초록 ▼

1. UV-assistd PECVD system 개발
(1) 플라즈마 변수에 따른 radical 분석과 반응기구 : rf power에 따른 각종 precursor의 해리현상과 방출 특성과 분포를 OES, RGA, Langmuir probe 등으로 bulk 플라즈마의 전자밀도 및 온도 측정 : $E_{D}-10^{11}cm^{-3},\;E_T-1.6eV$
(2) Si, O, C radcal 반응상태로 반응기구 연구 $-CH_n^*,\;Si-CH_^*,\;O-H^*$ 등의 활성종 밀도증

1. UV-assistd PECVD system 개발
(1) 플라즈마 변수에 따른 radical 분석과 반응기구 : rf power에 따른 각종 precursor의 해리현상과 방출 특성과 분포를 OES, RGA, Langmuir probe 등으로 bulk 플라즈마의 전자밀도 및 온도 측정 : $E_{D}-10^{11}cm^{-3},\;E_T-1.6eV$
(2) Si, O, C radcal 반응상태로 반응기구 연구 $-CH_n^*,\;Si-CH_^*,\;O-H^*$ 등의 활성종 밀도증가
(3) rf에 의한 bulk plasma에 UV-beam을 조사하여 플라즈마의 전자온도 및 전자 밀도 측정 : $E_{D}{\sim}10^{11}cm^{-3},\;E_T : 1.6{\sim}3eV$
(4) UV-source assisted plasma에 의한 SiOC(-H) 박막의 형성 및 특성에 관한 연구 : 증착속도 $>1400{\AA}/mim(@400sccm$), 유전상수 2.1, H=2.0 GPa, E=20 GPa, $V_b:>10MV/cm,\;L_c:&l;t10^{11}A/cm$
2. SiOC(-H) 박막의 특성에 관한 연구
(1) 열처리 온도에 따른 pore 형성 분석 : 기판 온도를 변화시키면서 증착한 박막과 OH 및 $CH_3$의 결합에 따른 pore 형성을 위하여 $100^{\circ}C$에서 $500^{\circ}C$로 가열 : 열적 안정성 확보, pore size : <5 nm, porosity >25%
(2) MIS 구조를 형성하여 C-V 측정에 의한 유전상수를 증착조건과 열처리 조건에 따라 조사 및 비교 분석 : 열처리 전 SiOC(-H) 박막의 유전상수 -2.5, 500 $^{\circ}C$로 열처리 된 SiOC(-H) 박막의 유전상수 - 2.1
(3) 기판 온도별 SiOC(-H) 박막형성 Sub. Temp를 $30^{\circ}C$ 단위로 변화시키면서 SiOC 박막을 증착 : 유량별 증착속도와 균일성 조사 : 균일성 - ${\pm}5%$이내, 증착속도 - $>1200{\AA}/mim(@40sccm)$
(4) SiOC(-H) 박막의 bonding mode 분석 wavenumber를 $500cm^{-1}$에서 $4200cm^{-1}$까지 측정 : Si-O-Si open link mode에서 Si-O-C ring link mode로 변화
(5) MIS 구조에서 증착조건에 따른 누설전류특성조사 : $L_C:<10^{-11}A/cm^2,\;V_B{\geq}10MV/cm'^2$
3. 300 mm 대면적 PECVD system 개발
(1) $n_e:10^{12}cm^{-3}$
(2) $T_e:2.6eV(minimum)$
(3) 증착속도:$>1200{\AA}/min(@40sccm)$
(4) 플라즈마 균일성 $<{\pm}5%$

Abstract ▼

In this project we developed the following research activities (1) Developed the UV-source assisted PECVD system, (2) Developed the large area 300 nm, high density plasma source, (3) Investigated the organic-inorganic hybrid type materials with nano-pore structures, (4) Developed and optimized the d

In this project we developed the following research activities (1) Developed the UV-source assisted PECVD system, (2) Developed the large area 300 nm, high density plasma source, (3) Investigated the organic-inorganic hybrid type materials with nano-pore structures, (4) Developed and optimized the deposition and processing technology to prepare the low dielectric thin film and (5) Developed the basic precursor for SiOC(-H) films with nano-pore structure in order to develope the Cu/low-k chip with organic, inorganic and hybrid nano-pore structures with low dielectric constan. During the research process at our laboratory, the plasma development group investigated the analysis and measurement of ions and neutral species in the bulk plasma, reaction mechanism modeling during the film deposition and developed the plasma source with low energy. The analysis group have investigated the detailed physical and chemical bonding configuration of the deposited low-k thin films. The measurement of dielectric constant according to stoichiometry. And the detailed investigations of the interface structure, evaluation of electrical properties of the films.
The processing group have developed and optimized the fabrication condition of SiOC(-H) film with nano-pore structure by using the UV source assisted PECVD. In order to develope this technology very successfully we divided the research activities into the following 5 year plans. During the first year, intial processing conditions established for the deposition technology, the reaction mechanism and the modelling of the plasma, the dielectric constant, the analysis of electrical and structural properties according to the plasma parameters. In the 2nd year, we studied the radical distribution, the chemical reaction mechanism, the analysis of the dielectric constant according to the change of stoichiometric conditions in the film and the nano-pore structure. In the 3rd year, we have developed the UV-source assisted PECVD system and large area high density PECVD system. And also we defined the porosity of the SiOC(-H) film and optimized technology for the pore size control. The rearrangement of bonding configuration and reaction mechanisms during the post-annealing process. In the 4th year, we defined the characteristics of dielectric constant, thermal, mechanical, and electrical properties of as fabricated SiOC(-H) films and obtained the optimum processing condition by UV source assisted PECVD system. In the last year, the processing technology for application of $0.13{\mu}m$ scale devices have been optimized and the application technology of Cu/low-k chip established by the evaluation with TDDB and electrical characteristics of the MIS structure. The characteristics of SiOC(-H) films with nano-pore structure developed in this study are as following,

목차 Contents

• 제 1 장 연구 개발 과제의 개요...24
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...27
• 제 1 절 국외의 연구개발 환경변화...27
• 제 2 절 국내의 연구개발 환경변화...30
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...32
• 제 l 절 UV-source assisted PECVD system 개발...32
• 1. UV-source assisted PECVD system 개발...32
• 2. UV-source assisted PECVD 플라즈마 특성...35
• 3. Microwave에 의한 UV-Light Source 개발...56
• 제 2 절 300 mm 대면적.고밀도 Plasma Source 개발 및 특성 분석...80
• 1. VHF Type Plasma Source 개 발...80
• 2. VHF-ICP Type 300 mm Plasma Source의 특성...83
• 제 3 절 Photo CVD 용 플라즈마 진단 system 개발...96
• 1. Single Langmuir probe system 개발 개요...96
• 2. Langmuir Probe System 측정회로 구성...96
• 제 4 절 대면적.고밀도 PECVD에 의한 nano-pore 구조를 갖는 저유전 SiOC(-H) 박막형성과 특성...103
• 1. SiOC(-H) 박막형성...103
• 2. 반응기체별 증착 조건에 따른 플라즈마 밀도와 온도분석...109
• 3. 반응 기체별 증착조건에 따른 활성종 분포분석...117
• 4. SiOC(-H) 박막의 증착속도 및 균일도 분석...122
• 5. SiOC(-H) 박막의 물리.화학적 결합 구조 특성...143
• 6. SiOC(-H) 박막의 bonding angle과 chain structure...162
• 7. XPS에 의한 SiOC(-H) 박막의 성분원소 결합상태...167
• 8. SiOC(-H) 박막의 유전상수...180
• 9. SiOC(-H) 박막의 유전상수의 성분변화...186
• 10. MIS 구조에서의 SiOC(-H) 박막의 I-V 전기적 특성...198
• 11. MIS (Al/SiOC(-H))/p-Si(100) 구조에서 계면의 전기적 특성...204
• 12. Nano-pare 구조를 갖는 SiOC(-H) 바깥의 기계적 특성...207
• 13. SiOC(-H) 박막의 CMP 특성...214
• 14. SiOC(-H) 박막의 nano-pore 특성...218
• 제 5 절 XRR에 의한 SiOC(-H) 박막 전자밀도와 porosity 분석...230
• 1. SiOC(-H) 박막에 대한 XRR 측정...230
• 2. SiOC(-H) 박막의 porosity...233
• 제 6 절 TOF-ERD 에 의한 SiOC(-H) 박막 밀도와 조성비 분석...235
• 제 7 절 UV -Source assisted PECVD에 의한 SiOC(-H) 박막형성과 특성...244
• 1. SiOC(-H) 박막형성...244
• 2. SiOC(- H) 박막의 물리.화학적 특성 결합특성...245
• 3. SiOC(-H) 박막의 기계적 특성...260
• 4. SiOC(-H) 박막의 전기적 특성...264
• 5. SiOC(-H) 박막의 균일도와 굴절률...270
• 제 8 절 Ashing 공정에 따른 SiOC(-H) 박막의 표면처리효과...273
• 1. 플라즈마 표면 처리 전.후의 SiOC(-H) 박막의 물리.화학적 특성...273
• 2. 플라즈마 표면 처리 전.후의 SiOC(-H) 박막의 전기적 특성...278
• 제 9 절 TDDB 에 의 한 SiOC(-H) 박막의 신뢰성 분석...282
• 제 4 장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...285
• 제 1 절 목표 달성...285
• 제 2 절 관련 분야에의 기여도...287
• 1. UV-Source assisted PECVD system 개발 및 산업화...287
• 2. 300 mm 대면적VD용 플라즈마 진단장치 개발과 산업화...288
• 4. Nano-pore 구조를 갖는 SiOC(-H) 박막의 물성과 공정개발...288
• 5. DRAM 이외의 Devices 적용될 $Low-\kappa$ 재료의 개발...289
• 6. Nano-pore 구조를 갖는 $Low-\kappa$ 박막형성에 대한 원재료평가...289
• 제 5 장 연구 개발 결과의 활용계획 및 활용 가능성...290
• 제 1 절 UV-assisted PECVD system 개발...290
• 제 2 절 DRAM 용 저유전율 재료의 확립...291
• 제 3 절 300 mm 웨이퍼용 대면적.고밀도 PECVD 개발...291
• 제 4 절 Nano-pore 및 전기적 분석기술 구축...291
• 제 5 절 새로운 플라즈마 진단 기술 구축...292
• 제 6 절 새로운 플라즈마 진단 기술 구룩...292
• 제 6 장 연구개발 과정에서 수집한 해외과학기술정보...294
• 제 1 절 $Cu/Low-\kappa$ integration...294
• 제 2 절 $Low-\kappa$ 절연재료...295
• 제 7 장 참고문헌...297