• 한국재료학회지
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• 제10권1호
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• pp.29-33
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• 2000

비정질 WNx 박막이 반응성 스퍼터링법으로 제조되었다. 비정질 형성을 위한 질소의 농도범위는 10~40at%이었다. 비정질 W(sub)67N(sub)33 박막은 1273K에서 1분 동안 급속 열처리되어 저항이 낮은 등축정의 $\alpha$-텅스텐 상과 과잉의 질소로 변태되었다. 이러한 박막의 저항은 순수한 텅스텐 박막과 유사하였다. $\alpha$-텅스텐 상으로부터 방출된 과잉의 질소는 $\alpha$-텅스텐/다결정 실리콘의 계면에 편석되었다. 편석된 질소는 Si$_3$N$_4$나노 결정으로 균일한 확산 장벽층을 형성시켰고, 저항이 높은 텅스텐 실리사이드의 반응을 억제하였다.

• 한국진공학회지
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• 제11권1호
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• pp.22-27
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• 2002

Reactive sputtering 방법으로 증착된 tungsten nitride ($(WN_x)$) 박막에 대해 $N_2$ 유량비 변화에 따르는 구조, 화학결합, 그리고 비저항 값의 변화를 조사하였다. $(WN_x)$ 박막 증착시 $N_2$ 유량비를 20%, 40%, 60%로 늘려감에 따라 그 구조는 각각 bcc $\beta$-W상, 비정질상, 그리고 fcc W$_2$N상으로 변화하였으며, 비정질상이 형성되었을 때 박막 표면이 가장 평탄하였다. $(WN_x)$ 박막이 공기 중에 노출된 경우, 모든 시료 표면에서 $WO_3$ 산화물이 형성되었으며, $N_2$유량비가 증가할수록 $(WN_x)$ 박막내 N의 조성비가 증가하였고, W $4f_{7/2}$ peak가 높은 binding energy 쪽으로 이동하였다. 하지만 시료표면을 $Ar^+$ 이온으로 etching한 후에는 WNx 박막 표면이 비정질화되기 때문에 N의 조성비가 변화함에도 불구하고 $W4f_{7/2}$ / peak가 거의 변화하지 않았다. 박막의 비저항 값은 $N_2$ 유량비가 증가함에 따라 증가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.386-386
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• 2013

반도체 소자의 소형화, 고집적화로 박막의 다층화 및 선폭의 감소 등의 복잡한 제조 공정이 불가피하고, 따라서 공정 중 실리콘 웨이퍼와 금속 박막사이의 확산을 방지하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 현재까지의 연구는 확산방지막의 nano-mechanics 특성 분석에 대한 연구는 전무하다. 본 논문에서 tungsten (W)을 주 물질로, nitrogen (N)을 첨가한 확산방지막을 질소 유량을 2.5, 5, 7.5, 10 sccm으로 변화시켜가면서 rf magnetron sputter 방법으로 tungsten-nitride (W-N) 박막을 증착하였다. 박막의 기본 물성인 증착율, 비저항 및 결정학적 특성을 ${\beta}$-ray, 4-point probe, X-ray diffraction (XRD)를 이용하여 측정하였고, 측정결과 증착 중 질소 유량이 증가할수록 W-N 박막의 비저항은 증가하였고 반대로 증착율과 결정성은 감소하였다. 이는 기존의 연구 결과와 비교하여 일치한 결과로 증착된 박막이 신뢰성을 가짐을 확인하였다. 이후 가장 관심사인 nano-mechanics 특성은 nano-indenter를 이용하여 측정하였다. 측정 결과 시료는 증착 중 질소 유량이 2.5 sccm인 시료를 기준으로 5 sccm 포함된 박막에서 load force-depth 그래프가 급격히 변화하는 경향을 나타내었고, 표면강도(surface hardness)는 10.07 GPa에서 15.55 GPa로 증가하였다. 이후 질소 유량이 7.5 sccm과 10 sccm에서는 12.65 GPa와 12.77 GPa로 질소 유량이 5 sccm 포함된 박막보다 상대적으로 감소하였다. 이는 박막내 결정상으로 존재하는 질소와 비정질 상태로 존재하는 질소의 비율에 의한 것이고, 압축력에 기인하는 스트레스 증가로 판단된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.87-88
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• 2007

반도체 소자가 초고집적화 되어감에 따라 반도체 공정에서 선폭은 줄어들고 박막은 다층화 되어가고 있다. 이와 같은 제조 공정 하에서는 Si 기판과 금속 박막간의 확산이 커다란 문제로 부각되어 왔다. 특히 Cu는 높은 확산성에 의하여 Si 기판과 접합에서 많은 확산에 의한 문제가 발생하게 되며, 또한 선폭이 줄어듦에 따라 고열이 발생하여 실리콘으로 spiking이 발생하게 된다. 이러한 확산을 방지하기 위하여 이 논문에서는 Tungsten - Carbon - Nitrogen (W-C-N)에 Boron (B)을 첨가하였고, Boron 타겟 power을 조절하여 다양한 조성을 가지는 W-B-C-N 확산방지막을 제작하여 각 조성에 따른 증착률을 조서하였고 $1000^{\circ}C$까지 열처리하여 그 비저항을 측정하여 각 특성을 확인하였다.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D권7호
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• pp.17-25
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• 1999

PECVD 법을 이용하여 Tungsten Nitride($WN_x$) 박막을 $WSi_3N_4$ 기판위에 형성하였다. $WN_x$ 박막은 기관온도, 가스의 유량, rf power 등의 공정변수를 변화시키면서 형성되었고, 서로 다른 질소원으로 $NH_3$와 $N_2$를 각각 사용하여 박막의 특성을 조사하였다. $WN_x$ 막 내의 질소함량은 $NH_3$와 $N_2$의 유량에 따라 0~45% 정도로 변화하였으며, $NH_3$를 사용하였을 때, 최고 160nm/min의 높은 성장률을 나타내었다. $WSi_3N_4$ 기판 위에서는 TiN이나 Si 위에서보다 높은 성장률을 나타내었다. $WN_x$ 박막의 순도를 AES로 측정해 본 결과 $NH_3$를 사용했을 때 고순도의 박막을 얻을 수 있었다. XRD 분석으로 순수한 다결정의 W가 비정질의 $WN_x$로 변화되는 것을 알 수 있었으며, 이것은 $WN_x$가 식각 공정시 미세 패턴 형성이 W보다 유리할 것이라는 것을 보여준다. TiN, NiCr, Al 등의 다양한 기판 위에 형성해 본 결과 Al 위에서 최대 $1.6 {\mu}m$의 두꺼운 막이 형성되었다.

• 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.

• 한국재료학회지
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• 제8권2호
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• pp.147-153
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• 1998

$WN_x$ 는 리소그라피 마스크의 흡수체나 VLSI 기술에서 금속연결의 확산방지재로써 주목을 받고 있다. RF마르네트론 스퍼터링법으로 여러 증착변수에서 제조한 $WN_x$ 막을 고찰하였다. $SiN_x$ 멤브레인 위에 증착된 박막의 결정구조는 질소아르곤 가스유량비(0-30%), 가스압력(10-43mTorr), RF출력(0150W)및 기판과 타겟사이의 거리 6cm에서 증착한 $WN_x$ 박막은 비정질이였으며 다른 조건에서는 표면이 거친 다결정질이었다. 비정질 박막은 rms가 $3.1\AA$으로 아주 매끈하여 X-선 마스크용 흡착제로써 적합할 것으로 기대된다.

• 한국진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.188-192
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• 2013

반도체 소자의 소형화, 고집적화로 박막의 다층화 및 선폭 감소로 인한 실리콘 웨이퍼와 금속 박막 사이의 확산을 방지하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 tungsten (W)을 주 물질로 증착시 nitrogen (N)의 유량을 2.5~10 sccm으로 변화시키며 증착된 확산방지막의 nano-mechanics 특성에 대해 연구하였다. 증착률, 비저항 및 결정학적 특성을 ${\beta}$-ray backscattering spectroscopy, 4-point probe, X-ray diffraction (XRD)을 이용하여 측정한 후 Nano-indenter를 사용하여 nano-mechanics 특성을 조사하였다. 그 결과 질소 가스 유량이 5 sccm 포함된 박막에서 표면 경도(surface hardness)는 10.07 에서 15.55 GPa로 급격하게 증가하였다. 이후 질소가스의 유량이 7.5 및 10 sccm에서는 표면 경도가 각각 12.65와 12.77 GPa로 질소 가스 유량이 5 sccm인 박막보다 표면경도가 상대적으로 감소하였다. 이는 박막 내 결정질과 비정질의 W과 N의 결합 비율의 차이에 의한 영향으로 생각되며, 또한 압축응력에 기인한 스트레스 증가가 원인으로 판단된다.

• 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.

• 한국결정성장학회지
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• 제6권3호
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• pp.318-326
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• 1996

본 연구는 초고집적회로의 금속 배선으로써 보다 유용할 것으로 기대되는 구리박막의 화학적인 증착기술에 관한 것으로 precursor 물질로는 (hfac)Cu(I)VTMS ; (hevaflouoroacetylacetonate trimethyvinylsilane copper)로 명명된 금속 유기 물질을 사용하였다. 실험시스템의 초기 압력은 $10^{-6}$ Torr를 유지하고, 시스템의 챔버압력과 기판온도가 조정 가능하도록 설계, 제작되었다. 공정 조건에 따른 구리 박막 결정의 성장속도, Grain size, 전기적 성질을 측정하였다. 구리 박막을 증착하기 전에 W(tungsten) 또는 TiN(titanium nitride)이 증착되어 있는 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. 본 연구에서는 $250^{\circ}C$이하의 상대적으로 낮은 실리콘 웨이퍼 온도에서의 실험이 가능하였으며 헬륨을 carrier gas로 사용하였는데 연구 결과 구리 박막 증착율이 $220^{\circ}C$에서 최대 $1,800\;{\AA}/분$으로 증가한 반면 표면 거칠기는 $200\;{\AA}$를 갖는 다결정 구리 박막을 관찰하게 되었다. 기판 온도가 $250^{\circ}C$이하일 때의 W(또는 TiN)과 $SiO_{2}$ 기판사이에서 구리 증착 선택성이 관찰되었으며, 최적의 기판 증착 온도는 약 $180^{\circ}C$와 반응용기 압력 0.8 Torr로 나타났다.