일반기술

직접 액체 주입 금속 유기물 화학 증착법을 이용한 티탄산바륨스트론튬 박막의 제조방법

*원리 및 구성본 발명은 직접 액체 주입 금속 유기물 화학 증착법에 의해 티탄산바륨스트론튬 박막을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 바륨, 스트론튬 및 티타늄의 원료로서 Ba(thd)₂(tmeea), Sr(thd)₂(tmeea) 및 Ti(thd)₂(OPr)₂{thd = 2,2,6,6-테트라메틸헵탄디오네이트, tmeea = 트리스[2-(2-메톡시에톡시)에틸]아민, OPr = 이소프로폭시}각각을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 방법에 의하면, 고품위의 화학량론적 티탄산바륨스트론튬 박막을 보다 온화한 조건에서 제조할 수 있다.*배경반도체 기억 소자는 해를 거듭할수록 그 집적도가 늘어나 현재에는 0.2 μm 이하로 선폭이 감소하여 64M DRAM이 양산되는 단계에 이르렀다. 그러나 소자의 고집적화가 지속적으로 요구됨에 따라 기억 소자의 축전 용량이 더 커져야 하는 필요성이 대두하였다. 축전 용량을 증가시키기 위해서는 축전기의 면적을 늘리거나 유전 박막의 두께를 줄이거나 유전율이 큰 물질을 축전기의 재료로 쓰는 방법을 이용할 수 있으나, 집적도가 높아짐에 따라 단위 셀 당 축전기의 면적은 제한되어 있고, 축전기의 박막의 두께를 줄일 경우 누설 전류에 의한 회로의 오동작이 발생할 수 있으므로, 고유전율의 물질을 써서 축전 용량을 증가시키는 방법이 가장 좋은 것으로 알려져 있다.고유전율의 물질을 쓰면 기억 소자의 구조와 그 제조 공정을 간소화할 수 있어 대단히 유리하다. 이와 같은 목적에 잘 맞는 페로브스카이트 구조의 고유전체, 즉 BaxSr1-xTiO3 (BST)와 PbZryTi1-yO3 (PZT)계의 물질에 관한 연구가 세계적으로 매우 활발하다. 특히, 실용 온도 범위에서 유전율이 높고 고주파수에서도 유전 특성의 변화가 적은 BST 박막을 제조하는 좋은 방법이 개발되면 고집적도의 기억 소자를 개발하는 일이 앞당겨질 것이다.*종래기술고유전체 박막을 제조하는 방법으로는 졸겔법 (sol-gel method), 스퍼터링법 (sputter deposition), 직접 액체 주입 금속 유기물 화학 증착법 (direct liquid injection metal organic chemical vapor deposition, DLI-MOCVD), 플라즈마 강화 화학 증착법 (plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD), 레이저 용발법 (laser ablation) 등이 있다.DLI-MOCVD 공정에 적용하기 위해 Ba, Sr, Zr과 같은 비휘발성 금속의 원료를 액체 이송 장치를 이용하여 운반하려는 연구가 다양하게 진행되고 있다. 공정을 간단하게 하기 위해서는 3성분계 (산소 제외)인 세 가지 원료 물질들을 함께 섞어 주입하는 혼합 원료 (cocktail source)가 바람직하며, 이러한 혼합 원료는 ATMI, 슈마허 (Schumacher) 등 여러 회사에서 판매하고 있다. 이 때에 요구되는 것은 세 가지 원료 물질들이 서로 비슷한 물성 (열적 안정성, 분해 특성 및 용해도)을 가져야 한다는 점이다. 즉, 순간 기화 과정에서 이들이 분해하지 말아야 하며, 증착 과정에서 박막 중에 남는 양 (incorporation efficiency: I.E.)이 일정 온도 영역에서 같아야 한다.*특징 및 장점1)최초로 합성한 선구 물질을 원료로 하여 직접 액체 주입 금속 유기물 화학 증착법으로 제조한 박막 물성을 조사한 결과 원료의 혼합비, 성장 온도, 성장 압력과 같은 공정 변수들을 각각 제어함으로써 화학량론적 조성을 가지는 고품위 티탄산바륨 스트론튬 박막을 얻을 수 있었음.2)새로운 유기 알칼리 토금속 화합물을 이용하여 직접 액체 주입 금속 유기물 화학 증착법으로 박막을 제조할 경우 기존의 금속 유기물에 비해 낮은 온도에서 화학량론적 조성의 고품위 박막을 성장 시킬 수 있음.