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학위논문 상세정보

플로우필 CVD 기술을 이용한 저유전상수 플로우필 산화막의 특성과 평탄화 개선에 관한 연구 원문보기
A Study on Characteristics and Planarization Improvement of Low k Fliowfill SiO2 Using Flowfill CVD Technology

  • 저자

    유종현

  • 학위수여기관

    광운대학교 대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    전자재료공학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2003

  • 총페이지

    ix, 82 p.

  • 키워드

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T8611194&outLink=K  

  • 초록

    본 논문에서는 플로우필 CVD(Flowfill Chemical Vapor Deposition) 기술을 이용해 저유전상수 값(k=3), 우수한 갭필(gapfill)과 평탄화(planarization) 능력을 가지며 독특한 반응 가스인 미소 사일렌(CH3-SiH3)과 과산화수소(H2O2)의 반응에 의해 생성된 탄소(carbon)를 함유한 저유전상수 플로우필 산화막(low k Flowfill SiO2)를 증착하여 막질의 특성을 조사하고 평탄화 개선 방안을 제안하였다. 8인치 웨이퍼 위에 산화 질소(N2O) 플라즈마 처리 후 미소 사일렌 양, 과산화수소 양, 압력(pressure), 플레튼(platen)과 샤워헤드(showerhead) 온도와 같은 프로세스 파라미터를 변화시켜 저유전상수 플로우필 산화막을 증착하여 수소(H2) 플라즈마 처리 전 후의 막질의 성질과 증착율, 균일도, 굴절율, 탄소 함유율 및 응력에 대한 물리적 특성을 조사하였다. 수소 플라즈마 처리 후 저유전상수 플로우필 산화막의 증착율(deposition rate), 굴절율(refractive index) 및 탄소 함유율(carbon content)은 감소하였으며 반대로 균일도(uniformity)는 증가하는 성질을 보였다. 프로세스 파라미터 변화에 따른 산화막의 물리적 특성을 보면 증착율은 미소 사일렌 양, 과산화수소 양, 압력, 플레튼 및 샤워헤드 온도의 증가에 의존성을 가졌으며 균일도는 미소 사일렌 양, 과산화수소 양 및 압력의 증가에 의존성을 가졌다. 굴절율은 압력, 플레튼과 샤워헤드 온도 증가에 의존성을 가졌으며 탄소 함유율은 미소 사일렌 양, 과산화수소 양, 압력 및 샤워헤드 온도의 증가에 의존성을 가졌다. 응력(stress)은 과산화수소 양, 압력, 플레튼 및 샤워헤드 온도의 증가에 의존성을 가졌다. 평탄화(Planarization) 개선에 대한 연구를 위해 0.7 ㎛의 높이와 0.3 ㎛의 갭폭(gap width)을 갖는 금속 패턴 웨이퍼에 PECVD(Plasma Enhanced CVD)를 이용해 수분 침투를 막는 베이스층(base layer)를 500 Å(Angstrom) 을 증착한 후, 저유전상수 플로우필 산화막을 다양한 프로세스 조건에 따라 7000 Å 증착하였으며 수소 플라즈마 처리를 통해서 막질 내의 수분 제거 및 밀도를 증가시켰다. 그 후 기계적 안정성을 향상시키기 위하여 PECVD를 이용해 캡층(cap layer)을 2000 Å 증착하였다. 증착된 웨이퍼는 SEM (Scanning Electron Microscope) 장비를 이용해 평탄도를 측정하여 분석하였다. 그 결과 적용된 여러 프로세스 조건들 중 800 mTorr 조건과 800 mTorr + 1.25 ´ 총 가스 양(total gas flow) 조건에서 가장 우수한 평탄도(degree of planarization) 능력을 보였다. 본 연구를 통해서 프로세스 파라미터 변화에 따른 저유전상수 플로우필 산화막의 증착율, 균일도, 굴절율, 탄소 함유율 및 응력에 대한 프로세스 경향을 알게 되었고 그로 인해 다양한 고밀도 메모리 소자의 IMD(Inter Metal Dielectric) 공정에서 요구되는 프로세스 조건을 쉽게 최적화할 수 있게 되었다. 또한 우수한 평탄화 조건을 제안하여 평탄화를 개선함으로써 소자의 고단차(high aspect ratio)로 인한 산화막 증착 후 발생되는 열악한 모폴로지(morphology)의 향상을 위해 적용되는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정의 부담을 감소시킬 수 있게 되었고 그 결과 프로세스 비용을 줄일 수 있게 되었다.


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