초록 ▼

본 연구에서는 60Hz의 주파수를 사용하는 일반 상용 전원을 이용한 PECVD 방법으로 양질의 TiN 박막을 제작하여 그 특성을 조사하였다. TiN 박막은 $H_2$, $N_2$, 그리고 $TiCl_4$ 혼합기체를 사용하고, 일반 상용 전원인 60Hz를 이용하여 유리 기판위에 증착하였다. 먼저 TiN 박막의 증착 온도에 대한 특성 의존성을 조사하기 위해서 각기체들의 분압, 방전 전력, 증착 시간들을 고정($TiCl_4$ : 5mTorr, $N

본 연구에서는 60Hz의 주파수를 사용하는 일반 상용 전원을 이용한 PECVD 방법으로 양질의 TiN 박막을 제작하여 그 특성을 조사하였다. TiN 박막은 $H_2$, $N_2$, 그리고 $TiCl_4$ 혼합기체를 사용하고, 일반 상용 전원인 60Hz를 이용하여 유리 기판위에 증착하였다. 먼저 TiN 박막의 증착 온도에 대한 특성 의존성을 조사하기 위해서 각기체들의 분압, 방전 전력, 증착 시간들을 고정($TiCl_4$ : 5mTorr, $N_2$ : 60mTorr, $H_2$ : 900mTorr, 방전 전력 : 21W, 증착 시간 : 3시간)시키고 온도를 ${300^{\circ}C}$에서 ${580^{\circ}C}$까지 변화시키면서 증착 실험을 수행하였다. 또 질소 분압비에 따른 박막의 특성 의존성을 조사하기위해서 질소 분압비를 20mTorr에서 100mTorr까지 변화시키고 다른 기체의 분압, 방전 전력, 증착 온도, 증착 시간들을 고정(($TiCl_4$ : 5mTorr, $H_2$ : 900mTorr, 방전 전력 : 21W, 증착 시간 : 3시간, 증착 온도 : ${500^{\circ}C}$)하여 증착 실험을 수행하였다. 여기에서 박막의 증착율과 X-선 회절 실험을 통한 방향 배향성, 격자상수, 결정성 등을 결정하였고, 박막의 비저항, 반사도, 투과도 등을 측정하였다. 이상의 실험에서 조사한 내용을 요약하면 다음과 같다.저주파 플라스마 CVD롤 제작한 박막은 (200) 결정면의 강한 방향 배향성을 보이고 있다. (200)면은 가장 낮은 에너지면(energy plane)에 부합되며, NaCl형의 면심입방구조(NaCl-type fcc structure)를 가진다. 또 본 실험에서 나타난 격자상수의 값은 $4.22{\AA}$-$4.27{\AA}$의 범위에서 나타낸다. 또 증착 온도와 질소 분압비의 증가는 TiN 박막의 결정성을 향상시키고 있는 것으로 보인다. 본 실험에서 나타난 TiN 박막의 비저항 값은 354∼60${\mu}\Omega$cm이다. 증착온도의 증가에 따라 TiN 박막의 비저항 값은 354${\mu}\Omega$cm(증착온도:${300^{\circ}C}$)에서 60${\mu}\Omega$cm(증착온도:${580^{\circ}C}$)으로 급격히 감소한다. 질소 분압비에 따른 비저항 값의 변화는, 질소분압비의 증가에 따라서 비저항 값은 증가하여 질소 분압비가 60mTorr에서 223${\mu}\Omega$cm의 비저항값을 가지며, 질소 분압비가 더욱 증가하면서 비저항 값은 다시 감소하여질소 분압비가 100mTorr에서는 92${\mu}\Omega$cm의 비저항 값을 가진다. TiN 박막의 광학적 특성은 높은 적외선 영역의 반사와 가시광 영역에서의 가파른 모퉁이(edge)로서 특정 지을 수있다. 박막의 색깔은 ${500^{\circ}C}$이상에서 밝은 금빛의 색깔을 나타내고 그 이하의 온도에서는어두운 금빛을 나타낸다. TiN 박막의 투과도는 근적외선 영역에서 매우 낮은 수치(<8%)를 보이고 있으며, 300-500nm의 가시광 영역에서는 TiN 박막은 선택적인 투과도(selective transparancy)를 보이고 있다.

Abstract ▼

In this study, we investigate a possibility of TiN thin filmfarbrication and the properties of the films using low frequency plasma enhancedchemical vapor deposition. Titanium Nitride (TiN) thin films are deposited onto glassby low frequency (60Hz) plasma enhanced chemical vapor deposition(L

In this study, we investigate a possibility of TiN thin filmfarbrication and the properties of the films using low frequency plasma enhancedchemical vapor deposition. Titanium Nitride (TiN) thin films are deposited onto glassby low frequency (60Hz) plasma enhanced chemical vapor deposition(LF-PECVD) usinggaseous mixture of $H_2$, $N_2$, and $TiCl_4$.
The experiment is carried out in the range of temperature between ${300^{\circ}C}$ and ${580^{\circ}C}$ with varying $N_2$ partial pressure from 20mTorr to 100mTorr at a fixed power(21W).As the deposition temperature increases, the deposition rate decreases from 93.7 to28.4nm/hour and the resistivity decreases from 354 to 60${\mu}\Omega$cm. With an increase in $N_2$ partial pressure, the deposition rate reaches a maximum value(78.7 nm/hour) at80mTorr and then decreases.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 연구 계획서 요약...3
• 연구 결과 요약문...4
• SUMMARY...5
• 목 차...6
• 1. 서 론...7
• 2. 이 론...7
• 2.1 플라스마 내에서의 물리적, 화학적 현상...9
• 2.1.1 전기동역학...9
• 2.1.2 기체정역학...11
• 2.1.3 수송...11
• 2.1.4 표면정역학...15
• 3. 실 험...17
• 3.1. TiN 박막의 제작...17
• 3.1.1 시료 제작 장치...17
• 3.1.2 기판의 준비...17
• 3.1.3 TiN 박막의 제작 및 제작 조건...19
• 3.2 TiN 박막의 특성조사...20
• 3.2.1 박막의 두께 측정...20
• 3.2.2 박막의 구조와 방향배향성 조사...20
• 3.2.3 박막의 비저항 측정...21
• 3.2.4 박막의 광학적 특성조사...23
• 4. 결과 및 토의...23
• 4.1 증착율...23
• 4.2 TiN 박막의 구조와 방향 배향성...25
• 4.3 TiN 박막의 전기적 특징...29
• 4.4 TiN 박막의 광학적 특성...31
• 5. 결 론...34
• 6. 참고문헌...36
• 연구수행관련논문발표목록서...37
• 자체평가서...38