Evaporation

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Evaporation에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

낼 수 있다.
공 식(프린트 참조)
여기서, V는 바깥쪽 탐침 2개 사이에 흐르는 전류 I에 의해 발생된 안쪽 탐침 2개 사이의 전압이며, C.F. 는 correction factor를 나타낸다. C.F.는 sample의 기하학적 모양 및 탐침 사이의 거리(s) 등에 관계되는데, 탐침 사이의 간격이 3Xj보다 더 넓고 시험중인 웨이퍼 직경의 5% 이하이면 C.F. 는 대략 π/ln2=4.532 의 값을 갖는다.
실제로는 일정한 전류를 순방향과 역방향으로 흘릴 때 얻어지는 V/I를 평균하여 사용한다. 만약 전류가 너무 크면 시료가 가열되어 비저항에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 1mA 이하의 전류가 흐르게 하여 전류와 부관한 V/I를 얻어내도록 한다. 표면의 산화층으로 인한 높은 접촉저항이나 낮게 도핑된 P형 실리콘 내에서의 표면 반전으로 인해 측정이 다음과 같은 영향을 받을 수 있다. 첫 번째 영향은 전류원이 충분한 전류를 공급해 주지 못하여 생기는 것으로, 지시계를 사용함으로써 쉽게 해결될 수 있다. 그러나, 대부분의 제품은 지시계를 가지고 있지 않다. 두 번째 영향은 전압계의 유한한 입력 저항 때문에 생기는 전압계의 오차인데, 전압계와 같은정도의 높은 값을 가지는 저항을 전압계와 직렬로 넣어주고, 필요한 만큼 전압 강하가 일어나는 가를 보아 알아낼 수 있다. 전압 강하가 크다면 그것으로부터 접촉저항을 측정하는 것이 가능하다. 더 나은 방법은 전압계와 병렬로 저항을 연결하는것인데 이 경우 저항값이 작을수록 감도가 커진다.
현재 우리 실험실에서 보유하고 있는 4점 탐침기는 CMT-SERIES 4-Point Probe로서 반도체 웨이퍼 및 resistive film의 저항적 성질(resistive properties)을 측정한다. 마이크로 프로세서는 V/I, sheet 또는 slice resistivity의 계산 및 metalizationthickness와 P,N type testing을 행할 수 있으며, 특히 박막의 면저항(sheetresistance)을 측정하는데 널리 사용된다.
(3) 스타일러스(Stylus)
알루미늄 등의 박막은 광학 장비로는 정확히 잴 수 없다. 알루미늄의 경우 그리
고 다른 도체 막의 경우 4점 탐침법으로 두께를 정확히 잴 수 없는데, 이 경우 기
계적으로 박막의 두께를 측정하는 이동 스타일러스가 쓰인다. 이때는 박막의 일부
가 제거되어야 한다. 이는 마스킹 및 식각 스텝으로 행한다.
그림 4. Measurement of step height using stylus method
그림 4. 에 나타난 바와 같이 준비된 샘플은 이동 스타일러스 측정대에 맞추어 고정시킨다. 높이가 맞은 다음 측정 스타일러스가 표면에 내려진다. 스타일러스가 박막의 표면 단차를 따라 움직일 때 스타일러스의 기계적인 움직임을 측정한다. 10㎛ 정도의 팁 반지름을 갖는 다이아몬드 바늘 스타일러스가 사용되며, 스타일러스 힘은 1mg에서 30mg 정도까지 보통 조절된다. 스타일러스 자체는 스타일러스 위치에 다라 전기적 신호를 내는 인덕터(inductor)에 연결되어 있으며, 이 신호는
증폭되어서 X-Y 플로터에 보내진다.
스타일러스 측정의 정확도를 제한하는 몇 가지 요소는 다음과 같다.
. Stylus penetration and scratching of films. - 이것은 주석이나 인듐과 같은 매우 무른 박막을 측정하는데 문제가 될 수 있다.. Substrate roughness. - 이것은 측정시 지나친 잡음을 야기하며, 스텝 위치에 불확실성을 가져온다. 현재 우리학교 실험실에 보유하고 있는 스타일러스법에 의한 측정 장비는 그림 5.에 나타난 Alpha-step 500이다. 측정시의 스캐닝 범위는 수백 Å에서 수백 ㎛ 정도이고 수직 해상도는 100Å 정도이다.
그림 5. Alpha-step 500
3. 기기 및 재료
(1) Thermal Evaporator
(2) SiO2 Thin Film (Oxidation)
(3) Aluminum
(4) Electronic Balance
(4) 4-Point Probe(CMT-SERIES)
(5) Stylus (Alpha Step 500)
(6) 광학현미경
박막 증착 장비
박막 분석 장비
Thermal Evaporator
4-Point Probe
Stylus(Alpha Step 500)
4. 실험방법
(1) 전자저울을 이용하여 0.1g, 0.2g의 알루미늄을 준비한다.
(2) 칭량된 알루미늄을 텅스텐 boat 위에 올려놓는다.
(3) SiO2가 증착된 wafer위에 shadow mask를 밀착시켜 고정한다.
(4) Rotary Pump를 작동하여 Chamber 내부 압력을 low 10-2 torr 이하로 만든다.
(5) Diffusion Pump를 작동하여 Chamber 내부 압력을 10-5 torr 이하로 만든다.
(6) 진공도가 low 10-5 torr 이하가 되면 텅스텐 boat에 전류를 인가하여 알루미늄
을 증착한다.
(7) Chamber 내부에 잔류한 알루미늄을 제거하기위해 10분정도 Pumping 후
Chamber 내부를 상압으로 만든다.
(8) 광학현미경, 4-point probe, Stylus을 이용하여 증착된 알루미늄의 면적, 면
저항 그리고 두께를 측정함으로써 특성을 관찰한다.
5. 실험보고서
(1) 증착된 알루미늄의 비저항
가. 알루미늄 질량 = 0.1g
면저항(mΩ/sq)
두께(nm)
비저항(ρ)
1
2
3
4
5
평 균
나. 알루미늄 질량 = 0.2g
면저항(mΩ/sq)
두께(nm)
비저항(ρ)
1
2
3
4
5
평 균
(2) 증착된 알루미늄의 면적
가. Shadow mask dimension = 0.5×0.5(mm)
가로(mm)
세로(mm)
면적(mm2)
1
2
3
4
5
평 균
나. Shadow mask dimension = 1.0×1.0(mm)
가로(mm)
세로(mm)
면적(mm2)
1
2
3
4
5
평 균
(3) 광학 현미경을 통한 비교.
(4) Al의 신뢰도에 영향을 미치는 3가지 중요한 원인에 대하여 조사해 보자.
(Junction spiking, Electromigration, Hillock)