[논문]굴절률에 의한 유전상수와 전자에 의한 분극에 대한 상관성

오데레사

doi:10.5757/jkvs.2009.18.1.024

굴절률에 의한 유전상수와 전자에 의한 분극에 대한 상관성
Correlation between Dielectric Constant and Electronic Polarization by the Reflective Index 원문보기

韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society, v.18 no.1, 2009년, pp.24 - 29

초록
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층간 절연막으로 사용 가능한 SiOC 박막에 대하여 유전상수가 낮아지는 원인을 이온에 의한 분극과 전자에 의한 분극에 대하여 측정하였다. MIS 구조를 이용하여 전형적인 C-V측적법에 의하여 유전상수를 구하였으며, 굴절률을 측정하여 전자에 의한 분극의 효과에 의한 유전상수를 측정하고 서로 비교하였다. SiOC 박막의 화학적인 특성은 FTIR 분석을 이용하였으며, FTIR 분석에서 디컨벌류션한 데이터는 탄소의 함량에 대한 변화를 구하였다. 탄소의 함량변화는 굴절률의 변화와 비슷한 경향성을 나타내었으나, 유전상수와는 반비례하였다. 전자에 의한 분극의 효과는 유전상수가 떨어지는 것에 큰 영향을 주지는 않았으며, 이온에 의한 분극의 효과가 SiOC 박막의 유전상수를 낮게 하는 효과가 더욱 크게 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

The SiOC film as inter layer insulator was researched the reason of the decreasing the dielectric constant by the ionic polarization and electronic polarization, respectively. The dielectric constant was measured using the conventional C-V measurement system, and the reflective index owing to the electronic polarization. Two kinds of dielectric constants were compared and then induced the origin of low-k materials. The chemical properties of the SiOC film were analyzed by the FTIR spectra, and the carbon content was obtained by the deconvoluted data of FTIR spectra. The variation of the carbon content tended to similar to the trend of reflective index, but was in inverse proportion to the dielectric constant. The effect of the electronic polarization did not affect the decreasing the dielectric constant, however the ionic polarization decreased effectively the dielectric constant of the SiOC film.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

하지만 유기화학 반응 중에서 C-H 수소 반응과 같은 특이한 반응이 입증되면서 C-H 결합의 elongation 반응이 결합길이를 길게 만들면서 SiOC 박막을 이상적인 비정질 결합구조를 만들어내는 사실이 알려지면서 SiOC 박막은 다시 많은 연구자들의 관심의 대상이 되었다. 유전상수가 낮아지는 데는 비정질 결정구조가 필수적으로 요구되며 박막의 표면 특성 또한 단단하고 차세대 디스플레이나 전자 종이 등에도 쓰여질 수 있는 가능성이 대두되고 있는 신소재 물질이다 [17-22], 본 연구에서는 분극의 특성으로부터 SiOC 박막의 유전상수가 낮아지는 효과의 원인에 대하여 조사하였다.

제안 방법

BTMSM 프리커서는 어 플라이 머티리얼사의 P5000을 이용하였다. SiOC 박막의 표면의 특성 변화는 유량비를 변화시키면서 증착한 박막 표면의 화학적 변화를 관측하기 위해서 FTIR (Fourier transform infrared, Galaxy 7020A) 분석기를 이용하였다. 박막의 굴절률은 632.
SOD 및 CVD를 이용하여 현재 상업화 되고 있는데, 평탄도나 균일성면에 있어서 CVD 방법에 의한 SiOC 박막이 차세대 절연물질이 될 것으로 주목받고 있다. [1-5], CVD방법으로 SiOC 박막을 만들기 위해서는 개스 프리커서로는 미국 어플라이드머트리 얼스의 '블랙다이아몬드', 노벨러스의 '코랄', ASMI의 '오로라 등이 있으며, 이런 가스들이 진공 챔버 내에서 플라즈마 에너지에 의해 해리가 되고 재결합되는 과정에서 유전상수가 낮아지는 비정질 결합구조의 SiOC 절연 박막이 만들어진다 [6-10], 반도체 소자에서 SiO₂ 산화막의 절연특성을 개선하고자 진공과 같은 수준의 절연특성이 좋은 새로운 물질을 개발하기 위해서 초기에 SiOC 박막은 내부에 나노기공을 포함하여 유전상수가 낮아지는 메카니즘에 의해 많은 사람들이 알킬기를 많이 포함하도록 프리커서를 제시하고 기공을 포함한 SiOC 박막을 만들기 시작하였다. 하지만 기공을 많이 포함하여 유전 상수가 낮아지더라도 기계적인 강도가 낮아지는 치명적인 단점들이 드러나면서 기공에 의한 SiOC 박막의 형성은 매력을 잃게 되었다 [11-16].
eve방법에 의해 SiOC 박막을 만들고 전자와 이온에 의하여 유전상수가 낮아지는 효과에 대하여 살펴보았다. 굴절률로부터 얻은 전자의 분극효과에 의한 유전상수의 변화에 크게 작용하지 못하였으며, C-V 측정으로부터 얻은 이온 분 극에 의한 유전상수가 변화의 폭이 컸으며, BTMSM과산소의 유량비에 따라서 유전상수의 변화폭이 컸다.
3의 FTIR 스펙트라의 데이터를 부분적으로 950-1250 cm-1 영역에서의 주결합을 확대하였다. 그리고 화학적 이동과 유전 상수와의 상관성에 대하여 분석하였다. 24-28 샘플들 중에서 대부부의 주결합은 불루 쉬프트(blue-shift)를 보여준다.

대상 데이터

기체를 흘려보내는 라인은 증착이 이루어지는 동안 35도를 유지하면서, 10초동안 증착하였다. BTMSM 프리커서는 어 플라이 머티리얼사의 P5000을 이용하였다. SiOC 박막의 표면의 특성 변화는 유량비를 변화시키면서 증착한 박막 표면의 화학적 변화를 관측하기 위해서 FTIR (Fourier transform infrared, Galaxy 7020A) 분석기를 이용하였다.
8 nm 의 소스를 갖는 엘립소미터를 사용하여 측정하였다. C-V 측적은 전극공정을 거쳐서 MIS구조 (metal/SiOC박막/기판)를 만들고 1MHz에서 HP 4284A 분석기를 이용하였다.
SiOC박막은 p-type(100)Si 기판 위에 플라즈마를 이용한 화학적 기상증착 방법에 의해서 증착되었다. 증착시 RF 파워는 13.
SiOC 박막의 표면의 특성 변화는 유량비를 변화시키면서 증착한 박막 표면의 화학적 변화를 관측하기 위해서 FTIR (Fourier transform infrared, Galaxy 7020A) 분석기를 이용하였다. 박막의 굴절률은 632.8 nm 의 소스를 갖는 엘립소미터를 사용하여 측정하였다. C-V 측적은 전극공정을 거쳐서 MIS구조 (metal/SiOC박막/기판)를 만들고 1MHz에서 HP 4284A 분석기를 이용하였다.

이론/모형

Fig. 4(a)는 성분비에 따라서 달라지는 SiOC 박막의 비정질 도가 달라지게 되며, 탄소의 함량이 달라지는 효과를 알아보기 위해서 Fig. 4(a)와 같이 각각의 데이터에 대하여가우시안 픽 디컨벌류션 방법을 사용하였다. 950-1200 cm-1 영역은 3가지 종류의 결합으로 이루어졌다고 볼 수 있으며, 첫번째 결합은 Si-C 결합, 두번째 결합은 Si-0-C 결합 혹은 C-0 결합이며, 세번째 결합은 Si-0 결합으로 이루어져 있다.

성능/효과

굴절률로부터 얻은 전자의 분극효과에 의한 유전상수의 변화에 크게 작용하지 못하였으며, C-V 측정으로부터 얻은 이온 분 극에 의한 유전상수가 변화의 폭이 컸으며, BTMSM과산소의 유량비에 따라서 유전상수의 변화폭이 컸다. 층간 절연 먹으로서의 SiOC 박막이 유전상수가 낮아지는 원인으로는 C-H 결합의 늘어짐 현상에 의한 이온분극의 상쇄가 이상적인 비정질 결정구조에 가깝게 결정구조를 변화시키기 때문인 것으로 확인되었다.
여러가지 분석자료를 종합적으로 볼 때 샘플 26번이 유전 상수가 가장 낮으면서도 탄소의 함량이 많은 비정질 도가 가장 놓은 SiOC 박막이라고 할 수 있겠다. 전자에 의한 유전 상수의 감소효과는 무시할 수 있으며, SiOC 박막의 경우 유전 상수는 대부분이 이온분극의 감소에 의하여 유전 상수가 감소되는 것으로 나타났다.
놓은 SiOC 박막이라고 할 수 있겠다. 전자에 의한 유전 상수의 감소효과는 무시할 수 있으며, SiOC 박막의 경우 유전 상수는 대부분이 이온분극의 감소에 의하여 유전 상수가 감소되는 것으로 나타났다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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