Abstract
It is difficult to obtain high Cu nucleation density and continuous Cu films in Cu-MOCVD without cleaning the TiN substrate prior to Cu deposition. In this study effects of plasma precleaning on the Cu nucleation density were investigated using SEM, XPS, AES, AFM analyses. Direct plasma pretreatment is much more effective than remote plasma pretreatment in enhancing Cu nucleation. Cleaning effects are enhanced with increasing the rf-power and the plasma exposure time in hydrogen plasma pretreatment. The mechanism through which Cu nucleation is enhanced by plasma pretreatment is as follows: Hydrogen ion\ulcorner in the hydrogen plasma react with TiN to form Ti and $NH_3$ Cu nucleation is easier on the Ti substrate than TiN substrate.
TiN barrier 막 위에 metal organic chemical vapor deposition (MOCVD)법으로 Cu막을 증착함에 있어 TiN막 표면을 먼저 세정처리하지 않고 바로 Cu막을 증착하려하면 Cu의 핵생성이 어렵고, 그 결과 연속된 Cu막이 형성되지 못한다. 본 연구에서는 SEM, AES, AFM 등의 분석방법을 사용하여 TiN 막 표면에 대한 플라즈마 전처리 세정이 Cu막의 핵생성에 미치는 효과에 관하여 조사하였다. Gu의 전처리 세정방법으로는 direct플라즈마 방식이 원거리 플라즈마 방식보다 훨씬 더 효과적이다. 또한 수소플라즈마 전처리 시 rf-power와 플라즈마 조사시간이 증가함에 따라 세정효과는 더 증대된다. 플라즈마 전처리가 Cu의 핵생성을 고양시키는 원리는 다음과 같다. 플라즈마 내의 수소이온이 TiN과 반응하여 $NH_3$가 됨으로서 질소 성분이 제거되어 TiN이 Ti로 환원된다. Cu는 TiN기판보다는 Ti기판상에서 핵생성이 더 잘 되므로 플라즈마 전처리는 Cu의 핵생성을 돕는 효과를 가져온다.
