[한국반도체] Material : SiNx (Silicon nitride)

1. SiNx 정의 

 

  Silicono Nitride (SiNx)는반도체 산업에서 널리 쓰인다. 

  주로 절연 역할을 하는 Passivatin과 Etch mask로 사용을많이한다. SiNx는 PECVD, ICP CVD. ALD로 증착 가능하다. 

 

  Silicon nitride (질화규소화합물, 실리콘 나이트라이드)은  Si (실리콘)과 N(질소)가 만나 생성되는 화합물이다. 

  질화 규소화합물은  Si3N4가 기본적인 구조이나  PECVD로 증착시에는 구조가  SiOx처럼 구조가 규명되지 않은 경우에

  포괄적으로 해당 용어를 사용한다.  증착방법에 따라 여러 종류의 Gap energy를 가지나 기본적인 Base는 실리콘에 

  두게 된다.  

 

 CVD에서 유량비등 증착 방법에 따라  여러 종류의  X= N/Si Stoichiometry (화학량론)을 가지게 된다.  

   N/Si상태의 정도에 따라 여러가지 형태의 SiNx가 존재하며 , Si2N, SiN, Si2N3등이 존재하게 된다. 

 

 

2. 특성 

 

PECVD로 제작을 할때  SiH4Gas와 NH3 Gas를 주입하여  SiNx를 만든다. 

SiH4 (실란) Gas는 순수 SiH4를 넣기도 하나 일반적으로는 불활성 기체인 N2, Ar,He에 넣어 사용하고, 

비용과 효용에서 유리한  N2를 많이 쓰는 편이다.  

 

절연막의 특성은 SiH4와 NH3유량비에 따라 크게 차이난다. 

Oxford instruments사에서  Report된 특성은 다음과 같다.  NH3 Rich로 가는 경우에는 Deporate가 늦어지고 RI가  낮아지고 Film Stress가 높아지고 , Etch rate가 높아지게 된다. 

 

유량비는  RI (Refraticve index, 굴절률)에 의해 Define이 된다. 

즉, RI가 절연막의 주요 특성을 결정하는 SiH4/NH3의 유량비의 훌륭한 indicator역할을 하는것이다. 

일반적으로 Si 함량이 높을 수록 ,  RI값 또한 높아진다.  

굴절률은 Ellipsometer나 Prism coupler 를 이용하여 측정한다.