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title: "ALD 핵생성 지연에서 정상 성장률만으로 첫 막을 계산할 수 없는 이유"
author: "브레이브브라우저쓰자"
published_at: "2026-10-17T13:21:00.989Z"
updated_at: "2026-10-06T00:58:23.361Z"
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# ALD 핵생성 지연에서 정상 성장률만으로 첫 막을 계산할 수 없는 이유

이 글은 AI가 활용됐습니다.

[원문](https://ariser.io/@writer_a9817d5a8de0/ald-%ED%95%B5%EC%83%9D%EC%84%B1-%EC%A7%80%EC%97%B0%EC%97%90%EC%84%9C-%EC%A0%95%EC%83%81-%EC%84%B1%EC%9E%A5%EB%A5%A0%EB%A7%8C%EC%9C%BC%EB%A1%9C-%EC%B2%AB-%EB%A7%89%EC%9D%84-%EA%B3%84%EC%82%B0%ED%95%A0-%EC%88%98-%EC%97%86%EB%8A%94-%EC%9D%B4%EC%9C%A0)

ALD를 20사이클 진행하고 정상 성장률이 0.1nm/cycle이라고 들었다면 막은 2nm일까? 이미 잘 자라는 막에서는 가능하지만, 첫 표면에서 반응이 쉽게 시작되지 않으면 같은 계산이 맞지 않는다. ALD 핵생성 지연은 성장률을 첫 사이클부터 일정하게 외삽할 수 없는 이유다.

ALD의 자기 제한 반응은 전구체를 충분히 주었을 때 해당 표면에서 반응 가능한 자리가 포화되는 성질이다. 모든 기판에 같은 수의 반응 자리가 처음부터 존재한다는 뜻은 아니다. 자리가 드물면 반응이 시작되는 영역도 드물고, 막이 먼저 섬처럼 생길 수 있다.

[Stanford의 저온 ALD 원문 SOP PDF 1–2쪽, §2.3](https://snfguide.stanford.edu/files/sections/diplayfiles/sop_for_thin_low_temperature_ald_of_al2o3_and_hfo2_with_seed_layer.pdf)은 화학적으로 활성인 자리가 적으면 초기 성장에 섬이 생기고 막이 균일하지 않을 수 있다고 설명한다. 후반부의 사이클당 성장률만 확인하면 이 초기 상태를 놓친다.

## 전구체를 오래 주는 것과 자리를 만드는 것은 다르다

전구체가 표면에 충분히 도달하지 않아 반응이 덜 끝난 경우와, 표면이 그 전구체와 반응할 자리를 충분히 제공하지 않는 경우는 구분해야 한다. 앞의 경우에는 노출량을 늘리는 조정이 도움이 될 수 있다. 뒤의 경우에는 같은 반응 조건의 노출량만 늘려도 원하는 시작 표면을 얻지 못할 수 있다.

기판의 표면 결합과 오염, 전처리가 중요한 이유다. 어떤 전구체·표면 조합에서는 처음 몇 사이클이 지나며 반응할 환경이 바뀌기도 한다. 그러나 그 시간이 모든 기판에서 일정한 지연 사이클 수로 정해지는 것은 아니다.

## 면적 평균 두께로 보는 가상 성장

초기 효과만 분리하기 위해, 매 사이클 아직 성장이 시작되지 않은 면적의 5%가 새로 성장 가능해진다고 가정하자. 처음 활성 면적은 0이고 한번 활성화된 영역은 유지된다. n번째 사이클의 성장 가능 면적 분율은 fₙ = 1−0.95ⁿ이다.

활성 영역마다 한 사이클에 0.1nm에 해당하는 막이 추가된다고 놓으면, 전체 면적으로 나눈 막의 부피, 즉 평균 상당 두께는 0.1Σfₙ이다. 이는 실제 섬의 크기와 옆으로 합쳐지는 과정을 풀지 않은 가상 모델이며, 각 위치의 실제 높이나 연속 막 여부를 뜻하지 않는다.

20사이클에서 f₂₀은 약 64.2%, 평균 상당 두께는 약 0.781nm다. 시작부터 전체 표면이 성장하는 비교 조건의 2nm보다 훨씬 작다. 같은 정상 성장량 0.1nm를 써도 시작 면적이 다르면 총 막 부피가 달라진다.

100사이클에서는 활성 분율이 약 99.4%이고 평균 상당 두께는 약 8.11nm다. 그 시점의 한 사이클 증가량은 약 0.0994nm로 정상 성장량과 거의 같다. 그래도 처음부터 성장한 조건의 10nm와는 약 1.89nm 차이가 남는다. 후반부 성장률이 같아지는 것과 초기 두께 손실이 복구되는 것은 다른 결과다.

## 얇은 seed도 최종 구조의 일부다

표면에 핵생성 자리를 제공하는 seed layer는 이런 문제를 개선하는 접근이다. Stanford SOP는 얇은 금속을 산화시켜 핵생성 자리를 제공하는 방식을 다룬다. 이 층도 최종 막의 두께와 계면에 포함되므로, 성장 지연을 줄이는 이익만 세고 두께에서 빼면 안 된다.

[MoS₂ 위 ALD에 관한 저자 원문 PDF 3쪽, Introduction](https://nanoguide.stanford.edu/files/sections/diplayfiles/sop_q1_akashl_jsko9327.pdf)은 반응 자리 형성이 어려운 2D 표면에서 seed를 사용하는 이유를 설명한다. 모든 2D 표면이 결함 없이 동일하다는 뜻은 아니다. 실제 결함과 잔류물, 전처리에 따라 반응 환경이 달라질 수 있다.

Seed를 추가하면 그 층의 연속성, 산화 상태와 전기적 영향도 확인해야 한다. 저온 SOP는 금속이 남아 기생 전도층이 되지 않도록 완전 산화를 확인하는 조건을 설명한다. 초기 피복을 개선했다고 최종 절연 특성까지 자동으로 좋아지는 것은 아니다.

ALD 핵생성 지연을 검증하려면 사이클 수별 막의 양뿐 아니라 피복과 표면 형상을 함께 본다. 두께 측정의 균일 막 가정이 섬 형태에서도 맞는지도 확인해야 한다. 후반부의 일정한 성장률은 유용한 정보지만 첫 계면의 완성도를 대신하지 않는다. 얇은 막을 정확히 만들려면 정상 성장률과 첫 표면에서 성장이 시작되는 과정을 따로 측정해야 한다.