Impurity analysis of Ta films using secondary ion mass spectrometry

Ta films were deposited on Si (100) substrates at zero substrate bias voltage and a substrate bias voltage of -125 V ($V_{s}$ = -125 V) using a non-mass separated ion beam deposition system. To investigate the effect of the negative substrate bias voltage on the impurity concentration in the Ta films, secondary ion mass spectrometry (SIMS) was used to determine impurities in the Ta films. By the SIMS depth profiles with $Cs^{+}$ cluster ion beam, high intensities of O, C and Si were clearly found in the Ta film at $V_{s}$ = 0 V, whereas these impurities remarkably decreased in the Ta film at $V_{s}$ = -125 V. Furthermore, from the SIMS result with $Cs^{+}$ and $O_2^{+}$ ion beams, it was found that applying the negative substrate bias voltage could affect individual impurity contents in the Ta films during the deposition. Discussions concerning the effect of the negative substrate bias voltage on the impurity concentration of Ta films will be described in details.

이차이온 질량분석기를 이용한 탄탈 박막내의 불순물 분석

본 논문은 탄탈 박막의 증착시 음의 기판 바이어스에 의한 탄탈 박막내의 불순물 농도변화에 대해서 고찰하였다. 탄탈 박막은 실리콘 기판 위에 이온빔 증착장비를 이용하여 기판 바이어스를 걸지 않은 경우와 -125 V의 기판 바이어스를 건 상태에서 증착하였다. 탄탈 박막내의 불순물 농도를 관찰하기 위해서 이차이온 질량분석기(secondary ion mass spectrometry)를 이용하였다. 세슘 클러스터 이온에 의한 깊이분석에서, -125 V의 기판 바이어스를 걸어줌으로써 산소, 탄소, 그리고 실리콘 불순물의 농도가 기판 바이어스를 걸지 않은 경우에 비해 상당히 감소한 것을 알 수 있었다. 또한, 세슘 이온빔과 산소 이온빔을 이용한 전체 불순물의 농도분포에서도, 음의 기판 바이어스가 박막 증착시 각각의 불순물 농도에 영향을 준다는 결과를 얻었고 이에 대한 고찰을 하였다.