일반기술

유기금속 화학증착법에 의한 ＰＺＴ 박막의 제조 방법

최근 반도체 기술은 반도체 소자의 소형화를 통해 보다 향상된 기술을 추구함으로써 지속적인 성장을 이루고 있으며, 이에 적합한 박막재료와 공정기술에 대한 연구, 특히, 강유전체 비휘발성 메모리(FRAM, ferroelectric random access memory)에 응용하기에 적합한 박막으로서 PZT 박막에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 기술은 유기금속 화학증착법(MOCVD, metal organic chemical vapor deposition)에 의한 PZT(lead zirconate titanate) 박막의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 적합한 유기금속 착체들을 선별하여 Pb, Zr 및 Ti 각각의 전구체로서 사용하고 이들을 단일 혼합용액의 형태로 반응기내로 도입함으로써 원하는 조성의 PZT 박막을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.본 기술에서는 금속 전구체 물질인 Pb, Zr 및 Ti 전구체 물질로서 각각 Pb(methd)2, Zr(methd)4 및 Ti(mpd)(methd)2을 사용하는데 특징이 있으며, 이때 methd는 메톡시에톡시테트라메틸헵탄디온(methoxyethoxytetramethylheptanedione)이고, mpd는 메틸펜탄디온(methylpentanedione)을 의미한다.상기 methd 리간드는 TMHD 리간드의 변형된 형태로서, 치환기의 끝부분에 비공유 전자쌍을 함유한 산소 원자를 포함하는 올가미 구조를 형성한다. 이러한 비공유 전자쌍을 가지는 산소 원자는 중심 금속 이온에 대한 배위력을 향상시켜 전구체 분자를 안정화시키고, 기화시 단량체로 존재할 수 있는 확률을 증가시킬 수 있다. 또한 methd를 근간으로 하는 전구체 분자는 기화시 잔여물질이 거의 남지 않는 특성을 가진다. 본 기술에서 사용되는 Pb(methd)2 전구체는 상온에서 백색 고체의 형태를 가지며, Zr(methd)4 및 Ti(mpd)(methd)2 전구체는 각각 상온에서 노란색 액체의 형태를 가진다. 본 기술의 PZT 박막의 제조방법에 따르면, 3종의 금속 전구체 물질, 즉 Pb(methd)2, Zr(methd)4 및 Ti(mpd)(tmhd)2를 유기용매에 용해시켜 원하는 조성을 가지는 단일의 혼합용액(1)을 제조하고, 생성된 혼합용액을 운반기체(3)로서의 아르곤 가스 분위기에서 기화기(2)내로 주입하고 기화시킨 후, 수득된 증기를 산소함유 기체(4)와 함께 반응기(5)에 주입하여 360 내지 560℃의 내부온도 조건하에서 다양한 기재 위에 막을 성장시킴으로써 PZT 박막을 증착시킬 수 있다. 본 기술의 방법에 따라 전구체 물질로서 Pb(methd)2, Zr(methd)4 및 Ti(mpd)(methd)2을 포함하는 단일의 혼합용액으로부터 화학증착법을 사용하여 원하는 조성을 가지도록 제조된 강유전성의 PZT 박막은 커패시터(capacitor) 유전물질로서 적용시킬 수 있다.