SiC 박막은 그 전기적, 열적, 화학적 성질이 우수하여 고온, 고주파, 고출력용 전자소자 및 열악한 환경에서 사용될 수 있는 전자소자 제조를 위한 재료로서 앞으로 기대되는 물질이다. 또한 최근에는 또 다른 wide band gap 재료인 GaN나 Diamond 박막을 Si 기판위에서 성장시킬때 lattice mismatch 문제를 해결하기 위한 buffer layer 물질로도 사용되어지고 있다. 한편, 위와 같은 전자적인 응용 이외에 청색 발광소자 또는 광 검출기로의 응용도 많이 연구되어져 왔다. SiC의 우수한 전기, 전자적 특성으로는 넓은 band gap energy1), 높은 파괴전압 (5×106 Vcm-1)2), 포화이동속도 (2.4～2.7×107 cms-1)3), ...
SiC 박막은 그 전기적, 열적, 화학적 성질이 우수하여 고온, 고주파, 고출력용 전자소자 및 열악한 환경에서 사용될 수 있는 전자소자 제조를 위한 재료로서 앞으로 기대되는 물질이다. 또한 최근에는 또 다른 wide band gap 재료인 GaN나 Diamond 박막을 Si 기판위에서 성장시킬때 lattice mismatch 문제를 해결하기 위한 buffer layer 물질로도 사용되어지고 있다. 한편, 위와 같은 전자적인 응용 이외에 청색 발광소자 또는 광 검출기로의 응용도 많이 연구되어져 왔다. SiC의 우수한 전기, 전자적 특성으로는 넓은 band gap energy1), 높은 파괴전압 (5×106 Vcm-1)2), 포화이동속도 (2.4～2.7×107 cms-1)3), 전자이동도 (1000cmV-1s-1)4), 열전도도 (3.5Wcm-1℃-1)5) 및 내방사선 특성을 가지고 있어 고온, 고주파, 고출력 전자소자 재료로 주목받고 있다. SiC 는 β-SiC 또는 3C-SiC라 불리는 하나의 입방정상과 α-SiC라 통칭되는 나머지 6H-SiC, 4H-SiC, 15R-SiC 등의 육방정상과 능면정상으로 구분된다. 이 중 β-SiC는 27℃～730℃ 사이에서 전자나 홀의 이동속도가 이론적으로 α-SiC에 비해 커서, 소자 응용에 있어 보다 큰 관심거리가 되고 있다. 반도체 소자 재료로 사용되는 β-SiC는 대부분 이종적층성장 (hetero-epitaxy), 특히 Si (100) 단결정 기판을 사용하여 적층, 성장 시키는데, 이는 동종적층성장 (homo-epitaxy)에 비해 양질의 결정성을 갖는 대면적 기판으로 Si (100)이 구하기 쉬울 뿐 아니라 매우 경제적이기 때문이다. 3C-SiC의 이종적층성장에 있어 수 ㎛ 이상의 두께를 갖는 박막제조는 어려운데 이는 Si 기판과 자라나는 SiC 박막층 사이의 격자부정합 (lattice mismatch)에 기인한다( α-SiC=4.358Å, α-Si=5.430Å). 이 문제를 해소하기 위해 Si 기판을 탄화시켜 buffer layer 로 사용하는 방법이 제시되었다. 그러나 buffer layer를 통해 인장응력은 줄일 수 있으나 이 경우 카본만 공급되기 때문에 실리콘의 out diffusion에 의한 microvoids를 계면에 형성시키게 된다. 이러한 microvoids의 형성은 반도체 재료로서의 응용을 어렵게 하기 때문에 이를 없애려는 연구가 많이 진행되고 있다. 근래에 3C-SiC 박막은 주로 기상화학증착법 (CVD, chemical vapor deposition)과 MBE (molecular beam epitaxy)를 이용하여 만들어지고 있고 Si와 C의 전구체가 나뉘어져 있는, 예를 들면 SiH4와 CH4을 수소나 Ar 등의 carrier gas와 함께 사용하여 왔다. 그러나 이 방법은 규소나 탄소원자 소스를 각각 사용하기 때문에 화학양론적인 차이를 유발하기 쉽고 증착과정 동안 기판을 1400℃ 이상의 고온으로 유지해야 하기 때문에 Si나 SiC사이의 격자상수 차이(20%)나 열팽창계수 차이(8%)로 인한 misfit dislocation, stacking fault, 그리고 결함 등을 야기하기 쉬워지게 된다. 또한, 실란이나 수소가스는 강한 발화성 및 폭발성이 있어 위험할 뿐 아니라 각각 사용할 경우 공정이 복잡해지기 때문에 최근에는 Si와 C가 함께 함유되어 있는 단일 전구체를 이용한 박막증착이 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 앞에 언급한 Si와 C가 함께 함유되어 있는 SiC 전구물질 중 TMS (tetramethylsilane, (CH3)4Si), Aldrich. Co)를 이용하여 1000℃ 이하에서 β-SiC 박막을 합성하고 β-SiC와 실리콘 계면에 생기는 microvoid를 줄여 양질의 박막을 합성하고자 하였다.
SiC 박막은 그 전기적, 열적, 화학적 성질이 우수하여 고온, 고주파, 고출력용 전자소자 및 열악한 환경에서 사용될 수 있는 전자소자 제조를 위한 재료로서 앞으로 기대되는 물질이다. 또한 최근에는 또 다른 wide band gap 재료인 GaN나 Diamond 박막을 Si 기판위에서 성장시킬때 lattice mismatch 문제를 해결하기 위한 buffer layer 물질로도 사용되어지고 있다. 한편, 위와 같은 전자적인 응용 이외에 청색 발광소자 또는 광 검출기로의 응용도 많이 연구되어져 왔다. SiC의 우수한 전기, 전자적 특성으로는 넓은 band gap energy1), 높은 파괴전압 (5×106 Vcm-1)2), 포화이동속도 (2.4～2.7×107 cms-1)3), 전자이동도 (1000cmV-1s-1)4), 열전도도 (3.5Wcm-1℃-1)5) 및 내방사선 특성을 가지고 있어 고온, 고주파, 고출력 전자소자 재료로 주목받고 있다. SiC 는 β-SiC 또는 3C-SiC라 불리는 하나의 입방정상과 α-SiC라 통칭되는 나머지 6H-SiC, 4H-SiC, 15R-SiC 등의 육방정상과 능면정상으로 구분된다. 이 중 β-SiC는 27℃～730℃ 사이에서 전자나 홀의 이동속도가 이론적으로 α-SiC에 비해 커서, 소자 응용에 있어 보다 큰 관심거리가 되고 있다. 반도체 소자 재료로 사용되는 β-SiC는 대부분 이종적층성장 (hetero-epitaxy), 특히 Si (100) 단결정 기판을 사용하여 적층, 성장 시키는데, 이는 동종적층성장 (homo-epitaxy)에 비해 양질의 결정성을 갖는 대면적 기판으로 Si (100)이 구하기 쉬울 뿐 아니라 매우 경제적이기 때문이다. 3C-SiC의 이종적층성장에 있어 수 ㎛ 이상의 두께를 갖는 박막제조는 어려운데 이는 Si 기판과 자라나는 SiC 박막층 사이의 격자부정합 (lattice mismatch)에 기인한다( α-SiC=4.358Å, α-Si=5.430Å). 이 문제를 해소하기 위해 Si 기판을 탄화시켜 buffer layer 로 사용하는 방법이 제시되었다. 그러나 buffer layer를 통해 인장응력은 줄일 수 있으나 이 경우 카본만 공급되기 때문에 실리콘의 out diffusion에 의한 microvoids를 계면에 형성시키게 된다. 이러한 microvoids의 형성은 반도체 재료로서의 응용을 어렵게 하기 때문에 이를 없애려는 연구가 많이 진행되고 있다. 근래에 3C-SiC 박막은 주로 기상화학증착법 (CVD, chemical vapor deposition)과 MBE (molecular beam epitaxy)를 이용하여 만들어지고 있고 Si와 C의 전구체가 나뉘어져 있는, 예를 들면 SiH4와 CH4을 수소나 Ar 등의 carrier gas와 함께 사용하여 왔다. 그러나 이 방법은 규소나 탄소원자 소스를 각각 사용하기 때문에 화학양론적인 차이를 유발하기 쉽고 증착과정 동안 기판을 1400℃ 이상의 고온으로 유지해야 하기 때문에 Si나 SiC사이의 격자상수 차이(20%)나 열팽창계수 차이(8%)로 인한 misfit dislocation, stacking fault, 그리고 결함 등을 야기하기 쉬워지게 된다. 또한, 실란이나 수소가스는 강한 발화성 및 폭발성이 있어 위험할 뿐 아니라 각각 사용할 경우 공정이 복잡해지기 때문에 최근에는 Si와 C가 함께 함유되어 있는 단일 전구체를 이용한 박막증착이 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 앞에 언급한 Si와 C가 함께 함유되어 있는 SiC 전구물질 중 TMS (tetramethylsilane, (CH3)4Si), Aldrich. Co)를 이용하여 1000℃ 이하에서 β-SiC 박막을 합성하고 β-SiC와 실리콘 계면에 생기는 microvoid를 줄여 양질의 박막을 합성하고자 하였다.
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