• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.326-326
• /
• 2011

반도체 소자의 집적화/소형화에 따라, 낮은 비저항을 가진 구리(Cu)를 이용한 배선공정에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 구리배선 공정에 있어 전기 도금법이 다양하게 적용됨에 따라, 구리도금 박막 형성을 위해 사용되는 Cu seed 층의 상태는 배선으로 형성된 Cu박막 특성에 크게 영향을 미친다 [1-3]. 본 연구에서는 sputter 방식으로 증착된 Cu seed 층(Cu seed / Ti / Si) 위에 형성된 자연산화막을 제거하기 위하여 다양한 세정방법을 도입하여 비교 분석하였다. 계면활성제인 TS-40A를 비롯한 NH4OH 용액과 H2SO4 용액을 사용하여 Cu seed 층 위에 형성된 구리산화막을 제거함으로서 형성된 표면형상 및 표면상태를 조사분석 하였다. FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)을 이용하여 표면 처리된 Cu seed층 표면의 형상 및 roughness 등을 측정하였고, XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 이용하여 표면 처리된 Cu seed 표면의 화학구조 및 불순물 상태를 조사하였다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.38 no.11
• /
• pp.1000-1007
• /
• 2001

In an evacuated tube solar collector, the stable sealing of the heat pipe to the glass tube is important for the collector to use for a long period of time. The sealing of copper tube to the glass is quite difficult because of the large differences in the physical and chemical properties of the two materials. In this study, therefore, a proper copper oxide layer was induced to improve the chemical bonding of the two materials, and the oxidation state of copper and the interface between copper and glass were examined by XRD, SEM and EDS. Its bonding strength was also measured. Cu$_2$O was formed when the bare copper was heat-treated under 600$^{\circ}C$, while CuO oxide layer was formed above that temperature. The bonding state of CuO to the copper was very poor. The borate treatment of the copper, however, extend the stable forming of Cu$_2$O layer to 800$^{\circ}C$. Borosilicate glass tube was sealed to a copper tube by Housekeeper method only when the sealing part was covered with Cu$_2$O layer. The bonding strength at the interface was measured 354.4N, its thermal shock resistance was acceptable.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2007.11a
• /
• pp.82.1-82.1
• /
• 2007

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.281-281
• /
• 2013

본 연구에서는 고출력 금속 인쇄회로기판(Metal PCB) 개발을 위해 절연층으로 양극산화막을 형성하고 이 절연층 위에 Screen Printing 법을 이용하여 Ag paste를 패턴 인쇄한 알루미늄 기판을 사용하였다. 이 기판 위에 무전해 방식으로 구리 박막을 성장시켜, 무전해 도금 조건이 구리 박막 성장에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 무전해 도금 시, pH 농도와 plating 온도를 변화시켜 이 변화에 따른 무전해 구리도금 박막의 물리적/전기적 특성을 비교 분석하여 무전해 도금에 의해 형성된 구리 박막과 기판과의 상관 관계도 비교 검토하였다. XRD (X-ray Diffraction), 광학현미경, FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)등을 이용하여 성장된 구리 박막 및 기판의 결정성, 표면 및 단면 형상 등을 측정하였고, XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 이용하여 무전해 도금에 의한 Cu의 화학구조 및 불순물 상태를 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.260-260
• /
• 2012

최근 IT산업의 급속한 발달로 모바일 제품과 반도체 및 IC 패키지 등의 전자제품의 소형화, 경량화 및 고성능화되어 가고 있다. 따라서 반도체 공정에서 단위소자의 고속화를 구현하기 위한 금속배선공정에 사용되는 금속재료가 최근에 최소 선폭을 갖는 디바이스에서는 구리를 배선 재료로 전환하고, 향후에는 모든 디바이스가 구리를 주요 배선재료로 사용할 것으로 예측되고 있다. 반도체 소자 공정 중 시료 표면 위에 형성되는 오염물은 파티클, 유기오염물, 금속 불순물 그리고 자연 산화막으로 나눌 수 있다. 구리 표면에 생성되는 부식생성물의 종류에는 CuO, $Cu_2O$, $Cu(OH)_2$, $CuCO_3{\cdot}Cu(OH)_2$와 같은 생성물들이 있다. 이러한 부식생성물이 구리박막 표면에 형성이 되면 성장된 구리박막의 특성을 저하시키게 된다. 이러한 다양한 오염물들을 제거하기 위해서 여러 가지 전처리 공정에 대한 연구가 보고되고 있다. 본 연구에서, 스퍼터 방식으로 구리를 증착한 웨이퍼 (Cu/Ti/Si) 를 대기 중에 노출시켜 자연 산화막을 성장시키고, 이 산화막과 대기로부터 흡착된 불순물을 제거하기 위해 계면 활성제인 TS-40A와 $NH_4OH$ 수용액을 사용하여 이들 수용액이 구리 표면층에 미치는 영향에 대해 조사 분석하였다. 사용된 TS-40A는 알칼리 탈지제로서 웨이퍼 표면의 유기물을 제거하는 역할을 하며, $NH_4OH$는 구리를 제거하는 부식액으로 산업현장에서 널리 사용되고 있다. 다양한 표면 전처리 조건에 따른 구리박막 표면의 형상 및 미시적 특성변화를 SEM과 AFM을 이용하여 관찰하였고, 표면의 화학구조 및 성분 변화를 관찰하기 위해 XPS를 측정하였으며, 전기적 특성변화를 관찰하기 위해 4-point prove를 사용하여 박막의 면저항을 측정하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
• /
• 2004.11a
• /
• pp.195-198
• /
• 2004

실리콘 산화막 위에 구리 확산 방지막으로서 W-N 박막을 $NH_3$ 펄스 플라즈마를 이용한 원자층 증착방법으로 형성하였다. 플라즈마 원자층 증착방법 (PPALD)은 일반적인 원자층 증착방법(ALD)의 성장 기구를 그대로 따라 간다. 그러나 일반적인 ALD 방법에 의해 증착한 W-N 박막에 비해 PPALD 방법으로 증착한 W-N 박막은 F 함유량과 비저항이 감소하였고 열적 안정성에 대한 특성도 향상되었다. 또한 $WF_6$ 가스는 실리콘 산화막과 반응을 하지 않기 때문에 $WF_6$ 가스와 $NH_3$ 가스를 사용해서 ALD 증착방법으로 실리콘 산화막 위에 W-N 박막을 증착하기 어려운 문제점(8,9)을 $NH_3$ 반응종으로 실리콘 산화막 표면을 먼저 변형시켜 $WF_6$ 가스가 산화막과 반응을 할 수 있게 함으로써 ALD 방법으로 W-N 박막을 실리콘 산화막 위에 증착 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.08a
• /
• pp.179-179
• /
• 2010

다양한 분야에서 확산 방지막은 소자의 신뢰성 향상에 중요한 역할을 하고 있다. 최근 반도체에 적용되기 시작한 구리 배선 형성 공정에서도 실리콘이나 실리콘 산화막으로 구리가 확산하는 것을 방지하는 기술이 중요한 부분을 차지하고 있다. 기존 physical vapor deposition (PVD)법을 이용한 $TaN_x$ 확산 방지막 형성 기술이 성공적으로 적용되고 있으나 반도체의 최소선폭이 지속적으로 감소함에 따라 한계에 다다르고 있다. 20 nm 급과 그 이하의 구리 배선을 위해서는 5 nm 이하의 매우 얇고 높은 피복 단차율을 가진 확산 방지막 형성 기술이 요구된다. 또한, 요구 두께의 감소에 따라 더 우수한 확산 방지 특성이 요구된다. Atomic layer deposition (ALD)은 박막의 정교한 두께 조절이 가능하며 높은 종횡비를 가지는 구조에서도 균일한 박막 형성이 가능하다. 이번 연구에서는 다른 질소 함량을 가진 $TaN_x$ 박막을 Tertiarybutylimido tris (ethylamethlamino) tantalum (TBITEMAT) 전구체와 $H_2+N_2$ 반응성 플라즈마를 사용하여 plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) 법으로 형성하였다. 박막 내질소 함량에 따라 $TaN_x$의 상 (phase)과 미세구조 변화가 관찰되었고, 이러한 물성의 변화는 확산 방지 특성에 영향을 주었다. TEM (Transmission electron microscopy)과 SEM (scanning electron microscope), XPS (x-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 $TaN_x$의 물성을 분석하였고, 300 도에서 700 도까지 열처리 후 XRD (x-ray deffraction)와 I-V test를 통해 확산 방지막의 열적 안정성이 평가되었다. PEALD를 통해 24 nm 크기의 trench 기판 위에 약 4 nm의 $TaN_x$ 확산 방지막이 매우 균일하게 형성할 수 있었으며 향후 구리 배선에 효과적으로 적용될 것으로 예상된다.

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

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.4 no.S1
• /
• pp.87-91
• /
• 1995

초고집적회로의 배선 금속으로 사용되는 알루미늄 합금은 치밀한 표면 산화막 때문에 화학증착법에 의하여 비어를 선택적으로 충전하기 힘들다. 본 연구에서는 기저층을 이용하여 비어에 선택적으로 화학증착함으로써 평탄화를 이루는 새로운 방법을 제안하였다. 알루미늄, 구리 등의 배선 금속, 팔라듐, 코발트 등의 금속, 기타 타이타늄 질화물 등의 기판에 대하여 화학증착 알루미늄의 특성과 실리콘 산화물간의 선택성을 평가하였으며 팔라듐, 코발트, 타이타늄 질화물 등을 기저층으로 사용한 경우에 낮은 비저항과 안정적인 선택적 비어 충전을 이룰 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.38 no.8
• /
• pp.863-867
• /
• 2014

In this study, an acoustic emission (AE) sensor was used for measuring the abrasive and molecular-scale phenomena in chemical mechanical polishing (CMP). An AE sensor is a transducer that converts a mechanical wave into an electrical signal, and is capable of acquiring high-level frequencies from materials. Therefore, an AE sensor was installed in the CMP equipment and the signals were measured simultaneously during the polishing process. In this study, an AE monitoring system was developed for investigating the sensitivity of the AE signal to (a) the variations in the material properties of the pad, slurry, and wafer and (b) the change in conditions during the CMP process. This system was adapted to Oxide and Cu CMP processes. AE signal parameters including AE raw frequency, FFT, and amplitude were analyzed for understanding the abrasive and molecular-level phenomena in the CMP process. Finally, we verified that AE sensors with different bandwidths could function in complementary ways during CMP process monitoring.