초록 ▼

본 연구는 차세대 반도체제조에 적용될 W-LPCVD에 관한 기초연구로서 W-LPCVD의 장점인 선택증착특성 조사 및 향상과 W-LPCVD의 화학증착반응기구의 규명을 그 목표로 하여 1차년도의 연구는 R&D용 W-LPCVD 장치설계 및 제작, WF6-AR. WF6-H2, WF6-H2-SIH4 등의 화학반응계에 대한 열역학적 고찰, 각 화학반응계에 대한 예비실험을 수행하였다. 열역학적인 고찰을 한 결과 각 화학반응계에 대한 이론적 최적증착조건을 얻을 수 있었으며, 예비실험을 수행한 결과 SI 환원반응에 W 박막의 화학증착은 제한두께 현

본 연구는 차세대 반도체제조에 적용될 W-LPCVD에 관한 기초연구로서 W-LPCVD의 장점인 선택증착특성 조사 및 향상과 W-LPCVD의 화학증착반응기구의 규명을 그 목표로 하여 1차년도의 연구는 R&D용 W-LPCVD 장치설계 및 제작, WF6-AR. WF6-H2, WF6-H2-SIH4 등의 화학반응계에 대한 열역학적 고찰, 각 화학반응계에 대한 예비실험을 수행하였다. 열역학적인 고찰을 한 결과 각 화학반응계에 대한 이론적 최적증착조건을 얻을 수 있었으며, 예비실험을 수행한 결과 SI 환원반응에 W 박막의 화학증착은 제한두께 현상을 가지며 증착온도 335℃에서 300-700A 정도의 최대 제한 두께를 얻을 수 있었다. 수소환원에 의한 W박막의 화학증착은 약15.4KCAL/MOL의 겉보기 활성화에너지를 가지며 전체 화학증착반응은 표면반응에 의해 지배됨을 알 수 있었다. SIH4 환원반응에 의하여 W박막 제조시 증착속도는 WF2, SIH4의 입력량에 의존하며 수소환원반응에 의한 W박막증착에 비하여 약5배의 증착속도를 얻을 수 있었다.

목차 Contents

• 제1장 서 론...17
• 제2장 문헌조사...24
• 제1절 텅스텐과 tungsten silicide의 특성...24
• 제2절 저압화학증착기구...25
• 제3절 tungsten박막이 저압화학증착기구...31
• 1. silicon환원반응...32
• 2. 수소 환원반응...35
• 3. $SiH_4$ 환원반응...36
• 제4절 저압화학 증착법으로 증착된 텅스텐 박막의 VLSI 소자에 대한 활용성...37
• 제3장 열역학적 고찰...39
• 제1절 열역학적 평형 조성의 계산방법...39
• 제2절 $WF_6$-Ar 화학반응계의 열역학적 평형농도...41
• 제3절 $WF_6-H_2$ 화학반응계의 열역학적 평형농도...46
• 제4절 $WF_6-H_2-SiH_4$ 화학반응계의 열역학적 평형농도...48
• 제5절 CVD phase Diagram...56
• 제4장 W-LPCVD장비 설계 및 제작...60
• 제1절 Reactor...62
• 제2절 Heating System...65
• 제3절 Vacuum System...73
• 제4절 Feeding System...75
• 제5장 실험방법...76
• 제1절 시편 준비 및 반응기체...76
• 제2절 화학증착 실험 순서...76
• 제3절 증착층의 두께 및 물성조사...80
• 제6장 실험결과 및 고찰...81
• 제1절 $WF_6$의 실리콘 환원반응...81
• 1. 증착온도가 $WF_6$의 실리콘 환원반응에 미치는 영향...81
• 2. 증착층의 X-선 회절 및 투과전자현미경 관찰...83
• 제2절 $WF_6$의 수소환원반응에 의한 텅스텐 박막 증착...88
• 1. 증착층의 결정구조...88
• 2. 증착시간이 tungsten 화학증착반응에 미치는 영향...89
• 3. 증착온도가 tungsten 화학증착반응에 미치는 영향...89
• 제3절 $WF_6$의 SiH₄환원반응에 의한 텅스텐 박막 증착...94
• 1. 증착시간이 텅스텐 박막의 증착 두께에 미치는 영향...94
• 2. $WF_6$분압이 tungsten화학증착속도에 미치는 영향...94
• 3. $SiH_4$분압이 tungsten화학증착속도에 미치는 영향...94
• 제7장 결 론...101
• 참고문헌...103
• 부록 : 평형농도 계산을 위한 전자계산기 프로그램...108