KR20150063789A - Method of forming an aluminum oxide layer using an atomic layer deposition process - Google Patents
Method of forming an aluminum oxide layer using an atomic layer deposition process Download PDFInfo
- Publication number
- KR20150063789A KR20150063789A KR1020130148600A KR20130148600A KR20150063789A KR 20150063789 A KR20150063789 A KR 20150063789A KR 1020130148600 A KR1020130148600 A KR 1020130148600A KR 20130148600 A KR20130148600 A KR 20130148600A KR 20150063789 A KR20150063789 A KR 20150063789A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- aluminum oxide
- oxide film
- aluminum
- forming
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 51
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 31
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000003446 ligand Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 11
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims description 9
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N triethylaluminium Chemical compound CC[Al](CC)CC VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 5
- 230000001546 nitrifying effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000802 nitrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45527—Atomic 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
- C07F5/06—Aluminium compounds
- C07F5/061—Aluminium compounds with C-aluminium linkage
- C07F5/062—Al linked exclusively to C
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45553—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the use of precursors specially adapted for ALD
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 원자층 증착(atomic layer deposition; ALD) 공정을 이용하여 알루미늄 산화막을 형성하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 하부의 막구조물을 보호하기 위하여 원자층 증착 공정을 이용하여 알루미늄 산화막을 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming an aluminum oxide film using an atomic layer deposition (ALD) process. More particularly, the present invention relates to a method of forming an aluminum oxide film using an atomic layer deposition process to protect the underlying film structure.
일반적으로, 기판 상에 알루미늄 산화막을 형성하고자 하는 경우에는 흔히 화학적 기상 증착 공정을 이용한다. 상기 화학기상증착법은 기체 상태의 화합물을 분해한 후, 화학적 반응에 의해 기판 상에 박막을 증착하는 방법이다. 상기 알루미늄 산화막을 형성하는 화학적 기상 증착 공정에서, 알루미늄의 소스 가스와 산화제를 고온으로 열분해하여 기판 상에 알루미늄 산화물을 증착시킨다. Generally, when an aluminum oxide film is to be formed on a substrate, a chemical vapor deposition process is often used. The chemical vapor deposition method is a method of decomposing a gaseous compound and then depositing a thin film on a substrate by a chemical reaction. In the chemical vapor deposition process for forming the aluminum oxide film, the aluminum source gas and the oxidizing agent are pyrolyzed at a high temperature to deposit aluminum oxide on the substrate.
그런데, 상기 화학적 기상 증착 공정을 이용하여 알루미늄 산화막 형성 방법에 있어서, 상기 기판에 열적 손상을 줄 염려가 있다. However, in the aluminum oxide film forming method using the chemical vapor deposition process, the substrate may be thermally damaged.
이와 같은 단점을 극복하기 위하여 원자층 증착 공정이 제안되었다. 상기 원자층 증착 공정은 화학적 기상 증착 공정에 비하여 우수한 단차 피복성을 얻을 수 있고 저온 공정이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 상기 원자층 증착 공정은 열분해(pyrolysis)가 아닌 각 반응물의 주기적 공급을 통한 화학적 치환(chemical exchange)으로 반응물(reactant)을 분해하여 박막을 형성하는 방법이다.An atomic layer deposition process has been proposed to overcome these disadvantages. The atomic layer deposition process has an advantage that excellent step coverage can be obtained as compared with a chemical vapor deposition process and a low temperature process can be performed. The atomic layer deposition process is a method of forming a thin film by decomposing a reactant by chemical exchange through periodic supply of each reactant instead of pyrolysis.
하지만, 상기 알루미늄 산화막을 기판 상에 형성하기 위하여, 알루미늄 전구체 및 산화제를 반응시키는 단일 반응 공정이 수행될 경우, 상기 단일 반응 공정은 300°C 정도의 공정 온도가 요구된다. However, when a single reaction process for reacting the aluminum precursor and the oxidizing agent is performed in order to form the aluminum oxide film on the substrate, the single reaction process requires a process temperature of about 300 ° C.
예를 들면 유기 발광 디스플레이에 포함된 발광 패턴 구조물을 갖는 기판에 있어서, 상기 발광 패턴 구조물에 대한 투습 방지를 위한 보호막이 요구된다. 상기 보호막으로 알루미늄 산화막이 형성될 경우, 300°C 의 공정 온도는 상기 발광 패턴 구조물에 열적 충격을 발생시킬 수 있다.For example, in a substrate having a light emitting pattern structure included in an organic light emitting display, a protective layer for preventing moisture permeation of the light emitting pattern structure is required. When the aluminum oxide film is formed as the protective film, a process temperature of 300 ° C may cause thermal shock to the light emission pattern structure.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기판에 대한 열적 충격을 감소시킬 수 있는 원자층 적층공정을 이용한 알루미늄 산화막의 형성 방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a method of forming an aluminum oxide layer using an atomic layer deposition process capable of reducing thermal shock to a substrate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, a) 기판 상에, 리간드를 포함하는 알루미늄 전구체를 공급하여 상기 기판 상에 상기 알루미늄 전구체를 화학적으로 흡착시킨 후, b)상기 기판 상에 제1 산화제 또는 질화제를 공급하여, 상기 리간드가 하이드록시기 또는 아민기로 치환된 중간 생성물을 생성한다. 이후, c) 상기 기판 상에 제2 산화제를 공급하여 상기 1차 생성물 및 상기 제2 산화제를 반응시켜, 상기 기판 상에 알루미늄 산화막을 형성한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a) chemically adsorbing an aluminum precursor on a substrate by supplying an aluminum precursor containing a ligand on the substrate; b) An oxidizing agent or a nitriding agent is supplied to produce an intermediate product in which the ligand is substituted with a hydroxyl group or an amine group. Thereafter, c) a second oxidizing agent is supplied onto the substrate to react the first product and the second oxidizing agent to form an aluminum oxide film on the substrate.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 알루미늄 전구체는 TMA(TriMethyl Aluminium) 또는 TEA(TriEthyl Aluminium)를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the aluminum precursor may include TMA (TriMethyl Aluminum) or TEA (TriEthyl Aluminum).
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 단계 a) 내지 상기 단계 c)는 25 내지 150°C에서 수행될 수 있다.In one embodiment of the present invention, said steps a) to c) can be carried out at 25 to 150 ° C.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 산화제는 순수(de-ionized water) 또는 알코올을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first oxidant may include de-ionized water or alcohol.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 질화제는 질소(N2), 암모니아(NH3) 또는 하이드라진(N2H4)을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the nitriding agent may include nitrogen (N 2 ), ammonia (NH 3 ), or hydrazine (N 2 H 4 ).
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 산화제는 산소(O2) 플라즈마, 오존(O3), 아산화질소(N2O) 또는 이들의 유도성 결합 플라즈마에 의해 생성된 라이칼이 포함된 기체를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second oxidant comprises a lycal produced by an oxygen (O 2 ) plasma, ozone (O 3 ), nitrous oxide (N 2 O) Gas.
본 발명의 일 실시예 있어서, 상기 중간 생성물 및 상기 제2 산화제 간의 반응은 번-아웃(burn-out) 공정을 통하여 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the reaction between the intermediate product and the second oxidant may be performed through a burn-out process.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 a) 내지 d) 단계를 반복적으로 수행할 수 있다.In one embodiment of the present invention, steps a) to d) may be repeatedly performed.
상기와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자층 적층 공정을 이용한 알루미늄 산화막 형성 방법에 따르면, 1단계 산화 공정 대신에 일차적으로 제1 산화제를 이용한 산화 반응 또는 질화제를 이용한 질화 반응으로 알루미늄 전구체에 포함된 리간드를 히드록시기 또는 아민기로 치환시키는 치환 반응 후 상대적으로 낮은 공정 온도에서 이차적으로 제2 산화제를 이용한 산화 반응을 통하여 알루미늄 산화막을 형성할 수 있다. 이로써 상기 기판에 대한 열적 충격이 완화될 수 있다. According to the aluminum oxide film forming method using the atomic layer deposition process according to the preferred embodiment of the present invention, instead of the one-step oxidation process, the oxidation reaction using the first oxidizing agent or the nitridation reaction using the nitriding agent is performed An aluminum oxide film can be formed through an oxidation reaction using a second oxidizing agent at a relatively low processing temperature after a substitution reaction in which the included ligand is substituted with a hydroxyl group or an amine group. As a result, thermal shock to the substrate can be mitigated.
나아가, 상기 치환 반응 및 산화 반응을 포함하는 2단계 공정을 통하여 알루미늄 산화막을 형성할 경우, 상기 알루미늄 산화막이 굴절율 등에 있어서, 개선된 광학 특성을 가질 수 있음으로써 상기 알루미늄 산화막이 유기발광디스플레이에 포함된 발광 패턴 구조물에 대한 용이하게 적용될 수 있다.In addition, when the aluminum oxide film is formed through the two-step process including the substitution reaction and the oxidation reaction, the aluminum oxide film can have improved optical characteristics in refractive index and the like, so that the aluminum oxide film is included in the organic light emitting display It can be easily applied to a light-emitting pattern structure.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 원자층 적층 공정을 통하여 알루미늄 산화막을 형성하는 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 알루미늄 산화막의 형성 방법의 일 예에 따른 반응 메카니즘을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 알루미늄 산화막의 형성 방법의 다른 예에 따른 반응 메카니즘을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 원자층 적층 공정을 통하여 알루미늄 산화막에 대한 굴절률을 나타내는 그래프이다. FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of forming an aluminum oxide layer through an atomic layer deposition process according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a schematic view for explaining a reaction mechanism according to an example of the aluminum oxide film forming method shown in FIG.
3 is a schematic view for explaining a reaction mechanism according to another example of the aluminum oxide film forming method shown in FIG.
4 is a graph showing the refractive index of an aluminum oxide layer through an atomic layer deposition process according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 대상물들의 크기와 양은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In the accompanying drawings, the sizes and the quantities of objects are shown enlarged or reduced from the actual size for the sake of clarity of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprise", "comprising" and the like are intended to specify that there is a stated feature, step, function, element, or combination thereof, Quot; or " an " or < / RTI > combinations thereof.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 원자층 적층 공정을 통하여 알루미늄 산화막을 형성하는 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 2는 도 1에 도시된 알루미늄 산화막의 형성 방법의 일 예에 따른 반응 메카니즘을 설명하기 위한 개략도이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of forming an aluminum oxide layer through an atomic layer deposition process according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. FIG. 2 is a schematic view for explaining a reaction mechanism according to an example of the aluminum oxide film forming method shown in FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착 공정을 이용한 알루미늄 산화막의 형성 방법에 있어서, 먼저 반응 챔버(미도시)에 기판을 로딩시킨 후 히터(미도시)를 이용하여 상기 반응 챔버를 소정의 공정 온도 및 공정 압력으로 유지한다. Referring to FIGS. 1 and 2, a method of forming an aluminum oxide layer using an atomic layer deposition process according to an embodiment of the present invention includes first loading a substrate in a reaction chamber (not shown) The reaction chamber is maintained at a predetermined process temperature and process pressure.
이어서, 상기 공정 온도와 공정 압력을 유지한 상태에서 반응 챔버 내부로 알루미늄 전구체를 공급한다. 이로써 상기 기판 상에 상기 알루미늄 전구체가 접근함으로써 상기 알루미늄 전구체 중 일부가 상기 기판 표면에 화학적으로 흡착될 수 있다(S110). 이때 상기 알루미늄 전구체는 상기 기판 표면을 충분히 덮을 수 있는 시간, 예컨대 1m초∼10초 동안 주입할 수 있다. 이때, 기판 상에 알루미늄 전구체의 나머지가 물리적으로 흡착될 수 있다. Subsequently, the aluminum precursor is supplied into the reaction chamber while maintaining the process temperature and the process pressure. Accordingly, a part of the aluminum precursor can be chemically adsorbed on the surface of the substrate by approaching the aluminum precursor on the substrate (S110). At this time, the aluminum precursor can be injected for a time sufficient to cover the surface of the substrate, for example, 1 m second to 10 seconds. At this time, the remainder of the aluminum precursor may be physically adsorbed on the substrate.
여기서, 상기 알루미늄 전구체는 예를 트리메틸알루미늄(trimethyl aluminum; TMA), 트리에틸알루미늄(TriEthyl Aluminium; TEA) 등을 포함할 수 있다. The aluminum precursor may include, for example, trimethyl aluminum (TMA), triethyl aluminum (TEA), or the like.
이어서, 상기 공정 온도와 공정 압력을 유지한 상태에서 반응 챔버 내에 불활성 가스, 예컨대 아르곤를 공급하여 1차 퍼지 공정을 수행한다(S115). 상기 퍼지 공정은 0.1 내지 100초 동안 수행될 수 있다. 이로써, 상기 기판(15) 상에 물리 증착된 알루미늄 전구체 및 챔버 내에 잔류하는 알루미늄 전구체가 제거된다. Subsequently, an inert gas such as argon is supplied into the reaction chamber while maintaining the process temperature and the process pressure, and a first purge process is performed (S115). The purging process may be performed for 0.1 to 100 seconds. Thereby, the aluminum precursors physically deposited on the substrate 15 and the aluminum precursor remaining in the chamber are removed.
다음에, 상기 알루미늄 전구체가 화학적으로 흡착된 기판을 포함하는 반응 챔버 내에 제1 산화제 또는 질화제를 주입한다. 이로써 제1 산화제 또는 질화제가 상기 기판에 화학적으로 흡착된 상기 알루미늄 전구체와 반응함으로써 상기 알루미늄 전구체에 포함된 리간드가 치환된 중간 생성물을 형성한다.(S120)Next, a first oxidizing agent or a nitriding agent is injected into a reaction chamber containing the substrate on which the aluminum precursor is chemically adsorbed. Whereby a first oxidizing agent or a nitrating agent reacts with the aluminum precursor chemically adsorbed on the substrate to form an intermediate product substituted with a ligand included in the aluminum precursor (S120)
도 2에서는 상기 제1 산화제가 공급되어, 상기 리간드는 히드록시기(OH)로 치환될 수 있다. 이로써, 상기 알루미늄 전구체에 포함된 알루미늄에는 리간드 대신에 히드록시기가 결합되어 있다. 상기 제1 산화제의 예로는 순수(de-ionized water) 또는 알코올을 들 수 있다. 상기 알코올은 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol)을 포함할 수 있다.In FIG. 2, the first oxidant is supplied, and the ligand may be substituted with a hydroxyl group (OH). Thus, aluminum contained in the aluminum precursor has a hydroxy group instead of a ligand. Examples of the first oxidizing agent include de-ionized water or alcohol. The alcohol may include isopropyl alcohol.
이어서, 상기 공정 온도와 공정 압력을 유지한 상태에서 반응 챔버 내에 불활성 가스, 예컨대 아르곤를 공급하여 2차 퍼지 공정을 수행한다. 상기 2차 퍼지 공정은 0.1 내지 100초 동안 수행될 수 있다. 이로써, 상기 챔버 내에 잔류하는 제1 산화제 또는 질화제가 제거된다.Subsequently, an inert gas such as argon is supplied into the reaction chamber while maintaining the process temperature and the process pressure, thereby performing a second purge process. The second purge process may be performed for 0.1 to 100 seconds. Thereby, the first oxidizing agent or nitriding agent remaining in the chamber is removed.
상기 2차 퍼지 공정 후, 상기 챔버 내에 제2 산화제를 투입함으로써 상기 기판 상에 제2 산화제를 공급한다. 이로써 상기 중간 생성물 및 제2 산화제를 반응시켜 상기 기판 상에 알루미늄 산화막을 형성한다.(S130) 상기 중간 생성물 및 제2 산화제를 반응시키는 산화 공정은 예를 들면 25 내지 150°C의 온도에서 수행될 수 있다. After the second purge process, a second oxidant is supplied onto the substrate by introducing a second oxidant into the chamber. The intermediate product and the second oxidizer are reacted to form an aluminum oxide film on the substrate. (S130) The oxidation process for reacting the intermediate product and the second oxidizer is performed at a temperature of, for example, 25 to 150 ° C .
따라서, 상기 기판이 특정 구조물을 포함할 경우, 상기 산화 공정이 상대적으로 낮은 온도에서 수행됨에 따라 상기 특정 구조물에 대한 열적 충격이 억제될 수 있다. Therefore, when the substrate includes a specific structure, thermal impact on the specific structure can be suppressed as the oxidation process is performed at a relatively low temperature.
여기서, 상기 제2 산화제는 산소(O2) 플라즈마, 오존(O3), 아산화질소(N2O) 또는 이들의 유도성 결합 플라즈마에 의해 생성된 라이칼이 포함된 기체를 포함할 수 있다.Here, the second oxidant may include a gas containing a lycal produced by an oxygen (O 2 ) plasma, ozone (O 3 ), nitrous oxide (N 2 O), or an inductive coupling plasma thereof.
다음에, 상기 공정온도 및 공정 압력을 유지한 상태에서 반응 챔버를 불활성 가스로 0.1∼100초 동안 2차 퍼지하여 불필요한 반응물들을 제거한 후, 계속하여, 상기 형성된 알루미늄 산화막의 두께가 적정 두께인지를 확인하고, 필요에 따라 상기 공정들을 반복적으로 수행함으로써 원하는 두께를 갖는 알루미늄 산화막을 형성할 수 있다.
Next, the reaction chamber is purged with an inert gas for 0.1 to 100 seconds while the process temperature and the process pressure are maintained to remove unnecessary reactants. Subsequently, it is determined whether the thickness of the formed aluminum oxide film is a proper thickness And an aluminum oxide film having a desired thickness can be formed by repeating the above processes as necessary.
도 3은 도 1에 도시된 알루미늄 산화막의 형성 방법의 다른 예에 따른 반응 메카니즘을 설명하기 위한 개략도이다.3 is a schematic view for explaining a reaction mechanism according to another example of the aluminum oxide film forming method shown in FIG.
도 1 및 도 3을 참조하면, 알루미늄 전구체를 기판 상에 화학적으로 흡착한 후, 상기 기판 상에 제1 산화제 대신에 질화제가 공급된다. 상기 리간드는 아민기(NH)로 치환될 수 있다. 이로써, 상기 알루미늄 전구체에 포함된 알루미늄에는 리간드 대신에 아민기가 결합되어 있다. 상기 질화제의 예로는 질소(N2), 암모니아(NH3) 또는 하이드라진(N2H4)을 들 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 3, after an aluminum precursor is chemically adsorbed on a substrate, a nitriding agent is supplied on the substrate instead of the first oxidizing agent. The ligand may be substituted with an amine group (NH). As a result, aluminum contained in the aluminum precursor has an amine group instead of a ligand. Examples of the nitriding agent include nitrogen (N 2 ), ammonia (NH 3 ), and hydrazine (N 2 H 4 ).
이후 공정은 도 1 및 도 2를 참조로 전술한 공정과 실질적으로 동일하므로 잉에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
The subsequent process is substantially the same as the process described above with reference to FIG. 1 and FIG. 2, so a detailed description of the process will be omitted.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 원자층 적층 공정을 통하여 알루미늄 산화막에 대한 굴절률을 나타내는 그래프이다. 4 is a graph showing the refractive index of an aluminum oxide layer through an atomic layer deposition process according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 기판 온도를 100°C로 유지하고, 챔버 내부의 공정 압력은 1 torr, 오존 농도가 15%로 공정 조건이 유지되었다. 알루미늄 전구체는 트리메틸알루미늄(TMA)이 사용되었다. 이소프로필 알코올을 제1 산화제로 1차 산화 반응 후 오존을 이용한 2차 산화반응을 통하여 형성된 알루미늄 산화막이, 제1 산화제 없이 오존을 산화제로 이용한 산화 반응으로 형성된 알루미늄 산화막 보다 우수한 광 굴절률을 가짐을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, the substrate temperature was maintained at 100 ° C, and the process conditions were maintained at a process pressure of 1 torr and an ozone concentration of 15% in the chamber. Trimethyl aluminum (TMA) was used as the aluminum precursor. It is confirmed that the aluminum oxide film formed through the second oxidation reaction using the ozone after the first oxidation reaction with isopropyl alcohol has an optical refractive index superior to that of the aluminum oxide film formed with the oxidation reaction using ozone as the oxidizing agent without using the first oxidizer .
본 발명과 같이 상기 치환 반응 및 산화 반응을 포함하는 2단계 공정을 통하여 기판 상에 알루미늄 산화막을 형성할 경우, 상기 기판에 대한 열적 충격이 완화될 수 있으며, 상기 알루미늄 산화막이 개선된 광학 특성을 가질 수 있다. As in the present invention, when the aluminum oxide film is formed on the substrate through the two-step process including the substitution reaction and the oxidation reaction, thermal shock to the substrate can be alleviated, and the aluminum oxide film has improved optical characteristics .
따라서, 본 발명에 따른 상기 알루미늄 산화막의 형성 방법은 유기 발광 디스플레이에 포함된 발광 패턴 구조물을 보호하는 보호막으로 용이하게 적용될 수 있다.Therefore, the method of forming the aluminum oxide layer according to the present invention can be easily applied as a protective layer for protecting the light emission pattern structure included in the organic light emitting display.
Claims (8)
b)상기 기판 상에 제1 산화제 또는 질화제를 공급하여, 상기 리간드가 하이드록시기 또는 아민기로 치환된 중간 생성물을 생성하는 단계; 및
c) 상기 기판 상에 제2 산화제를 공급하여 상기 중간 생성물 및 상기 제2 산화제를 반응시켜, 상기 기판 상에 알루미늄 산화막을 형성하는 단계를 포함하는 원자층 적층 공정을 이용하는 알루미늄 산화막의 형성 방법.a) chemically adsorbing the aluminum precursor on the substrate by supplying an aluminum precursor comprising a ligand on the substrate;
b) supplying a first oxidizing or nitriding agent onto the substrate to produce an intermediate product wherein the ligand is substituted with a hydroxyl or amine group; And
c) supplying a second oxidizing agent onto the substrate to react the intermediate product and the second oxidizing agent to form an aluminum oxide film on the substrate, wherein the aluminum oxide film is formed on the substrate.
TMA(TriMethyl Aluminium) 또는 TEA(TriEthyl Aluminium)인 것을 특징으로 하는 원자층 적층 공정을 이용하는 알루미늄 산화막의 형성 방법.The method of claim 1, wherein the aluminum precursor
(TMA) or triethyl aluminum (TEA). The method for forming an aluminum oxide film according to claim 1,
순수(de-ionized water) 또는 알코올을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 적층 공정을 이용하는 알루미늄 산화막의 형성 방법.The method of claim 1, wherein the first oxidant
A method of forming an aluminum oxide film using an atomic layer deposition process, characterized in that it comprises de-ionized water or alcohol.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130148600A KR20150063789A (en) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | Method of forming an aluminum oxide layer using an atomic layer deposition process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130148600A KR20150063789A (en) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | Method of forming an aluminum oxide layer using an atomic layer deposition process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150063789A true KR20150063789A (en) | 2015-06-10 |
Family
ID=53505480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130148600A KR20150063789A (en) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | Method of forming an aluminum oxide layer using an atomic layer deposition process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20150063789A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180006959A (en) * | 2015-06-18 | 2018-01-19 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | Method of forming a metal oxide film |
| WO2018021654A1 (en) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 주식회사 유진테크 머티리얼즈 | Thin film deposition method |
-
2013
- 2013-12-02 KR KR1020130148600A patent/KR20150063789A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180006959A (en) * | 2015-06-18 | 2018-01-19 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | Method of forming a metal oxide film |
| US11555245B2 (en) | 2015-06-18 | 2023-01-17 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Metal oxide film formation method |
| WO2018021654A1 (en) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 주식회사 유진테크 머티리얼즈 | Thin film deposition method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100560654B1 (en) | Nitrogenous compound for forming silicon nitride film and method of forming silicon nitride film using the same | |
| CN106992114B (en) | High temperature atomic layer deposition of silicon-containing films | |
| JP6600074B2 (en) | Compositions and methods for depositing silicon nitride films | |
| KR100275738B1 (en) | Method for producing thin film using atomatic layer deposition | |
| KR102095710B1 (en) | Method of depositing thin films using protective material | |
| US9831083B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus and non-transitory computer-readable recording medium | |
| US20080261413A1 (en) | Pretreatment processes within a batch ald reactor | |
| US20080113097A1 (en) | LOW TEMPERATURE ALD SiO2 | |
| TW201323647A (en) | Atomic layer deposition of films using precursors containing hafnium or zirconium | |
| KR20080011236A (en) | Plasma treatment of dielectric material | |
| WO2006057709A3 (en) | Method for deposition of metal layers from metal carbonyl precursors | |
| US10253414B2 (en) | Liquid phase atomic layer deposition | |
| TW200704818A (en) | Process for forming zinc oxide film | |
| KR20080066619A (en) | Method of depositing ruthenium film using ruthenium tetroxide | |
| TW200618066A (en) | Deposition of ruthenium metal layers in a thermal chemical vapor deposition process | |
| KR20020001376A (en) | Method of forming a Al2O3 layer in a semiconductor device | |
| TWI692032B (en) | Deposition of germanium | |
| KR20180010323A (en) | Deposition methods for uniform and conformal hybrid titanium oxide films | |
| US10199223B2 (en) | Semiconductor device fabrication using etch stop layer | |
| JP2023116517A (en) | Selective deposition of silicon nitride | |
| KR20150063789A (en) | Method of forming an aluminum oxide layer using an atomic layer deposition process | |
| CN112567071A (en) | Method for increasing the deposition rate of an ALD process | |
| KR20190126254A (en) | Method of forming a passivation on a substrate | |
| TW200608462A (en) | Method for forming tungsten nitride film | |
| US20050276922A1 (en) | Method of forming thin dielectric layers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |