SiOC thin film of hybrid-type that is the limelight as low dielectric material of next generation were deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method with bistrimethylsilylmethane (BTMSM) precursor increased by 2 sccms from 24 sccms to 32 sccm. Manufactured samples are analyzed components by measuring FT/IR absorption lines. It is a tendency that seems to be growing of Si-O-Si(C) bonding group and narrowing of Si-O-$CH_3$ bonding group relative to the increasing flow-rate BTMSM. The chemical shift in the XPS analysis was shown in the specimens between the BTMSM=26 sccm and BTMSM = 28 sccm. The binding energy of Si 2p, C 1s and O 1s electron orbit spectra was the low-est at the specimen of the BTMSM=26 sccm. From the results of electrical Properties using the 1 MHz C - V measurements, the dielectric constant was 2.32 at the specimen with the BTMSM = 26 sccm.
The dielectric characteristics of low-k interlayer dielectric materials was fabricated by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). BTMSM precursor was evaporated and introduced with the flow rates from 16 sccm to 25 sccm by 1sccm step in the constant flow rate of 60 sccm $O_2$ in process chamber. Manufactured samples are analyzed components by measuring FT/IR absorption lines. Decomposition each Microscopic structures through two-dimensional correlation analysis about mechanisms for the formation of SiOCH in $SiOCH_3$, Si-O-Si and Si-$CH_3$ bonding group and analyzed correlation between the micro-structure of each group. It is a tendency that seems to be growing of Si-O-Ci(C) bonding group and narrowing of Si-O-$CH_3$ bonding group relative to the increasing flow-rate BTMSM. The order of changing sensitivity about changes of flow-rate in Si-O-Si(C) bonding group is cross link mode$(1050cm^{-1})$$\rightarrow$ open link mode$(1100cm^{-1})\rightarrow$ cage link mode $(1140cm^{-1})$.
We have Manufactured the low-k dielectric interlayer fabricated by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), The thin film of SiOCH is studied correlation between components and Dielectric constant. The precursor was evaporated and introduced with the flow rates from 16 sccm to 25 sccm by 1sccm step in the constant flow rate of 60 sccm $O_2$ in process chamber. The chemical characteristics of SiOCH were analyzed by measuring FT/IR absorption lines and obtained each dielectric constant measuring C-V. Then compare respectively. ILD of BTMSM/$O_2$ could have low dielectric constant about $k\sim2$, and react sensitively. Also dielectric constant could be decreased by the effects of decreasing $CH_3$ and growing Si-O-Si(C) after annealing process.
We studied the electrical characteristics of low-k SiOCR interlayer dielectric(ILD) films fabricated by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The precursor bis-trimethylsilylmethane (BTMSM) was introduced into the reaction chamber with the various flow rates. The absorption intensities of Si-O-$CH_x$, bonding group and Si-$CH_x$, bonding group changed synchronously for the variation of precursor flow rate, but the intensity of Si-O-Si(C) responded asynchronously with the $CH_x$, combined bonds. The SiOCH films revealed ultra low dielectric constant around 2.1(1) and reduced further below 2.0 by heat treatments.
We have studied the dielectric characteristics of low-k interlayer dielectric materials fabricated by PECVD for various precursor's flow rates. BTMSM precursor was introduced with the flow rates from 42 sccm to 60 sccm by 2 sccm step in the constant flow rate of 60 sccm $O_2$. The absorption intensities of Si-O-$CH_x$ bonding group and Si-$CH_x$ bonding group changed synchronously for the variation of precursor flow rate, but the intensity of Si-O-Si(C) responded asynchronously with the $CH_x$ combined bonds. The heat treatment reduced the FTIR absorption intensity of Si-O-$CH_x$ bonding group and Si-$CH_x$ bonding group but increased the intensity of Si-O-Si(C). The nanopore and free space formed by the increasement of caged link mode and cross link mode of Si-O-Si(C) group implied the origin of low-k SiOCH films.
Most of heteroepitaxial $\beta$-SiC thin films have been successfully grown on Si(100) adapting a carburizing process, by which a few atomic layers of substrate surface is chemically converted to very thin SiC layer using hydrocarbon gas sources. Using an organo-silicon precursor, bis-trimethylsilymethane (BTMSM, [$C_7H_{20}Si_2$]), heteropitaxial $\beta$-SiC thin films were successfully grown directy on Si substrate without a carburized buffer layer. The defect density of the $\beta$-SiC thin films deposited without a carburized layer was as low as that of $\beta$-SiC films deposited on carburized buffer layer. In addition, void density was also reduced by the formation of self-buffer layer using BTMSM instead of carburized buffer layer. It seems to be mainly due to the characteristic bonding structure of BTMSM, in which Si-C was bonded alternately and tetrahedrally (SiC$_4$).
SiOC 박막과 같은 유무기 하이브리드 실리카 물질에서의 열처리효과에 의한 결합구조의 변화와 유전상수에 관하여 연구하였다. 유무기 하이브리드 실리카 물질은 BTMSM과 산소의 혼합가스를 이용한 CVD방법에 의하여 증착되었다. 유무기 하이브리드 실리카 물질은 증착조건에 따라 3가지 유형으로 분류되었으며, 유전상수는 MIS 구조에 의하여 조사되었다. XPS 분석에 의하여 C 1s 스펙트라는 O2/BTMSM=1.5의 유량비를 갖는 박막에서 282.9 eV의 organometallic carbon 반응을 보여주는 피크를 나타내었다. organometallic carbon반응의 결과는 안정성 있는 크로스 링크 결합구조를 만들어내며, 하이브리드 특성을 갖는 이 박막에서 열처리 후 유전상수는 가장 낮았다.
We have studied dielectric characteristics of low-k interlayer dielectric materials was fabricated by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). BTMSM precursor was introduced with the flow rates from 24 sccm to 32 sccm by 2 sccm step in the constant flow rate of 60 sccm $O_2$. Then, SiOCH thin film deposited at room temperature was annealed at temperature of $400^{\circ}C$ and $500^{\circ}C$ for 30 minutes in vacuum. The vibrational groups of SiOCH thin films were analyzed by FT/IR absorption lines, and the dielectric constant of the low-k SiOCH thin films were obtained by measuring C-V characteristic curves. With the result that FTIR analysis, as BTMSM flow rate increase, relative carbon content of SiOCH thin film increased from 29.5% to 32.2%, and increased by 32.8% in 26 sccm specimen after $500^{\circ}C$ annealing. Dielectric constant was lowest by 2.32 in 26 sccm specimen, and decreased more by 2.05 after $500^{\circ}C$ annealing. Also, leakage current is lowest by $8.7{\times}10^{-9}A/cm^2$ in this specimen. In the result, shift phenomenon of chemical bond appeared in SiOCH thin film that BTMSM flow rate is deposited by 26 sccms, and relative carbon content was highest in this specimen and dielectric constant also was lowest value
The low dielectric SiOCH films were deposited on p-type Si(100) substrates through the dissociation of BTMSM $(((CH_3)_3Si)_2CH_2)$ precursors with oxygen gas by using PECVD method. BTMSM precursor was introduced with the flow rates from 42 to 60 sccm by 2 sccm step into reaction chamber but with the constant flow rate of 60 sccm $O_2$. SiOCH thin films were annealed at $450^{\circ}C$ for 30 minutes. The electrical property of SiOCH thin films was studied by MIS, Al/SiOCH/p-Si(100), structure. Annealed samples showed large reduction of the maximum capacitance yielding low dielectric constant owing to reductions of surface charge density. After exposure at room temperature and atmospheric pressure, dielectric constant of SiOCH films was totally increased. However, annealed SiOCH thin films were more stable than as-deposited SiOCH thin films for natural oxidation.
PECVD 방식에 의거 low-k 유전상수를 갖는 층간 절연막 (ILD)를 제작하였다. 전구체 BTMSM 액체를 기화하여 16sccm 에서부터 1 sccm씩 증가하면서 25sccm 까지 p-Si[100] 기판위에 유량비를 조절하였으며 60 sccm으로 일정산소 $O_2$ 가스를 반응 챔버에 도달하도록 하였다. 제작된 시편의 구성성분은 FTIR의 흡수선으로 확인하였고, 알루미늄 전극을 구현한 MIS (Al/SiOCH/p-si(100)) 구조의 커패시터를 가지고 정전용량-전압 (C-V) 특성을 측정하여 유전상수를 계산하였다. BTMSM/$O_2$에 의한 층간절연막의 k ~ 2 근방의 저유전상수는 유량비에 민감하게 의존되고 열처리에 의하여 $CH_3$의 소멸 및 Si-O-Si(C) 성장하는 효과에 의하여 더 낮아짐을 확인할 수 있었다. 또한 상온 및 대기압에서 공기 중에 노출시켜 자연 산화과정을 겪은 시편들의 유전상수는 전체적으로 증가하였지만, 열처리한 박막이 상대적으로 안정화된 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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