초록
Cu는 Al에 비하여 낮은 저항(1.8 $\mu$$\Omega$-cm)과 높은 EM 저항성을 가지고 있어 미래의 고속 ULSI 배선물질로 그 중요성이 더욱 증가되고 있으며, 현재까지 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 방법들을 고려하여 CVD Cu의 문제점인 낮은 성장률의 개선과 Cu 박막의 특성을 향상하고자 수소 플라즈마 공정을 이용하여 plasma 전처리가 초기 Cu 핵생성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 본 실험에 사용된 장비는 Cu RPCVD/MOCVD이다. 초기 Cu 핵의 생성에 있어서의 수소 플라즈마의 효과를 조사하기 위하여 다음과 같은 3가지의 방법으로 행하였다. 첫 번째는 Cu 박막 형성에서 플라즈마를 사용하지 않은 방법, 두 번째는 플라즈마 전처리공정을 행한 뒤, Cu 박막 증착시 플라즈마는 사용하지 않은 방법, 세 번재는 플라즈마 전처리공저을 행한 뒤 Cu 증착시에도 플라즈마를 사용한 방법이다. 이 세가지 방법의 핵생성 차이를 분석하기 위해서 각각 10초, 20초, 40초 증착시킨 후 grain의 크기와 개수를 비교하였다. 또한 플라즈마의 power에 따른 Cu 핵생성율도 조사하였다. 수소 전처리동안 working pressure는 10분 동안 1 torr로 유지되었으며 substrate의 온도는 20$0^{\circ}C$, r.f.power는 100watt로 설정하였다. Cu RPCVD의 증착조건은 r.f.power는 10watt, substrate의 온도는 20$0^{\circ}C$, gas pressure는 1 torr, Ar carrier gas는 50sccm, hydrogen processing gas는 100sccm, bubbler 온도는 4$0^{\circ}C$, gas line의 온돈느 6$0^{\circ}C$, shower head의 온도는 $65^{\circ}C$로 설정하였다. 증착된 Cu 박막은 SEM, XRD, AFM를 통해 제작된 박막의 특성을 비교.분석하였다. 초기 plasma 처리를 한 경우에는 그림 1에서와 같이 현저히 증가한 초기 구리 입자들이 관측되었으며, 이는 도상 표면에 활성화된 catalytic site의 증가에 기인한다고 보여진다. 이러한 특성은 Cu films의 성장률을 향상시키고, 또한 voids를 줄여 전기적 성질 및 surface morphology를 향상시키는 것으로 나타났다.
