Korean Chemical Engineering Research, Vol.59, No.2, 254-259, May, 2021
고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의 광학적 및 전기적 특성
Optical and Electrical Characteristics of Fluorocarbon Films Deposited in a High-Density C4F8 Plasma
E-mail:
초록
고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의 광학적 및 전기적 특성을 소스파워와 압력을 변화하며 분석하였다. 고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의 F/C 비율은 2단계 증착 메커니즘의 작용으로 소스파워가 증가할수록 증가하였고 압력이 증가할수록 감소하였다. 고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의 F/C 비율 변화는 불화탄소막의 광학적 및 전기적 특성 변화에 직접적으로 영향을 끼쳤다. 즉, 불화탄소막의 굴절률은 F/C 비율 변화 양상과는 달리 소스파워가 증가할수록 감소하였고 압력이 증가할수록 증가하였는데 이는 F/C 비율이 증가할수록 전자분극작용이 억제되고 불화탄소막의 망상조직이 약화되어 굴절률이 감소하기 때문이었다. 불화탄소막의 비저항은 F/C 비율 변화와 같이 소스파워가 증가할수록 증가하였고 압력이 증가할수록 감소하였는데 이는 F/C 비율이 증가할수록 주변 전자들을 반발하려는 경향이 강해져서 비저항이 증가하기 때문이었다. 고밀도 C4F8 플라즈마에서 증착된 불화탄소막의F/C 비율 조절로 불화탄소막의 광학적 및 전기적 특성을 직접적으로 변화할 수 있으므로 불화탄소막이 반도체소자제 조공정에서 저 유전상수 물질 대체용으로 가능할 수 있음이 예상된다.
Optical and electrical characteristics of the fluorocarbon films deposited in a high-density C4F8 plasma under various source powers and pressures were investigated. The F/C ratio of the fluorocarbon film deposited in a highdensity C4F8 plasma increased with increasing source power and decreasing pressure due to two-step deposition mechanism. The change in the F/C ratio of the film directly affected the optical and electrical characteristics of the fluorocarbon films deposited in a high-density C4F8 plasma. The refractive index of the fluorocarbon film increased with decreasing source power and increasing pressure contrary to the dependence of the film’s F/C ratio on the source power and pressure. This was because the increase in the F/C ratio suppressed electronic polarization and weakened the network structures of the film. The resistivity of the fluorocarbon film showed the same behavior as its F/C ratio. In other words, the resistivity increased with increasing source power and decreasing pressure, resulting from stronger repellence of electrons at higher F/C ratios. This work offers the feasibility of the use of the fluorocarbon films deposited in a high-density C4F8 plasma as an alternative to low dielectric constant materials because the optical and electrical properties of the fluorocarbon film can be directly controlled by its F/C ratio.
- Kim JH, Kim CK, Korean J. Chem. Eng., 37, 374 (2021)
- Kim JH, Cho SW, Kim CK, Chem. Eng. Technol., 40(12), 2251 (2017)
- Kim JH, Cho SW, Park CJ, Chae H, Kim CK, Thin Solid Films, 637, 43 (2017)
- Cho SW, Kim CK, Lee JK, Moon SH, Chae H, J. Vac. Sci. Technol. A, 30, 051301 (2012)
- Ullal SJ, Singh H, Daugherty J, Vahedi V, Aydil ES, J. Vac. Sci. Technol. A, 20, 1195 (2002)
- Yang GH, Oh SW, Kang ET, Neoh KG, J. Vac. Sci. Technol. A, 20, 1955 (2002)
- Han LCM, Timmons RB, Lee WW, J. Vac. Sci. Technol. B, 18(2), 799 (2000)
- Shirafuji T, Yoshiyasu N, Tachibana K, Thin Solid Films, 515(9), 4111 (2007)
- Agraharam S, Hess DW, Kohl PA, Allen SAB, J. Electrochem. Soc., 148(5), F102 (2001)
- Valentini L, Braca E, Kenny JM, Lozzi L, Santucci S, Mater. Lett., 51, 514 (2001)
- Jacobsohn LG, Maia da Costa MEH, Trava-Airoldi VJ, Freire FL, Diam. Relat. Mat., 12, 2037 (2003)
- Standaert TEFM, Hedlund C, Joseph EA, Oehrlein GS, Dalton TJ, J. Vac. Sci. Technol. A, 22(1), 53 (2004)
- Labelle CB, Donnelly VM, Bogart GR, Opila RL, Kornblit A, J. Vac. Sci. Technol. A, 22(6), 2500 (2004)
- Valentini L, Braca E, Kenny JM, Lozzi L, Santucci S, J. Vac. Sci. Technol. A, 19(5), 2168 (2001)
- Endo K, Shinoda K, Tatsumi T, J. Appl. Phys., 86, 2739 (1999)