KR20080071787A - 금속막 형성방법 - Google Patents

금속막 형성방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20080071787A
KR20080071787A KR1020070010091A KR20070010091A KR20080071787A KR 20080071787 A KR20080071787 A KR 20080071787A KR 1020070010091 A KR1020070010091 A KR 1020070010091A KR 20070010091 A KR20070010091 A KR 20070010091A KR 20080071787 A KR20080071787 A KR 20080071787A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
chamber
substrate
supplying
plasma
Prior art date
Application number
KR1020070010091A
Other languages
English (en)
Inventor
서범석
이정현
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020070010091A priority Critical patent/KR20080071787A/ko
Priority to US11/902,842 priority patent/US20080182037A1/en
Publication of KR20080071787A publication Critical patent/KR20080071787A/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C23C16/45542Plasma being used non-continuously during the ALD reactions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06Chemical 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06Chemical 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
    • C23C16/18Chemical 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 metallo-organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52Controlling or regulating the coating process

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 금속막 형성방법에 관한 것이다. 본 발명의 금속막 형성방법은 기판이 로딩된 반응 챔버 내에 소오스 가스를 공급하는 제1 단계와, 상기 챔버 내에 제1 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제2 단계와, 상기 챔버 내에 질소를 포함한 반응 가스를 공급하는 제3 단계 및 상기 챔버 내에 제2 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제4 단계를 포함하고, 상기 제3 단계에서 상기 기판에 RF 파워를 인가하여 상기 기판 상에 상기 반응 가스의 플라즈마를 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

금속막 형성방법{Method of forming metal layer}
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속막 형성방법을 단계별로 보여주는 단면도이다.
도 2는 형성 조건에 따른 Ru막의 조성 변화를 보여주는 그래프이다.
도 3은 서로 다른 형성 조건으로 형성한 네 가지 Ru막의 XRD 분석 결과이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 방법으로 형성한 금속막을 보여주는 주사 전자 현미경 사진이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : Ru 전구체 20 : 제1 퍼지 가스
30 : 반응 가스 30' : NH3 플라즈마
40 : 제2 퍼지 가스 100 : 챔버
110 : 주춧대 120 : 기판 홀더
130 : RF 파워 발생기 140 : 기판
150 : 샤워 헤드 200 : Ru막
1. 발명의 분야
본 발명은 박막 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원자층 증착 (Atomic layer deposition) 방법을 이용한 금속막 형성방법에 관한 것이다.
2. 관련기술의 설명
반도체 소자의 제조 공정에서 도전막은 일반적으로 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition)(CVD) 방법 또는 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition)(PVD) 방법으로 형성된다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 단차 피복(step coverage) 특성이 우수한 증착 방법이 요구되는데 CVD 방법 및 PVD 방법은 이러한 요구를 충족시키기 어렵다. 이에 CVD 방법과 PVD 방법의 대안으로 원자층 증착(Atomic Layer Deposition)(ALD) 방법이 제안되었다. ALD 방법을 이용하면, 원자층 두께의 막 증착이 가능한 바, 종횡비(aspect ratio)가 큰 홀(hole)의 표면에도 균일한 두께의 도전막을 형성할 수 있다.
디램(DRAM)의 경우, 집적도가 증가하면 커패시터의 높이도 증가한다. 그러므로 상기 커패시터의 하부 전극 및 상부 전극을 형성하는데 ALD 방법을 이용할 수 있다.
그런데 커패시터의 상부 및 하부 전극처럼 ALD 대상이 금속막인 경우, 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.
첫째, 현재 소개된 ALD(이하, 종래의 ALD) 방법은 반응 가스 중 하나로 산소를 사용한다. 그러므로 종래의 ALD 방법으로 금속막을 형성할 때 하부 구조물이 산 화될 수 있다. 상기 하부 구조물의 산화는 소자의 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있다. 예컨대, 종래의 ALD 방법을 이용하여 커패시터의 하부 전극을 형성할 때, 하부 전극 아래에 형성되는 확산 방지막(diffusion barrier layer)이 산화되어 그 특성이 열화될 수 있다. 또한 상기 확산 방지막이 산화되면 산화에 의해 상기 확산 방지막의 부피가 증가하기 때문에, 상기 확산 방지막과 그 아래의 도전성 플러그간 접촉 특성이 나빠질 수 있다.
둘째, 종래의 ALD 방법으로는 순수한 금속막을 형성하기 어렵다.
종래의 ALD 방법에서는 금속막의 전구체로서 금속-유기 화합물이 사용되는데, 종래의 ALD 방법으로 형성한 금속막에는 상기 전구체의 유기물, 예컨대, 탄소 및/또는 산소가 다량 포함된다. 이러한 결과는 종래의 ALD 방법에서 상기 전구체의 분해 및 상기 유기물의 배출이 용이하지 않기 때문이다. 더욱이 종래의 ALD 방법에서 반응 가스로 산소가 사용되면, 순수한 금속막의 형성은 더욱 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 하부 구조물의 손상을 억제할 수 있고, 순수한 금속막을 형성할 수 있는 원자층 증착 방법에 의한 금속막 형성방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기판이 로딩된 반응 챔버 내에 소오스 가스를 공급하는 제1 단계; 상기 챔버 내에 제1 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제2 단계; 상기 챔버 내에 질소를 포함한 반응 가스를 공급하는 제3 단 계; 및 상기 챔버 내에 제2 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제4 단계;를 포함하고, 상기 제3 단계에서 상기 기판에 RF 파워를 인가하여 상기 기판 상에 상기 반응 가스의 플라즈마를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법을 제공한다.
여기서, 상기 금속막은 Ru막 또는 Pt막일 수 있다.
상기 소오스 가스는 Ru 전구체 또는 Pt 전구체를 포함할 수 있다.
상기 소오스 가스는 캐리어 가스를 더 포함할 수 있다.
상기 반응 가스는 NH3 가스 또는 N2 가스를 포함할 수 있다.
상기 반응 가스는 Ar 가스를 더 포함할 수 있다.
상기 NH3 가스 또는 N2 가스의 공급량은 100∼1000sccm일 수 있다.
상기 Ar 가스의 공급량은 50∼500sccm일 수 있다.
상기 RF 파워는 100∼1000W일 수 있다.
상기 제1 단계를 수행하기 전, 상기 기판의 표면을 플라즈마로 처리할 수 있다.
상기 기판 표면 처리용 플라즈마는 질소를 포함하는 플라즈마일 수 있다.
상기 기판 표면 처리용 플라즈마는 NH3 플라즈마일 수 있다.
상기 제1 내지 제4 단계는 반복 수행할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 단계를 반복 수행한 후, 상기 챔버 내에 다른 소오스 가스를 공급하는 제5 단계; 상기 챔버 내에 제3 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제6 단계; 상기 챔버 내에 다른 반응 가스를 공급하는 제7 단계; 및 상기 챔버 내에 제 4 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제8 단계;를 더 수행할 수 있고, 상기 제7 단계에서 상기 기판에 RF 파워를 인가하여 상기 기판 상에 상기 다른 반응 가스의 플라즈마를 형성할 수 있다.
여기서, 상기 다른 반응 가스는 질소를 포함할 수 있다.
상기 제5 내지 제8 단계는 반복 수행할 수 있다.
또한 상기 제4 단계 후, 상기 챔버 내에 다른 소오스 가스를 공급하는 제5 단계; 상기 챔버 내에 제3 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제6 단계; 상기 챔버 내에 다른 반응 가스를 공급하는 제7 단계; 및 상기 챔버 내에 제4 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제8 단계;를 더 수행할 수 있고, 상기 제7 단계에서 상기 기판에 RF 파워를 인가하여 상기 기판 상에 상기 다른 반응 가스의 플라즈마를 형성할 수 있다.
여기서, 상기 다른 반응 가스는 질소를 포함할 수 있다.
상기 제5 내지 제8 단계는 반복 수행할 수 있다.
상기 제1 내지 제8 단계는 반복 수행할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 금속막 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속막 형성방법(이하, 본 발명의 제1 방법)을 단계별로 보여준다. 본 발명의 제1 방법은 ALD 방법을 이용한 Ru막 형성방법이다.
도 1a를 참조하면, 반응 챔버(100)의 바닥에 주춧대(pedestal)(110)와 기판 홀더(120)가 차례로 설치되어 있다. 기판 홀더(120)는 RF(radio frequency) 파워 발생기(130)와 연결되어 있고, 소정의 가열 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 기판 홀더(120)와 소정 거리를 두고, 반응 챔버(100)의 천장에 가스 주입 플레이트(gas injection plate), 즉, 샤워 헤드(150)가 설치되어 있다. 샤워 헤드(150)는 여러 개의 가스 공급관(미도시)과 연결되어 있다.
이와 같은 반응 챔버(100)의 기판 홀더(120) 상에 기판(140)을 로딩(loading)한다. 다음, 샤워 헤드(150)를 통해서 기판(140) 위로 Ru의 전구체(10), 예컨대 Ru(EtCp)2, Ru(OD)3 및 Ru(METHD)2 중 어느 하나를 공급한다. 본 실시예에서는 Ru의 전구체(10)로서 Ru(EtCp)2, 즉, Ru(C2H5C5H5)2를 사용하였다. Ru(EtCp)2는 기판(140) 상면에 적어도 한 층의 Ru(EtCp)2이 덮일 정도의 시간 동안 공급할 수 있다. 예컨대, Ru(EtCp)2의 공급 시간은 0.006초 정도일 수 있다. Ru(EtCp)2는 캐리어 가스, 예컨대, Ar 가스와 함께 공급될 수 있다. 이때 Ar 가스의 공급량은 50∼500sccm일 수 있으나, 바람직하게는 100sccm 정도이다.
도 1b를 참조하면, 샤워 헤드(150)를 통해서 반응 챔버(100) 내에 제1 퍼지 가스(20)를 공급한다. 제1 퍼지 가스(20)는 비활성 가스, 예컨대, Ar 가스 또는 N2 가스일 수 있다. 제1 퍼지 가스(20)의 공급량은 50∼500sccm일 수 있으나, 바람직 하게는 100sccm 정도이다. 제1 퍼지 가스(20)의 공급 시간은 2초 정도일 수 있다. 제1 퍼지 가스(20)에 의해 기판(140) 상면에 화학 흡착된 한 층의 Ru(EtCp)2를 제외한 물리 흡착된 Ru(EtCp)2가 제거된다.
도 1c를 참조하면, 챔버(100) 내에 반응 가스(30)를 공급하면서 RF 파워 발생기(130)로 기판(140)에 RF 파워를 인가한다. 반응 가스(30)는 NH3 가스일 수 있다. 반응 가스(30)의 공급량은 100∼1000sccm일 수 있으나, 바람직하게는 500sccm 정도이다. 반응 가스(30)의 공급 시간은 2초 정도일 수 있다. 반응 가스(30)는 플라즈마 발생을 돕는 보조 가스(assist gas)와 함께 공급될 수 있다. 상기 보조 가스는 Ar 가스일 수 있다. 이때, Ar 가스의 공급량은 50∼500sccm일 수 있으나, 바람직하게는 100sccm 정도이다. 기판(140)에 인가되는 상기 RF 파워는 100∼1000W일 수 있으나, 바람직하게는 400∼700W 정도이다.
챔버(100) 내에 반응 가스(30)를 공급하면서 기판(140)에 상기 RF 파워를 인가함에 따라 기판(140)을 감싸는 질소를 포함한 플라즈마, 예컨대, NH3 플라즈마(30')가 발생된다. NH3 플라즈마(30')는 Ru(EtCp)2를 Ru와 (EtCp)2으로 분해시킨다. (EtCp)2는 NH3 플라즈마(30')와 결합되어 휘발되고, Ru는 기판(140) 상면에 부착된다. 이에 따라, 원자층 두께의 순수한 Ru막(200)이 기판(140) 상에 형성된다. 만약 기판(140)에 상기 RF 파워를 인가하는 대신에 샤워 헤드(150)에 RF 파워를 인가하면, NH3 플라즈마(30')는 기판(140)과 이격하여 형성된다. 이 경우, 기판(140) 상면에 흡착된 Ru(EtCp)2는 NH3 플라즈마(30')에 의해 잘 분해되지 않기 때문에, 순수한 Ru막을 얻기 어렵다.
도 1d를 참조하면, 챔버(100) 내에 제2 퍼지 가스(40)를 공급한다. 제2 퍼지 가스(40)의 종류 및 그 공급량은 제1 퍼지 가스(20)의 종류 및 그 공급량과 동일할 수 있다. 제2 퍼지 가스(40)의 공급 시간은 1초 정도일 수 있다. 제2 퍼지 가스(40)에 의해 NH3 플라즈마(30')와 Ru(EtCp)2의 반응 부산물이 제거된다.
챔버(100) 내에 Ru의 전구체(10)를 공급하는 단계, 챔버(100) 내에 제1 퍼지 가스(20)를 공급하여 퍼지하는 단계, 챔버(100) 내에 반응 가스(30)를 공급하면서 기판(140)에 상기 RF 파워를 인가하는 단계 및 챔버(100)에 제2 퍼지 가스(40)를 공급하여 퍼지하는 단계를 각각 제1 내지 제4 단계라고 하면, 상기 제1 내지 제4 단계는 반복 수행될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 단계의 반복 횟수가 증가함에 따라, 형성되는 Ru막(200)의 두께가 두꺼워진다.
본 발명의 제1 방법은 상기 제1 단계 전, 기판(140)의 표면을 플라즈마로 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 최초로 Ru 전구체(10)를 공급하기 전에 기판(140)의 표면을 플라즈마로 처리할 수 있다. 상기 기판 표면 처리용 플라즈마는 질소를 포함하는 플라즈마, 예컨대, NH3 플라즈마일 수 있다. 기판(140)을 상기 플라즈마로 처리하면, Ru 전구체(10)가 기판(140) 상면에 보다 잘 흡착된다.
본 발명의 제1 방법을 이용하면, 산소를 사용하지 않고 Ru의 전구체(10)를 효과적으로 분해하여 기판(140) 상에 순수한 Ru막을 형성할 수 있다.
도 2는 형성 조건에 따른 Ru막의 조성 변화를 보여주는 그래프이다.
도 2에서 조건 1은 본 발명의 제1 방법에 적용된 형성 조건으로서, 조건 1의 반응 가스는 NH3+Ar 가스이다. 조건 1과 조건 2 및 3의 차이는 반응 가스에 있다. 조건 2의 반응 가스는 H2이고, 조건 3의 반응 가스는 Ar 가스이다. 조건 1과 조건 4의 차이는 반응 가스 및 상기 반응 가스 공급시 기판(140)에 인가하는 RF 파워에 있다. 조건 4에서는 상기 제1 및 제2 단계를 수행한 후, 상기 챔버(100)에 Ar 가스를 공급하면서 기판(140)에 RF 파워를 인가하여 Ar 플라즈마를 발생시키고, 상기 RF 파워를 오프(OFF)시키고 상기 챔버(100) 내에 NH3 가스를 공급한 다음, 상기 제4 단계를 수행한다.
도 2를 참조하면, 상기 조건 1로 형성한 Ru막은 탄소를 포함하지 않지만, 상기 조건 2 내지 조건 4로 형성한 Ru막은 다량의 탄소를 포함함을 알 수 있다.
도 3은 상기 조건 1 내지 조건 4로 형성한 Ru막의 XRD 분석 결과를 보여준다.
도 3을 참조하면, 상기 조건 1로 형성한 Ru막에 대한 X선 회절 패턴을 보면, Ru 결정의 피크(peak)들이 두드러지게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 방법으로 형성한 Ru막을 보여주는 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope)(SEM) 사진이다.
도 4는 평탄한 면 상에 형성한 Ru막(200)을 보여주고, 도 5는 종횡비가 큰 홀(hole)(H)의 표면에 형성한 Ru막(200)을 보여준다. 도 5에서 홀(H)의 폭 및 깊이 는 각각 860Å 및 11700Å 정도이므로, 홀(H)의 종횡비는 13:1 정도이다.
본 발명의 제1 방법에서 Ru 전구체(10)를 다른 금속의 전구체로 대체하면, 상기 다른 금속의 박막을 형성할 수 있다. 예컨대, Ru 전구체(10) 대신에 Me3Pt(MeCp)와 같은 Pt 전구체를 사용하면, 순수한 Pt막을 얻을 수 있다.
한편, 이상의 실시예에서는 단일 금속막(single metal layer) 형성에 대해 설명하였지만, 본 발명의 원리는 다중 금속막(multi metal layer)을 형성하는데 적용될 수도 있다.
예를 들면, 상기 제1 내지 제4 단계를 1회 이상 반복 수행하여 제1 금속막을 형성한 후, 챔버(100) 내에 다른 소오스 가스를 공급하는 제5 단계, 챔버(100) 내에 제3 퍼지 가스를 공급하는 제6 단계, 챔버(100) 내에 다른 반응 가스를 공급하는 제7 단계 및 챔버(100) 내에 제4 퍼지 가스를 공급하는 제8 단계를 더 수행할 수 있다. 상기 제7 단계에서 기판(140)에 RF 파워를 인가하여 기판(140) 상에 질소를 포함한 플라즈마를 형성할 수 있다. 이렇게 해서, 상기 제1 금속막 상에 제2 금속막이 형성될 수 있다. 상기 제1 내지 제8 단계 또는 상기 제5 내지 제8 단계는 반복 수행할 수 있다. 또한 상기 제5 내지 제8 단계를 1회 이상 반복 수행한 후, 상기 제1 내지 제4 단계를 다시 수행할 수도 있다. 이러한 방법으로 상기 제1 금속막과 제2 금속막을 교번하여 형성할 수 있다. 그리고 상기 제1 금속막 상에 상기 제2 금속막을 형성한 방법과 유사한 방법으로 상기 제2 금속막 상에 제3 금속막을 형성할 수 있다. 이와 같은 방법으로 세 개 이상의 금속막을 포함하는 다중 금속막 을 형성할 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 제3 및 제7 단계에서 사용되는 반응 가스는 NH3 가스에 한정되지 않음을 알 수 있을 것이다. 예컨대, 상기 제3 및 제7 단계에서 NH3 가스 대신 N2 가스가 사용될 수 있고, H2 가스가 함께 사용될 수 있을 것이다. 또한 본 발명의 방법은 Ru막 및 Pt막 이외의 다른 금속막을 형성하는데 적용될 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
이상에서와 같이, 본 발명에서는 기판(140)에 상기 RF 파워를 인가하여 질소를 포함하는 플라즈마를 형성한다. 상기 플라즈마는 기판(140) 전체를 덮는다. 따라서 상기 플라즈마는 기판(140) 상면에 흡착된 전구체를 효과적으로 분해시킨다. 그러므로 본 발명을 이용하면, 탄소나 산소와 같은 불순물이 포함되지 않은 순수한 금속막을 형성할 수 있고, 상기 금속막 형성시 하부 구조물이 산화되는 문제를 방지할 수 있다.

Claims (20)

  1. 기판이 로딩된 반응 챔버 내에 소오스 가스를 공급하는 제1 단계;
    상기 챔버 내에 제1 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제2 단계;
    상기 챔버 내에 질소를 포함한 반응 가스를 공급하는 제3 단계; 및
    상기 챔버 내에 제2 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제4 단계;를 포함하고,
    상기 제3 단계에서 상기 기판에 RF 파워를 인가하여 상기 기판 상에 상기 반응 가스의 플라즈마를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속막은 Ru막 또는 Pt막인 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 소오스 가스는 Ru 전구체 또는 Pt 전구체를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  4. 제 1 항 및 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소오스 가스는 캐리어 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 반응 가스는 NH3 가스 또는 N2 가스를 포함하는 것 을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 반응 가스는 Ar 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 NH3 가스 또는 N2 가스의 공급량은 100∼1000sccm인 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 Ar 가스의 공급량은 50∼500sccm인 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 RF 파워는 100∼1000W인 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 단계를 수행하기 전, 상기 기판의 표면을 플라즈마로 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 기판 표면 처리용 플라즈마는 질소를 포함하는 플라즈마인 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 기판 표면 처리용 플라즈마는 NH3 플라즈마인 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 단계는 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 단계를 반복 수행한 후,
    상기 챔버 내에 다른 소오스 가스를 공급하는 제5 단계;
    상기 챔버 내에 제3 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제6 단계;
    상기 챔버 내에 다른 반응 가스를 공급하는 제7 단계; 및
    상기 챔버 내에 제4 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제8 단계;를 더 포함하고,
    상기 제7 단계에서 상기 기판에 RF 파워를 인가하여 상기 기판 상에 상기 다른 반응 가스의 플라즈마를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 다른 반응 가스는 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 제5 내지 제8 단계는 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 제4 단계 후,
    상기 챔버 내에 다른 소오스 가스를 공급하는 제5 단계;
    상기 챔버 내에 제3 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제6 단계;
    상기 챔버 내에 다른 반응 가스를 공급하는 제7 단계; 및
    상기 챔버 내에 제4 퍼지 가스를 공급하여 퍼지하는 제8 단계;를 더 포함하고,
    상기 제7 단계에서 상기 기판에 RF 파워를 인가하여 상기 기판 상에 상기 다른 반응 가스의 플라즈마를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 다른 반응 가스는 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 제5 내지 제8 단계는 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 제1 내지 제8 단계는 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 금속막 형성방법.
KR1020070010091A 2007-01-31 2007-01-31 금속막 형성방법 KR20080071787A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070010091A KR20080071787A (ko) 2007-01-31 2007-01-31 금속막 형성방법
US11/902,842 US20080182037A1 (en) 2007-01-31 2007-09-26 Method of forming metal layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070010091A KR20080071787A (ko) 2007-01-31 2007-01-31 금속막 형성방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080071787A true KR20080071787A (ko) 2008-08-05

Family

ID=39668313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070010091A KR20080071787A (ko) 2007-01-31 2007-01-31 금속막 형성방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20080182037A1 (ko)
KR (1) KR20080071787A (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100474072B1 (ko) * 2002-09-17 2005-03-10 주식회사 하이닉스반도체 귀금속 박막의 형성 방법
KR100536030B1 (ko) * 2003-02-25 2005-12-12 삼성전자주식회사 반도체 장치의 커패시터 형성 방법
US7074719B2 (en) * 2003-11-28 2006-07-11 International Business Machines Corporation ALD deposition of ruthenium
US20060177601A1 (en) * 2005-02-10 2006-08-10 Hyung-Sang Park Method of forming a ruthenium thin film using a plasma enhanced atomic layer deposition apparatus and the method thereof
US7435484B2 (en) * 2006-09-01 2008-10-14 Asm Japan K.K. Ruthenium thin film-formed structure

Also Published As

Publication number Publication date
US20080182037A1 (en) 2008-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101379015B1 (ko) 플라즈마 원자층 증착법을 이용한 루테늄 막 증착 방법 및고밀도 루테늄 층
KR101544198B1 (ko) 루테늄 막 형성 방법
US5691009A (en) Method of reducing carbon incorporation into films produced by chemical vapor deposition involving organic precursor compounds
US7211506B2 (en) Methods of forming cobalt layers for semiconductor devices
JP3687651B2 (ja) 薄膜形成方法
KR101172147B1 (ko) 플라즈마에 의한 라디칼을 이용한 박막 형성 방법
US20060177601A1 (en) Method of forming a ruthenium thin film using a plasma enhanced atomic layer deposition apparatus and the method thereof
US20030165615A1 (en) Process for producing metal thin films by ALD
KR20100132779A (ko) 박막 형성 방법 및 이의 제조 장치
KR20090067505A (ko) 루테늄막 증착 방법
KR20090085654A (ko) 금속 카바이드 막의 기상 증착
KR20080066619A (ko) 루테늄 사산화물을 사용한 루테늄 막 형성 방법
KR20220058434A (ko) 몰리브덴 증착 방법
US8288274B2 (en) Method of forming noble metal layer using ozone reaction gas
KR102337530B1 (ko) 펄스형 박막 증착 방법
Kwon et al. Atomic layer deposition of Ru thin films using (2, 4-dimethyloxopentadienyl)(ethylcyclopentadienyl) Ru and the effect of ammonia treatment during the deposition
US20120273921A1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
KR20030089746A (ko) 수소배리어막 및 그를 구비한 반도체장치의 제조 방법
KR20050002525A (ko) 반도체 소자의 확산방지막 제조방법
KR20140115968A (ko) 루테늄막의 형성 방법 및 기억 매체
KR20080071787A (ko) 금속막 형성방법
US7468108B2 (en) Metal layer forming methods and capacitor electrode forming methods
KR101094379B1 (ko) 오존을 반응가스로 이용한 귀금속막의 형성 방법
KR20110103185A (ko) 루테늄 사산화물을 이용한 루테늄 산화막 증착방법
KR20170093342A (ko) 박막 형성 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application