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SiOC 박막의 허용 가능한 유전상수 설정에 대한 연구
Study on Availability about the Dielectric Constant of SiOC Thin Film 원문보기

韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society, v.19 no.5, 2010년, pp.347 - 352  

오데레사 (청주대학교 반도체설계공학과)

초록
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SiOC 박막의 유전상수를 서로 다른 2가지 방법을 사용하여 계산하고 그 차이점에 대하여 비교분석하였다. SiOC 박막의 유전장수는 전형적인 유전상수 측정법으로써 MIS 구조를 이용하여 C-V 측정법에 의하여 얻을 수 있으며, 또한 엘립소미터를 이용한 굴절률로부터 $n^2$을 구하는 방법이 있다. SiOC 박막의 유전상수는 쌍극자, 이온, 전자의 성분으로 이루어지며, 댁개 쌍극자 성분은 무시된다. 박막을 증착하는 동안 플라즈마에 의한 프리커서의 해리로부터 이온결합이 생성되면서 증착된다. 증착한 박막의 유전상수는 주로 이온결합 효과가 주를 이루었다. 열처리를 하면서 OH 수산기의 기화에 의해 유전상수는 감소되는데 이때 이온의 효과도 더불어 감소하게 된다. 상대적으로 무시되었던 전자에 의한 분극의 효과가 나타나면서 유전상수는 더욱 감소하였다. 하지만 물리 화학적 그리고 전기적으로 안정된 SiOC 박막은 이온과 전자에 의한 분극의 효과가 없어지는 무 분극성의 박막으로서 유전상수는 열처리한 박막에서 2.0 정도인 것으로 측정되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

To research the reduction of the dielectric constant depending on the ionic and electronic effects, the dielectric constant of SiOC film was obtained by C-V measurement using the structure of metal/SiOC film/Si, and $n^2$ calculated by the refractive index. The dielectric constant of SiOC...

주제어

#SiOC 박막   #굴절계수   #유전상수   #커패시턴스   #전자효과  

AI 본문요약
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문제 정의

  • CVD 방법에 의한 SiOC 박막이 유전상수가 낮아지는 원인에 대하여 많은 연구가 진행되어왔으나, 명확한 해석은 이루어지지 않고 있었다. SiOC 박막의 유전상수가 낮아지는 원인을 찾기 위해서 굴절률과 전자의 효과, 커패시턴스와 미분치가 천이되는 정도를 조사하여 그 동안 중요시 되지 않았던 SiOC 박막에서 전자의 분극효과에 대하여 살펴보았다. SiOC 박막은 증착될 경우 이온의 효과가 극대화되며, 열처리에 의하여 이온성분들은 많이 감소가 된다.
  • 그리고 이온의 감소에 의한 유전상수의 감소에 대한 연구는 많이 이루어져 왔지만 전자의 효과에 의한 유전상수의 감소효과에 대한 연구는 많이 이루어지지 못하였다. 본 실험을 통하여 SiOC 박막이 유전상수가 낮아지는 원인에 대한 전자의 효과를 살펴봄으로써 그 동안의 많은 논란이 되어왔던 지나치게 낮은 유전상수에 대한 원인을 살펴보았다.
  • 본 연구에서는 SiOC 박막이 증착되는 과정에서 유전상수가 낮아지고, 다시 열처리에 의해서 유전상수가 낮아지는 원인들에 대한 성분을 분석하였다. 유전상수가 낮아지는 원인에는 여러 가지가 있으며, 각각의 성분들이 집적회로 소자에 미치는 영향을 조사하여 설계 가능한 유전상수의 값에 대한 타당성을 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
SiOC 박막의 유전상수는 무엇으로 이루어지는가? SiOC 박막의 유전장수는 전형적인 유전상수 측정법으로써 MIS 구조를 이용하여 C-V 측정법에 의하여 얻을 수 있으며, 또한 엘립소미터를 이용한 굴절률로부터 $n^2$을 구하는 방법이 있다. SiOC 박막의 유전상수는 쌍극자, 이온, 전자의 성분으로 이루어지며, 댁개 쌍극자 성분은 무시된다. 박막을 증착하는 동안 플라즈마에 의한 프리커서의 해리로부터 이온결합이 생성되면서 증착된다.
CVD 방법에 의해 SiOC 박막의 유전상수가 낮아지는 원인에 대한 해석은 본 실험에서 어떻게 나타났는가? CVD 방법에 의한 SiOC 박막이 유전상수가 낮아지는 원인에 대하여 많은 연구가 진행되어왔으나, 명확한 해석은 이루어지지 않고 있었다. SiOC 박막의 유전상수가 낮아지는 원인을 찾기 위해서 굴절률과 전자의 효과, 커패시턴스와 미분치가 천이되는 정도를 조사하여 그 동안 중요시 되지 않았던 SiOC 박막에서 전자의 분극효과에 대하여 살펴보았다. SiOC 박막은 증착될 경우 이온의 효과가 극대화되며, 열처리에 의하여 이온성분들은 많이 감소가 된다. 대신에 상대적으로 전자의 효과가 나타나기 시작하면서 유전상수의 변화가 일어나기 시작한다. 전자 분극에 의한 유전상수의 감소는 집적회로 공정상에 필요한 절연막으로써 적합하지 않으며, 이온분극과 전자분극이 상쇄되는 무분극성을 갖는 박막이 이상적인 절연막으로서 기능을 충분히 수행할 수 있게 된다. 그러므로 본 실험에서 측정한 SiOC 박막들 중에서 가장 집적회로 설계 허용 가능한 유전상수는 열처리한 샘플에서 2.
박막내에 나노 기공을 형성하여 유전상수가 낮은 진공의 기공에 의해서 SiO2 박막의 유전상수를 낮게 만드는 방법은? SiOC 박막은 반도체 소자의 고속화와 소형화에 따른 문제점을 해결할 수 있는 차세대 절연막으로서 기존의 SiO2 박막을 대신할 수 있는 대표적인 층간절연막으로 알려져 있다. 박막내에 나노 기공을 형성하여 유전상수가 낮은 진공의 기공에 의해서 SiO2 박막의 유전상수를 낮게 만들 수 있는 방법으로는 플라즈마를 사용하는 chemical vapor deposition (CVD, 화학적 증착) 방법과 스핀 코팅 방법이 있다. 그 중에서도 CVD 방법은 기공의 형성에 의해서 뿐만이 아니라 분극의 감소에 의한 밀도의 감소가 유전상수를 떨어뜨리는 것으로 보고되고 있다 [1-6].
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참고문헌 (15)

  1. 이상원, 한국진공학회지. 18, 178 (2009). 

  2. A. Grill and D. A. Neumayer, J. Appl. Phys. 94, 6697 (2003). 

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  3. Saravanapriyan Sriraman, Eray S. Aydil, and Dimitrios Maroudas, IEEE Trans. Plasma Sci. IEEE Nucl. Plasma Sci. Soc. 30, 112 (2002). 

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  15. T. Oh, IEEE Trans. Nanotechnology 5, 23 (2006). 

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