Sputtering 방법을 통해 증착한 Cu/Ti 박막의 후열처리 온도에 따른 Cu-silicide형성과 비저항에 미치는 영향의 특성평가실험

소개

Sputtering 방법을 통해 증착한 Cu/Ti 박막의
후 열처리 온도에 따른 Cu-Silicide 형성과
비저항에 미치는 영향의 특성 평가 실험

목차

1. 실험목표
2. 이론적 배경
3. 실험방법
4. 실험결과 및 분석
5. 고찰 및 분석
6. 설계
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험목표
Silicide 형성 기구 이해(kinetic, themodynamic)
제조 방법(sputtering)의 이해
응용 내용 이해(반도체 metallization)

2. 이론적 배경
스퍼터링: 높은 에너지(>30eV)를 가진 입자들이 target에 충돌하여 target 원자들에
게 에너지를 전달해 줌으로써 target 원자들이 방출되는 현상.
(1) 이온과 고체 표면과의 반응.
① 이온반사
② 전자방출: 2차전자(secondary electron)
③ 이온주입
④ Radiation damage
⑤ 스퍼터링

(2) 스퍼터링 원리
스퍼터링 과정: 이온 가속 → 이온의 target에의 충돌 → target원자의 방출.
Threshold energy: 큰 에너지(20~30eV)를 가지고 있어야만 target 원자 방출.
(보통 금속 원자 한 개 승화시 필요한 에너지: 3~5eV)
→ 대부분의 에너지가 열로 방출, 일부 에너지만이 스퍼터링에 이용.
(3) 스퍼터율(sputter yield)
스퍼터율: 하나의 양이온이 음극에 충돌할 때 표면에서 방출되는 원자의 수.
target 재료의 특성 및 입사되는 이온의 에너지, 질량 및 입사각과 관계.
① Target의 결정 방향: 침투하기 유리한 결정면에 대해서는 sputter yield 감소.
② Target의 온도: sputter yield가 아주 높은 경우를 제외하고는 민감하지 않음.
③ 이온의 입사각: Max sputter yield –약 80o
④ Target 원자의 방출각: 증가하면 튀어나오는 원자의 peak energy 증가.(<60o)
(4)스퍼터링의 종류
① DC 스퍼터링 - 기체의 압력과 전류 밀도에 의존.
장치와 조작 간단하지만 낮은 증착속도와 에너지의 비효율성등이 있다.
- 높은 작업압력(working pressure) → 박막의 순도가 떨어짐.
② RF 스퍼터링 - 절연체의 박막을 증착시키기 위해 개발.
금속, 합금, 산화물, 질화물, 탄화물 등 거의 모든 물질 증착 가능하나 낮은 MHz 영역에서 이온들은 질량이 크기 때문에 Potential oscillation을 효과적으로 따라갈 수 없으며 제한된 속도로만 증착 가능하다.
③ 3극 스퍼터링- 금속필라멘트를 가열시켜 열전자(thermionic electron)를 방출시켜 이 열전자가 DC 스퍼터링에서 2차 전자의 역할 수행.
열전자로 기체의 이온화율 높이고 낮은 압력, 낮은 전압 스퍼터 증착 가능하나 열전자에 의한 오염과 저온 증착이 불가능하며 불균일한 스퍼터링이 이루어진다.
④ Magnetron 스퍼터링 - DC 스퍼터링과 비슷, cathode에는 영구자석 장착, target 표면과 평행한 방향으로 자장 인가.
자장이 target 표면과 평행하기 때문에 전장에 대해 수직 → 전자는 Lorenz의 힘
을 받아 선회운동 → target 근처에서 플라즈마가 유지 → 이온화율 증가→ Discharge 전류 증가, 스퍼터 속도 향상된다. 하지만 target 이 균일하게 소모되지 않는다.
⑤ Unbalanced magnetron 스퍼터링 - 기본적으로는 magnetron 스퍼터링 장치지만 내부 자석과 외부 자석의 자장 세기가 다름.
기판에 입사하는 전류 밀도가 매우 낮다.
⑥ 6) 반응성 스퍼터링 - 금속 target 을 이용하여 스퍼터링 할 때 불활성 가스와 동시에 반응성이 있는 가스 동시 주입.

참고자료

· http://www.necel.com
· http://www.kisti.re.kr/KISTI