• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.11a
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• pp.9-11
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• 2001

차세대 고속 DRAM기술에 사용될 금속인 Cu의 확산 방지막(diffusion harrier) 물질로는 Ta 또는 W 같은 Refractory metal 이 융점(melting point)이 높고 저항값이 낮아 많이 연구 보고되고 있으나, 본 논문에서는 초고주파 소자에서 Au의 확산 방지 막으로 많이 사용되고 있으며. 선택적 증착이 용이한 Pt과 Ni를 MOS 소자의 Cu 확산 방지 막으로 적용하며 어닐링한 후 소자의 게이트 산화막 누설전류($I_{leak}$), 그리고. Si/$SiO_2$ 계면의 trap density 등의 변이를 측정하여 Cu가 소자의 특성 열화에 미치는 영향을 연구하였다. 실험 결과 Pt/Ti($200{\AA}/100{\AA}$)를 적용한 경우 소자 측성 열화가 가장 적었으며. 이는 Copper의 확산 방지막으로 Pt/Ti를 사용하여 전기적 특성 및 계면 특성을 개선시킬 수 있음을 보여 주었다. 이는 SIMS Profile을 통해서도 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.48 no.1
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• pp.33-38
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• 2010

A microfluidic system has been developed using biomaterial for the measurement of cupric ion concentration. The cell-membrane-mimicking bilayer lipid membrane(BLM)-coated silver electrode was used for the sensing of cupric ion concentration. The silver-supported BLM could increase its stability. A silver-supported bilayer lipid membrane(s-BLM) was easily obtained using its self-assembling characteristics by immersing silver wire into lipid(phosphatidylcholine; PC) solution and then dipping into aqueous KCl solution. These s-BLMs were used to determine the relationship between $Cu^{2+}$ concentration and current crossing s-BLM. Their relationship showed high linearity and reproducibility. The calibration curve was constructed to express the relationship between $Cu^{2+}$ concentration and current in the $Cu^{2+}$ concentration range of 10 and $130{\mu}M$. This calibration curve was used to measure $Cu^{2+}$ concentration in an unknown sample. Microfluidic system with s-BLM was made of PDMS(polydimethyl siloxane) using typical soft photolithography and molding technique. This integrated system has various functions such as activation of the silver surface without cutting silver wire, coating of BLM on silver surface, injection of KCl buffer solution, injection of $Cu^{2+}$ sample and measurement of $Cu^{2+}$ concentration in the sample.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.30 no.4
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• pp.98-104
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• 2023

The feasibility of an efficient process proposed for Cu-Cu flip-chip bonding was evaluated by forming a porous Cu layer on Cu pillar and conducting thermo-compression sinter-bonding after the infiltration of a reducing agent. The porous Cu layers on Cu pillars were manufactured through a three-step process of Zn plating-heat treatment-Zn selective etching. The average thickness of the formed porous Cu layer was approximately 2.3 ㎛. The flip-chip bonding was accomplished after infiltrating reducing solvent into porous Cu layer and pre-heating, and the layers were finally conducted into sintered joints through thermo-compression. With reduction behavior of Cu oxides and suppression of additional oxidation by the solvent, the porous Cu layer densified to thickness of approximately 1.1 ㎛ during the thermo-compression, and the Cu-Cu flip-chip bonding was eventually completed. As a result, a shear strength of approximately 11.2 MPa could be achieved after the bonding for 5 min under a pressure of 10 MPa at 300 ℃ in air. Because that was a result of partial bonding by only about 50% of the pillars, it was anticipated that a shear strength of 20 MPa or more could easily be obtained if all the pillars were induced to bond through process optimization.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.132-133
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• 2014

구리도금 및 적절한 어닐링 공정을 통해 수nm 크기의 초기 도금 미세조직과 수${\mu}m$정도의 결정립 크기를 갖는 재결정이 진행된 결정립이 병존하는 도금막 샘플을 제작하였다. 전기 비저항 측정과 EBSD를 통해 결정립 성장 분율을 측정하였으며 다양한 사이즈와 결정 방향을 갖는 결정립에 대해 질산용액을 이용하여 화학적 에칭방법을 통해 간접적으로 각 구리원자의 화학적 안정성을 평가할 수 있었다. 결과적으로 결정립이 클수록 에칭속도가 느린 것을 확인하였으며, 주요 원인으로 결정립계면이 우선적으로 에칭되는 것이 관찰되었다. 즉, 결정립의 크기가 작을수록 결정립계면의 비율이 커서 에칭속도가 증가하고 Nanosize의 초기 결정립이 빨리 에칭되는 것이 확인되었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.5
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• pp.485-492
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• 2006

Two new copper(I) complexes with organic ligands, $[Cu^I(hfac)]_2(DVTMSO)$ and $[Cu^I(hfac)]_2(HD)$ (hfac=hexafluoroacetylacetonate, DVTMSO=1,2-divinylte-tramethyl-disiloxane, HD=1,5-hexadiene) were synthesized and used for copper metal-organic chemical vapor deposition. In these compounds, two Cu(hfac) fragments are bonded by one neutral ligand forming unusual structure with respect to other Cu(I) complexes. The compounds exhibited relatively high volatility and stability when compared to other copper(I) precursors. By using the reported compounds as precursors, a continuous Cu layer was not formed but the Cu islands were only observed. And the shape and size of Cu islands are significantly changed as a function of the substrate temperature.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2011.10a
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• pp.903-906
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• 2011

The electroplating and electro-less plating methods have been applied for the high density chip interconnect of the Copper Pillar Tin Bump (CPTB) preparation. The CPTB was prepared, which had been electroplated about $100{\mu}m$ pitch of copper layer firstly, and then the Tin layer was deposited on the copper pillar surface to protect the oxidation of it. It was also very important to get uniform thickness of electroplated copper layer, though it was difficult and sensitive. In order to control the thickness distribution, it was examined that the current separating disk of Insulating Gate with a hole in the center was installed between electrodes. The current flows through the center hole of the Insulating Gate in the cylindrical electroplating bath and the other parts were blocked to protect current flowing. The main current flowed through the center hole of the Insulating Gate directly to the opposite electrode of wafer disk. As the results, it was verified that the copper layer was thick in the center part of wafer disk with distribution of thinner to the outer part toward edge.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.141-141
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• 1999

전기화학과 초고진공(ultra-high vacuum, UHV) 분광법을 이용하여 고체/액체의 계면에서 일어나는 현상을 분자단위에서 이해하고 조절하기 위한 연구를 수행하였다. 이들 중 전기화학으로 형성된 구리 및 은 금속(sub)monlayer 박막을 그 예로 선택하여 소개한다. 초박막 금속의 흡착량은 cyclic voltammogram과 새로 개발된 Auger electron spectroscopy (AES) 정량법을 통해 얻어졌고, 이 값들은 low energy electron diffraction (LEED) 및 in-situ atomic force microscopy (AFM)법을 이용한 구조 분석결과와 비교되어졌다. 또한 화학상태를 확인하기 위하여 core-level electron energyy loss spectroscopy (CEELS)를 사용하였다. 먼저 황산 전해질에서 금(111) 단결정 전극상에 전기화학적으로 형성된 굴의 계면특성을 조사하였다. 특정 전위값에서 2/3 ML의 구리와 1/3 ML의 음이온이 상호 흡착하여 ({{{{ SQRT { 3} }}$\times${{{{ SQRT { 3} }}) 격자 구조를 보였고, 전위값이 커지거나 줄어들면, 이 구조가 사라지는 현상이 관찰되었다. 즉 이 ({{{{ SQRT { 3} }}}}$\times${{{{ SQRT { 3} }}}}) 흡착구조는 첫 번째 UPD underpotential deposition) 피크에 특이하게 관련되어 있음을 알 수 있었다. 금속 초박막 형성에 미치는 음이온의 영향을 좀 더 확인하기 위해 초박막 은이 증착된 금 단결정 전극상의 황산 음이온에 관하여 연구하였다. 은의 증착이 일어날 수 없는 양전위값 영역에서 ({{{{ SQRT { 3} }}}}$\times${{{{ SQRT { 3} }}}})의 규칙적인 음이온의 구조를 보였다. 그리고 은의 장착은 세척 과정과 용액의 농도에 따라 p(3$\times$3)과 p(5$\times$5)의 규칙적인 두가지 구조를 가졌다. in-situ AFM에서는 p(3$\times$3)의 은 증착 구조만 나타났고, 음 전위값으로 옮겨가면 p(1$\times$1) 구조로 바뀌었다. ex-situ 초고진공 결과와 이 AFM의 in-situ 결과를 상호 비교 논의할 것이다. 음이온의 흡착이 없는 묽은 플로르산(HF) 전해질에서 은은 전위값을 음전위 쪽으로 이동해 감에 따라 p(3$\times$3), p(5$\times$5), (5$\times$5), (6$\times$6), 그리고 (1$\times$1)의 연속적 구조 변화를 보였다. 이 다양한 구조들을 AES로부터 얻어진 표면 흡착량과 연결시켰더니 정량적으로 잘 일치되는 결과를 보였다. 전기화학적인 증착에서는 기존의 진공 증착과 비교할 때 음이온의 공흡착이 금속 초박막 형성 메카니즘에 큰 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한 은의 전기화학적 다층박막 성장은 MSM (monolayer-simultaneous-multilayer) 메카니즘을 따름을 확인하였다. 마지막으로 구조 및 양이 규칙적으로 조절되는 전극의 응용가능성이 간단히 논의될 것이다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.1 no.2
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• pp.79-93
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• 1991

With the advent of ULSI, many problems in previous metallization techniques and interconnection materials have become more serious. In this work, selective deposition of copper to fill the submicron contact has been tried. After forming electro-deposited copper films on p-type (100) silicon wafer using 0.75M $CuSO_4{\cdot}$5H_2O$ as an electrolyte, the effect of deposition time, current density and concentration of an additive on film properties were investigated. Film thickness, particle size and resistivity were analyzed by Alpha Step, SEM and 4 - point probe measurement respectively. The deposition rate was about $0.5-0.6\mu\textrm{m}$/min at $2A/dm^2$ and the particle size increased with increasing current density. The resistivities of electro-deposited copper films were about $3-6{\mu}{\Omega}{\cdot}$cm for the particle size above $4000{\AA}$. By the addition of 0.2 g/l gelatin, the particle size was reduced to less than $0.1{\mu}m $ and selective plugging of copper on submicron contacts could be successfully achieved.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.84-84
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• 2012

소자가 고집적화 됨에 따라, 비저항이 낮고 electro migration (EM), Stress Migration (SM) 특성이 우수한 구리(Cu)를 배선재료로서 사용하고 있다. 그러나, 구리는 Si과 $SiO_2$의 내부로 확산이 빠르게 일어나, Si 소자 내부에 deep donor level을 형성하고, 누설 전류를 증가시키는 등 소자의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점을 가지고 있다. 그러나, electroplating 을 이용하여 증착한 Cu 박막은 일반적으로 확산 방지막으로 쓰이는 TiN, TaN, 등의 물질과의 접착 (adhesion) 특성이 나쁘다. 따라서, Cu CMP 에서 증착된 Cu 박막의 벗겨지거나(peeling), EM or SM 저항성 저하 등의 배선에서의 reliability 문제를 야기하게된다. 따라서 Cu 와 접착 특성이 좋은 새로운 확산방지막 또는 adhesion layer의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 이러한 Cu 배선에서의 접착성 문제를 해결하고자 Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD)을 이용하여 제조한 코발트(Co) 박막을 $Cu/TaN_x$ 사이의 접착력 개선을 위한 adhesion layer로 적용하려는 시도를 하였다. Co는 비저항이 낮고, Cu 와 adhesion이 좋으며, Cu direct electroplating 이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만, 수소 분위기에서 $C_{12}H_{10}O_6(Co)_2$ (dicobalt hexacarbonyl tert-butylacetylene, CCTBA) 전구체에 의한 MOCVD Co 박막의 경우 탄소, 산소와 같은 불순물이 다량 함유되어 있어, 비저항, surface roughness 가 높아지게 된다. 따라서 구리 전착 초기에 구리의 핵 생성(nucleation)을 저해하고 핵 생성 후에도 응집(agglomeration)이 발생하여 연속적이고 얇은 구리막 형성을 방해한다. 이를 해결하기 위해, MOCVD Co 박막 증착 시 수소 반응 가스에 암모니아를 추가로 주입하여, 수소/암모니아의 분압을 1:1, 1:6, 1:10으로 변화시켜 $Co/TaN_x$ 박막의 특성을 비교 분석하였다. 각각의 수소/암모니아 분압에 따른 $Co/TaN_x$ 박막을 TEM (Transmission electron microscopy), XRD (X-ray diffraction), AES (Auger electron spectroscopy)를 통해 물성 및 조성을 분석하였고, AFM (Atomic force microscopy)를 이용하여, surface roughness를 측정하였다. 실험 결과, $Co/TaN_x$ 박막은 수소/암모니아 분압 1:6에서 90 ${\mu}{\Omega}-cm$의 낮은 비저항과 0.97 nm 의 낮은 surface roughness 를 가졌다. 뿐만 아니라, MOCVD 에 의해 증착된 Co 박막이4-6 % concentration 의 탄소 및 산소 함량을 가지는 것으로 나타났고, 24nm 크기의 trench 기판 위에 약 6nm의 $Co/TaN_x$ 박막이 매우 균일하게 형성된 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과들은, 향후 $Co/TaN_x$ 박막이 Cu direct electroplating 공정이 가능한 diffusion barrier로서 성공적으로 사용될 수 있음을 보여준다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1994.11a
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• pp.50-50
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• 1994