집적회로용 무전해도금 Cu배선재료의 열적 특성에 관한 연구

Study on the Thermal Properties of the Electroless Copper Interconnect in Integrated Circuits

본 연구에서는 집적회로의 배선공정에 적용될 무전해도금된 Cu박막의 열적 특성과 접착특성에 대하여 고찰하였다. 시편은 Si 기판에 MOCVD법으로 TaN 확산방지막을 증착시킨 후 그 위에 무전해도금법으로 Cu 막을 증착시켜 Cu/TaN/Si 구조의 다층박막을 제조하였다. 이렇게 제조된 Cu/TaN/Si 시편을 수소와 Ar 분위기에서 각각 열처리시킨 후 열처리온도에 따른 비저항을 측정함으로써 Cu박막의 열적 안정성을 분석하였다. Cu박막과 TaN확산방지막과의 접착특성을 분석하기 위하여 scratch test를 사용하였으며, TaN 확산방지막에 대한 무전해도금된 Cu배선막의 접착력은 일반적인 Thermal evaporation과 Sputturing 방법으로 증착된 Cu 박막의 경우와 비교함으로써 평가되었다. TaN 박막에 대한 Cu박막의 접착성을 평가하기 위해 scratch test를 행한 결과 무전해도금된 Cu박막의 경우 다른 방법으로 증착된 Cu 박막과 비슷한 접착특성을 나타내었으며, acoustic emission분석과 microscope 관찰 결과 sputtering이나 evaporation 방법으로 증착된 Cu박막 보다 무전해도금된 Cu박막이 상대 적으로 우수한 접착력을 나타내었다.

In this study, the thermal property and adhesion of the electroless-deposited Cu thin film were investigated. The multilayered structure of Cu /TaN /Si was fabricated by electroless-depositing the Cu thin layer on the TaN diffusion barrier which was deposited by MOCVD on the Si substrate. The thermal stability was investigated by measuring the resistivity as post-annealing temperature for the multilayered Cu /TaN /Si specimen which was annealed at atmospheres of $H_2$and Ar gases, respectively. The adhesion strength of Cu films was evaluated by the scratch test. The adhesion of the electroless-deposited Cu film was compared with other deposition methods of thermal evaporation and sputtering. The scratch test showed that the adhesion of electroless plated Cu film on TaN was better than that of sputtered Cu film and evaporated Cu film.