• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.3 no.1
• /
• pp.59-64
• /
• 1994

극소전자 디바이스의 고집적화와 더불어 박막배선의 선폭은 0.5$\mu$m이하까지 축소되며 초고집적 submicron 박막금속화가 진행되고 있다. 미세회로에 적용되어지는 배선재료는 인가되는 고전류밀도로 인하여 electromigration 에 의한 결함이 쉽게 발생한다는 단점이있다. 금속박막 전도체위의 dielectric overlayer는 electromigration 에 대한 passivation 효과를 보여 극소전자 디바이스의 평균수명을 향상시 킨다.본 연구에서는 박막금속화에서 dielectric overlayer의 passivation 효과를 알아보기 위하여 약 3000 $\AA$ 두께의 Al,Al-1%Si, Ag 그리고 Cu 박막배선위에 증착하여 SiO2절연보호막의 유무에 따른 박막배선 의 수명변화 및 신뢰도를 측정하였다. 박막배선에 인가된 전류밀도는 1x106 A/cm2와 1x107 A/cm2 이었다. SiO2 dielectric overlayer는 Al,Al-1%Si Ag. Cu 박막배선에서는 electromigration에 대한 보호막 혀과를 보이며 평균수명을 모두 향상시킨다. SiO2 passivation 효과는 Al, Ag, Cu 박막중 Cu 박막배선에서 가 장 크게 나타났다. SiO2 dielectric overlayer가 형성되지 않은 경우 Al 박막배선의 수명이 가장 긴 것으 로 나타났으나 SiO2 가 형성된 경우는 Cu 박막배선의 수명이 가장 길게 나타났다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2000.02a
• /
• pp.121-121
• /
• 2000

반도체 산업의 발달에 따라 소자의 보다 빠른 동작 속도와 큰 집적도를 갖은 ULSI 구조를 얻기 위해, 새로운 금속배선 재료가 요구되고 있다. 기존의 금속 배선인 Al 및 Al 합금은 비교적 낮은 비저항과 박막형성의 용이함으로 인하여 현재까지 금속배선 재료로 사용되고 있으나, 고집적화에 따라 RC Time Delay와 Electromigration의 문제점을 들어내었다. 이러한 문제를 해결할 새로운 배선 재료로 Al보다 낮은 비저항을 가지며, electromigration 저항성을 갖는 Cu 금속배선 재료가 활발히 연구되고 있다. 본 실험에서는 (100) Si 웨이퍼를 기판으로 사용하였으며, 각층은 SiO2/Si3N4/EP Cu/Seed Cu/ TaN/SiO2/Si wafer 상태로 증착하였다. 확산방지막으로 TaN을 사용하였고, seed Cu는 sputtering 으로 증착하였으며, seed Cu 만으로 된 박막과 seed Cu + electro plating Cu로 구성된 박막을 제작하였다. 제작 완료된 박막은 N2 분위기에서 20$0^{\circ}C$ 120 min, 45$0^{\circ}C$ 60min 동안 열처리하여 Cu 박막의 조직 변화를 TEM 및 여러 분석방법을 이용하여 분석하였다. Plan-view TEM결과, 45$0^{\circ}C$, 60min 열처리함에 따라 결정립 성장이 일어난 것을 확인 할 수 있었다. 그러나, 성장후에도 twin boundary, stacking fault, dislocation, small defect 등은 여전히 남아 있음이 관찰된다. 그림 1(a)는 as-deposit 상태이며, 그림 1(b)는 45$0^{\circ}C$, 60min 열처리한 plan-view TEM 사진이다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.47 no.2
• /
• pp.141-149
• /
• 2009

The Cu thin film material and process, which have been already used for metallization of CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor), has been highlighted as the Cu metallization is introduced to the metallization process for giga - level memory devices. The recent progresses in the development of key elements in electrochemical processes like surface pretreatment or electrolyte composition are summarized in the paper, because the semiconductor metallization by electrochemical processes such as electrodeposition and electroless deposition controls the thickness of Cu film in a few nm scales. The technologies in electrodeposition and electroless deposition are described in the viewpoint of process compatibility between copper electrodeposition and damascene process, because a Cu metal line is fabricated from the Cu thin film. Silver metallization, which may be expected to be the next generation metallization material due to its lowest resistivity, is also introduced with its electrochemical fabrication methods.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
• /
• v.16 no.11
• /
• pp.2525-2531
• /
• 2012

Al-Cu alloy has been used as a circuit material for its low resistance and ease to process for long years at CMOS technology. However, basically metal is very susceptible to corrosion and which has been a long pending trouble in various fields using metal. The defect causes the reliability concerns, so improved methods are necessary to reduce the defect. In the various corrosion parameters, PR strip process conditions after metal etch and optimal cleaning solutions are controllable and increase the process margin to prevent the metal corrosion. This study proposes that chlorine residue after metal etch as the source of metal corrosion, and charges should be removed by optimizing PR strip process condition and cleaning condition.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.52 no.1
• /
• pp.26-39
• /
• 2014

Cu interconnection in electronic devices is fabricated via damascene process including Cu electrodeposition. In this review, Cu electrodeposition and superfilling for fabricating Cu interconnection are introduced. Superfilling results from the influences of organic additives in the electrolyte for Cu electrodeposition, and this is enabled by the local enhancement of Cu electrodeposition at the bottom of filling feature formed on the wafer through manipulating the surface coverage of organic additives. The dimension of metal interconnection has been constantly reduced to increase the integrity of electronic devices, and the width of interconnection reaches the range of few tens of nanometer. This size reduction raises the issues, which are the deterioration of electrical property and the reliability of Cu interconnection, and the difficulty of Cu superfilling. The various researches on the development of organic additives for the modification of Cu microstructure, the application of pulse and pulse-reverse electrodeposition, Cu-based alloy superfilling for improvement of reliability, and the enhancement of superfilling phenomenon to overcome the current problems are addressed in this review.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.06a
• /
• pp.155-155
• /
• 2008

계속되는 반도체 산업의 발달로 반도체 배선 공정에서는 Al을 대체할 배선 금속으로 Cu에 대한 관심이 집중되고, 일부 공정에서는 Al을 대신하여 사용하고 있다. 이러한 Cu는 Al에 비교하여 많은 장점을 가지고 있지만 Si 기판과 저온에서 쉽게 확산되는 큰 문제점을 가지고 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 현재까지 연구된 대안으로는 Cu와 Si기판 사이에 확산방지막을 삽입하는 것이 대안으로 알려져 있다. 본 연구는 Cu 금속배선 공정을 위하여 Cu와 Si기판과의 확산을 효과적으로 방지할 확산방지막을 텅스텐(W)을 주 구성 물질로 여기에 불순물을 첨가한 W-C-N 확산방지막에 대하여 연구하였으며, 특히 W-C-N 확산방지막의 결정 및 표면 구조에 대한 물성 특성을 연구하였다. 여러 조건변화에 따라서 확산방지막의 특성을 확인하기 위하여 조건이 다르게 증착된 W-C-N 확산방지막을 상온에서 고온으로 열처리하여 열처리 전후를 WET-SPM (Scanning Probe Microscope)을 사용하여 그 물리적 특성을 조사하였다. 이러한 분석을 통하여 가장 안정된 W-C-N 확산방지막의 증착조건을 확인하였으며, 이를 기반으로 박막의 물리적 특성을 연구하였다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
• /
• v.18 no.1
• /
• pp.32-35
• /
• 2008

Thermally stable diffusion barrier of tungsten carbon nitride(W-C-N) and of tungsten boron carbon nitride(W-B-C-N) thin films have studied to investigate the impurity behaviors of boron and nitrogen. In this paper we newly deposited tungsten boron carbon nitride(W-B-C-N) thin film for various $W_2B$ target power on silicon substrate. The impurities of the 100nm-thick W-C-N and W-B-C-N thin films provide stuffing effect for preventing the inter-diffusion between W-C-N or W-B-C-N thin films and silicon during the high temperature($700^{\circ}C{\sim}1000^{\circ}C$) annealing process.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 1999.10a
• /
• pp.45-46
• /
• 1999

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
• /
• v.12 no.4 s.37
• /
• pp.345-349
• /
• 2005

Low resistive ($300{\mu}{\Omega}$-cm) W-C-N films have been deposited on tetraethylorthosilicate (TEOS) interlayer dielectric by atomic layer deposition (ALD) with $WF_6-N_2-CH_4$ gas. The exposure cycles of $N_2$ and $CH_4$ are synchronized with pulse plasma. The W-C-N films on TEOS layer follow the ALD mechanism and keep constant deposition rate of 0.2 nm/cycle from 10 to 100 cycles. As a diffusion barrier for Cu interconnection the W-C-N films maintain amorphous phase and Cu inter-diffusion is not occurred even at $800^{\circ}C$ for 30 min.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.172-172
• /
• 2011

현대 반도체 금속배선 연구에서는 기존에 쓰이던 Al (Aluminium) 금속배선 대신에 Cu(Copper) 금속배선 연구가 진행 되고 있다. Cu는 Al 보다 비저항이 낮고, 녹는점도 Al보다 높다는 장점이 있지만 저온에서 기판인 Si (Silicon) 과 반응하고 접착력이 우수하지 못 하다는 단점이 있다. 이런 문제를 해결하기 위하여 확산방지막을 기판과 금속배선 사이에 삽입하는 방법이 제시 되었다. 확산방지막으로는 기존에 쓰이던 Ti (Titanium) 계열의 확산방지막과 W (Tungsten) 계열의 확산방지막이 있다. 이번 연구에서는 W 계열의 확산방지막에 불순물 C (Carbon), N(Nitrogen)을 첨가한 W-C-N 확산방지막 시편을 제조하였고, N2의 비율을 변화시키며 $600^{\circ}C$ 열처리를 하였다. 실험 결과 질소의 포함 농도에 따라 확산방지막의 안정도가 변화한다는 결과를 얻었으며, 질소 첨가량에 따라 시편의 표면 보다는 시편의 중간층의 물성 변화율이 큰데 이는 시편 표면의 질소는 열처리 중 확산에 의한 시편과의 분리 현상이 일어나지만 시편의 중간층은 trap현상에 의하여 시편에 남아있어 질소의 영향을 받아 시편의 중간층이 더욱 질소 유량에 따른 영향이 큰 것을 확인하였다. 이 결과로부터 W-C-N 박막은 첨가된 질소의 유량에 따라 박막의 안정도가 결정된 다는 것을 알았다. 본 연구에서 시편은 rf magnetron sputtering 방법으로 제작하였고 연속압입 실험은 Hysitron사의 Triboindenter를 이용하였다. Indenting에 사용된 압입팁은 Berkovich tip을 사용하였다.