| 초록 |
낮은 온도에서 산화공정이 가능한 플라즈마를 사용하는 경우에는 높은 에너지를 갖는 입자들에 의한 ion bombardment현상으로산화막 표면과 Si/SiO2계면에 손상이 우려되고 산화막내에 전하의 형성과 같은 문제점이 발생하고 있다. 또한 플라즈마에 의한변수 때문에 열산화공정보다 산화막의 물성을 유지하기가 아주 복잡하다. 저온 공정 조건하에 이러한 문제점을 해결하고 양질의산화막을 얻기 위하여 remote plasma등 장치가 개선된 다양한 연구가 진행되고 있다. 이중 photoresist의 제거, 실리콘 표면의 세척과 식각등에 사용되고 있는 ECR 플라즈마는 전극을 포함하지 않기 때문에 전극의 스퍼터에 의한 금속 오염을 무시할 수 있고,산화막의 전기적 특성에 영향을 주는 산화막 표면과 Si/SiO2계면의 morphology를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Si/SiO2계면의 약 30Å영역이 전기적특성에 큰 영향을 주게되므로 계면의 morphology개선을 위하여 산화공정 전에 He, H2플라즈마에 의한 세척에 관해서도 연구가 진행되고 있다. 이 Si/SiO2계면에서 작은 Dit(interface trap density)값을 갖는 산화막의 형성은아주 중요하다. PECVD방법에 의해 형성된 산화막은 열산화막보다 큰 Dit 값을 갖는 단점이 있으나 remote plasma등 개선된 플라즈마 장비를 이용하여 낮은 Dit 값을 얻기 위한 연구가 진행되고 있다.ECR플라즈마 화학증착법을 이용하여 실리콘 산화막을 형성하였고 이때 기판의 온도변화, 마이크로파의 출력, 희석비 등의 실험변수가 산화막의 표면, Si/SiO2계면 morphology, Dit, Interface charge density(Qf+Qit)등 전기적특성에 미치는 영향을 살펴보았다.플라즈마영역에서 2.45 GHz의 주파수를 갖는 마이크로파와 DC 전자석에 의한 자기장이 기판표면에 수직으로 작용하도록하여875Gauss에 해당되는 얇은 ECR조건이 형성되도록하였다. 플라즈마 가스내에 일부 존재하는 이온과 전자들은 ECR층을 통과하여높은 에너지를 갖고 자기장과 전기장에 의해 발생되는 전자장을 따라 증착영역으로 도입되게 된다. 본 실험에 사용한 ECR 플라즈마 발생장치와 기본 사항은 다른 문헌에 이미 언급된 바 있다[8,9]. 기판의 위치는 반응가스의 분사링으로 부터 2∼7㎝ 까지 1㎝ 간격으로 변화시켰고 플라즈마 발생가스와 반응가스로 O2와 SiH4 가스를 사용하여 희석비를 변화시켜 주입하였다. 반응기내압력은 4.5mTorr로 일정하게 유지하였으며, 도입되는 SiH4와 O2가스의 총 유량을 15sccm으로 고정시켰다. 마이크로파세기를200W∼600W, 기판의 온도는 상온∼400℃의 영역에서 실험하였다.따라서 ECR플라즈마를 사용한 화학증착법에 의해 제조된 산화막 표면의 roughness로부터 Si/SiO2계면의 roughness를 예측할 수있었으며, 산화막 표면 morpology의 roughness는 실험조건에 크게 의존하였다. Interface charge density는 마이크로파의 출력이 낮을수록 줄일 수 있었으며 그 값은 2×1011∼3×1012㎝-2의 범위로 나타났다. 400W이상인 영역에서는 더 이상 charge가 형성되지 않고 일정한 값을 나타내었다. 계면에 존재하는 interface trap density는 마이크로파의 출력이 낮은 실험조건에서 1∼3×1010eV-1·㎝-2로 아주 작은 값을 갖으나 마이크로파 출력이 증가할수록 증가였다.
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