Abstract
The reflow characteristics of copper, which is expected to be used as interconnection materials in the next generation semiconductor devices, were investigated. Copper films were deposited on hole and trench patterns by metal organic chemical vapor deposition and annealed in nitrogen and oxygen ambient with the annealing temperatures ranging from $350^{\circ}C$ to $550^{\circ}C$. Copper films were not reflowed into the patterns upon the annealing in nitrogen ambient, but reflowed at the annealing temperature higher than $450^{\circ}C$ in oxygen ambient. It is considered that the reflow takes place as the heat generated by the oxidation of copper liquefies the copper film partly and the liquid copper fills the patterns for minimizing the surface energy and the potential energy. Upon the annealing in oxygen ambient, the copper oxide whose thickness was less than 300$\AA$ formed at the surface of an agglomerate and the resistivity of copper film increased drastically at an annealing temperature of $550^{\circ}C$ due to the copper agglomeration.
차세대 반도체 소자의 배선재료로 사용될 것으로 예상되는 구리의 reflow 특성을 조 사하였다. 구리박막을 hole 및 trench 패턴 위에 금속유기화학증착법으로 증착하고 $350^{\circ}C$에 서 $550^{\circ}C$까지의 열처리 온도 범위 및 질소, 산소 분위기에서 열처리하였다. 질소 분위기에서 열처리 한 경우에는 구리가 패턴을 채우지 못하였고 열처리 온도 $450^{\circ}C$ 이상의 산소 분위기 에서 열처리 한 경우에는 reflow에 의하여 구리가 패턴을 채웠다. 이러한 현상은 구리의 산 화시 발생되는 열에 의하여 부분적으로 액상화된 구리가 표면에너지 및 위치에너지를 감소 시키기 위하여 패턴을 채우면서 발생하는 것으로 생각된다. 산소 분위기에서 열처리한 경우 에는 응집물 표면에 300$\AA$이하의 구리 산화물이 형성되었으며 열처리 온도 $550^{\circ}C$에서 구리 의 응집에 의하여 비저항이 급격하게 증가하였다.
