후속열처리 및 고온고습 조건에 따른 Cu 배선 확산 방지층 적용을 위한ALD RuAlO 박막의 계면접착에너지에 관한 연구

이현철; 정민수; 배병현; 천태훈; 김수현; 박영배

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이현철 정민수 배병현 천태훈 김수현 박영배

저널정보: 한국마이크로전자및패키징학회 마이크로전자 및 패키징학회지 마이크로전자 및 패키징학회지 제23권 제2호

발행연도: 2016.1

수록면: 49 - 55 (7page)

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차세대 반도체의 초미세 Cu 배선 확산방지층 적용을 위해 원자층증착법(atomic layer deposition, ALD) 공정을 이용하여 증착한 RuAlO 확산방지층과 Cu 박막 계면의 계면접착에너지를 정량적으로 측정하였고, 환경 신뢰성 평가를 수행하였다. 접합 직후 4점굽힘시험으로 평가된 계면접착에너지는 약 7.60 J/m2으로 측정되었다. 85oC/85% 상대습도의 고온고습조건에서 500시간이 지난 후 측정된 계면접착에너지는 5.65 J/m2로 감소하였으나, 200oC에서 500시간 동안후속 열처리한 후에는 24.05 J/m2으로 계면접착에너지가 크게 증가한 것으로 평가되었다. 4점굽힘시험 후 박리된 계면은접합 직후와 고온고습조건의 시편의 경우 RuAlO/SiO2 계면이었고, 500시간 후속 열처리 조건에서는 Cu/RuAlO 계면인것으로 확인되었다. X-선 광전자 분광법 분석 결과, 고온고습조건에서는 흡습으로 인하여 강한 Al-O-Si 계면 결합이 부분적으로 분리되어 계면접착에너지가 약간 낮아진 반면, 적절한 후속 열처리 조건에서는 효과적인 산소의 계면 유입으로인하여 강한 Al-O-Si 결합이 크게 증가하여 계면접착에너지도 크게 증가한 것으로 판단된다. 따라서, ALD Ru 확산방지층에 비해 ALD RuAlO 확산방지층은 동시에 Cu 씨앗층 역할을 하면서도 전기적 및 기계적 신뢰성이 우수할 것으로 판단된다.

#Cu interconnect #ALD #RuAlO #4-point bending test #interfacial adhesion energy

참고문헌 (31)

참고문헌 신청

P. Kapur / 2002 / Technology and reliability constrained future copper interconnects / IEEE Transactions Electron. Dev 49(4):590

정민수 / 2014 / 습식표면처리 및 열 사이클에 따른 Cu/SiNx 계면접착에너지 평가 및 분석 / 마이크로전자 및 패키징학회지 21(1):45~50

김명준 / 2014 / 반도체 소자용 구리 배선 형성을 위한 전해 도금 / Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) 52(1):26~39

M. T. Bohr / 1995 / Interconnect scaling - The real limiter to high performance ULSI / Proc. IEEE IEDM Tech. Dig :241~244

J. K. Kim / 2012 / Interfacial adhesion dnergy of Ru-AlO thin film deposited by atomic layer deposition between Cu and SiO2: Effect of the composition of Ru-AlO thin film / Jpn. J. Appl. Phys 51:05EB04

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