• 한국진공학회지
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• 제3권1호
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• pp.59-64
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• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.121-121
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• 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
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• 제47권2호
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• pp.141-149
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• 2009

초고속 연산용 CMOS(complementary Metal Oxide Semiconductor) 배선재료로 사용되고 있는 구리(Cu)가, 기가급 메모리 소자용 금속 배선 물질에도 사용이 시작되면서 구리 박막에 대한 재료 및 공정이 새로운 조명을 받고 있다. 반도체 금속 배선에 사용하는 수 nm 두께의 구리 박막의 형성에 전해도금(electrodeposition)과 무전해 도금(electroless deposition) 같은 전기화학적 방법을 이용하게 되어서 표면 처리, 전해액 조성과 같은 중요한 요소에 대한 최신 연구 동향을 요약하였다. 구리 박막에서 구리 배선을 제작하여야 하므로 새로운 패턴 기술인 상감기법이 도입되어, 구리도금과 상감기법과의 공정 일치성 관점에서 전해도금과 무전해 도금의 요소 기술에 대해 기술하였다. 구리보다 비저항이 낮아 차세대 소자용 배선에 있어서 적용이 예상되는 은(Ag)을 전기화학적 방법으로 금속 배선에 적용하는 최신 연구에 대하여도 소개하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.2525-2531
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• 2012

반도체에 사용되는 금속 배선으로써 Al-Cu 합금은 낮은 저항과 제조 공정의 용이성으로 인해 CMOS제조 공정에 있어 수년간 사용되어 왔다. 그러나 금속은 근본적으로 부식에 취약하기 때문에 금속 배선 제조 공정에 있어 부식은 오랜 숙제로 남아 있다. 부식은 칩의 신뢰성 문제를 유발하기 때문에 이를 제어할 보다 효과적인 방법이 요구 되고 있다. 부식을 유발하는 다양한 항목 중에 금속 배선 식각 후 PR 스트립과 후속 세정 조건은 조절 가능한 파라미터이며, 또한 부식을 방지할 수 있는 마진을 향상할 수 있는 요소이다. 본 연구는 부식을 방지하기 위해 PR 스트립 공정 조건 및 후속 세정 조건을 최적화함으로써 금속 배선 식각 후 염소 잔유물과 플라즈마 charge up을 제거해야 함을 제안 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.26-39
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• 2014

전자 소자의 구리 금속 배선은 전해 도금을 포함한 다마신 공정을 통해 형성한다. 본 총설에서는 배선 형성을 위한 구리 전해 도금 및 수퍼필링 메카니즘에 대해 다루고자 한다. 수퍼필링 기술은 전해 도금의 전해질에 포함된 유기 첨가제의 영향에 의한 결과이며, 이는 유기 첨가제의 표면 덮임율을 조절하여 웨이퍼 위에 형성된 패턴의 바닥 면에서의 전해 도금 속도를 선택적으로 높임으로써 가능하다. 소자의 집적도를 높이기 위해 금속 배선의 크기는 계속적으로 감소하여 현재 그 폭이 수십 nm 수준으로 줄어들었다. 이러한 배선 폭의 감소는 구리 배선의 전기적 특성 감소, 신뢰성의 저하, 그리고 수퍼필링의 어려움 등 여러 가지 문제를 야기하고 있다. 본 총설에서는 상기 기술한 문제점을 해결하기 위해 구리의 미세 구조 개선을 위한 첨가제의 개발, 펄스 및 펄스-리벌스 전해 도금의 적용, 고 신뢰성 배선 형성을 위한 구리 기반 합금의 수퍼필링, 그리고 수퍼필링 특성 향상에 관한 다양한 연구를 소개한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.155-155
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• 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.

• 한국자기학회지
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• 제18권1호
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• pp.32-35
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• 2008

차세대 반도체 산업의 발전을 위하여 반도체 소자의 구조는 DRAM, FRAM, MRAM 등 여러 분야에서 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 이런 차세대 반도체 소자에서 금속 배선으로는 Cu가 사용되며, Cu 금속 배선을 위한 확산방지막에 대한 연구는 반드시 필요하다[1-3]. Cu 금속 배선을 위한 확산방지막에 대한 현재까지의 연구에서는 Tungsten(W)을 기반으로 Nitride(N)를 불순물로 첨가한 확산방지막에 대하여 연구되었다[4-7]. 이러한 W-N를 기반으로 본 연구에서는 물리적 기상 증착법(PVD) 방법인 RF Magnetron Sputter 방법으로 W-N 이외에 Carbon(C) 과 Boron(B)을 첨가하여 확산방지막의 특성을 확인하였고, 특히 Boron Target의 power를 변화하여 W-B-C-N 확산방지막의 Boron에 의한 특성과 열적 안정성을 연구하였다[8-10]. 실험은 다양한 Boron의 조성을 가지는 확산방지막을 증착하여 $\beta$-ray와 4-point probe를 사용하여 확산방지막의 특성을 확인하였고, 고온($700^{\circ}C{\sim}1000^{\circ}C$) 열처리한 후 X-ray Diffraction 분석을 하여 열적 안정성을 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 1999년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.45-46
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• 1999

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권4호통권37호
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• pp.345-349
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• 2005

300 mW-cm의 낮은 비저항을 갖는 카본-질소$\_$텅스텐 (W-C-N) 확산방지막을 원자층 증착법으로 제조하였으며, 반응기체로 $WF_6-N_2-CH_4$를 사용하였다. $N_2$ 및 $CH_4$ 반응기체를 주입 할 때는 고주파 펄스를 인가하여 플라즈마에 의한 반응물의 분리가 일어나도록 하였다. 다층금속배선에 사용하는 층간 절연층 (TEOS) 위에서 W-C-N 박막은 원자층 증착기구를 따르며, 10에서 100 사이클 동안 증착율이 0.2nm/cycles 로 일정한 값을 가진다. 또한 Cu 배선을 위한 확산방지막으로써 W-C-N 박막은 비정질 상을 가지며, $800^{\circ}C$에서 30분간 열처리해도 Cu의 확산을 충분히 방지할 수 있음을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.172-172
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• 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.