A Study on Alkali ion-Sensitivity of $Si_{x}O_{y}N_{z}$ Fabricated by Low Pressure Chemical Vapor Deposition

저압화학기상 성장법으로 제작된 $Si_{x}O_{y}N_{z}$의 알칼리이온 감지성에 관한 연구

Using $SiCl_{2}H_{2}$, $NH_{3}$ and $N_{2}O$, we have fabricated silicon oxynitride ($Si_{x}O_{y}N_{z}$) layers on thermally oxidized silicon wafer by low pressure chemical vapor deposition. Three different compositions were achieved by controlling gas flow ratios($NH_{3}/N_{2}O$)) to 0.2, 0.5 and 2 with fixed gas flow of $SiCl_{2}H_{2}$. Ellipsometry and high frequency capacitance-voltage(HFCV) measurements were adapted to investigate the difference of the refractive index, dielectric constant, and composition, respectively. Regardless of nitride content, silicon oxynitrides had similar stability to silicon nitrides. The relative standing of alkali ion sensitivity in silicon oxynitride layers was influenced by nitride content. The better alkali ion-sensitivity was achieved by increasing oxide content in bulk of silicon oxynitrides.

열산화시킨 실리콘 웨이퍼 위에 저압화학기상성장법으로 $SiCl_{2}H_{2}$, $NH_{3}$ 및 $N_{2}O$ 기체를 사용하여 실리콘 옥시나이트라이드($Si_{x}O_{y}N_{z}$) 층을 제작하였다. 세 가지의 다른 조성이 기체 유속비($NH_{3}/N_{2}O$)를 각기 0.2, 0.5 및 2로 변화시키고 $SiCl_{2}H_{2}$의 기체 유속은 고정시킴으로써 얻어졌다. 엘립소메트리와 HFCV(High Frequency Capacitance-Voltage) 측정법을 채택하여 굴절율, 유전율 및 조성의 차이를 각각 조사했다. 실리콘 옥시나이트라이드는 내부에 포함된 실리콘 나이트라이드 성분량에 관계없이 용액 중에서 순수한 실리콘 나이트라이드와 유사한 안정성을 보유했다. 실리콘 옥시나이트라이드 층 알칼리이온 감지성의 크기 순서는 실리콘 나이트라이드 성분량에 영향을 받았다. 보다 나은 알칼리이온 감지성이 실리콘 옥시나이트라이드의 벌크 내에 있는 실리콘 디옥시드의 성분량을 증가시킴으로써 얻어졌다.