Studies on the Nucleation of CVD Tungsten on the TiN substrate

TiN 기판상에서의 CVD텅스텐의 핵생성에 관한 연구

When CVD-W films deposited on the reactively sputter-deposited TiN(${\circled1}$), the $NH_3$-RTP (rapid themal processed) TiN(${\circled2}$), and the furnace-annealed TiN submitate (${\circled3}$) by $SiH_4$, reduction, deposition rate is in the order of ${\circled1}>{\circled2}>{\circled3}$ and incubation period of W nucleation is in the order of ${\circled1}{\leq}{\circled2}<{\circled3}$. The longest incubation period of nucleation and lowest deposition rate for the CVD-W on the annealed TiN is due to the incorporation of oxygen from the nitrogen ambient containing some oxygen as contaminant into the TiN film. The higher W deposition rate and the lower incubation period of W nucleation on the RTP-TiN substrate in comparison with those on the sputtered TiN substrate seem to be due to a negative effect of the high compressive stress of the RTP-TiN on the nucleation and growth of W. Also the thickness uniformity of the W film deposited on the TiN substrate by $SiH_4$ reduction turns out to be better than that by $H_2$ reduction.

형성방법이 다른 세종류의 TiN기판상에 CVD텅스텐막을 도포할 때의 W의 핵생성 양상을 비교조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 반응성 스팟터법에 의하여 형성한 TiN과 $NH_3$분위기에서 RTP처리한 $SiH_4$환원에 의하여 CVD-W막을 증착할 때, 증착속도(deposition rate)는 sputtered TiN>RTP TiN>annealed TiN의 순서로 감소하며, W 핵생성에 대한 잠복기는 sputtered $TiN{\leq}RTP$ TiNTiO_{X}N_{Y}$로 바뀌기 때운에 그 위에서 W의 핵성성이 어려워지고, 증착속도도 낮아진 것이다. RTP-TiN의 미세한 결정립구조는 W의 핵성성과 성장에 유리한 효과를 미치지만, 그것의 높은 압축응력이 W의 핵생성과 성장에 미치는 불리한 효과가 더 크기 때문에, RTP-TiN 기판상에 W를 증착할 경우가 sputtered TiN 기판상에 W를 증착할 경우보다 증착속도가 더 낮고, 잠복기도 더 긴 것으로 사료된다.