Si(p-type) 기판위에 MOCVD TiN / MOCVD Co를 In-Situ 공정으로 증착 후 열처리 온도에 따른 비저항 거동

목차

1. 목 적

2. 이론적 배경

본문내용

grain의 크기가 변화는 것을 볼 수 있다.
③ AFM image을 보고 1, 2의 결과와 비교하시오. 표면 roughness 가 비저항에 미치는 영향을 설명하면서 쓰시오.
박막을 증착시킨 후 열처리 공정을 통하여 거친 박막의 표면을 관찰해 보면, 열처리 온도의 증가(100℃ ~ 800℃)에 따라 표면 roughness가 심해진 것을 볼 수 있다. 여기서 ‘열처리 온도가 증가함에 따라 roughness정도는 증가하는데 비저항은 감소한다?’ 라는 질문을 던질 수도 있지만, 비저항에 영향을 미치는 인자는 roughness 뿐만 아니라, 앞에서 본 열처리 온도라든가, 불순물, 또는 결함(공공, 전위) 등이 있기 때문이다.
열처리 온도 증가시 감소하는 비저항 값에 비해 roughness에 의한 비저항 증가값이 이에 미치지 못하기 때문에 전체적인 비저항값은 감소하게 되는 것이다.
물론 700℃~800℃의 경우, 재결정에 의해 비저항값도 증가했고 또 roughness에 의해 비저항값도 증가 했으므로 큰 비저항값을 갖는 것은 당연하다.
④ AES 결과를 보고 as-dep 상태의 박막 불순물을 확인하시오. 이후 열처리에 따른 불순물 거동이 어떻게 될지 예측하여 설명하시오.
Sputter
↓ ↓ ↓
← 불순물(C,O)
← TiN증착면에 불순물이
달러붙어 있다.
Co
TiN
Si
위의 그래프를 보면 증착된 Co에서 Si까지 Sputter시간에 따른 깊이에서의 성분비를 나타낸 그래프라고 할 수 있다. 처음 as-dep상태에서는 Sputter 시간이 늘어날수록 Co가 갑작스럽게 증가하다가 어느 정도 5분정도부터는 감소하고, N+Ti와 불순물(C, O, Ti)는 4분정도부터 증가하다 일정하게 유지되는 것을 볼 수 있다. 또 불순물은 처음과 나중에 있는 것을 관찰할 수 있다. 처음 불순물(C, O)는 시편을load lock chamber에서 꺼내 열처리로로 옮기는 과정에서 Co증착판에 달라붙은 불순물로 생각할 수 있다. 박막증착이나 열처리는 진공 상태에서 시행되어지기 때문에 박막에 불순물이 증착될 만한 곳은 외부밖에 없다. 나중에 발생하는 불순물은 4.5분정도부터 증가하기 시작하는데 이것 또한 TiN증착면에 Co를 증착시키는 과정에서 생긴 불순물로 생각할 수 있다.
100 ~ 600℃ 열처리를 가하면 Co층에 있던 C와 O가 없어지는 sputter time은 짧아지고 100% Co층이 있는 구간이 길어질 것 같다.또 뒤에 나타나는 불순물의(C, O, Ti)양은 as-dep상태에 비해서 조금 증가할 것 같다.
왼쪽 그래프를 보면 열처리온도가 증가함에 따라 강도가 증가 하는 것을 볼 수 있는데, 내 생각으로 불순물의 양이 강도에 영향을 준 것이 아닌가 생각한다. 또 불순물의 양이 많을 수록 재결정 또한 잘 일어날 것 같다.
마지막으로 700 ~ 800℃로 열처리할 경우도 불순물농도는 더 많은 양이 증가될 것 같다. 재결정에 의해 깨진 박막 표면에 공기 중의 탄소나 산소와 결합을 하고, 위해서 말한대로 열처리 온도가 높아 그 만큼 불순물이 높아지기 때문이다.

키워드

FESEM image,   AFM image,   AES,   MOCVD,   CVD,   as-dep 상태의 ,   열처리온도,   비저항거동