[논문]고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의 광학적 및 전기적 특성

권혁규; 유상현; 김준현; 김창구

doi:10.9713/kcer.2021.59.2.254

초록
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고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의 광학적 및 전기적 특성을 소스파워와 압력을 변화하며 분석하였다. 고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의 F/C 비율은 2단계 증착 메커니즘의 작용으로 소스파워가 증가할수록 증가하였고 압력이 증가할수록 감소하였다. 고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의 F/C 비율 변화는 불화탄소막의 광학적 및 전기적 특성 변화에 직접적으로 영향을 끼쳤다. 즉, 불화탄소막의 굴절률은 F/C 비율 변화 양상과는 달리 소스파워가 증가할수록 감소하였고 압력이 증가할수록 증가하였는데 이는 F/C 비율이 증가할수록 전자분극작용이 억제되고 불화탄소막의 망상조직이 약화되어 굴절률이 감소하기 때문이었다. 불화탄소막의 비저항은 F/C 비율 변화와 같이 소스파워가 증가할수록 증가하였고 압력이 증가할수록 감소하였는데 이는 F/C 비율이 증가할수록 주변 전자들을 반발하려는 경향이 강해져서 비저항이 증가하기 때문이었다. 고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의 F/C 비율 조절로 불화탄소막의 광학적 및 전기적 특성을 직접적으로 변화할 수 있으므로 불화탄소막이 반도체소자제조공정에서 저 유전상수 물질 대체용으로 가능할 수 있음이 예상된다.

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Optical and electrical characteristics of the fluorocarbon films deposited in a high-density C4F8 plasma under various source powers and pressures were investigated. The F/C ratio of the fluorocarbon film deposited in a high-density C4F8 plasma increased with increasing source power and decreasing p...

Optical and electrical characteristics of the fluorocarbon films deposited in a high-density C4F8 plasma under various source powers and pressures were investigated. The F/C ratio of the fluorocarbon film deposited in a high-density C4F8 plasma increased with increasing source power and decreasing pressure due to two-step deposition mechanism. The change in the F/C ratio of the film directly affected the optical and electrical characteristics of the fluorocarbon films deposited in a high-density C4F8 plasma. The refractive index of the fluorocarbon film increased with decreasing source power and increasing pressure contrary to the dependence of the film's F/C ratio on the source power and pressure. This was because the increase in the F/C ratio suppressed electronic polarization and weakened the network structures of the film. The resistivity of the fluorocarbon film showed the same behavior as its F/C ratio. In other words, the resistivity increased with increasing source power and decreasing pressure, resulting from stronger repellence of electrons at higher F/C ratios. This work offers the feasibility of the use of the fluorocarbon films deposited in a high-density C4F8 plasma as an alternative to low dielectric constant materials because the optical and electrical properties of the fluorocarbon film can be directly controlled by its F/C ratio.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Schematic of the inductively coupled plasma system for the deposition of fluorocarbon films.
그림 Fig. 2. Carbon 1s XPS spectra of the fluorocarbon films deposited in high-density C₄F₈ plasmas at (a) low power (100 W)/low pressure (10 mTorr), (b) high power (400 W)/low pressure (10 mTorr), (c) low power (100 W)/high pressure (40 mTorr), and (d) high power (400 W)/ high pressure (40 mTorr). The deconvolution of the spectra was represented as thin lines.
그림 Fig. 3. F/C ratio of the fluorocarbon films deposited in high-density C₄F₈ plasmas as functions of source power and pressure.
그림 Fig. 4. Optical emission spectra of high-density C₄F₈ plasmas at (a) high power (400 W)/low pressure (10 mTorr) and (b) low power (100 W)/high pressure (40 mTorr).
$Fig. 5. Refractive index of the fluorocarbon films deposited in high-density C<sub>4</sub>F<sub>8</sub> plasmas as functions of source power and pres-sure.$ 그림 Fig. 5. Refractive index of the fluorocarbon films deposited in high-density C₄F₈ plasmas as functions of source power and pres-sure.
그림 Fig. 6. Resistivity of the fluorocarbon films deposited in high-density C₄F₈ plasmas as functions of source power and pressure.

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