일반기술

원자층 침착법으로 산화알루미늄 박막을 제조하는 방법

흔히 사용하는 기존의 발화성이 강한 트리메틸알루미늄 (Me3Al, TMA) 대신 발화성이 없어 훨씬 더 안전한 이소프로필산디메틸알루미늄 (Me2AlOiPr, dimetylaluminum isopropoxide, DMAI)을 물과 함께 원자층 침착법 (atomic layer deposition, ALD)의 원료로 사용하여 실리콘 (100) 기질 위에 산화알루미늄 (Al2O3) 박막을 제조하였다. 이 방법으로 산화알루미늄 박막을 만들면 실리콘 표면의 산화가 거의 안 일어나 박막과 실리콘 기질의 계면이 아주 깨끗하게 된다. TMA를 쓰면 실리콘-산화알루미늄 계면에 이산화규소 (SiO2) 층이 조금이라도 생기므로 산화알루미늄을 고유전율 물질로 이용하는 데 다소 어려움이 있다. DMAI를 쓰는 ALD 공정에서는 산화알루미늄의 침착 온도가 150 oC로 아주 낮은데도 박막의 성장 속도는 1.06 Å/cycle로 TMA를 쓰는 공정과 비교하여도 손색이 없다.본 기술은 발화성이 없는 안전한 DMAI를 사용하여 비교적 낮은 온도에서 산화알루미늄 초박막을 제조하는 점에서 기존의 TMA를 쓰는 공정보다 훨씬 더 유리하다. 그러나 반도체 업계에서는 이미 익숙해진 TMA를 쓰기 때문에 본 기술을 현장에 적용하기가 어렵다. 본 기술에서는 산소 원으로 물을 썼고 오존이나 플라스마를 이용하지 않았기 때문에 이 점을 보완할 필요가 있다고 본다. 그러나 오존이나 플라스마를 이용해도 같은 조건에서 TMA를 쓰는 공정보다는 DMAI를 쓰는 본 공정이 기술성에서 더 나을 것이다. 지금 반도체 업계에서는 산화알루미늄 초박막을 기억 소자의 산화막으로 채택하려는 움직임이 있어 이에 관한 연구 활동이 아주 활발하다. 그리고 하드 디스크의 thin film head (TFH)에도 산화알루미늄 박막이 들어가는데 이 제조 공정의 온도가 낮아야 하기 때문에 침착 온도가 높은 TMA-O3 공정은 이용할 수 없고 오존 대신 물을 써야 한다. 따라서 본 기술이 쓰일 가능성이 있다.