Abstract
MOCVD TiN films were prepared from a new TiN precursor, tetrakis(etylmethylamino)titanium (TEMAT) and ammonia. Deposition of TiN films from a single precursor, TEMA T yielded the growth rates of $70 to 1050\AA$/min, depending on the deposition temperature. Furthermore, the excellent bottom coverage of -90% over $0.35\mu\textrm{m}$ contacts was obtained at $275^{\circ}C$. The addition of ammonia to TEMA T lowered the resistivity of as- deposited TiN film to ~ $800\mu\omega-cm$ from $3500~6000\mu\omega-cm$ and improved the stability of TiN film in air. Examination of the films by Auger electron spectroscopy(AES) showed that the oxygen and carbon contents decreased with the addition of ammonia. However, increasing ammonia flow rate decreased the bottom coverage of TiN films over $0.5\mu\textrm{m}$ contacts, probably due to the high sticking coefficient of intermediate species produced from the gas phase reaction of TEMA T and ammonia. Based on the byproduct gases detected by the quadrupole mass spectrometer (QMS), the transammination reaction was proposed to be responsible for TiN deposition. In addition, XPS analysis revealed that the carbon in the films made from TEMA T and ammonia was metallic carbon, suggesting that $\beta$-hydrogen activation process occurs competitively with the transammination reaction.
새로운 TiN 선구체인 TEMAT(tertrakis etylmethylamino titanium)과 암모니아를 이용하여 TiN 박막을 형성하였다. 단일 증착원으로 증착시킨 경우에는 $70~1050\AA$/min의 증착률을 얻을 수 있었으며 증착온도에 지배를 받았다. $275^{\circ}C$의 증착온도에서 $0.35\mu\textrm{m}$의 접촉창에서 약 90%의 도포성을 얻을 수 있었다. TEMAT에 암모니아를 첨가하였을 때 단일증착원에서 $3500~6000\mu\omega-cm$정도의 갑을 나타내던 비저상이 ~$800\mu\omega-cm$ 정도로 낮아졌으며 대기중 막의 안정성도 향상되었다. AES의 분석결과에서도 암모니아의 첨가로 현저한 산호와 탄소 함량의 감소를 나타내었다. 그러나 암모니아의 유량을 증가시킬수록 $0.5\mu\textrm{m}$ 접촉창에서 나타난 tiN 박막의 도포성은 감소하였고 이는 TEMAT와 암모니아의 기상 반응에의한 높은 첩착계수를 가진 중간 생성물의 형성에 의한 것으로 생각된다. 반응 부산물에 대한 분석은 QMS에 의해 이루어 졌으며 transamination 반응에 의한 TiN 증착 기구를 제시하였다. 추가적으로 XPS 분석으로 TEMAT와 암모니아의 반응에 의해 만들어지는 탄소는 금소기 탄소였으며 $\beta$-수소 반응이 transamination 반응과 경쟁적으로 일어남을 나타내었다.
