KR980011792A - 화학기상증착(cvd)장치를 이용한 박막 형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 CVD 장치를 이용한 박막 형성방법에 관한 것으로서, 확산방지막, 반사방지막, 밀착층 및, 캐패시터 전극 형성에 적용이 용이한 CVD 장치를 이용한 Tin막 형성방법에 관한 것이다. 이에따른 본 발명의 CVD 장치를 이용한 Tin막 형성방법은, CVD 장치의 챔버 내에 기판을 넣는단계, 소오스로서 TMEAT{Ti [N(CH3C2H5)]4}를 마련하는 단계, 상기 소오스에 기화용 가스를 투입하여 상기 소오스를 기체상태로 만들고 이를 상기 챔버 내에 공급하는 단계 및, CVD용 가스를 상기 챔버 내에 공급하여 상기 기판 상에 Tin막을 증착하는 단계를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 CVD 장치를 이용한 Tin막 형성방법에 관한 것으로서, 특히, 확산방지막, 반사방지막, 밀착층 및, 캐패시터 전극형성에 적용하기 쉬운 CVD 장치를 이용한 Tin막 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 화학 기상 증착(chemical vapor deposition: CVD)은 형성하려는 박막재료를 구성하는 원소로된 1종 또는 2 이상의 화합물, 단체의 가스를 기판위에 공급해, 기상 또는 기판 표면에서의 화학반응에 의해서 원하는 박막을 형성시키는 방법을 말한다.
이러한 CVD법은 에피택셜 성장 기술의 발전에서 발단하고, 디바이스 기술의 고도화에 대응해서 전개해 오늘날처럼 LSI에서의 기본 기술의 하나가 되었다.
CVD막 형성은 문자대로 화학반응의 응용으로, 에피택셜 성장과 마찬가지로 온도, 압력, 가스혼합비나 농도등이 대단히 중요한 요인이다. CVD법에 의해서 형성하려는 막의 종류와 목적에 따라서, 선택하는 재료나 반응형식, 리액터의 구조등을 미리 충분히 체크해 두어야 한다.
CVD법에서 형성가능한 물질은 무정형 물질(절연막), 다결정(폴리실리콘), 단결정(실리콘, 게르마늄)등의 분류나 절연막, 반도체막 등의 분류에 따라서 생각할 수 있다.
이하 첨부한 제1도 및 제2도를 참조하여 종래 기술에 의한 화학기상증착(CVD)을 이용한 박막 형성 방법에 대해 알아본다.
제1도는 써머(thermal) CVD법을 이용한 박막형성방법을 설명하기 위한 CVD 장치의 구성도로서, 반응실(10)과 상기 반응실(10) 내에 수평으로 위치하는 서셉터(susceptor)(11)와 샤워헤드(13)와 상기 서셉터(11) 상에 웨이퍼(12)가 마련된다. 또한 반응실(10)의 상부에는 상기 샤워헤드(13)와 연결되는 제 1 가스공급관(14)과 상기 제 1 가스공급관(14)으로 흐르는 가스량을 조절하는 제 1 조절밸브(15)가 마련된다. 상기 반응실(10) 좌측에는 액체소스와 상기 액체소스를 일정하게 기화시켜 가스를 발생시키는 항온실(18)과 상기 가스가 흐르는 제 2 가스공급관(16)과 상기 제 2 가스공급관(16)으로 흐르는 가스량을 조절하는 제 2 조절밸브(17)가 마련된다.
상기한 종래기술의 박막형성방법은 TOMAT{Ti[N(C2H5)2]4} 혹은 TDEAT{Ti[N(CH3)2]4}를 소오스로 이용하여 써머(thermal) CVD 방식으로 TiN막을 증착하는 것으로, CVD 장치의 반응실(10) 하부에 히팅(heating) 기능을 갖춘 서셉터(susceptor)(11)에 웨이퍼(12)를 올려놓는다. 이어 제 2 조절밸브(15)를 열어 He, Ar, H2, N2/NH3등의 캐리어 가스를 이용하여 항온실(18) 내의 Ti[N(C2H5)2]4} 혹은 Ti[N(CH3)2]4등의 소오스를 반응실(10) 내부의 샤워헤드(13)로 공급한다. 또한, 제 1 조절밸브(15)를 열어 N2/H2, NH3등의 반응가스를 반응실(10) 내부의 샤워헤드(13)에 유입시켜 상기 웨이퍼(12) 상에 TiN 박막을 증착한다.
한편, 제2도는 플라즈마 CVD법을 이용한 박막형성방법을 설명하기 위한 CVD 장치의 구성도로서, 반응실(20)과 상기 반응실(20) 내에 수평으로 위치하는 서셉터(susceptor)(21)와 샤워헤드(23)와 상기 서셉터(21) 상에 웨이퍼(22)가 마련된다. 또한 반응실(20)의 상부에는 상기 샤워헤드(23)와 연결되는 제 1 가스공급관(24)과 상기 제 1 가스공급관(24)으로 흐르는 가스량을 조절하는 제 1 조절밸브(25)와 상기 제 1 조절밸브(25)에 흐르는 가스를 활성화 시키는 RF 제너레이터(29)가 마련된다. 상기 반응실(20) 좌측에는 액체소스와 상기 액체소스를 일정하게 기화시켜 가스를 발생시키는 항온실(28)과 상기 가스가 흐르는 제 2 가스공급관(26)과 상기 제 2 가스공급관(26)으로 흐르는 가스량을 조절하는 제 2 조절밸브(27)가 마련된다.
종래기술에 의한 박막형성방법은 Ti[N(C2H5)2]4} 혹은 Ti[N(CH3)2]4를 소오스로 이용하여 플라즈마 CVD 방식으로 TiN막을 증착하는 것으로, CVD 장치의 반응실(20) 하부에 히팅(heating) 기능을 갖춘 서셉터(susceptor)(21)에 웨이퍼(22)를 올려 놓고, 제 2 조절밸브(27)를 열어 He, Ar, H2, N2/NH3등의 캐리어 가스를 이용하여 항온실(28) 내의 Ti[N(C2H5)2]4} 혹은 Ti[N(CH3)2]4등의 소오스를 반응실 내부의 샤워헤드(23)로 유입시킨다. N2/H2, NH3등의 반응가스를 RF 제너레이터(29)에 0.01∼5KW의 파워를 가하여 활성화시킨 후, 반응실(20) 내부의 샤워헤드(23)에 유입시켜 상기 웨이퍼(22) 상에 TiN막을 증착한다.
종래기술에 따른 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법에 의하면, 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 상기 소오스 TDMAT{Ti[N(C2H5)2]4}를 사용하는 경우, 싱글 소스(single source)로 열분해를 이용하는 경우 기체 상태에서의 압력이 높기 때문에 다른 반응물을 사용하지 않고도 증착가능하나 카본(carbon)과 산소(30%)의 높은 함유량과 막의 불안정성 즉, 에이징 효과(aging effect)가 문제가 된다.
둘째, 소오스로 TDEAT{Ti[N(CH3)2]4}의 경우에는 낮은 기체 압력 때문에 싱글 소스(single source)로 사용하지 못하고 NH3를 사용할 경우 지나친 재반응(gas phase reaction)으로 인한 파티클(particle)의 생성으로 실질공정에 실용화하기가 어렵다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, TDMAT, TDEAT의 중간정도의 성질을 갖는 TDEAT{Ti[N(CH3)2]4}를 이용하여 다양한 CVD법을 이용한 TiN막 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
제1도는 종래기술에 따른 써머(thermal) 화학기상증착법을 이용한 박막형성방법을 설명하기 위한 CVD 장치의 구성도.
제2도는 종래기술에 따른 플라즈마 화학기상증착법을 이용한 박막형성방법을 설명하기 위한 CVD 장치의 구성도.
제3도는 본 발명에 따른 써머(thermal) 화학기상증착법을 이용한 박막형성방법을 설명하기 위한 CVD 장치의 구성도.
제4도는 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상증착법을 이용한 박막형성방법을 설명하기 위한 CVD 장치의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30, 40 : 반응실 31, 41 : 서셉터
32, 42 : 웨이퍼 33, 43 : 헤드샤워
34, 44 : 제 1 가스공급관 35, 45 : 제 1 조절밸브
36, 46 : 제 2 가스공급관 37, 47 : 제 2 조절밸브
38, 48 : 항온실 49 : RF 제너레이터
본 발명에 따른 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법은, CVD 장치의 챔버 내에 기판을 넣는 단계, 소오스로서 TMEAT{Ti[N(CH3C2H5)2]4}를 마련하는 단계, 상기 소오스에 기화용 가스를 투입하여 상기 소오스를 기체상태로 만들고 이를 상기 챔버 내에 공급하는 단계 및, CVD용 가스를 상기 챔버 내에 공급하여 상기 기판 상에 TiN막을 증착하는 단계를 포함하여 구성된다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제3도 및, 제4도는 본 발명의 실시예에 따른 화학기상증착(CVD)을 이용한 박막 형성방법의 구성도이다.
제3도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 써머 CVD(thermal CVD)법에 의한 박막 형성 방법을 설명하기 위한 CVD 장치의 구성도로서, 반응실(30)과 상기 반응실(30) 내에 수평으로 위치하는 서셉터(susceptor)(31)와 샤워 헤드(33)와 상기 서셉터(31) 상에 웨이퍼(32)가 마련된다. 또한, 반응실(30)의 상부에는 상기 샤워헤드(33)와 연결되는 제 1 가스공급관(34)과 상기 제 1 가스공급관(34)으로 흐르는 가스량을 조절하는 제 1 조절밸브(35)가 마련된다. 상기 반응실(30) 좌측에는 액체소스와 상기 액체소스를 일정하게 기화시켜 가스를 발생시키는 항온실(38)과 상기 가스가 흐르는 제 2 가스공급관(36)과 상기 제 2 가스공급관(36)으로 흐르는 가스량을 조절하는 제 2 조절밸브(37)가 마련된다. 상기한 본 발명에 따른 TiN막 형성방법은 CVD 장치의 반응실(30) 하부에 히팅(heating) 기능을 갖는 서셉터(susceptor)(31)에 웨이퍼(32)를 올려놓는다. 이어 제 2 조절밸브(37)를 열어 He, Ar, H2, N2/NH3등의 캐리어 가스를 이용하여 항온실(38) 내의 TMEAT{Ti[N(CH3C2H5)2]4} 소오스를 반응실 내부의 샤워헤드(33)로 공급한다. 또한, 제 1 조절밸브(35)를 열어 N2/H2, NH3등의 반응가스를 반응실 내부의 샤워헤드(33)에 유입시켜 CVD공정을 실시한다.
상기 반응실(30) 내부의 증착온도는 약 25∼450℃이고, 압력은 10-3∼760 Torr로 유지하는 것이 바람직하다.
상기 TiN막은 실리콘이나 GaAs 등의 화합물 반도체, SiO2, SiN4, 폴리머 등의 유전체, Ti, Cu, Al, W, Mo등의 금속 Ta2O5, BST, PZT 등의 고유전체막 등에 증착된다.
상기 TiN막 증착시 소오스 온도는 40∼150℃를 유지하는 것이 바람직하다.
제4도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 화학기상증착(PECVD)법에 의한 박막형성방법을 설명하기 위한 CVD 장치의 구성도로서, 반응실(40)과 상기 반응실(40) 내에 수평으로 위치하는 서셉터(susceptor)(41)와 샤워헤드(43)와 상기 서셉터(41) 상에 웨이퍼(42)가 마련된다. 또한 반응실(40)의 상부에는 상기 샤워헤드(43)와 연결되는 제 1 가스공급관(44)과 상기 제 1 가스공급관(44)으로 흐르는 가스량을 조절하는 제 1 조절밸브(45)와 상기 제 1 조절밸브(45)에 의해 흐르는 가스를 활성화 시키는 RF 제너레이터(49)가 마련된다. 상기 반응실(40) 좌측에는 액체소스와 상기 액체소스를 일정하게 기화시켜 가스를 발생시키는 항온실(48)과 상기 가스가 흐르는 제 2 가스공급관(46)과 상기 제 2 가스공급관(46)으로 흐르는 가스량을 조절하는 제 2 조절밸브(47)가 마련된다.
상기한 본 발명에 따른 박막형성방법은 반응실(40) 하부에 히팅(heating) 기능을 갖는 서셉터(41)에 웨이퍼(42)를 올려놓고 제 2 조절밸브(47)를 열어 He, Ar, H2, N2/NH3등의 캐리어 가스를 이용하여 항온실(48) 내의 TMEAT{Ti[N(CH3C2H5)2]4} 소오스를 반응실(40) 내부의 샤워헤드(43)로 유입시킨다. 이때, 상기 TMEAT 소오스는 약 40∼150℃ 온도로 가열하여 기체상태로 증발시킨후, 반응가스와 함께 반응실 내부의 샤워헤드(43)에 유입하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 조절밸브(45)를 열어 N2/H2, NH3등의 반응가스를 RF 제너레이터(49)에 10∼500KW의 파워를 가하여 활성화 시킨 후, 반응실(40) 내부의 샤워헤드(43)에 유입시켜 상기 웨이퍼(42) 상에 TiN막을 증착시킨다.
상기 반응실(40) 내부의 증착온도는 약 25∼450℃이고, 압력은 10-3∼760 Torr로 유지하는 것이 바람직하다.
상기 TiN막은 실리콘이나 GaAs 등의 화합물 반도체, SiO2, SiN4, 폴리머 등의 유전체, Ti, Cu, Al, W, Mo 등의 금속, Ta2O5, BST, PZT 등의 고유전체막 등에 증착된다.
상기 TiN막 증착시 소오스 온도는 40∼150℃를 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법에 의하면, 소오스로 TMEAT{TI[N(CH3C2H5)]4}를 사용할 경우 TDMAT 보다 낮은 카본 함유(20% 미만)의 양질의 TiN막 형성이 가능하다. 또한, 보다 안정된 막을 얻어 에이징(aging)으로 인한 저항률(resistivity)의 급격한 상승이 없어서 실제 공정에 적용이 용이한 효과가 있다.
본 발명이 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.
Claims (12)
- (1) CVD 장치의 챔버 내에 기판을 넣는 단계; (2) 소오스로서 TMEAT{Ti[CH3C2H5)]4}를 마련하는 단계; (3) 상기 소오스에 기화용 가스를 투입하여 상기 소오스를 기체상태로 만들고 이를 상기 챔버 안에 공급하는 단계; 및 (4) CVD용 가스를 상기 챔버 내에 공급하여 상기 기판 상에 TiN막을 증착하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CVD장치를 이용한 TiN막 형성방법.
- 제1항에 있어서, 제 (4) 단계에서 상기 CVD용 가스는 N2/H2와 NH3중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법.
- 제1항에 있어서, 제 (3) 단계에서 상기 기화용 가스는 He, Ar, H2, 및, N2/NH3중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법.
- 제1항에 있어서, 제 (4) 단계에서 상기 TiN막 증착시 상기 챔버의 온도는 25∼450℃이고, 압력은 10-3∼760Torr인 것을 특징으로 하는 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법.
- 제1항에 있어서, 제 (4) 단계에서 상기 TiN막 증착시 상기 소오스 온도는 40∼150℃인 것을 특징으로 하는 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법.
- 제1항에 있어서, 제 (4) 단계에서 상기 TiN막은 반도체, 유전체, 금속 및, 고유전체막 중 어느 하나에 증착되는 것을 특징으로 하는 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법.
- 제6항에 있어서, 상기 반도체는 실리콘과 화합물 반도체 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법.
- 제6항에 있어서, 상기 유전체는 SiO2, SiN4, 폴리머 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법.
- 제6항에 있어서, 상기 금속은 Ti, Cu, Al, W, Mo 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법.
- 제6항에 있어서, 상기 고유전체막은 Ta2O5, BST, PZT 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법.
- 제1항에 있어서, 제 (4) 단계에서 상기 CVD법은 써머(thermal) CVD 방식인 것을 특징으로 하는 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법.
- 제1항에 있어서, 제 (4) 단계에서 상기 CVD법은 플라즈마 CVD 방식인 것을 특징으로 하는 CVD 장치를 이용한 TiN막 형성방법.※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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