용어의 정의

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ALD는 증착 제어력이 탁월하다는 점에서 차세대 박막증착방식으로 기대를 모으고 있다. 원자층 증착(atomic layer deposition : ALD)은 30여년 전에 핀란드에서 개발되었다. ALD 공정에서 화학반응물질은 CVD (chemical vapor deposition)에서와 마찬가지로 증착 챔버에 기체 형태로 공급된다. CVD를 이용한 막 증착의 경우 막 성장에 요구되는 모든 반응물질들이 웨이퍼 표면에 노출되면서 박막을 형성한다. 이에 반해 ALD의 경우 반응물질은 펄스 형태로 공급되며 유동상태에서 정화 기체(purge gas)에 의해 서로 격리되어 있다. 이 때 각 반응물질의 펄스가 웨이퍼 표면과 화학적 반응을 일으키며 정밀한 단층 막성장을 구현한다. ALD는 II-VI, III-V 화합물 반도체, SiO2 , 금속산화막, 금속질화막 등 다양한 재료의 증착에 이용되어 왔다. ALD는 또한 Al, Ta, Hf 등 금속과 산소, 질소 등 비금속성분이 포함된 막의 증착에도 이용되고 있다.
첫 번째 반응물질은 금속을 포함할 수 있고 두 번째 반응물질은 비금속을 포함할 수 있다. 첫 번째 펄스가 금속함유층을 증착하고 두 번째 펄스가 앞서 증착된 금속함유층과 반응하여 완전한 금속 산화막 또는 질화막을 형성한다. 이러한 2개의 반응물질은 화학적으로 표면과 반응하면서 이 표면 위에 막을 증착한다. ALD는 자기 제한적 반응특성을 가지고 있어 등방 프로세스(conformal process)가 가능하므로 지금까지 불가능했던 정밀한 막 두께 제어 구현이 가능하다. 단원자층에서 막 두께 제어방법은 펄스를 헤아려야만 가능하다.
막(films)의 형태는 공정에 따라 비정질(amorphous), 에피택시얼(epitaxial), 복합다결정구조를 가지거나 균일(uniform), 고품위 등방(conformal) 특성을 갖는다. ALD 증착속도는 1 ?cycle 범위에서는 감소하는 것이 보통이며 각 사이클은 2~3초 정도 지속된다. 이 경우는 초박막 성장에 적합하며 초박막 두께는 3~100탔甄? ALD 반응온도는 보통 200~400℃이다.