SION 박막 특성 굴절율, 투과율 핵심 인자

PECVD 공정에서 많이 사용하는 막중에 SION 막질이 있다. 해당 막은 SINX 막과 더불어 가장 많이 사용 중인 막으로 알려져 있는데 SINX 보다 투습 및 보호 역할은 떨어지지만 투과율과 굴절율 면에서는 우수한 특성을 보이는 막이다.

SION의 굴절율과 투과율에 영향을 미치는 키팩터 인자인 N2O Gas 와의 관계에 대해서 한번 자세히 알아보도록 하겠다.

SION 박막 특성

플라즈마 화학적 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition) 공정 중 NH3 gas flowrate, RF power, SiH4 gas flow rate을 고정시키고 N2O gas flow rate을 0 sccm부터 250 sccm까지 변화시키는 조건 하에 SiON박막을 증착한 후 그 투과율, 굴절률을 측정하고 분석하였다.

N2O gas flow rate조건별 시편들은 증착율을 계산하여 350 nm 두께로 동일하게 SiON을 증착하였고, borofloat위에 SiON을 증착한 샘플은 투과율을, 실리콘 기판 위에 SiON을 증착한 샘플로는 굴절률을 측정하였다.

투과율의 경우는 UV/Vis spectrometer를 이용해 633 nm, 1550 nm 두 가지 파장 대 모두에서 N2O gas flow rate이 가장 큰 250 sccm일 때 가장 높은 것을 알 수 있었고 N2O gas flow rate이 낮아질수록 투과율 또한 작아지는 경향을 보였다.

굴절률은 ellipsometer를 이용해 측정하였으며 633 nm 파장에서 N2O gas flow rate가 가장 낮은 0 sccm일 때 굴절률이 가장 큰 값을 가지고 N2O gas flow rate이 커질수록 굴절률은 지수함수적으로 감소되었다.(n=1.837∼1.494)

이는 N2O gas flow rate이 낮을수록 SiN계열에 커질수록 SiO2계열에 가까워지는 현상으로 이해할수있다.

정리

1. N2O Gas 비율이 높아질수록 투과율 증가
2. N2O Gas 비율이 높아질 수록 굴절율 감소

특히, 50 sccm의 소량만 N2O 가스가 추가되어도 굴절율과 투과율에 급격한 차이가 발생하였는데 이는 N2O 가스의 양보다 유무 차이가 더 큰 박막 특성을 결정짓는 요소라는 것을 알 수 있는 부분이다.

 

SINX 막 과 SION 막 특성 비교

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