초록 ▼

플라즈마 화학증착법을 사용하여 저온에서 실리콘 모재위에 알루미늄 산화박막을 증착하였다. 이때 반응기체로서 Trimethlyaluminum 및 N?O 그리고 헬륨기체를 사용하였다. 박막의 성분 및 미시구조, 굴절을 그리고 step coverage 등의 박막의 특성을 살펴보고 박막의 증착 조건에 따른 박막의 특성과 증착속도를 연구하였다. 또한 증착박막의 고직접 소자제조공정에서의 절연박막으로 사용될 가능성을 살펴보기 위하여 증착박막의 전기적 특성과 에칭 특성에 관하여는 연구하였다.
박막의 증착 속도와 구조는 증착온

플라즈마 화학증착법을 사용하여 저온에서 실리콘 모재위에 알루미늄 산화박막을 증착하였다. 이때 반응기체로서 Trimethlyaluminum 및 N?O 그리고 헬륨기체를 사용하였다. 박막의 성분 및 미시구조, 굴절을 그리고 step coverage 등의 박막의 특성을 살펴보고 박막의 증착 조건에 따른 박막의 특성과 증착속도를 연구하였다. 또한 증착박막의 고직접 소자제조공정에서의 절연박막으로 사용될 가능성을 살펴보기 위하여 증착박막의 전기적 특성과 에칭 특성에 관하여는 연구하였다.
박막의 증착 속도와 구조는 증착온도에 따라 크게 달라짐을 알 수 있었다. 250℃이상에서 증착된 박막은 매우 미세한 결정립으로 이루어진 다결정 γ상의 알루미나 이였다. 증착박막에서 발견딘 불순물은 수화물 형태로 존재하는 수소로 확인되었고 그 농도는 증착온도가 증가할 수록 적어졌다.
SiO?, 이나 Si?N? 와 같은 절연박막과 비교하여 볼때 좋은 전기적 물성을 가지고 있었다. aluminum oxide 박막의 유전상수값은 7-8 이고 파괴저항은 8VM/㎝이상의 물성을 나타내었다. 또한 증착 온도가 높을 수록 전기적 물성이 향상되었다.
에칭실험 결과 플라즈마 화학증착법으로 증착된 알루미늄 산화박막은 매우 특이한 에칭특성을 갖는 것으로 나타났는데, 건식 에칭속도는 SiO?에 비하여 수 백배 낮았으나, 반면 습식 에칭속도는 매우 큼을 알 수 있었다. 이같이 낮은 건식 에칭속도는 플라즈마 화학증착된 알루미늄 산화박막이 etch barrier 로 유망함을 시사하여 준다.

Abstract ▼

Aluminum oxide film has been deposited on silicon substrates at low temperature (150-350℃) by plasma enhanced chemical vapor deposition using trimethlyaluminum N2O and helium gases. The film properties including chemical composition, microstructure refractive index and step coverage were investiga

Aluminum oxide film has been deposited on silicon substrates at low temperature (150-350℃) by plasma enhanced chemical vapor deposition using trimethlyaluminum N2O and helium gases. The film properties including chemical composition, microstructure refractive index and step coverage were investigated and the dependence of the film properties and deposition rate on deposition condition were studied. Also electric and etch properties were investigated for the application in VLSI (Very Large Scaled Intergrated circuit) process.
The film structure and deposition rate were mostly dependent on the deposition temperature. The film deposited above 200℃ has an exteremely fine crystalline γ-alumina structure. Hydrogen existed in the type of hyroxide and its concentratio decreases as deposition temperature increases.
The aluminum oxide film had good electric properties, compared with other insulating films, such as SiO2 and Si3N4. The dielectric constant of aluminum oxide was 7-8 and the breakdown woltage was above 8 MV/㎝.
The aluminum oxide film has a very particular etch property. The dry etch rate was several hundreds times slower than thermally grown silicon oxide, while the wet etch rate was very fast. The slow dry etch rate in flourine system means that aluminum oxide film by PECVD is a promising insulating meterial for etch barrier.

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...8
• 제 2 장 연 구 방 법...10
• 제 1 절 연 구 내 용...10
• 제 2 절 세 부 과 제 별 연 구 내 용...11
• 제3장 연구결과...13
• 제 1 세 부 목 차...16
• 제 1 장 서 론...17
• 제 2 장 연 구 방 법...22
• 제 1 절 문헌조사...22
• 제 2 절 플라즈마화학 중착장치...34
• 제 3 절 증 착 실 험...40
• 제 4 절 중착층 분석방법...41
• 제 5 절 플라즈마 중간생성물에 관한 연구...44
• 제 3 장 결 과 및 고 찰...48
• 제 1 절 중착변수에 따른 중착특성 변화...48
• 제 2 절 박막의 미세구조...74
• 제 3 절 박막의 Step Coverage...79
• 제 4 장 결 론...86
• 제 1 절 중착특성에 따른 중착 특성 변화...86
• 제 2 절 알루미늄 산화박막의 미세구조 및 성분...87
• 제 3 절 OES 에의한 플라즈마 진단...87
• 제 2 세 부 목 차...92
• 제 1 장 서 론...93
• 제 2 장 연 구 방 법...96
• 제 1 절 문헌조사...96
• 제 2 절 실험방법...122
• 제 3 장 연 구 결 과 및 고 찰...130
• 제 1 절 누설전류 및 파괴저항 측정결과...130
• 제 2 절 C-V 측정을 이용한 유전특성 고찰...143
• 제 4 장 결 론...162
• 제 1 절 I-V 및 I-T 특성...162
• 제 2 절 C-V 특성...163
• 제 5 장 참 고 문 헌...164
• 제 3 세 부 목 차...166
• 제 1 장 서 론...168
• 제 2 장 연 구 방 법...171
• 제 1 절 문 헌 조 사...171
• 제 2 절 실험 장치 및 실험 방법...187
• 제 3 장 결 과...200
• 제 1 절 Aluminum oxide 박막의 습식 에칭 특성...200
• 제 2 절 건식 에칭 특성...205
• 제 4 장 고 찰...233
• 제 1 절 플라즈마 화학 중착한 aluminum oxide의 에칭 기구...233
• 제 2 절 Aluminum oxide의 $CF_4$계와 $CCl_4$계에서의 에칭 특성 비교...239
• 제 5 장 결 론...244
• 제 1 절 습 식 에 칭 특 성...244
• 제 2 절 건 식 에 칭 특 성...244
• 제 6 장 참 고 문 헌...246