본문 바로가기 주메뉴 바로가기
22대 대한민국 국회 국회정보길라잡이 국회의원검색
회원가입 로그인
HOME

정보검색

소장정보 검색

국회도서관 홈으로 정보검색 소장정보 검색

결과 내 검색

동의어 포함

고급검색

인명/단체명

저자정보 상세정보
인명/단체명을 입력하세요.

키워드

  • 대표어

  • 외국어

-

목차보기

표제지 2

목차 5

국문 요약 11

제 1장 서론 12

제 2장 이론적 배경 16

2.1. 반도체 배선 및 전극 재료 특성 16

2.1.1. TiN 및 W 박막의 특성 16

2.1.2. HZO 박막의 특성 17

2.2. 식각 기술 19

2.2.1. 물리적 식각(Physical Etching) 19

2.2.2. 플라즈마 식각(Plasma Etching) 19

2.2.3. 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching, RIE) 20

2.2.4. 원자층 식각(Atomic Layer Etching, ALE) 20

제 3장 실험 방법 22

3.1. 실험 설계 22

3.1.1. TiN, W, 및 HZO 박막 샘플 제작 22

3.1.2. CCP-RIE 공정 22

3.1.3. PEALE 공정 24

3.2. 결과 분석 방법 26

3.2.1. Spectroscopic Ellipsometer (SE) 26

3.2.2. Optical Emission Spectroscopy (OES) 26

3.2.3. Langmuir Probe 27

3.2.4. RGA (Residual Gas Analyzer) 27

3.2.5. XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) 28

제 4장 결과 및 고찰 29

4.1. Reactive Ion Etching 29

4.1.1. RF Power에 따른 식각 속도 및 선택비 측정 29

4.1.2. 공정압력에 따른 식각 속도 및 선택비 측정 31

4.1.3. CF₄/Ar에 따른 식각 속도 및 선택비 측정 33

4.1.4. O₂에 따른 식각 속도 및 선택비 측정 35

4.1.5. OES분석 37

4.1.6. H₂에 따른 식각 속도 및 선택비 측정 39

4.1.7. XPS 분석 41

4.2. Atomic Layer Etching 46

4.2.1. RGA 분석 46

4.2.2. Desorption time에 따른 EPC 측정 47

4.2.3. Desorption step에서의 DC bias에 따른 EPC 측정 48

4.2.4. XPS 분석 50

제 5장 결론 55

참고 문헌 56

ABSTRACT 61

표목차 7

표 1. 식각 부산물의 끓는점 18

표 2. CCP-RIE 공정 조건 23

그림목차 8

그림 1. Scaling technology trends 15

그림 2. MFM 소자의 모식도 15

그림 3. 건식 식각의 종류 (a) Sputter etching (b) Plasma etching... 21

그림 4. CCP-RIE 장비 모식도 23

그림 5. PEALE 장비 모식도 24

그림 6. 본 연구의 ALE Recipe 25

그림 7. (a) TiN, W, HZO 박막의 식각 속도, (b) TiN 대비 HZO 및 W 대비... 30

그림 8. (a) TiN, W, HZO 박막의 식각 속도, (b) TiN 대비 HZO 및 W 대비... 32

그림 9. (a) TiN, W, HZO 박막의 식각 속도, (b) TiN 대비 HZO 및 W 대비... 34

그림 10. (a) TiN, W, HZO의 식각 속도 및 (b) O₂ 첨가 비율 변화에 따른... 36

그림 11. (a) CF 및 CF₂ Peaks Ar/CF₄ /O₂ 기반 플라즈마의 광학 방출... 38

그림 12. (a) CF 및 CF₂ Peaks Ar/CF₄ /O₂ 기반 플라즈마의 광학 방출... 40

그림 13. TiN 박막의 Ti 2p 피크에 대한 XPS narrow-scan 스펙트럼: (a)... 41

그림 14. W 박막의 W 4f 피크에 대한 narrow-scan XPS 스펙트럼: (a) 식각... 43

그림 15. HZO 박막에 대한 narrow-scan XPS 스펙트럼: (a) 식각 전 Hf 4f... 45

그림 16. 각 퍼지 시간에서의 잔류 가스 분석(RGA)을 통해 측정된 챔버 내... 46

그림 17. 탈착 시간에 따른 EPC 측정 결과 47

그림 18. DC bias에 따른 EPC 측정 결과 49

그림 19. W 박막의 W 4f 피크에 대한 narrow-scan XPS 스펙트럼: (a) 식각... 51

그림 20. W 박막의 C 1s 피크에 대한 narrow-scan XPS 스펙트럼: 식각 전,... 51

그림 21. TiN 박막의 TiN 2p 피크에 대한 narrow-scan XPS 스펙트럼: (a)... 52

그림 22. TiN 박막의 C 1s 피크에 대한 narrow-scan XPS 스펙트럼: 식각... 52

그림 23. HZO 박막의 C 1s 피크에 대한 narrow-scan XPS 스펙트럼: 식각... 53

그림 24. W, TiN, HZO 박막의 ALE 공정 후 F 1s 피크에 대한 narrow-scan... 54

초록보기

 본 연구에서는 차세대 반도체 소자의 미세화 및 고집적화에 따라 요구되는 고종횡비(high aspect ratio) 구조체의 정밀 식각 기술 확보를 목표로, TiN 및 W 박막에 대한 플라즈마 건식 식각 특성을 평가하고, HZO(Hf0.5Zr0.5O2)강유전체 박막 대비 선택적 식각 공정을 확립하고자 하였다.

식각 실험은 Capacitive Coupled Plasma-Reactive Ion Etching(CCP-RIE)과 Plasma-Enhanced Atomic Layer Etching(PEALE) 공정을 병행하여 수행하였다. RIE 공정에서는 Ar/CF₄/O₂/H₂ 가스를 이용하여 공정 압력, RF 파워, 가스 조성 변화에 따른 식각 속도 및 선택비를 평가하였으며, Ar:CF₄ = 7:3, RF 파워 70 W, 공정 압력 120 mTorr 조건에서 TiN/HZO 및 W/HZO에 대해 각각 142 및 332의 고선택비를 달성하였다. O₂ 가스 6% 첨가 시 F 라디칼 밀도가 최대가 되어, TiN 및 W 박막의 식각 속도가 증가하는 경향을 관찰하였다.

PEALE 공정에서는 C4F8 가스를 기반으로 adsorption, purge, desorption, purge의 4단계 사이클을 구성하였으며, RGA 분석을 통해 최적 purge 시간을 120초로 설정하였다. Desorption time 및 DC 바이어스 전압 변화에 따른 EPC(Etch per Cycle)를 측정한 결과, W와 TiN 박막 모두 self-limiting 거동을 보였으며, 특히 W는 50-70 V 구간에서 안정적인 EPC(0.55 nm/cycle)를 나타내는 ALE window를 확보하였다.

또한, XPS 분석을 통해 식각 전후 박막의 표면 화학 조성을 분석하였다. W 박막에서는 산화물 피크가 감소하고 금속성 결합이 증가하였으며, C 1s 피크에서는 C-F, C-F₂, C-F₃ 결합이 형성되었다. HZO는 플루오린화 표면층이 형성되었으나, 저에너지 Ar 이온에 의해 식각되지 않아 공정 조건에서 손상이 억제되는 특성을 보였다.

본 연구를 통해 RIE와 ALE를 활용한 TiN 및 W 박막의 고선택비 저손상 식각 조건을 확보하였으며, 이는 차세대 FeRAM 소자 구조에서 HZO 유전체를 안정적으로 보호할 수 있는 유망한 식각 공정으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

추천서가 (다양한 추천 자료를 만나보세요)

권호기사보기

권호기사 목록 테이블로 기사명, 저자명, 페이지, 원문, 기사목차 순으로 되어있습니다.
기사명 저자명 페이지 원문 기사목차

권호

기사명 원문보기 기사목차
닫기