Chemical Vapor Deposition of Tungsten by Silane Reduction

사일린 환원반응에 의한 텅스텐 박막의 화학증착

Tungsten film was deposited on the single crystal silicon wafer in a low pressure chemical vapor deposition reactor from silane and tungsten hexafluoride in the temperature range of $250-400^{\circ}C$ Deposition rate was found to be determined by the mass transfer rate of reactants from the gas phase to the safter surface. It was found out that tungsten films deposited contained about 3 atomic $\%$ of silicon and that the crystallinity and the grain size increased as the deposition temperature was increased. The resistivity of the film was measured to be in the range of $7~25{\mu}{\Omega}-cm$ and decreased with increasing deposition temperature. The adhesion of the tungsten film on a silicon surface was measured by the tape peel off test and it was improved with increasing deposition temperature. From the analysis of the gas composition, the reaction pathway to form $SiF_{4}$ and $H_{2}$ was found to be more favorable than HF formation.

저압화학증착 반응기에서 $WF_{6}$와 $SiH_{4}$를 사용해 단결정 실리콘 웨이퍼에 텅스텐 박막을 증착시키는 실험을 $250-400^{\circ}C$에서 하였다. 텅스텐 박막이 증착되는 속도는 기상에서 기판표면으로 반응기체가 이동하는 과정에 의해 결정되는 것으로 나타났으며 생성된 박막에서는 약 $3{\%}$ 정도의 실리콘이 함유되어 있는 것으로 나타났다. 증착온도가 높아질수록 박막의 결정성이 뚜렷해지고 grain의 크기도 커지는 것으로 나타났다. 증착된 박막의 비저항은 $7~25{\mu}{\Omega}-cm$ 정도이며 증착온도가 높아질수록 작아지는 것으로 나타났다. 테이프 테스트에 의해 접합도를 측정한 결과 증착온도가 높을수록 접합도가 좋아지는 것으로 나타났다. 반응생성물을 분석한 결과 HF가 생성되는 반응보다는 $SiF_{4}$와 수소가 발생하는 반응이 일어나는 것으로 관측되었다.