| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2012년 봄 (05/17 ~ 05/18, 무주덕유산리조트) |
| 권호 | 18권 1호 |
| 발표분야 | A. 전자/반도체 재료(Electronic and Semiconductor Materials) |
| 제목 | BCl3 Gas와 Ar Neutral Beam을 이용한 High-k Dielectric Material의 초정밀 저손상 원자층 식각 |
| 초록 | Metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) 의 critical dimension (CD) 가 sub 45nm 로 감소함에 따라 gate dielectric의 두께도 점점 줄어들어 그에 따른 tunneling effect 등에 의해 leakage current가 크게 발생하게 된다. Device에 흐르는 Driving current를 크게 하기 위해서는 inversion layer의 capacitance를 증가시켜야 한다. 따라서 Dielectric의 두께를 감소시켜야 하는데 기존의 SiO2의 EOT의 한계가 있기 때문에 높은 Dielectric constant를 가지는 물질의 필요성이 대두되고 있다. 여러 가지 high-k 물질 중에서, aluminum-oxide (Al2O3) 는 높은 dielectric constant (∼10) 와 전자 터널링 barrier height (∼2eV) 등을 가지기 때문에 많은 연구가 되고 있다. 그러나 Al2O3를 anisotropic 한 patterning 을 하기 위해 주로 이용되는 halogen-based 플라즈마 식각을 하는 과정에서 나타나는 Al2O3와 하부 layer와의 낮은 식각 선택비 뿐만 아니라 표면에 발생되는 defect, stoichiometry modification, roughness 변화 등의 많은 문제점들로 인하여 device performance가 감소하기 때문에 이를 해결하기 위한 많은 연구들이 진행중이다. 따라서 본 연구에서는 실리콘 기판위의 (atomic layer deposition) ALD 로 증착된 Al2O3를 BCl3/Ar 중성빔을 이용한 원자층 식각한 후 식각 특성을 분석해 보았다. 일반적으로 원자층 식각은 4가지 step으로 진행된다. 물질 표면에 반응성 가스를 흡착시킨 후, 나머지 가스들을 Purge시킨 다음 Energy를 가지는 beam을 표면에 조사하여 반응성 가스와 표면간의 byproduct를 제거하고 다시 purge를 시켜준다. 다음의 과정들을 반복함으로써 한 cycle당 one monolayer의 etch control이 가능하게 된다. Al2O3 표면을 BCl3로 absorption시킨 후 Ar 중성빔으로 desorption 시키는 과정에서 volatile한 aluminum-chlorides와 boron oxychloride가 형성되어 제거됨을 XPS를 통해 관찰 할 수 있었고, BCl3 gas ratio와 Ar irradiation neutral beam dose량에 따른 etch rate과 RMS roughness를 측정하여 one monolayer가 식각되는 것을 확인할 수 있었다. |
| 저자 | 김찬규, 민경석, 염근영 |
| 소속 | 성균관대 |
| 키워드 | High-k Dielectric; ALET; Neutral Beam; Al2O3 |
