• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2001년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.37-37
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• 2001

TiN coatings were applied for VarIOUS application fields, because of a good wear-resistance and a high hardness. Typically, TiN thin films show the hardness of 25GPa and friction coefficient of 0.6. However, in many field, one is looking for a more improved tool which has low friction coefficient and high wear resistance. The main motivation of this study is to characterize the influence of copper dopant content on TiN thin films. Ti-Cu-N thin films were deposited onto D2 steel substrates by PVD processing with various magnetron current densities (Cu contents). In this work, we synthesized titanium nitride films similar with reported typical titanium nitride films and synthesized Ti-Cu-N thin films with the addition of elemental copper which is measured improved hardness more than pure TiN films with copper content variables. This films has preferred oriented films of (111) direction. In addition, It was found that there is a strong correlation between content of various metal and film characteristics such as preferred orientation, grain size, hardness and friction coefficient and so, in future study, improved mechanical properties of TiN films can be controlled by change in target current density. The Ti-Cu-N film will show apparent hardness improvement and mechanical properties enhancement, when doping element is added onto TiN thin films. Film structure, chemical composition, mechanical properties were investigated by means of X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive spectroscopy(EDS), wear resistance tester and nanohardness tester.

• 한국진공학회지
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• 제13권2호
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• pp.72-78
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• 2004

TaN막 위에 magnetron sputtering으로 증착 시킨 Cu seed 막을 Cu 전해도금을 하기에 앞서 ECR plasma 장치로 전처리 세정하였다. 이때 Cu 막을 200∼$500^{\circ}C$로 변화시키면서 알곤 또는 질소 분위기에서 RTA(rapid themal annealing) 방법으로 열처리하였다. Cu seed 막 위에 전해도금법으로 형성한 Cu 막을 열처리했을 때 미세구조와 물리적 특성변화를 XRD(x-ray diffraction), EBSD(electron back-scattered diffraction), AFM(atomic force microscopy) 분석을 이용하여 조사하였다. $400^{\circ}C$보다 높은 온도에서 재결정이 일어났으며, 열처리 온도를 증가함에 따라 Cu막의 비저항이 감소하고 (111) 우선배향성이 증가하는 경향을 나타냈다. 최소의 비저항과 부드러운 표면 및 (111) 배향성이 뛰어난 Cu막을 얻기 위한 최적의 열처리 조건은 $400^{\circ}C$의 질소분위기에서 120초간 RTA처리를 하는 것으로 판단된다. 이 조건하에서 전해도금된 Cu막의 비저항(resistivity)과 표면 거칠기(surface roughness)는 각각 1.98$\mu$O-cm 및 17.77nm였다.

• 센서학회지
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• 제13권3호
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• pp.195-198
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• 2004

For a diffusion barrier against copper, tantalum nitride films have been deposited on $SiO_{2}$ by atomic layer deposition (ALD), using PEMAT(Pentakis(ethylmethylamino)tantalum) and $NH_{3}$ as precursors, Ar as purging gas. The deposition rate of TaN at substrate temperature $250^{\circ}C$ was about $0.67{\AA}$ per one cycle. The stability of TaN films as a Cu diffsion barrier was tested by thermal annealing for 30 minutes in $N_{2}$ ambient and characterized through XRD, sheet resistance, and C-V measurement(Cu($1000{\AA}$)/TaN($50{\AA}$)/$SiO_{2}$($2000{\AA}$)/Si capacitor fabricated), which prove the TaN film maintains the barrier properties Cu below $400^{\circ}C$.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.377-377
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• 2012

Microprocessor technology now relies on copper for most of its electrical interconnections. Because of the high diffusivity of copper, Atomic layer deposition (ALD) $TaN_x$ is used as a diffusion barrier to prevent copper diffusion into the Si or $SiO_2$. Another problem with copper is that it has weak adhesion to most materials. Strong adhesion to copper is an essential characteristic for the new barrier layer because copper films prepared by electroplating peel off easily in the damascene process. Thus adhesion-enhancing layer of cobalt is placed between the $TaN_x$ and the copper. Because, cobalt has strong adhesion to the copper layer and possible seedless electro-plating of copper. Until now, metal film has generally been deposited by physical vapor deposition. However, one draw-back of this method is poor step coverage in applications of ultralarge-scale integration metallization technology. Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) is a good approach to address this problem. In addition, the MOCVD method has several advantages, such as conformal coverage, uniform deposition over large substrate areas and less substrate damage. For this reasons, cobalt films have been studied using MOCVD and various metal-organic precursors. In this study, we used $C_{12}H_{10}O_6(Co)_2$ (dicobalt hexacarbonyl tert-butylacetylene, CCTBA) as a cobalt precursor because of its high vapor pressure and volatility, a liquid state and its excellent thermal stability under normal conditions. Furthermore, the cobalt film was also deposited at various $H_2/NH_3$ gas ratio(1, 1:1,2,6,8) producing pure cobalt thin films with excellent conformality. Compared to MOCVD cobalt using $H_2$ gas as a reactant, the cobalt thin film deposited by MOCVD using $H_2$ with $NH_3$ showed a low roughness, a low resistivity, and a low carbon impurity. It was found that Co/$TaN_x$ film can achieve a low resistivity of $90{\mu}{\Omega}-cm$, a low root-mean-square roughness of 0.97 nm at a growth temperature of $150^{\circ}C$ and a low carbon impurity of 4~6% carbon concentration.

• 한국진공학회지
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• 제20권3호
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• pp.200-204
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• 2011

이 논문에서는 반도체의 기판으로 사용되는 Si(silicon)기판과 금속배선 물질인 Cu(copper)의 확산을 효과적으로 방지하기 위한 W(Tungsten)-C(Carbon)-N(Nitrogen) 확산방지막을 제시하였고, 시료 증착을 위하여 rf magnetron sputter를 사용하여 동일한 증착조건에서 질소(N)의 비율을 다르게 증착한 후 시료의 열적 안정성 측정을 위하여 상온에서 $800^{\circ}C$까지 각각 질소 분위기에서 30분간 열처리 과정을 실시하여 열적 손상을 인가하였다. 이후 Nanoindentation 기법을 이용하여 총 16 points에서 Elastic modulus와 Weibull distribution을 측정하였다. 그 결과 질화물질이 고온에서 물성변화가 적게 나타나는 것을 알 수 있었고, 온도변화에 따른 박막의 균일도와 결정성 또한 질화물질에서 더 안정적이었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.300-300
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• 2011

알루미늄을 이용한 배선은 반도체 소자가 초집적화와 초소고속화 됨에 따라, 피로현상과 지연시간 등 배선으로서의 많은 문제점을 가지고 있어, 차세대 배선 재료로서 전기적인 특성 등이 우수한 구리에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만, 구리는 낮은 온도에서 확산이 잘되어 배선 층간의 절연에 문제점을 야기 시킨다. 따라서, 구리를 배선에 적용하여 신뢰성 있는 제품을 만들기 위해서는 확산방지막이 필요하다. 확산방지막은 집적화와 더불어 배선의 두께가 줄어 듦에 따라 소자의 특성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 저항은 낮고, 두께는 얇아야 하며, 높은 종횡비를 갖는 구조에서도 균일한 박막을 형성하여야 하므로, 원자층 증착공정을 이용한 연구가 주를 이루고 있다. 텅스텐 질화막을 이용한 확산방지막은 WF6 전구체를 이용한 보고가 많지만, 높은 증착 온도와 부산물로 인한 부식가능성 이라는 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는, 기존의 할라이드 계열을 이용한 원자층 증착공정의 단점을 보완하기 위하여, 아마이드 계열의 전구체를 사용하여 텅스텐 질화막을 형성하였으며, 이를 통해 공정온도를 낮출 수 있었다.