50 nm 이상의 CMOS 기술에 이용되는 Spin-on Dielectric 박막 형성과 그 특성에 미치는 전구체의 영향

Abstract

탄소가 없는 폴리실라잔 계와 탄소가 함유된 폴리메틸 실라잔 계 전구체를 실리콘 기판에 스핀코팅하고 <TEX>$150^{\circ}C$</TEX>, <TEX>$400^{\circ}C$</TEX>, <TEX>$850^{\circ}C$</TEX>에서 열처리하여 형성된 박막의 물리적 화학적 특성을 평가하였다. 프리에 변환 적외선 분광, 수축 율, 갭-충진, 식각속도 등을 평가하여 박막형성과 형성된 박막의 물리화학적 특성에 미치는 탄소의 영향을 고찰하였다. 탄소함유 전구체는 (탄소가 없는 전구체보다) <TEX>$400^{\circ}C$</TEX>에서 질소, 수소, 탄소의 휘발량이 더 적고 산소 흡수량이 더 적어서 (15.6%)보다 낮은 14.5% 두께 수축을 나타내었으나, <TEX>$800^{\circ}C$</TEX>에서는 휘발 량이 더 많고 산소 흡수량도 더 많아져 (19.4%)보다 높은 37.4% 두께 수축을 나타냈다. 프리에 변환 적외선 분광분석결과, 전구체내의 탄소는 Spin-on dielectric (SOD) 박막으로 하여금 Si-O 결합형성을 적게, 박막특성을 불균일하게, 그리고 화학 용액에 더 빨리 식각되도록 만들었다. Polysilazane and polymethylsilazane based precursor films were deposited on Si-substrate by spin-coating, subsequently annealed at <TEX>$150{\sim}850^{\circ}C$</TEX>, and characterized. Structural analysis, shrink, compositional change, etch rate, and gap-filling were observed. Annealing the precursor films led to formation of spin-on dielectric films. C-containing precursor films showed that less loss of N, H, and C while less gain of O than that of C-free precursor films at <TEX>$400^{\circ}C$</TEX>, but more loss of N, H, and C while more gain of O at <TEX>$850^{\circ}C$</TEX>. Thus polysilazane based precursor films exhibited less reduction in thickness of 14.5% than silazane based one of 15.6% at <TEX>$400^{\circ}C$</TEX> but more 37.4% than 19.4% at <TEX>$850^{\circ}C$</TEX>. FTIR indicated that C induced smaller amount of Si-O bond, non-uniform property, and lower resistance to chemical etching.