Abstract
반도체 소자의 고집적화는 배선에서 많은 문제점을 야기 시킨다. 이러한 문제점들 중에서 대표적인 것이 과도한 전류밀도에 의한 electro-migration(EM)이다. 이는 앞으로 배선의 선폭이 0.25$mu extrm{m}$미만일 경우 더욱 심화될 전망이다. 이에 대안으로 Al-합금에서 Cu로 대체하여 이러한 문제를 해결하려 하고 있다. 그런데, Cu는 Si 및 SiO2와 높은 반응성과 빠른 확산속도를 가지기 때문에 확산방지막이 필요로 되어진다. 현재에는 TiN, TaN 등의 확산방지막이 사용되어지고 있으나, TiN 박막의 경우 표면에 Ti와 oxide와의 결합에 의해 Ti-O 성분이 존재하는데, 이럴 경우 Cu 증착을 하는데 있어 부정적인 요인이 된다. 또한, 이러한 화합물은 Cu와 TiN 계면사이에 밀착성을 나쁘게 하여 고전류 인가시 EM에 있어 높은 저항성을 가질 수가 없다. 따라서, 본 연구는 MOCVD방식으로 Cu 박막을 증착하기에 앞서 수소플라즈마를 이용하여 TiN 표면에 형성된 산소 화합물을 제거한 후 Cu를 증착하여 동일한 조건에서 EM 가속화 실험을 하였다. 그림 1은 Cu/TiN 구조에 있어 수소 전처리를 한 배선의 구조의 MTF(mean time to failure)가 65분이고 전처리를 하지 않은 배선구조는 40분으로 약 50% 긴 MTF를 가지는 것으로 나왔다. 결론적으로 Cu와 TiN 계면에 좋은 밀착성은 EM에 있어 우수한 저항성을 가지는 것으로 나왔다.
