KR20180000418A - Preparing method of cobalt-containing thin film - Google Patents
Preparing method of cobalt-containing thin film Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180000418A KR20180000418A KR1020160078353A KR20160078353A KR20180000418A KR 20180000418 A KR20180000418 A KR 20180000418A KR 1020160078353 A KR1020160078353 A KR 1020160078353A KR 20160078353 A KR20160078353 A KR 20160078353A KR 20180000418 A KR20180000418 A KR 20180000418A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cobalt
- thin film
- gas
- plasma
- containing thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28158—Making the insulator
- H01L21/28167—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation
- H01L21/28194—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation by deposition, e.g. evaporation, ALD, CVD, sputtering, laser deposition
-
- H10D64/01342—
-
- 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
- C07F15/00—Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic Table
- C07F15/06—Cobalt compounds
- C07F15/065—Cobalt compounds without a metal-carbon linkage
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- H10P14/43—
-
- H10P14/6336—
-
- H10P14/6339—
-
- H10P14/668—
-
- H10P95/90—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01027—Cobalt [Co]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
플라즈마 강화 원자층 증착법을 이용한 코발트-함유 박막의 제조 방법에 관한 것으로서, 구체적으로, 상기 코발트-함유 박막의 제조 방법은, 코발트 전구체 및 제 1 플라즈마 반응 기체를 교대로 공급하여 기재 상에 코발트-함유 박막을 형성하는 것; 및 상기 코발트-함유 박막을 열처리하여 불순물을 제거하는 것을 포함하거나, 또는 코발트 전구체, 제 1 플라즈마 반응 기체, 및 제 2 플라즈마 반응 기체를 교대로 공급하여 기재 상에 코발트-함유 박막을 형성하는 것을 포함한다.More particularly, the present invention relates to a method for producing a cobalt-containing thin film using a plasma enhanced atomic layer deposition method, and more particularly, to a method for producing a cobalt-containing thin film by alternately supplying a cobalt precursor and a first plasma reaction gas, Forming a thin film; And heat treating the cobalt-containing thin film to remove impurities, or alternately supplying a cobalt precursor, a first plasma reaction gas, and a second plasma reaction gas to form a cobalt-containing thin film on the substrate do.
Description
본원은, 플라즈마 강화 원자층 증착법을 이용한 코발트-함유 박막의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a cobalt-containing thin film by plasma enhanced atomic layer deposition.
코발트는 반도체 소자에 있어 중요한 전이금속이다. 코발트는 낮은 저항, 산화에 대한 높은 저항성, 및 구리와의 우수한 습윤(wetting) 특성, 자기(magnetic) 특성 등을 가지고 있어 인터커넥션(interconnection)에 접촉, 구리선, 구리 캡핑 층, 및 자성 메모리 소자 등의 다양한 분야에 사용되고 있다.Cobalt is an important transition metal in semiconductor devices. Cobalt has a low resistance, high resistance to oxidation, and excellent wetting and magnetic properties with copper, so that contact with interconnection, copper wire, copper capping layer, and magnetic memory element Are being used in various fields.
CMOS 소자의 집적도를 증가시키기 위한 스케일링 감소의 결과로 인해 높은 기능성과 빠른 처리 속도를 얻었다. 집적도를 증가시키기 위한 연속적인 스케일링이 진행되어 나노미터 영역에 이르렀다. 나노미터 크기의 디바이스 성능은 저항, 정전용량, 및 유도용량의 영향을 크게 받는다. 디바이스 성능을 결정하는 요소 중 저항은 기생 저항(parasitic resistance) 및 채널 저항(channel resistance)으로 구성된다. 이 중 기생 저항은 접합 부분에 면저항과 금속-반도체의 접촉 저항으로 구성되어 있다. 트랜지스터의 스케일링으로 인한 기생 저항의 증가는 구동 전류를 감소시켜 디바이스의 성능 저하를 발생시킨다.As a result of scaling reduction to increase the integration of CMOS devices, high functionality and fast processing speed are obtained. Successive scaling progresses to increase the degree of integration, reaching the nanometer range. Nanometer-scale device performance is strongly affected by resistance, capacitance, and inductance. Among the factors that determine device performance, resistance consists of parasitic resistance and channel resistance. Among them, the parasitic resistance is composed of the contact resistance between the sheet resistance and the metal-semiconductor at the junction. The increase in parasitic resistance due to the scaling of the transistor reduces the driving current and causes the performance degradation of the device.
기생 저항을 감소시키는 방법은 소스와 드레인에 비저항이 낮은 금속 실리사이드를 형성하는 것이다. 실리사이드를 소스와 드레인에 형성하면 전압 강하 현상을 감소시켜 구동 전류를 향상시킬 수 있다. 이러한 금속 실리사이드는 DRAM 등의 메모리 디바이스에서 게이트(단어 전류선) 및 제 1 인터커넥트 레벨(비트선)에 적용되고, 로직 디바이스에서는 소스, 드레인, 및 게이트의 상부에 형성된다.A method of reducing parasitic resistance is to form a metal silicide with low resistivity at the source and drain. When the silicide is formed in the source and the drain, the voltage drop phenomenon can be reduced and the driving current can be improved. Such a metal silicide is applied to a gate (word current line) and a first interconnect level (bit line) in a memory device such as a DRAM and is formed on a source, a drain, and a gate in a logic device.
가장 먼저 직접회로에 사용된 금속 실리사이드는 TiSi2이다. TiSi2는 낮은 저항률로 인해 180 nm 급 CMOS 소자까지 사용되었다. 하지만 지속적인 스케일링에 의하여 선 폭이 감소함에 따라 비저항이 낮은 C54 TiSi2의 형성보다는 C49 TiSi2의 형성이 증가하여 면저항이 증가하는 좁은 선 폭 효과가 발생하여 디바이스 특성이 저하되는 현상 때문에 선 폭 효과가 적은 새로운 실리사이드에 대한 연구가 필요해졌다. 따라서, 이러한 좁은 선 폭 효과에 영향을 적게 받는 코발트 실리사이드(CoSi2) 및 니켈 실리사이드(NiSi)가 180 nm 이후 소자에서 사용되고 있다.The first metal silicide used in the integrated circuit is TiSi 2 . TiSi 2 was used up to 180 nm CMOS devices due to its low resistivity. However, as the linewidth decreases due to continuous scaling, the formation of C49 TiSi 2 increases rather than the formation of low resistivity C54 TiSi 2 , resulting in a narrow linewidth effect in which the sheet resistance increases. As a result, Less new silicide research is needed. Therefore, cobalt silicide (CoSi 2 ) and nickel silicide (NiSi), which are less affected by such narrow linewidth effects, are used in devices after 180 nm.
NiSi는 비저항이 비교적 낮고, 실리콘 소모량이 적으며 실리사이드 형성온도가 낮고, 미세선폭에서 저항증가현상이 없다는 장점을 가지고 있다. 하지만 상대적으로 열 안정성이 낮아 NiSi가 750℃ 이상이 되면 비저항이 큰 NiSi2로 상전이하면서 면저항이 증가하는 단점을 가지고 있다. 따라서 실리사이드 형성 후 고온 처리 공정이 진행되는 소자에서는 부적합하다.NiSi has a relatively low resistivity, low silicon consumption, low silicide formation temperature, and no resistance increase in fine line width. However, since the thermal stability is relatively low, when the NiSi is higher than 750 ° C, the sheet resistance is increased and the sheet resistance is increased due to the high specific resistance NiSi 2 . Therefore, it is not suitable for a device in which a high temperature treatment process is performed after the formation of the silicide.
CoSi2는 낮은 비저항, 높은 열 안정성, 낮은 선 폭 효과, 및 Si와의 격자 불일치가 적다는 장점이 있다. CoSi2는 약 550℃ 이상에서 형성되고 약 950℃까지 안정한 장점을 가지고 있다. 이러한 장점은 실리사이드 형성 후 고온 공정이 진행되는 소자에 적합하다.CoSi 2 has the advantage of low resistivity, high thermal stability, low line width effect, and low lattice mismatch with Si. CoSi 2 is formed at a temperature of about 550 ° C or more and is stable up to about 950 ° C. These advantages are suitable for devices in which a high temperature process is performed after silicide formation.
DRAM 또는 3D NAND 플래시 메모리와 같은 소자에 CoSi2 형성을 위해서는 Si 상에 Co 박막의 증착이 필요하다. Co 박막을 증착하기 위해서는 PVD 방법 중 하나인 스퍼터링을 이용하지만, 소자의 스케일링 감소가 진행되어 고종횡비의 구조에서 균일한(conformal) 두께를 갖는 박막을 증착할 수 없다는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 스텝 커버리지 특성이 우수한 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD) 방법 및 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD) 방법이 연구되고 있다. CVD 방법은 유기금속 전구체를 이용한 연구가 진행되었는데 박막 내에 탄소(C) 불순물의 함량이 매우 높다는 문제를 나타낸다. ALD는 매우 높은 스텝 커버리지 특성을 갖기 때문에 고종횡비의 구조에 균일한 박막을 증착할 수 있고, 고순도의 박막을 증착하는데 유리하기 때문에, CoSi2 형성에 필요한 Co 박막을 증착하는데 이상적인 방법이다. 따라서, ALD를 이용한 코발트 박막의 증착에 대한 연구가 요구된다.Deposition of Co thin film on Si is required for CoSi 2 formation in devices such as DRAM or 3D NAND flash memory. Sputtering, which is one of the PVD methods, is used to deposit a Co thin film, but there is a problem in that scaling of the device is progressed and a thin film having a conformal thickness can not be deposited in a high aspect ratio structure. To solve this problem, a chemical vapor deposition (CVD) method and an atomic layer deposition (ALD) method having superior step coverage characteristics are being studied. The CVD method has been studied using an organometallic precursor, which shows a problem that the content of carbon (C) impurities is very high in the thin film. Since ALD has very high step coverage properties, it is an ideal method for depositing Co thin films required for CoSi 2 formation because it can deposit uniform thin films in a high aspect ratio structure and is advantageous for depositing high purity thin films. Therefore, it is required to study the deposition of cobalt thin films using ALD.
한편, 코발트 ALD와 관련하여, Han-Bo-Ram Lee는 아미디네이트(amidinate)의 리간드를 가지며 상온에서 전구체로서 고체 상태인 Co(iprAMD)2 [bis(N,N'-diisopropyl-acetamidinate)cobalt] 및 반응 기체로서 H2 및 NH3를 사용하는 열 ALD 방법에 대하여 개시하고 있다[H. B. R. Lee, W. H. Kim, J. W. Lee, J. M. Kim, K. Heo, I. C. Hwang, Y. Park, S. Hong and H. Kim. Journal of The Electrochemical Society, 157 (2010) 1D10]. 먼저, 반응 기체로 H2를 이용한 경우에는 350℃에서 0.43Å의 성장률을 나타내었다. 하지만, 박막의 비저항이 ~ 200μΩ·cm의 높은 저항을 나타냈고, XPS를 통해 박막에서 Co-O 피크와 O 피크가 검출되었다. 박막의 밀도는 벌크 코발트의 62%였다. NH3 반응 기체의 경우, 상대적으로 낮은 0.26Å의 성장률을 나타냈으나 비저항 값이 ~ 50μΩ·cm로서 더 낮았고, XPS를 통해 샤프한 Co-Co 피크가 나타났으며, 79%의 상대적으로 높은 막 밀도를 나타내었다. 하지만 전구체의 열 안정성이 너무 높아 350℃의 고온 공정이라는 문제가 있다.Meanwhile, Han-Bo-Ram Lee, in relation to cobalt ALD, has a structure of amidinate ligand, Co (iprAMD) 2 [bis (N, N'-diisopropyl-acetamidinate) cobalt And H 2 and NH 3 as reaction gases [HBR Lee, WH Kim, JW Lee, JM Kim, K. Heo, IC Hwang, Y. Park, S. Hong and H Kim. Journal of The Electrochemical Society, 157 (2010) 1D10]. First, when H 2 was used as the reaction gas, the growth rate was 0.43 Å at 350 ° C. However, the resistivity of the thin film showed a high resistance of ~ 200 μΩ · cm, and Co-O and O peaks were detected in the thin film through XPS. The density of the thin film was 62% of the bulk cobalt. NH 3 reaction gas exhibited a relatively low growth rate of 0.26 Å, but had a lower resistivity value of ~ 50 μΩ · cm, a sharp Co-Co peak due to XPS, and a relatively high film density of 79% Respectively. However, the thermal stability of the precursor is so high that there is a problem of a high temperature process of 350 ° C.
이와 같이, 종래 연구에서는 대부분의 유기금속 전구체들이 코발트에 카보닐(CO), 시클로펜타디에닐(Cp), 및 아미디네이트(AMD)와 같은 리간드를 갖은 전구체를 이용하여 연구가 진행되었다. 선행 연구에서 Co와 리간드 사이의 결합력에 의한 열 안정성이 낮아 전구체가 열분해 되어 C 불순물이 포함된 Co 박막이 증착되거나 열 안정성이 높아 고온에서 공정을 진행해야 하는 문제가 발생하였다. 따라서 저온에서 불순물이 적은 ALD Co 박막증착에 대한 연구가 필요하다.Thus, in the prior art, most of the organometallic precursors have been studied using cobalt precursors with ligands such as carbonyl (CO), cyclopentadienyl (Cp), and amidinate (AMD). In the previous research, the thermal stability due to the bonding force between Co and the ligand is low, so that the precursor is thermally decomposed to deposit a Co thin film containing C impurity or a high thermal stability. Therefore, it is necessary to study ALD Co thin film deposition with low impurity at low temperature.
본원은, 플라즈마 강화 원자층 증착법(PEALD)을 이용한 코발트-함유 박막의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a method for producing a cobalt-containing thin film using plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD).
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본원의 일 측면은, 코발트 전구체 및 제 1 플라즈마 반응 기체를 교대로 공급하여 기재 상에 코발트-함유 박막을 형성하는 것; 및 상기 코발트-함유 박막을 열처리하여 불순물을 제거하는 것을 포함하는, 코발트-함유 박막의 제조 방법을 제공한다.One aspect of the present invention provides a method of forming a cobalt-containing thin film on a substrate by alternately supplying a cobalt precursor and a first plasma reactive gas to form a cobalt-containing thin film on the substrate; And a step of heat treating the cobalt-containing thin film to remove impurities.
본원의 다른 측면은, 코발트 전구체, 제 1 플라즈마 반응 기체, 및 제 2 플라즈마 반응 기체를 교대로 공급하여 기재 상에 코발트-함유 박막을 형성하는 것을 포함하는, 코발트-함유 박막의 제조 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a process for preparing a cobalt-containing thin film comprising: alternately feeding a cobalt precursor, a first plasma reactive gas, and a second plasma reactive gas to form a cobalt-containing thin film on a substrate .
본원의 일 구현예에 따른 코발트-함유 박막의 제조 방법은 종래의 공정에 비해 저온에서 고순도의 막을 형성할 수 있으며, PEALD 방법을 이용하여 코발트-함유 박막을 증착시킴으로써 고 종횡비의 기재 상에서도 우수한 스텝 커버리지 및 균질한 막의 증착이 가능하다. 또한, 반응성이 우수한 라디컬을 이용한 PEALD 공정을 이용함으로써 불순물의 함량이 적은 코발트-함유 박막을 제공할 수 있다.The method of manufacturing a cobalt-containing thin film according to an embodiment of the present invention can form a film having a high purity at a low temperature as compared with a conventional process. By depositing a cobalt-containing film using the PEALD method, excellent step coverage And the deposition of a homogeneous film is possible. Further, by using the PEALD process using radicals having excellent reactivity, a cobalt-containing thin film having a small content of impurities can be provided.
본원의 일 구현예에 따른 코발트 전구체를 이용함으로써 종래의 코발트 전구체를 이용한 ALD 공정 온도보다 낮은 온도에서 불순물(탄소)의 함량이 낮은 Co 박막을 증착할 수 있으며, 추가 열처리에 의해 코발트 실리사이드를 형성할 수 있다.By using the cobalt precursor according to an embodiment of the present invention, it is possible to deposit a Co thin film having a low impurity (carbon) content at a temperature lower than the ALD process temperature using the conventional cobalt precursor and to form a cobalt suicide by the additional heat treatment .
도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 플라즈마 강화 원자층 증착 시스템을 간략하게 나타낸 개략도이다.
도 2a는, 본원의 일 비교예에 있어서, Co(dpdab)2의 펄스 시간에 따라 QCM 측정에 의해 수득된 증착 사이틀 당 질량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2b는, 본원의 일 비교예에 있어서, NH3의 펄스 시간에 따라 QCM 측정에 의해 수득된 증착 사이틀 당 질량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3a는, 본원의 일 비교예에 있어서, 250℃에서 반응 기체로서 NH3를 사용하여 증착된 코발트 막의 표면 형상을 나타낸 사진이다.
도 3b는, 본원의 일 비교예에 있어서, 300℃에서 반응 기체로서 NH3를 사용하여 증착된 코발트 막의 표면 형상을 나타낸 사진이다.
도 4a는, 본원의 일 비교예에 있어서, 반응 기체로서 NH3를 사용하여 Si 기재 상에 증착된 코발트 막의 라만 스펙트럼이다.
도 4b는, 본원의 일 비교예에 있어서, 반응 기체로서 NH3를 사용하여 Pt 기재 상에 증착된 코발트 막의 라만 스펙트럼이다.
도 5는, 본원의 일 비교예에 있어서, 상이한 온도에서 반응 기체로서 NH3를 사용하여 Pt 기재 상에 증착된 코발트 막의 XRD 패턴이다.
도 6a는, 본원의 일 비교예에 있어서, 250℃에서 반응 기체로서 H2를 사용하여 증착된 코발트 막의 표면 형상을 나타낸 사진이다.
도 6b는, 본원의 일 비교예에 있어서, 300℃에서 반응 기체로서 H2를 사용하여 증착된 코발트 막의 표면 형상을 나타낸 사진이다.
도 7a는, 본원의 일 비교예에 있어서, 반응 기체로서 H2를 사용하여 Si 기재 상에 증착된 코발트 막의 라만 스펙트럼이다.
도 7b는, 본원의 일 비교예에 있어서, 반응 기체로서 H2를 사용하여 Pt 기재 상에 증착된 코발트 막의 라만 스펙트럼이다.
도 8은, 본원의 일 비교예에 있어서, 상이한 온도에서 반응 기체로서 H2를 사용하여 Pt 기재 상에 증착된 코발트 막의 XRD 패턴이다.
도 9는, 본원의 일 실시예에 있어서, Co(dpdab)2 노출 시간에 따른 PEALD 코발트 막의 면저항을 나타낸 그래프이다.
도 10은, 본원의 일 실시예에 있어서, NH3 플라즈마 시간에 따른 사이클당 성장 속도 및 면저항을 나타낸 그래프이다.
도 11a는, 본원의 일 실시예에 있어서, AES에 의해 측정된 코발트 박막의 화학 조성을 나타낸 것으로서, 플라즈마 처리 시간은 10 초였다.
도 11b는, 본원의 일 실시예에 있어서, AES에 의해 측정된 코발트 박막의 화학 조성을 나타낸 것으로서, 플라즈마 처리 시간은 30 초였다.
도 12는, 본원의 일 실시예에 있어서, 증착 온도에 따른 PEALD 코발트 막의 사이클당 성장 속도 및 저항률을 나타낸 그래프이다.
도 13의 (a) 내지 (e)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 각각 (a) 120℃, (b) 150℃, (c) 200℃, (d) 250℃, 및 (e) 300℃에서 증착된 PEALD 코발트 막의 TEM 횡단면 사진이다.
도 14는, 본원의 일 실시예에 있어서, RF 파워에 따른 PEALD 코발트 막의 면저항을 나타낸 그래프이다.
도 15는, 본원의 일 실시예에 있어서, ALD 사이클 수에 따른 PEALD 코발트 막의 두께 및 면저항을 나타낸 그래프이다.
도 16의 (a) 내지 (d)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 종횡비 7의 트렌치 패턴 상에 증착된 PEALD 코발트 막의 TEM 횡단면 사진이다.
도 17a는, 본원의 일 실시예에 있어서, NH3 플라즈마를 사용하여 증착된 PEALD 코발트 막의 AES 깊이 프로파일링을 나타낸 그래프이다.
도 17b는, 본원의 일 실시예에 있어서, H2 플라즈마를 사용하여 증착된 PEALD 코발트 막의 AES 깊이 프로파일링을 나타낸 그래프이다.
도 18은, 본원의 일 실시예에 있어서, NH3 플라즈마를 사용하여 증착된 PEALD 코발트 막을 H2 분위기 내에서 30 분 동안 400℃에서 어닐링한 후의 AES 깊이 프로파일링을 나타낸 그래프이다.
도 19는, 본원의 일 실시예에 있어서, H2 분위기 내에서 30 분 동안 400℃에서 어닐링 처리 전후의 PEALD 코발트 막의 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도 20은, 본원의 일 실시예에 있어서, 각각 상이한 반응 기체를 사용하여 증착된 PEALD 코발트 막의 두께 및 면저항을 나타낸 것이다.
도 21은, 본원의 일 실시예에 있어서, NH3 및 H2가 혼합된 플라즈마를 사용하여 증착된 PEALD 코발트 막의 AES 깊이 프로파일링을 나타낸 그래프이다.
도 22a는, 본원의 일 실시예에 있어서, 실리사이드화 어닐링 처리 전, Si 기재 상의 코발트 막의 TEM 횡단면 사진이다.
도 22b는, 본원의 일 실시예에 있어서, 1 분 동안 700℃에서 실리사이드화 어닐링 처리 후, Si 기재 상의 코발트 막의 TEM 횡단면 사진이다.
도 23은, 본원의 일 실시예에 있어서, 1 분 동안 700℃에서 N2 분위기의 RTP 공정 전후의 PEALD 코발트 막의 XRD 패턴을 나타낸 것이다.Figure 1 is a simplified schematic diagram of a plasma enhanced atomic layer deposition system in accordance with one embodiment of the present disclosure.
2A is a graph showing changes in mass per deposition cycle obtained by QCM measurement according to the pulse time of Co (dpdab) 2 in one comparative example of the present application.
FIG. 2B is a graph showing mass change per deposition cycle obtained by QCM measurement according to the pulse time of NH 3 in one comparative example of the present application. FIG.
FIG. 3A is a photograph showing the surface shape of a cobalt film deposited using NH 3 as a reactive gas at 250 ° C. in one comparative example of the present application.
3B is a photograph showing the surface shape of a cobalt film deposited using NH 3 as a reactive gas at 300 ° C in one comparative example of the present application.
4A is a Raman spectrum of a cobalt film deposited on a Si substrate using NH 3 as a reactive gas in one comparative example of the present application.
4B is a Raman spectrum of a cobalt film deposited on a Pt substrate using NH 3 as a reactive gas in one comparative example of the present application.
5 is an XRD pattern of a cobalt film deposited on a Pt substrate using NH 3 as a reactive gas at different temperatures, in one comparative example of the present application.
FIG. 6A is a photograph showing the surface shape of a cobalt film deposited by using H 2 as a reactive gas at 250 ° C. in one comparative example of the present application. FIG.
6B is a photograph showing the surface shape of a cobalt film deposited using H 2 as a reactive gas at 300 ° C in one comparative example of the present application.
7A is a Raman spectrum of a cobalt film deposited on a Si substrate using H 2 as a reactive gas in one comparative example of the present application.
7B is a Raman spectrum of a cobalt film deposited on a Pt substrate using H 2 as a reactive gas in one comparative example of the present application.
8 is an XRD pattern of a cobalt film deposited on a Pt substrate using H 2 as a reactive gas at different temperatures, in one comparative example of the present application.
FIG. 9 is a graph showing sheet resistance of a PEALD cobalt film with Co (dpdab) 2 exposure time in one embodiment of the present invention.
10 is a graph showing the rate of growth per cycle and the sheet resistance according to NH 3 plasma time in one embodiment of the present invention.
11A shows the chemical composition of the cobalt film measured by AES in one embodiment of the present invention, and the plasma treatment time was 10 seconds.
FIG. 11B shows the chemical composition of the cobalt film measured by AES in one embodiment of the present invention, and the plasma treatment time was 30 seconds.
12 is a graph showing the growth rate and resistivity per cycle of the PEALD cobalt film according to the deposition temperature in one embodiment of the present invention.
(A) 120 ° C, (b) 150 ° C, (c) 200 ° C, (d) 250 ° C, and (e) 300 ° C, respectively, in one embodiment of the present application. TEM image of a PEALD cobalt film deposited at.
14 is a graph showing the sheet resistance of a PEALD cobalt film according to RF power in an embodiment of the present invention.
15 is a graph showing the thickness and sheet resistance of the PEALD cobalt film according to the number of ALD cycles in one embodiment of the present invention.
16 (a) - (d) are TEM cross-sectional photographs of a PEALD cobalt film deposited on a trench pattern with an aspect ratio of 7, in one embodiment of the present application.
17A is a graph showing AES depth profiling of a PEALD cobalt film deposited using NH 3 plasma, in one embodiment of the present invention.
Figure 17B is a graph showing AES depth profiling of a PEALD cobalt film deposited using H 2 plasma, in one embodiment of the invention.
18 is a graph showing AES depth profiling after annealing a PEALD cobalt film deposited using NH 3 plasma in an H 2 atmosphere at 400 ° C for 30 minutes, in one embodiment of the present invention.
19 shows the XRD pattern of a PEALD cobalt film before and after annealing at 400 DEG C for 30 minutes in an H 2 atmosphere in an embodiment of the present invention.
Figure 20 shows the thickness and sheet resistance of a PEALD cobalt film deposited using a different reactive gas, respectively, in one embodiment of the invention.
Figure 21 is a graph showing AES depth profiling of a PEALD cobalt film deposited using a mixed plasma of NH 3 and H 2 , in one embodiment of the present application.
22A is a TEM cross-sectional photograph of a cobalt film on a Si substrate, prior to the silicidation annealing process, in one embodiment of the present invention.
Figure 22B is a TEM cross-sectional photograph of a cobalt film on a Si substrate after silicidation annealing treatment at 700 占 폚 for one minute in one embodiment of the invention.
23 shows the XRD pattern of a PEALD cobalt film before and after an RTP process in an N 2 atmosphere at 700 ° C for one minute in one embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments and examples described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is "on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. As used herein, the terms "about," " substantially, "and the like are used herein to refer to or approximate the numerical value of manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the mentioned disclosure.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~ 하는 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.The term " step " or " step of ~ " as used throughout the specification does not imply " step for.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination (s) thereof " included in the expression of the machine form means a mixture or combination of one or more elements selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the form of a marker, Quot; means at least one selected from the group consisting of the above-mentioned elements.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다. Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".
본원 명세서 전체에서, "막"은 모든 가능한 두께의 막을 포함하는 의미로 사용되며, 박막을 포함하는 것을 의미한다.Throughout the present specification, the term "film" is used in the sense of including films of all possible thicknesses and means including thin films.
본원 명세서 전체에 있어서, 용어 "알킬"은 달리 정의되지 않는다면 단독으로 또는 "알콕시", "아릴알킬", "알칸올아민" 및 "알콕시아민"과 같은 다른 용어와 함께 사용되는 경우, 약 1 내지 약 22 개의 탄소 원자, 또는, 약 1 내지 약 20 개의 탄소 원자, 또는, 약 1 내지 약 12 개의 탄소 원자 또는, 약 1 내지 약 10 개의 탄소 원자, 또는 약 1 내지 약 6 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기를 포함한다. 예를 들어, 상기 알킬로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, t-부틸, 이소부틸, 펜틸, 헥실, 이소헥실, 헵틸, 4,4-디메틸펜틸, 옥틸, 2,2,4-트리메틸펜틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실 및 이들의 이성질체 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As used throughout this specification, the term "alkyl ", when not otherwise defined, when used alone or in combination with other terms such as" alkoxy ", "arylalkyl "," alkanolamine ", and "alkoxyamine" Having from about 1 to about 20 carbon atoms, or from about 1 to about 20 carbon atoms, or from about 1 to about 12 carbon atoms, or from about 1 to about 10 carbon atoms, or from about 1 to about 6 carbon atoms Or branched alkyl groups. For example, the alkyl may be methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, t-butyl, isobutyl, pentyl, hexyl, isohexyl, heptyl, 4-trimethylpentyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl and isomers thereof, but are not limited thereto.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and examples and drawings.
본원의 일 측면은, 코발트 전구체 및 제 1 플라즈마 반응 기체를 교대로 공급하여 기재 상에 코발트-함유 박막을 형성하는 것; 및 상기 코발트-함유 박막을 열처리하여 불순물을 제거하는 것을 포함하는, 코발트-함유 박막의 제조 방법을 제공한다.One aspect of the present invention provides a method of forming a cobalt-containing thin film on a substrate by alternately supplying a cobalt precursor and a first plasma reactive gas to form a cobalt-containing thin film on the substrate; And a step of heat treating the cobalt-containing thin film to remove impurities.
먼저, 코발트-함유 박막을 형성하기 위해, 기재 상에 코발트 전구체 및 제 1 플라즈마 반응 기체를 교대로 공급한다.First, a cobalt precursor and a first plasma reactive gas are alternately supplied on a substrate to form a cobalt-containing thin film.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기재는 Si, Si 웨이퍼, 도핑되지 않은 poly-Si 웨이퍼, 도핑된 poly-Si 웨이퍼, 에피텍셜 Si, 에피텍셜 SiGe, poly-SiGe, 에피텍셜 Ge, poly-Ge, SiO2, SiOC SiN, SiCN, SiC, SiBN, SiBCN, BN, BCN, Cu, Cu(Ti), Cu(Al), Cu(Mn), Ti, TiN, TiC, TiCN, Ta, TaN, TaC, TaCN, W, WN, WCN, WC, Al, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment herein, the substrate may be a Si, Si wafer, undoped poly-Si wafer, doped poly-Si wafer, epitaxial Si, epitaxial SiGe, poly-SiGe, epitaxial Ge, , SiO 2, SiOC SiN, SiCN , SiC, SiBN, SiBCN, BN, BCN, Cu, Cu (Ti), Cu (Al), Cu (Mn), But are not limited to, Ti, TiN, TiC, TiCN, Ta, TaN, TaC, TaCN, W, WN, WC, Al, and combinations thereof.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 코발트 전구체는 하기 화학식 1로서 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다:In one embodiment of the present invention, the cobalt precursor may comprise a compound represented by the following Formula 1:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
; ;
상기 화학식 1에 있어서, R1 내지 R4는, 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 이들의 이성질체인 알킬기를 포함한다.In
예를 들어, 상기 코발트 전구체는 Co(dpdab)2, CpCo(CO)2 [cyclopentadienyl cobaltdicarbonyl], CoCp2 [bis(cyclopentadienyl)cobalt(II)], CCTBA [dicobalt hexacarbonyl tert-butylacetylene], (2-tert-부틸알릴)코발트 트리카보닐 [(2-tert-butylallyl)cobalt tricarbonyl], Co(iPrNCMeNiPr)2, Co2(CO)8, Co(C5H5)(iPrNCMeNiPr), 시클로펜타디에닐 이소프로필 아세트아미디나토-코발트 [cyclopentadienyl isopropyl acetamidinato-cobalt, Co(CpAMD)], 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the cobalt precursor may be Co (dpdab) 2 , CpCo (CO) 2 [cyclopentadienyl cobaltylcarbonyl], CoCp 2 (2-tert-butylallyl) cobalt tricarbonyl], Co (iPrNCMeNiPr) 2 , bis (cyclopentadienyl) cobalt II, dicobalt hexacarbonyl tert-butylacetylene CCTBA, Co 2 (CO) 8, Co (C 5 H 5) (iPrNCMeNiPr), cyclopentadienyl-isopropyl-acetamido Dina soil-consisting of cobalt [cyclopentadienyl isopropyl acetamidinato-cobalt, Co (CpAMD)], and combinations thereof But are not limited to, those selected from the group consisting < RTI ID = 0.0 > of: < / RTI >
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 플라즈마 반응 기체는, 질소-함유 기체; 수소(H2) 기체와 질소-함유 기체의 혼합 기체; 또는 비활성 기체와 질소-함유 기체의 혼합 기체를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 질소-함유 기체는 NH3, N2, N2H4, N2HxMe4 -x (x는 3 이하의 정수임), RxNH3 -x (R은 C1 내지 C6의 알킬기이고, x는 1 또는 2임), RxN2H4 -x (R은 C1 내지 C6의 알킬기이고, x는 3 이하의 정수임), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 기체를 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 상기 비활성 기체는 He, Ne, Ar, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 기체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the first plasma reactive gas comprises a nitrogen-containing gas; A mixed gas of hydrogen (H 2 ) gas and nitrogen-containing gas; Or a mixed gas of an inert gas and a nitrogen-containing gas. For example, the nitrogen-containing gas is NH 3, N 2, N 2
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 코발트-함유 박막을 형성하는 것은 원자층 증착법에 의해 수행되는 것일 수 있으며, 상기 원자층 증착법은 플라즈마 강화 원자층 증착법(plasma enhanced atomic layer deposition, PEALD)을 포함한다. PEALD는 전구체와 반응 기체 간의 리간드 교환이 아닌 라디칼(radical) 반응 및 이온 충격(ion bombardment)을 이용하여 증착 반응을 발생시킨다. PEALD는 열(thermal) ALD보다 고품질의 박막을 형성하고, 공정 시간이 감소된다는 장점이 있다. 또한, 반응성이 우수한 라디칼을 이용함으로써 열 ALD보다 낮은 온도에서 반응시킬 수 있다는 장점이 있다. 도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 PEALD 시스템의 개략도이다. 본원의 일 구현예에 따른 PEALD 공정을 도 1을 참조하여 설명하면, 샤워 헤드 및 웨이퍼 청크(wafer chunk)가 평행하게 약 1 cm 내지 약 5 cm 간격으로 놓여있으며, 샤워 헤드에는 RF 파워를 가해주고, 웨이퍼 청크는 접지하여 그 사이에서 직접적으로 플라즈마를 형성한다. 상기 플라즈마는 반응성이 높은 라디컬을 형성하여 전구체와의 반응이 더 용이하기 발생하도록 하는 방법이다. 직접 플라즈마(direct plasma)는 웨이퍼 상에 플라즈마를 형성하기 때문에 리모트 플라즈마(remote plasma)보다 라디컬 효율이 높다는 장점이 있다.In one embodiment of the present invention, forming the cobalt-containing thin film may be performed by atomic layer deposition, and the atomic layer deposition method includes plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) . PEALD generates a deposition reaction using a radical reaction and ion bombardment rather than a ligand exchange between a precursor and a reactive gas. PEALD has the advantage of forming a thin film of higher quality than thermal ALD and reducing the processing time. In addition, the use of a radical having excellent reactivity enables the reaction to be carried out at a temperature lower than that of thermal ALD. 1 is a schematic diagram of a PEALD system in accordance with an embodiment of the present disclosure; The PEALD process according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, wherein the showerhead and wafer chunk are spaced about 1 cm to about 5 cm apart in parallel and RF power is applied to the showerhead , The wafer chunk is grounded to form a plasma directly therebetween. The plasma is a method of forming highly reactive radicals so that the reaction with the precursor occurs more easily. Direct plasma has the advantage of higher radical efficiency than remote plasma because it forms plasma on the wafer.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 코발트-함유 박막을 형성하는 것은 약 100℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 코발트-함유 박막 형성 시의 온도는 약 100℃ 내지 약 300℃, 약 100℃ 내지 약 250℃, 약 100℃ 내지 약 200℃, 약 100℃ 내지 약 150℃, 약 150℃ 내지 약 300℃, 약 200℃ 내지 약 300℃, 약 250℃ 내지 약 300℃, 또는 약 150℃ 내지 약 250℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, forming the cobalt-containing thin film may be performed at a temperature ranging from about 100 ° C to about 300 ° C, but is not limited thereto. For example, the temperature at the formation of the cobalt-containing thin film may be about 100 캜 to about 300 캜, about 100 캜 to about 250 캜, about 100 캜 to about 200 캜, about 100 캜 to about 150 캜, About 300 ° C, about 200 ° C to about 300 ° C, about 250 ° C to about 300 ° C, or about 150 ° C to about 250 ° C.
이어서, 상기 코발트-함유 박막을 열처리하여 불순물을 제거하여 고순도 코발트-박막을 제조한다.Subsequently, the cobalt-containing thin film is heat-treated to remove impurities to produce a high purity cobalt-thin film.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 열처리는 플라즈마를 이용한 열처리를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 플라즈마를 이용한 열처리는 제 2 플라즈마 반응 기체의 공급 하에서 수행되는 것일 수 일 수 있다. 상기 제 2 플라즈마 반응 기체는 수소-함유 기체; 또는 비활성 기체와 수소-함유 기체의 혼합 기체를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 수소-함유 기체는 수소(H2) 기체를 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 상기 비활성 기체는 He, Ne, Ar, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 기체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the invention, the heat treatment may include, but is not limited to, heat treatment using plasma. The heat treatment using the plasma may be performed under the supply of the second plasma reaction gas. The second plasma reactive gas comprises a hydrogen-containing gas; Or a mixed gas of an inert gas and a hydrogen-containing gas. For example, the hydrogen-containing gas may comprise hydrogen (H 2 ) gas, for example, the inert gas may be a gas selected from the group consisting of He, Ne, Ar, But are not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 열처리는 수소 기체 공급 하에서 수행되는 것일 수 있다. 수소 분위기 하에서 열처리함으로써 코발트-함유 박막의 불순물을 제거할 수 있으며, 상기 코발트-함유 박막의 불순물이 제거되어 고순도 코발트-함유 박막을 제공할 수 있다.In one embodiment of the invention, the heat treatment may be performed under a hydrogen gas supply. Impurities of the cobalt-containing thin film can be removed by heat treatment in a hydrogen atmosphere, and impurities of the cobalt-containing thin film can be removed to provide a high purity cobalt-containing thin film.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 열처리는 약 100℃ 내지 약 700℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 열처리 온도는 약 100℃ 내지 약 700℃, 약 100℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 500℃, 약 100℃ 내지 약 400℃, 약 100℃ 내지 약 300℃, 약 100℃ 내지 약 200℃, 약 200℃ 내지 약 700℃, 약 300℃ 내지 약 700℃, 약 400℃ 내지 약 700℃, 약 500℃ 내지 약 700℃, 또는 약 600℃ 내지 약 700℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the invention, the heat treatment may be performed at a temperature ranging from about 100 < 0 > C to about 700 < 0 > C, but is not limited thereto. For example, the heat treatment temperature may be from about 100 ° C to about 700 ° C, from about 100 ° C to about 600 ° C, from about 100 ° C to about 500 ° C, from about 100 ° C to about 400 ° C, About 400 deg. C to about 700 deg. C, about 500 deg. C to about 700 deg. C, or about 600 deg. C to about 700 deg. C, But is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 코발트-함유 박막은 불순물의 함량이 약 5% 이하인 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 불순물 원소의 함량은 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 약 1% 이하, 약 0.5% 이하, 약 0.1% 이하, 약 0.5% 내지 약 5%, 약 1% 내지 약 4%, 또는 약 2% 내지 약 3%일 수 있다.In one embodiment of the invention, the cobalt-containing thin film may include, but is not limited to, an impurity content of about 5% or less. For example, the content of the impurity element may be less than about 5%, less than about 4%, less than about 3%, less than about 2%, less than about 1%, less than about 0.5%, less than about 0.1% 5%, about 1% to about 4%, or about 2% to about 3%.
예를 들어, 상기 불순물은 탄소, 질소, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 원소를 포함하는 것을 의미하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the impurity may include, but is not limited to, an element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, and combinations thereof.
본원의 일 구현예에 따른 코발트-함유 박막의 제조 방법은, 상기 열처리 후, 상기 코발트-함유 박막을 2 차 열처리하여 실리사이드화 하는 것을 추가 포함할 수 있으며, 이때 상기 기재는 Si를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 2 차 열처리는 약 400℃ 내지 약 1,100℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 2 차 열처리 온도는 약 400℃ 내지 약 1,100℃, 약 400℃ 내지 약 1,000℃, 약 400℃ 내지 약 900℃, 약 400℃ 내지 약 800℃, 약 400℃ 내지 약 700℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 약 400℃ 내지 약 500℃, 약 500℃ 내지 약 1,100℃, 약 600℃ 내지 약 1,100℃, 약 700℃ 내지 약 1,100℃, 약 800℃ 내지 약 1,100℃, 약 900℃ 내지 약 1,100℃, 또는 약 1,000℃ 내지 약 1,100℃일 수 있다. 상기 열처리를 고온에서 수행할 경우, 열처리 시간을 수십 ms로 단축할 수 있고, 상기 제 2 플라즈마 반응 기체의 공급 하에서 열처리를 수행하는 경우, 단순히 열처리만으로 불순물을 제거할 때에 비해 더 낮은 온도에서 박막의 불순물을 제거할 수 있다.The method of manufacturing a cobalt-containing thin film according to an embodiment of the present invention may further include the step of subjecting the cobalt-containing thin film to a second heat treatment to form a silicide after the heat treatment, But is not limited thereto. In one embodiment of the present invention, the secondary heat treatment may be performed at a temperature ranging from about 400 ° C to about 1,100 ° C. For example, the secondary heat treatment temperature may be from about 400 ° C to about 1,100 ° C, from about 400 ° C to about 1,000 ° C, from about 400 ° C to about 900 ° C, from about 400 ° C to about 800 ° C, From about 400 ° C to about 600 ° C, from about 400 ° C to about 500 ° C, from about 500 ° C to about 1,100 ° C, from about 600 ° C to about 1,100 ° C, from about 700 ° C to about 1,100 ° C, Deg.] C to about 1,100 [deg.] C, or from about 1,000 [deg.] C to about 1,100 [deg.] C. When the heat treatment is performed at a high temperature, the heat treatment time can be shortened to several tens of ms. When the heat treatment is performed under the supply of the second plasma reaction gas, Impurities can be removed.
본원의 다른 측면은, 코발트 전구체, 제 1 플라즈마 반응 기체, 및 제 2 플라즈마 반응 기체를 교대로 공급하여 기재 상에 코발트-함유 박막을 형성하는 것을 포함하는, 코발트-함유 박막의 제조 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a process for preparing a cobalt-containing thin film comprising: alternately feeding a cobalt precursor, a first plasma reactive gas, and a second plasma reactive gas to form a cobalt-containing thin film on a substrate .
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기재는 Si, Si 웨이퍼, 도핑되지 않은 poly-Si 웨이퍼, 도핑된 poly-Si 웨이퍼, 에피텍셜 Si, 에피텍셜 SiGe, poly-SiGe, 에피텍셜 Ge, poly-Ge, SiO2, SiOC SiN, SiCN, SiC, SiBN, SiBCN, BN, BCN, Cu, Cu(Ti), Cu(Al), Cu(Mn), Ti, TiN, TiC, TiCN, Ta, TaN, TaC, TaCN, W, WN, WCN, WC, Al, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment herein, the substrate may be a Si, Si wafer, undoped poly-Si wafer, doped poly-Si wafer, epitaxial Si, epitaxial SiGe, poly-SiGe, epitaxial Ge, , SiO 2, SiOC SiN, SiCN , SiC, SiBN, SiBCN, BN, BCN, Cu, Cu (Ti), Cu (Al), Cu (Mn), But are not limited to, Ti, TiN, TiC, TiCN, Ta, TaN, TaC, TaCN, W, WN, WC, Al, and combinations thereof.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 코발트 전구체는 하기 화학식 1로서 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다:In one embodiment of the present invention, the cobalt precursor may comprise a compound represented by the following Formula 1:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
; ;
상기 화학식 1에 있어서, R1 내지 R4는, 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 이들의 이성질체인 알킬기를 포함한다.In
예를 들어, 상기 코발트 전구체는 Co(dpdab)2, CpCo(CO)2 [cyclopentadienyl cobaltdicarbonyl], CoCp2 [bis(cyclopentadienyl)cobalt(II)], CCTBA [dicobalt hexacarbonyl tert-butylacetylene], (2-tert-부틸알릴)코발트 트리카보닐 [(2-tert-butylallyl)cobalt tricarbonyl], Co(iPrNCMeNiPr)2, Co2(CO)8, Co(C5H5)(iPrNCMeNiPr), 시클로펜타디에닐 이소프로필 아세트아미디나토-코발트 [cyclopentadienyl isopropyl acetamidinato-cobalt, Co(CpAMD)], 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the cobalt precursor may be Co (dpdab) 2 , CpCo (CO) 2 [cyclopentadienyl cobaltylcarbonyl], CoCp 2 (2-tert-butylallyl) cobalt tricarbonyl], Co (iPrNCMeNiPr) 2 , bis (cyclopentadienyl) cobalt II, dicobalt hexacarbonyl tert-butylacetylene CCTBA, Co 2 (CO) 8, Co (C 5 H 5) (iPrNCMeNiPr), cyclopentadienyl-isopropyl-acetamido Dina soil-consisting of cobalt [cyclopentadienyl isopropyl acetamidinato-cobalt, Co (CpAMD)], and combinations thereof But are not limited to, those selected from the group consisting < RTI ID = 0.0 > of: < / RTI >
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 플라즈마 반응 기체는, 질소-함유 기체; 수소(H2) 기체와 질소-함유 기체의 혼합 기체; 또는 비활성 기체와 질소-함유 기체의 혼합 기체를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 질소-함유 기체는 NH3, N2, N2H4, N2HxMe4 -x (x는 3 이하의 정수임), RxNH3 -x (R은 C1 내지 C6의 알킬기이고, x는 1 또는 2임), RxN2H4 -x (R은 C1 내지 C6의 알킬기이고, x는 3 이하의 정수임), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 기체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 비활성 기체는 He, Ne, Ar, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 기체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the first plasma reactive gas comprises a nitrogen-containing gas; A mixed gas of hydrogen (H 2 ) gas and nitrogen-containing gas; Or a mixed gas of an inert gas and a nitrogen-containing gas. For example, the nitrogen-containing gas is NH 3, N 2, N 2
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 2 플라즈마 반응 기체는, 수소-함유 기체; 또는 비활성 기체와 수소-함유 기체의 혼합 기체를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 수소-함유 기체는 수소(H2) 기체를 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 상기 비활성 기체는 He, Ne, Ar, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 기체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the second plasma reactive gas comprises a hydrogen-containing gas; Or a mixed gas of an inert gas and a hydrogen-containing gas. For example, the hydrogen-containing gas may comprise hydrogen (H 2 ) gas, for example, the inert gas may be a gas selected from the group consisting of He, Ne, Ar, But are not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 코발트-함유 박막을 형성하는 것은 원자층 증착법에 의해 수행되는 것일 수 있으며, 상기 원자층 증착법은 플라즈마 강화 원자층 증착법(PEALD)을 포함한다. PEALD는 전구체와 반응 기체 간의 리간드 교환이 아닌 라디칼(radical) 반응 및 이온 충격(ion bombardment)을 이용하여 증착 반응을 발생시킨다. PEALD는 열(thermal) ALD보다 고품질의 박막을 형성하고, 공정 시간이 감소된다는 장점이 있다. 또한, 반응성이 우수한 라디칼을 이용함으로써 열 ALD보다 낮은 온도에서 반응시킬 수 있다는 장점이 있다.In one embodiment of the invention, forming the cobalt-containing thin film may be performed by atomic layer deposition, and the atomic layer deposition method includes plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD). PEALD generates a deposition reaction using a radical reaction and ion bombardment rather than a ligand exchange between a precursor and a reactive gas. PEALD has the advantage of forming a thin film of higher quality than thermal ALD and reducing the processing time. In addition, the use of a radical having excellent reactivity enables the reaction to be carried out at a temperature lower than that of thermal ALD.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 코발트-함유 박막을 형성하는 것은 약 100℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 코발트-함유 박막 형성 시의 온도는 약 100℃ 내지 약 300℃, 약 100℃ 내지 약 250℃, 약 100℃ 내지 약 200℃, 약 100℃ 내지 약 150℃, 약 150℃ 내지 약 300℃, 약 200℃ 내지 약 300℃, 약 250℃ 내지 약 300℃, 또는 약 150℃ 내지 약 250℃일 수 있다.In one embodiment of the invention, forming the cobalt-containing thin film may be performed at a temperature ranging from about 100 ° C to about 300 ° C. For example, the temperature at the formation of the cobalt-containing thin film may be about 100 캜 to about 300 캜, about 100 캜 to about 250 캜, about 100 캜 to about 200 캜, about 100 캜 to about 150 캜, About 300 ° C, about 200 ° C to about 300 ° C, about 250 ° C to about 300 ° C, or about 150 ° C to about 250 ° C.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 코발트-함유 박막은 불순물의 함량이 약 5% 이하인 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 불순물 원소의 함량은 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 약 1% 이하, 약 0.5% 이하, 약 0.1% 이하, 약 0.5% 내지 약 5%, 약 1% 내지 약 4%, 또는 약 2% 내지 약 3%일 수 있다.In one embodiment of the invention, the cobalt-containing thin film may include, but is not limited to, an impurity content of about 5% or less. For example, the content of the impurity element may be less than about 5%, less than about 4%, less than about 3%, less than about 2%, less than about 1%, less than about 0.5%, less than about 0.1% 5%, about 1% to about 4%, or about 2% to about 3%.
예를 들어, 상기 불순물은 탄소, 산소, 질소, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 원소를 포함하는 물질을 의미하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the impurity may be a material including, but not limited to, an element selected from the group consisting of carbon, oxygen, nitrogen, and combinations thereof.
본원의 일 구현예에 따른 코발트-함유 박막의 제조 방법은, 상기 코발트-함유 박막을 열처리하여 실리사이드화 하는 것을 추가 포함할 수 있으며, 이때 상기 기재는 Si를 포함하는 것일 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 열처리는 약 400℃ 내지 약 1,100℃의 온도 범위에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 열처리 온도는 약 400℃ 내지 약 1,100℃, 약 400℃ 내지 약 1,000℃, 약 400℃ 내지 약 900℃, 약 400℃ 내지 약 800℃, 약 400℃ 내지 약 700℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 약 400℃ 내지 약 500℃, 약 500℃ 내지 약 1,100℃, 약 600℃ 내지 약 1,100℃, 약 700℃ 내지 약 1,100℃, 약 800℃ 내지 약 1,100℃, 약 900℃ 내지 약 1,100℃, 또는 약 1,000℃ 내지 약 1,100℃일 수 있다. 상기 열처리를 고온에서 수행할 경우, 열처리 시간을 수십 ms로 단축할 수 있다.The method of manufacturing a cobalt-containing thin film according to an embodiment of the present invention may further include the step of subjecting the cobalt-containing thin film to a heat treatment to suicide the substrate, wherein the substrate may include Si. In one embodiment of the invention, the heat treatment may be performed at a temperature ranging from about 400 ° C to about 1,100 ° C, but is not limited thereto. For example, the heat treatment temperature may range from about 400 ° C to about 1,100 ° C, from about 400 ° C to about 1,000 ° C, from about 400 ° C to about 900 ° C, from about 400 ° C to about 800 ° C, About 900 ° C to about 600 ° C, about 400 ° C to about 500 ° C, about 500 ° C to about 1,100 ° C, about 600 ° C to about 1,100 ° C, about 700 ° C to about 1,100 ° C, About 1,100 ° C, or about 1,000 ° C to about 1,100 ° C. When the heat treatment is performed at a high temperature, the heat treatment time can be shortened to several tens of milliseconds.
이하, 실시예를 참조하여 본원을 좀더 자세히 설명하지만, 본원은 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[[ 실시예Example ]]
1. One. ALD를ALD 이용한 코발트-함유 박막의 제조 Preparation of cobalt-containing thin film used
본 실시예에서는 코발트 전구체로서 Co(dpdab)2를 사용하였으며, Co(dpdab)2의 기초 물성과 DCS 그래프를 하기 표 1에 나타내었다. Co(dpdab)2의 분자량은 339.39 g/mol이였고, 80℃에서 0.22 torr의 증기압을 나타냈으며, 상온에서 액체 상태였다. 또한, DCS 그래프에 도시된 바와 같이, Co(dpdab)2는 275℃에서 열분해 반응을 나타내는데, 이를 통해 275℃ 이하의 온도에서 ALD 반응이 일어난다는 것을 예상할 수 있다.In this Example, Co (dpdab) 2 was used as a cobalt precursor, and basic physical properties of Co (dpdab) 2 and a DCS graph are shown in Table 1 below. The molecular weight of Co (dpdab) 2 was 339.39 g / mol, and the vapor pressure at 80 ℃ was 0.22 torr. Also, as shown in the DCS graph, Co (dpdab) 2 shows a pyrolysis reaction at 275 ° C, which indicates that an ALD reaction occurs at a temperature of 275 ° C or lower.
[표 1][Table 1]
2. 열 2. Heat ALD를ALD 이용한 코발트-함유 박막의 제조 Preparation of cobalt-containing thin film used
비교예Comparative Example 1: 열 1: heat ALD를ALD 이용한 코발트-함유 박막의 제조 1 Preparation of cobalt-containing thin film used 1
본 비교예에서는, 열 ALD를 수행하기 위해 퍼니스(furnace) 형태의 ALD 장비를 사용하였다. 기재로는 20 mm X 20 mm 크기의 Si 및 Pt/SiO2/Si를 사용하였다. 백금(Pt)은 열 산화로 형성된 SiO2 웨이퍼 상에 스퍼터링 방법을 이용하여 증착하였다. 우선 기재들을 배치 형태(batch type)의 홀더 상에 놓고, 퍼니스 형태의 챔버 내에 위치시켰다. 이후, 내부를 바이패스 라인(bypass line)을 이용하여 느리게 펌핑하였고, 10 torr 이하에서 메인 밸브를 열어 빠르게 펌핑하였다. 이때, Ar을 유입하여 반응관의 압력을 높인 후, 다시 진공 상태로 만드는 퍼지 공정을 반복하여 반응관 내에 잔류하는 산소 및 수분의 양을 최소화하였다. 기재 가열기, 앰플 가열기, 가스 라인 등을 정해진 온도로 가열하고, 온도가 안정화될 수 있도록 1 시간 동안 유지하였다. 온도 안정화가 이루어지면 누설 양을 확인하기 위해 메인 밸브를 잠그고, 압력의 증가를 시간으로 나누어 누설율(leak rate)을 확인 한 뒤 실험을 진행하였다. 실험은 원하는 제조 방법에 따라 증착 사이클을 반복하였다. 공정 중 각각의 소스 주입 사이에 충분한 퍼징과 퍼지 시간을 주어 원료 물질을 분리하였다. 공정이 끝나면 열 응력 및 박막의 산화를 막기 위하여 온도가 충분히 낮아질 때까지 기다리면서 퍼지한 다음 시편을 수거하였다. 모든 실험이 종료된 시편들은 여러 가지 분석 방법을 이용하여 박막의 특성을 확인하였다.In this comparative example, ALD equipment in the form of a furnace was used to perform thermal ALD. As the base material, Si and Pt / SiO 2 / Si having a size of 20 mm × 20 mm were used. Platinum (Pt) was deposited on a SiO 2 wafer formed by thermal oxidation using a sputtering method. First, the substrates were placed on a holder of a batch type and placed in a chamber of a furnace type. Subsequently, the interior was slowly pumped using a bypass line, and the main valve was opened at less than 10 torr and pumped rapidly. At this time, Ar was introduced to raise the pressure of the reaction tube, and then the purging process to make the vacuum state again was repeated to minimize the amount of oxygen and moisture remaining in the reaction tube. A substrate heater, an ampoule heater, a gas line, etc. were heated to a predetermined temperature and maintained for 1 hour so that the temperature could be stabilized. After the temperature stabilization, the main valve was closed to check the amount of leakage, and the leak rate was confirmed by dividing the increase in pressure by time. The experiment was repeated with the deposition cycle according to the desired manufacturing method. During the process, sufficient purging and purge times were given between each source injection to separate the raw materials. At the end of the process, the sample was purged while waiting for the temperature to become sufficiently low to prevent thermal stress and oxidation of the film. The characteristics of the thin films were verified by using various analytical methods.
먼저, Co(dpdab)2 및 NH3 기체의 공급량에 따른 코발트 박막의 ALD 성장 특성을 수정진동자저울(quartz crystal microbalance, QCM)를 통해 알아보았다. QCM에서 얻어진 진동수의 변화량은 사우어브레이 방정식(Δf = -C Δm)을 통해 질량 변화를 보정하여 계산하였다.First, we investigated the ALD growth characteristics of cobalt thin films with quartz crystal microbalance (QCM) according to the supply amounts of Co (dpdab) 2 and NH 3 gas. The variation of the frequency obtained from the QCM was calculated by calibrating the mass change through the Sauer-Bray equation (Δf = -C Δm).
도 2a 및 도 2b는 250℃에서 Co(dpdab)2 및 NH3의 공급량에 따른 증착 반응을 확인하였다. NH3 기체의 공급량을 1×109 L로서 고정하였고, Co(dpdab)2의 공급은 버블링(bubbling) 방식으로서 Ar 캐리어 가스를 50 sccm으로 흘려주면서 Co(dpdab)2의 공급 시간을 10 초에서 40 초까지 증가시키면서 QCM 진동수 변화량을 측정하였다. 그 결과 Co(dpdab)2의 공급량이 15 초 이상에서 진동수 변화량이 41 ng·cm- 2cy-1로 일정해지는 것을 확인하였다. 이는 기재와 전구체 간의 화학 흡착 반응이 15 초에서 포화되었다는 것을 나타낸다. 또한, Co(dpdab)2를 20 초로 고정하고, NH3 기체의 공급량을 12 초부터 112 초까지 공급량을 증가시켜 QCM 진동수 변화를 확인하였다. NH3의 경우에는 56 초에서 진동수 변화량이 일정해지는 것을 확인하였다. 이는 원료 물질과 반응 가스의 자기-제어 표면 반응(self-limiting surface reaction)이 발생한다는 것을 나타낸다. 이러한 자기-제어 표면 반응이 일어나는 공급량에서 증착 온도의 변화에 따른 증착 특성을 확인하였다. 250℃에서 ALD 반응이 일어나는 Co(dpdab)2 20 초와 NH3 56 초의 조건에서 200℃ 내지 300℃로 온도 변화를 주어 박막 증착 특성을 확인하였다. 200℃에서는 박막 증착 반응이 확인되지 않았다. 도 3a 및 도 3b는 증착 온도에 따른 표면 형상을 나타낸 SEM 사진이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 250℃에서는 Si 기재 상에는 Co 박막이 증착되지 않았고, Pt 기재 상에서는 20 nm의 Co 박막이 증착된 것을 확인할 수 있었다. 이는 면저항을 통해서도 확인할 수 있었다. Si 기판에서의 증착 전 면저항은 121.2Ω/□였고, 증착 후의 면저항은 126.5Ω/□로서 큰 차이를 나타내지는 않았다. 또한, 박막이 Pt 기재에서만 증착되는 선택적 특성을 나타내었다. 하지만, 도 3b에 도시된 바와 같이, 300℃에서는 매우 두껍고 연속적인 Co 박막이 Pt 및 Si 기재 모두 증착되어 선택적 특성이 없어지는 것을 확인하였다. 면저항 값 또한 Si 기판에서 증착 후 1.59Ω/□로서 크게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 특성을 나타내는 박막의 결정 구조를 확인하기 위하여 라만 및 XRD를 이용하여 분석하였다.FIGS. 2A and 2B show the deposition reaction at 250 ° C according to the amounts of Co (dpdab) 2 and NH 3 supplied. The supply amount of NH 3 gas was fixed at 1 × 10 9 L. The supply of Co (dpdab) 2 was carried out by bubbling, and the supply time of Co (dpdab) 2 was changed from 10 s The change in QCM frequency was measured while increasing to 40 seconds. As a result, it was confirmed that the variation of the frequency was constant at 41 ng · cm - 2 cy -1 when the supply amount of Co (dpdab) 2 was more than 15 seconds. Indicating that the chemical adsorption reaction between the substrate and the precursor was saturated at 15 seconds. In addition, the change of QCM frequency was confirmed by fixing Co (dpdab) 2 at 20 seconds and increasing the supply amount of NH 3 gas from 12 to 112 seconds. In the case of NH 3 , it was confirmed that the change in the frequency was constant at 56 seconds. This indicates that a self-limiting surface reaction of the raw material and the reaction gas occurs. Deposition characteristics were observed according to the variation of the deposition temperature at the feed rate at which this self-controlled surface reaction occurs. The film was deposited at 200 ℃ ~ 300 ℃ under the conditions of Co (dpdab) 2 for 20 seconds and NH 3 for 56 seconds in which ALD reaction occurred at 250 ℃. No deposition reaction was observed at 200 ℃. 3A and 3B are SEM photographs showing the surface shape according to the deposition temperature. 3A, it was confirmed that a Co thin film was not deposited on the Si substrate and a Co thin film of 20 nm was deposited on the Pt substrate at 250 ° C. This can be confirmed through the sheet resistance. The sheet resistance before deposition on the Si substrate was 121.2? /?, And the sheet resistance after deposition was 126.5? /?, Which did not show a large difference. In addition, selective properties were observed in which the thin film was deposited only on the Pt substrate. However, as shown in FIG. 3B, at 300 ° C, it was confirmed that a very thick and continuous Co thin film was deposited on both Pt and Si substrates to lose selective characteristics. The sheet resistance value was also significantly reduced to 1.59? /? After deposition on the Si substrate. In order to confirm the crystal structure of the thin films showing these properties, Raman and XRD were used.
도 4a 및 도 4b는 증착 온도 및 기재에 따른 라만 분광법 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 250℃에서 증착한 Si 기재 상에서는 Si 피크만이 확인되었으며, 따라서 박막이 증착되지 않았다는 것을 확인할 수 있었고, 도 4b에 나타낸 바와 같이, Pt 기재에서는 상당히 큰 비정질 탄소(amorphous carbon, a-C) 피크를 확인하였다. 이는 250℃에서의 ALD 증착 중에서 Co 전구체의 탄소가 완전히 제거되지 않아 박막에 불순물인 탄소가 포함되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 300℃에서 증착된 Si 기재는 a-C 피크가 확인되었다. Pt 기재에서는 약간의 산화코발트 피크와 a-C 피크가 확인되었다. 산화코발트 피크는 증착된 박막의 막질이 좋지 않아 공기로 노출되었을 때 코발트가 산소와 반응하여 발생된 것이었다.4A and 4B show a Raman spectroscopy spectrum according to deposition temperature and substrate. As shown in FIG. 4A, only the Si peak was confirmed on the Si substrate deposited at 250 ° C., and it was confirmed that the thin film was not deposited. As shown in FIG. 4B, in the Pt substrate, a considerably large amount of amorphous carbon , aC) peaks were confirmed. It was confirmed that the carbon of the Co precursor was not completely removed during the ALD deposition at 250 ° C, and the impurity carbon was contained in the thin film. The a-C peak of the Si substrate deposited at 300 캜 was confirmed. In the Pt substrate, slight cobalt oxide peak and a-C peak were confirmed. The cobalt oxide peak was caused by the reaction of cobalt with oxygen when exposed to air because the film quality of the deposited thin film was not good.
이어서, 250℃ 및 300℃에서 증착된 Pt 기재를 XRD를 통해 결정 구조 분석을 수행하였다. 도 5는 증착 온도에 따른 Pt 기재에서의 결정 구조를 분석한 XRD 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 250℃에서 증착된 Co 박막은 Co (101) 피크(JCPDS, No. 01-1277) 및 Co2N (210) 피크(JCPDS 65-1458)를 확인할 수 있었다. 또한, 300℃에서는 Co(N(CN)2)2 (110) 피크(JCPDS, No. 89-0768), Co(N(CN)2)2 (111) 피크, Co (101) 피크, Co2N (210) 피크, C (002) 피크(JCPDS, No.75-1621)를 확인하였다. 상기 결과들을 통해 250℃에서 Co(dpdab)2 및 NH3를 이용하여 증착된 박막은 ALD 증착 특성을 보이나, 다량의 C 및 N을 다량 포함하는 코발트-함유 박막이 증착된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 300℃에서 증착된 코발트-함유 박막에서 확인된 Co(N(CN)2)2, Co2N, Co, 및 C 등은 상기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 전구체 리간드의 일부분이었다. 즉, 300℃에서는 코발트 전구체의 열분해에 의해 증착됨을 확인할 수 있었다.Then, the crystal structure of the Pt substrate deposited at 250 캜 and 300 캜 was analyzed by XRD. 5 shows the XRD spectrum of the crystal structure of the Pt substrate according to the deposition temperature. As shown in FIG. 5, the Co thin film deposited at 250 ° C was able to identify the Co (101) peak (JCPDS, No. 01-1277) and the Co 2 N (210) peak (JCPDS 65-1458). In 300 ℃ Co (N (CN) 2) 2 (110) peak (JCPDS, No. 89-0768), Co (N (CN) 2) 2 (111) peak, Co (101) peak, Co 2 N (210) peak, and C (002) peak (JCPDS, No. 75-1621). From the above results, it was confirmed that the thin film deposited using Co (dpdab) 2 and NH 3 at 250 ° C. exhibited ALD deposition characteristics, but the cobalt-containing thin film containing a large amount of C and N was deposited. In addition, Co (N (CN) 2 ) 2 , Co 2 N, Co, and C etc. identified in the cobalt-containing thin film deposited at 300 ° C were part of the precursor ligand, That is, it was confirmed that the film was deposited by thermal decomposition of the cobalt precursor at 300 ° C.
비교예Comparative Example
2: 열 2: heat
ALD를ALD
이용한 코발트-함유 박막의 제조 2 Preparation of used cobalt-containing
상기 비교예 1과 동일한 조건에서 반응 기체를 H2로 바꾸어 Co 박막을 증착하였다. 도 6a 및 도 6b는 증착 온도 및 기재에 따른 표면 형상을 나타낸 SEM 사진이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 250℃의 Si 기재에서는 박막이 증착되지 않은 것을 확인 수 있었고, Pt 기재에서는 10 nm의 박막이 증착되었다. 이는 비교예 1의 NH3 반응 기체와 마찬가지로 선택적 특성을 나타내는 것이다. 또한, 도 6b에 도시된 바와 같이, 300℃에서 Si 기재 상에 Co 박막이 비교예 1과는 상이하게 연속적인 박막이 아닌 고립 성장(island growth)을 나타내었고, Pt 기재에서는 연속적인 박막이 증착되었다. 증착된 박막의 면저항을 측정하였을 때, Si 기재에서는 면저항이 증착 전 121.2Ω/□이었고, 250℃에서 증착 후에는 121.8Ω/□로서 큰 변화가 없었다. 300℃에서 증착된 Si 기재는 면저항이 17.95Ω/□로서 저항이 감소하였다. 또한, 증착된 박막들의 결정 구조를 분석하기 위해 라만 및 XRD를 이용하여 분석하였다.A Co thin film was deposited by changing the reaction gas to H 2 under the same conditions as in Comparative Example 1. 6A and 6B are SEM photographs showing the surface morphology according to the deposition temperature and substrate. As shown in FIG. 6A, it was confirmed that no thin film was deposited on the Si substrate at 250 ° C., and a thin film of 10 nm was deposited on the Pt substrate. This shows the same selective characteristics as the NH 3 reaction gas of Comparative Example 1. Further, as shown in FIG. 6B, the Co thin film on the Si substrate at 300 ° C showed island growth rather than a continuous thin film different from that of Comparative Example 1, and a continuous thin film was deposited on the Pt substrate . When the sheet resistance of the deposited thin film was measured, the sheet resistance of the Si substrate was 121.2? /? Before the deposition and 121.8? /? After the deposition at 250 占 폚. The Si substrate deposited at 300 캜 had a sheet resistance of 17.95 Ω / □ and a resistance decrease. In addition, the crystal structures of the deposited films were analyzed using Raman and XRD.
도 7a 및 도 7b는 증착 온도 및 기재에 따른 라만 분광법 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 250℃에서 증착시킨 Si 기재에서는 박막이 증착되지 않았음을 확인하였고, Pt 기재에서는 산화코발트 피크와 약간의 a-C 피크를 확인하였다. 또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 300℃에서 증착시킨 Si 기재에서는 산화코발트 피크, a-C 피크, 및 Si 피크를 확인하였고, Pt 기재에서는 250℃ 증착 시와 마찬가지로 산화코발트 피크 및 a-C 피크를 확인하였다.7A and 7B show the Raman spectroscopy spectrum according to deposition temperature and substrate. As shown in FIG. 7A, it was confirmed that no thin film was deposited on the Si substrate deposited at 250 ° C, and a cobalt oxide peak and a small a-C peak were confirmed on the Pt substrate. As shown in FIG. 7B, the cobalt oxide peak, the aC peak, and the Si peak were confirmed in the Si substrate deposited at 300 ° C., and the cobalt oxide peak and the aC peak were observed in the Pt substrate in the same manner as in the 250 ° C. deposition .
도 8은 증착 온도에 따른 Pt 기재에서의 XRD 결정 구조를 나타낸 스펙트럼이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 300℃에서 증착된 박막은 Co (101), Co(N(CN)2)2 (111), 및 Co2N (210)을 나타내었다. 이는 상기 비교예 1의 Co(dpdab)2 및 NH3를 이용하여 300℃에서 증착된 박막과 동일한 피크를 나타내었으며, 따라서, 전구체의 열분해에 의한 증착임을 확인할 수 있었다. Co(dpdab)2를 이용한 열 ALD의 결과, NH3 또는 H2를 이용하였을 때, 증착 온도가 250℃일 경우 ALD 반응이 나타났으나 충분한 반응이 이루어지지 않아 C 불순물이 다량 포함된 박막이 증착되는 것을 확인할 수 있었고, 증착 온도가 300℃일 경우 열분해에 의한 CVD 반응을 확인할 수 있었다. 또한, 250℃의 증착 온도에서는 Pt 기재에서의 Co 박막 성장은 NH3를 이용하여 증착된 박막이 H2를 이용하여 증착된 박막보다 두꺼운 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통하여 Co(dpdab)2와의 반응성은 NH3가 H2보다 큰 것을 확인할 수 있었다. 그러나 열 ALD를 이용해서는 불순물이 적은 Co 박막을 증착하는 것은 한계가 있음을 확인하였다. 따라서, 본원의 실시예에서는 반응성이 강한 라디컬을 이용하여 ALD 증착 반응을 촉진할 수 있는 플라즈마 강화 원자층 증착법(PEALD)을 이용하여 Co 박막을 증착하였다.8 is a spectrum showing the XRD crystal structure in the Pt substrate according to the deposition temperature. As shown in FIG. 8, the thin films deposited at 300 ° C showed Co (101), Co (N (CN) 2 ) 2 (111), and Co 2 N (210). It was confirmed that Co (dpdab) 2 and NH 3 of Comparative Example 1 had the same peak as that of the thin film deposited at 300 ° C., and thus the deposition was by thermal decomposition of the precursor. As a result of thermal ALD using Co (dpdab) 2 , when NH 3 or H 2 was used, an ALD reaction occurred at a deposition temperature of 250 ° C., but a thin film containing a large amount of C impurities . When the deposition temperature is 300 ° C, the CVD reaction by pyrolysis can be confirmed. Further, in the deposition temperature of 250 ℃ Co thin film on Pt substrate growth was confirmed that the films deposited using the NH 3 is thicker than the deposited film using H 2, this Co (dpdab) 2 reactivity with through NH 3 was greater than H 2 . However, it has been confirmed that there is a limitation in depositing a Co thin film having a small amount of impurities using thermal ALD. Therefore, in the embodiments of the present invention, a Co thin film was deposited using a plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) method capable of promoting an ALD deposition reaction using a highly reactive radical.
3. 3. PEALD를PEALD 이용한 코발트-함유 박막의 제조 Preparation of cobalt-containing thin film used
본 실시예에서는 플라즈마에 의하여 발생되는 라디컬을 이용하기 위하여 직접 플라즈마 타입(direct 플라즈마 type)의 ALD 장비인 Atomic-Premium(CN1 Co,. Ltd.)을 사용하였다. 증착을 위해 기재로서 Si, SiO2/Si, 및 Pt/SiO2/Si를 20 mm × 20 mm 크기로 잘라 사용하였다. 시편들을 로드락(loadlock)에 넣은 뒤 챔버 내에 위치시켰다. 챔버 가열기, 샤워 헤드 가열기, 및 측면 가열기를 정해진 온도로 가열시켜 본 실시예를 수행하였다. 본 실시예에서는 Co(dpdab)2 공급량, 플라즈마 시간, 증착 온도, RF 파워, 및 반응 기체 등 변수를 다양하게 변경하여 증착된 박막의 특성을 평가하였다.In this embodiment, Atomic-Premium (CN1 Co, Ltd.), which is an ALD equipment of a direct plasma type, is used to utilize the radical generated by the plasma. For the deposition, Si, SiO 2 / Si, and Pt / SiO 2 / Si were cut into a size of 20 mm × 20 mm. The specimens were placed in a loadlock and placed in a chamber. The chamber heater, the showerhead heater, and the side heater were heated to a predetermined temperature to perform this embodiment. In this embodiment, the properties of the deposited films were evaluated by variously changing variables such as Co (dpdab) 2 supply amount, plasma time, deposition temperature, RF power, and reactive gas.
먼저, NH3 플라즈마의 시간을 고정한 후, Co(dpdab)2 공급 시간에 변화를 주어 200℃의 증착 온도에서 Co(dpdab)2의 공급량에 따른 Co 박막의 ALD 성장 특성을 면저항을 통하여 확인하였다. 면저항은 박막의 두께에 반비례하기 때문에 면저항을 통하여 박막의 두께를 대략적으로 예측할 수 있다. 도 9는, NH3 플라즈마를 200 W, 30 초로 고정하고, Co(dpdab)2의 공급량을 증가시키면서 증착된 박막의 면저항 값을 나타낸 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 20 초 이상에서 면저항이 85.5Ω/□로서 포화되는 것을 확인할 수 있다. 이는 동일한 저항률(resistivity)을 갖는다고 가정하면 동일한 두께를 갖는 Co 박막이 증착되었음을 예상할 수 있다. 따라서, Co 전구체와 NH3 플라즈마 간의 자기-제어 반응(self-limiting reaction)이 발생하였다는 것을 확인할 수 있었다.First, the growth time of Co (dpdab) 2 was changed after the NH 3 plasma was fixed, and the ALD growth characteristics of the Co thin film with Co (dpdab) 2 supplied at 200 ° C were confirmed through sheet resistance. Since the sheet resistance is inversely proportional to the thickness of the thin film, the thickness of the thin film can be roughly predicted through the sheet resistance. 9 shows the sheet resistance values of the deposited thin films while increasing the supply amount of Co (dpdab) 2 by fixing the NH 3 plasma at 200 W for 30 seconds. As shown in Fig. 9, it can be confirmed that the sheet resistance is saturated at 85.5? /? At 20 seconds or more. Assuming that it has the same resistivity, it can be expected that a Co thin film having the same thickness is deposited. Thus, it was confirmed that a self-limiting reaction occurred between the Co precursor and the NH 3 plasma.
이어서, 포화된 Co(dpdab)2의 공급량인 20 초에서 NH3 플라즈마 시간(RF 파워 200 W)에 변화를 주어 박막 증착을 수행하였다. 도 10은 플라즈마 시간 변화에 따른 면저항의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 플라즈마 시간이 5 초 내지 10 초에서 가장 낮은 면저항 값을 나타내었고, 플라즈마 시간이 증가하면 면저항 또한 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 플라즈마 시간이 증가함에 따라 면저항이 증가하는 이유를 확인하기 위하여, 플라즈마 시간 10 초 및 30 초의 조건에서 증착된 Co 박막을 TEM을 이용하여 두께를 측정하였고, AES를 이용하여 성분 분석을 진행하였다. 도 11a 및 도 11b는 각각 플라즈마 시간이 10 초와 30 초일 때의 박막의 조성 및 두께를 나타낸 그래프이다. 도 10, 도 11a, 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 증착된 박막의 두께가 플라즈마 시간 30 초일 때보다 플라즈마 시간 10 초일 때 더 두껍다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 탄소(C) 불순물의 함량은 플라즈마 시간이 10 초일 때가 30 초일 때보다 많은 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통하여 플라즈마 시간이 증가할수록 플라즈마 내의 이온들이 박막과 충돌하여 약하게 결합된 Co 또는 박막 표면에 존재하는 C를 제거하는 역할을 하여 박막의 C 불순물의 함량을 낮추지만, 이온들이 박막과 충돌하여 결함이 발생하여 저항이 증가된 것으로 예측된다.Subsequently, thin film deposition was performed by varying the NH 3 plasma time (RF power 200 W) at 20 seconds, which is the supply amount of saturated Co (dpdab) 2 . 10 is a graph showing a change in sheet resistance according to a change in plasma time. As shown in FIG. 10, the plasma resistance showed the lowest sheet resistance value in the range of 5 to 10 seconds, and the sheet resistance was also increased when the plasma time was increased. In order to investigate the reason why the sheet resistance increases with increasing plasma time, the thickness of the Co thin film deposited under the conditions of plasma duration of 10 seconds and 30 seconds was measured by using TEM and analyzed by AES. 11A and 11B are graphs showing the composition and thickness of the thin film when the plasma time is 10 seconds and 30 seconds, respectively. As shown in FIGS. 10, 11A, and 11B, it was confirmed that the thickness of the deposited thin film was thicker at a plasma time of 10 seconds than at a plasma time of 30 seconds. The content of carbon (C) impurity was found to be larger than that of 30 seconds when the plasma time was 10 seconds. These results show that as the plasma time increases, the ions in the plasma collide with the thin film to remove the weakly bound Co or C on the surface of the thin film, thereby lowering the C impurity content of the thin film. However, It is predicted that the resistance is increased due to the occurrence of defects.
다음은, Co(dpdab)2를 20 초, NH3 플라즈마 30 초, 및 RF 파워를 200 W로 고정하고, 증착 온도를 변경하여 ALD 공정 윈도우를 확인하였다. 도 12는 증착 온도에 따른 성장 속도 및 비저항을 나타낸 그래프이다. 도 13의 (a) 내지 (e)는 동일한 조건에서 증착 온도에 변화에 따른 증착된 박막의 두께를 나타낸 TEM 사진이다. 도 12에서 나타낸 바와 같이, 성장 속도가 150℃ 내지 200℃의 증착 온도에서 사이클 당 0.7 Å을 나타내는 ALD 공정 윈도우를 확인하였다. 또한, 250℃ 이상의 증착 온도에서는 코발트 전구체의 열분해에 의한 CVD 반응이 발생한 것을 확인할 수 있었다. 도 13에 도시된 바와 같이, 120℃의 증착 온도에서 증착된 박막의 표면에 코발트-함유 막이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 상기 코발트-함유 막을 라만(Raman)을 통해 분석한 결과, 산화코발트인 것을 확인하였다. 이는 증착된 박막의 막질이 좋지 않아 대기 중에 노출될 때 산소와 반응하여 산화코발트가 형성되었다는 것을 의미한다.Next, the ALD process window was confirmed by fixing the Co (dpdab) 2 for 20 seconds, the NH 3 plasma for 30 seconds, and the RF power at 200 W and changing the deposition temperature. 12 is a graph showing the growth rate and resistivity according to the deposition temperature. 13 (a) to 13 (e) are TEM photographs showing the thickness of the deposited thin film according to the deposition temperature under the same conditions. As shown in FIG. 12, an ALD process window showing a growth rate of 0.7 A per cycle at a deposition temperature of 150 ° C to 200 ° C was confirmed. In addition, it was confirmed that the CVD reaction by the thermal decomposition of the cobalt precursor occurred at the deposition temperature of 250 캜 or more. As shown in FIG. 13, it was confirmed that a cobalt-containing film was formed on the surface of the thin film deposited at a deposition temperature of 120 ° C. The cobalt-containing film was analyzed by Raman and found to be cobalt oxide. This means that the film quality of the deposited thin film was poor and reacted with oxygen when exposed to the atmosphere to form cobalt oxide.
또한, 도 14에서 나타낸 바와 같이, RF 파워가 100 W 이상에서 면저항이 포화되는 것을 확인할 수 있었다. 100 W 이상에서 증착된 박막의 면저항이 약간 증가하였는데, 이는 RF 파워가 과하게 가해져 결함(손상)이 발생하여 면저항이 증가한 것으로 예상된다.Also, as shown in Fig. 14, it was confirmed that the sheet resistance was saturated when the RF power was 100 W or more. The sheet resistance of the thin film deposited at 100 W or more was slightly increased, which is expected to increase the sheet resistance due to the excessive RF power applied to the substrate.
도 15에서는, 사이클에 따른 박막의 특성 변화를 나타내었다. 도 15는 사이클 수에 따른 비저항 변화 및 박막 두께를 나타낸 그래프이다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 50 사이클에서 매우 높은 비저항 값을 나타내다가 100 사이클부터 비저항이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 50 사이클에서는 고립 성장 중인 박막을 확인 할 수 있었고, 100 사이클부터는 연속적인 박막이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 이는 100 사이클 전까지 핵 형성(nucleation) 구간이 존재하는 것을 확인할 수 있었다.In Fig. 15, changes in the characteristics of the thin film according to the cycle are shown. 15 is a graph showing a change in resistivity and a thickness of a thin film according to the number of cycles. As shown in Fig. 15, it was confirmed that the specific resistance value was extremely high at 50 cycles, and that the resistivity was decreased from 100 cycles. In addition, it was confirmed that the thin film in isolated growth was observed in 50 cycles, and that a continuous thin film was formed in 100 cycles. This indicates that there is a nucleation interval before 100 cycles.
또한, 스텝 커버리지(step coverage) 특성을 확인하기 위해, 종횡비(aspect ratio)가 ~7인 트렌치 패턴 웨이퍼(trench pattern wafer) 상에 Co(dadab)2(20 초), NH3 플라즈마(200 W, 30 초), 증착 온도 200℃, 및 50 사이클의 조건에서 박막을 증착하여 스텝 커버리지 특성을 확인하였다. 도 16은, 종횡비가 7인 트렌치 패턴 웨이퍼 상에 증착된 코발트-함유 박막의 TEM 사진이다. 도 16의 (d)에 나타낸 바와 같이, 하단부(bottom)에 증착된 박막의 두께는 6.5 nm였고, 도 16의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상단부(top)에 증착된 박막의 두께는 4.1 nm로서 65%의 스텝 커버리지를 나타내었다. 이러한 낮은 스텝 커버리지를 나타내는 이유는, 트렌치 또는 비아(via) 같은 구조에서 플라즈마에 의하여 발생한 라디컬이 트렌치 및 비아에 유입되는 과정에서 벽면과 라디컬이 충돌하면서 에너지가 소실되거나 다른 라디컬과 결합하여 반응성이 없는 분자가 되어 다시 플라즈마 내로 이동을 하면서 트렌치 또는 비아의 하단으로 공급되는 라디컬의 로컬 흐름이 감소하기 때문이다.In order to confirm the step coverage characteristics, Co (dadab) 2 (20 seconds), NH 3 plasma (200 W, 20 seconds) were formed on a trench pattern wafer having an aspect ratio of 7, 30 seconds), deposition temperature of 200 캜, and 50 cycles. 16 is a TEM photograph of a cobalt-containing thin film deposited on a trench pattern wafer having an aspect ratio of 7. FIG. 16 (d), the thickness of the thin film deposited on the bottom was 6.5 nm, and the thickness of the thin film deposited on the top was 4.1 nm as shown in FIG. 16 (b) Which is 65% step coverage. The reason for this low step coverage is that in the process of entering the trenches and vias due to the plasma generated by the plasma in a structure such as a trench or via, the energy collapses due to the collision of the wall with the radical, The local flow of radicals fed to the bottom of the trench or via decreases as it becomes a nonreactive molecule and moves back into the plasma.
실시예Example 1: One: PEALD를PEALD 이용한 코발트-함유 박막의 제조 1 Preparation of cobalt-containing thin film used 1
상기 실시예에 따라 확보된 증착 조건에서 플라즈마 반응 기체의 변화에 따른 박막 증착 특성을 확인하였다. Co(dpdab)2(20 초), 플라즈마 (200 W, 30 초), 증착 온도 200℃, 및 200 사이클의 공정 조건을 고정하고, 플라즈마 가스의 종류를 각각 NH3 및 H2를 이용하여 코발트-함유 박막을 제조하였으며, 이를 비교하였다. 도 17a 및 도 17b는 각각 NH3 플라즈마 및 H2 플라즈마를 이용한 Co-함유 박막의 AES 깊이 프로파일링(depth profiling)에 대한 그래프이다. 도 17a에 도시된 바와 같이, NH3 플라즈마를 이용하여 증착된 Co 박막은 면저항이 29.64Ω/□이었고, C 불순물의 함량은 4% 이하로서 낮았으나, N 불순물의 함량은 20%로서 높았다. 또한, N의 분포가 박막 내부로 갈수록 감소하는 것을 확인일 수 있었다. 한편, 도 17b에 도시된 바와 같이, H2 플라즈마를 이용하여 증착된 Co 박막은 면저항이 57.45Ω/□로서 NH3 플라즈마를 이용하였을 때보다 면저항이 높았고, C(탄소) 불순물의 함량이 20% 이상이었고, O(산소) 불순물 또한 다량 포함된 박막이 형성되었다는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 코발트-함유 박막 내의 불순물의 분포를 살펴보면, 탄소가 박막 내부로 갈수록 더욱 증가하는 것을 확인할 수 있었고, 산소는 박막의 표면에서 다량으로 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 증착된 박막이 대기 중에 노출되면서 박막의 산화로 인해 발생된 것이다. 따라서, 코발트 전구체로서 Co(dadap)2를 이용할 경우, H2 플라즈마보다 NH3 플라즈마를 이용하는 것이 Co-함유 박막을 증착하는데 더 유리하다는 것을 확인할 수 있었다.The characteristics of the thin film deposition according to the change of the plasma reaction gas were confirmed under the deposition conditions obtained according to the above embodiments. Co (dpdab) 2 (20 seconds), a plasma (200 W, 30 sec), hold the process conditions of a deposition temperature of 200 ℃, and 200 cycles, respectively by using the NH 3 and H 2 the type of plasma gas cobalt- Containing thin films were prepared and compared. 17A and 17B are graphs for AES depth profiling of Co-containing thin films using NH 3 plasma and H 2 plasma, respectively. As shown in FIG. 17A, the Co thin film deposited using NH 3 plasma had a sheet resistance of 29.64? / ?, and the content of C impurity was as low as 4%, but the content of N impurity was as high as 20%. Also, it can be confirmed that the distribution of N decreases toward the inside of the thin film. On the other hand, as shown in FIG. 17B, the Co thin film deposited using the H 2 plasma had a sheet resistance of 57.45? / ?, which was higher than that of the NH 3 plasma, and the content of C (carbon) , And a thin film containing a large amount of O (oxygen) impurities was formed. The distribution of the impurities in the cobalt-containing thin film was found to be further increased as the amount of carbon became closer to the inside of the thin film, and it was confirmed that a large amount of oxygen existed on the surface of the thin film. This is due to the oxidation of the film as the deposited film is exposed to the atmosphere. Therefore, it was confirmed that when Co (dadap) 2 is used as the cobalt precursor, NH 3 plasma is more advantageous for depositing the Co-containing thin film than the H 2 plasma.
그러나, 본 실시예에서 상기한 바와 같이, NH3 플라즈마를 이용하여 증착된 코발트-함유 박막은 N(질소)가 포함된 박막이 증착되었으며, N의 분포가 일정한 것이 아니라 박막의 표면으로 갈수록 증가하는 분포를 보였다. 이를 통해 Co 박막 내에서 N이 안정한 상태가 아님을 알 수 있으므로 적절한 분위기에서 열처리를 통하여 N을 제거할 수 있음을 예상할 수 있다. 따라서, N을 제거하여 불순물이 적은 Co-함유 박막을 만들기 위하여, H2 분위기 하에서 400℃로 30 분간 열처리하여 박막의 조성을 분석하였다. 도 18은 H2 분위기 하에서 400℃의 열처리 전후의 조성을 AES로 분석한 그래프이다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 열처리 전에는 N 함량이 20%였으나, 열처리 후에는 N 함량이 2% 이하로 현저히 감소한 것을 확인할 수 있었고, 뿐만 아니라 다른 불순물들 또한 낮은 함량을 나타내었다. 또한, 열처리 전후의 결정 구조를 확인하기 위하여 XRD를 통하여 결정 구조를 분석하였다. 도 19는 열처리 전후의 박막의 결정 구조를 나타낸 XRD 패턴이다. 열처리 전의 박막은 비정질 구조로서 피크가 발생하지 않았다. 그러나, 열처리 후에는 Co(111) 피크(JCPDS: 89-4308)와 일치하는 것을 확인하였다. 또한, CoO(100) 피크(JCPDS: 89-2803)가 확인되었으며, CoO가 발생한 이유는 계면층(interfacial layer)인 실리콘 옥사이드(silicon oxide) 중의 O가 열처리에 의해 확산되면서 Co 박막과 반응하여 발생된 것이다.However, as described above in the present embodiment, the cobalt-containing thin film deposited using the NH 3 plasma was deposited with the N (nitrogen) -containing thin film, and the distribution of N was not constant but increased toward the surface of the thin film Respectively. As a result, N is not stable in the Co thin film, so it can be expected that N can be removed through heat treatment in a proper atmosphere. Therefore, the composition of the thin film was analyzed by heat treatment at 400 ° C for 30 minutes under an atmosphere of H 2 to form a Co-containing thin film having a small amount of impurities by removing N. 18 is a graph of AES analysis of the composition before and after the heat treatment at 400 ° C under an H 2 atmosphere. As shown in FIG. 18, it was confirmed that the N content was 20% before the heat treatment, but the N content was remarkably decreased to 2% or less after the heat treatment, and the other impurities were also low. In addition, the crystal structure was analyzed by XRD to confirm the crystal structure before and after the heat treatment. 19 is an XRD pattern showing the crystal structure of the thin film before and after the heat treatment. The thin film before the heat treatment had no peak as an amorphous structure. However, it was confirmed that it coincided with the Co (111) peak (JCPDS: 89-4308) after the heat treatment. The CoO (100) peak (JCPDS: 89-2803) was confirmed and CoO was generated because the O in the interfacial layer, silicon oxide, was diffused by the heat treatment and reacted with the Co thin film .
이는 실리콘 옥사이드가 없는 상태에서 NH3 플라즈마 공정으로 증착된 Co 박막을 H2 분위기 하에서 열처리를 하면 불순물이 적은 고순도 박막을 수득할 수 있음을 나타낸다. 상기 결과를 통하여 불순물이 적은 Co 박막을 얻기 위해서는 Co 박막을 NH3 플라즈마를 이용하여 증착한 후, H2 분위기 하에서 30 분 동안 400℃로 열처리함으로써 불순물(N)을 제거할 수 있음을 확인하였다. This indicates that a Co thin film deposited by an NH 3 plasma process in the absence of silicon oxide can be subjected to a heat treatment under an H 2 atmosphere to obtain a high purity thin film having a small amount of impurities. From the above results, it was confirmed that the Co thin film was deposited using NH 3 plasma to remove the impurity (N) by heat treatment at 400 ° C. for 30 minutes under an H 2 atmosphere in order to obtain a Co thin film having a small amount of impurities.
실시예Example
2: 2:
PEALD를PEALD
이용한 코발트-함유 박막의 제조 2 Preparation of used cobalt-containing
본 실시예에서는 별도의 열처리 공정 없이 고순도 박막을 제조하기 위하여, NH3 및 H2 혼합 기체 플라즈마를 이용하여 박막을 증착하는 방법을 통해 코발트 박막을 제조하였다. 도 20은, Co(dpdab)2 20 초, NH3 플라즈마 10 초, 증착 온도 200℃, 및 200 사이클의 조건으로 증착된 박막의 면저항 및 두께를 나타낸 그래프이다. 도 21은 플라즈마 기체 종류의 변화에 따른 박막의 조성 변화를 나타낸 그래프이다. 도 20, 도 17a, 및 도 21에 도시된 바와 같이, NH3 플라즈마를 이용하였을 때에 비해 NH3 및 H2 혼합 기체 플라즈마를 이용하여 증착된 박막에서 더 낮은 면저항을 나타냈으며, 두꺼운 박막이 증착된 것을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라 조성 분석에서도 상대적으로 적은 양의 C 및 N 불순물을 포함하는 것을 확인하였다.In this embodiment, a cobalt thin film was prepared by depositing a thin film using NH 3 and H 2 mixed gas plasma in order to manufacture a high purity thin film without a separate heat treatment process. 20 is a graph showing sheet resistance and thickness of a thin film deposited under conditions of Co (dpdab) 2 of 20 seconds, NH 3 plasma of 10 seconds, deposition temperature of 200 ° C, and 200 cycles. 21 is a graph showing the compositional change of the thin film according to the change of the kind of the plasma gas. As shown in Fig. 20, 17a, and 21, it exhibited a lower sheet resistance in the as-deposited thin film by using the NH 3 and H 2 mixture plasma when compared hayeoteul using the NH 3 plasma, a thick film is deposited . In addition, the composition analysis also revealed relatively small amounts of C and N impurities.
4. 코발트 실리사이드의 형성4. Formation of cobalt suicide
실시예Example 3: 코발트 실리사이드 박막의 제조 3: Preparation of cobalt silicide thin film
Co(dpdab)2 전구체 및 NH3 플라즈마를 이용한 ALD 공정으로 Si 기재 상에 증착된 Co-함유 박막을 코발트 실리사이드(CoSi2)로서 형성하기 위하여 RTP 장비에서 1 분 동안 700℃로 열처리를 수행하였다. 도 22a 및 도 22b는 각각 RTP 공정 전후의 Co/Si 단면 TEM 사진이다. 도 22a에 도시된 바와 같이, 열처리 전 시편의 단면은 Co와 Si 사이에 SiO2 층이 확인되었다. 상기 시편을 RTP 장비로 700℃에서 1 분간 열처리하였다. 도 22b에 도시된 바와 같이, 열처리 후 시편에서의 Co박막은 고온(700℃)에서의 열처리에 의하여 응집(agglomeration)이 발생한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 부분적으로 코발트 실리사이드가 형성된 것을 확인하였다. 도 23은 실리사이드 형성을 위한 RTP 공정 전후의 XRD 패턴로서, Co 피크만이 확인되었고, CoSix에 관련된 피크는 확인할 수 없었다. 이는 부분적으로 코발트 실리사이드가 형성되어 XRD 분석으로는 확인이 되지 않은 것으로 추정된다. 또한, 상기 결과를 통해 실리사이드 형성을 방해하는 실리콘 옥사이드를 제거한다면 고르게 코발트 실리사이드를 형성 가능할 것으로 예상된다.The Co-containing thin film deposited on the Si substrate by the ALD process using the Co (dpdab) 2 precursor and NH 3 plasma was heat-treated at 700 ° C. for 1 minute in an RTP apparatus to form cobalt silicide (CoSi 2 ). 22A and 22B are cross-sectional TEM images of a Co / Si cross section before and after the RTP process, respectively. As shown in Fig. 22A, the cross section of the specimen before heat treatment was confirmed to be a SiO 2 layer between Co and Si. The specimens were heat treated at 700 ° C for 1 minute with RTP equipment. As shown in FIG. 22B, it was confirmed that the Co thin film in the specimen after heat treatment was agglomeration by heat treatment at a high temperature (700 ° C.). Further, it was confirmed that cobalt suicide partially formed. FIG. 23 shows XRD patterns before and after the RTP process for silicide formation. Only the Co peak was confirmed, and the peak related to CoSi x was not confirmed. It is presumed that the cobalt suicide partially formed and not confirmed by XRD analysis. In addition, it is expected that if the silicon oxide which interferes with the silicide formation is removed through the above-described results, the cobalt silicide can be formed evenly.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .
Claims (14)
상기 코발트-함유 박막을 열처리하여 불순물을 제거하는 것
을 포함하는, 코발트-함유 박막의 제조 방법.
Cobalt precursor and a first plasma reactive gas to form a cobalt-containing thin film on the substrate; And
The cobalt-containing thin film is heat-treated to remove impurities
Containing thin film.
을 포함하는, 코발트-함유 박막의 제조 방법.
The cobalt precursor, the first plasma reaction gas, and the second plasma reaction gas alternately to form a cobalt-containing thin film on the substrate
Containing thin film.
상기 코발트 전구체는 하기 화학식 1로서 표시되는 화합물을 포함하는 것인, 코발트-함유 박막의 제조 방법:
[화학식 1]
;
상기 화학식 1에 있어서,
R1 내지 R4는, 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 선형 또는 분지형 알킬기, 또는 이들의 이성질체인 알킬기를 포함함.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the cobalt precursor comprises a compound represented by the following formula (1): < EMI ID =
[Chemical Formula 1]
;
In Formula 1,
R 1 to R 4 each independently represent a C 1 to C 6 linear or branched alkyl group, or an alkyl group which is an isomer thereof.
상기 코발트 전구체는 Co(dpdab)2, CpCo(CO)2, CoCp2, CCTBA, (2-tert-부틸알릴)코발트 트리카보닐, Co(iPrNCMeNiPr)2, Co2(CO)8, Co(C5H5)(iPrNCMeNiPr), 시클로펜타디에닐 이소프로필 아세트아미디나토-코발트 [Co(CpAMD)], 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것인, 코발트-함유 박막의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The cobalt precursor, Co (dpdab) 2, CpCo ( CO) 2, CoCp 2, CCTBA, (2-tert- butyl allyl) cobalt tricarbonyl, Co (iPrNCMeNiPr) 2, Co 2 (CO) 8, Co (C 5 H 5) (iPrNCMeNiPr), cyclopentadienyl-isopropyl-acetamido Dina soil-preparing a composition containing film-cobalt phosphorus, cobalt comprises is selected from the [Co (CpAMD)], and the group consisting of a combination of Way.
상기 제 1 플라즈마 반응 기체는, 질소-함유 기체; 수소(H2) 기체와 질소-함유 기체의 혼합 기체; 또는 비활성 기체와 질소-함유 기체의 혼합 기체를 포함하는 것인, 코발트-함유 박막의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first plasma reactive gas comprises a nitrogen-containing gas; A mixed gas of hydrogen (H 2 ) gas and nitrogen-containing gas; Or a mixed gas of an inert gas and a nitrogen-containing gas.
상기 질소-함유 기체는 NH3, N2, N2H4, N2HxMe4 -x (x는 3 이하의 정수임), RxNH3 -x (R은 C1 내지 C6의 알킬기이고, x는 1 또는 2임), RxN2H4 -x (R은 C1 내지 C6의 알킬기이고, x는 3 이하의 정수임), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 기체를 포함하는 것인, 코발트-함유 박막의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the nitrogen-containing gas is NH 3 , N 2 , N 2 H 4 , N 2 H x Me 4 -x (x is an integer of 3 or less), R x NH 3 -x (R is a C 1 to C 6 alkyl And x is 1 or 2), R x N 2 H 4 -x (R is a C 1 to C 6 alkyl group, x is an integer of 3 or less), and combinations thereof Containing thin film.
상기 제 2 플라즈마 반응 기체는, 수소-함유 기체; 또는 비활성 기체와 수소-함유 기체의 혼합 기체를 포함하는 것인, 코발트 박막의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the second plasma reactive gas comprises a hydrogen-containing gas; Or a mixed gas of an inert gas and a hydrogen-containing gas.
상기 코발트-함유 박막을 형성하는 것은 원자층 증착법에 의해 수행되는 것인, 코발트-함유 박막의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the forming of the cobalt-containing thin film is performed by atomic layer deposition.
상기 코발트-함유 박막을 형성하는 것은 100℃ 내지 300℃의 온도 범위에서 수행되는 것인, 코발트-함유 박막의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the forming of the cobalt-containing thin film is performed in a temperature range of 100 ° C to 300 ° C.
상기 열처리는 플라즈마를 이용한 열처리를 포함하는 것인, 코발트-함유 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heat treatment includes a heat treatment using a plasma.
상기 열처리는 100℃ 내지 700℃의 온도 범위에서 수행되는 것인, 코발트-함유 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heat treatment is performed in a temperature range of 100 ° C to 700 ° C.
상기 열처리는 수소 기체 공급 하에서 수행되는 것인, 코발트-함유 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heat treatment is performed under a hydrogen gas supply.
상기 코발트-함유 박막은 불순물의 함량이 5% 이하인 것을 포함하는, 코발트-함유 박막의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the cobalt-containing thin film has an impurity content of 5% or less.
상기 코발트-함유 박막을 추가 열처리하여 실리사이드화 하는 것을 추가 포함하는, 코발트-함유 박막의 제조 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Further comprising subjecting the cobalt-containing thin film to further heat treatment to silicidize the cobalt-containing thin film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160078353A KR20180000418A (en) | 2016-06-23 | 2016-06-23 | Preparing method of cobalt-containing thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160078353A KR20180000418A (en) | 2016-06-23 | 2016-06-23 | Preparing method of cobalt-containing thin film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180000418A true KR20180000418A (en) | 2018-01-03 |
Family
ID=61002097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160078353A Ceased KR20180000418A (en) | 2016-06-23 | 2016-06-23 | Preparing method of cobalt-containing thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20180000418A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11254698B2 (en) | 2019-04-23 | 2022-02-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Cobalt precursor and methods for manufacture using the same |
-
2016
- 2016-06-23 KR KR1020160078353A patent/KR20180000418A/en not_active Ceased
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11254698B2 (en) | 2019-04-23 | 2022-02-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Cobalt precursor and methods for manufacture using the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11996284B2 (en) | Formation of SiOCN thin films | |
| JP7087031B2 (en) | Selective deposition of thin film dielectrics using surface blocking chemistry | |
| US10186420B2 (en) | Formation of silicon-containing thin films | |
| US7585762B2 (en) | Vapor deposition processes for tantalum carbide nitride materials | |
| TWI661080B (en) | Selective formation of metal silicides | |
| KR20190065962A (en) | UNIFORM DEPOSITION OF SiOC ON DIELECTRIC AND METAL SURFACES | |
| KR102874916B1 (en) | Methods for forming impurity-free metal alloy films | |
| KR20120120902A (en) | Metal silicide, metal germanide, methods for making the same and nickel thin film depositions | |
| JP6317370B2 (en) | Cobalt-containing compounds, their synthesis and their use in the deposition of cobalt-containing films | |
| JP5280843B2 (en) | Method for forming metal compound layer and apparatus for forming metal compound layer | |
| TWI889746B (en) | Deposition of tellurium-containing thin films | |
| TW202538087A (en) | Methods to grow low resistivity metal containing films | |
| KR20140116852A (en) | Nickel allyl amidinate precursors for deposition of nickel-containing films | |
| US7678298B2 (en) | Tantalum carbide nitride materials by vapor deposition processes | |
| US9487860B2 (en) | Method for forming cobalt containing films | |
| KR20180000418A (en) | Preparing method of cobalt-containing thin film | |
| US8592305B2 (en) | Doping aluminum in tantalum silicide | |
| KR100541511B1 (en) | Atomic layer deposition method and thin film formation method using the same | |
| JP7785117B2 (en) | Method for selectively forming Ru thin film | |
| Lemberger et al. | Chemical vapor deposition of tantalum nitride films for metal gate application using TBTDET and novel single-source MOCVD precursors | |
| TWI791586B (en) | Ge-CONTAINING Co-FILM FORMING MATERIAL, Ge-CONTAINING Co FILM AND FILM FORMING METHOD THEREOF | |
| WO2024163232A1 (en) | Methods of forming interconnect structures | |
| Song et al. | Characteristics of tantalum carbo-nitride thin films deposited with atomic layer deposition process | |
| Ishikawa et al. | Composition control of Ni silicide by chemical vapor deposition using Ni (PF3) 4 and Si3H8 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109 |
|
| PA0201 | Request for examination |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201 |
|
| D13-X000 | Search requested |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000 |
|
| D14-X000 | Search report completed |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000 |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902 |
|
| PG1501 | Laying open of application |
St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501 |
|
| AMND | Amendment | ||
| E13-X000 | Pre-grant limitation requested |
St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000 |
|
| P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
| P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
St.27 status event code: N-2-6-B10-B15-exm-PE0601 |
|
| T11-X000 | Administrative time limit extension requested |
St.27 status event code: U-3-3-T10-T11-oth-X000 |
|
| T13-X000 | Administrative time limit extension granted |
St.27 status event code: U-3-3-T10-T13-oth-X000 |
|
| AMND | Amendment | ||
| E13-X000 | Pre-grant limitation requested |
St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000 |
|
| P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
| P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
| PX0901 | Re-examination |
St.27 status event code: A-2-3-E10-E12-rex-PX0901 |
|
| PX0601 | Decision of rejection after re-examination |
St.27 status event code: N-2-6-B10-B17-rex-PX0601 |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000 |