본 논문에서는 다양한 안테나 면적을 가지는 다결정실리콘(poly-Si) 및 폴리사이드(polycide) 게이트 물질을 게이트로 갖는 커패시터 및 n/p-MOS 트랜지스터를 사용하여 AAR(Antenna Area Ratio)의 크기에 따른 플라즈마 피해를 측정 및 분석하였다. 플라즈마 공정에 대한 신뢰도 특성을 조사하기 위해, MOS 소자의 게이트 물질을 달리하여 플라즈마 공정에 대한 초기 특성 및 F-N 스트레스와 hot carrier 스트레스 인가시의 n/p-MOSFET의 열화 특성을 측정한 결과 금속 AR에 의하여 플라즈마 공정의 영향을 받는 것으로 관찰되었다. 폴리사이드 게이트 구조가 다결정실리콘 게이트 구조보다 AAR에 따른 정전류 스트레스 인가시의 TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown)및 게이트 전압의 변화 등과 같은 신뢰성 특성에서 상당히 개선됨을 알 수 있었다. 이는 텅스텐 폴리사이드 형성 공정 중에 불소가 게이트 산화막에 함유되었기 때문인 것으로 설명할 수 있으며, 게이트 물질로 폴리사이드를 사용한 소자에서 플라즈마 영향을 줄일 수 있다는 사실이 차세대 MOS 소자의 게이트 박막으로 폴리사이드 게이트 박막을 활용할 수 있는 가능성을 확인하였다.
Etching species in CF$_4$/Ar plasma and the behavior of etching rate of Bi$_4$-$_{x}$L$_{x}$rTi$_3$O$_2$ (BLT) films were investigated in inductively coupled plasma (ICP) reactor in terms of etch parameters. The etching rate as functions of CF$_4$ contents showed the maximum 803 $\AA$/min at 20% CF$_4$ addition in CF$_4$/Ar plasma. The increase of RF power and DC bias voltage caused to an increase of etch rate. The variation of relative volume densities for F and he atoms were measured with the optical emission spectroscopy (OES). The chemical states of BLT were investigated with using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XPS narrow scan analysis shows that La-fluorides remained on the etched surface. The presence of maximum etch rate at CF$_4$(20%)/Ar(80%) may be explained by the concurrence of two etching mechanisms such as physical sputtering and chemical reaction. The roles of he ion bombardment include destruction of metal (Bi, La, Ti)-O bonds as well as assistant for chemical reaction of metals with fluorine atoms.oms.
Radical and ion densities in a CF4 plasma have been calculated as a function of input power density. 9as pressure and feed gas flow rate using simple 0 dimensional global model. Fluorine atom is found to be the most abundant neutral particle. Highly fragmented species such as CF and CF+ become dominant neutral and ionic radical at the high power condition. As the pressure increases. ion density increases but ionization rate decreases due to the decrease in electron temperature. The fractional dissociation of CF4 feed gas decreases with pressure after increasing at the low pressure range. Electron density and temperature are almost independent of flow rate within calculation conditions studied. The fractional dissociation of CF4 monotonically decreases with flow rate. which results in increase in CF3 and decrease in CF density. The calculation results show that the SiO2 etch selectivity improvement correlates to the increase in the relative density of fluorocarbon ion and neutral radicals which has high C/F ratio.
A polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell has been getting large interest as a typical issue in useful applications. The PEMFC is composed of a membrane, catalyst and the bipolar plate. SnOx:F films on SUS316 stainless steel were prepared as a function of substrate with using electron cyclotron resonance-metal organic chemical vapor deposition (ECR-MOCVD) in order to achieve the corrosion-resistant and low contact resistance bipolar plates for PEM fuel cells. The SnOx:F films coated on SUS316 substrate at surface plasma treatment for excellent stability, before/after heat treatment for good crystalline structure and microwave power for were characterized by X-ray diffraction (XRD), auger electron microscopy (AES) and field emission-scanning electron microscopy (FE-SEM). The SnOx:F film coated on SUS316 substrate with various process parameters were able to observe optimum interfacial contact resistance (ICR) and corrosion resistance. It can be concluded that fluorine-doping content plays an important function in electrical property and characteristic of corrosion-protective film.
Contact Pattern을 Plasma Etching을 통해 Pattering 공정을 진행함에 있어서 Plasma 내에 존재하는 High Energy Ion 들의 Bombardment 에 의해, Contact Bottom 의 Silicon Lattice Atom 들은 Physical 한 Damage를 받아 Electron 의 흐름을 방해하게 되어, Resistance를 증가시키게 된다. 또한 Etchant 로 사용되는 Fluorine 과 Chlorine Atom 들은, Contact Bottom 에 Contamination 으로 작용하게 되어, 후속 Contact 공정을 진행하면서 증착되는 Ti 나 Co Layer 와 Si 이 반응하는 것을 방해하여 Ohmic Contact을 형성하기 위한 Silicide Layer를 형성하지 못하도록 만든다. High Aspect Ratio Contact (HARC) Etching 을 진행하면서 Contact Profile을 Vertical 하게 형성하기 위하여 Bias Power를 증가하여 사용하게 되는데, 이로부터 Contact Bottom에서 발생하는 Etchant 로 인한 Damage 는 더욱 더 증가하게 된다. 이 Damage Layer를 추가적인 Secondary Damage 없이 제거하기 위하여 본 연구에서는 원자층 식각방법(Atomic Layer Etching Technique)을 사용하였다. 실험에 사용된 원자층 식각방법을 이용하여, Damage 가 발생한 Si Layer를 Secondary Damage 없이 효과적으로 Control 하여 제거할 수 있음을 확인하였으며, 30 nm Deep Contact Bottom 에서 Damage 가 제거될 수 있음을 확인하였다. XPS 와 Depth SIMS Data를 이용하여 상기 실험 결과를 확인하였으며, SEM Profile 분석을 통하여, Damage 제거 결과 및 Profile 변화 여부를 확인하였으며, 4 Point Prove 결과를 통하여 결과적으로 Resistance 가 개선되는 결과를 얻을 수 있었다.
본 연구에서는 친환경적이고, 보관수명이 1년 이상이며, 부식특성이 좋은 플라즈마 유기막 표면처리에 대한 솔더링 특성을 기존 표면처리법인 OSP와 비교하였다. 플라즈마 표면처리는 할로겐계 전구체를 사용하여 CVD 방법으로 증착하였고, 증착두께는 20 nm이었다. 본 연구에서 사용된 솔더 조성은 Sn-3.0 wt%Ag-0.5 wt%Cu이었다. 염수분무시험에서 플라즈마 표면처리 유기막은 OSP보다 우수한 부식 저항성을 나타내었다. 멀티리플로우 조건에서 플라즈마 표면처리는 OSP보다 우수한 솔더 퍼짐성을 나타내었다. 솔더링 후 단면 미세조직을 분석한 결과, 플라즈마 표면처리와 OSP시편 모두 유사한 금속간화합물층 두께 및 형상을 갖고 있었다. 플라즈마 표면처리와 OSP 모두 유사한 접합강도를 가지고 있었다.
Present silicon dioxide (SiOz) 떠m as intennetal dielectridIMD) layers will result in high parasitic c capacitance and crosstalk interference in 비gh density devices. Low dielectric materials such as f f1uorina뼈 silicon oxide(SiOF) and f1uoropolymer IMD layers have been tried to s이ve this problem. I In the SiOF ftlm, as fluorine concentration increases the dielectric constant of t뼈 film decreases but i it becomes unstable and wa않r absorptivity increases. The dielectric constant above 3.0 is obtain어 i in these ftlms. Fluoropolymers such as polyte$\sigma$따luoroethylene(PTFE) are known as low dielectric c constant (>2.0) materials. However, their $\alpha$)Or thermal stability and low adhesive fa$\pi$e have h hindered 야1리ru뚱 as IMD ma따"ials. 1 The concept of a plasma processing a찌Jaratus with 비gh density plasma at low pressure has r received much attention for deposition because films made in these plasma reactors have many a advantages such as go여 film quality and gap filling profile. High ion flux with low ion energy in m the high density plasma make the low contamination and go어 $\sigma$'Oss피lked ftlm. Especially the h helicon plasma reactor have attractive features for ftlm deposition 야~au똥 of i앙 high density plasma p production compared with other conventional type plasma soun:es. I In this pa야Jr, we present the results on the low dielectric constant fluorocarbonated-SiOF film d밑JOsited on p-Si(loo) 5 inch silicon substrates with 00% of 0dFTES gas mixture and 20% of Ar g gas in a helicon plasma reactor. High density 띠asma is generated in the conventional helicon p plasma soun:e with Nagoya type ill antenna, 5-15 MHz and 1 kW RF power, 700 Gauss of m magnetic field, and 1.5 mTorr of pressure. The electron density and temperature of the 0dFTES d discharge are measUI벼 by Langmuir probe. The relative density of radicals are measured by optic허 e emission spe따'Oscopy(OES). Chemical bonding structure 3I피 atomic concentration 따'C characterized u using fourier transform infrared(FTIR) s야3띠"Oscopy and X -ray photonelectron spl:’따'Oscopy (XPS). D Dielectric constant is measured using a metal insulator semiconductor (MIS;AVO.4 $\mu$ m thick f fIlmlp-SD s$\sigma$ucture. A chemical stoichiome$\sigma$y of 야Ie fluorocarbina$textsc{k}$영-SiOF film 따~si야영 at room temperature, which t the flow rate of Oz and FTES gas is Isccm and 6sccm, res야~tvely, is form려 야Ie SiouFo.36Co.14. A d dielec$\sigma$ic constant of this fIlm is 2.8, but the s$\alpha$'!Cimen at annealed 5OOt: is obtain려 3.24, and the s stepcoverage in the 0.4 $\mu$ m and 0.5 $\mu$ m pattern 킹'C above 92% and 91% without void, res야~tively. res야~tively.
한국마이크로전자및패키징학회 2001년도 The IMAPS-Korea Workshop 2001 Emerging Technology on packaging
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pp.110-113
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2001
ECR(electron cyclotron resonance) 플라즈마 식각 장비를 이용하여 SF$_{6}$/Ar과 Cl$_2$/Ar 플라즈마 가스에 대한 Platinum (이하 Pt) 박막의 식각 특성을 연구하였다. Pt 박막의 경우 Cl$_2$ 가스 혼합물에 대한 식각 특성은 많이 보고가 되어 왔으나 상대적으로 Fluorine 계열의 가스 혼합물에 의한 시각 연구는 미비하였다. 본 연구에서는 SF$_{6}$/Ar과 Cl$_2$/Ar 플라즈마 가스를 이용한 Pt 박막의 식각 특성을 비교 분석하고 각각의 가스와 Pt 박막과의 반응을 분석, 식각 특성을 개선하고자 하였다.
Lee, Ho Jae;Seo, Dongsun;Hong, Sang Jeen;May, Gary S.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제14권5호
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pp.254-257
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2013
In-situ optical emission spectroscopy (OES) is employed for PECVD chamber monitoring. OES is used as an addon sensor to monitoring and cleaning end point detection (EPD). On monitoring plasma chemistry using OES, the process gas and by-product gas are simultaneously monitored. Principal component analysis (PCA) enhances the capability of end point detection using OES data. Through chamber cleaning monitoring using OES, cleaning time is reduced by 53%, in general. Therefore, the gas usage of fluorine is also reduced, so satisfying Green Fab challenge in semiconductor manufacturing.
Polyimide(PI) films have been considered as the interlayer dielectric materials due to low dielectric constant, low water absorption, high gap-fill and planarization capability. The PI film was etched with using inductively coupled plasma (ICP). The etching characteristics such as etch rate and selectivity were evaluated to gas mixing ratio. High etch rate was 8300$\AA$/min and vertical profile was approximately acquired 90$^{\circ}$ at CF$_4$/(CF$_4$+O$_2$) of 0.2. The selectivies of polyimide to PR and SiO$_2$ were 1.2, 5.9, respectively. The etching profiles of PI films with an aluminum pattern were measured by a scanning electron microscope (SEM). The chemical states on the PI film surface were investigated by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Radical densities of oxygen and fluorine in different gas mixing ratio of 07CF4 were investigated by optical emission spectrometer (OES).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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