KR20110018005A - Method of depositing thin film - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조공정에서 박막을 증착하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 PRAM(phase change random access memory)에 이용되는 발열 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of depositing a thin film in a semiconductor manufacturing process, and more particularly, to a method of forming a heating electrode used for a phase change random access memory (PRAM).
PRAM의 단위 셀은 액세스(access) 소자 및 상기 액세스 소자에 직렬 연결된(serially connected) 데이터 저장 요소(data storage element)를 포함한다. 데이터 저장 요소는 액세스 소자에 전기적으로 연결되는 하부전극 및 하부전극에 접촉하는 상전이 물질막을 구비한다. 상전이 물질막은 비정질 상태(amorphous state)와 결정질 상태(crystalline state)로 변환이 가능한 박막이다. PRAM은 상전이 물질막의 상태에 따라 정보를 저장하는 메모리 소자이다. The unit cell of the PRAM includes an access element and a data storage element serially connected to the access element. The data storage element has a bottom electrode electrically connected to the access element and a phase change material film in contact with the bottom electrode. The phase change material film is a thin film that can be converted into an amorphous state and a crystalline state. PRAM is a memory device that stores information in accordance with the state of the phase change material film.
이때 데이터 저장 요소에 구비된 하부전극이 발열체 역할을 하여, 인가되는 전류의 크기에 따라 상전이 물질막이 상전이된다. 하부전극의 상전이를 위한 발열체로 사용되기 때문에 하부전극의 저항값에 따라 실제 구동을 위한 전력량이 변화하게 된다. 이에 따라 신뢰성을 확보하기 위하여, 하부전극이 대기중에 노출이 되어도 저항값이 변화되지 않는 것이 매우 중요하다. 전극이 대기중에 노출됨에 따른 비저항값의 변화를 도 1에 나타내었다.At this time, the lower electrode provided in the data storage element serves as a heating element, and the phase change material film is phase-transformed according to the magnitude of the applied current. Since it is used as a heating element for the phase transition of the lower electrode, the amount of power for the actual driving changes according to the resistance value of the lower electrode. Accordingly, in order to secure reliability, it is very important that the resistance value does not change even when the lower electrode is exposed to the air. The change in the resistivity value as the electrode is exposed to the air is shown in FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, 전극이 대기중에 노출되는 시간이 증가할수록 비저항값은 증가하게 된다. 전극과 같은 전도성 물질은 대기중에 노출되면, 대기중에 포함되어 있는 산소와 반응하여 표면 산화가 일어나게 되어, 전극의 비저항값이 증가하게 된다. 대기중에 노출되는 시간이 증가할수록 산화되는 정도가 증가하므로, 대기중에 노출되는 시간이 증가하면 비저항값이 더욱 증가하게 된다. PRAM의 하부전극으로 이용되는 TiSiN, TaSiN, WSiN과 같은 물질은 대기중에 노출됨에 따른 비저항값의 증가가 민감하여, 신뢰성 확보에 어려움이 있다.As shown in FIG. 1, the specific resistance increases as the time for which the electrode is exposed to the air increases. When a conductive material such as an electrode is exposed to the atmosphere, surface oxidation occurs by reacting with oxygen contained in the atmosphere, thereby increasing the resistivity of the electrode. Since the degree of oxidation increases as the time of exposure to the air increases, the specific resistance increases further as the time of exposure to the air increases. Materials such as TiSiN, TaSiN, WSiN, which are used as the lower electrodes of the PRAM, are sensitive to an increase in specific resistance as they are exposed to the air, and thus have difficulty in securing reliability.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 대기중에 노출되더라도 비저항값이 크게 증가하지 않도록 하는 박막 증착방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a thin film deposition method in which a specific resistance value does not increase significantly even when exposed to air.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 박막 증착방법은 기판 상에 전도성 박막을 형성하는 단계; 및 상기 전도성 박막 표면을 대기 중에 노출시키지 않고, 상기 전도성 박막 상에 질화물 산화방지막을 형성하는 단계;를 갖는다.In order to solve the above technical problem, the thin film deposition method according to the present invention comprises the steps of forming a conductive thin film on the substrate; And forming a nitride antioxidant film on the conductive thin film without exposing the surface of the conductive thin film to the atmosphere.
본 발명에 따른 박막 증착방법에 있어서, 상기 전도성 박막은 TiSiN, TiSiCN, TaSiN, TaSiCN, WSiN, WSiCN 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.In the thin film deposition method according to the invention, the conductive thin film may be made of one or more selected from TiSiN, TiSiCN, TaSiN, TaSiCN, WSiN, WSiCN.
본 발명에 따른 박막 증착방법에 있어서, 상기 산화방지막은 질화실리콘(SiN)으로 이루어질 수 있고, 상기 전도성 박막은 TiSiN으로 이루어질 수 있다.In the thin film deposition method according to the present invention, the antioxidant film may be made of silicon nitride (SiN), the conductive thin film may be made of TiSiN.
상기 전도성 박막은 발열 전극일 수 있으며, 상기 발열 전극은 PRAM의 하부전극으로 이용될 수 있다.The conductive thin film may be a heating electrode, and the heating electrode may be used as a lower electrode of the PRAM.
상기 전도성 박막과 산화방지막은 동일 챔버 내에서 인시튜(in-situ)로 형성될 수 있다. The conductive thin film and the antioxidant film may be formed in-situ in the same chamber.
그리고 상기 전도성 박막과 산화방지막은, 진공압이 형성되고 로봇암이 내장된 이송챔버, 상기 이송챔버에 클러스터 타입으로 설치되며 기판 상에 박막을 형성하는 공정을 수행하는 제1증착챔버 및 제2증착챔버를 구비하는 박막증착장치를 이 용하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 전도성 박막을 형성하는 단계는 상기 제1증착챔버에서 수행되고, 상기 산화방지막을 형성하는 단계는 상기 제2증착챔버에서 수행되며, 상기 전도성 박막을 형성하는 단계와 상기 산화방지막을 형성하는 단계 사이에, 상기 로봇암을 이용하여 상기 전도성 박막이 형성된 기판을 대기중에 노출시키지 않고 상기 제1증착챔버에서 상기 이송챔버를 통해 상기 제2증착챔버로 이송하는 단계를 더 포함한다.The conductive thin film and the anti-oxidation film may include a transfer chamber in which a vacuum pressure is formed and a robot arm is built, a first deposition chamber and a second deposition chamber which are installed in a cluster type in the transfer chamber and perform a process of forming a thin film on a substrate. It can be formed using a thin film deposition apparatus having a chamber. In this case, the forming of the conductive thin film is performed in the first deposition chamber, and the forming of the antioxidant film is performed in the second deposition chamber, forming the conductive thin film and forming the antioxidant film. Between the steps, further comprising the step of transferring the substrate on which the conductive thin film is formed using the robot arm from the first deposition chamber to the second deposition chamber through the transfer chamber without exposing to the atmosphere.
본 발명에 따르면, 전도성 박막을 형성한 후, 전도성 박막을 대기중에 노출시키지 않고 산화방지막을 형성하므로, 비저항값이 크게 변하지 않는다. 특히, PRAM 하부전극에 이용되는 TiSiN 박막 상에 SiN 박막을 인시튜(in-situ)로 형성할 경우, TiSiN 박막의 비저항이 크게 변하지 않아 박막의 신뢰성을 확보할 수 있다.According to the present invention, after the conductive thin film is formed, the anti-oxidation film is formed without exposing the conductive thin film to the atmosphere, so that the resistivity value does not change significantly. In particular, when the SiN thin film is formed in-situ on the TiSiN thin film used for the PRAM lower electrode, the specific resistance of the TiSiN thin film does not change significantly, thereby ensuring reliability of the thin film.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 박막 증착방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a thin film deposition method according to the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you.
도 2는 본 발명에 따른 박막 증착방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행과정을 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the thin film deposition method according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 박막 증착방법은 우선, 기판 상에 전도성 박막을 형성한다(S210). 상기 전도성 박막은 전극을 이룰 수 있다. 특히, 발열 전극일 수 있으며, PRAM에서 상전이 물질막을 상전이시키기 위한 발열체로 이용되는 하부전극일 수 있다. 전도성 박막은 원자층증착법(atomic layer deposition, ALD), 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD) 또는 펄스(pulse) CVD 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 전도성 박막은 TiSiN, TiSiCN, TaSiN, TaSiCN, WSiN, WSiCN 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 TiSiN으로 이루어진다.Referring to FIG. 2, the thin film deposition method according to the present invention first forms a conductive thin film on a substrate (S210). The conductive thin film may form an electrode. In particular, it may be a heating electrode, and may be a lower electrode used as a heating element for phase transition of a phase change material film in a PRAM. The conductive thin film may be formed using atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), or pulse CVD. The conductive thin film may be made of TiSiN, TiSiCN, TaSiN, TaSiCN, WSiN, WSiCN, or a combination thereof, preferably TiSiN.
TiSiN 전도성 박막을 형성하기 위한, Ti 전구체는 TiCl4, TEMAT(tetrakis ethylmethyl amido titanium), TDMAT(tetrakis dimethyl amido titanium) 및 ECTDMAT(ethylcyclopentadienyltris(dimethyl amino) titanium) 중 어느 하나가 이용될 수 있다. 그리고 Si 전구체는 TEMAS(tetrakis ethylmethyl amino silicon), TDMAS(tetrakis dimethyl amino silicon), TDEAS(tetrakis diethyl amino silicon), Tris-EMASH 및 BTBAS(bis(tertiary-butylamino) silane) 및 SiH4 중 어느 하나가 이용될 수 있다. 그리고 반응가스는 N2와 NH3 중 어느 하나가 이용될 수 있으며, 바람직하게는 NH3가 이용된다. The Ti precursor for forming the TiSiN conductive thin film may be any one of TiCl 4 , tetrakis ethylmethyl amido titanium (TEMAT), tetrakis dimethyl amido titanium (TDMAT), and ethylcyclopentadienyltris (dimethyl amino) titanium (ECTDMAT). The Si precursor is used by any one of tetrakis ethylmethyl amino silicon (TEMAS), tetrakis dimethyl amino silicon (TDMAS), tetrakis diethyl amino silicon (TDEAS), Tris-EMASH and tertiary-butylamino (BTBAS) and SiH 4 . Can be. The reaction gas may be any one of N 2 and NH 3 , preferably NH 3 is used.
TaSiN 전도성 박막을 형성하기 위한, Ta 전구체는 TaCl5, PEMAT(pentakis ethylmethyl amido tantalum), TBTEMAT(tert-butyl-tris-ethylmethylamido tantalum), TBTDET(tert-butyl-tris-diethylamido tantalum), TDMAT(pentakis dimethyl amido tantalum) 및 TDEAT(pentakis diethyl amido tantalum) 중 어느 하나가 이용될 수 있다. 그리고 Si 전구체와 반응가스는 상기 TiSiN 전도성 박막을 형성하는 경우와 동일하다.Ta precursors for forming TaSiN conductive thin films include TaCl 5 , PEMAT (pentakis ethylmethyl amido tantalum), TBTEMAT (tert-butyl-tris-ethylmethylamido tantalum), TBTDET (tert-butyl-tris-diethylamido tantalum), and TDMAT (pentakis dimethyl) either amido tantalum) or TDEAT (pentakis diethyl amido tantalum) may be used. The Si precursor and the reaction gas are the same as in the case of forming the TiSiN conductive thin film.
WSiN 전도성 박막을 형성하기 위한, W 전구체는 t(BuN)2(Me2N2)W, (C5H5)2WH2, (i-C3H7C5H5)2WH2, [(CH3)2N]6W2 중 어느 하나가 이용될 수 있다. 그리고 Si 전구체와 반응가스는 상기 TiSiN 전도성 박막을 형성하는 경우와 동일하다.To form a WSiN conductive thin film, the W precursor is t (BuN) 2 (Me 2 N 2 ) W, (C 5 H 5 ) 2 WH 2 , (iC 3 H 7 C 5 H 5 ) 2 WH 2 , [( CH 3 ) 2 N] 6 W 2 may be used. The Si precursor and the reaction gas are the same as in the case of forming the TiSiN conductive thin film.
TiSiN, TaSiN 및 WSiN 전도성 박막은 Si의 함량에 의해 저항값이 변하게 되므로, 원하는 저항값을 갖는 TiSiN, TaSiN 및 WSiN 전도성 박막을 형성하기 위해, Si 전구체의 공급양을 조절하여 박막 내에 Si의 함량을 조절한다. 이때, ALD나 펄스 CVD를 이용하여 TiSiN, TaSiN 및 WSiN 전도성 박막을 증착하는 경우에는, Si 전구체의 공급 펄스 회수를 조절하여 박막 내의 Si의 함량을 조절할 수도 있다. 그리고 TiSiN, TaSiN 및 WSiN 형성시 금속 유기 전구체(metal organic source)를 이용하면, 박막 내에 탄소(C)가 많이 함유되며, 공정 조건에 따라서는 탄소의 양을 30 %까지 변화시킬 수 있다. 이와 같은 방법으로 별도의 탄소 전구체를 공급하지 않아도 TiSiCN, TaSiCN 및 WSiCN 전도성 박막을 형성할 수 있다.Since the TiSiN, TaSiN and WSiN conductive thin films are changed in resistance by the content of Si, in order to form TiSiN, TaSiN and WSiN conductive thin films having a desired resistance value, the amount of Si precursor is controlled to adjust the amount of Si in the thin film. Adjust. In this case, when depositing a TiSiN, TaSiN and WSiN conductive thin film using ALD or pulse CVD, the content of Si in the thin film may be controlled by controlling the number of supply pulses of the Si precursor. In addition, when a metal organic source is used to form TiSiN, TaSiN, and WSiN, a large amount of carbon (C) is contained in the thin film, and depending on the process conditions, the amount of carbon may be changed to 30%. In this way, TiSiCN, TaSiCN and WSiCN conductive thin films can be formed without supplying a separate carbon precursor.
다음으로, 인시튜(in-situ)로 전도성 박막 상에 질화물 산화방지막을 형성한다(S220). 본 실시예에서는 전도성 박막 표면이 대기중에 노출되지 않도록, 전도성 박막을 형성한 챔버와 동일 챔버에서 질화물 산화방지막을 형성한다. 질화물 산화방지막은 질화실리콘(SiN), 질화티타늄(TiN), 질화탄탈룸(TaN) 또는 질화텅스 텐(WN) 등으로 이루어질 수 있는데, 바람직하게는 질화실리콘으로 이루어진다. 특히, 전도성 박막이 TiSiN인 경우, 산화방지막은 질화실리콘 또는 질화티타늄이 이용된다. 질화물 산화방지막 역시 전도성 박막과 마찬가지로, ALD, CVD 또는 펄스 CVD 방법으로 형성될 수 있다. 이때, 질화물 산화방지막의 막질을 개선하기 위하여, 플라즈마로 활성화된 N2 가스 또는 NH3 가스를 이용하여 형성할 수 있다. 이러한 활성화된 N2 가스 또는 NH3 가스는 다이렉트 플라즈마(direct plasma) 또는 리모트 플라즈마(remote plasma)를 이용하여 발생시킬 수 있다.Next, a nitride antioxidant film is formed on the conductive thin film in-situ (S220). In this embodiment, the nitride oxide film is formed in the same chamber as the chamber where the conductive thin film is formed so that the surface of the conductive thin film is not exposed to the atmosphere. The nitride antioxidant film may be made of silicon nitride (SiN), titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), tungsten nitride (WN), or the like, preferably made of silicon nitride. In particular, when the conductive thin film is TiSiN, silicon nitride or titanium nitride is used as the antioxidant film. The nitride antioxidant film may also be formed by ALD, CVD or pulsed CVD methods, like the conductive thin film. At this time, in order to improve the film quality of the nitride antioxidant film, it may be formed using N 2 gas or NH 3 gas activated by plasma. Such activated N 2 gas or NH 3 gas may be generated using a direct plasma or a remote plasma.
TiSiN 전도성 박막을 펄스 CVD 방법을 이용하여 증착한 후, 동일 챔버 내에서 TiN 전도성 박막 상에 인시튜로 SiN 산화방지막을 형성하기 위한 가스 공급순서를 도 3에 나타내었다.After the TiSiN conductive thin film was deposited using the pulse CVD method, a gas supply sequence for forming the SiN antioxidant film in situ on the TiN conductive thin film in the same chamber is shown in FIG. 3.
도 3에 나타낸 바와 같이, Ti 전구체와 Si 전구체는 펄스 형태로 공급하며, Ti 전구체 공급 후에는 퍼지가스를 공급하여, Ti 전구체를 퍼지하고, Si 전구체 공급 후에 역시 퍼지가스를 공급하여, Si 전구체를 퍼지한다. 이와 같은 사이클을 N회 반복하여, TiSiN 전도성 박막을 증착한다. 그리고 동일 챔버에서 Ti 전구체는 공급하지 않고, Si 전구체만을 공급한 상태로 플라즈마를 발생시켜, 활성화된 NH3를 이용하여, TiSiN 전도성 박막 상에 SiN 산화방지막을 증착한다.As shown in FIG. 3, the Ti precursor and the Si precursor are supplied in a pulse form, and after the Ti precursor is supplied, the purge gas is supplied to purge the Ti precursor, and after the Si precursor is supplied, the purge gas is also supplied to supply the Si precursor. To purge. This cycle is repeated N times to deposit a TiSiN conductive thin film. In the same chamber, the Ti precursor is not supplied, but the plasma is generated in the state of supplying only the Si precursor, and the SiN antioxidant film is deposited on the TiSiN conductive thin film using the
이와 같은 방법을 이용하여 PRAM용 하부전극이 형성된 결과물을 도 4에 나타내었다.The result of the formation of the lower electrode for the PRAM using the above method is shown in FIG. 4.
도 4에 도시된 바와 같이 콘택 플러그(410) 상에 PRAM용 하부전극을 형성하 기 위해 콘택홀을 형성하고, 콘택홀 내부에 TiSiN 또는 TiSiCN으로 이루어진 하부전극(420)을 형성한다. 그리고 동일 챔버 내에서 인시튜로 SiN 산화방지막(430)을 형성한다. 이때, 하부 전극(420)은 내부에 중공이 형성되도록 증착할 수도 있고(도 4(a)), 콘택홀이 갭-필(gap-fill)되도록 증착할수도 있다(도 4(b)). 이와 같이 동일 챔버 내에서 인시튜로 하부전극(420) 상에 산화방지막(430)을 증착하면, 하부전극(420)이 대기중에 노출되지 않아, 공정 완료 후에도 비저항값이 증가되지 않게 되므로, 신뢰성을 확보할 수 있다.As shown in FIG. 4, a contact hole is formed on the
도 5는 본 발명에 따른 박막 증착방법에 대한 바람직한 다른 실시예를 수행하기에 적합한 박막 증착장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 실시예는 전도성 박막과 산화방지막을 서로 다른 챔버에서 증착하는 방법에 관한 것으로, 이를 위해, 이송챔버에 클러스터 타입으로 증착챔버가 설치된 박막 증착장치가 이용된다. 이러한 박막 증착장치를 도 6에 나타내었다.5 is a view schematically showing the configuration of a thin film deposition apparatus suitable for carrying out another preferred embodiment of the thin film deposition method according to the present invention. The present embodiment relates to a method of depositing a conductive thin film and an antioxidant film in different chambers. For this purpose, a thin film deposition apparatus in which a deposition chamber is installed in a cluster type in a transfer chamber is used. This thin film deposition apparatus is shown in FIG.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 이용되는 박막 증착장치는 진공압이 형성되고 로봇암이 내장된 이송챔버(610)와, 이송챔버(610)에 클러스터 타입으로 설치되며 기판 상에 박막을 형성하는 공정을 수행하는 적어도 2 개 이상의 증착챔버(620, 630)를 구비한다. 도 6에 도시된 박막 증착장치에서는 제1증착챔버(620)에서 전도성 박막을 형성하는 공정을 수행하고, 제2증착챔버(630)에서 산화방지막을 형성하는 공정을 수행한다. 이를 위해, 제1증착챔버(620)는 전도성 박막을 형성하기 위한 전구체, 반응가스, 퍼지가스 등을 공급하는 가스공급부를 구비한다. 그리고 제2증착챔버(630)는 산화방지막을 형성하기 위한 전구체, 질소 함유가스, 퍼지 가스 등을 공급하는 가스공급부와 질소 함유가스를 활성화시키기 위한 플라즈마 발생장치를 구비한다. 제2증착챔버(630)에 구비된 플라즈마 발생장치는 제2증착챔버(630) 내에 직접 플라즈마를 발생시키기 위한 파워 공급장치이거나 리모트 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생기일 수 있다.As shown in FIG. 6, the thin film deposition apparatus used in the present embodiment includes a
본 실시예에 따른 박막 증착방법을 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 우선, 제1증착챔버(620)에 기판을 로딩한다(S510). 그리고 제1증착챔버(620)에서 기판 상에 전도성 박막을 형성한다(S520). 전도성 박막은 도 2에서 설명한 바와 마찬가지로 발열 전극일 수 있으며, PRAM에서 상전이 물질막을 상전이시키기 위한 발열체로 이용되는 하부전극일 수 있다. 전도성 박막은 ALD, CVD 또는 펄스 CVD 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 전도성 박막은 TiSiN, TiSiCN, TaSiN, TaSiCN, WSiN, WSiCN 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 5 and 6, the substrate is loaded into the first deposition chamber 620 (S510). In operation S520, a conductive thin film is formed on the substrate in the
TiSiN 전도성 박막을 형성하기 위한, Ti 전구체는 TiCl4, TEMAT, TDMAT 및 ECTDMAT 중 어느 하나가 이용될 수 있다. 그리고 Si 전구체는 TEMAS, TDMAS, TDEAS, Tris-EMASH 및 BTBAS 중 어느 하나가 이용될 수 있다. 그리고 반응가스는 NH3가 이용될 수 있다. TaSiN 전도성 박막을 형성하기 위한, Ta 전구체는 TaCl5, PEMAT, TBTEMAT, TBTDET, TDMAT 및 TDEAT 중 어느 하나가 이용될 수 있다. 그리고 Si 전구체와 반응가스는 상기 TiSiN 전도성 박막을 형성하는 경우와 동일하다. WSiN 전도성 박막을 형성하기 위한, W 전구체는 t(BuN)2(Me2N2)W, (C5H5)2WH2, (i-C3H7C5H5)2WH2, [(CH3)2N]6W2 중 어느 하나가 이용될 수 있다. 그리고 Si 전구체와 반 응가스는 상기 TiSiN 전도성 박막을 형성하는 경우와 동일하다.As the Ti precursor for forming the TiSiN conductive thin film, any one of TiCl 4 , TEMAT, TDMAT, and ECTDMAT may be used. And Si precursor may be any one of TEMAS, TDMAS, TDEAS, Tris-EMASH and BTBAS. And the reaction gas may be used NH 3 . As the Ta precursor for forming the TaSiN conductive thin film, any one of TaCl 5 , PEMAT, TBTEMAT, TBTDET, TDMAT and TDEAT may be used. The Si precursor and the reaction gas are the same as in the case of forming the TiSiN conductive thin film. To form a WSiN conductive thin film, the W precursor is t (BuN) 2 (Me 2 N 2 ) W, (C 5 H 5 ) 2 WH 2 , (iC 3 H 7 C 5 H 5 ) 2 WH 2 , [( CH 3 ) 2 N] 6 W 2 may be used. The Si precursor and the reactant gas are the same as those of forming the TiSiN conductive thin film.
그리고 원하는 저항값을 갖는 TiSiN, TaSiN 및 WSiN 전도성 박막을 형성하기 위해, Si 전구체의 공급양을 조절하며, 이를 위해, Si 전구체의 공급 펄스 회수를 조절할 수 있다. 그리고 TiSiN, TaSiN 및 WSiN 형성시 금속 유기 전구체를 이용하여, 박막 내에 탄소를 함유시킬 수 있다.In addition, in order to form TiSiN, TaSiN, and WSiN conductive thin films having a desired resistance value, the supply amount of the Si precursor is controlled, and for this, the supply pulse number of the Si precursor may be controlled. In the formation of TiSiN, TaSiN, and WSiN, carbon may be included in the thin film using a metal organic precursor.
다음으로, 로봇암을 이용하여, 전도성 박막이 형성된 기판을 제2증착챔버(630)에 로딩한다(S530). 즉, 로봇암을 이용하여, 제1증착챔버(620)에서 이송챔버(610)를 통해 제2증착챔버(630)로 기판을 이송한 후, 제2증착챔버(630)에 기판을 로딩한다. 이와 같은 방법으로 제2증착챔버(630)에 기판을 로딩하면, 기판이 진공압을 유지하고 있는 이송챔버(610)를 통해 이송되므로, 기판에 형성된 전도성 박막 표면이 대기중에 노출되지 않게 된다. 따라서 전도성 박막 표면이 산화되어 비저항값이 증가될 우려가 없다.Next, the substrate on which the conductive thin film is formed is loaded into the
다음으로, 제2증착챔버(630)에서 전도성 박막 상에 질화물 산화방지막을 형성한다(S220). 질화물 산화방지막은 질화실리콘(SiN), 질화티타늄(TiN), 질화탄탈룸(TaN) 또는 질화텅스텐(WN) 등으로 이루어질 수 있는데, 바람직하게는 질화실리콘으로 이루어진다. 특히 전도성 박막이 TiSiN으로 이루어진 경우 산화방지막은 질화실리콘 또는 질화티타늄으로 이루어질 수 있다. 질화물 산화방지막 역시 전도성 박막과 마찬가지로, ALD, CVD 또는 펄스 CVD 방법으로 형성될 수 있고, 질화물 산화방지막의 막질을 개선하기 위하여, 플라즈마로 활성화된 N2 가스 및 NH3 가스 중 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있다. 이러한 활성화된 N2 가스 및 NH3 가스는 다이렉트 플라즈마 또는 리모트 플라즈마를 이용하여 발생시킬 수 있다.Next, the nitride oxide film is formed on the conductive thin film in the second deposition chamber 630 (S220). The nitride antioxidant film may be made of silicon nitride (SiN), titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN), tungsten nitride (WN), or the like, preferably made of silicon nitride. In particular, when the conductive thin film is made of TiSiN, the antioxidant layer may be made of silicon nitride or titanium nitride. Nitride antioxidant film can be formed by ALD, CVD or pulsed CVD method like conductive thin film, and is formed by using any one of plasma activated N 2 gas and NH 3 gas to improve the film quality of nitride antioxidant film. can do. Such activated N 2 gas and NH 3 gas can be generated using direct plasma or remote plasma.
이와 같은 방법을 이용하여 PRAM용 하부전극이 형성된 결과물은 도 4에 나타낸 바와 동일하다. The result of the formation of the lower electrode for the PRAM using this method is the same as that shown in FIG. 4.
이와 같은 방법으로 제1증착챔버(620)에서 전도성 박막을 증착한 후, 제2증착챔버(630)에서 전도성 박막 상에 산화방지막을 증착하면, 전도성 박막이이 대기중에 노출되지 않아, 공정 완료 후에도 비저항값이 증가되지 않게 되므로, 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 전도성 박막과 산화방지막을 서로 다른 챔버에서 증착하여, 서로 다른 전구체를 이용하여 박막을 증착하는 경우 발생하는 파티클 문제, 챔버 내의 오염 문제 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.After depositing the conductive thin film in the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.
도 1은 대기 중 노출시간에 따른 전도성 박막의 비저항값의 변화를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a change in the specific resistance value of the conductive thin film according to the exposure time in the atmosphere.
도 2는 본 발명에 따른 박막 증착방법에 대한 바람직한 일 실시예의 수행과정을 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the thin film deposition method according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따라 TiSiN 전극 상에 SiN 산화방지막을 형성하기 위한 가스 공급순서를 나타낸 도면이다.3 is a view illustrating a gas supply sequence for forming a SiN antioxidant film on a TiSiN electrode according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따라 형성된 결과물을 나타낸 도면들이다.4 is a view showing the result formed in accordance with the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 박막 증착방법에 대한 바람직한 다른 실시예의 수행과정을 나타내는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a process of performing another preferred embodiment of the thin film deposition method according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 박막 증착방법에 대한 바람직한 다른 실시예를 수행하기에 적합한 박막 증착장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.6 is a view schematically showing the configuration of a thin film deposition apparatus suitable for performing another preferred embodiment of the thin film deposition method according to the present invention.
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