| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2004년 가을 (11/05 ~ 11/05, 인하대학교) |
| 권호 | 10권 2호 |
| 발표분야 | 반도체 II(화합물) |
| 제목 | 원거리 플라즈마 ALD(Atomic Layer Deposition)법으로 증착한 ZrN 확산방지막의 특성에 관한 연구 |
| 초록 | 반도체 소자가 sub-mircron의 design rule을 넘어서 nano scale까지 내려가면서 이에 필요한 공정기술과 재료의 개발이 요구된다. 현재 국내외적으로 차세대 금속배선재료로서 Cu가 관심의 대상이 된 이후로 Cu 박막에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. Cu는 낮은 비저항 (1.67㏁㎝)과 electromigration에 대한 높은 저향력으로 ULSI (Ultra Large Scale Integrated circuit) 소자의 Al을 대체할 좋은 물질이지만 Cu는 Si과 SiO2에서 확산 속도가 매우 커서 소자의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 이런 문제점을 해결하기 위해서는 Cu 배선 전체가 확산방지막에 의한 보호가 필수적이다. 이러한 Cu에 대한 확산방지막으로는 Ta, Ti, W등의 전이 금속류, TiW등의 전이 금속 합금류, TiSi2, MoSi2 등의 전이 금속 실리 사이드류, TiN, HfN, Ta2N, W2N, RuO2, TiB2 등의 전이금속―질화물, ―전도성 산화물, ―붕화물 등이 연구되어 왔는데 현 공정에서는 TiN과 같은 이성분계 질화물이 주로 사용되고 있다. 그러나, 여러 전이금속―질화물 중에서 실질적으로 가장 낮은 비저항(~13.6㏁㎝)을 갖고 있는 재료는 ZrN로 TiN보다 우수한 열적 안정성(ΔH=-87.3㎉/㏖)을 보이고 있다. 그러므로 비교적 높은 온도에서 증착되어지는 ZrN를 ALD증착법을 적용하여 낮은 온도에서 증착함으로써 Cu에 대한 확산방지막으로 적용할 수 있다면 반도체 소자 공정에서 요구되는 여러 특성을 만족시킬 수 있다. 본 연구에서는 Boron이 doping된 P-type Si (100) wafer에 thermal oxidation을 통하여 SiO2를 1000Å 성장시킨 wafer를 사용하였다. 유기금속소스인 TDEAZ(tetrakis diethyl amino zirconium)를 사용하여 원거리 플라즈마 ALD법으로 증착시에 필요한 여러 공정변수인 증착온도, 플라즈마 파워 및 시간, 소스, 플라즈마 반응가스 및 purge 가스의 유량 및 주입기간 등의 공정조건을 확립하여 ZrN 확산방지막을 증착하였다. 최적화된 공정조건에서 증착된 ZrN 확산방지막의 특성을 AES, TEM, XRD, SEM, AFM, four point probe 등의 분석 장비로 평가하였다. 원거리 플라즈마 ALD법으로 증착한 ZrN 박막의 단차 도포성은 거의 100%에 가깝고 ZrN 박막의 우수한 열적 안정성으로 확산방지막 능력이 기존에 사용하는 확산방지막보다 향상된 특성을 보였다. |
| 저자 | 황윤철1, 조승찬1, 김인배1, 김양도1, 김주연2, 전형탁2 |
| 소속 | 1부산대, 2한양대 |
| 키워드 | ZrN diffusion barrier; ALD |
