KR20030009093A - Method of depositing an atomic layer, and method of depositing a thin layer and a metal layer using the same - Google Patents

Method of depositing an atomic layer, and method of depositing a thin layer and a metal layer using the same Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A method for laminating an atomic layer and a method for laminating a thin film and a metal layer by using the same are provided to laminate the atomic layer and the thin film by using a metalorganic precursor or a tantalum halide precursor as a reactive material. CONSTITUTION: A silicon substrate(10) is located in the inside of a chamber. A predetermined pressure is applied to the inside of the chamber. The silicon substrate(10) is heated. A reactive material such as TBTDET is introduced on the silicon substrate(10). A part of the reactive material is chemically absorbed on the silicon substrate(10). An inert gas is injected into the silicon substrate(10). The remaining reactive material is removed from the silicon substrate(10). A mixed gas of H2, NH3, SiH4, and Si2H6 is injected into the silicon substrate(10). Ligand-combined elements are removed from chemically combined elements of the reaction material. An atomic layer(14) is laminated on the silicon substrate(10) by removing the ligand-combined elements.

Description

원자층 적층 방법과 이를 이용한 박막 적층 방법 및 금속층 적층 방법{Method of depositing an atomic layer, and method of depositing a thin layer and a metal layer using the same}Method of depositing an atomic layer, and method of depositing a thin layer and a metal layer using the same}

본 발명은 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법 및 금속층 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반응 물질로서 유기 금속 전구체(metallorganic precursor) 또는 탄탈륨 헬라이드 전구체(tantalum halide precursor)를 사용하여 원자층 및 박막을 적층하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a thin film and a method for forming a metal layer using atomic layer lamination, and more particularly, to an atomic layer and a thin film using a metallorganic precursor or a tantalum halide precursor as a reactant. It relates to a method of laminating.

컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여, 상기 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.BACKGROUND With the rapid spread of information media such as computers, semiconductor devices are also rapidly developing. In terms of its function, the semiconductor device is required to operate at a high speed and to have a large storage capacity. In response to these demands, manufacturing techniques have been developed in the direction of improving the degree of integration, reliability, response speed, and the like of the semiconductor device.

상기 반도체 장치의 금속 배선으로 사용되는 금속층에 대한 요구도 엄격해지고 있다. 이에 따라, 기판 상에 형성되는 소자들의 밀도를 높이기 위하여 상기 금속층은 다층 구조로 형성한다. 상기 금속층은 주로 알루미늄 또는 텅스텐을 사용하여 형성하고 있다. 그러나, 상기 알루미늄 또는 텅스텐은 비저항이 각각 2.8 × 10E-8 Ωm 정도이고, 5.5 × 10E-8 Ωm 정도로 높기 때문에 상기 다층 구조에는 적합하지 않다. 따라서, 최근에는 상기 다층 구조의 금속층으로서 상기 비저항이 상대적으로 낮고, 일렉트로 마이그레이션(electromigration) 특성이 양호한 구리를 사용하고 있다.There is also a strict demand for the metal layer used as the metal wiring of the semiconductor device. Accordingly, in order to increase the density of devices formed on the substrate, the metal layer is formed in a multilayer structure. The metal layer is mainly formed using aluminum or tungsten. However, the aluminum or tungsten is not suitable for the multilayer structure because the resistivity is about 2.8 × 10E-8 Ωm and about 5.5 × 10E-8 Ωm, respectively. Therefore, recently, copper has been used as the metal layer of the multilayer structure having a relatively low specific resistance and good electromigration characteristics.

상기 구리는 실리콘 및 실리콘 디옥사이드(SiO2)에 매우 높은 이동도를 나타낸다. 그러나, 상기 구리는 상기 실리콘 및 실리콘 디옥사이드와 반응할 경우 쉽게 산화된다. 따라서, 장벽 금속층을 사용하여 상기 구리의 산화 등을 저지하는 것이바람직하다.The copper shows very high mobility in silicon and silicon dioxide (SiO 2 ). However, the copper oxidizes easily when reacted with the silicon and silicon dioxide. Therefore, it is desirable to prevent oxidation of the copper or the like using the barrier metal layer.

상기 장벽 금속층으로는 티타늄 나이트라이드층(TiN layer)이 널리 사용되고 있다. 그렇지만, 상기 티타늄 나이트라이트층은 상기 구리의 장벽 금속층으로는 적합하지 않다. 즉, 상기 구리의 이동성을 저지하기 위하여는 상기 티타늄 나이트라이드층이 적어도 30nm 정도의 두께를 가져야 하는데, 상기 티타늄 나이트라이드층을 30nm 정도로 형성할 경우 저항이 높아진다. 이는, 상기 티타늄 나이트라이층의 저항이 두께에 비례하기 때문이고, 반응성이 높기 때문이다.As the barrier metal layer, a titanium nitride layer (TiN layer) is widely used. However, the titanium nitrite layer is not suitable as the barrier metal layer of copper. That is, in order to prevent the mobility of the copper, the titanium nitride layer should have a thickness of at least 30 nm, and the resistance becomes high when the titanium nitride layer is formed at about 30 nm. This is because the resistance of the titanium nitride layer is proportional to the thickness, and the reactivity is high.

따라서, 상기 구리의 장벽 금속층으로서 탄탈륨 나이트라이드층의 적용이 제안되어 있다. 상기 탄탈륨 나이트라이드층은 상대적으로 얇은 두께로도 상기 구리의 이동도를 저지할 수 있기 때문이다.Therefore, application of a tantalum nitride layer as said barrier metal layer of copper is proposed. This is because the tantalum nitride layer can inhibit the mobility of copper even with a relatively thin thickness.

상기 탄탈륨 나이트라이드층을 장벽 금속층으로 사용한 예들이 미합중국 특허 제6,204,204호(issued to Paranjpe et al.), 미합중국 특허 제6,153,519호(issued to Jain et al.) 및 미합중국 특허 제5,668,054호(issued to Sun et al.) 등에 개시되어 있다.Examples of using the tantalum nitride layer as a barrier metal layer include US Pat. No. 6,204,204 (issued to Paranjpe et al.), US Pat. No. 6,153,519 (issued to Jain et al.) And US Pat. No. 5,668,054 (issued to Sun et. al.) and the like.

상기 미합중국 특허 제5,668,054호 등에 개시된 바에 의하면, 반응 물질로서 터부틸이미도-트리스-디에틸아미도 탄탈륨(terbutylimido-tris-diethylamido tantalum : (NEt2)3Ta=NBut: 이하 'TBTDET'라 함)을 사용하는 화학 기상 증착을 수행하여 상기 탄탈륨 나이트라이드층을 적층한다. 상기 방법은 600℃ 이상의 온도에서 공정을 수행한다. 이는, 500℃ 정도의 온도에서 상기 방법을 수행할 경우 상기탄탈륨 나이트라이드층이 10,000 μΩ·cm 이상의 비저항 값을 갖기 때문이다. 그리고, 상기 방법은 상대적으로 높은 온도에서 공정을 수행하기 때문에 반도체 장치에 불리한 열적 손상을 끼친다. 또한, 상기 화학 기상 증착 방법은 우수한 스텝 커버리지를 갖는 탄탈륨 나이트라이드층의 구현에 적합하지 않다.As disclosed in U.S. Patent No. 5,668,054 and the like, terbutylimido-tris-diethylamido tantalum: (NEt 2 ) 3 Ta = NBu t : hereinafter referred to as 'TBTDET' as a reaction material Chemical vapor deposition using a) is performed to deposit the tantalum nitride layer. The method performs the process at a temperature of at least 600 ° C. This is because the tantalum nitride layer has a resistivity value of 10,000 μΩ · cm or more when the method is performed at a temperature of about 500 ° C. In addition, the method incurs a thermal damage disadvantageous to the semiconductor device because the process is performed at a relatively high temperature. In addition, the chemical vapor deposition method is not suitable for the implementation of tantalum nitride layers having good step coverage.

최근에는, 원자층 적층(atomic layer deposition : ALD) 방법이 상기 화학 기상 증착을 대체하는 기술로서 제안되고 있다. 상기 원자층 적층 방법에 의하면, 상기 통상의 박막 형성 방법보다 낮은 온도에서 수행할 수 있고, 우수한 스텝 커버리지의 구현이 가능하다.Recently, an atomic layer deposition (ALD) method has been proposed as a technique to replace the above chemical vapor deposition. According to the atomic layer deposition method, it can be carried out at a lower temperature than the conventional thin film formation method, it is possible to implement excellent step coverage.

상기 원자층 적층을 이용한 상기 탄탈륨 나이트라이드를 적층하는 방법에 대한 일 예는 미합중국 특허 제6,203,613호(issued to Gates) 및 문헌 (Kang et al.)(Electrochemical and Solid-State Letters, 4(4) C17-C19 (2001))에 개시되어 있다.An example of a method for depositing tantalum nitride using the atomic layer deposition is described in US Pat. No. 6,203,613 (issued to Gates) and Kang et al. (Electrochemical and Solid-State Letters, 4 (4) C17 -C19 (2001).

상기 강 등의 방법에 의하면, 상기 TBTDET를 사용하는 원자층 적층 방법에 의해 400μΩ·cm 정도의 비저항 값을 갖는 상기 탄탈륨 나이트라이드층을 형성할 수 있다. 이때, 상기 적층은 260℃ 정도의 온도에서 수행된다. 이와 같이, 상기 강 등의 방법에 의하면, 상대적으로 낮은 온도에서, 낮은 비저항을 갖는 상기 탄탈륨 나이트라이드층을 용이하게 형성할 수 있다.According to the method of the steel or the like, the tantalum nitride layer having a specific resistance value of about 400 μΩ · cm can be formed by the atomic layer deposition method using the TBTDET. At this time, the lamination is performed at a temperature of about 260 ℃. As described above, according to the method of steel or the like, the tantalum nitride layer having a low specific resistance can be easily formed at a relatively low temperature.

그러나, 상기 강 등의 방법에서는, 플라즈마 증대 방법으로 형성하는 하이드로겐 라티컬을 환원제(reducing agent)로 사용한다. 따라서, 상기 적층을 수행할 때 챔버 내에 파워 소스가 인가된다. 때문에, 상기 강의 방법은 상기 파워 소스의제어 등과 같은 공정 변수를 갖는다. 따라서, 상기 강 등의 방법은 상대적으로 낮은 온도에서 낮은 비저항을 갖는 박막을 형성할 수 있음에도 불구하고 상기 파워 소스의 제어와 같은 공정 변수가 부가된다. 또한, 상기 강등의 방법은 상기 파워 소스가 기판이 놓여지는 부위에 직접 가해지기 때문에 상기 기판에 손상이 가해질 수도 있다.However, in the method of steel or the like, hydrogen radicals formed by the plasma increasing method are used as reducing agents. Thus, a power source is applied in the chamber when performing the lamination. Thus, the teaching method has process variables such as control of the power source. Thus, although the method of steel or the like can form a thin film having a low resistivity at a relatively low temperature, process variables such as control of the power source are added. In addition, the method of demoting may damage the substrate because the power source is applied directly to the site where the substrate is placed.

따라서, 낮은 온도에서 수행할 수 있고, 낮은 비저항을 갖고, 우수한 스텝 커버리지의 구현이 용이하고, 간단한 공정 변수를 갖는 탄탈륨 나이트라이트층을 형성하는 새로운 방법이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a new method of forming tantalum nitrite layers that can be performed at low temperatures, has low resistivity, is easy to implement good step coverage, and has simple process parameters.

본 발명의 제1목적은, 간단한 공정 변수를 갖는 원자층 적층 방법을 제공하는 데 있다.It is a first object of the present invention to provide an atomic layer deposition method having simple process parameters.

본 발명의 제2목적은, 간단한 공정 변수를 갖는 원자층 적층을 이용하여 TaN 박막을 적층하는 방법을 제공하는 데 있다.It is a second object of the present invention to provide a method for laminating TaN thin films using atomic layer deposition having simple process parameters.

본 발명의 제3목적은 장벽 금속층으로서 간단한 공정 변수를 갖는 원자층 적층을 이용하여 TaN 박막을 적층하는 방법을 제공하는 데 있다.It is a third object of the present invention to provide a method for laminating TaN thin films using atomic layer lamination having simple process parameters as barrier metal layers.

본 발명의 제4목적은 장벽 금속층으로서 간단한 공정 변수를 갖는 원자층 적층을 이용하여 형성한 TaN 박막을 갖는 금속층 적층 방법을 제공하는 데 있다.A fourth object of the present invention is to provide a metal layer stacking method having a TaN thin film formed by using an atomic layer stack having simple process parameters as a barrier metal layer.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a thin film using atomic layer stacking according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성한 박막을 XRD로 확인한 결과를 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing the results of confirming the XRD of the thin film formed according to an embodiment of the present invention.

도 3은 H2를 환원성 가스로 적용하였을 경우 박막이 갖는 비저항을 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing a specific resistance of a thin film when H 2 is applied as a reducing gas.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성한 TaN 박막을 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a TaN thin film formed according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성한 금속층을 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a metal layer formed according to an embodiment of the present invention.

상기 제1목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the first object,

a) 반응 물질로서 금속 원소 및 상기 금속 원소와 화학적으로 결합하는 결합원소들을 포함하고, 상기 결합 원소들의 일부는 상기 금속 원소와 리간드 결합하는 리간드 결합 원소들을 포함하는 금속 전구체를 기판 상에 도입하는 단계;a) introducing a metal precursor on the substrate as a reactant comprising a metal element and binding elements chemically bonded to the metal element, some of the binding elements comprising ligand binding elements ligand binding to the metal element; ;

b) 상기 반응 물질의 일부를 상기 기판 상에 화학적으로 흡착시키는 단계;b) chemically adsorbing a portion of the reactant onto the substrate;

c) 상기 반응 물질 중에서 화학적으로 흡착하지 않는 반응 물질을 상기 기판으로부터 제거시키는 단계; 및c) removing from the substrate a reactant that is not chemically adsorbed in the reactant; And

d) 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질의 결합 원소들 중에서 상기 리간드 결합 원소들을 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질로부터 제거시켜 상기 기판 상에 상기 금속 원소를 함유하는 고체 물질을 형성하는 단계를 포함한다.d) removing the ligand binding elements from the chemically adsorbed reactants from among the chemically adsorbed reactant elements to form a solid material containing the metal element on the substrate.

상기 제2목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the second object,

a) 반응 물질로서 가스 상태의 탄탈륨 아민 유도체 또는 탄탈륨 헬라이드 전구체를 기판 상에 도입하는 단계;a) introducing a gaseous tantalum amine derivative or tantalum helide precursor as a reactant onto the substrate;

b) 상기 반응 물질의 일부를 상기 기판 상에 화학적으로 흡착시키는 단계;b) chemically adsorbing a portion of the reactant onto the substrate;

c) 상기 기판 상에 불활성 가스를 도입하여 상기 반응 물질 중에서 화학적으로 흡착하지 않는 반응 물질을 상기 기판으로부터 제거시키는 단계;c) introducing an inert gas onto the substrate to remove from the substrate a reactant that is not chemically adsorbed in the reactant;

d) 상기 기판 상에 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 도입하여 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질에 포함되는 리간드 결합을 갖는 원소들을 상기 반응 물질로부터 제거시켜 TaN을 함유하는 고체 물질을 형성하는 단계; 및d) an element having a ligand bond included in the chemically adsorbed reaction material by introducing any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and compounds thereof on the substrate; Removing them from the reaction material to form a solid material containing TaN; And

e) 상기 a)-d)를 적어도 한번 반복하여 상기 고체 물질을 TaN 박막으로 형성하는 단계를 포함한다.e) repeating said a) -d) at least once to form said solid material into a TaN thin film.

상기 제3목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the third object,

a) 기판 상에 절연층을 형성하는 단계;a) forming an insulating layer on the substrate;

b) 상기 절연층의 소정 부위를 식각하여 상기 기판 표면이 노출되는 개구부를 형성하는 단계;b) etching a portion of the insulating layer to form an opening through which the surface of the substrate is exposed;

c) 상기 기판 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 반응 물질로서 가스 상태의 탄탈륨 아민 유도체 또는 탄탈륨 헬라이드 전구체를 도입하는 단계;c) continuously introducing a gaseous tantalum amine derivative or tantalum helide precursor as a reactant material on the substrate surface, the insulating layer and the opening sidewalls;

d) 상기 반응 물질의 일부를 상기 기판 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 화학적으로 흡착시키는 단계;d) continuously chemically adsorbing a portion of the reactant material on the substrate surface, the insulating layer and the opening sidewalls;

e) 상기 기판 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 불활성 가스를 도입하여 상기 반응 물질 중에서 화학적으로 흡착하지 않는 반응 물질을 상기 기판 표면, 절연층 및 개구부 측벽으로부터 제거시키는 단계;e) continuously introducing an inert gas on the substrate surface, the insulating layer and the opening sidewalls to remove from the substrate surface, the insulating layer and the opening sidewalls a reaction material which is not chemically adsorbed in the reaction material;

f) 상기 기판 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 도입하여 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질에 포함되는 리간드 결합을 갖는 원소들을 상기 반응 물질로부터 제거시켜 TaN을 함유하는 고체 물질을 형성하는 단계; 및f) the chemically adsorbed reaction by introducing any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and compounds thereof continuously on the substrate surface, the insulating layer and the opening sidewall Removing the elements having a ligand bond included in the material from the reaction material to form a solid material containing TaN; And

g) 상기 c)-f)를 적어도 한번 반복하여 상기 기판 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 상기 고체 물질을 TaN 박막으로 형성하는 단계를 포함한다.g) repeating c) -f) at least once to continuously form said solid material into a TaN thin film on said substrate surface, insulating layer and opening sidewalls.

상기 제4목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the fourth object,

a) 기판 상에 형성되어 있는 하부 구조물 상에 절연층을 형성하는 단계;a) forming an insulating layer on the lower structure formed on the substrate;

b) 상기 절연층의 소정 부위를 식각하여 상기 하부 구조물 표면이 노출되는 개구부를 형성하는 단계;b) etching a portion of the insulating layer to form an opening through which the surface of the lower structure is exposed;

c) 상기 하부 구조물 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 반응 물질로서 가스 상태의 탄탈륨 아민 유도체 또는 탄탈륨 헬라이드 전구체를 도입하는 단계;c) continuously introducing a gaseous tantalum amine derivative or tantalum helide precursor as a reactant material on the underlying structure surface, insulating layer and opening sidewalls;

d) 상기 반응 물질의 일부를 상기 하부 구조물 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 화학적으로 흡착시키는 단계;d) continuously chemically adsorbing a portion of the reactant material on the underlying structure surface, insulating layer and opening sidewalls;

e) 상기 하부 구조물 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 불활성 가스를 도입하여 상기 반응 물질 중에서 화학적으로 흡착하지 않는 반응 물질을 상기 하부 구조물 표면, 절연층 및 개구부 측벽으로부터 제거시키는 단계;e) continuously introducing an inert gas onto the bottom surface, the insulating layer and the opening sidewall to remove from the bottom surface, the insulating layer and the opening sidewall the reaction material which is not chemically adsorbed in the reaction material;

f) 상기 하부 구조물 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 도입하여 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질에 포함되는 리간드 결합을 갖는 원소들을 상기 반응 물질로부터 제거시켜 TaN을 함유하는 고체 물질을 형성하는 단계;f) chemically adsorbed by introducing any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6 and compounds thereof continuously on the surface of the lower structure, the insulating layer and the opening sidewalls; Removing the elements having ligand bonds included in a reactant from the reactant to form a solid material containing TaN;

g) 상기 c)-f)를 적어도 한번 반복하여 상기 하부 구조물, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 상기 고체 물질을 TaN 박막으로 형성하는 단계; 및g) repeating c) -f) at least once to continuously form said solid material into a TaN thin film on said underlying structure, insulating layer and opening sidewalls; And

h) 상기 개구부에 금속 물질을 충전함과 동시에 상기 TaN 박막 상에 상기 금속 물질을 포함하는 금속층을 형성하는 단계를 포함한다.h) filling the opening with a metal material and simultaneously forming a metal layer including the metal material on the TaN thin film.

본 발명의 방법에 의하면, 상대적으로 낮은 온도에서 낮은 비저항을 갖는 박막을 용이하게 형성할 수 있다. 특히, 리모트 플라즈마 방식에 의해 활성화시킨 제거 가스들을 사용하여 공정을 수행할 수 있기 때문에 플라즈마 형성으로 인한 공정 변수를 배제할 수 있다.According to the method of the present invention, a thin film having a low specific resistance can be easily formed at a relatively low temperature. In particular, since the process can be performed using removal gases activated by a remote plasma method, process variables due to plasma formation can be excluded.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

먼저, 반응 물질로서 금속 원소 및 상기 금속 원소와 화학적으로 결합하는 결합 원소들을 포함하고, 상기 결합 원소들의 일부는 상기 금속 원소와 리간드 결합하는 리간드 결합 원소들을 포함하는 금속 전구체(metallic precursor)를 기판 상에 도입한다.First, a metal precursor and a coupling element chemically bonded to the metal element as a reaction material, a portion of the binding elements on the substrate containing a metallic precursor containing a ligand binding element ligand-binding with the metal element To be introduced.

상기 반응 물질은 기판이 놓여있는 챔버 내부 즉, 상기 기판 상에 도입된다. 그리고, 상기 반응 물질의 금속 원소는 Ta를 포함한다. 여기서, 상기 Ta를 포함하는 반응 물질인 금속 전구체의 예로서는 유기 금속 전구체(metallorganic precursor) 또는 탄탈륨 헬라이드 전구체(tantalum halide precursor)를 들 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 금속 전구체는 탄탈륨 아민 유도체를 포함하는데, 터부틸이미도-트리스-디에틸아미도 탄탈륨(terbutylimido-tris-diethylamido tantalum : TBTDET : (NEt2)3Ta=NBut), Ta(NR1)(NR2R3)3(여기서 R1, R2, R3는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다), Ta(NR1R2)5(여기서 R1, R2는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다) 또는 Ta(NR1R2)x(NR3R4)5-x(여기서 R1, R2, R3, R4는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다) 또는 터셔리아밀이미도-트리스-디메틸아미도 탄탈륨(Tertiaryamylimido-tris-dimethylamido tantalum : Ta(=NC(CH3)2C2H5)(N(CH3)2)3) 등을 들 수 있다. 상기 탄탈륨 헬라이드 전구체는 TaF5, TaCl5, TaBr5또는 TaI5등을 예로 들 수 있다.The reactant material is introduced into the chamber, ie on the substrate, on which the substrate is placed. In addition, the metal element of the reaction material includes Ta. Here, examples of the metal precursor which is the reactant including Ta may include an organic metal precursor or a tantalum halide precursor. Specifically, the organometallic precursor includes a tantalum amine derivative, and terbutylimido-tris-diethylamido tantalum (TBTDET: (NEt 2 ) 3 Ta = NBu t ), Ta ( NR 1 ) (NR 2 R 3 ) 3 , wherein R 1 , R 2 , R 3 are the same or different from each other as H or a C 1 -C 6 alkyl group, Ta (NR 1 R 2 ) 5 , where R 1 R 2 is the same as or different from each other as H or a C 1 -C 6 alkyl group or Ta (NR 1 R 2 ) x (NR 3 R 4 ) 5-x , where R 1 , R 2 , R 3 , R 4 is H or a C 1 -C 6 alk group, same or different from each other) or tertiaryamylimido-tris-dimethylamido tantalum: Ta (= NC (CH 3 ) 2 C 2 H 5 ) (N (CH 3 ) 2 ) 3 ), and the like. The tantalum halide precursor is exemplified by such TaF 5, TaCl 5, TaBr 5 or TaI 5.

이어서, 상기 반응 물질의 일부를 상기 기판 상에 화학적으로 흡착시킨다. 이때, 상기 반응 물질은 가스 상태로 도입된다. 그리고, 상기 반응 물질 중에서 일부가 기판 상에 화학적으로 흡착되고, 나머지는 물리적으로 흡착된다. 이에 따라, 상기 반응 물질 중에서 화학적으로 흡착하지 않은 반응 물질을 상기 기판으로부터 제거시킨다. 이때, 상기 제거는 상기 리간드 결합 원소들의 리간드 교환 또는 상기 리간드 교환에 의한 증착 등을 예로 들 수 있다.A portion of the reactant is then chemically adsorbed onto the substrate. At this time, the reactant is introduced in a gaseous state. In addition, some of the reactants are chemically adsorbed on the substrate, and others are physically adsorbed. Accordingly, the reaction material which is not chemically adsorbed in the reaction material is removed from the substrate. In this case, the removal may include, for example, ligand exchange of the ligand binding elements or deposition by the ligand exchange.

상기 화학적으로 흡착하지 않은 반응 물질 즉, 물리적으로 흡착한 반응 물질들은 불활성 가스를 사용하여 제거시킨다. 사용되는 불활성 가스로서는, 바람직하게는, Ar 또는 N2등을 들 수 있다.The chemically non-adsorbed reactants, that is, the physically adsorbed reactants, are removed using an inert gas. The inert gas is used, preferably, there may be mentioned an Ar or N 2 and the like.

이어서, 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질의 결합 원소들 중에서 상기 리간드 결합 원소들을 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질로부터 제거시켜 상기 기판 상에 상기 금속 원소를 함유하는 고체 물질을 형성한다.Subsequently, among the binding elements of the chemically adsorbed reactant, the ligand binding elements are removed from the chemically adsorbed reactant to form a solid material containing the metal element on the substrate.

상기 리간드 결합 원소들은 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하여 제거시킨다. 바람직하게는, 상기H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹은 리모트 플라즈마 방식으로 활성화시켜 사용한다.The ligand binding elements are removed using any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and mixtures thereof. Preferably, the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6 and mixtures thereof is activated and used in a remote plasma manner.

여기서, 상기 원자층 적층은 0.3-10 Torr의 일정 압력에서 수행된다. 바람직하게는, 상기 원자층 적층은 0.3 Torr 또는 5 Torr의 압력에서 수행된다.Here, the atomic layer deposition is performed at a constant pressure of 0.3-10 Torr. Preferably, the atomic layer deposition is performed at a pressure of 0.3 Torr or 5 Torr.

상기 원자층 적층은 650℃ 이하의 온도에서 수행된다. 그리고, 상기 리간드 결합 원소를 제거하기 위한 물질들을 활성화시킬 경우, 300℃ 이하의 온도에서도 상기 원자층 적층을 이용한 박막 형성이 가능하다.The atomic layer deposition is performed at a temperature of 650 ° C. or less. In addition, when activating materials for removing the ligand binding element, it is possible to form a thin film using the atomic layer stack even at a temperature of less than 300 ℃.

그리고, 상기 원자층 적층을 반복적으로 수행할 경우 TaN 박막이 형성된다. 때문에, 구리 금속층의 장벽 금속층으로서, 상기 TaN 박막을 적극적으로 응용할 수 있다.In addition, when the atomic layer deposition is repeatedly performed, a TaN thin film is formed. Therefore, the TaN thin film can be actively applied as a barrier metal layer of the copper metal layer.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 원자층 적층 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the atomic layer deposition method of the present invention.

도 1a 내지 도 1d는 원자층 적층 방법을 나타내는 단면도들이다. 먼저, 실리콘 재질로 구성된 기판(10)을 챔버 내에 위치시킨다. 그리고, 상기 챔버를 전술한 압력 상태를 갖도록 형성한다. 또한, 기판(10)을 전술한 온도를 갖도록 가열한다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating an atomic layer deposition method. First, the substrate 10 made of a silicon material is placed in the chamber. Then, the chamber is formed to have the aforementioned pressure state. In addition, the substrate 10 is heated to have the above-mentioned temperature.

도 1a를 참조하면, 상기 챔버 내에 놓여있는 기판 상에 반응 물질(12)로서 TBTDET를 도입한다. 이에 따라, 반응 물질(12)의 일부가 기판(10) 상에 화학적으로 흡착한다.Referring to FIG. 1A, TBTDET is introduced as reactant 12 on a substrate lying in the chamber. As a result, a part of the reaction material 12 is chemically adsorbed on the substrate 10.

도 1b를 참조하면, 기판 상에 불활성 가스를 도입시킨다. 이에 따라, 반응물질(12) 중에서 화학적으로 흡착하지 않은 반응 물질은 기판(10)으로부터 제거된다.Referring to FIG. 1B, an inert gas is introduced onto the substrate. Accordingly, the reactants that are not chemically adsorbed among the reactants 12 are removed from the substrate 10.

도 1c를 참조하면, 기판(10) 상에 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 제거 가스 중에서 어느 하나를 도입한다.Referring to FIG. 1C, any one of a removal gas selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and mixtures thereof is introduced onto the substrate 10.

도 1d를 참조하면, 상기 제거 가스의 도입에 의해 기판(10) 상에 화학적으로 흡착한 반응 물질들의 결합 원소들 중에서 리간드 결합하는 원소(12a)들이 제거된다. 상기 제거는 상기 리간드 결합 원소들의 리간드 교환에 의해 이루어질 수도 있다. 이에 따라, 기판(10) 상에 TaN가 함유되는 원자층(14)이 적층된다.Referring to FIG. 1D, among the binding elements of the chemically adsorbed reactants on the substrate 10, the ligand-bound elements 12a are removed by the introduction of the removal gas. The removal may be by ligand exchange of the ligand binding elements. As a result, the atomic layer 14 containing TaN is laminated on the substrate 10.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성한 박막을 XRD로 확인한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 2는 상기 제거 가스로서 NH3, SiH4, 및 이들의 혼합물을 사용하여 상기 원자층 적층을 수행하였을 경우 TaN이 결정질을 이루고 있다는 것을 나타낸다. 상기 도 2에 도시한 그래프는 기판을 400℃ 가열하는 공정 조건에서 수행한 결과를 나타낸다.2 is a graph showing the results of confirming the XRD of the thin film formed according to an embodiment of the present invention. 2 shows that TaN is crystalline when the atomic layer deposition is performed using NH 3 , SiH 4 , and mixtures thereof as the removal gas. The graph shown in FIG. 2 shows the results of the process performed under the process conditions of heating the substrate at 400 ° C.

도 2에서, NH3를 제거 가스로 사용한 경우(C), SiH4를 제거 가스로 사용한 경우(A), 이들의 화합물을 제거 가스로 사용한 경우(B) 모두 TaN 피크(peak)인 (111)이 나타남을 확인할 수 있었다. 이로부터 상기 원자층에 TaN이 함유되어 있다는 것을 확인할 수 있었다.In FIG. 2, when NH 3 is used as the removal gas (C), when SiH 4 is used as the removal gas (A), and when these compounds are used as the removal gas (B), the TaN peak is (111). It was confirmed that this appeared. From this, it was confirmed that TaN was contained in the atomic layer.

상기 TaN가 함유되는 본 발명의 원자층 적층의 반응 메커니즘은 다음과 같다. 상기 반응 물질로서 (NEt2)3Ta=NBut가 기판 상에 화학적으로 흡착된다. 그리고, 상기 불활성 가스에 의해 화학적으로 흡착하지 않은 반응 물질은 제거된다. 상기 제거는 상기 불활성 가스에 의한 정화이다. 이어서, 상기 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 제거 가스 중에서 어느 하나를 상기 기판 상에 도입한다. 그리고, 상기 제거 가스에 의해 상기 (NEt2)3Ta=NBut중에서 리간드 결합을 갖는 원소가 제거된다. 즉, 상기 제거 가스가 리간드 결합 원소와 반응하는 반응력이 상기 리간드 결합 원소가 결합되어 있는 결합력보다 크기 때문에 상기 리간드 결합을 갖는 원소를 제거시킬 수 있다. 이때, 상기 Ta=N은 이중 결합을 갖기 때문에 상기 제거 가스에 별다른 영향을 받지 않는다. 따라서, 상기 리간드 결합 원소가 제거됨으로서 상기 기판 상에는 Ta=N을 함유하는 원자층 박막이 적층된다.The reaction mechanism of the atomic layer stack of the present invention containing TaN is as follows. As the reaction material (NEt 2 ) 3 Ta = NBu t is chemically adsorbed on the substrate. Then, the reaction material which is not chemically adsorbed by the inert gas is removed. The removal is purification with the inert gas. Subsequently, any one of the removal gases selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and compounds thereof is introduced onto the substrate. Then, the gas removed by the elements having the binding among the (NEt 2) 3 Ta = NBu t is removed. That is, since the reaction force that the removal gas reacts with the ligand binding element is greater than the binding force to which the ligand binding element is bound, the element having the ligand bond can be removed. At this time, since Ta = N has a double bond, it is not affected by the removal gas. Therefore, by removing the ligand binding element, an atomic layer thin film containing Ta = N is laminated on the substrate.

상기 원자층 박막의 적층에서, 환원제를 이용한 반응 메카니즘에 대해서는 전술한 강에 개시되어 있다. 그러나, 상기 강에 의하면, 본 발명에서와 같이 제거 가스를 사용하여 리간드 결합 원소를 제거하는 것이 아니라 하이드로겐 레디칼을 환원제를 사용하여 상기 리간드 결합 원소를 치환시키는 것으로 생각된다.In the lamination of the atomic layer thin film, a reaction mechanism using a reducing agent is disclosed in the aforementioned steel. However, according to the above steel, it is thought that the ligand-binding element is substituted for the hydrogen radical by using a reducing agent instead of removing the ligand-binding element using the removal gas as in the present invention.

그리고, 상기 반응 물질인 (NEt2)3Ta=NBut는 650℃ 의 온도에서는 완전 분해된다. 때문에, 상기 온도가 650℃ 이상일 경우에는 상기 원자층 적층이 이루어지지 않는다. 그리고, 상기 온도가 300℃ 이하인 경우에는 상기 반응 물질을 분해되지않는다. 때문에, 상기 제거 가스를 활성화시킨 다음 사용한다. 상기 활성화는, 바람직하게는, 리모트 플라즈마 방식에 의해 이루어진다. 그리고, 상기 온도가 300-650℃ 정도인 경우에는 상기 반응 물질은 부분적으로 분해한다. 때문에, 상기 온도 범위에서의 원자층 적층에서도 상기 제거 가스를 활성화시킨 다음 사용할 경우 상기 제거를 보다 용이하게 촉진시킬 수 있다.In addition, the reaction material (NEt 2 ) 3 Ta = NBu t is completely decomposed at a temperature of 650 ° C. Therefore, when the temperature is 650 ° C. or higher, the atomic layer stacking is not performed. When the temperature is 300 ° C. or less, the reactant is not decomposed. Therefore, it is used after activating the removal gas. The activation is preferably made by a remote plasma method. In addition, when the temperature is about 300-650 ° C., the reaction material partially decomposes. Therefore, even in the atomic layer deposition in the above temperature range, the removal gas can be more easily promoted when used after activating the removal gas.

상기 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법은 상대적으로 낮은 온도에서 낮은 비저항을 갖는 박막을 용이하게 형성할 수 있다. 특히, 상기 방법은 리모트 플라즈마 방식에 의해 활성화시킨 제거 가스들을 사용하기 때문에 플라즈마 형성으로 인한 공정 변수를 배제할 수 있다. 따라서, 낮은 온도에서 수행할 수 있고, 낮은 비저항을 갖고, 우수한 스텝 커버리지의 구현이 용이하고, 간단한 공정 변수를 갖는 원자층 적층을 구현할 수 있다.The thin film formation method using the atomic layer stacking can easily form a thin film having a low specific resistance at a relatively low temperature. In particular, the method can eliminate process variables due to plasma formation since it uses removal gases activated by a remote plasma method. Thus, it is possible to implement atomic layer stacking which can be carried out at low temperatures, has low specific resistance, is easy to implement excellent step coverage, and has simple process parameters.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이에 의해 제한되지 않은다.Hereinafter, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

챔버 내에 기판을 위치시킨 후, 챔버내의 압력을 5 Torr로 조정하였다. 또한, 상기 기판을 450℃ 정도로 가열하였다. 그리고, 상기 압력 및 온도 분위기를 갖는 챔버 내에 10g/min 정도의 유량으로 상기 TBTDET를 도입하여 그 일부를 상기 기판 상에 화학적으로 흡착시켰다. 상기 화학적으로 흡착하지 않지 않은 반응 물질은 불활성 가스를 사용하여 상기 챔버로부터 제거시켰다. 그리고, 리모트 플라즈마방식으로 활성화시킨 NH3를 100sccm 정도의 유량으로 도입하여 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질의 리간드 결합 원소를 제거하였다. 이에 따라, 상기 기판 상에는 TaN을 함유하는 원자층을 박막으로 형성하였다. 상기 공정의 수행으로 수득한 박막에 대하여 XRD 분석을 수행한 바, 도 2에 대하여 설명한 바와 유사하게, (111) 방향성을 갖는 피크가 관찰되었고, 비저항값은 1,254μΩ·cm이었다.After placing the substrate in the chamber, the pressure in the chamber was adjusted to 5 Torr. In addition, the substrate was heated to about 450 ℃. In addition, the TBTDET was introduced at a flow rate of about 10 g / min into the chamber having the pressure and temperature atmosphere, and a part thereof was chemically adsorbed onto the substrate. The reactants that were not chemically adsorbed were removed from the chamber using an inert gas. Then, NH 3 activated by a remote plasma method was introduced at a flow rate of about 100 sccm to remove the ligand-binding element of the chemically adsorbed reactant. Accordingly, an atomic layer containing TaN was formed on the substrate as a thin film. XRD analysis was performed on the thin film obtained by performing the above process. Similarly to FIG. 2, a peak having a (111) orientation was observed, and the resistivity value was 1,254 μΩ · cm.

실시예 2Example 2

상기 기판을 500℃에서 가열한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 상기 TaN으로 구성된 원자층을 박막으로 형성하였다. 수득한 TaN층의 비저항을 측정한 바, 측정된 비저항 값은 1,035μΩ·cm를 나타냈다. 그리고, 상기 박막에 대하여 XRD 분석을 수행한 바, 도 2에 대하여 설명한 바와 유사하게, (111) 방향성을 갖는 피크를 관찰하였다.Except that the substrate was heated at 500 ° C in the same manner as in Example 1 to form an atomic layer consisting of TaN as a thin film. The resistivity of the obtained TaN layer was measured, and the measured resistivity value was 1,035 µΩ · cm. In addition, when XRD analysis was performed on the thin film, a peak having a (111) orientation was observed similarly to that described with reference to FIG. 2.

실시예 3Example 3

상기 기판을 550℃에서 가열한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 상기 TaN으로 구성된 원자층을 박막으로 형성하였다. 수득한 TaN층의 비저항을 측정한 바, 측정된 비저항 값은 1,117μΩ·cm를 나타냈다. 그리고, 상기 박막에 대하여 XRD 분석을 수행한 바, 도 2에 대하여 설명한 바와 유사하게, (111) 방향성을 갖는 피크를 관찰하였다.Except that the substrate was heated at 550 ℃ to form a thin film of the atomic layer consisting of TaN in the same manner as in Example 1. The resistivity of the obtained TaN layer was measured, and the measured resistivity value was 1,117 µΩ · cm. In addition, when XRD analysis was performed on the thin film, a peak having a (111) orientation was observed similarly to that described with reference to FIG. 2.

실시예 4Example 4

상기 기판을 600℃에서 가열한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 상기 TaN으로 구성된 원자층을 박막으로 형성하였다. 수득한 TaN층의 비저항을 측정한 바, 측정된 비저항 값은 721μΩ·cm를 나타냈다. 그리고, 상기 박막에 대하여 XRD 분석을 수행한 바, 도 2에 대하여 설명한 바와 유사하게, (111) 방향성을 갖는 피크를 관찰하였다.Except that the substrate was heated at 600 ° C in the same manner as in Example 1 to form an atomic layer consisting of TaN as a thin film. The resistivity of the obtained TaN layer was measured, and the measured resistivity value was 721 µΩ · cm. In addition, when XRD analysis was performed on the thin film, a peak having a (111) orientation was observed similarly to that described with reference to FIG. 2.

실시예 5Example 5

챔버 내에 기판을 위치시킨 후, 챔버 내의 압력을 0.3 Torr로 조정하였다. 또한, 상기 기판을 500℃ 정도로 가열하였다. 그리고, 상기 압력 및 온도 분위기를 갖는 챔버 내에 10g/min 정도의 유량으로 상기 TBTDET를 도입하여 그 일부를 상기 기판 상에 화학적으로 흡착시켰다. 상기 화학적으로 흡착하지 않지 않은 반응 물질은 불활성 가스를 사용하여 상기 챔버로부터 제거시켰다. 그리고, 리모트 플라즈마 방식으로 활성화시킨 NH3를 500sccm 정도의 유량으로 도입하여 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질의 리간드 결합 원소를 제거하였다. 이에 따라, 상기 기판 상에는 TaN을 함유하는 원자층을 박막으로 형성하였다. 상기 공정의 수행으로 수득한 박막에 대하여 XRD 분석을 수행한 바, 도 2에 대하여 설명한 바와 유사하게, (111) 방향성을 갖는 피크가 관찰되었고, 비저항값은 1,744μΩ·cm이었다.After placing the substrate in the chamber, the pressure in the chamber was adjusted to 0.3 Torr. In addition, the substrate was heated to about 500 ℃. In addition, the TBTDET was introduced at a flow rate of about 10 g / min into the chamber having the pressure and temperature atmosphere, and a part thereof was chemically adsorbed onto the substrate. The reactants that were not chemically adsorbed were removed from the chamber using an inert gas. In addition, NH 3 activated by a remote plasma method was introduced at a flow rate of about 500 sccm to remove the ligand-binding element of the chemically adsorbed reactant. Accordingly, an atomic layer containing TaN was formed on the substrate as a thin film. As a result of performing the XRD analysis on the thin film obtained by performing the above process, similar to that described with reference to FIG. 2, a peak having a (111) orientation was observed, and the resistivity value was 1,744 μΩ · cm.

실시예 6Example 6

상기 기판을 550℃에서 가열한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 상기 TaN으로 구성된 원자층을 박막으로 형성하였다. 수득한 TaN층의 비저항을 측정한 바, 측정된 비저항 값은 1,301μΩ·cm를 나타냈다. 그리고, 상기 박막에 대하여 XRD 분석을 수행한 바, 도 2에 대하여 설명한 바와 유사하게, (111) 방향성을 갖는 피크를 관찰하였다.An atomic layer composed of TaN was formed in a thin film in the same manner as in Example 5 except that the substrate was heated at 550 ° C. The resistivity of the obtained TaN layer was measured, and the measured resistivity value was 1,301 µΩ · cm. In addition, when XRD analysis was performed on the thin film, a peak having a (111) orientation was observed similarly to that described with reference to FIG. 2.

실시예 7Example 7

상기 기판을 600℃에서 가열한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 상기 TaN으로 구성된 원자층을 박막으로 형성하였다. 수득한 TaN층의 비저항을 측정한 바, 측정된 비저항 값은 1,304μΩ·cm를 나타냈다. 그리고, 상기 박막에 대하여 XRD 분석을 수행한 바, 도 2에 대하여 설명한 바와 유사하게, (111) 방향성을 갖는 피크를 관찰하였다.Except that the substrate was heated at 600 ℃ to form a thin film of the atomic layer consisting of TaN in the same manner as in Example 5. The resistivity of the obtained TaN layer was measured, and the measured resistivity value was 1,304 µΩ · cm. In addition, when XRD analysis was performed on the thin film, a peak having a (111) orientation was observed similarly to that described with reference to FIG. 2.

실시예 8Example 8

챔버 내에 기판을 위치시킨 후, 챔버 내의 압력을 5 Torr로 조정하였다. 또한, 상기 기판을 400℃ 정도로 가열하였다. 그리고, 상기 압력 및 온도 분위기를 갖는 챔버 내에 10g/min 정도의 유량으로 상기 TBTDET를 도입하여 그 일부를 상기 기판 상에 화학적으로 흡착시켰다. 상기 화학적으로 흡착하지 않지 않은 반응 물질은 불활성 가스를 사용하여 상기 챔버로부터 제거시켰다. 그리고, 리모트 플라즈마 방식으로 활성화시킨 NH3를 500sccm 정도의 유량으로 도입하여 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질의 리간드 결합 원소를 제거하였다. 이에 따라, 상기 기판 상에는 TaN을 함유하는 원자층을 박막으로 형성하였다. 상기 공정의 수행으로 수득한 박막에 대하여 XRD 분석을 수행한 바, 도 2에 대하여 설명한 바와 유사하게, (111) 방향성을 갖는 피크가 관찰되었고, 비저항값은 924.5μΩ·cm이었다.After placing the substrate in the chamber, the pressure in the chamber was adjusted to 5 Torr. In addition, the substrate was heated to about 400 ℃. In addition, the TBTDET was introduced at a flow rate of about 10 g / min into the chamber having the pressure and temperature atmosphere, and a part thereof was chemically adsorbed onto the substrate. The reactants that were not chemically adsorbed were removed from the chamber using an inert gas. In addition, NH 3 activated by a remote plasma method was introduced at a flow rate of about 500 sccm to remove the ligand-binding element of the chemically adsorbed reactant. Accordingly, an atomic layer containing TaN was formed on the substrate as a thin film. As a result of performing the XRD analysis on the thin film obtained by performing the above process, a peak having a (111) orientation was observed similarly to that described with reference to FIG. 2, and the specific resistance value was 924.5 μΩ · cm.

실시예 9Example 9

상기 기판을 450℃에서 가열한 것을 제외하고는 상기 실시예 8과 동일한 방법으로 상기 TaN으로 구성된 원자층을 박막으로 형성하였다. 수득한 TaN층의 비저항을 측정한 바, 측정된 비저항 값은 685μΩ·cm를 나타냈다. 그리고, 상기 박막에 대하여 XRD 분석을 수행한 바, 도 2에 대하여 설명한 바와 유사하게, (111) 방향성을 갖는 피크를 관찰하였다.Except that the substrate was heated at 450 ℃ to form an atomic layer consisting of the TaN thin film in the same manner as in Example 8. The resistivity of the obtained TaN layer was measured, and the measured resistivity value was 685 µΩ · cm. In addition, when XRD analysis was performed on the thin film, a peak having a (111) orientation was observed similarly to that described with reference to FIG. 2.

실시예 10Example 10

챔버 내에 기판을 위치시킨 후, 챔버 내의 압력을 1 Torr로 조정하였다. 또한, 상기 기판을 250℃ 정도로 가열하였다. 그리고, 상기 압력 및 온도 분위기를 갖는 챔버 내에 10g/min 정도의 유량으로 상기 터셔리아밀이미도-트리스-디메틸아미도 탄탈륨을 도입하여 그 일부를 상기 기판 상에 화학적으로 흡착시켰다. 상기 화학적으로 흡착하지 않지 않은 반응 물질은 불활성 가스를 사용하여 상기 챔버로부터 제거시켰다. 그리고, 리모트 플라즈마 방식으로 활성화시킨 NH3를 500sccm 정도의 유량으로 도입하여 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질의 리간드 결합 원소를 제거하였다. 이에 따라, 상기 기판 상에는 TaN을 함유하는 원자층을 박막으로 형성하였다. 상기 공정의 수행으로 수득한 박막에 대하여 XRD 분석을 수행한 바, 도 2에 대하여 설명한 바와 유사하게, (111) 방향성을 갖는 피크가 관찰되었다.After placing the substrate in the chamber, the pressure in the chamber was adjusted to 1 Torr. In addition, the substrate was heated to about 250 ℃. The tertiary millimido-tris-dimethylamido tantalum was introduced into the chamber having the pressure and temperature atmosphere at a flow rate of about 10 g / min, and a part thereof was chemically adsorbed onto the substrate. The reactants that were not chemically adsorbed were removed from the chamber using an inert gas. In addition, NH 3 activated by a remote plasma method was introduced at a flow rate of about 500 sccm to remove the ligand-binding element of the chemically adsorbed reactant. Accordingly, an atomic layer containing TaN was formed on the substrate as a thin film. As a result of performing XRD analysis on the thin film obtained by performing the above process, a peak having (111) orientation was observed similarly as described with reference to FIG. 2.

비교예Comparative example

그리고, 전술한 강 등의 문헌 에 개시된 바와 같이, H2를 환원성 가스로 사용하여 박막을 형성해 보았다. 상기 적층 공정은 다음과 같이 수행하였다. 상기 압력은 0.3 Torr로 조정하였고, 상기 기판은 400℃ 정도로 가열하였다. 그리고, 상기 TBTDET를 10g/min 정도의 유량으로 도입하였고, 상기 NH3는 500sccm의 유량으로 도입하였다. 상기 조건에 의해 형성한 박막은 도 3에 도시된 바와 같은 결과를 나타내었다. 즉, 상기 환원성 가스인 H2의 유량이 증가할수록 상기 박막의 비저항이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.Then, as disclosed in the above-mentioned steel and the like, a thin film was formed using H 2 as a reducing gas. The lamination process was performed as follows. The pressure was adjusted to 0.3 Torr and the substrate was heated to about 400 ° C. The TBTDET was introduced at a flow rate of about 10 g / min, and the NH 3 was introduced at a flow rate of 500 sccm. The thin film formed under the above conditions showed the result as shown in FIG. 3. That is, it was confirmed that the specific resistance of the thin film increased as the flow rate of the reducing gas H 2 increased.

이하, TaN 박막을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of forming a TaN thin film will be described.

상기 TaN 박막 형성은 상기 원자층 적층 방법을 적용하는 동일한 공정 조건으로 수행한다. 이때, 상기 불활성 가스를 사용하여 상기 화학적으로 흡착하지 않은 반응 물질을 제거시키는 공정과, 상기 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하여 리간드 결합을 갖는 원소를 제거시키는 공정을 반복적으로 수행할 수 있다. 이는, 상기 TaN 박막 내에 존재하는 불순물을 완전하게 제거하기 위함이다. 그리고, 상기 원자층 적층 방법을 반복적으로 수행함으로서 상기 TaN 박막을 형성할 수 있다. 즉, 상기 원자층 적층을 반복적으로 수행함으로서 상기 원자층이 소정의 두께를 갖는 TaN 박막으로 형성되는 것이다. 상기 박막의 두께는 상기 반복 회수에 따라 차이가 있다. 때문에, 상기 반복 회수를 조절함으로서 상기 박막 두께를 정확하게 제어할 수 있다. 또한, 상기 박막 형성이 원자층 적층 방법을 이용하기 때문에 양호한 스텝 커버리지를 갖는 박막을 형성할 수 있다. 이외에도, 상기 TaN 박막을 형성한 이후 리모트 플라즈마 방식으로 활성화시킨 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하여 상기 TaN 박막을 포스트 처리할 수 있다. 이 또한, 상기 TaN 박막 내에 존재하는 불순물을 완전하게 제거하기 위함이다.The TaN thin film is formed under the same process conditions to which the atomic layer deposition method is applied. In this case, any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and compounds thereof may be removed using the inert gas to remove the chemically unreacted reactants. Can be used repeatedly to remove elements having ligand bonds. This is to completely remove impurities present in the TaN thin film. The TaN thin film may be formed by repeatedly performing the atomic layer deposition method. That is, by repeatedly performing the atomic layer deposition, the atomic layer is formed of a TaN thin film having a predetermined thickness. The thickness of the thin film is different depending on the number of repetitions. Therefore, the thickness of the thin film can be accurately controlled by adjusting the number of repetitions. In addition, since the thin film formation uses the atomic layer deposition method, a thin film having good step coverage can be formed. In addition, after the TaN thin film is formed, the TaN thin film is post-treated using any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and compounds thereof activated by a remote plasma method. can do. This is also to completely remove impurities present in the TaN thin film.

먼저, 개구부를 갖는 절연층 패턴이 형성된 기판을 챔버 내에 위치시킨다. 그리고, 전술한 원자층 적층 방법과 동일한 방법으로 상기 기판 상에 TaN을 함유하는 원자층을 적층시킨다. 이때, 상기 원자층은 상기 기판 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 형성된다. 그리고, 상기 원자층 적층 방법을 반복 수행한다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기판(40) 표면, 절연층(42) 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 상기 TaN 박막(44)이 형성된다.First, a substrate on which an insulating layer pattern having an opening is formed is placed in a chamber. Then, an atomic layer containing TaN is laminated on the substrate in the same manner as the above-described atomic layer deposition method. In this case, the atomic layer is continuously formed on the substrate surface, the insulating layer and the sidewall of the opening. Then, the atomic layer deposition method is repeated. Accordingly, as shown in FIG. 4, the TaN thin film 44 is continuously formed on the surface of the substrate 40, the insulating layer 42, and the sidewall of the opening.

그리고, 상기 TaN 박막은 상기 개구부를 갖는 절연층 패턴이 형성된 기판 뿐만 아니라 기판 상에 형성된 다층 배선 구조물 상에도 용이하게 적용할 수 있다.The TaN thin film may be easily applied not only to a substrate on which an insulating layer pattern having the opening is formed, but also to a multilayer wiring structure formed on the substrate.

이하, 상기 TaN 박막을 포함하는 배선층 형성 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a wiring layer forming method including the TaN thin film will be described.

먼저, 챔버 내에 개구부를 갖는 절연층 패턴이 형성된 기판을 위치시킨다. 상기 개구부는 11 : 1 정도의 종횡비(aspect ratio)를 갖는다. 그리고, 상기 기판이 놓여있는 주변을 0.3 Torr의 압력으로 형성한다. 또한, 상기 기판을 450℃ 정도로 가열한다. 이어서, 상기 반응 물질로서 상기 TBTDET를 10g/min 정도의 유량으로 도입한다. 이에 따라, 상기 반응 물질의 일부가 상기 기판 상에 화학적으로 흡착한다. 그리고, 상기 불활성 가스로서 Ar을 100sccm 정도의 유량으로 도입하여 화학적으로 흡착하지 않은 반응 물질을 상기 기판으로부터 제거한다. 이어서, 리모트 플라즈마 방식으로 활성화시킨 NH3를 500sccm, SiH4를 100sccm 정도의 유량으로 도입한다. 상기 NH3및 SiH4의 도입에 의해 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질의 리간드 결합 원소가 제거된다. 따라서, 상기 기판 상에는 TaN을 함유하는 원자층이 적층된다. 이때, 상기 불활성 가스를 사용하여 상기 화학적으로 흡착하지 않은 반응 물질을 제거시키는 공정과, 상기 NH3, 및 SiH4를 사용하여 리간드 결합을 갖는 원소를 제거시키는 공정을 반복적으로 수행할 수 있다. 이는, 상기 TaN 박막 내에 존재하는 불순물을 완전히 제거하기 위함이다. 그리고, 상기 공정 조건으로 반응 물질, 불활성 가스 및 제거 가스의 도입을 600회 정도 반복 수행한다. 따라서, 상기 원자층이 계속 적층됨에 따라 개구부 측벽, 절연층 및 상기 개구부 저부에 노출된 기판 표면 상에 연속적으로 TaN 박막이 형성된다. 이외에도, 상기 TaN 박막을 형성한 이후 리모트 플라즈마 방식으로 활성화시킨 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하여 상기 TaN 박막을 포스트 처리할 수 있다. 이 또한, 상기 TaN 박막 내에 존재하는 불순물을 완전하게 제거하기 위함이다.First, a substrate on which an insulating layer pattern having an opening is formed is placed in a chamber. The opening has an aspect ratio of about 11: 1. Then, the periphery of the substrate is formed at a pressure of 0.3 Torr. In addition, the substrate is heated to about 450 ℃. Subsequently, the TBTDET is introduced at a flow rate of about 10 g / min as the reaction material. Thus, a portion of the reactant chemically adsorbs on the substrate. Ar is introduced as the inert gas at a flow rate of about 100 sccm to remove the chemically adsorbed reaction material from the substrate. Subsequently, 500 sccm of NH 3 activated by the remote plasma system and SiH 4 are introduced at a flow rate of about 100 sccm. Introduction of the NH 3 and SiH 4 removes the ligand binding element of the chemically adsorbed reactant. Thus, an atomic layer containing TaN is laminated on the substrate. In this case, the process of removing the chemically adsorbed reaction material using the inert gas, and the process of removing the element having a ligand bond using the NH 3 , and SiH 4 may be repeatedly performed. This is to completely remove impurities present in the TaN thin film. In addition, introduction of the reactant, the inert gas, and the removal gas is repeated about 600 times under the process conditions. Thus, as the atomic layers are continuously stacked, TaN thin films are continuously formed on the opening sidewalls, the insulating layer, and the substrate surface exposed to the bottom of the openings. In addition, after the TaN thin film is formed, the TaN thin film is post-treated using any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and compounds thereof activated by a remote plasma method. can do. This is also to completely remove impurities present in the TaN thin film.

상기 TaN 박막은 원자층 적층으로 형성하기 때문에 우수한 스텝 커버리지를 갖는다. 그리고, 낮은 온도의 공정 수행이 가능하다. 또한, 상기 TaN 박막의 공정 조건은 상기 원자층 적층이 상기 리모트 플라즈마 방식의 채택하기 때문에 간단한 공정 변수를 갖는다.The TaN thin film has excellent step coverage because it is formed by atomic layer stacking. In addition, a low temperature process can be performed. In addition, the processing conditions of the TaN thin film have a simple process variable because the atomic layer deposition adopts the remote plasma method.

상기 TaN 박막은 금속층의 장벽 금속층으로 응용할 수 있다. 특히, 구리 금속층의 장벽 금속층으로 적극적으로 응용할 수 있다.The TaN thin film may be applied as a barrier metal layer of a metal layer. In particular, it can be actively applied as a barrier metal layer of a copper metal layer.

구체적으로, 기판 상에 형성되어 있는 개구부를 갖는 절연층 패턴 상에 상기 원자층 적층을 이용한 TaN 박막 형성 방법으로 TaN 박막을 형성한다. 이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기판(50), 개구부 측벽 및 절연층(52) 패턴 상에 연속적으로 TaN 박막(54)이 형성된다. 그리고, 상기 TaN 박막(54) 상에 구리 금속층(56)을 형성한다. 상기 구리 금속층(56)은 주로 통상의 박막 형성 방법으로 형성한다.Specifically, the TaN thin film is formed on the insulating layer pattern having the opening formed on the substrate by the TaN thin film forming method using the atomic layer stacking. Accordingly, as shown in FIG. 5, the TaN thin film 54 is continuously formed on the substrate 50, the opening sidewalls, and the insulating layer 52 pattern. In addition, a copper metal layer 56 is formed on the TaN thin film 54. The copper metal layer 56 is mainly formed by a conventional thin film forming method.

이와 같이, 상기 구리 금속층의 장벽 금속층으로서 TaN 박막을 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 상기 구리가 갖는 특징을 극대화시킬 수 있다.In this manner, the TaN thin film can be easily formed as the barrier metal layer of the copper metal layer. Therefore, it is possible to maximize the characteristics of the copper.

또한, 상기 방법은 Al, Ru, Si를 포함하는 박막 형성에 적극적으로 응용할 수 있다.In addition, the method can be actively applied to the formation of a thin film containing Al, Ru, Si.

따라서, 본 발명에 의하면, 상대적으로 낮은 온도에서, 낮은 비저항을 갖는 금속 원소를 포함하는 원자층을 용이하게 형성할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 원자층 적층은 간단한 공정 변수를 갖는다. 때문에, 상기 원자층 적층을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다. 즉, 상기 원자층 적층에 사용되는 가스의 활성화를 리모트 플라즈마 방식을 채택하기 때문이다. 이와 같이, 상기 원자층 적층이 갖는 장점 뿐만 아니라 간단한 공정 변수를 갖기 때문에 상기 원자층 적층을 박막 형성에 적극적으로 응용할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.Therefore, according to the present invention, an atomic layer containing a metal element having a low specific resistance can be easily formed at a relatively low temperature. In addition, the atomic layer deposition has simple process parameters. Therefore, there is an effect that the atomic layer deposition can be easily performed. That is, the remote plasma system is adopted to activate the gas used for the atomic layer deposition. As described above, not only the advantages of the atomic layer stacking but also simple process parameters can be expected to effectively apply the atomic layer stacking to thin film formation.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. I can understand that you can.

Claims (35)

a) 반응 물질로서 금속 원소 및 상기 금속 원소와 화학적으로 결합하는 결합 원소들을 포함하고, 상기 결합 원소들의 일부는 상기 금속 원소와 리간드 결합하는 리간드 결합 원소들을 포함하는 금속 전구체(metallic precursor)를 기판 상에 도입하는 단계;a) a metal precursor comprising a metal element and binding elements chemically bonded to the metal element, and a portion of the binding elements comprises a metallic precursor comprising a ligand binding element ligand-binding with the metal element. Introducing to; b) 상기 반응 물질의 일부를 상기 기판 상에 화학적으로 흡착시키는 단계;b) chemically adsorbing a portion of the reactant onto the substrate; c) 상기 반응 물질 중에서 화학적으로 흡착하지 않는 반응 물질을 상기 기판으로부터 제거시키는 단계; 및c) removing from the substrate a reactant that is not chemically adsorbed in the reactant; And d) 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질의 결합 원소들 중에서 상기 리간드 결합 원소들을 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질로부터 제거시켜 상기 기판 상에 상기 금속 원소를 함유하는 고체 물질을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.d) removing the ligand binding elements from the chemically adsorbed reactants among the chemically adsorbed reactant elements to form a solid material containing the metal element on the substrate; An atomic layer lamination method. 제1항에 있어서, 상기 반응 물질에 포함되는 금속 원소는 Ta를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.The atomic layer deposition method of claim 1, wherein the metal element included in the reactive material comprises Ta. 제1항에 있어서, 상기 반응 물질은 유기 금속 전구체(metallorganic precursor) 또는 탄탈륨 헬라이드 전구체(tantalum halide precursor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.The method of claim 1, wherein the reactant comprises an organic metal precursor or a tantalum halide precursor. 제3항에 있어서, 상기 유기 금속 전구체는 탄탈륨 아민 유도체(tantalum amine derivative)인 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.The method of claim 3, wherein the organometallic precursor is a tantalum amine derivative. 제4항에 있어서, 상기 탄탈륨 아민 유도체는 터부틸이미도-트리스-디에틸아미도 탄탈륨(terbutylimido-tris-diethylamido tantalum : TBTDET : (NEt2)3Ta=NBut), Ta(NR1)(NR2R3)3(여기서 R1, R2, R3는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다), Ta(NR1R2)5(여기서 R1, R2는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다) 또는 Ta(NR1R2)x(NR3R4)5-x(여기서 R1, R2, R3, R4는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.The method of claim 4, wherein the tantalum amine derivative is terbutylimido-tris-diethylamido tantalum (TBTDET: (NEt 2 ) 3 Ta = NBu t ), Ta (NR 1 ) ( NR 2 R 3 ) 3 , wherein R 1 , R 2 , R 3 are the same or different from each other as H or a C 1 -C 6 alkyl group, Ta (NR 1 R 2 ) 5 , wherein R 1 , R 2 are H or a C 1 -C 6 alk group same or different from each other) or Ta (NR 1 R 2 ) x (NR 3 R 4 ) 5-x , where R 1 , R 2 , R 3 , R 4 is H or A C 1 -C 6 alkali group, the same or different from each other); 제3항에 있어서, 상기 탄탈륨 헬라이드 전구체는 TaF5, TaCl5, TaBr5또는 TaI5를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.The method of claim 3, wherein the tantalum halide precursor, TaF 5, TaCl 5, TaBr 5 or TaI atomic layer depositing method comprising the five. 제1항에 있어서, 상기 반응 물질은 가스 상태로 도입되는 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.The method of claim 1, wherein the reactant material is introduced in a gaseous state. 제1항에 있어서, 상기 화학적으로 흡착하지 않은 반응 물질은 불활성 가스를 사용하여 제거시키는 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.The method of claim 1, wherein the chemically unreacted reactant is removed using an inert gas. 제8항에 있어서, 상기 불활성 가스는 Ar 또는 N2인 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.The method of claim 8, wherein the inert gas is Ar or N 2 . 제1항에 있어서, 상기 리간드 결합 원소는 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하여 제거시키는 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.The method of claim 1, wherein the ligand binding element is removed using any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and mixtures thereof. . 제1항에 있어서, 상기 리간드 결합 원소는 활성화시킨 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하여 제거시키는 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.The atomic layer of claim 1, wherein the ligand binding element is removed using any one selected from the group consisting of activated H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and mixtures thereof. Lamination method. 제11항에 있어서, 상기 활성화는 리모트 플라즈마 방식에 의한 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.12. The method of claim 11, wherein the activation is by remote plasma. 제1항에 있어서, 상기 고체 물질은 TaN인 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.The method of claim 1, wherein the solid material is TaN. 제1항에 있어서, 상기 a)-d)는 650℃ 이하의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.The method of claim 1, wherein a) -d) is carried out at a temperature of 650 ℃ or less. 제1항에 있어서, 상기 a)-d)는 0.3 - 10 Torr의 일정 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층 방법.The method of claim 1, wherein a) -d) maintains a constant pressure of 0.3-10 Torr. a) 반응 물질로서 가스 상태의 탄탈륨 아민 유도체(tantalum amine derivative) 또는 탄탈륨 헬라이드 전구체(tantalum halide precursor)를 기판 상에 도입하는 단계;a) introducing a gaseous tantalum amine derivative or tantalum halide precursor as a reactant onto the substrate; b) 상기 반응 물질의 일부를 상기 기판 상에 화학적으로 흡착시키는 단계;b) chemically adsorbing a portion of the reactant onto the substrate; c) 상기 기판 상에 불활성 가스를 도입하여 상기 반응 물질 중에서 화학적으로 흡착하지 않는 반응 물질을 상기 기판으로부터 제거시키는 단계;c) introducing an inert gas onto the substrate to remove from the substrate a reactant that is not chemically adsorbed in the reactant; d) 상기 기판 상에 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 도입하여 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질에 포함되는 리간드 결합을 갖는 원소들을 상기 반응 물질로부터 제거시켜 TaN을 함유하는 고체 물질을 형성하는 단계; 및d) an element having a ligand bond included in the chemically adsorbed reaction material by introducing any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and compounds thereof on the substrate; Removing them from the reaction material to form a solid material containing TaN; And e) 상기 a)-d)를 적어도 한번 반복하여 상기 고체 물질을 TaN 박막으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.e) repeating the a) -d) at least once to form the solid material into a TaN thin film. 제16항에 있어서, 상기 탄탈륨 아민 유도체는 터부틸이미도-트리스-디에틸아미도 탄탈륨(terbutylimido-tris-diethylamido tantalum : TBTDET : (NEt2)3Ta=NBut), Ta(NR1)(NR2R3)3(여기서 R1, R2, R3는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다), Ta(NR1R2)5(여기서 R1, R2는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다) 또는 Ta(NR1R2)x(NR3R4)5-x(여기서 R1, R2, R3, R4는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.17. The method of claim 16, wherein the tantalum amine derivative is terbutylimido-tris-diethylamido tantalum (TBTDET: (NEt 2 ) 3 Ta = NBu t ), Ta (NR 1 ) ( NR 2 R 3 ) 3 , wherein R 1 , R 2 , R 3 are the same or different from each other as H or a C 1 -C 6 alkyl group, Ta (NR 1 R 2 ) 5 , wherein R 1 , R 2 are H or a C 1 -C 6 alk group same or different from each other) or Ta (NR 1 R 2 ) x (NR 3 R 4 ) 5-x , where R 1 , R 2 , R 3 , R 4 is H or C 1 -C 6 Alkyl group is the same or different from each other), the method for forming a thin film using atomic layer lamination. 제16항에 있어서, 상기 탄탈륨 헬라이드 전구체는 TaF5, TaCl5, TaBr5또는 TaI5를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.17. The method of claim 16 wherein the tantalum halide precursor, TaF 5, TaCl 5, TaBr 5 or the thin film forming method using the atomic layer depositing comprises a TaI 5. 제16항에 있어서, 상기 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물은 리모트 플라즈마 방식에 의해 활성화시킨 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.The method of claim 16, wherein the H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and compounds thereof are activated by a remote plasma method. 제16항에 있어서, 상기 a)-d)는 650℃ 이하의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.The method of claim 16, wherein the a) to d) are performed at a temperature of about 650 ° C. or less. 제16항에 있어서, 상기 a)-d)는 0.3 - 10 Torr의 일정 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.17. The method of claim 16, wherein the a) -d) maintains a constant pressure of 0.3-10 Torr. 제16항에 있어서, 상기 e) 단계를 수행하기 이전에 상기 c)-d) 단계들을 적어도 한번 반복하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.17. The method of claim 16, wherein the steps c) -d) are repeated at least once before performing step e). 제16항에 있어서, 상기 e) 단계를 수행한 이후에 리모트 플라즈마 방식으로 활성화시킨 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하여 상기 TaN 박막을 포스트 처리하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.The method according to claim 16, wherein any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and compounds thereof activated by a remote plasma method after performing step e) is used. A thin film forming method using atomic layer deposition, characterized in that the TaN thin film is post-processed. a) 기판 상에 절연층을 형성하는 단계;a) forming an insulating layer on the substrate; b) 상기 절연층의 소정 부위를 식각하여 상기 기판 표면이 노출되는 개구부를 형성하는 단계;b) etching a portion of the insulating layer to form an opening through which the surface of the substrate is exposed; c) 상기 기판 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 반응 물질로서 가스 상태의 탄탈륨 아민 유도체(tantalum amine derivative) 또는 탄탈륨 헬라이드 전구체(tantalum halide precursor)를 도입하는 단계;c) continuously introducing a gaseous tantalum amine derivative or tantalum halide precursor as a reactant on the substrate surface, the insulating layer and the opening sidewalls; d) 상기 반응 물질의 일부를 상기 기판 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 화학적으로 흡착시키는 단계;d) continuously chemically adsorbing a portion of the reactant material on the substrate surface, the insulating layer and the opening sidewalls; e) 상기 기판 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 불활성 가스를 도입하여 상기 반응 물질 중에서 화학적으로 흡착하지 않는 반응 물질을 상기 기판 표면, 절연층 및 개구부 측벽으로부터 제거시키는 단계;e) continuously introducing an inert gas on the substrate surface, the insulating layer and the opening sidewalls to remove from the substrate surface, the insulating layer and the opening sidewalls a reaction material which is not chemically adsorbed in the reaction material; f) 상기 기판 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 도입하여 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질에 포함되는 리간드 결합을 갖는 원소들을 상기 반응 물질로부터 제거시켜 TaN을 함유하는 고체 물질을 형성하는 단계; 및f) the chemically adsorbed reaction by introducing any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and compounds thereof continuously on the substrate surface, the insulating layer and the opening sidewall Removing the elements having a ligand bond included in the material from the reaction material to form a solid material containing TaN; And g) 상기 c)-f)를 적어도 한번 반복하여 상기 기판 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 상기 고체 물질을 TaN 박막으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.g) repeating c) -f) at least once to continuously form the solid material into a TaN thin film on the substrate surface, the insulating layer and the opening sidewalls. Way. 제24항에 있어서, 상기 탄탈륨 아민 유도체는 터부틸이미도-트리스-디에틸아미도 탄탈륨(terbutylimido-tris-diethylamido tantalum : TBTDET : (NEt2)3Ta=NBut), Ta(NR1)(NR2R3)3(여기서 R1, R2, R3는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다), Ta(NR1R2)5(여기서 R1, R2는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다) 또는 Ta(NR1R2)x(NR3R4)5-x(여기서 R1, R2, R3, R4는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.The method of claim 24, wherein the tantalum amine derivative is terbutylimido-tris-diethylamido tantalum (TBTDET: (NEt 2 ) 3 Ta = NBu t ), Ta (NR 1 ) ( NR 2 R 3 ) 3 , wherein R 1 , R 2 , R 3 are the same or different from each other as H or a C 1 -C 6 alkyl group, Ta (NR 1 R 2 ) 5 , wherein R 1 , R 2 are H or a C 1 -C 6 alk group same or different from each other) or Ta (NR 1 R 2 ) x (NR 3 R 4 ) 5-x , where R 1 , R 2 , R 3 , R 4 is H or C 1 -C 6 Alkyl group is the same or different from each other), the method for forming a thin film using atomic layer lamination. 제24항에 있어서, 상기 탄탈륨 헬라이드 전구체는 TaF5, TaCl5, TaBr5또는 TaI5를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.25. The method of claim 24 wherein said tantalum halide precursor is TaF 5, TaCl 5, TaBr 5 TaI 5 or the thin film forming method using the atomic layer depositing comprises a. 제24항에 있어서, 상기 절연층은 산화 물질을 포함하는 박막이고, 상기 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물은 리모트 플라즈마 방식에 의해 활성화시킨 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.The atomic layer of claim 24, wherein the insulating layer is a thin film containing an oxidizing material, and the H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and compounds thereof are activated by a remote plasma method. Thin film formation method using lamination. 제24항에 있어서, 상기 g) 단계를 수행하기 이전에 상기 e)-f) 단계들을 적어도 한번 반복하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.25. The method of claim 24, wherein the steps e) -f) are repeated at least once before performing step g). 제24항에 있어서, 상기 g) 단계를 수행한 이후에 리모트 플라즈마 방식으로 활성화시킨 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하여 상기 TaN 박막을 포스트 처리하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층을 이용한 박막 형성 방법.The method according to claim 24, wherein any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and compounds thereof activated by a remote plasma method after performing step g) is used. A thin film forming method using atomic layer deposition, characterized in that the TaN thin film is post-processed. a) 기판 상에 형성되어 있는 하부 구조물 상에 절연층을 형성하는 단계;a) forming an insulating layer on the lower structure formed on the substrate; b) 상기 절연층의 소정 부위를 식각하여 상기 하부 구조물 표면이 노출되는 개구부를 형성하는 단계;b) etching a portion of the insulating layer to form an opening through which the surface of the lower structure is exposed; c) 상기 하부 구조물 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 반응 물질로서 가스 상태의 탄탈륨 아민 유도체(tantalum amine derivative) 또는 탄탈륨 헬라이드 전구체(tantalum halide precursor)를 도입하는 단계;c) continuously introducing a gaseous tantalum amine derivative or tantalum halide precursor as a reactant on the bottom structure surface, the insulating layer and the opening sidewalls; d) 상기 반응 물질의 일부를 상기 하부 구조물 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 화학적으로 흡착시키는 단계;d) continuously chemically adsorbing a portion of the reactant material on the underlying structure surface, insulating layer and opening sidewalls; e) 상기 하부 구조물 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 불활성 가스를 도입하여 상기 반응 물질 중에서 화학적으로 흡착하지 않는 반응 물질을 상기 하부 구조물 표면, 절연층 및 개구부 측벽으로부터 제거시키는 단계;e) continuously introducing an inert gas onto the bottom surface, the insulating layer and the opening sidewall to remove from the bottom surface, the insulating layer and the opening sidewall the reaction material which is not chemically adsorbed in the reaction material; f) 상기 하부 구조물 표면, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 도입하여 상기 화학적으로 흡착한 반응 물질에 포함되는 리간드 결합을 갖는 원소들을 상기 반응 물질로부터 제거시켜 TaN을 함유하는 고체 물질을 형성하는 단계;f) chemically adsorbed by introducing any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6 and compounds thereof continuously on the surface of the lower structure, the insulating layer and the opening sidewalls; Removing the elements having ligand bonds included in a reactant from the reactant to form a solid material containing TaN; g) 상기 c)-f)를 적어도 한번 반복하여 상기 하부 구조물, 절연층 및 개구부 측벽 상에 연속적으로 상기 고체 물질을 TaN 박막으로 형성하는 단계; 및g) repeating c) -f) at least once to continuously form said solid material into a TaN thin film on said underlying structure, insulating layer and opening sidewalls; And h) 상기 개구부에 금속 물질을 충전함과 동시에 상기 TaN 박막 상에 상기 금속 물질을 포함하는 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속층 형성 방법.h) filling the opening with a metal material and simultaneously forming a metal layer including the metal material on the TaN thin film. 제30항에 있어서, 상기 탄탈륨 아민 유도체는 터부틸이미도-트리스-디에틸아미도 탄탈륨(terbutylimido-tris-diethylamido tantalum : TBTDET : (NEt2)3Ta=NBut), Ta(NR1)(NR2R3)3(여기서 R1, R2, R3는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다), Ta(NR1R2)5(여기서 R1, R2는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다) 또는 Ta(NR1R2)x(NR3R4)5-x(여기서 R1, R2, R3, R4는 H 또는 C1-C6알칼기로서 서로 동일하거나 상이하다)를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속층 형성 방법.The method of claim 30, wherein the tantalum amine derivative is terbutylimido-tris-diethylamido tantalum (TBTDET: (NEt 2 ) 3 Ta = NBu t ), Ta (NR 1 ) ( NR 2 R 3 ) 3 , wherein R 1 , R 2 , R 3 are the same or different from each other as H or a C 1 -C 6 alkyl group, Ta (NR 1 R 2 ) 5 , wherein R 1 , R 2 are H or a C 1 -C 6 alk group same or different from each other) or Ta (NR 1 R 2 ) x (NR 3 R 4 ) 5-x , where R 1 , R 2 , R 3 , R 4 is H or A C 1 -C 6 alk group, the same or different from each other). 제30항에 있어서, 상기 탄탈륨 헬라이드 전구체는 TaF5, TaCl5, TaBr5또는 TaI5를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속층 형성 방법.The method of claim 30, wherein the tantalum halide precursor is TaF 5, TaCl 5, TaBr 5, or the metal layer forming method comprising the TaI 5. 제30항에 있어서, 상기 금속층은 Cu, Al, Ru 및 Si 물질로 구성되는 그룹 중에서 어느 하나를 선택하고, 상기 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물은 리모트 플라즈마 방식에 의해 활성화시킨 것을 특징으로 하는 금속층 형성 방법.The method of claim 30, wherein the metal layer is selected from the group consisting of Cu, Al, Ru and Si materials, wherein the H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6 and their compounds are remote plasma Activated by the method of forming a metal layer. 제30항에 있어서, 상기 g) 단계를 수행하기 이전에 상기 e)-f) 단계들을 적어도 한번 반복하는 것을 특징으로 하는 금속층 형성 방법.31. The method of claim 30, wherein the steps e) -f) are repeated at least once before performing step g). 제30항에 있어서, 상기 g) 단계와 상기 h) 단계 사이에 리모트 플라즈마 방식으로 활성화시킨 H2, NH3, SiH4, Si2H6및 이들의 화합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나를 사용하여 상기 TaN 박막을 포스트 처리하는 것을 특징으로 하는 금속층 형성 방법.31. The method of claim 30, wherein any one selected from the group consisting of H 2 , NH 3 , SiH 4 , Si 2 H 6, and compounds thereof activated by a remote plasma method between steps g) and h). The post-treatment of the TaN thin film using a metal layer forming method.
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