• 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.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.114.1-114.1
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• 2010

A highly performed Pd-based hydrogen membrane has prepared successfully on a modified porous nickel support. The porous nickel support modified by impregnation method of $Al(NO_3)_3{\cdot}9H_2O$ (Aldrich Co.) over the nickel powder showed a strong resistance to hydrogen embrittlement and thermal stability. Plasma surface modification treatment was introduced as a pre-treatment process instead of conventional HCl wet activation. Ceramic barrier was coated on the external surface of the prepared nickel supports to prevent intermetallic diffusion and to enhance the affinity between the support and membrane. Palladium and copper were deposited at thicknesses of $4\mu}m$ and $0.5{\mu}m$, respectively, on a barrier-coated support by DC sputtering process. The permeation measurement was performed in pure hydrogen at $400^{\circ}C$. The single gas permeation of our membrane was two times higher than that of the previous membrane which do not have ceramic barrier.

• 한국재료학회지
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• 제10권2호
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• pp.160-165
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• 2000

Sputter Cu(1-4.5at.%Mg) alloy를 100mTorr이하의 산소압력에서 온도를 증가시키며 열처리하였을 때 표연과 계면에서 형성된 MgO의 확산방지막 특성을 살펴보았다 먼저, $Cu(Mg)/SiO_2/Si$ 구조의 샘플을 열처리했을 때 계면에서는 $2Mg+SiO_2{\rightarrow}2MgO+Si$의 화학반응에 의해 MgO가 형성되는데 이 MgO충에 의해 Cu가 $SiO_2$로 확산되는 것이 현저하게 감소하였다. TiN/Si 기판 위에서도 Cu(Mg)과 TiN 계면에 MgO가 형성되어 Cu(4.5at.%Mg)의 경우 $800^{\circ}C$까지 Cu와 Si의 확산을 방지할 수 있었다. 표면에 형성된 MgO위에 Si을 증착하여 $Si/MgO(150\;{\AA})/Cu(Mg)/SiO_2/Si$구조로 만든 후 열처리했을 때 $150\;{\AA}$의 MgO는 $700^{\circ}C$까지 Si과 Cu의 확산을 방지할 수 있었다. 표면에 형성된 MgO($150\;{\AA}$)의 누설전류특성은 break down 5V, 누설전류 $10^{-7}A/\textrm{cm}^2$의 값을 나타냈다. 또한 $Si_3N_4/MgO$ 이중구조에서는 매우 낮은 누설전류밀도를 나타냈으며 MgO에 의해 $Si_3N_4$ 증착시 안정적인 계면이 형성됨을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제6권10호
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• pp.1017-1024
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• 1996

본 연구에서는 여러 기판에 대한 Cu의 확산정도를 알기 위하여 Ta, Nb, Co/Ta이중층 및 Co/Nb 이중층 위에 기화법으로 증착하고 열처리를 실시하였다. 열처리한 Ta막은 열처리하지 않은 Ta막보다 Cu 확산방지막으로서의 성능이 더 떨어지는데, 이것은 열처리에 의하여 Ta막이 결정화되기 때문이다. Cu/Co/Ta/(001)Si 구조에서의 구리 실리사이드 생성온도는 Cu/Co/Ta(001)Si 구조에서의 그것보다 더 높다. 한편, nb의 Cu에 대한 barrier 특성은 Ta와 비슷한 수준이다. 또한 Cu막 도포 이전에 Pd+HF활성화 전처리나 N2플라즈마 전처리를 실시하면, Cu의 핵생성뿐만 아니라 기판에 대한 Cu막의 접착성도 향상된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제13권4호
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• pp.45-50
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• 2006

3D package의 SiP에서 구리의 via filling은 매우 중요한 사항으로 package밀도가 높아짐에 따라 via의 크기가 줄어들며 전기도금법을 이용한 via filling이 연구되어왔다. Via filling시 via 내부에 결함이 발생하기 쉬운데 전해액 내에 억제제, 가속제등 첨가제를 첨가하고 펄스-역펄스(PRC)의 전류파형을 인가하여 결함이 없는 via의 filling이 가능하다. 본 연구에서는 건식 식각 방법 중 하나인 DRIE법을 이용하여 깊이 $100{\sim}190\;{\mu}m$, 직경이 각각 $50{\mu}m,\;20{\mu}m$인 2가지 형태의 via을 형성하였다. DRIE로 via가 형성된 Si wafer위에 IMP System으로 Cu의 Si으로 확산을 막기 위한 Ta층과 전해도금의 씨앗층인 Cu층을 형성하였다. Via시편은 직류, 펄스-역펄스의 전류 파형과 억제제, 가속제, 억제제의 첨가제를 모두 사용하여 filling을 시도하였고, 공정 후 via의 단면을 경면 가공하여 SEM으로 관찰하였다.

• 한국진공학회지
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• 제6권2호
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• pp.143-150
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• 1997

본 연구에서는 1000$\AA$두께의 Molybdenum화합물(Mo, Mo-N,$MoSi_2$, Mo-Si-N)의 Cu에 대한 확산방지막으로서의 특성을 면저항측정장비(four-point-probe), XRD, XPS, SEM, RBS 분석을 통하여 조사하였다. 각 박막층은 dc magnetron sputtering장비를 이용하 여 증착되었고 $300^{\circ}C$-$800^{\circ}C$의 온도구간에서 30분동안 진공열처리하였다. Mo 및 $MoSi_2$ 방지 막은 낮은 온도에서 확산방지막으로서의 특성파괴를 보였다. 결정립계를 통한 Cu의 확산과 Mo-실리사이드내의 Si의 Cu와의 반응이 그 원인인 것으로 사료된다. 질소를 첨가한 시편의 경우 확산방지특성 파괴온도는 Mo-N방지막의 경우 $650^{\circ}C$-30분, Mo-Si-N방지막의 경우 $700^{\circ}C$-30분으로 향상되었다. Cu와 Si의 확산은 방지막의 결정립계를 통하여 더욱 빠르게 확 산된다. 따라서 증착시 결정립계를 질소와 같은 물질로 채워 Cu와 Si의 확산을 저지할 수 있을 것으로 사료된다. 본 실험결과에서의 질소첨가는 이와 같은 stuffing 효과외에도 Mo- 실리사이드 박막의 결정화 온도를 다소 높인 것으로 나타났고, 그 결과 결정립계의 밀도를 감소시켜 확산방지막으로서의 특성을 향상시킨 것으로 사료된다. 또한 질소첨가는 실리사이 드내의 금속과 실리콘과의 비를 변화시켜 확산방지막의 특성에 영향을 미친 것으로 보인다. 본 실험에서 조사된 확산방지막 중에서는 Mo-Si-N박막이 Cu와 Si간의 확산을 가장 효과적 으로 저지시킨 것으로 나타났으며 $650^{\circ}C$-30분까지 안정한 특성을 보였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.444-445
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• 2009

The metallic contact system of silicon solar cell must have several properties, such as low contact resistance, easy application and good adhesion. Ni is shown to be a suitable barrier to Cu diffusion as well as desirable contact metal to silicon. Nickel monosilicide(NiSi) has been suggested as a suitable silicide due to its lower resistivity, lower sintering temperature and lower layer stress than $TiSi_2$. Copper and Silver can be plated by electro & light-induced plating method. Light-induced plating makes use the photovoltaic effect of solar cell to deposit the metal on the front contact. The cell is immersed into the electrolytic plating bath and irradiated at the front side by light source, which leads to a current density in the front side grid. Electroless plated Ni/ Electro&light-induced plated Cu/ Light-induced plated Ag contact solar cells result in an energy conversion efficiency of 16.446 % on $0.2\sim0.6\;{\Omega}{\cdot}cm$, $20\;\times\;20\;mm^2$, CZ(Czochralski) wafer.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.186-186
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• 2013

반도체 배선용 무전해 구리 도금에서 pH조정제가 구리피막과 Ta 확산방지막 사이의 접합력에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. TMAH로 pH가 조절된 경우 NaOH 사용시에 비하여 높은 접합력을 나타내었다. 면간거리 및 밀도 측정결과 TMAH를 사용한 경우 구리피막이 보다 치밀한 구조임을 확인할 수 있었다. TMAH 사용시의 높은 접합력은 NaOH을 사용 한 경우에 비하여 무전해 구리피막이 보다 낮은 내부응력을 갖기 때문으로 판단되었다. pH조정제에 따른 내부응력의 변화를 결정구조의 관점에서 자세히 고찰하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.1352-1355
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• 2004

We have applied front contact metallization of plated nickel and copper for high efficiency passivated emitter rear contact(PERC) solar cell. Ni is shown to be a suitable barrier to Cu diffusion as well as desirable contact metal to silicon. The plating technique is a preferred method for commercial solar cell fabrication because it is a room temperature process with high growth rates and good morphology. In this system, the electroless plated Ni is utilized as the contact to silicon and the plated Cu serves as the primary conductor layer instead of traditional solution that are based on Ti/Pd/Ag contact system. Experimental results are shown for over 20 % PERC cells with the Plated Ni/Cu contact system for good performance at low cost.