KR20220136073A - Growth inhibitor for forming thin film for and deposition method for preparing film using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막 성장 억제용 화합물 및 이를 이용한 박막 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a compound for inhibiting thin film growth and a method for forming a thin film using the same.
일반적으로 유전막과 같은 박막들은 화학기상증착(CVD), 저압화학기상증착(LPCVD), 플라즈마-강화 화학기상증착(PECVD) 및 스퍼터링 등의 증착 방법들을 사용하여 증착된다. In general, thin films such as dielectric films are deposited using deposition methods such as chemical vapor deposition (CVD), low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and sputtering.
화학기상증착(CVD)에 근거한 방법들은 상대적으로 높은 온도에서 박막의 증착이 이루어지기 때문에 디바이스에 불리한 열적 효과를 줄 수 있다. 또한, CVD 박막은 불균일한 두께를 가지며, 단차 피복성이 양호하지 못하다.Methods based on chemical vapor deposition (CVD) may have adverse thermal effects on the device because thin films are deposited at relatively high temperatures. In addition, the CVD thin film has a non-uniform thickness, and the step coverage is not good.
반면, 원자층증착법(ALD)은 통상의 CVD 방법보다 낮은 온도에서 수행할 수 있고, 우수한 단차 도포성을 나타내기 때문에 통상의 박막 형성 기술을 대체하는 기술로서 제안되고 있으나, 100% 단차 피복성 구현을 위해서는 여전히 문제가 존재한다. 또한, 제조된 박막 내 공정 부산물이 잔류하게 되어 막질의 열화를 초래할 수 있다는 단점이 있다.On the other hand, atomic layer deposition (ALD) can be performed at a lower temperature than the conventional CVD method and exhibits excellent step coverage. There are still problems for In addition, there is a disadvantage that process by-products in the produced thin film may remain, which may lead to deterioration of the film quality.
이에, 공정 부산물을 저감시키면서도 단차 피복성을 개선할 수 있는 박막 성장 억제용 화합물에 대한 개발이 필요하다. Accordingly, it is necessary to develop a compound for inhibiting thin film growth that can improve step coverage while reducing process by-products.
본 발명의 목적은 단차 피복성이 우수하면서도 공정 부산물을 용이하게 제거할 수 있는 박막 성장 억제용 화합물 및 이를 이용한 박막 형성방법을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a compound for inhibiting thin film growth that can easily remove process by-products while having excellent step coverage and a method for forming a thin film using the same.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.All of the above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.
본 발명의 하나의 관점은 박막 성장 억제용 화합물에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a compound for inhibiting thin film growth.
일 구체예에 따르면, 상기 박막 성장 억제용 화합물은 금속전구체 및 반응성 기체로 박막을 형성하는데 있어서, 챔버에 공급되는 상기 반응성 기체 및 반응성 기체 증착체 중 하나 이상과의 결합으로 박막 형성을 억제하는 박막 성장 억제용 화합물이며, 상기 반응성 기체 또는 상기 반응성 기체 증착체와 박막 성장 억제용 화합물의 결합강도는 30kcal/mol 이하인 것을 포함한다. According to one embodiment, in forming a thin film with the metal precursor and the reactive gas, the compound for inhibiting the growth of the thin film inhibits thin film formation by combining with one or more of the reactive gas and the reactive gas deposited to the chamber. It is a compound for growth inhibition, and the bonding strength of the reactive gas or the reactive gas deposit and the compound for inhibiting thin film growth includes 30 kcal/mol or less.
상기 반응성 기체 및 박막 성장 억제용 화합물은 전기적으로 중성일 수 있다.The reactive gas and the compound for inhibiting thin film growth may be electrically neutral.
상기 반응성 기체는 산화제를 포함할 수 있다.The reactive gas may include an oxidizing agent.
상기 박막 성장 억제용 화합물은 에스테르기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The compound for inhibiting the growth of the thin film may include an ester group.
다른 구체예에 따르면, 상기 박막 성장 억제용 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.According to another embodiment, the compound for inhibiting the growth of the thin film may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
(상기, 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 선형 또는 분지형 알킬기임).(In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C1 to C20 linear or branched alkyl group).
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C15의 선형 또는 분지형 알킬기일 수 있다.The R 1 and R 2 may each independently be a C1 to C15 linear or branched alkyl group.
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 CH3, C2H5, C3H7, C4H9 및 C5H11 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Each of R 1 and R 2 may independently include one or more of CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 and C 5 H 11 .
상기 박막 성장 억제용 화합물은 아세트산메틸(methyl acetate), 아세트산에틸(ethyl acetate), 프로피온산메틸(methyl propionate) 및 프로피온산에틸(ethyl propionate) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The compound for inhibiting thin film growth may include at least one of methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, and ethyl propionate.
본 발명의 다른 관점은 박막 형성방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a method for forming a thin film.
일 구체예에 따르면 상기 박막 형성방법은 챔버 내에 기판을 위치하는 단계, 박막 성장 억제용 화합물을 상기 챔버 내에 공급하는 단계, 상기 챔버 내부를 1차 퍼징하는 단계, 상기 챔버 내에 금속전구체를 공급하는 단계, 상기 챔버 내부를 2차 퍼징하는 단계, 상기 챔버 내에 반응성 기체를 공급하는 단계 및 상기 챔버 내부를 3차 퍼징하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the method for forming the thin film includes: positioning a substrate in a chamber; supplying a compound for inhibiting thin film growth into the chamber; primary purging of the chamber; supplying a metal precursor into the chamber; , Secondary purging of the interior of the chamber, supplying a reactive gas into the chamber, and tertiary purging of the interior of the chamber may be included.
상기 반응성 기체는 수증기(H2O), 산소(O2), 오존(O3), 과산화수소(H2O2) 및 아산화질소(N20) 중 어느 하나 또는 그 이상일 수 있다. The reactive gas may be any one or more of water vapor (H 2 O), oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and nitrous oxide (N 2 0).
상기 박막 성장 억제용 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The compound for inhibiting the growth of the thin film may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
(상기, 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 선형 또는 분지형 알킬기임).(In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C1 to C20 linear or branched alkyl group).
상기 박막 성장 억제용 화합물은 상기 반응성 기체 및 반응성 기체 증착체 중 하나 이상과 결합하는 물질일 수 있다.The compound for inhibiting the growth of the thin film may be a material that binds to at least one of the reactive gas and the reactive gas deposit.
상기 박막 형성방법은 상기 기판 상에 금속산화물(Metal oxide)을 포함하는 박막을 증착하는 것일 수 있다. The method for forming the thin film may be to deposit a thin film including a metal oxide on the substrate.
상기 박막 형성방법은 원자층증착법(ALD)에 의해 박막을 증착하는 것일 수 있다.The thin film forming method may be to deposit the thin film by atomic layer deposition (ALD).
상기 박막 성장 억제용 화합물 및 금속전구체는 증기압을 이용한 휘발 이송 방법, 직접 액체 주입 방법, 또는 액체 이송 방법 중 어느 하나의 방법으로 상기 챔버 내에 전달되는 것일 수 있다.The compound for inhibiting thin film growth and the metal precursor may be transferred into the chamber by any one of a volatilization transfer method using vapor pressure, a direct liquid injection method, or a liquid transfer method.
본 발명은 단차 피복성이 우수하면서도 공정 부산물을 용이하게 제거할 수 있는 박막 성장 억제용 화합물 및 이를 이용한 박막 형성방법을 제공하는 효과를 갖는다.The present invention has the effect of providing a compound for inhibiting thin film growth that can easily remove process by-products while having excellent step coverage, and a method for forming a thin film using the same.
이하, 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.When 'including', 'having', 'consisting', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. When a component is expressed in the singular, the case in which the plural is included is included unless specifically stated otherwise.
또한, 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In addition, in interpreting the components, it is interpreted as including an error range even if there is no separate explicit description.
또한, 본 명세서에 있어서, 범위를 나타내는 'X 내지 Y'는 'X 이상 Y 이하'를 의미한다. In addition, in this specification, 'X to Y' representing a range means 'X or more and Y or less'.
또한, 본 명세서에 있어서, C3H7는 CH3(CH2)2 및 (CH3)2CH일 수 있다.In addition, in the present specification, C 3 H 7 is CH 3 (CH 2 ) 2 and (CH 3 ) 2 CH.
또한, 본 명세서에 있어서 C4H9는 CH3(CH2)3, (CH3)2CHCH2, CH3CH2CHCH3 및 (CH3)3C일 수 있다. In addition, in the present specification, C 4 H 9 may be CH 3 (CH 2 ) 3 , (CH 3 ) 2 CHCH 2 , CH 3 CH 2 CHCH 3 and (CH 3 ) 3 C.
또한, 본 명세서에 있어서 C5H11는 CH3(CH2)4, CHCH3(CH2)2(CH3), CH2CHCH3CH2CH3, (CH2)2CH(CH3)2, CHCH3CH(CH3)2, C(CH3)2CH2CH3 및 CH2C(CH3)3일 수 있다. In addition, in the present specification, C 5 H 11 is CH 3 (CH 2 ) 4, CHCH 3 ( CH 2 ) 2 (CH 3 ), CH 2 CHCH 3 CH 2 CH 3 , (CH 2 ) 2 CH(CH 3 ) 2 , CHCH 3 CH(CH 3 ) 2 , C(CH 3 ) 2 CH 2 CH 3 and CH 2 C(CH 3 ) 3 .
또한, 본 명세서에 있어서 '반응성 기체 증착체'는 반응성 기체가 증착된 금속과 결합으로 산화막의 일부로 포함되어 있는 반응성 기체를 의미할 수 있다.In addition, in the present specification, the 'reactive gas deposition body' may refer to a reactive gas in which the reactive gas is included as a part of the oxide film by bonding with the deposited metal.
또한, 본 명세서에서 '결합강도'는 반응성 기체와 박막 성장 억제용 화합물이 배위결합 후 분리될 때의 표준엔탈피로써 아래 화학 반응 형식의 해리 엔탈피를 의미할 수 있다.In addition, in the present specification, 'bonding strength' is the standard enthalpy when the reactive gas and the compound for inhibiting thin film growth are separated after coordination bonding, and may refer to the dissociation enthalpy of the following chemical reaction type.
2MenH3N·BH3(g) --> B2H6(g) + 2MenH(3-n)N(g)2Me n H 3 N BH 3 (g) --> B 2 H 6 (g) + 2Me n H (3-n) N(g)
또한 본 명세서에서 '균일도'는 박막을 TEM 분석을 기초로 아래 식에 의해 산출하였다.In addition, 'uniformity' in the present specification was calculated by the following equation based on TEM analysis of the thin film.
균일도(%) = 1 - (M-m)/(M+m)Uniformity (%) = 1 - (M-m)/(M+m)
(상기 식에서 M은 최대 두께이고, m은 최소두께임)(Where M is the maximum thickness, m is the minimum thickness)
박막 성장 억제용 화합물Compounds for inhibiting thin film growth
본 발명의 하나의 관점인 박막 성장 억제용 화합물은 금속전구체 및 반응성 기체로 박막을 형성하는데 있어서, 챔버에 공급되는 상기 반응성 기체 및 반응성 기체 증착체 중 하나 이상과의 결합으로 박막 형성을 억제하는 박막 성장 억제용 화합물이며, 상기 반응성 기체 또는 상기 반응성 기체 증착체와 박막 성장 억제용 화합물의 결합강도는 30kcal/mol 이하이다. In one aspect of the present invention, the compound for inhibiting thin film growth forms a thin film with a metal precursor and a reactive gas. It is a compound for growth inhibition, and the bonding strength of the reactive gas or the reactive gas deposit and the compound for inhibiting thin film growth is 30 kcal/mol or less.
상기 박막 성장 억제용 화합물은 상기 반응성 기체 및 반응성 기체 증착체 중 하나 이상과 결합을 형성함으로써, 금속산화물(Metal oxide)의 성장을 효과적으로 억제하면서도, 금속산화물 형성 이후 제거가 용이하여 공정 부산물을 저감시킬 수 있다. 상기 공정 부산물을 효과적으로 제거함으로써, 박막의 열화를 방지할 수 있고, 단차 피복성 및 두께 균일성을 향상시키는 효과를 나타낼 수 있다. The compound for inhibiting thin film growth forms a bond with one or more of the reactive gas and reactive gas deposits, thereby effectively inhibiting the growth of metal oxide, while easily removing the metal oxide after formation to reduce process by-products. can By effectively removing the process by-products, deterioration of the thin film can be prevented, and the effect of improving step coverage and thickness uniformity can be exhibited.
상기 박막 성장 억제용 화합물은 원자층증착법(ALD)에 의해 박막을 증착하는 것에 사용될 수 있으며, 박막 성정 억제용 화합물로써 기판을 효과적으로 보호하고 공정 시 발생할 수 있는 부산물을 효과적으로 제거하는 장점이 있다. The compound for inhibiting thin film growth can be used to deposit a thin film by atomic layer deposition (ALD), and as a compound for inhibiting thin film growth, it has the advantage of effectively protecting a substrate and effectively removing by-products that may occur during the process.
본 발명은 ALD를 중심으로 설명하고 있지만, 목적 및 환경에 따라 CVD 및 PVD 등 모든 증착 방법에 적용이 가능하다.Although the present invention is mainly described with ALD, it can be applied to all deposition methods such as CVD and PVD depending on the purpose and environment.
상기 금속전구체는 통상적으로 원자층증착법(ALD)에 사용되는 금속전구체인 경우 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 금속산화막 전구체 화합물일 수 있으며, 상기 금속은 바람직하게 텅스텐, 코발트, 크롬, 알루미늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 게르마늄, 란탄족 원소, 악티늄족 원소, 갈륨, 탄탈륨, 지르코늄, 루테늄, 구리, 티타늄, 니켈, 이리듐 및 몰리브덴 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The metal precursor is not particularly limited if it is a metal precursor typically used in atomic layer deposition (ALD), but may be, for example, a metal oxide film precursor compound, and the metal is preferably tungsten, cobalt, chromium, aluminum, hafnium, vanadium, niobium, germanium, lanthanide, actinide, gallium, tantalum, zirconium, ruthenium, copper, titanium, nickel, iridium and molybdenum.
상기 금속산화막 전구체는 금속 할라이드, 금속 알콕사이드, 알킬 금속 화합물, 금속 아미노 화합물, 금속 카르보닐 화합물, 및 치환 또는 비치환 시클로펜타디에닐 금속 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The metal oxide film precursor may be a metal halide, a metal alkoxide, an alkyl metal compound, a metal amino compound, a metal carbonyl compound, and a substituted or unsubstituted cyclopentadienyl metal compound, but is not limited thereto.
구체적으로, 상기 금속산화막 전구체는 테트라클로로 티타늄, 테트라키스(이소프로폭사이드) 티타늄, 티타늄 할라이드, 사이클로펜타디에닐 티타늄, 티타늄 비스(이소프로폭사이드)비스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트), 티타늄 비스(4-(2-메틸에톡시)이미노-2-펜타노네이트), 티타늄 비스[4-(에톡시)이미노-2-펜타노에이트], 티타늄 비스[2,2-디메틸-5-(2-메틸에톡시)이미노-3-헵타노에이트], 지르코늄 터셔리 부톡사이드, 테트라키스(디에틸아미도) 지르코늄, 테트라키스(에틸메틸아미도) 지르코늄, 테트라키스(디메틸아미도) 지르코늄, 테트라키스(1-메톡시-2-메틸-2-프로폭시) 지르코늄, 지르코늄 테트라클로라이드, 테트라키스(1-메톡시-2-메틸-2-프로폭시) 하프늄, 하프늄 테트라클로라이드, 하프늄 터셔리 부톡사이드, 테트라키스(디에틸아미도) 하프늄, 테트라키스(에틸메틸아미도) 하프늄, 테트라키스(디메틸아미도) 하프늄, 실란, 디실란, 모노클로로 실란, 디클로로 실란, 트리클로로 실란(SiCl3H), 헥사클로로디 실란, 디에틸 실란, 테트라에틸 오쏘실리케이트 실란, 디이소프로필아미노 실란, 비스(터셔리-부틸아미노) 실란, 테트라키스(디메틸아미노) 실란, 테트라키스(에틸메틸아미노) 실란, 테트라키스(디에틸아미노) 실란, 트리스(디메틸아미노) 실란, 트리스(에틸메틸아미노) 실란, 트리스(디에틸아미노) 실란, 트리스(디메틸하이드라지노) 실란, 비스(디에틸아미노) 실란, 비스(디이소프로필아미노) 실란, 트리스(이소프로필아미노) 실란, (디이소프로필아미노) 실란, tert-부틸이미도모노(디에틸아미도)비스(이소-프로필알콕소) 니오븀, tert-부틸이미도모노(디에틸아미도)비스(tert-부틸알콕소) 니오븀, tert-부틸이미도모노(디메틸아미도)비스(이소-프로필알콕소) 니오븀, tert-부틸이미도모노(디메틸아미도)비스(tert-부틸알콕소) 니오븀, tert-아밀이미도모노(디에틸아미도)비스(이소-프로필알콕소) 니오븀, tert-아밀이미도모노(디에틸아미도)비스(tert-부틸알콕소) 니오븀, tert-아밀이미도모노(디메틸아미도)비스(이소-프로필알콕소) 니오븀, tert-아밀이미도모노(디메틸아미도)비스(tert-부틸알콕소) 니오븀, tert-부틸이미도모노(tert-부틸아미도)비스(tert-부틸알콕소) 니오븀, tert-부틸이미도모노(디(트리메틸실릴)아미도)비스(tert-부틸알콕소) 니오븀, tert-부틸이미도모노(디메틸아미도)비스(디에틸히드록실아미노) 니오븀, tert-부틸이미도모노(디에틸아미도)비스(이소-프로필알콕소) 탄탈룸, tert-부틸이미도모노(디에틸아미도)비스(tert-부틸알콕소) 탄탈룸, tert-부틸이미도모노(디메틸아미도)비스(이소-프로필알콕소) 탄탈룸, tert-부틸이미도모노(디메틸아미도)비스(tert-부틸알콕소) 탄탈룸, tert-아밀이미도모노(디에틸아미도)비스(이소-프로필알콕소) 탄탈룸, tert-아밀이미도모노(디에틸아미도)비스(tert-부틸알콕소) 탄탈룸, tert-아밀이미도모노(디메틸아미도)비스(이소-프로필알콕소) 탄탈룸, tert-아밀이미도모노(디메틸아미도)비스(tert-부틸알콕소) 탄탈룸, tert-부틸이미도모노(tert-부틸아미도)비스(tert-부틸알콕소) 탄탈룸, tert-부틸이미도모노(디(트리메틸실릴)아미도)비스(tert-부틸알콕소) 탄탈룸 및 tert-부틸이미도모노(디메틸아미도)비스(디에틸히드록실아미노) 탄탈룸일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specifically, the metal oxide film precursor is tetrachloro titanium, tetrakis (isopropoxide) titanium, titanium halide, cyclopentadienyl titanium, titanium bis (isopropoxide) bis (2,2,6,6-tetra) methyl-3,5-heptanedionate), titanium bis(4-(2-methylethoxy)imino-2-pentanonate), titanium bis[4-(ethoxy)imino-2-pentanoate ], titanium bis[2,2-dimethyl-5-(2-methylethoxy)imino-3-heptanoate], zirconium tertiary butoxide, tetrakis(diethylamido) zirconium, tetrakis(ethyl Methylamido) zirconium, tetrakis (dimethylamido) zirconium, tetrakis (1-methoxy-2-methyl-2-propoxy) zirconium, zirconium tetrachloride, tetrakis (1-methoxy-2-methyl-) 2-propoxy) hafnium, hafnium tetrachloride, hafnium tertiary butoxide, tetrakis(diethylamido) hafnium, tetrakis(ethylmethylamido) hafnium, tetrakis(dimethylamido) hafnium, silane, disilane , monochloro silane, dichloro silane, trichloro silane (SiCl 3 H), hexachlorodi silane, diethyl silane, tetraethyl orthosilicate silane, diisopropylamino silane, bis(tertiary-butylamino) silane, tetrakis (dimethylamino) silane, tetrakis (ethylmethylamino) silane, tetrakis (diethylamino) silane, tris (dimethylamino) silane, tris (ethylmethylamino) silane, tris (diethylamino) silane, tris (dimethyl) silane hydrazino) silane, bis (diethylamino) silane, bis (diisopropylamino) silane, tris (isopropylamino) silane, (diisopropylamino) silane, tert-butylimidomono (diethylamido) Bis(iso-propyl alkoxy) niobium, tert-butylimidomono (diethylamido) bis (tert-butyl alkoxy) niobium, tert-butylimidomono (dimethylamido) bis (iso-propyl alkoxy) niobium , tert-butylimidomono(dimethylamido)bis(tert-butylalkoxy)niobium, tert-amylimidomono(diethylamido)bis(iso-propylalkoxy)niobium, tert-amylimidomono(diethyl) amido) bis (tert) -Butyl Alkoxo) Niobium, tert-Amylimidomono(dimethylamido)bis(iso-propylalkoxy)niobium, tert-Amylimidomono(dimethylamido)bis(tert-butylalkoxy)niobium,tert-butyl imidomono(tert-butylamido)bis(tert-butylalkoxy)niobium, tert-butylimidomono(di(trimethylsilyl)amido)bis(tert-butylaloxo)niobium, tert-butylimidomono(dimethyl amido)bis(diethylhydroxylamino)niobium, tert-butylimidomono(diethylamido)bis(iso-propylalkoxy)tantalum, tert-butylimidomono(diethylamido)bis(tert-butyl Alkoxo) tantalum, tert-butylimidomono(dimethylamido)bis(iso-propylalkoxy)tantalum, tert-butylimidomono(dimethylamido)bis(tert-butylalkoxy)tantalum, tert-amylimidomono (diethylamido)bis(iso-propylalkoxy) tantalum, tert-amylimidomono(diethylamido)bis(tert-butylalkoxy)tantalum, tert-amylimidomono(dimethylamido)bis(iso -Propylalkoxy) tantalum, tert-amylimidomono(dimethylamido)bis(tert-butylalkoxy)tantalum, tert-butylimidomono(tert-butylamido)bis(tert-butylalkoxy)tantalum, tert -Butylimidomono(di(trimethylsilyl)amido)bis(tert-butylalkoxy)tantalum and tert-butylimidomono(dimethylamido)bis(diethylhydroxylamino)tantalum, but are not limited thereto not.
상기 반응성 기체 및 박막 성장 억제용 화합물은 전기적으로 중성일 수 있다.The reactive gas and the compound for inhibiting thin film growth may be electrically neutral.
상기 반응성 기체는 산화제를 포함할 수 있다.The reactive gas may include an oxidizing agent.
구체적으로, 상기 반응성 기체는 수증기(H2O), 산소(O2), 오존(O3), 과산화수소(H2O2) 및 아산화질소(N20) 중 어느 하나 또는 그 이상일 수 있다. Specifically, the reactive gas may be any one or more of water vapor (H 2 O), oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and nitrous oxide (N 2 0).
상기 박막 성장 억제용 화합물은 에스테르기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The compound for inhibiting the growth of the thin film may include an ester group.
상기 박막 성장 억제용 화합물이 에스테르기를 포함함으로써, 금속산화물 형성 이후 상기 박막 성장 억제용 화합물의 제거가 용이하여 박막 내 공정 부산물의 잔류를 저감시킬 수 있다.Since the compound for inhibiting growth of the thin film includes an ester group, it is easy to remove the compound for inhibiting growth of the thin film after formation of the metal oxide, thereby reducing the residual process by-products in the thin film.
상기 박막 성장 억제용 화합물은 상기 반응성 기체 및 반응성 기체 증착체 중 하나와 결합할 수 있으며, 상기 결합은 상대적으로 약한 결합일 수 있다. 예를 들어, 상기 반응성 기체 또는 상기 반응성 기체 증착체와 박막 성장 억제용 화합물의 결합강도는 30kcal/mol 이하, 구체적으로 25kcal/mol 이하, 더욱 구체적으로 20kcal/mol 이하, 더욱 더 구체적으로 15kcal/mol 이하일 수 있다.The compound for inhibiting the growth of the thin film may be bound to one of the reactive gas and the reactive gas deposit, and the bond may be a relatively weak bond. For example, the bonding strength of the reactive gas or the reactive gas deposition material and the compound for inhibiting thin film growth is 30 kcal/mol or less, specifically 25 kcal/mol or less, more specifically 20 kcal/mol or less, even more specifically 15 kcal/mol may be below.
상기 박막 성장 억제용 화합물과 반응성 기체가 상대적으로 약한 결합을 형성함으로써, 박막의 성장을 효과적으로 억제하여 우수한 단차 피복성을 갖는 박막을 구현할 수 있다. 또한, 박막 형성 후 제거가 용이하여 공정 부산물을 저감시킴으로써 박막의 열화를 방지하여 우수한 박막 성능을 얻을 수 있다. By forming a relatively weak bond between the compound for inhibiting the growth of the thin film and the reactive gas, it is possible to effectively suppress the growth of the thin film and implement a thin film having excellent step coverage. In addition, since it is easy to remove after forming the thin film, it is possible to prevent deterioration of the thin film by reducing process by-products, thereby obtaining excellent thin film performance.
또 다른 구체예에서, 상기 박막 성장 억제용 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.In another embodiment, the compound for inhibiting the growth of the thin film may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
(상기, 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 선형 또는 분지형 알킬기임).(In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C1 to C20 linear or branched alkyl group).
상기 박막 성장 억제용 화합물은 기판에 금속전구체를 흡착시키기 전에 먼저 흡착됨으로써, 금속산화물(Metal oxide)의 성장을 효과적으로 억제하면서도, 제거가 용이하여 공정 부산물을 저감시키는 효과가 있다.The compound for inhibiting thin film growth is first adsorbed before adsorbing the metal precursor to the substrate, thereby effectively inhibiting the growth of metal oxide, and it is easy to remove, thereby reducing process by-products.
상기 박막 성장 억제용 화합물은 공정 부산물을 효과적으로 저감하기 위해, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C15, 구체적으로 C1 내지 C10, 더욱 구체적으로 C1 내지 C5의 선형 또는 분지형 알킬기일 수 있다.In the compound for inhibiting thin film growth, in order to effectively reduce process by-products, R 1 and R 2 are each independently C1 to C15, specifically C1 to C10, more specifically C1 to C5 A linear or branched alkyl group may be .
구체적으로, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 CH3, C2H5, C3H7, C4H9 및 C5H11 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Specifically, R 1 and R 2 may each independently include one or more of CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 and C 5 H 11 .
상기 박막 성장 억제용 화합물의 R1 및 R2에 CH3, C2H5, C3H7, C4H9 및 C5H11 중 중 하나 이상이 적용됨으로써, 공정 부산물을 효과적으로 제거할 수 있고 단차 피복성을 개선할 수 있다.By applying at least one of CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 and C 5 H 11 to R 1 and R 2 of the compound for inhibiting thin film growth, process byproducts can be effectively removed and the step coverage can be improved.
상기 박막 성장 억제용 화합물은 아세트산메틸(methyl acetate), 아세트산에틸(ethyl acetate), 프로피온산메틸(methyl propionate) 및 프로피온산에틸(ethyl propionate) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The compound for inhibiting thin film growth may include at least one of methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, and ethyl propionate.
상기 박막 성장 억제용 화합물은 박막의 성장을 효과적으로 억제하여 우수한 단차 피복성을 갖는 박막을 구현할 수 있다. 또한, 박막 형성 후 제거가 용이하여 공정 부산물을 저감시킴으로써 박막 성능이 우수한 장점이 있다. The compound for inhibiting the growth of the thin film can effectively suppress the growth of the thin film to implement a thin film having excellent step coverage. In addition, since it is easy to remove after forming the thin film, process by-products are reduced, so that the thin film performance is excellent.
박막 형성방법Thin film formation method
본 발명의 다른 관점은 박막 형성방법이다. Another aspect of the present invention is a method for forming a thin film.
일 구체예에 따르면, 상기 박막 형성방법은 챔버 내에 기판을 위치하는 단계, 박막 성장 억제용 화합물을 상기 챔버 내에 공급하는 단계, 상기 챔버 내부를 1차 퍼징하는 단계, 상기 챔버 내에 금속전구체를 공급하는 단계, 상기 챔버 내부를 2차 퍼징하는 단계, 상기 챔버 내에 반응성 기체를 공급하는 단계 및 상기 챔버 내부를 3차 퍼징하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the thin film forming method includes the steps of positioning a substrate in a chamber, supplying a compound for inhibiting thin film growth into the chamber, purging the interior of the chamber first, and supplying a metal precursor into the chamber. Step, the step of purging the inside of the chamber secondary, the step of supplying a reactive gas into the chamber, and may include the steps of purging the interior of the chamber tertiary.
상기 박막 형성방법은 원자층증착법(ALD)에 의해 박막을 증착하는 것일 수 있다. The thin film forming method may be to deposit the thin film by atomic layer deposition (ALD).
본 발명에서 퍼징은 300 내지 10,000 sccm, 구체적으로는 400 내지 5,000 sccm, 더욱 구체적으로는 400 내지 3,000 sccm, 더욱 더 구체적으로는 400 내지 1,000 sccm일 수 있으며, 상기 범위 내에서 사이클당 박막 성장률이 바람직한 범위로 감소되고, 공정부산물이 저감되는 효과가 있다.In the present invention, the purging may be 300 to 10,000 sccm, specifically 400 to 5,000 sccm, more specifically 400 to 3,000 sccm, and even more specifically 400 to 1,000 sccm, within which the thin film growth rate per cycle is preferred. It has the effect of reducing the range and reducing process by-products.
상기 원자층증착법(ALD)은 높은 종횡비가 요구되는 집적회로(IC: Integrated Circuit) 제작에 있어서 매우 유리하며, 특히 자기제한적인 박막 성장 메커니즘에 의해 우수한 단차 도포성(conformality), 균일한 피복성(uniformity) 및 정밀한 두께 제어 등과 같은 장점이 있다.The atomic layer deposition (ALD) is very advantageous in the manufacture of integrated circuits (ICs) requiring a high aspect ratio, and in particular, excellent conformality and uniform coverage (conformality) due to a self-limiting thin film growth mechanism ( uniformity) and precise thickness control.
상기 박막 형성방법은 0.1 내지 10 Torr 범위의 증착 압력에서 실시할 수 있고, 구체적으로는 0.5 내지 5 Torr 범위의 증착 압력에서, 더욱 구체적으로는 0.5 내지 2.5 Torr 범위의 증착 압력에서 실시하는 것인데, 상기 범위 내에서 균일한 두께의 박막을 얻는 효과가 있다.The thin film forming method may be carried out at a deposition pressure in the range of 0.1 to 10 Torr, specifically, at a deposition pressure in the range of 0.5 to 5 Torr, more specifically at a deposition pressure in the range of 0.5 to 2.5 Torr, There is an effect of obtaining a thin film of uniform thickness within the range.
본 발명에서 증착 온도 및 증착 압력은 증착 챔버 내 형성되는 온도 및 압력으로 측정되거나, 증착 챔버 내 기판에 가해지는 온도 및 압력으로 측정될 수 있다.In the present invention, the deposition temperature and the deposition pressure may be measured as the temperature and pressure formed in the deposition chamber, or may be measured as the temperature and pressure applied to the substrate in the deposition chamber.
상기 박막 형성방법은 바람직하게 상기 박막 형성용 성장 억제제를 챔버 내에 투입하기 전에 챔버 내 온도를 증착 온도로 승온하는 단계; 및/또는 상기 박막 성장 억제용 화합물을 챔버 내에 투입하기 전에 챔버 내에 비활성 기체를 주입하여 퍼징하는 단계를 포함할 수 있다.The method for forming the thin film preferably includes: raising the temperature in the chamber to the deposition temperature before introducing the growth inhibitor for forming the thin film into the chamber; and/or purging by injecting an inert gas into the chamber before injecting the compound for inhibiting thin film growth into the chamber.
또한, 본 발명은 상기 박막 형성방법을 구현할 수 있는 박막 제조 장치로 ALD 챔버, 박막 성장 억제용 화합물을 기화하는 제1 기화기, 기화된 박막 성장 억제용 화합물을 ALD 챔버 내로 이송하는 제1 이송수단, 금속전구체를 기화하는 제2 기화기 및 기화된 금속전구체를 ALD 챔버 내로 이송하는 제2 이송수단을 포함하는 박막 제조 장치를 포함할 수 있다. 여기에서 기화기 및 이송수단은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용되는 기화기 및 이송수단인 경우 특별히 제한되지 않는다.In addition, the present invention provides an ALD chamber, a first vaporizer for vaporizing a compound for inhibiting thin film growth, a first transporting means for transporting the vaporized compound for inhibiting thin film growth into the ALD chamber as a thin film manufacturing apparatus capable of implementing the thin film forming method; It may include a thin film manufacturing apparatus including a second vaporizer for vaporizing the metal precursor and a second transfer means for transferring the vaporized metal precursor into the ALD chamber. Here, the vaporizer and transfer means are not particularly limited if they are vaporizers and transfer means commonly used in the art to which the present invention belongs.
이하, 각 단계에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, each step will be described in detail.
먼저, 본 발명에 따른 박막 성장 억제용 화합물을 박막 형성용 기판 위로 공급한다. 이때 상기 박막 형성용 기판으로는 기술적 작용으로 인하여 박막에 의해 코팅될 필요가 있는, 반도체 제조에 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 구체적으로는 규소 기판(Si), 실리카 기판(SiO2), 질화 규소 기판(SiN), 규소 옥시 나이트라이드 기판(SiON), 티타늄 나이트라이드 기판(TiN), 탄탈륨 나이트라이드 기판(TaN), 텅스텐 기판(W) 또는 귀금속 기판, 예를 들어 백금 기판(Pt), 팔라듐 기판(Pd), 로듐 기판(Rh) 또는 금 기판(Au) 등이 사용될 수 있으며, 상기 기판은 그 상부에 도전층 또는 절연층이 더 형성되어 있을 수 있다.First, the compound for inhibiting thin film growth according to the present invention is supplied onto a substrate for forming a thin film. In this case, as the substrate for forming the thin film, it can be used without particular limitation as long as it is used for semiconductor manufacturing, which needs to be coated by a thin film due to a technical action. Specifically, a silicon substrate (Si), a silica substrate (SiO 2 ), a silicon nitride substrate (SiN), a silicon oxynitride substrate (SiON), a titanium nitride substrate (TiN), a tantalum nitride substrate (TaN), a tungsten substrate (W) or a noble metal substrate, for example, a platinum substrate (Pt), a palladium substrate (Pd), a rhodium substrate (Rh), or a gold substrate (Au), etc. may be used, and the substrate has a conductive layer or an insulating layer thereon This may be further formed.
상기 박막 성장 억제용 화합물의 공급 시간(Feeding Time)이 사이클당 1 내지 10초, 구체적으로는 1 내지 5초, 더욱 구체적으로는 2 내지 4초일 수 있으며, 상기 범위에서 박막의 성장을 효과적으로 억제할 수 있고, 경제성이 높다는 장점이 있다.The feeding time of the compound for inhibiting the growth of the thin film may be 1 to 10 seconds per cycle, specifically 1 to 5 seconds, and more specifically 2 to 4 seconds, which can effectively inhibit the growth of the thin film in the above range. It has the advantage of being able to and economically high.
본 발명에서 박막 성장 억제용 화합물의 공급은 LMFC(Liquid Mass Flow Controller) 방식 및 VFC(Vapor Flow Controller) 방식 중 하나 이상을 적용할 수 있다.In the present invention, one or more of a liquid mass flow controller (LMFC) method and a vapor flow controller (VFC) method may be applied to the supply of the compound for inhibiting thin film growth.
구체예에서, LMFC 방식으로 박막 성장 억제용 화합물을 공급하는 경우 박막 성장 억제용 화합물의 공급 시간(Feeding Time)은 챔버의 부피 15 내지 20L 및 유량 0.5 내지 5 mg/s을 기준으로 하고, 보다 구체적으로는 챔버의 부피 18L 및 유량 1 내지 2 mg/s을 기준으로 할 수 있다.In an embodiment, when the compound for inhibiting thin film growth is supplied in the LMFC method, the feeding time of the compound for inhibiting thin film growth is based on a volume of 15 to 20L and a flow rate of 0.5 to 5 mg/s of the chamber, more specifically As such, it may be based on a chamber volume of 18 L and a flow rate of 1 to 2 mg/s.
다른 구체예에서, VFC 방식으로 박막 성장 억제용 화합물을 공급하는 경우 캐리어 가스 80 sccm 내지 350 sccm, 구체적으로 150 sccm 내지 250 sccm로 기화된 박막 성장 억제용 화합물을 공급할 수 있다. 여기서 상기 캐리어 가스는 아르곤일 수 있다.In another embodiment, when the compound for inhibiting thin film growth is supplied in the VFC method, the compound for inhibiting thin film growth may be supplied in a carrier gas of 80 sccm to 350 sccm, specifically 150 sccm to 250 sccm. Here, the carrier gas may be argon.
상기 박막 성장 억제용 화합물 또는 박막 성장 억제용 조성물을 기화기 내로 주입한 후 증기상으로 변화시켜 증착 챔버로 전달하여 상기 기판 상에 흡착시키고, 미흡착된 박막 성장 억제용 화합물을 퍼징(purging)시킨다. After injecting the compound for inhibiting thin film growth or the composition for inhibiting thin film growth into a vaporizer, it is changed into a vapor phase and transferred to a deposition chamber to be adsorbed on the substrate, and the unadsorbed compound for inhibiting thin film growth is purged.
상기 박막 성장 억제용 조성물은 박막 성장 억제용 화합물 구조에 따라 용매를 포함하여 박막 성장 억제용 조성물로 적용될 수 있다. 상기 용매는 상기 박막 성장 억제용 조성물 중 0.1 중량% 내지 99 중량%, 구체적으로 0.1 중량% 내지 50 중량%, 더욱 구체적으로 1 중량% 내지 20중량%로 포함될 수 있다.The composition for inhibiting thin film growth may be applied as a composition for inhibiting thin film growth including a solvent depending on the structure of the compound for inhibiting thin film growth. The solvent may be included in an amount of 0.1 wt% to 99 wt%, specifically 0.1 wt% to 50 wt%, more specifically 1 wt% to 20 wt% of the composition for inhibiting growth of the thin film.
상기 박막 성장 억제용 화합물 또는 박막 성장 억제용 조성물 전달 방법은 증기압을 이용한 박막 성장 억제용 화합물(또는 박막 성장 억제용 조성물) 또는 박막 특성을 개선하기 위한 유기 용매의 휘발된 기체를 챔버 내로 이송시키는 휘발 이송 방법, 액상의 박막 성장 억제용 조성물을 직접 주입하는 직접 액체 주입 방법(Direct Liquid Injection) 또는 박막 성장 억제용 조성물을 유기 용매에 용해시켜 이송하는 액체 이송 방법(LDS: Liquid Delivery System)을 적용할 수 있다. The method for delivering the compound for inhibiting the growth of the thin film or the composition for inhibiting the growth of the thin film is a volatilization method in which a compound for inhibiting the growth of a thin film using vapor pressure (or a composition for inhibiting the growth of a thin film) or a volatilized gas of an organic solvent for improving the properties of the thin film is transferred into a chamber. A transfer method, a direct liquid injection method for directly injecting a liquid thin film growth inhibitory composition, or a liquid transfer method (LDS: Liquid Delivery System) for dissolving a thin film growth inhibitory composition in an organic solvent and transferring it can be applied. can
상기 박막 성장 억제용 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The compound for inhibiting the growth of the thin film may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
(상기, 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 선형 또는 분지형 알킬기임).(In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C1 to C20 linear or branched alkyl group).
상기 박막 성장 억제용 화합물은 상기 반응성 기체 및 반응성 기체 증착체 중 하나 이상과의 결합하는 물질일 수 있다.The compound for inhibiting the growth of the thin film may be a material that binds to at least one of the reactive gas and the reactive gas deposition material.
상기 결합은 상대적으로 약한 결합일 수 있다. 예를 들어, 상기 반응성 기체 또는 상기 반응성 기체 증착체와 박막 성장 억제용 화합물의 결합강도는 30kcal/mol 이하, 구체적으로 25kcal/mol 이하, 더욱 구체적으로 20kcal/mol 이하, 더욱 더 구체적으로 15kcal/mol 이하일 수 있다.The bond may be a relatively weak bond. For example, the bonding strength of the reactive gas or the reactive gas deposition material and the compound for inhibiting thin film growth is 30 kcal/mol or less, specifically 25 kcal/mol or less, more specifically 20 kcal/mol or less, even more specifically 15 kcal/mol may be below.
상기 박막 성장 억제용 화합물은 기판에 금속전구체를 흡착시키기 전에 먼저 흡착됨으로써, 금속산화물(Metal oxide)의 성장을 효과적으로 억제하면서도, 금속산화물 형성 이후 제거가 용이하여 공정 부산물을 저감시키는 효과가 있다.The thin film growth inhibitory compound is adsorbed first before adsorbing the metal precursor to the substrate, thereby effectively suppressing the growth of metal oxide, and it is easy to remove after formation of the metal oxide, thereby reducing process by-products.
다음으로, 준비된 금속전구체 또는 전구체 조성물을 기화기 내로 주입한 후 증기상으로 변화시켜 증착 챔버로 전달하여 기판 상에 흡착시키고, 미흡착된 금속전구체를 퍼징(purging)시킨다.Next, after injecting the prepared metal precursor or precursor composition into the vaporizer, the vapor phase is transferred to the deposition chamber to be adsorbed on the substrate, and the non-adsorbed metal precursor is purged.
상기 전구체 조성물은 금속전구체 구조에 따라 용매를 포함하여 전구체 조성물로 적용될 수 있다. 상기 용매는 상기 전구체 조성물 중 0.1 중량% 내지 99 중량%, 구체적으로 0.1 중량% 내지 50 중량%, 더욱 구체적으로 1 중량% 내지 20중량%로 포함될 수 있다.The precursor composition may be applied as a precursor composition including a solvent depending on the structure of the metal precursor. The solvent may be included in an amount of 0.1 wt% to 99 wt%, specifically 0.1 wt% to 50 wt%, and more specifically 1 wt% to 20 wt% of the precursor composition.
상기 금속전구체 또는 전구체 조성물 전달 방법은 증기압을 이용하여 금속전구체(또는 전구체 조성물) 또는 박막 특성을 개선하기 위한 유기 용매의 휘발된 기체를 챔버 내로 이송시키는 휘발 이송 방법, 액상의 전구체 조성물을 직접 주입하는 직접 액체 주입 방법(Direct Liquid Injection) 또는 전구체 조성물을 유기 용매에 용해시켜 이송하는 액체 이송 방법(LDS: Liquid Delivery System)을 적용할 수 있다. The metal precursor or precursor composition delivery method is a volatilization transport method in which a volatilized gas of an organic solvent for improving properties of a metal precursor (or precursor composition) or thin film is transferred into a chamber using vapor pressure, and a liquid precursor composition is directly injected. A direct liquid injection method or a liquid delivery system (LDS) in which a precursor composition is dissolved in an organic solvent and transferred may be applied.
다음으로, 반응성 기체를 공급한다. 상기 반응성 기체는 산화제를 포함할 수 있으며, 구체적으로, 수증기(H2O), 산소(O2), 오존(O3), 과산화수소(H2O2), 수소(H2) 및 아산화질소(N2O) 중 어느 하나 또는 그 이상일 수 있다.Next, a reactive gas is supplied. The reactive gas may include an oxidizing agent, specifically, water vapor (H 2 O), oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), hydrogen (H 2 ), and nitrous oxide ( N 2 O) may be any one or more.
상기 기판에 흡착된 금속전구체와 상기 산화제가 반응하여 금속산화물(Metal oxide)을 형성할 수 있다.The metal precursor adsorbed on the substrate and the oxidizing agent may react to form a metal oxide.
다음으로, 비활성가스를 이용하여 반응하지 않은 잔류 반응성 기체를 퍼징시킨다. 이에 따라, 과량의 반응성 기체뿐만 아니라 생성된 공정 부산물도 함께 제거할 수 있다.Next, the unreacted residual reactive gas is purged using an inert gas. Accordingly, it is possible to remove not only the excess reactive gas but also the generated process by-products.
특히, 본 발명의 박막 성장 억제용 화합물을 적용함으로써, 상기 챔버 내에 반응성 기체를 공급하는 단계 및 3차 퍼징하는 단계에서 박막 성장 억제용 화합물 및 공정 부산물 제거 효율이 현저하게 개선되고 박막의 불순물 함량도 저감될 수 있다.In particular, by applying the compound for inhibiting the growth of the thin film of the present invention, the efficiency of removing the compound and process by-products for inhibiting the growth of the thin film in the step of supplying the reactive gas into the chamber and the third purging step is significantly improved, and the impurity content of the thin film is also can be reduced.
위와 같이, 박막 성장 억제용 화합물을 공급하는 단계, 1차 퍼징하는 단계, 금속전구체를 공급하는 단계, 2차 퍼징하는 단계, 반응성 기체를 공급하는 단계 및 3차 퍼징하는 단계를 단위 사이클로 하며, 원하는 두께의 박막을 형성하기 위해 상기 단위 사이클을 반복할 수 있다.As described above, the step of supplying the compound for inhibiting thin film growth, the first purging step, the step of supplying the metal precursor, the second purging step, the step of supplying the reactive gas and the third purging step are unit cycles, and the desired The above unit cycle may be repeated to form a thin film having a thickness.
상기 단위 사이클은 일례로 1 내지 1000회, 구체적으로는 50 내지 500회, 더욱 구체적으로는 80 내지 300회 일 수 있고, 상기 범위에서 목적하는 박막 특성이 잘 발현되는 효과가 있다.The unit cycle may be, for example, 1 to 1000 times, specifically 50 to 500 times, and more specifically 80 to 300 times, in which the desired thin film properties are well expressed.
상기 제조된 박막은 바람직하게 두께가 20 nm 이하이고, 비저항 값이 0.1 내지 400 μΩ·cm이며, 불순물 함량이 10,000 ppm 이하이고, 단차피복율이 90% 이상이고, 박막의 균일도는 80% 이상일 수 있다.The prepared thin film preferably has a thickness of 20 nm or less, a resistivity value of 0.1 to 400 μΩ·cm, an impurity content of 10,000 ppm or less, a step coverage ratio of 90% or more, and a uniformity of the thin film of 80% or more. have.
상기 박막의 두께는 1 내지 20 nm, 구체적으로는 5 내지 15 nm, 더욱 구체적으로는 5 내지 10 nm일 수 있으며, 상기 범위 내에서 박막 특성이 우수한 효과가 있다.The thickness of the thin film may be 1 to 20 nm, specifically 5 to 15 nm, more specifically 5 to 10 nm, and within the above range, the thin film has excellent properties.
상기 박막의 비저항 값은 0.1 내지 400 μΩ·cm, 구체적으로는 50 내지 400 μΩ·cm, 더욱 구체적으로는 340 내지 370 μΩ·cm일 수 있으며, 상기 범위 내에서 박막 특성이 우수한 효과가 있다.The resistivity value of the thin film may be 0.1 to 400 μΩ·cm, specifically 50 to 400 μΩ·cm, and more specifically 340 to 370 μΩ·cm, and within the above range, the thin film properties are excellent.
상기 박막의 불순물 함량은 1 내지 9,000 ppm, 구체적으로는 100 내지 8,500 ppm, 더욱 구체적으로는 1,000 내지 8,200 ppm일 수 있으며, 상기 범위 내에서 박막 특성이 우수한 효과가 있다.The impurity content of the thin film may be 1 to 9,000 ppm, specifically 100 to 8,500 ppm, and more specifically 1,000 to 8,200 ppm, and within the above range, the thin film has excellent properties.
상기 박막의 단차 피복률은 80% 내지 96%, 구체적으로는 90% 내지 96%, 더욱 구체적으로는 92% 내지 96%일 수 있고, 상기 박막의 균일도는 80% 내지 99%, 구체적으로는 85% 내지 98%, 더욱 구체적으로는 90% 내지 96%, 더욱 더 구체적으로는 93% 내지 96%일 수 있으며, 상기 범위에서 복잡한 구조의 박막이라도 용이하게 기판에 증착시킬 수 있어 차세대 반도체 장치에 적용 가능한 장점이 있다.The step coverage of the thin film may be 80% to 96%, specifically 90% to 96%, more specifically 92% to 96%, and the uniformity of the thin film is 80% to 99%, specifically 85% % to 98%, more specifically 90% to 96%, even more specifically 93% to 96%, and in the above range, even a thin film having a complex structure can be easily deposited on a substrate, so it can be applied to next-generation semiconductor devices There are possible advantages.
또 다른 실시형태로서, 상기 박막 형성 방법에 의해 형성된 금속막, 및 상기 박막을 포함하는 반도체 소자를 제공한다. 구체적으로 상기 반도체 소자는 임의 접근 메모리(RAM)용 금속 절연체 금속(MIM)을 포함하는 반도체 소자일 수 있다.As another embodiment, a metal film formed by the method for forming the thin film, and a semiconductor device including the thin film are provided. Specifically, the semiconductor device may be a semiconductor device including a metal insulator metal (MIM) for random access memory (RAM).
또한, 상기 반도체 소자는 소자내 DRAM 등 고유전특성이 요구되는 물질막에 본 발명에 따른 금속 함유 박막을 포함하는 것을 제외하고는 통상의 반도체 소자의 구성과 동일하다.In addition, the semiconductor device has the same configuration as a typical semiconductor device, except that the metal-containing thin film according to the present invention is included in a material film requiring high dielectric properties, such as DRAM in the device.
즉, 하부 전극, 유전체 박막, 및 상부 전극이 순차적으로 적층되어 구성되는 커패시터에 있어서, 상기 하부 전극과 상부 전극은 금속 물질을 포함할 수 있고, 상기 하부 전극의 형상은 평판, 실린더, 필라 형상 등의 다양한 형상을 가질 수 있는데, 이때, 상기 유전체 박막으로서 본 발명의 박막 성장 억제용 화합물을 적용한 공정에 의해 형성된 박막을 적용할 수 있다.That is, in a capacitor in which a lower electrode, a dielectric thin film, and an upper electrode are sequentially stacked, the lower electrode and the upper electrode may include a metal material, and the shape of the lower electrode may be a flat plate, a cylinder, a pillar shape, or the like. may have various shapes, in this case, as the dielectric thin film, a thin film formed by the process of applying the compound for inhibiting thin film growth of the present invention may be applied.
실린더 형상 또는 필라 형상인 하부 전극 상에 전술한 방법에 의해 유전체 박막을 증착함으로써 상기 유전체 박막의 결정성, 유전 특성, 및 누설 전류 특성을 개선할 수도 있다.The crystallinity, dielectric properties, and leakage current characteristics of the dielectric thin film may be improved by depositing the dielectric thin film on the cylindrical or pillar-shaped lower electrode by the method described above.
이상 본 발명의 구체예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 구체예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구체예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.Although the specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above specific embodiments, but may be manufactured in various different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate the technical spirit of the present invention. However, it will be understood that the invention may be embodied in other specific forms without changing essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
Claims (15)
챔버에 공급되는 상기 반응성 기체 및 반응성 기체 증착체 중 하나 이상과의 결합으로 박막 형성을 억제하는 박막 성장 억제용 화합물이며,
상기 반응성 기체 또는 상기 반응성 기체 증착체와 박막 성장 억제용 화합물의 결합강도는 30kcal/mol 이하인 박막 성장 억제용 화합물.
In forming a thin film with a metal precursor and a reactive gas,
It is a compound for inhibiting thin film growth that inhibits thin film formation by combining with at least one of the reactive gas and reactive gas deposits supplied to the chamber,
The bonding strength of the reactive gas or the reactive gas depositing material and the compound for inhibiting thin film growth is 30 kcal/mol or less of a compound for inhibiting thin film growth.
상기 반응성 기체 및 박막 성장 억제용 화합물은 전기적으로 중성인 박막 성장 억제용 화합물.
According to claim 1,
The reactive gas and the compound for inhibiting the growth of the thin film are electrically neutral compounds for inhibiting the growth of the thin film.
상기 반응성 기체는 산화제를 포함하는 박막 성장 억제용 화합물.
According to claim 1,
The reactive gas is a compound for inhibiting thin film growth including an oxidizing agent.
상기 박막 성장 억제용 화합물은 에스테르기를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 성장 억제용 화합물.
According to claim 1,
The compound for inhibiting thin film growth is a compound for inhibiting thin film growth, characterized in that it contains an ester group.
[화학식 1]
(상기, 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 선형 또는 분지형 알킬기임).
A compound for inhibiting growth of a thin film represented by the following formula (1):
[Formula 1]
(In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C1 to C20 linear or branched alkyl group).
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C15의 선형 또는 분지형 알킬기인 박막 성장 억제용 화합물.
6. The method of claim 5,
The R 1 and R 2 are each independently a C1 to C15 linear or branched alkyl group for inhibiting thin film growth.
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 CH3, C2H5, C3H7, C4H9 및 C5H11 중 하나 이상을 포함하는 박막 성장 억제용 화합물
6. The method of claim 5,
The R 1 and R 2 are each independently CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 and C 5 H 11 Compound for inhibiting thin film growth comprising at least one of
상기 박막 성장 억제용 화합물은 아세트산메틸(methyl acetate), 아세트산에틸(ethyl acetate), 프로피온산메틸(methyl propionate) 및 프로피온산에틸(ethyl propionate) 중 하나 이상을 포함하는 박막 성장 억제용 화합물.
6. The method of claim 5,
The compound for inhibiting thin film growth is a compound for inhibiting thin film growth comprising at least one of methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, and ethyl propionate.
박막 성장 억제용 화합물을 상기 챔버 내에 공급하는 단계;
상기 챔버 내부를 1차 퍼징하는 단계;
상기 챔버 내에 금속전구체를 공급하는 단계;
상기 챔버 내부를 2차 퍼징하는 단계;
상기 챔버 내에 반응성 기체를 공급하는 단계; 및
상기 챔버 내부를 3차 퍼징하는 단계;
를 포함하는 박막 형성방법.
positioning the substrate in the chamber;
supplying a compound for inhibiting thin film growth into the chamber;
first purging the inside of the chamber;
supplying a metal precursor into the chamber;
Secondary purging of the inside of the chamber;
supplying a reactive gas into the chamber; and
tertiary purging of the inside of the chamber;
A thin film forming method comprising a.
상기 반응성 기체는 수증기(H2O), 산소(O2), 오존(O3), 과산화수소(H2O2) 및 아산화질소(N20) 중 어느 하나 또는 그 이상인 박막 형성방법.
10. The method of claim 9,
The reactive gas is water vapor (H 2 O), oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and nitrous oxide (N 2 0) any one or more of a thin film forming method.
상기 박막 성장 억제용 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 박막 형성 방법:
[화학식 1]
(상기, 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 선형 또는 분지형 알킬기임).
10. The method of claim 9,
The compound for inhibiting the growth of the thin film is a thin film forming method represented by the following Chemical Formula 1:
[Formula 1]
(In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C1 to C20 linear or branched alkyl group).
상기 박막 성장 억제용 화합물은 챔버에 공급되는 상기 반응성 기체 및 반응성 기체 증착체 중 하나 이상과 결합하는 물질인 박막 형성방법.
10. The method of claim 9,
The method for forming a thin film, wherein the compound for inhibiting the growth of the thin film is a material that binds to at least one of the reactive gas and the reactive gas vapor supplied to the chamber.
상기 박막 형성방법은 상기 기판 상에 금속산화물(Metal oxide)을 포함하는 박막을 증착하는 것인 박막 형성방법.
10. The method of claim 9,
The thin film forming method is a thin film forming method of depositing a thin film including a metal oxide (Metal oxide) on the substrate.
상기 박막 형성방법은 원자층증착법(ALD)에 의해 박막을 증착하는 것인 박막 형성방법.
10. The method of claim 9,
The thin film forming method is a thin film forming method of depositing a thin film by atomic layer deposition (ALD).
상기 박막 성장 억제용 화합물 및 금속전구체는 증기압을 이용한 휘발 이송 방법, 직접 액체 주입 방법, 또는 액체 이송 방법 중 어느 하나의 방법으로 상기 챔버 내에 전달되는 것인 박막 형성방법.
10. The method of claim 9,
The thin film growth inhibitory compound and the metal precursor are transferred into the chamber by any one of a volatilization transfer method using vapor pressure, a direct liquid injection method, or a liquid transfer method.
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