Homogeneous, compositionally graded, and superlattice-like silicon oxynitride(SiON) dielectric layers, with the refractive index varying from 1.46 to 2.05 as a function of film thickness, were grown by computer-controlled plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using silane, nitrogen, and nitrous oxide reactant gases. An antireflection(AR) coating and thin-film electroluminescent(TFEL) devices with multiple dielectrics were designed and fabricated using real time control of reactant gases of the PECVD system.
서브마이크론 설계규칙을 갖는 소자의 이층 배선 공정에서 다챔버 장비를 이용한 금속 층간절연막의 공극없는 평탄화를 위하여 PECVD와 $O_3$ ThCVD산화막의 증착시 층덮힘성을 연구하였다. 산화막의 두께가 증가됨에 따라 변화되는 순간단차비의 개념을 도입하여 공극형성의 개시점을 예측할 수 있는 관계식을 모델링하였고, 금속배선간격의 초기 단차비가 다양한 패턴에서 산화막의 두께에 따른 순간 단차비의 변화를 조사하였다. 모델링 검정결과 $5^{\circ}$이하의 re-entrant각을 갖는 TEOS에 의한 PECVO 산화막의 순간단차비가 모델링에 잘 일치하였다. 공극없는 평탄화는 제1층의 PECVD 산화막의 순간 단차비를 0.8이하로 유지하거나 Ar sputter식각을 통하여 산화막의 모서리에 경사를 준후 층덮힘성이 우수한 $O_3$ ThCVD산화막을 증착함으로써 가능하였다. $O_3$ ThCVD산화막의 etchback이 non etchback공정에 비하여 via접쪽저항체인에서 높은 수율을 보였으며, via접촉저항은 $0.1~0.3{\Omega}/{\mu}m^2$로 나타났다.
반도체 소자의 크기가 45 nm 이하로 감소함에 따라 최소 선폭에 따른 다층 배선 연결 구조가 요구되고 있다. 그러나 고집적화 구조는 기생 저항과 정전 용량에 의한 신호지연증가 및 혼선 전력 소모의 문제가 발생한다. 이런 문제를 해결하기 위한 방법 중의 하나는 저저항 배선연결물질과 층간 절연막으로 저유전 상수를 갖는 물질을 사용하는 것이다. 본 연구는 DEMS $(H-Si(CH_3)(OC_2H_5)_2)$ 전구체를 이용하여 저유전막을 증착할 때 사용되는 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 장비를 국내 기술로 개발하고 개발된 장비로 저유전박막을 평가한 것에 관한 것이다. 본 연구에서 평가 및 박막 종확 시 사용한 장비는 MAHA hp 1 type ((주)아토)로서 양산용 PECVD 장비이다. 변수는 C-He의 유랑, 300 mm Si 웨이퍼와 shower head 사이의 거리, 증착 압력, 구동 전력이고, 증착된 저유전막의 두께, 두께의 균일성, 굴절률, 굴절률의 균일성를 평가하였다. 구동 전력이 500W 일 때, C-He의 유량과 진공의 크기를 감소시키면 박막의 두께가 감소하고 박막의 균일성은 증가하였다. C-He의 유량을 증가시키고 shower head 와 Si 웨이퍼 사이의 거리 및 구동 압력을 감소시키면 굴절률과 굴절률의 균일성이 모두 저하되었다. 구동 전력이 700W 일 때, 박막 두께의 경우, 구동 전력이 500W 일 때의 결과와 유사하지만, 박막의 균일성, 굴절률, 굴절률의 균일성은 모든 조건에서 저하되었다.
OLED 소자는 수분과 산소의 침투에 의하여 유기물이 열화되어 수명이 감소하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 OLED 소자의 봉지 기술이 최근 연구되고 있다. 현재 유리나 금속 용기를 이용하여 캡슐화 하는 방법이 널리 사용되고 있지만 이러한 방법으로는 유연한(flexible) 소자의 구현이 어렵기 때문에 이를 대체할 수 있는 기술들이 연구되고 있다. 박막 필름을 이용한 OLED의 봉지 기술은 유연한 디스플레이에 적용할 수 있는 기술로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 치밀하고 결함이 없는 패시베이션(passivation) 박막을 형성하기 위해서 상온에서 증착이 가능한 PECVD를 이용한 무기 박막 증착 방법을 개발하고 증착 조건과 구조에 따른 OLED의 특성 변화를 분석하였다. 하나의 시스템에서 in-situ로 패시베이션할 수 있는 시스템 및 공정을 구축하였으며 단일 무기 박막의 WVTR(Water Vapor Transmission Rate) 값을 $1{\times}10^{-2}g/m^2{\cdot}day$ 이하로 확보하였고 제작된 박막을 패시베이션막으로 유연한 디스플레이에 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다.
Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of silicon nitride (SiN) is a proven technique for obtaining layers that meet the needs of surface passivation and anti-reflection coating. In addition, the deposition process appears to provoke bulk passivation as well due to diffusion of atomic hydrogen. This bulk passivation is an important advantage of PECVD deposition when compared to the conventional CVD techniques. A further advantage of PECVD is that the process takes place at a relatively low temperature of 300t, keeping the total thermal budget of the cell processing to a minimum. In this work SiN deposition was performed using a horizontal PECVD reactor system consisting of a long horizontal quartz tube that was radiantly heated. Special and long rectangular graphite plates served as both the electrodes to establish the plasma and holders of the wafers. The electrode configuration was designed to provide a uniform plasma environment for each wafer and to ensure the film uniformity. These horizontally oriented graphite electrodes were stacked parallel to one another, side by side, with alternating plates serving as power and ground electrodes for the RF power supply. The plasma was formed in the space between each pair of plates. Also this paper deals with the fabrication of multicrystalline silicon solar cells with PECVD SiN layers combined with high-throughput screen printing and RTP firing. Using this sequence we were able to obtain solar cells with an efficiency of 14% for polished multi crystalline Si wafers of size 125 m square.
한국전기전자재료학회 2000년도 춘계학술대회 논문집 전자세라믹스 센서 및 박막재료 반도체재료 일렉트렛트 및 응용기술
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pp.39-42
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2000
As gate dimensions continue to shrink below $0.2{\mu}m$, improving CD (Critical Dimension) control has become a major challenge during CMOS process development. Anti-Reflective Coatings are widely used to overcome high substrate reflectivity at Deep UV wavelengths by canceling out these reflections. In this study, we have investigated Batchtype system for PECVO SiOxNy as Anti-Reflective Coatings. The Singletype system was baseline and Batchtype system was new process. The test structure of Singletype is SiON $250{\AA}$ + Cap Oxide $50{\AA}$ and Batchtype is SiON $250{\AA}$ + Cap Oxide $50{\AA}$ or N2O plasma treatment. Inorganic chemical vapor deposition SiOxNy layer has been qualified for bottom ARC on Poly+WSix layer, But, this test was practiced on the actual device structure of TiN/Al-Cu/TiN/Ti stacks. A former day, in Batchtype chamber thin oxide thickness control was difficult. In this test, Batchtype system is consist of six deposition station, and demanded 6th station plasma treatment kits for N2O treatment or Cap Oxide after SiON $250{\AA}$. Good reflectivity can be obtained by Cap Oxide rather than N2O plasma treatment and both system of PECVD SiOxNy ARC have good electrical properties.
TiCN thin films were deposited on tool steels at $510^{\circ}C$ by PECVD from a $TiCl_4+N_2+CH_4+H_2+Ar$ gaseous mixture. The microstructures and preferred orientation were investigated. The micro-scratch tests were performed using a system equipped with an acoustic emission sensor. Critical loads were determined to evaluate the adhesion of TiCN to substrate. The influences of the microstructures of substrates, double layered coatings, and coatings after nitriding(duplex coating) were investigated. The experimental results showed that the microstructures of substrates and double layered coating did not affect the critical loads considerably. By the duplex coating, critical loads were not always increased. In some cases, duplex coatings decreased critical loads significantly despite of absence of black layer. In this study, we tried to relate the results of scratch test to the residual stress analysis. Nitriding before the coating reduces the tensile residual stress in the film, which gives rise to low critical load in scratch test.
$YBa_2Cu_3O_x$ 고온 초전도체 상을 MgO 단결정위에 증착시키기 위하여 액상의 에어로 졸 입자를 저온 플라즈마의 화학증기 증착로안에 유입하였다. 플라즈마의 분포를 조절하기 위한 반응로의 설계에 따라 초전도체상의 미세구조가 변화하는 양상을 관찰하였으며, 이때 증착 기판 위에서 관찰되는 입자들의 생성원인에 대하여 고찰하였다. 입자생성의 주된 원인으로는 불안정한 플라즈마의 분포와 출발원료의 낮은 기화속도에 기인하는 것으로 나타났다. 또한 증착속도는 출발원료가 기화되는 곳으로부터 멀어질수록 급격히 감소하는 것으로 밝혀졌다.
Silicon nitride $(SiN_x)$ film is a promising material for anti-reflection coating and passivation of multicrystalline silicon (me-Si) solar cells. In this work, a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system with batch-type reactor tube was used to prepare highly robust $SiN_x$ films for screen-printed mc-Si solar cells. The Gas flow ratio, $R=[SiH_4]/[NH_3]$, in a mixture of silane and ammonia was varied in the range of 0.0910.235 while maintaining the total flow rate of the process gases to 4,200 sccm. The refractive index of the $SiN_x$ film deposited with a gas flow ratio of 0.091 was measured to be 2.03 and increased to 2.37 as the gas flow ratio increased to 0.235. The highest efficiency of the cell was $14.99\%$ when the flow rate of $SiH_4$ was 350 sccm (R=0.091). Generally, we observed that the efficiency of the mc-Si solar cell decreased with increasing R. From the analysis of the reflectance and the quantum efficiency of the cell, the decrease in the efficiency was shown to originate mainly from an increase in the surface reflectance for a high flow rate of $SiH_4$ during the deposition of $SiN_x$ films.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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