선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서 ALD 방법에 의해 증착된 박막의 특성을 기존의 LPCVD 및 APCVD silicon oxide 박막과 비교하기 위하여 조성, 습식각률 등을 비교하였다. 먼저 XPS 에 의해 조성을 분석한 결과, O3/O2 혼합기체를 사용한 ALD 박막, 열산화막 및 모든 LPCVD 박막의 경우에는 Si 및 O 이외에 C나 C1 과 같은 불순물은 검출되지 않았고 Fig.
제안 방법
- 02의 굴절률을 얻었고, A Lewis base인 pyridineeHsN)과 NJ% 를 촉매로서 첨가하면 보다 낮은 온도와 낮은 원료기체 공급량에서도 박막 성장률을 향상시킬 수 있었다.6,7) 본 연구에서는 새로운 ALD 원료기체로서 SiHQ2와 ozone(O3)/O2 혼합기체를 이용하여 원자층 증착법에 의해 실리콘 산화막을 형성하고 증착된 박막의 특성들을 분석하였고, 기존의 저압 화학 기상 증착법이나 상압화학기상증착법 (APCVD, atmospheric- pressure chemical vapor deposition)에 의해 증착된 실리콘 산화막들과 특성을 비교 분석하였다.
- 박막의 막질을 상대적으로 평가하기 위해서 750:1로 희석된 HF 용액에서의 습식각률을 측정하였다. ALD 방식으로 증착된 박막과 기존의 LPCVD 및 APCVD 방법으로 형성된 박막의 특성비교를 위하여 TEL사의 상용 CVD 장비를 이용하여 실리콘 산화막을 증착하여 ALD 박막과의 비교 분석에 사용하였는더), 자세한 공정조건은 Table 1에 나타내었다.
- O3/O2 혼합기체의 공급량에 따라 굴절률이 변화하는 현상의 원인을 밝히기 위하여 Fig. 2에서 O3/O2 공급량이 적을 때 (0.4X109L)와 O3/O2 공급량이 비교적 많을 때 (2.4×109L)의 박막에 대해서 각각 XPS를 이용한 조성분석을 실시하였다. Fig.
- 원료기체를 순차적으로 펄스 형태로 traveling wave 형태의 반응관에 주입하여 박막을 증착하였다. 기판표면에 흡착하지 않은 기체 및 반응부산물을 효과적으로 제거하기 위하여 각 원료 기체들의 펄스 사이에 pumping과 N2(99.999%) purge를 2회씩 반복한 다음 후속의 원료기체 펄스를 주입하였다.
- 다음으로는 SiH2Cl2의 공급량을 1.2X109L 으로 고정하고 O3/O2 혼합기체의 공급량을 점차 증가시키면서 증착 속도와 박막의 굴절률을 조사하였다. Fig.
- 먼저 O 원료기체 종류에 따른 증착특성의 변화를 조사하였다. Si 원료기체인 SiH2Cl2와 O 원료기체인 H2O, O2, 또는 O3/O2 혼합기체의 공급량을 1010L까지 증가시키면서 300℃에서 실리콘 산화막을 증착한 결과, O3/O2 혼합기체를 이용한 경우에는 박막 증착이 잘 되었으나 H2O 및 O2를 사용한 경우에는 박막 증착이 거의 일어나지 않았다.
- 6 eV)이었다. 박막의 막질을 상대적으로 평가하기 위해서 750:1로 희석된 HF 용액에서의 습식각률을 측정하였다. ALD 방식으로 증착된 박막과 기존의 LPCVD 및 APCVD 방법으로 형성된 박막의 특성비교를 위하여 TEL사의 상용 CVD 장비를 이용하여 실리콘 산화막을 증착하여 ALD 박막과의 비교 분석에 사용하였는더), 자세한 공정조건은 Table 1에 나타내었다.
- 증착을 위한 기판으로는 p-type (100) Si wafer를 20mmX25mm 로 절단하여 사용하였고, Baker사의 6:1 BOE (buffered oxide etch) 용액으로 기판 표면의 자연 산화막을 제거한 후에 반응관 내에 장입하였다. 원료기체를 순차적으로 펄스 형태로 traveling wave 형태의 반응관에 주입하여 박막을 증착하였다. 기판표면에 흡착하지 않은 기체 및 반응부산물을 효과적으로 제거하기 위하여 각 원료 기체들의 펄스 사이에 pumping과 N2(99.
- 증착된 박막의 두께와 굴절률은 Sentech 사의 SE400 ellipsometer를 사용하여 파장 632.8 nm의 레 이저를 70° 의 각도로 입사시켜 측정하였다. 성분분석을 위해서는 PHI model 5700의 XPS 시스템을 이용하였는데, 사용된 X-ray는 monochromatic Al Ka (1486.
대상 데이터
- Si 원료기체로는 SiH2Cl2(99.999%)를 사용하였고 O 원료 기체로는 H2O와O2(99.999%), 그리고 6를 공급하는기체관 내에서 corona 방전을 일으켜 일부 분자를 Q로 만든 O3/O2 혼합기체를 비교하였다. O3/O2 혼합기체의 경우 본 연구의 실험조건에서 반응관 내부로 유입되는 03 농도는 UV 방식의 오존 농도 측정기 (IN-USA)를 사용하여 측정 한 결과 6의 1.
- 8 nm의 레 이저를 70° 의 각도로 입사시켜 측정하였다. 성분분석을 위해서는 PHI model 5700의 XPS 시스템을 이용하였는데, 사용된 X-ray는 monochromatic Al Ka (1486.6 eV)이었다. 박막의 막질을 상대적으로 평가하기 위해서 750:1로 희석된 HF 용액에서의 습식각률을 측정하였다.
- 5 at%로 측정 되었다. 증착을 위한 기판으로는 p-type (100) Si wafer를 20mmX25mm 로 절단하여 사용하였고, Baker사의 6:1 BOE (buffered oxide etch) 용액으로 기판 표면의 자연 산화막을 제거한 후에 반응관 내에 장입하였다. 원료기체를 순차적으로 펄스 형태로 traveling wave 형태의 반응관에 주입하여 박막을 증착하였다.
성능/효과
- 한편, 각 박막의 XPS 스펙트럼으로부터 Si peak과 O peak의 면적의 비를 계산하여 [O]/[Si]의 조성비를 측정한 결과, O3/O2 혼합기체를 사용한 ALD 박막, 열산화막 및 모든 LPCVD 박막의 경우 [O]/[Si] 비는 약 2로 측정되어 화학양론적인 실리콘 산화막임을 재차 확인할 수 있고, APCVD 박막의 경우에는 [O]/[Si] 비가 약 1로 측정되어 Si-rich한 비화학양론적인 실리콘 산화막임을 확인할 수 있었다. 750:1로 희석된 HF 용액을 습식각용액으로 사용하여 습식각 전후의 실리콘 산화막의 두께 차이를 통해 습식각률을 측정한 결과, Fig. 5에서 볼 수 있듯이 열산화막이 0.17nm/min으로 가장 낮은 값을 나타냈고, ALD 박막은 LPCVD와 APCVD 박막에 비해 낮은 0.35nm/min의 값을 나타내었다. 따라서 ALD 박막은 낮은 증착 온도에도 불구하고 LPCVD 및 APCVD 박막에 비해 치밀한 막질을 가진 것으로 판단된다.
- Si 원료기체인 SiH2Cl2와 O 원료기체인 H2O, O2, 또는 O3/O2 혼합기체의 공급량을 1010L까지 증가시키면서 300℃에서 실리콘 산화막을 증착한 결과, O3/O2 혼합기체를 이용한 경우에는 박막 증착이 잘 되었으나 H2O 및 O2를 사용한 경우에는 박막 증착이 거의 일어나지 않았다. H2O의 경우에는 공급량을 약 1011L로 크게 증가시켜도 증착률이 0.086 nm/cycle에 불과하였고 굴절률도 화학양론적인 SiO2에 비해 다소 높은 1.58으로 측정되었으며, O2의 경우에는 형성된 박막의 두께가 너무 얇아서 두께와 굴절률을 측정할 수 없었다. 따라서, O3/O2 혼합기체를 이용한 경우에 SiO2 박막이 증착되는 것은 전적으로 O3에 의한 것이라고 추론할 수 있다.
- 여러 가지 O 원료기체 중에서 O3/ O2 혼합기체가 박막 증착에 가장 효과적이었으며, O3/ O2의 공급량이 SiHKL의 공급량보다 2배 이상일 때 화학 양론적인 실리콘 산화막 형성이 가능하였고, O3/O2의공급량이 이보다 적을 때에는 Si-rich 박막이 증착되었다. O3에서 해리된 반응성 강한 O radical에 의해 기존의 보고된 ALD SiO2 결과들에 비해 낮은 원료기체 공급량에서 촉매를 사용하지 않고도 화학양론적인 실리콘 산화막을 증착할 수 있었고, 기존의 결과들에 비해 훨씬 높은 최고 0.35 nm/cycle의 증착 속도를 확보할 수 있었다. 본 연구에서 원자층 증착된 박막의 조성 및 습식각률을 기존의 LPCVD 및 APCVD 방법에 의해 증착된 박막들과 비교한 결과, 낮은 증착온도에서도 우수한 물리적 특성을 갖는 실리콘 산화막을 형성할 수 있었다.
- 위하여 조성, 습식각률 등을 비교하였다. 먼저 XPS 에 의해 조성을 분석한 결과, O3/O2 혼합기체를 사용한 ALD 박막, 열산화막 및 모든 LPCVD 박막의 경우에는 Si 및 O 이외에 C나 C1 과 같은 불순물은 검출되지 않았고 Fig. 4에 나타낸 바와 같이 Si 2p peak이 103.2 eV의 binding 에너지를 가지므로 화학양론적인 SiO2 박막임을 알 수 있었다. 그러나 금속유기물인 Si(OC2H5)4 을 원료기체로 사용한 APCVD 박막의 경우에는 박막 표면을 sputter cleaning한 후에도 계속 C peak이 검출되었고 Fig.
- 35 nm/cycle의 증착 속도를 확보할 수 있었다. 본 연구에서 원자층 증착된 박막의 조성 및 습식각률을 기존의 LPCVD 및 APCVD 방법에 의해 증착된 박막들과 비교한 결과, 낮은 증착온도에서도 우수한 물리적 특성을 갖는 실리콘 산화막을 형성할 수 있었다.
- 박막을 형성하였다. 여러 가지 O 원료기체 중에서 O3/ O2 혼합기체가 박막 증착에 가장 효과적이었으며, O3/ O2의 공급량이 SiHKL의 공급량보다 2배 이상일 때 화학 양론적인 실리콘 산화막 형성이 가능하였고, O3/O2의공급량이 이보다 적을 때에는 Si-rich 박막이 증착되었다. O3에서 해리된 반응성 강한 O radical에 의해 기존의 보고된 ALD SiO2 결과들에 비해 낮은 원료기체 공급량에서 촉매를 사용하지 않고도 화학양론적인 실리콘 산화막을 증착할 수 있었고, 기존의 결과들에 비해 훨씬 높은 최고 0.
- 1에 300℃에서 원료기체 공급량의 증가에 따른 박막의 성장속도의 변화를 나타내었다. 원료기체의 공급량이 증가함에 따라 박막 성장률이 증가하다가 3.6X109L이상에서 약 0.35 nm/cycle로 포화되었다. 본 실험에서 얻을 수 있었던 최대 증착률인 0.
- 5까지 점차 감소하였다. 이처럼 원료기체 공급량이 작을 때 화학양론적인 SiO2 박막의 굴절률인 1.46보다 높은 굴절률이 측정된 것으로 볼 때 원료기체 공급량이 작을 때에는 증착된 실리콘 산화막의 조성이 화학양론적인 SiO2와는 다를 것으로 판단되 었다.
- 50에서 포화되었다. 특히 O3/O2 혼합기체의 공급량이 증가할수록 증착속도 및 굴절률의 표준편차가 적은 균일한 박막을 얻을 수 있었다.
- 4에서 Si 2p peak이 낮은 binding 에너지 값으로 shift된 것으로 보아 Si-rich 박막이 형성된 것으로 판단된다. 한편, 각 박막의 XPS 스펙트럼으로부터 Si peak과 O peak의 면적의 비를 계산하여 [O]/[Si]의 조성비를 측정한 결과, O3/O2 혼합기체를 사용한 ALD 박막, 열산화막 및 모든 LPCVD 박막의 경우 [O]/[Si] 비는 약 2로 측정되어 화학양론적인 실리콘 산화막임을 재차 확인할 수 있고, APCVD 박막의 경우에는 [O]/[Si] 비가 약 1로 측정되어 Si-rich한 비화학양론적인 실리콘 산화막임을 확인할 수 있었다. 750:1로 희석된 HF 용액을 습식각용액으로 사용하여 습식각 전후의 실리콘 산화막의 두께 차이를 통해 습식각률을 측정한 결과, Fig.
후속연구
- 실리콘 산화물(SiO, 은 반도체 소자 내에서 유전물질로서 가장 널리 사용되어 온 재료로서, 2)SiO2 박막은 주로 700℃ 이상의 온도에서 저압화학기상증착(LPCVD, low-pressure chemical vapor deposition) 방법으로 증착되고 있으나 점차 step coverage 및 공정온도 측면에서 그 한계에 다다르고 있는 실정이다. 따라서 SiO2 박막의 증착에 ALD 방법을 적용함으로서 박막의 두께 균일도 및 물성을 향상시키고 thermal budget을 감소시킴으로서 반도체 소자의 특성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 특히 매우 얇은 두께에서 우수한 물성 및 step coverage가 요구되는 gate의 spacer의 경우에 그 적용이 기대되고 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.