KR930010400B1 - 산화물층을 증착시키기 위한 개량된 광화학적 증착 방법 - Google Patents

산화물층을 증착시키기 위한 개량된 광화학적 증착 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
산화물층을 증착시키기 위한 개량된 광화학적 증착 방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명에 의한 방법 및 2가지 선행 기술의 방법을 실시함에 있어서, 사용된 몇 가지 산소 함유 혼합물에 대해서 여러가지 반응 압력에서의 증착 속도를 나타낸 그래프이다.
제2도는 본 발명에 의한 방법 및 2가지 선행 기술의 방법을 실시함에 있어서, 산소 혼합물의 함량에 대한 증착 속도를 나타낸 그래프이다.
제3도는 본 발명에 의한 방법에 있어서, 실란의 유속에 대한 증착 속도를 나나낸 그래프이다.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 분야]
본 발명은 일반적으로 반도체 장치의 제작에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 선택된 반도체 물질 또는 광학적 기판의 표면에 산화물층을 형성시킴에 있어서, 산화물의 증착 속도를 증진시키는 광화학적 증착 방법에 관한 것이다.
[배경 기술의 설명]
주어진 기판 상에 산화물 층을 증착시키기 위해 최근에 개발된 기술에서는 광화학적 반응을 이용하여 중성(비이온성) 산소 원자를 발생시킨 후, 이 산소원자를 선택된 증기상 반응물과 반응시켜 목적하는 산화물을 형성시키고, 이 산화물을 기판상에 층으로서 증착시키고 있다. 이러한 광화학적 증착 방법은 본 출원인의 미합중국 특허 제 4,371,587호 및 동 제 4,419,385호에 기재되어 있으며, 이 방법은 각종 장치 및 구조물을 제작함에 있어서, 반도체 물질, 유리 또는 플라스틱 렌즈, 금속층, 반사표면, 또는 태양 전지상에 절연체 또는 부동성 산화물층을 증착시킴에 있어서 유용하다. 이러한 광화학적 증착 방법은 광화학적으로 발생된 중성 산소 원자를 사용함으로써 하전 충격 또는 방사 충격으로 인한 기판이 손상을 방지할 수 있으며, 그 외에, 열에 의한 기판의 손상을 피할 수 있는 낮은 온도에서 행할 수 있다. 미합중국 특허 제 4,371,587호에 기재된 바와 같이, 중성 산소 원자는, 산소 함유 전구체를 수은 증감 분해시켜서 발생시키거나 또는 산소 함유 전구체를 직접 분해시켜서 발생시킨다. 수은 증감 반응에 있어서는, 기판을 특정 파장(예, 2537옹스트롬)의 광조사하에 선택된 증기상 반응물(예, 실란(SiH4)), 산소 함유 전구체(예, 아산화질소(N2O) 및 및 수은 증기에 노출시킨다. 파장이 2537Å인 광선은 반응 가스 혼합물중에서 수은 원자를 여기시켜 정규기저 상태보다는 약 5전자 볼트가 높으나 이온화되지 않은 여기된 상태의 수은 원자(Hg*)를 생성시킨다. Hg*는 산소 함유 전구체와 상호 작용하여 전구체에 에너지를 전달하고, 이 전구체를 분해시켜서 원자 산소를 생성시킨다. 이어서, 원자 산소는 증기상 반응물과 반응하여 목적 산화물, 예를들면 SiO2또는 SiO를 생성시킨다.
미합중국 특허 제 4,371,587호에 기재된 광분해법에 있어서, 원자 산소는 수은 증감화 작용 없이 산소 함유 전구체를 직접 분해시킴으로써 생성된다. 이와같은 직접 광분해법에 있어서, 기판은 산소 함유 전구체를 직접 분해시켜 원자 산소를 생성시키기에 충분한 특정 파장의 광조사하에 선택된 증기상 반응물(예, 실란)및 산소 함유 전구체에 노출시킨다. 산소 함유, 전구체로서 아산화질소를 사용할 경구, 1750 내지 1950 옹스트롬 범위 내의 파장을 갖는 광선은, 하기 반응식(1)에 나타낸 바와같이, 아산화질소를 직접 분해시켜서 원자 산소 및 질소를 생성시키기에 충분하다. 이러한 목적으로 1849Å의 광선을 사용하는 것이 용이한데, 그 이유는 이 파장이 광원으로서 통상적으로 사용되는 저압 수은 중기 램프의 공명선이기 때문이다. 이어서, 원자 산소를 증기상 반응물(예, 실란)과 반응시켜서 목적 산화물(예, 이산화규소 또는 일산화규소)을 생성시킨다.
N2O+hc/λ(1750-1950Å)→O(1D)+N2(1)
식중, h=플랑크 상수
c=광속
λ=광파장
상기 기호 O(1D) 는 제1여기 상태의 중성 산소 원자인 단일상태-D 산소원자를 나타낸 것이다.
별법으로서, 원자 산소는, 하기 반응식(2)에 나타낸 바와 같이, 분자 산소를 직접 광화학적으로 분해시키거나, 또는 하기 반응식(3)에 나타낸 바와같이, 이산화질소(NO2)를 직접 광화학적으로 분해시키거나, 또는 직접 광화학적 반응에 의해 원자 산소로 분해될 수 있는 공지된 유사 물질을 직접 광화학적으로 분해시켜서 생성할 수 있다.
O2+hc/λ(1750-1950Å)→20(3P) (2)
NO2+hc/λ(3500-6000Å)→O(3P)+NO (3)
상기 기호 O(3P)는 기저 상태의 중성 산소 원자인 삼중상태-P 산소원자를 나타낸 것이다. 분자 산소는 실란과 자발적으로, 그리고 조절 불가능하게 반응할 수 있으므로, 자발적인 열 산화 과정을 억제하여 원자 산소를 생성시키고 실란과 반응시킬 필요가 있다. 이 억제 반응은 반응 압력 및 반응 가스의 비를 주의 깊게 조절하고, 분자 산소를 질소 가스로 적당히 희석시킴으로써 행할 수 있다. 상기한 바와같이 N2O 또는 NO2보다는 분자 산소를 사용해서 보다 빠른 증착속도를 얻을 수 있다. 그러나, 산소의 경우에는, 증착된 필름의 질이 저하되고, 증착 장치 전체에 부적합한 분말 또는 입자들이 형성된다는 결점이 있다.
산화물층을 증착시킴에 있어서, 수은 증감 광화학적 증착법이 직접 광화학적 증착법에 비해 증착 속도가 더 빠르기 때문에 유리하다. 그러나, 경우에 따라서는 수은 증기의 존재가 부적합할 수도 있다. 예를 들면, 유전층이나 반도체 표면에 수은의 혼입을 피하여 장치의 전기적인 특성들의 저하를 방지하기 위하여, 특정반도체 표면 부동성 및 유전 벌크 특성을 수은 유리 조건을 유지시키는 것이 중요할 수 있다. 그 외에, 건강, 안정성 및 환경적인 면을 고려하여 수은의 사용을 피하는 것이 바람직하다. 상기 직접 광분해법은 수은오염에 의한 문제를 방지할 수 있다. 그러나, 공지된 직접 광분해법은 반도체 장치를 제작함에 있어서, 이방법을 실질적으로 사용할 수 있을 만큼 증착 속도가 충분히 빠르지 않다.
그리하여, 당 업계에서는 수은 증기를 사용하지 않고, 실질적으로 사용할 수 있을 만큼 증착 속도가 충분히 빠른 광화학적 증착법이 요구되어왔다.
[발명의 요약]
본 발명의 일반적인 목적은 증착 속도를 증가시킨 광화학적 증착법에 의하여, 선택된 기판상에 산화물층을 증착시키기 위한 신규하고 개량된 방법을 제공하는 것이다. 이 방법은 상기 선행 기술에 의한 산화물 증착법의 모든 이점을 갖는 동시에, 상기 중요한 결점들을 극복한 것이다.
본 발명의 상기 일반적인 목적은 기판을, 특정 파장의 광조사하에 선택된 증기상 반응물 및 정해진 비율의 분자 산소와 아산화질소와의 혼합물로 이루어진 산소 함유 전구체에 노출시킴으로써 이루어진다. 조사광은 산소 함유 전구체를 직접 분해시켜서 증기상 반응물과 반응하는 중성 산소 원자들을 생성시키고, 기판상에 층으로서 증착하는 산화물을 형성시킨다. 산화물층을 생성시키고 증착시키는 반응 속도는 분자 산소를 전구체중의 아산화질소와 혼합시킴으로써 증가된다.
그리하여, 본 발명의 목적은 수은 증기를 사용하지 않고, 기판상에 산화물 층을 증착시키기 위한 신규하고, 개량된 광화학적증착법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 실용적인 가치가 있도록 증착 속도를 증가시킨 상기 형태의 직접 광분해법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 최적 효율을 갖는 상기 형태의 직접 광분해법을 제공하는 것이다.
본 발명의 전술한 목적, 특징 및 이점들은 첨부 도면에 나타낸 바와 같이, 하기 본 발명의 적합한 실시예의 보다 상세한 설명에 의해 명백해질 것이다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명에 의한 방법에 있어서, 산화물층을 증착시키기 위한 직접 광분해법은 미합중국 특허 제4,371,587호에 기재된 바와같이 행하였다. 선택된 증기상 반응물은 최종 목적 생성물로서 산화물이 요구되는 원소를 포함한다. 이러한 증기상 반응물의 예로서는 실란, 트리메틸 알루미늄 트리메틸 갈륨, 게르만, 디보란, 트리메틸인듐, 사염화티탄, 육플루오르화텅스텐, 수소화하프늄 디메틸아연 지르코늄 아세틸아세토네이트, 테트라에틸납, 테트라메틸주석, 염화주석 및 디메틸 카드뮴을 들 수가 있다. 기판은, 예를들면 실리콘 또는 텔루르화 카드뮴 수은과 같은 반도체 웨이퍼, 유리 또는 플라스틱 렌즈, 다층 반도체 장치의 금속층, 반사 표면 또는 태양전지가 될 수 있다.
당 업계에서 전술한 바와같이 행해지는 직접 광분해법에 있어서, 산소 함유 전구체는 순수한 아산화질소 또는 질소 중의 산소 혼합물로 이루어진다. 순수한 이산화질소는 조절할 수 있다는 이점은 있으나, 증착 속도가 매우 느리다는 결점이 있다. 질소 희석가스 중의 약 10% 산소 혼합물은 아산화질소보다 더 빠른 증착속도를 갖는다. 그러나, 산소 분자가 금속 전구체, 예를들면 SiH4또는 AL(CH3)3와의 반응성이 너무 크기 때문에, 반응실 또는 부속관 중에서 자발적인 열 반응이 일어나거나, 또는 조절 불능, 부적합한 분말 형성 및 반응 장치의 기능 저하 등의 심각한 문제를 야기시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 본 발명자들은 산소 함유 전구체로서, 아산화질소 중에 비교적 소량의 산소의 혼합물을 사용함으로써, 산화물의 예상치못한 빠른 증착 속도를 얻을 수 있음을 발견하였다. 이러한 증착 속도는 전구체 가스 혼합물의 분압 성분, 즉 산소 또는 아산화질소만을 분리해서 사용했을 경우에 예상되는 증착속도보다 훨씬 더 빨랐다.
파장이 1849Å인 광조사에 의한 아산화질소 및 산소의 직접 분해 반응을 하기 반응식(1') 및 (2')에 나타냈다. 조사광의 파장을 1949Å으로 표시하였지만, 1750 내지 1950Å 범위내의 어떤 광선도 상기한 바와같이 목적하는 직접 분해를 행하는데 충분하다.
N2O+hc/λ(1849Å)→N2+0(1D) (1')
O2+hc/λ(1849Å)→20(3P) (2')
O(3P)로 표시된 기저 상태의 삼중상태-P 산소 원자가 산화물 박막증착에 대해서 O(1D)로 표시된 여기된 상태의 단일-D 산소 원자 보다 증기상 반응물과 훨씬 더 반응성을 갖는데, 그 이유는 전자가 증기상 반응물을 산화시키기 위해 요구되는 형태의 산화 종결 반응을 행하는 반면에, 후자는 산소가 2개의 결합된 원자 사이에 삽입되는 화학 결합 삽입 반응을 행하며, 또한 O(3P)가 O(1D)보다 수명이 더 길기 때문이다. 또한, O(1D)는, 하기 반응식(4)로 나타낸 바와같이, 제3물체 충돌(M), 예를들면 벽이나 또는 다른 기체종(예, N2)의 충돌에 의하여 O(3P)로 전환된다. 후자 반응에 있어서 O(1D)의 이용율을 더 제한시킨다.
Figure kpo00001
그리하여, 본 발명에 의한 산화물 생서의 주 반응은 하기 반응식(5)에 나타낸 바와같이 O(3P)를 사용한다. 본발명에 의한 방법에 있어서 전체 반응은 하기 반응식(6)에 나타낸 바와 같다.
Figure kpo00002
Figure kpo00003
상기 반응식(2)에서 O2만의 광분해가 기저 상태의 원자들을 생성할지라도, 다음과 같은 일련의 반응에 의해 복잡해질 수 있다. 즉, 하기 반응(7)에 의한 오존의 생성, 반응(8)에 의한 오존의 광분해, 반응(8)및 (9)에서 여기된 분자 산소의 생성 및 반응(10) 및 (11)에서 여기된 분자 산소와 오존과의 반응.
Figure kpo00004
Figure kpo00005
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Figure kpo00007
Figure kpo00008
O2(1Δg) 및 O2(1Σg +)는 여기된 단일 상태의 중성 산소 분자를 나타낸 것이다. 이러한 여러가지 상태의 산소 분자에 대한 전위 에너지 곡선이 ＂photochemistry＂[칼버트(Calvert)와 피츠(Pitts)공저, 뉴욕 소재 존 윌리 앤드 선즈(John Wiley and sons)사 출판 제180페이지(1966년)]에 표시되어 있다.
본 발명을 특정의 반응 이론에 한정하는 것은 아니지만, 증가된 증착 속도는 상승적 산소 광화학 반응의 결과로서 얻어지는 것으로 사료되며, 이 반응은 이전에 성취한 것보다 더욱 효율적으로 여기 상태의 원자들로부터 기저 상태의 산소 원자들을 생성하는 수개의 가능한 반응 경로를 갖는다. 향상된 메카니즘의 관찰 결과를 설명하기 위하여, 상승적(synergistic) 반응물은, 반응식(1) 및 (4)에서와 같은 N2O 광분해 중, 또는 반응식(2) 및 (7) 내지 (11)에서와 같은 O2광분해 중에 서로 정상적으로 접촉하지 않는 종류의 반응물로 가정한다. 예를들면, 여기된 산소 원자와 산소 분자 사이에 상호 작용이 가능하므로 보다 효과적으로 기저 상태의 산소 원자를 생성시킬 수 있다. 이러한 상호 작용에 있어서, 2가지의 가능한 메카니즘 경로를 다음에 기재하였다. 메카니즘 1에서은 하기 반응식(12a) 또는 (12b)에 나타낸 바와같이, 분자 산소에 의하여 O(1D)을 물리적으로 소광(quenching) 시켜서 O(3P)로 전환시킨다. 메카니즘 2에서는 하기 반응식(13)에 나타낸 바와같이, O2에 의해 O(1D)를 화학적으로 소광시켜서 오존을 생성시킨 후, 반응식(8)에 나타낸 바와같이 오존을 광분해시켜서 O(3P)를 생성시킨다.
메카니즘 1
Figure kpo00009
Figure kpo00010
또는
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메카니즘 2
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기저 상태의 산소 원자를 생성시키는데 있어서, O3의 흡수 특성은 N2O 또는 O2보다 더 넓고, 더 강하기 때문에, 반응(13) 및 (8)은 생성속도를 증가시키는데 있어서 중요한 상승작용 역활을 한다. 그 외에, 반응(11)은 매우 빠른 속도로 일어나는 것으로 알려졌으므로, 이 특정 단계로 생성속도를 증가시키는 데 있어서 중요한 상승 작용 역활을 한다.
메카니즘 1 또는 메카니즘 2에 의해 O(3P)의 생성 속도를 증가시킬 수 있다. 그러나, 메카니즘 1에 있어서, 특정 조건하에서 O2에 의한 O(1D)의 물리적인 소광은 반응(1)에서 과량으로 생성되는 분자 질소에 의한 물리적인 소광과 같거나 또는 보다 약한 것으로 알려져 있다. 그러므로, 메카니즘 1에 나타낸 물리적인 소광 경로는 메카니즘 2에 나타낸 화학적인 소광 경로보다 덜 중요하다. 메카니즘 2는 D(1D)를, N2O만을 광분해시킬 경우에 통상적으로 맞게되는 제3물체 충돌 메카니즘보다 더 효과적인 방법으로 목적하는 O(3P)로 전환시킬 수 있는 방법을 예시하고 있다.
상기 상승적 산소 광화학의 알짜 효과는 목적하는 산화종, 즉 O(3P)를 선행 기술에서 보다 더 많은 양으로, 더 효과적으로, 그리고 더 실용적으로 제공함으로써, 실제적인 이용에 있어서 실질적으로 증가된 산화물 증착 속도를 제공하는 것이다. 그 외에, 본 발명의 방법에 의한 상기 목적하는 산화종은 사용된 특정 증기상 반응물, 예를들면 실란, 트리메틸 알루미늄 등에 무관하게 증가한다. 그리하여, 본 발명에 의한 방법은 상기 증기상 반응물 중 어느 것에도 사용되어 산화물의 증착속도를 상당히 증가시킬 수 있다.
본 발명에 의한 방법에서는 미합중국 특허 제 4,371,587호, 제3실시예에 기재된 방법 및 장치를 사용하여 3-인치 실리콘 웨이퍼 상에 이산화규소층을 증착시켰다. 이산화규소 생성물은 광학적, 물리적 및 화학적 특성을 이용하여 동정하였으며, 1849Å광원으로서 저압 수은 증기 램프를 사용하였다. 제1도는 본 발명에 의한 방법 및 2가지 선행 기술의 방법을 행함에 있어서, 여러가지 반응 압력에서의 증착 속도에 대한 실험적인 데이타를 나타낸 것이다. 실란, 산소, 아산화질소 및 질소를 각 가스의 유속을 조절해 주는 조절 밸브 또는 유량계가 장치된 분리된 반응실에 각각 넣었다. 실란의 유속은 분당 2표준 ㎤(sccm)이고, 본 발명에 의한 방법의 산소 및 아산화질소로 이루어지는 산소 함유 혼합물 또는 비교하기 위한 선행 기술에 의한 방법에 있어서의 산소 및 질소 또는 아산화질소만의 유속은 100sccm이며, 반응실 중의 반응 압력은 0.5 내지 2.0torr(mmHg) 또는 약 60 내지 270파스칼로 변화시켰다. 본 발명에 의한 방법에 있어서, 산소 및 아산화질소는 분리해서 반응실에 도입시키거나, 또는 정해진 비율로 미리 혼합시킨 후, 반응실에 도입시켰다. 제1도에 있어서, 실선은 산소 함유 혼합물에 있어서, 동일한 성분비를 갖는 데이타군을 나타낸 것이다. 제1도에 나타낸 데이타는 다음과 같은 조성을 갖는 산소 함유 전구체에 대한 것으로서, 제1도에 그자체로서 나타냈다, 즉, (a) 100% N2(대조), (b)100% N2O(선행기술), (c) N2중에 1% O2함유(선행기술), (d) N2중에 10% O2함유(선행기술), (e) N2O중에 1% O2함유(본 발명에 의한 방법) 및 (f) N2O중에 10％ O2함유(본 발명에 의한 방법)의 조성을 갖는 산소 함유 전구체를 이용하였다. 제 1 도의 데이타에 나타낸 바와같이, 증착속도의 최대증가는 본 발명에 의한 방법에 의해서 산소 및 아산화질소의 혼합물을 사용하여서 얻었다.
제 2 도는 여러가지 산소 함유 혼합물을 사용하여 얻은 산화물 증착 속도에 대한 실험 데이타를 나타낸 것이다. 제 1 도에서와 같은 유속을 사용하고, 0.5torr의 반응 압력을 사용했다. 다음과 같은 조성을 갖는 산소 함유 전구체를 사용하고, 그 자체로서 제 2 도에 나타냈다. 즉, (a) 0내지 10％의 산소를 함유하는 산소 및 질소의 혼합물(선행기술), (b) 0 내지 10%의 산소를 함유하는 산소 및 아산화질소의 혼합물(본 발명에 의한 방법) 및 (c) 산화제로서 아산화질소 만으로 이루어진 전구체(선행기술)와 같은 산소 함유 전구체를 이용하였다. 제 2 도에 나타낸 데이타로부터 알 수 있는 바와같이, 산소 및 아산화질소의 혼합물을 사용하는 본 발명의 방법은 1200Å/30분의 증착속도를 얻었으며, 이것은 아산화질소 만을 사용하였을 경우의 증착 속도 50Å/30분에 비하여 23배 증가한 것이고, 산소 및 질소의 화합물을 사용하였을 경우의 증착 속도 170Å/30분에 비해 7배 증가한 것이다. 이와같은 증착 속도의 현저한 증가는 명백히 단순한 부가적인 효과에 기인하는 것은 아니며, 산소 함유 전구체로서 아산화질소 만을 또는 분자 산소만을 사용했던 선행기술의 방법에서 얻은 증착 속도에 비추어 볼 때 예기치 못했던 것이다. 제 2 도에 있어서, 산소를 1% 함유한 아산화 질소가 증착속도에 있어서 산소를 10％ 함유한 아산화질소와 거의 같은 정도의 증가를 가져왔으며, 이것은 산소/아산화질소 비가 증가함에 따라 증착속도가 증가됨을 암시해 준다. 실제로, 본 발명에 의한 방법에서 사용된 아산화질소 및 산소의 혼합물 중에 흔입된 분자 산소의 양은 20％ 이상으로 증가될 수 있으며, 분자 산소에 대한 실제적인 상한치는 산화물이 경막(specular film)보다는 분말 형태로 증착되기 시작하는 지점에서 측정된다. 이 상한치는 부분적으로 공정 파라미터, 예를들면 반응 압력 및 실란의 유속에도 의존한다.
제 3 도는 본 발명에 의한 방법에 있어서, 실란의 유속 변화에 따른 산화물 증착 속도의 변화를 나타낸 것이다. 산소 및 아산화질소의 혼합 유속은 100sccm이고, 반응실 내의 반응 압력은 0.5torr이었다. 제 3 도는 본 발명에 의한 방법에 있어서, 다음과 같은 산소 함유 혼합물을 사용했을 경우의 데이타를 나타낸 것이다. 즉, (a) 1％ 산소 함유 아산화질소 혼합물 및 (b) 20％ 산소 함유 아산화질소 혼합물을 사용하였다. 이산화규소 생성물의 굴절율은 1.46이었다. 제 3 도에서 알 수 있는 바와같이, 1％ 산소 함유 아산화질소 혼합물은 20％ 산소 함유 아산화질소 혼합물과 거의 같은 증착 속도의 증가를 나타냈다. 그외에, 증착 속도는 실란의 유속에 대해 거의 직선적으로 증가하였다. 제 3 도는, 본질적으로 실란 모두와 반응시키기 위해서 충분한 양의 산화종이 필요하며, 증착 속도는 증착에 사용될 수 있는 실란의 양에 의해 한정된다는 것을 나타낸다. 그리하여, 반응 가스 중의 실란의 양을 증가시킴으로써, 증착 속도를 훨씬 더 증가시킬 수 있다. 이러한 결과는 작은 비율의 산소/아산화질소를 보다 큰 유속의 실란과 함께 사용함으로써 증착 속도를 훨씬 더 증가실킬 수 있음을 나타내는 것이다. 그 외에, 증착층의 균일한 면적은 반응물의 유속을 크게 하고, 반응 압력을 낮춤으로써 증가시킬 수 있음을 실험적으로 증명하였다. 그러나, 바람직한 화학양론적으로 아산화규소를 제조하기 위해서는 산화제대 실란의 비를 약 50:1 또는 그 이상으로 유지시켜야 한다.
상기 제 1 도 내지 3도의 데이타에서 나타낸 바와같이, 본 발명에 의한 방법에 의해서, 약 0.5torr(60파스칼)에서, 1200Å/30분의 이산화규소의 증착 속도를 분말을 형성하지 않고 용이하게 성취시킬 수 있다. 증착 속도는 장치 설계에 의존함을 알 수 있다. 종래의 장치를 사용하고, 0.5torr(60파스칼)의 반응 압력을 사용할 경우, 종래 기술로서 아산화질소 반응물을 사용한 경우의 전형적인 증착 속도는 약 2Å/분 이었고, 10% 산소 함유 질소 화합물을 사용했을 경우에는 5 내지 10Å/분의 증착 속도를 얻었다. 그러나, 본 발명에 의한 방법과 종래의 것과 동일한 장치를 사용할 경우, 증착 속도를 100내지 200Å/분까지 약 20배 증가시킬 수있다. 그 외에, O2/N2O 혼합물을 사용하는 본 발명에 의한 방법에 의해서 O2/N2혼합물을 사용하는 공지된 방법보다 0.5torr(60파스칼)에서 현저하게 높은 증착 속도를 얻었으며, 동시에 높은 압력, 예를 들면 1.0내지 2.0torr(133 내지 270파스칼)에서 일어날 수 있는 분말 형성을 방지할 수 있다. 그리하여, 본 발명에 의한 방법은 제조 조건에 적합한 실용성 있는 증착 속도로 특정 기판 상에 산화물층을 증착시키는 방법을 제공한다. 그 외에, 본 발명에 의한 방법은 반응물 가스의 유속, 반응실의 압력 및 광선의 강도를 조절함으로써 용이하게 조절할 수 있다. 선행 기술의 문제점인 증기상 반응물과 분자 산소와의 자발적인 반응은 본 발명에 의한 방법에 있어서 묽은 산소 혼합물을 사용함으로써 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 방법에서는 수은의 사용과 이에 관련된 상기 문제점들을 방지할 수 있다. 수은 오염의 문제점을 방지할 수 있는 것 이외에, 본 발명에 의한 방법은 표면 증발을 용이하게 조절할 수 없는 수은에 의존하는 종래의 수은 증감법 보다 더 용이하게 조절할 수 있는 이점을 갖는다.
이 기술 분야의 전문가들은, 본 발명에서 기재된 실시예는 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범위 내에서 여러가지 다른 방법으로 개조 및 변경을 할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명은 단지 예시로서 사용된 이산화규소층의 증착에만 제한되지 않으며, 기타 산화물, 예를 들면 산화알루미늄, 산화갈륨, 산화게르마늄, 산화붕소, 산화인듐, 이산화티탄, 산화텅스텐, 산화하프늄, 산화납, 산화주석, 산화아연, 산화지르코늄, 산화텔루륨 및 산화카드뮴의 광화학적 증착법을 포함한다.

Claims (4)

  1. a) 선택된 기판을 제공하고, b) 상기 기판을, 정해진 비율의 분자 산소와 아산화질소와의 혼합물로 이루어진 산소 함유 전구체를 직접 분해시켜서 증기상 반응물과 반응하는 중성 산소 원자를 형성하고 상기 기판 상에 층으로서 증착되는 산화물을 형성하기에 충분한 특정 파장의 광조사 하에 선택된 증기상 반응물 및 산소 함유 전구체에 노출시키는 단계로 이루어지며, 산화물을 형성하고 증착시키는 반응 속도를 상기 혼합물 중의 분자 산소에 의해 증대시킴을 특징으로 하여, 선택된 기판의 표면에 선택된 물질의 산화물층을 증착시키는 광화학적 증착법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혼합물 중의 분자 산소의 양이 1 내지 20%인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 선택된 증기상 반응물이 실란이고, 상기 조사광의 파장이 약 1849 옹스트롬이고, 상기 산화물이 주로 이산화규소인 방법.
  4. 제3항에 있어서, a) 상기 혼합물 중의 분자 산소의 양이 약 1 내지 약 20%이고, b) 상기 혼합물의 유속이 약 100표준㎤/분이고, c) 상기 실란의 유속이 약 2 내지 4표준㎤/분이고, d) 상기 공정을 약 0.5 내지 2.0torr(60 내지 270파스칼) 범위의 압력 하에서 행하고, e) 상기 산화물의 증착 속도가 약 900 내지 2300Å/30분인 방법.
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