• 열처리공학회지
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• 제13권6호
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• pp.391-397
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• 2000

Addition of Ca element and nonequilibrium heat treatment which promotes shape modification of eutectic Si and ${\beta}$ intermetallic compound were conducted to improve the mechanical properties of Al-Si-Cu alloy. Modification of eutectic Si and dissolution of needle-shape ${\beta}$ intermetallic compounds were possible by nonequilibrium heat treatment in which specimens were held at $505^{\circ}C$ for 2 hours in Al-Si-Cu alloy with Fe. Owing to the decrease in aspect ratio of eutectic Si by the heat treatment of the alloy with 0.33wt.% Fe, the increase in elongation was prominent to be more than double that in the as-cast specimen. Dissolution of needle-shape ${\beta}$ intermetallic compounds in the alloy with 0.85wt.% Fe led to the improvement of tensile strength as the length of ${\beta}$ compounds decreased to 50%.

• 한국결정성장학회지
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• 제6권3호
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• pp.318-326
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• 1996

본 연구는 초고집적회로의 금속 배선으로써 보다 유용할 것으로 기대되는 구리박막의 화학적인 증착기술에 관한 것으로 precursor 물질로는 (hfac)Cu(I)VTMS ; (hevaflouoroacetylacetonate trimethyvinylsilane copper)로 명명된 금속 유기 물질을 사용하였다. 실험시스템의 초기 압력은 $10^{-6}$ Torr를 유지하고, 시스템의 챔버압력과 기판온도가 조정 가능하도록 설계, 제작되었다. 공정 조건에 따른 구리 박막 결정의 성장속도, Grain size, 전기적 성질을 측정하였다. 구리 박막을 증착하기 전에 W(tungsten) 또는 TiN(titanium nitride)이 증착되어 있는 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. 본 연구에서는 $250^{\circ}C$이하의 상대적으로 낮은 실리콘 웨이퍼 온도에서의 실험이 가능하였으며 헬륨을 carrier gas로 사용하였는데 연구 결과 구리 박막 증착율이 $220^{\circ}C$에서 최대 $1,800\;{\AA}/분$으로 증가한 반면 표면 거칠기는 $200\;{\AA}$를 갖는 다결정 구리 박막을 관찰하게 되었다. 기판 온도가 $250^{\circ}C$이하일 때의 W(또는 TiN)과 $SiO_{2}$ 기판사이에서 구리 증착 선택성이 관찰되었으며, 최적의 기판 증착 온도는 약 $180^{\circ}C$와 반응용기 압력 0.8 Torr로 나타났다.

• 한국재료학회지
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• 제1권1호
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• pp.54-61
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• 1991

$YBa_2Cu_3O_{7-\delta}$ 단일 타게트를 사용하여 R. F. 마그네트론 스퍼터링법으로 MgO(100), Si(100)기판 위에 박막을 증착한 후, $880^{\circ}C$의 산소 분위기에서 1시간 동안 열처리를 하였다. 열처리 전 박막의 미세한 조성변화에 의해서도 열처리 후 박막의 미세구조 및 전기적 특성은 크게 변화했다. MgO(100)기판의 표면에 성장되는 입자들은 선택 배향적으로 성장하려는 경향을 가지므로 가늘고 길쭉한 입자 형상을 띠는 반면에 이들 입자위에 성장되는 다른 입자들은 결정 성장 방향의 선호도가 없으므로 둥근 모양의 입자형상을 가진다. 열처리 전 박학의 조성이 1-2-3을 벗어나면 증착 후 열처리할 때 액상이 형성되며, 액상의 양이 많을수록 선택 배향적 성장이 용이해져 texture를 쉽게 이룬다. 그러나 이러한 액상은 냉각 시에 초전도입자의 입계에 이차상으로 형성되기 때문에 초전도 박막의 전기적 특성, 특히 임계온도를 저하시킨다. 또한 $T_{c,\;zero}$는 $T_{c,\;on}$에 비해서 입계에 형성되는 이차상의 영향을 더 크게 받는다.

• 한국재료학회지
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• 제20권6호
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• pp.338-343
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• 2010

As an alternative to the W plug used in MOSFETs, a Cu plug with a NiSi contact using Ta / TaN as a diffusion barrier is currently being considered. Conventionally, Ni was first deposited and then NiSi was formed, followed by the barrier and Cu deposition. In this study, Ti was employed as a barrier material and simultaneous formation of the NiSi contact and Cu plug / Ti barrier was attempted. Cu(100 nm) / Ti / Ni(20 nm) with varying Ti thicknesses were deposited on a Si substrate and annealed at $4000^{\circ}C$ for 30 min. For comparison, Cu/Ti/NiSi thin films were also formed by the conventional method. Optical Microscopy (OM), Scanning Probe Microscopy (SPM), X-Ray Diffractometry (XRD), and Auger Electron Microscopy (AES) analysis were performed to characterize the inter-diffusion properties. For a Ti interlayer thicker than 50 nm, the NiSi formation was incomplete, although Cu diffusion was inhibited by the Ti barrier. For a Ti thickness of 20 nm and less, an almost stoichiometric NiSi contact along with the Cu plug and Ti barrier layers was formed. The results were comparable to that formed by the conventional method and showed that this alternative process has potential as a formation process for the Cu plug/Ti barrier/NiSi contact system.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.150-155
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• 2004

This study attempts to form a TiN barrier layer against Cu diffusion by the easier and more convenient method. In this new approach, Ti was sputter-deposited, and nitrided by heat-treating in the NH$_3$ambient. Sheet resistance of as-deposited Ti was 20 Ω/$\square$, but increased to 195 Ω/$\square$ after the heat-treatment at 30$0^{\circ}C$, and lowered to 120 Ω/$\square$ after the heat-treatment at 50$0^{\circ}C$, and $600^{\circ}C$. AES results for these thin films confirmed that the atomic ratio of Ti and N was close to 1:1 at or above 40$0^{\circ}C$ heat-treatment. However, it was also found that excessive oxygen was contained in the TiN layer. To examine the barrier property against Cu diffusion, 100nm Cu was deposited on the TiN layer and then annealed at 40$0^{\circ}C$ for 40 min.. Cu remained at the surface without diffusing into the Si layer.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1995년도 제8회 학술발표회 논문개요집
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• pp.057-58
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• 1995

극소전자 디바이스의 고집적화에 의해 박막배선의 선폭은 0.5$mu extrm{m}$ 이하로 축소되고 있고 상대적으로 높은 전류밀도가 흐르게 된다. 높은 전류밀도하에서는 현재 일반적으로 사용되고 있는 Al을 기본으로 하는 박막배선에서의 electromigration에 의한 결함 발생 그리고 비교적 낮은 전기전도도가 심각한 문제점으로 제기된다. 본 연구에서는 Al과 고전기전도도 물질인 Ag, Cu, 그리고 Au 박막배선에 대해 electromigration에 대한 저항성, 즉 activation energy를 측정 비교함으로써 차세대 극소전자 디바이스를 위한 박막배선재료로서의 가능성을 알아보고자 한다. Electromigration test 및 activation energy를 구하기 위해 순수 Ag, Cu, Al, Au 박막배선을 0.05$\mu\textrm{m}$ 두께, 100$\mu\textrm{m}$ 선폭, 그리고 5000$\mu\textrm{m}$ 길이로 SiO2 열산화막 처리된 pp-Si(100) 기판 위에 진공 증착시켰다. 가속화 실험을 위해 인가된 d.c. 전류밀도는 2$\times$106A/$ extrm{cm}^2$ 이었고, Al과 Au에서는 6$\times$106A/$\textrm{cm}^2$이었다. 실온에서 24$0^{\circ}C$까지의 온도범위에서 d.c.인가후의 저항변화를 측정하여 Median-Time-to-Failure(MTF)를 구한 후 Black 방정식을 이용하여 activation energy를 측정하였다. Activation energy는 Cu가 1.34eV로서 가장 높게 나타났고 Au가 1.01eV, Al이 0.66eV, Ag가 0.29eV의 순으로 측정되었다. 따라서 Cu와 Au 박막배선의 경우 Al보다 electromigration에 대한 저항력이 강한 고활성화에너지 특성을 갖는 고전기전도도 재료로서 차세대 극소전자 디바이스를 위한 대체 박막배선재료로서의 가능성을 보인다.

• 한국재료학회지
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• 제28권5호
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• pp.295-300
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• 2018

Effects of annealing temperature on the microstructure and mechanical properties through thickness of a Cu-3.0Ni-0.7Si alloy processed by differential speed rolling are investigated in detail. The copper alloy with a thickness of 3 mm is rolled to a 50 % reduction at ambient temperature without lubricant and subsequently annealed for 0.5 h at $200-900^{\circ}C$. The microstructure of the copper alloy after annealing is different in the thickness direction depending on the amount of the shear and compressive strain introduced by the rolling; the recrystallization occurs first in the upper roll side and center regions which are largely shear-deformed. The complete recrystallization occurs at an annealing temperature of $800^{\circ}C$. The grain size after the complete recrystallization is finer than that of the conventional rolling. The hardness distribution of the specimens annealed at $500-700^{\circ}C$ is not uniform in the thickness direction due to partial recrystallization. This ununiformity of hardness corresponds well to the amount of shear strain in the thickness direction. The average hardness and ultimate tensile strength has the maximum values of 250 Hv and 450 Mpa, respectively, in the specimen annealed at $400^{\circ}C$. It is considered that the complex mode of strain introduced by rolling directly affects the microstructure and the mechanical properties of the annealed specimens.

• 한국세라믹학회지
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• 제35권1호
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• pp.55-65
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• 1998

Ag-36.8a%Cu-7.4at%Ti 조성의 브레이징 합금을 Si3N4 기판위에 브레이징한 후 브레이징 합금의 산화거동을 대기중 400, 500, 600$^{\circ}C$에서 조사하였다. 브레이징 합금의 구성원소인 Ag는 산화되지 않고 Cu와 Ti가 산화되며, 산화거동은 포물선적 산화법칙을 따랐다. 브레이징 합금의 산화에 따른 활성화에너지는 80kj/ mol 으로서 소량 첨가된 활성원소인 Ti에 의하여 순수한 Cu의 산화시 활성화에너지보다 감소하였다. 산화 초기에 생성되는 외부산화물은 Cu이온의 외부확산에 의해 성장이 지배되는 Cu산화물로 구성되어 있었다. 산화기간이 경과함에 따라 외부산화물층 아래에서 Cu의 농도는 감소되고 Ag의 농도는 증가하는 농도구배가 발생하여, 브레이징 합금의 산화물은 Cu산화물층(CuO)/Ag잉여층/Cu산화물층(Cu2O)/Ag잉여층의 다층구조를 갖았다. 또한, 분위기중의 산소는 Cu산화물 및 Ag잉여층을 통해 브레이징 합금 내부로 확산되어 브레이징 합금내의 Ti와 반응하여 내부산화물 TiO2를 생성하였다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제2권2호
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• pp.5-8
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• 2003

In this study, as Cu diffusion barrier, tantalum nitrides were successfully deposited on Si(100) substrate and $SiO_2$ by plasma assisted atomic layer deposition(PAALD) and thermal ALD, using pentakis (ethylmethlyamino) tantalum (PEMAT) and NH$_3$ as precursors. The TaN films were deposited at $250^{\circ}C$ by both method. The growth rates of TaN films were 0.8${\AA}$/cycle for PAALD and 0.75${\AA}$/cycle for thermal ALD. TaN films by PAALD showed good surface morphology and excellent step coverage for the trench with an aspect ratio of h/w -1.8:0.12 mm but TaN films by thermal ALD showed bad step coverage for the same trench. The density for PAALD TaN was 11g/cmand one for thermal ALD TaN was 8.3g/$cm^3$. TaN films had 3 atomic % carbon impurity and 4 atomic % oxygen impurity for PAALD and 12 atomic % carbon impurity and 9 atomic % oxygen impurity for thermal ALD. The barrier failure for Cu(200 nm)/TaN(10 nm)/$SiO_2$(85 nm)/ Si structure was shown at temperature above $700^{\circ}C$ by XRD, Cu etch pit analysis.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제53권4호
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• pp.225-230
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• 2004

An electromagnetic actuator has been designed and fabricated for Probe-based data storage applications. The actuator consists of permanent magnets(SmCo) housing and a media Platform which is connected to the Si frame by four couples of Si leaf springs. In order to generate electromagnetic force, Cu coils were electroplated under the media platform. The magnetic field distribution was calculated with 3D Finite Element Method of Maxwell 3D program. The field strength felt by Cu coils was estimated to be about 0.33T when the distance between the media platform and permanent magnets is $200\mu\textrm{m}$. The static and dynamic motions of the actuator were analyzed by FEM method with ANSYS 5.3. The measured displacements of the actuator were about $\pm$$92\mu\textrm{m}$ for input current of $\pm$40㎃ and the resonance frequency was 100Hz. The proposed electromagnetic actuator can be utilized for media driver of probe-based data storage system.