• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.159-159
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• 2015

금속의 기계적 강화방법인 결정립미세화의 일종으로 미세한 쌍정을 도입하여 기계적강도를 향상시키면서 전기전도도는 감소시키지 않는 방안으로 nanotwin 구조의 Cu가 보고되고 있다. Nanotwin 구조는 FCC결정구조에서 특정 결정면을 [(111) mirror plane]을 기준으로 정합계면을 유지하면서 원자층의 배열이 역전되는 구조가 수~수십나노 수준의 간격으로 이뤄진 미세조직을 의미한다. 전해도금법을 이용한 nanotwin Cu의 형성방법으로는 pulse 파형을 사용하는데, pulse파형의 on time동안의 높은 전류밀도로 인해 발생한 도금층의 stress가 off time동안에 release되면서 nanotwin구조가 형성되는 것으로 보고되고 있다. Nanotwin형성 조건으로 보고된 pulse 도금 조건은 수에서 수십밀리초의 on time에 duty cycle($t_{on}/(t_{off}+t_{on})$)이 1/100~1/10 수준이다. 본 연구에서는 전기이중층의 이온고갈에 필요한 회복시간인 수에서 수십 밀리초 보다 짧은 시간인 마이크로 초($1{\mu}s$, $10{\mu}s$ 및 $100{\mu}s$)의 pulse 전류를 인가하였을 때에 발생하는 구리 도금층의 미세조직의 변화에 대해 알아보고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.75-76
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• 2014

Copper는 2차 전지 및 PCB 등 Electrical Device에 빠짐없이 들어가는 핵심 부품이다. 반도체 배선재료 또한 Aluminum에서 Copper로 대체되어 Electrical Conductivity 및 Electro-migration 문제를 해결할 수 있었다. 최근 배선의 미세화 및 전지용량 증가로 인해 보다 얇으면서, 동시에 높은 기계적 강도를 가지는 Copper Film의 필요성이 요구되고 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.161-161
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• 2015

펄스 전해 증착으로 합성된 구리는 고밀도의 나노쌍정경계를 지닌 미세구조에 따라 높은 인장강도와 낮은 전기 저항을 동시에 얻을 수 있는 특징이 있다. 이러한 특성들은 반도체 공정의 copper 배선, 리튬이온전지의 집전체, PCB, FPCB 전도체로 사용되고 있는 전해구리박막에서 요구되고 있는 신뢰성 문제 해결에 도움을 줄 수 있다. 본 연구에서는 도금용액의 온도 감소에 따라 변화하는 변수들과 물성의 상관관계를 분석하였다. 펄스전해도금에서 도금용액의 온도가 떨어질수록 인장강도와 연신율은 증가하였으며, $0^{\circ}C$도금조건에서 펄스 전해증착으로 합성된 구리박막은 인장강도 837MPa, 연신율 3.37%를 기록하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.38.2-38.2
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• 2011

구리는 현재 반도체 배선으로 가장 많이 사용되는 재료이다. 배선기술이 발전함에 따라 배선두께가 얇아지게 되었고 배선간의 간격 또한 좁아지게 되었다. 간격의 감소는 RC delay 문제점을 야기하였고 이를 해결하기 위해 배선 사이에 Low-k물질을 채우는 노력이 지속되었다. 이상적으로 가장 낮은 유전율을 나타내는 물질은 공기 즉, 아무것도 채우지 않는 것이다. 하지만 이렇게 되면 기계적인 문제가 발생하는데 이를 해결하기 위해서 구리의 강도를 향상시켜야 한다. 강도를 높이려면 Hall-Petch 관계에 의해 결정립의 크기를 작게 만들어야 한다. 그렇지만 이는 곧 전기전도도의 감소를 나타내기 때문에 소자의 구동에 문제가 되어왔다. 이 문제를 해결하기 위해 펄스전해증착을 통한 나노사이즈의 쌍정구조를 가지는 구리의 개발이 진행되었다. 나노쌍정구리는 결정립이 정합면으로 이루어져 있는 쌍정구조로 이루어져 있어 전기전도도의 감소를 최소화하고 강도를 비약적으로 향상시킬 수 있을뿐더러 연신율도 높일 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이렇게 고강도 저저항을 나타내는 나노쌍정구리는 Via filling, Through Silicon Via(TSV)에서의 칩간 연결 배선, 2차전지의 전극 등에 적용 가능성이 매우 높다. 이들은 주로 첨가제와 함께 전해증착을 통해 제작된다. 하지만 이러한 첨가제를 넣고 나노쌍정구리를 합성하기 위해 펄스전해증착을 시행할 경우, 나노 쌍정구리의 형성이 억제되고, Off-time이 존재하지 않는 일반 전해증착에서와는 다른 현상이 나타나게 된다. 이러한 이유로 본 연구에서는 현재 가장 많이 사용되고 있는 첨가제인 Poly (ethylene glycol) (PEG, 억제제)와 bis (3-sulfopropyl) disulfide (SPS, 가속제)을 사용하여 그 이유를 알아보고 첨가제를 사용하면서 나노쌍정구리의 밀도를 높일 수 있는 방안에 대해서 실험을 진행하였다.