• Title, Summary, Keyword: 열적 안정성

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Low-k plasma polymerized cyclohexan: single layrer and double layer

  • 최자영;권영춘;여상학;정동근
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.74-74
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    • 2000
  • 낮은 유전상수(k$\leq$3)와 높은 열적안정성(>4$25^{\circ}C$)은 초고집적회로(ULSI)기술에서 RC 지연을 해결하기 위한 금속배선의 중간 절연층으로서의 2개의 가장 중요한 특성이다. 본 연구에서는 cyclohezane을 precursor로 사용하여 plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD)방법으로 유기박막을 성장시켰으며 낮은 유전상수와 높은 열적안정성을 동시에 확보하기 위하여 열적안정성은 좋지 않지만 유전상수가 낮은 박막(soft layer)위에 유전상수는 다소 높지만 열적안정성이 좋은 박막(hard layer)을 얇게 증착하여 hard layer/soft layer의 2층 구조를 형성하여서 구조적, 전기적 특성을 조사하였다. 유기박막은 5$0^{\circ}C$로 유지된 reactor 내부에서 argon(Ar) plasma에 의해 증착되었으며 platinum(Pt)기판과 silicon 기판위에 동시에 증착하였다. Pt 기판위에 증착한 시편으로 유전상수, I-V 등 전기적 특성을 측정하였고, silicon 기판위에 증착한 시편으로 열적안정성과 구조적 특성등을 분석하였다. 증착압력 0.2Torr에서 plasma power를 5W에서90W로 증가할 때 유전상수는 2.36에서 3.39로 증가하였으며 열적안정성은 90W에서 180W로 증가하였을 때 유전상수는 2.42에서 2.79로 증가하엿고 열적안정성은 모두30$0^{\circ}C$이하였다. 단일층 구조에서는 유전상수가 낮은 박막은 열적으로 불안정하고 열적 안정성이 좋은 박막은 유전상수가 다소 높은 문제가 나타났다. 이런 문제를 해결하기 위하여 2 Torr, 120W에서 증착한 유전상수가 2.55이고 열적으로 불안정한 박막을 soft layer로 5150 증착하고 그 위에 0.2Torr, 90W에서 증착한 유전상수가 3.39이고 열적으로 45$0^{\circ}C$까지 안정한 박막을 hard layer로 360 , 720 , 1440 증착하였다. 증착된 2층구조 박막의 유전상수는 각각 2.62, 2.68, 2.79이었으며 열적안정성 측정에서는 40$0^{\circ}C$까지 두께 감소가 보이지 않았다. 그러나 SEM 측정에서 열처리 후 표면이 거칠어지는 현상이 발견되었다.

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Low-k plasma polymerized methyl-cyclohexane thin films deposited by inductively coupled plasma chemical vapor deposition

  • 조현욱;권영춘;양재영;정동근
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.98-98
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    • 2000
  • 초고집적(ULSI) 반도체 소자의 multilevel metalization을 위한 중간 유저네로서 저 유전상수(k<)와 높은 열적안정성(>45$0^{\circ}C$)을 갖는 새로운 물질을 도입하는 것이 필요하다. 중합체 박막은 낮은 유전상수와 높은 열적 안정성으로 인하여 low-k 물질로 적당하다고 여겨진다. PECVD에 의한 plasma polymer 박막의 증착은 많이 보고되어 왔으마 고밀도 플라즈마 형성이 가능하고 기판으로 유입되는 ion의 energy 조절이 가능한 inductively coupled plasma(ICP) CVD에 의한 plasma polymer 박막에 대한 연구는 보고된 바 없다. 본 연구에서는 Mtehyl-cyclohexane precusor를 사용하여 substrate에 bias를 주면서 inductively coupled plasma(ICP)를 이용하여 플라즈마 폴리머 박막(plasma polymerized methyl-cyclohexane : 이하^g , pp MCH라 칭함)을 증착하였으며 ICP power와 substrate bias(SB) power가 증착된 박막의 특성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 증착된 박막의 유전상 수 및 열적 안정성은 ICP power의 변화에 비해 SB power의 변화에 더 크게 영향을 받았다.^g , pp MCH 박막은 platinum(Pt) 기판과 silicon 기판위에서 같이 증착되었다. Methyl-cyclohexane precursor는 4$0^{\circ}C$로 유지된 bubbler에 담겨지고 carrier 가스 (H2:10%, He:90%)에 의해 reactor 내부로 유입된다.^g , pp MCH 박막은 증착압력 350 mTorr, 증착온도 6$0^{\circ}C$에서 \circled1SB power를 10W에 고정시키고 ICP power를 5W부터 70W까지, \circled2ICP power를 10W에 고정시키고 SB power를 5W부터 70W까지 변화하면서 증착하였다. 유전 상수 및 절연성은 Al/PPMCH//Pt 구조의 capacitor를 만들어서 측정하였으며, 열적 안정성은 Ar 분위기에서 30분간의 열처리 전후의 두께 변화를 측정함으로써 분석하였다. SB power 10W에서 ICP power가 5W에서 70w로 증가함에 따라 유전상수는 2.65에서 3.14로 증가하였다. 열적 안정성은 ICP power의 증가에 따라서는 크게 향상되지 않은 것으로 나타났다. ICP power 10W에서 SB power가 5W에서 70W로 증가함에 따라 유전상수는 2.63에서 3.46으로 증가하였다. 열적 안정성은 SB power의 증가에 따라 현저하게 향상되었으며 30W 이상에서 증착된 박막은 45$0^{\circ}C$까지 안정하였고, 70W에서 증착된 박막은 50$0^{\circ}C$까지 안정하였다. 열적 안정성은 ICP power의 증가에 따라서는 현저하게 향상되었다. 그 원인은 SB power의 인가에 의해 활성화된 precursor 분자들이 큰 에너지를 가지고 기판에 유입되어 치밀한 박막이 형성되었기 때문으로 사료된다.

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이온빔 증착법으로 제작한 수직자기이방성[Co/Pt]${\times}$5 다층박막의 열적안정성

  • 김미선;이진용;최종구;황도근;이상석
    • Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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    • pp.206-207
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    • 2004
  • 수직자기이방성을 갖는 [Co/Pt]$\times$5 다층박막을 상온에서 이온빔 증착(ion beam deposition)법으로 제작하여 자기적 및 열적 특성을 연구하였다. 수직자기이방성 특성은 비정상 홀(Hall)-전압법으로 측정하였으며, 표면광 Kerr 효과로 확인하였다. $[Co(10{\AA}/Pt(12.5{\AA})]{\times}5$) 다층박막에서 수직자성 보자력은 400 Oe이었고 수평자성은 매우 큰 곤란축(hard-axis) 특성을 유지하였다. 진공 열처리 시 1 kOe의 균일한 자기장이 박막면 수평(시료 A)과 수직(시료 B)이 되도록 각각 인가함에 따라 열적안정성을 관찰하였다. 시료 A의 수직자성의 보자력이이 $300^{\circ}C$에서 1 KOe로 유지되어 시료 B의 열적안정성 보다 훨씬 우수하였다.

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Toluene precursor를 사용하여 PECVD에 의해 증착된 low-k 유기박막의 증착온도의 특성

  • 권영춘;주종량;정동근
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.111-111
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    • 1999
  • 반도체 소자의 고집적화 및 고속화에 따라 다층 금속배선에서의 RC 지연이 전체 지연의 주된 요소로 되고 있다. 이런 RC 진연을 줄이기 위해서 현재 다층 금속배선의 층간 절연막으로 사용하고 있는 SiO2 박막(k~3.9)을 보다 낮은 유전상수(low-k)를 가지는 물질로 대체할 것이 요구된다. 층간 절연막으로서 가져야 할 가장 중요한 것은 낮은 유전상수와 높은 열적안정성($\geq$45$0^{\circ}C$)이다. 본 연구에서는 Toluene을 precursor로 사용한 PECVD방법으로 low-k 유사중합체 유기박막을 성장시켰으며 부동한 온도에서 성장된 박막의 특성을 비교하여 증착온도가 박막의 특성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 유사중합체 유기박막은 platinum(Pt)기판과 silicon 기판위에 같이 증착되었다. Precursor는 4$0^{\circ}C$로 유지된 bubbler에 담겨지고 증발된 precursor molecules는 Argon(Ar:99.999%) carrier 가스에 의해 process reactor 내부로 유입된다. Plasma는 RF(13.56MHz generator로 연결된 susceptor 주위에 발생시켰다. Silicon 기판위에 증착한 시편으로 Fourier transform infrared (FTIR) spectra 및 열적 안정성을 측정하였고, Pt 기판위에 증착한 시편으로 Al/유기박막/Pt 구조의 capacitor를 만들어 열적안정성을 측정하였고, Pt 기판위에 증착한 시편으로는 Al/유기박막/Pt 구조의 capacitor를 만들어 K값 및 절연성을 측정하였다. Capacitance는 1MHz 주파수에서 측정하였다. 열적안정성은 30분동안 Ar 분위기에서 annealing하기 전후의 증착막의 두께의 변화를 측정함으로써 조사하였으며 유기박막의 두께는 surface profilometer로 측정하였다. 증착온도가 45$^{\circ}C$에서 15$0^{\circ}C$, 25$0^{\circ}C$로 높아짐에 따라 k값은 높아졌지만 대신 열적안정성은 좋아졌다. plasma power 30W인 경우 45$^{\circ}C$에서 증착했을 때 유전상수는 2.80으로 낮았지만 40$0^{\circ}C$에서 30분 동안 열처리한 후 두께가 49% 감소하였다. 그러나 25$0^{\circ}C$에서 증착했을 때 유전상수는 3.10으로 좀 높아졌지만 열적으로는 40$0^{\circ}C$까지 안정하였으며 45$0^{\circ}C$에서도 두께의 감소는 8%에 불과했다.

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Effects of Nitrogen Addition on Thermal Stability of Ta-Al Alloy Films (Ta-Al 합금박막의 열적안정성에 미치는 질소첨가 효과)

  • Jo, Won-Gi;Kim, Tae-Yeong;Gang, Nam-Seok;Kim, Ju-Han;An, Dong-Hun
    • Korean Journal of Materials Research
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    • v.7 no.10
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    • pp.877-883
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    • 1997
  • Ar 및 Ar과 $N_{2}$ 분위기하에서 rf 마그네트론 스퍼터링방법으로 Ta-AI과 Ta-AI-N합금막을 제조하였다. Ta-7.9at.% AI계열, Ta-26.7 at% AI게열과 Ta-45.4at.%AI계열에 Ar에 대한 질서유량비로 26%까지 질소를 첨가하여 Ta-AI-N박막을 증착한후, 300-$600^{\circ}C$온도 구산에서 열처리 전후의 구조 및 전기적 특성과 열적안정성을 통하여 레지스터의 적용가능성을 조사하였다. 구조 및 조성 분석은 X-선 회절과 Rutherford Backscattering Spectrometry(RBS)로 관찰하였고 열적안정성은 4단자법(four point probe method)을 이용한 저항변화를 통하여 측정하였다. 순수 Ta에 AI을 첨가하면 확장된 $\beta$($\beta$-Ta)N 합금박막에서 가장 열적안정성이 우수하게 나타났던 질소첨가 범위는 Ta $N_{hcp}$또는 TaN/ sub fcc/또는 Ta $N_{fcc}$와 비정질과의 혼합상순으로 상천이를 나타내었다. Ta-AI-N 합금박막에서 가장 열적안정성이 우수하게 나타났던 질서첨가 범위는 Ta-26.7at. % AI계열의 경우 19-36at.% $N_{2}$구간이었고, Ta-45.5at.% AI계열의 경우는 30-45at.%구간이었다. Ta-AI합금박막은 질소가 첨가되지 않아도 열처리 온도 및 시간에 따라 약 10% 이내의 비교적 작은 저항변화를 보여 열적안정성이 우수하지만 질소를 첨가하여 Ta-AI-N합금박막을 형성시킬경우, 증착된 상태에서 이미 큰 비저항을 나타내었고 열처리 동안 3%이내의 매우 작은 저항변화를 나타내었기 때문에 레지스터용 재료로써 열적안정성에 대한 잠재력이 크다.

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Nanoindentation 분석을 통한 W-C-N 박막의 열적 안정성 연구

  • Kim, Su-In;Choe, Seong-Ho;Kim, Ju-Yeong;Lee, Chang-U
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.228-228
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    • 2010
  • 반도체 집적도의 비약적인 발전으로 각 박막 층간의 두께는 더욱 줄어들었고 이는 각 박막 층간의 확산에 대한 문제를 간과할 수 없게 하였다. 따라서 각 층간의 확산을 방지하기위한 확산방지막의 연구에 대한 관심도는 증가하게 되었다. 또한 본 연구에서 분석을 위하여 사용된 Nanoindenter는 박막 표면에 다이아몬드 팁을 이용하여 압입을 실시하여 이때 시표의 반응에 의한 팁의 위치(Z-축)를 in-situ로 측정하여 인가력과 팁의 위치에 대한 연속 압입곡선을 측정하게 된다. 이를 통하여 박막의 hardness와 elastin modulus를 측정하게 되고, 연속 압입곡선 분석을 통하여 박막의 표면응력 변화를 측정한다. 이 논문에서는 반도체의 기판으로 사용되는 Si 기판과 금속배선 물질인 Cu와의 확산을 효과적으로 방지하기 위한 W-C-N 확산방지막을 제시하였고, 시료 증착을 위하여 rf magnetron sputter를 사용하여 동일한 증착 조건에서 질소(N)의 비율을 다르게 하여 박막내 질소 비율에 따른 확산방지막을 제작하였다. 이후 시료의 열적 안정성 측정을 위하여 상온에서 $900^{\circ}C$ 까지 질소 분위기에서 30분간 열처리 과정을 실시하여 열적 손상을 인가하였고, 고온에서 확산방지막의 열적인 안정성을 Nanoindentation 분석을 이용하여 측정하였다. 측정 결과 박막내 질소 불포함된 박막의 경우 표면 강도는 9.01 GPa에서 194.01 GPa의 급격한 변화를 보였고, 질소가 포함된 박막은 9.41 GPa에서 43.01 GPa으로 상대적으로 적은 차이를 보였다. X-ray 분석 결과에서도 박막내 질소가 포함된 박막이 고온에서도 더 안정된 특성을 보이는 것을 확인하였다.

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Thermal Stability of a Nanostructured Exchange-coupled Trilayer (나노구조 교환결합 삼층박막의 열적 안정성 예측)

  • Lee, Jong-Min;Lim, S.H.
    • Journal of the Korean Magnetics Society
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    • v.20 no.2
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    • pp.75-82
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    • 2010
  • A recent progress on the prediction of the thermal stability of a nanostructured exchange-coupled trilayer is reviewed. An analytical/numerical combined method is used to calculate its magnetic energy barrier and hence the thermal stability parameter. An important feature of the method is the use of an analytical equation for the total energy that contains the magnetostatic fields. Under an assumption of the single domain state, the effective values of all the magnetostatic fields can be obtained by averaging their nonuniform values over the entire magnetic volume. In an equilibrium state, however, it is not easy to calculate the magnetostatic fields at the saddle point due to the absence of suitable methods of the accessing its magnetic configuration. This difficulty is overcome with the use of equations that link the magnetostatic fields at the saddle point and critical fields. Since the critical fields can readily be obtained by micromagnetic simulation, the present method should provide accurate results for the thermal stability of a nanostructured exchange-coupled trilayer.

반도체 소자의 열적안정성을 위한 W-C-N 확산방지막의 연구

  • Kim, Su-In;Lee, Chang-U
    • Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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    • pp.215-217
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    • 2007
  • 반도체 집적화 기술의 발달로 반도체 공정에서 디바이스의 선폭은 줄어들고, 박막의 다층화가 필수적인 과정이 되었다. 이에 따라 반도체에서 Si 기판과 금속 배선과의 열적 안정성에 대한 신뢰성이 더욱 중요시 되어가고 있다. 이를 방지하기 위하여 우리는 3개의 화합물로 구성된 Tungsten-Carbon-Nitrogen (W-C-N) 확산방지막을 사용하였다. 실험은 Si 기판위에 W-C-N박막을 물리적 기상 증착법(PVD)으로 질소비율을 변화하며 확산방지막을 증착하여 Si 기판과 W-C-N확산방지막의 특성을 여러 온도 열처리 조건에서 확인하였다. 특성을 분석을 위하여 ${\alpha}-step$${\beta}-ray$를 이용하여 증착률을 확인한 후 4-point probe를 이용하여 비저항을 측정하였고, X-ray Diffraction 분석을 통하여 결정 내부의 변화를 확인하였다. 이를 통하여 W-C-N 확산방지막의 열적인 안정성을 질소변화에 따라 조사하였다.

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The Effect of Na+-Ca2+ Ion-exchange for Heulandite on the Thermal Stability (Na+-Ca2+ 양이온 교환이 Heulandite의 열적 안정성에 미치는 영향)

  • Kim, Wha-Jung;Lee, Jae-Ik
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.4 no.3
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    • pp.488-496
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    • 1993
  • Natural zeolites have recently been the subject of intensive research due to their versatilities in possible industrial applications. Among several different types of domestic natural zeolites, clinoptilolite, is one of the highly prospective domestic natural zeolites. However, it is always possible for heulandite, the isostructure of clinoptilolite, to coexist with clinoptilolite. Unfortunately, heulandite is thermally very unstable restricting its application to industrial process. In this paper, the effects of ion exchanges and heat-treatments on the thermal stability for domestic natural zeolite, heulandite are described. Two different ion-exchanging experiments were carried out followed by heat-treatments at different temperatures. X-ray, IR and AA spectroscopic analyses showed the enhancements in thermal stabilities of heulandite by $Na^+$ cation exchanges.

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Study of Plasma Technology to Obtain Environmental and Thermal Stability of AgNW Transparent Electrodes (은나노선 투명전극의 환경적, 열적 안정성 확보를 위한 플라즈마 응용 기술 연구)

  • Jeong, Seong-Hun;An, Won-Min;Kim, Do-Geun
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • pp.201-202
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    • 2015
  • 최근 Indium Tin Oxide (ITO)를 대체하기 위해 많은 각광을 받고 있는 AgNW 투명전극에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으나, AgNW의 경우 기존 용액공정을 활용한 분산과 코팅으로 AgNW의 네트워크 형성시 접촉에 대한 문제점으로 전기적으로 균일한 면저항을 얻기 어려운 단점이 잘 알려져 있다. 또한 AgNW의 분산성을 위해 첨가된 절연체인 바인더에 의해 수분에 취악하고 또한 열적으로 매우 불안한 특성을 보여준다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 플라즈마를 활용하여 AgNW에 존재하는 바인더를 화학적, 물리적으로 효과적으로 제거할 수 있었으며, 이를 통해 환경적, 열적 안정성을 확보할 수 있었다. 더불어 AgNW에 내산화성이 우수한 부가적인 박막을 형성함으로 300도 이상의 고온에서도 안정한 AgNW 투명전극 소재를 개발할 수 있었다.

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