Journal of the Korean Vacuum Society (한국진공학회지)

The Korean Vacuum Society (한국진공학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Study of the hydrogen concentration of SiNx film by Fourier transform infrared spectroscopy

Fourier transform infrared spectroscopy를 이용한 SiNx박막의 수소농도 연구

  • 이석열 (LG 디스플레이 분석기술팀) ;
  • 최재하 (LG 디스플레이 분석기술팀) ;
  • 제지홍 (LG 디스플레이 분석기술팀) ;
  • 이임수 (LG 디스플레이 분석기술팀) ;
  • 안병철 (LG 디스플레이 분석기술팀)
  • Published : 2008.05.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The bonding structure and composition of silicon nitride (SiNx) films were investigated by using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). SiNx films were deposited on Si substrate at $340^{\circ}C$ using a conventional PECVD system. The compositions of Si and N in SiNx films were confirmed by using Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) and photoluminescence (PL) analysis. The surface morphology of SiNx films was also analyzed by using atomic force microscopy (AFM). It was found that the contents of NH(at. %) is the reverse related with those of SiH corresponding to the result of FT-IR. we conclude that a quantitative analysis on SiNx films can be possible through a precise detection of the contents of H in SiNx films with a FT-IR analysis only.

실리콘 웨이퍼 위에 Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) 방법으로 증착 된 SiNx 박막의 수소 함량을 측정하였다. 제작된 SiNx 박막은 Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) 사용하여 박막의 수소함량과 결합상태를 확인하였으며, Atomic Force Microscopy (AFM) 측정을 통하여 박막의 표면 거칠기를 비교, 시료의 조성비 평가를 위하여 Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS)을 사용하였다. 또한 SiNx박막의 조성확인을 위하여 Photoluminescence(PL)를 이용하여 FT-IR spectrum의 결과와 비교 해석하였다. FT-IR에서 NH의 수소함량(at%)이 0.92 %에서 0.64 %로 낮아질 수록 AFM을 이용한 표면 거칠기는 12.8 $\AA$에서 10.8 $\AA$로 낮아지고, Si양이 상대적으로 많아지는 것을 PL에서 확인하였으며, RBS에서도 시뮬레이션을 통해 비슷한 결과를 얻을 수 있었는데, 이는 FT-IR을 사용함으로써 SiNx 박막의 수소 함량의 측정이 가능하다는 것을 보여주므로 단위공정에서 신속하게 SiNx 박막 분석이 가능함을 알 수 있었다.

Keywords

References

  1. Hui Lin, Liqiang Xu, Xiang Chen. Thin Solid Films 333, 71 (1998) https://doi.org/10.1016/S0040-6090(98)00812-8
  2. I. Jonak-Auer, R. Meisels, F. Kuchar, Infra Phys & Tech. 38, 223 (1997) https://doi.org/10.1016/S1350-4495(97)00011-X
  3. Young-Gae, Xiaodong Li, Shi-Woo Rhee, J. phys. Appl. Phys. 32, 1955 (1999) https://doi.org/10.1088/0022-3727/32/16/302
  4. T. Oh, J. W. Kim, J. Korean. Vac. Sci. 17, 117(2008) https://doi.org/10.5757/JKVS.2008.17.2.117
  5. H. Kakiuchi, Y. Nakahma, H. Ohmi, K. Yasutake, Thin Solid Films 479, 17 (2005) https://doi.org/10.1016/j.tsf.2004.11.104
  6. Giuliana Morello, J. Non-Crys. Sol. 187, 308 (1995) https://doi.org/10.1016/0022-3093(95)00155-7
  7. J. W. Lee, R. Ryoo, M. S. Jhon, K. I. Cho, J. Phys. Chem. Solids 56, 293 (1995) https://doi.org/10.1016/0022-3697(95)80016-6
  8. J. B. Park, S. J. Kyung, K. Y. Yeom, J. Korean. Vac. Sci. 15, 374 (2006)
  9. Y. Xin, Y. Shi, H. Liu, Z. X. Hung, L. Pu, Thin Solid Films 516, 1130 (2008) https://doi.org/10.1016/j.tsf.2007.05.046
  10. Y. B. Park, S. W. Rhee, Sur. Coat. Tech. 137, 265 (2001) https://doi.org/10.1016/S0257-8972(00)01098-7
  11. M. S. Yang, J. H. Shin, J. Kor. Phys. 48, 1291 (2006)
  12. J. M. Lackner, W. Waldhauser, R. Berghauser, R. Ebner, M. Beutl, G. Jakopic, G. Leising, H. Hutter, M. Rosner, T. Shcoberl, Sur. Coat. Tech. 192, 225 (2005) https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.04.080
  13. Y. Liu, Y. Zhou, W. Shi, L, Zhao, B. Sun, T Ye, Mat. Lett. 58, 2397 (2004) https://doi.org/10.1016/j.matlet.2004.02.015