리어 가스 및 반응가스는 동일하므로 그에 대한 기재는 생략한다.
이하, 실시예 1, 2에 있어서 금속막이 증착될때 일어나는 화학반응에 대하여 소오스로서 디그리미 용매 및 반응가스로서 암모니아를 사용하는 경우를 예로들어 설명하면 다음과 같다.
디그리미(diglyme)가 MO(Metal Oxygrn) 소스(MLx)의 금속(M)과 약한 화학결합을 형성하여 금속 M과 중성 반응기 L의 결합을 약화시킨다. 이때 반응기체로서 암모니아를 사용하는 경우에 암모니아 NH3가 금속 M과 결합하여 M(NH3)x라는 중간물질을 형성하면서 중성반응기 L과 디그리미가 제거된다.
M(NH3)x는 열분해되어 M으로 증착되고, NH3는 진공으로 제거된다. 이 과정에서 디그리미는 증착반응을 촉진시키는 촉매로 작용하게 되어 결국 증착속도가 증가하게 된다.
본 발명에 의한 MOCVD 장치를 이용한 박막 증착방법은 다음과 같은 효과가 있다.
1. 디그리미 용매 또는 폴리에티르계 용매를 사용하는 것에 의해, 용매내에 용해되어 있는 금속소오스의 농도가 일정하게 유지되므로 균일한 박막을 형성할 수 있다.
또한, 디그리미 용매 및 폴리에테르계 용매가 증착반응을 촉진시키므로 박막의 형성속도가 빠르고, 박막에 산소가 포함되는 것이 방지된다.
2. 박막에 산소가 함유되는 것이 방지되는 것에 의해, 본 발명에 의해 형성되는 박막을 배선물질 또는 커패시터의 하부전극으로 형성하는 경우, 상기 박막의 하부의 배리층 또는 상부금속이 산화되는 것을 방지할 수 있는 효과를 나타낸다.
3. 금속 소오스를 장시간 안정적으로 사용할 수 있다. 디그리미는 분자내에 3개의 산소를 가지고 있고 "M‥‥O"라는 약한 결합을 함으로 소오스의 분자간 결합을 끊어주고 주위에 있는 다른 소오스와 분리시킨다. 이러한 이유로 장기간 용기내에 보관시에도 오소스는 다른 소오스와 만나서 침전(고체)을 만들지 못하고 디그리미에 용해되어 있기 때문에 소오스 안정성을 확보할 수 있다.
4. 기화기 및 소오스 전달 파이프 라인 내의 클로깅(clogging)발생이 줄어든다. 디그리미에 대한 금속 소스의 용해도가 높기 때문에 기화기나 파이프 라인 내에 소오스가 일부 클로깅되어 있어도 디그리미는 소오스를 쉽게 용해시키므로 다른 용매를 사용할때 보다 클로깅 발생이 줄어든다.
Claims (11)
- 반응챔버내에 기판을 실장하고, 금속 소오스가 용해되어 있는 디그리미 용매를 기화시킨 기체를 캐리어 가스를 이용하여 반응챔버내에 주입하는 동시에 반응가스를 반응챔버내에 주입하여 기판상에 금속막을 형성하는 것을 특징으로 하는 MOCVD장치를 이용한 금속막 증착방법.
- 반응챔버내에 기판을 실장하고, 금속 소오스가 용해되어 있는 폴리에테르계 용매를 기화시킨 기체를 캐리어 가스를 이용하여 반응챔버내에 주입하는 동시에 반응가스를 반응챔버내에 주입하여 기판상에 금속막을 형성하는 것을 특징으로 하는 MOCVD 장치를 이용한 금속막 증착방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,금속 소오스는 1A족 내지 5A족 및 1B 내지 8B족의 원소를 사용하는 것을 특징으로 하는 MOCVD장치를 이용한 금속막 증착방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 금속 소오스 MR, MRxLy, MLy의 결합형태를 가지며, x=1∼10, y=1∼10이고, 상기 이온성 반응기 R은 H, 할로겐화물( halide), C1-C8알킬(alkyl), C1-C8알콕시(alkoxy), C1-C8싸이클로알킬(cycloalkyl), C2-C10알케닐(alkenyl), C6-C10아닐기(aryl), β-디케토네이트(diketonate), 사이클로펜타디에닐 (cyclopentadienyl), C1-C8알킬사이클로펜타디에닐(alkylcyclopentadienyl), C1-C8디알킬사이클로펜타디에닐(dialkylcyclopentadienyl) 및 그 플루오리네이트드 (fluorinated), 클로리네이티드(chlorinated), 브로미네이트드(brominated) 유도체 등을 포함하며,상기 중성반응기 L은 C2-C10알켄(alkene), C2-C10사이클로알켄 (cycloalkene), C2-C10알킨(alkyne), C6-C10아레니(arene), 사이클로팬타디엔 (cyclopentadiene),C1-C8알킬사이클로펜티디엔(alkylcyclopentadiene), C1-C8디알킬사이클로펜티디엔 (dialkylcyclopentadiene), 에테르(ether), 폴리에테르(poly- ether), 카보닐(carbonyl), 아민(amine), 포스핀(phophine), 알콜(alchol), 및 그 플루오리네이트드(fluorinated), 클로리네이티드(chlorinated), 브로미네이트드 (bromina- ted) 유도체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 MOCVD 장치를 이용한 금속막 증착방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 용매는 에테르, 폴리에테르, 아세테이트중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 MOCVD 장치를 이용한 금속막 증착방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 캐리어 가스는 N2, Ar, He, H2, O2, H2O, NH3또는 이들의 혼합가스이며, 100-500℃의 온도를 가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 MOCVD 장치를 이용한 금속막 증착방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 반응가스는 N2, Ar, He, H2, O2, H2O, NR3또는 이들의 혼합가스이며,100-500℃의 온도를 가하여 사용하고,상기 R은 H, 할로겐화물(halide), C1-C8알킬(alkyl), C1-C8싸이클로알킬(cycloalkyl), C2-C10알케닐(alkenyl), C1-C8알콕시(alkoxy), C6-C10아닐기(aryl), 및 그 플루오리네이트드(fluorinated), 클로리네이티드 (chlorinated), 브로미네이트드(brominated) 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 MOCVD장치를 이용한 금속막증착방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 반응챔버의 압력을 100∼1×10-6토르의 유지하는 것을 특징으로 하는 MOCVD 장치를 이용한 금속막 증착방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 기판을 100∼1000℃의 온도로 유지하는 것을 특징으로 하는 MOCVD장치를 이용한 금속막 증착방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 금속막 증착후에, 전기로에 기판을 실장하고, 100∼1000℃의 온도에서 N2, Ar, He, H2, O2, N20, NR3또는 이들의 혼합기체를 주입하여 어닐링 공정을 더욱 포함하며,상기 R은 H, 할로겐화물(halide), C1-C8알킬(alkyl), C1-C8싸이클로알킬(cycloalkyl), C2-C10알케닐(alkenyl), C1-C8알콕시(alkoxy), C6-C10아닐기(aryl), 및 그 플루오리네이트드(fluorinated), 클로리네이티드 (chlorinated), 브로미네이트드(brominated) 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 MOCVD장치를 이용한 금속막 증착방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 금속막 증착후에, RTP장치에 기판을 실장하고, 100∼1000℃의 온도에서 N2, Ar, He, H2, O2, N20, NR3또는 이들의 혼합기체를 주입하여 어닐링 공정을 더욱 포함하며,상기 R은 H, 할로겐화물(halide), C1-C8알킬(alkyl), C1-C8싸이클로알킬(cycloalkyl), C2-C10알케닐(alkenyl), C1-C8알콕시(alkoxy), C6-C10아닐기(aryl), 및 그 플루오리네이트드(fluorinated), 클로리네이티드 (chlorinated), 브로미네이트드(brominated) 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 MOCVD장치를 이용한 금속막 증착방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020000067338A KR20020037410A (ko) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | 엠오시브디 장치를 이용한 금속막 증착방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020000067338A KR20020037410A (ko) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | 엠오시브디 장치를 이용한 금속막 증착방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20020037410A true KR20020037410A (ko) | 2002-05-21 |
Family
ID=19698786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020000067338A KR20020037410A (ko) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | 엠오시브디 장치를 이용한 금속막 증착방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20020037410A (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100475899B1 (ko) * | 2002-03-08 | 2005-03-10 | 주식회사 선익시스템 | 반도체의 캐패시터 전극 증착 방법 |
-
2000
- 2000-11-14 KR KR1020000067338A patent/KR20020037410A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100475899B1 (ko) * | 2002-03-08 | 2005-03-10 | 주식회사 선익시스템 | 반도체의 캐패시터 전극 증착 방법 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7531467B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device and substrate processing apparatus | |
US6074945A (en) | Methods for preparing ruthenium metal films | |
US6281125B1 (en) | Methods for preparing ruthenium oxide films | |
US10242866B2 (en) | Selective deposition of silicon nitride on silicon oxide using catalytic control | |
KR100636038B1 (ko) | 가스 공급 장치 및 이를 갖는 막 형성 장치 | |
US20080134976A1 (en) | Apparatus for Forming Thin Film | |
US6426307B2 (en) | Method of manufacturing an aluminum oxide film in a semiconductor device | |
JP2020510314A (ja) | 酸化シリコンの存在下でのシリコン表面上の酸化シリコンまたは窒化シリコンの選択的成長 | |
US20060035470A1 (en) | Method for manufaturing semiconductor device and substrate processing system | |
US20100219157A1 (en) | Film forming apparatus and film forming method | |
JPH06252134A (ja) | 二酸化珪素膜の気相成長法 | |
KR20010082706A (ko) | 신규한 선구체로부터 배리어의 화학기상증착 | |
US20110203523A1 (en) | Method and apparatus for atomic layer deposition | |
KR100950400B1 (ko) | 기판 처리 시스템 | |
US7462245B2 (en) | Single-wafer-processing type CVD apparatus | |
US20210005460A1 (en) | Selective deposition using hydrolysis | |
KR100876474B1 (ko) | 성막 방법 및 성막 장치 | |
KR20210146801A (ko) | 바나듐 전구체의 직접 액체 주입을 위한 시스템 및 방법 | |
KR20020037410A (ko) | 엠오시브디 장치를 이용한 금속막 증착방법 | |
JP2001308087A (ja) | 成膜方法及び成膜装置 | |
KR20200134552A (ko) | 원자층 증착 장치 및 방법 | |
KR0164071B1 (ko) | 고유전 특성을 가진 비.에스.티 박막제조방법 | |
KR100258851B1 (ko) | 산화탄탈륨 박막 제조방법 | |
KR100244283B1 (ko) | 화학기상증착에 의한 박막형성방법 | |
KR100501521B1 (ko) | 화학기상증착 장비의 프로세스 가스 공급방법 및 이방법에 사용되는 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |