• 한국재료학회지
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• 제17권9호
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• pp.484-488
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• 2007

Mo(Ti) alloy and pure Cu thin films were subsequently deposited on $SiO_2-coated$ Si wafers, resulting in $Cu/Mo(Ti)/SiO_2$ structures. The multi-structures have been annealed in vacuum at $100-600^{\circ}C$ for 30 min to investigate the outdiffusion of Ti to Cu surface. Annealing at high temperature allowed the outdiffusion of Ti from the Mo(Ti) alloy underlayer to the Cu surface and then forming $TiO_2$ on the surface, which protected the Cu surface against $SiH_4＋NH_3$ plasma during the deposition of $Si_3N_4$ on Cu. The formation of $TiO_2$ layer on the Cu surface was a strong function of annealing temperature and Ti concentration in Mo(Ti) underlayer. Significant outdiffusion of Ti started to occur at $400^{\circ}C$ when the Ti concentration in Mo(Ti) alloy was higher than 60 at.%. This resulted in the formation of $TiO_2/Cu/Mo(Ti)\;alloy/SiO_2$ structures. We have employed the as-deposited Cu/Mo(Ti) alloy and the $500^{\circ}C-annealed$ Cu/Mo(Ti) alloy as gate electrodes to fabricate TFT devices, and then measured the electrical characteristics. The $500^{\circ}C$ annealed Cu/Mo($Ti{\geq}60at.%$) gate electrode TFT showed the excellent electrical characteristics ($mobility\;=\;0.488\;-\;0.505\;cm^2/Vs$, on/off $ratio\;=\;2{\times}10^5-1.85{\times}10^6$, subthreshold = 0.733.1.13 V/decade), indicating that the use of Ti-rich($Ti{\geq}60at.%$) alloy underlayer effectively passivated the Cu surface as a result of the formation of $TiO_2$ on the Cu grain boundaries.

• 한국결정성장학회지
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• 제1권2호
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• pp.79-93
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• 1991

초 고집적 회로의 시대로 접어들면서 지금까지의 금속선 형성 기술 및 배선 재료에 많은 문제점들이 나타나고 있다. 알루미늄의 대체 재료로서 검토되고 있는 구리를, 전기 화학적 방법에 의해 미세 접촉창에 선택적으로 충전함으로써 새로운 금속선 형성 기술을 제시하고자 하였다. 0.75M의 황산구리 수용액을 전해액으로 사용하여 p형 (100) 규소 박판위에 구리 전착막을 형성한 후 Alpha Step, 주사 전자 현미경, 4-탐침법을 사용하여 막의 두께, 입자 크기, 비저항을 측정함으로써 전착 시간, 전류 밀도, 첨가물로 사용한 젤라틴 농도가 전착막의 성질에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 평균 전착 속도는 전류 밀도가 $ 2A/dm^2$일 때 0.5-0.6\mu\textrm{m}$/min 였고 구리 입자의 크기는 전류밀도 증가에 따라 증가하였다. 입자 크기 $4000{\AA}$이상에서 얻어진 비저항값은 3-6 Ω.cm였다. 젤라틴을 첨가하여 입자의 크기를 $0.1\mu\textrm{m}$이하로 감소시킴으로써 크기 $1\mu\textrm{m}$이하의 접촉장에 구리를 선택적으로 충전시키는데 성공하였다.

• 한국재료학회지
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• 제11권6호
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• pp.527-532
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• 2001

O$_2$plasma와 H(hfac)을 이용한 Cu 박막의 건식 식각을 조사하였다. 휘발성이 큰 Cu(hfac)$_2$와 $H_2O$를 탈착시키기 위하여 $O_2$ Plasma를 이용한 Cu 박막의 산화와 생성된 Cu 산화막을 H(hfac)과의 반응으로 제거하는 공정으로 식각을 수행하였다. Cu 박막의 식각율은 50-700 /min의 범위를 보였으며, 기판온도, H(hfac)/O$_2$ 유량비, plasma power에 따라 변하였다. Cu 박막의 식각율은 기판온도 215$^{\circ}C$보다 높은 온도구간에서 RF power가 증가함에 따라 증가하였고, 산화 공정과 H (hfac)과의 반응이 균형을 이루는 최적의 H (hfac)/O$_2$ 유량비는 1:1임을 확인하였다. Ti mask를 사용한 Cu Patterning은 유량비 1 : 1, 기판온도 25$0^{\circ}C$에서 실시하였고, 30$^{\circ}$외 taper slope를 갖는 등방성 etching profile을 얻을 수 있었다. Taper angle을 갖는 Cu 건식 patterning은 고해상도의 대면적 thin film transistor liquid-crystal(TFT-LCDs)를 위래 필요한 것으로써 기판온도, RF power, 유량비를 조절한 one-step 공정으로부터 성공적으로 얻을 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제23권11호
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• pp.661-665
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• 2013

We investigated the characteristics of electroless plated Cu films on screen printed Ag/Anodized Al substrate. Cu plating was attempted using neutral electroless plating processes to minimize damage of the anodized Al substrate; this method used sodium hypophosphite instead of formaldehyde as a reducing agent. The basic electroless solution consisted of $CuSO_4{\cdot}5H_2O$ as the main metal source, $NaH_2PO_2{\cdot}H_2O$ as the reducing agent, $C_6H_5Na_3O_7{\cdot}2H_2O$ and $NH_4Cl$ as the complex agents, and $NiSO_4{\cdot}6H_2O$ as the catalyser for the oxidation of the reducing agent, dissolved in deionized water. The pH of the Cu plating solutions was adjusted using $NH_4OH$. According to the variation of pH in the range of 6.5~8, the electroless plated Cu films were coated on screen printed Ag pattern/anodized Al/Al at $70^{\circ}C$. We investigated the surface morphology change of the Cu films using FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscopy). The chemical composition of the Cu film was determined using XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy). The crystal structures of the Cu films were investigated using XRD (X-ray Diffraction). Using electroless plating at pH 7, the structures of the plated Cu-rich films were typical fcc-Cu; however, a slight Ni component was co-deposited. Finally, we found that the formation of Cu film plated selectively on PCB without any lithography is possible using a neutral electroless plating process.

• Tribology and Lubricants
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• 제28권4호
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• pp.173-177
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• 2012

We used contact resonance force microscopy (CRFM) technique to determine the quantitative elastic properties of multiple materials integrated on the sub micrometer scale. The CRFM approach measures the frequencies of an AFM cantilever's first two flexural resonances while in contact with a material. The plain strain modulus of an unknown or test material can be obtained by comparing the resonant spectrum of the test material to that of a reference material. In this study we examined the following bumping materials for flip chip by using copper electrode as a reference material: NiP, Solder (Sn-Au-Cu alloy) and under filled epoxy. Data were analyzed by conventional beam dynamics and contact dynamics. The results showed a good agreement (~15% difference) with corresponding values determined by nanoindentaion. These results provide insight into the use of CRFM methods to attain reliable and accurate measurements of elastic properties of materials on the nanoscale.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.12-12
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• 2008

Ruthenium is one of the noble metals having good thermal and chemical stability, low resistivity, and relatively high work function(4.71eV). Because of these good physical, chemical, and electrical properties, Ru thin films have been extensively studied for various applications in semiconductor devices such as gate electrode for FET, capacitor electrodes for dynamic random access memories(DRAMs) with high-k dielectrics such as $Ta_2O_5$ and (Ba,Sr)$TiO_3$, and capacitor electrode for ferroelectric random access memories(FRAMs) with Pb(Zr,Ti)$O_3$. Additionally, Ru thin films have been studied for copper(Cu) seed layers for Cu electrochemical plating(ECP) in metallization process because of its good adhesion to and immiscibility with Cu. We investigated Ru thin films by thermal ALD with various deposition parameters such as deposition temperature, oxygen flow rate, and source pulse time. Ru thin films were grown by ALD(Lucida D100, NCD Co.) using RuDi as precursor and $O_2$ gas as a reactant at 200~$350^{\circ}C$.

• Journal of Korean Vacuum Science & Technology
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• 제1권1호
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• pp.30-37
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• 1997

Interactions of Cu films with Si substrates separated by thin layers of molybdenum and molybdenum nitride were investigated in the viewpoint of diffusion barrier to copper. the diffusion barrier behavior of the layers was studied as functions of deposition and annealing conditions by cross-sectional transmission electron microscopy and Nomarski microscopy. the layers deposited at $N_2$ gas ratios of 0.4 and 0.5 exhibited good diffusion barrier behaviors up to $700^{\circ}C$, mainly due to the phase transformation of molybdenum to $\gamma$-Mo$_2$N phase. The increase in the N gas ratio in deposition elevates the lower limit of barrier failure temperature. Futhermore, amorphous molybdenum nitride films deposited at 20$0^{\circ}C$ and 30$0^{\circ}C$ did not fail, while the crystalline $\gamma$-Mo$_2$N films deposited at 40$0^{\circ}C$ and 50$0^{\circ}C$ showed signs of interlayer interactions between Cu and Si after annealing at 75$0^{\circ}C$ for 30 minutes. Therefore, the amorphous nature of the molybdenum nitride layer enhanced its ability to reduce Cu diffusion and its stability as a diffusion barrier at elevated temperatures.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.145-145
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• 2012

반도체 집적회로의 집적도가 증가함에 따라 RC delay가 증가하며, 금속 배선의 spiking, electromigration 등의 문제로 인해 기존의 알루미늄 금속을 대체하기 위하여 구리를 배선재료로 사용하게 되었다. 하지만 구리는 실리콘 및 산화물 내에서 매우 빠른 확산도를 가지고 있으므로, 구리의 확산을 막아 줄 확산방지막이 필요로 하다. 이러한 확산방지막의 증착은, 소자의 크기가 작아짐에 따라 via/contact과 같은 고단차 구조에도 적용이 가능하도록 기존의 sputtering 증착 방법에서 이를 개선한 collimated sputter, long-throw sputter, ion-metal plasma 등의 방법으로 물리적인 증착법이 지속되어 왔지만, 근본적인 증착방법을 바꾸지 않는 한 한계에 도달하게 될 것이다. 원자층 증착법(ALD)은 CVD 증착법의 하나로, 소스와 반응물질을 주입하는 시간을 분리함으로써 증착하고자 하는 표면에서의 반응을 유도하여 원자층 단위로 원하는 박막을 얻을 수 있는 증착방법이다. 이를 이용하여 물리적 증기 증착법(PVD)보다 우수한 단차피복성과 함께 정교하게 증착두께를 컨트롤을 할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 원자층 증착법을 이용하여 구리 배선을 위한 확산방지막으로 텅스텐질화막을 형성하였다. 텅스텐 질화막을 형성하기 위하여 금속-유기물 전구체와 함께 할라이드 계열인 WF6를 텅스텐 소스로 이용하였으며, 이에 대한 원자층 증착방법으로 이루어진 박막의 물성을 비교 평가하여 분석하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제36권1호
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• pp.74-78
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• 2003

The corrosion failure of electronic devices has been a major reliability concern lately. This failure is an ongoing concern because of miniaturization of integrated circuits (IC) and the increased use of polymers in electronic packaging. Recently, plasma-polymerized cyclohexane films were considered as a possible candidate for a interlayer dielectric for multilever metallization of ultra large scale integrated (ULSI) semiconductor devices. In this paper the protective ability of above films as a function of deposition temperature and RF power in an 3.5 wt.% NaCl solution were examined by polarization measurement. The film was characterized by FTIR spectroscopy and contact angle measurement. The protective efficiency of the film increased with increasing deposition temperature and RF power, which induced the higher degree of cross-linking and hydrophobicity of the films.

• 한국재료학회지
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• 제11권1호
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• pp.20-26
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• 2001

(hfac)Cu(1, 5-DMCOD)(1, 1, 1, 5, 5, 5-Hexafluoro-2, 4-pentanedionato Cu(I) 1, 5-dimethyl-cyclooctadine) 전구체와 He 운반기체를 이용하여 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 방법으로 Cu 박막을 형성하였으며, He 운반기체와 함께 $H_2$ gas 및 H(hfac) Ligand의 첨가가 Cu 박막 형성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. He운반기체만을 사용한 경우, Cu 박막의 증착율은 기판온도 180~$230^{\circ}C$에서 20~$125{\AA}/min$ 정도로 낮은 값을 보였으며, 특히 기판온도 $190^{\circ}C$에서는 매우 얇은 두께 ($700{\AA}$)이면서 낮은 비저항($2.8{\mu}{\Omega}cm$)을 갖는 Cu 박막이 형성됨을 알 수 있었다 He 운반기체와 함께 환원가스(H$_2$) 및 화학첨가제 (H (hfac) ligand)의 첨가 실험에서는 낮은 기판온도 ($180~190^{\circ}C$) 구간에서 현저하게 증착율이 증가하였으며 얇은 두께 (~$500{\AA}$)의 Cu 박막이 낮은 비저항(3.6~$2.86{\mu}{\Omega}cm$)을 갖는 것으로 나타났다. 또한 얇은 두께의 MOCVD Cu박막들의 표면 반사도(reflectance)는 $300^{\circ}C$에서 열처리한 sputter Cu의 반사도에 근접하는 우수한 surface morphology를 보였다 결국, (hfac)Cu(1,6-DMCOD) 전구체를 이용하여 얻어진 MOCVD Cu박막은 얇은 두께에서 낮은 비저항을 갖는 우수한 막질을 보였으며, Electrochemical deposition공정에서 conformal seed layer로써의 적용이 가능할 것으로 기대된다.