| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2004년 가을 (11/05 ~ 11/05, 인하대학교) |
| 권호 | 10권 2호 |
| 발표분야 | 반도체I(실리콘) |
| 제목 | 다양한 슬러리 조건에서의 Ru 박막의 Etching 및 Polishing 거동 |
| 초록 | MIM (Metal-Insulator-Metal) capacitor는 향후 DRAM 구조가 축소 됨에 따라 요구되고 있는 기술이다. 이를 위해 platinum과 ruthenium과 같은 novel 금속들이 capacitor의 bottom electrode로 제안되고 있다. 그러나 이러한 MIM capacitor를 구현하기 위해서는 몇 가지 해결해야 할 문제점들이 있다. 그 중 한가지 문제점이 각각의 capacitor의 하부 전극 상단 면을 독립적으로 분리 시키고 평탄화하는 것이다. 일반적으로 Ruthenium 은 건식 식각 공정이 가능하지만 식각 공정이후 residual 을 남기게 되고 roughness를 증가 시킨다. 따라서 문제점을 해결하기 위해 capacitor 제작 공정 이후에 planarization 공정의 적용이 요구되고 있다. 본 연구에서는 Ru CMP를 위해 다양한 chemistry를 이용하여 slurry를 제작 하였고 표면 분석을 통해 slurry의 역할을 이해 하였다. Ruthenium 은 실온에서 화학적 내성이 높기 때문에 etching과 oxidation이 가능한 화학용액이 한정 되어 있다. Slurry를 만들기 위해 산성, 중성, 염기성의 pH 에서 적합한 chemical들을 Ru pourbaix diagram의 passivation 범위에서 선택을 하였다. 각각의 용액을 이용하여 다양한 농도 조건에서 etch rate을 측정하였고, abrasive 및 조성에 따른 Removal rate를 측정하였다. CMP 공정은 Logitech PM5 polisher 와 Rodel IC 1400 pad를 이용하였고, 공정은 50 rpm의 platen 및 head 속도, 6.5 psi 의 압력에서 수행되었고 슬러리 유량은 150 ml의 조건으로 고정하였다. Ru표면의 변화를 보기 위해 접촉각을 측정하여 표면변화를 관찰하였고, ellipsometry를 이용하여 광학적 특성인 흡광계수 와 Ru 표면에 형성된 산화막의 두께를 측정하였다. 또한 산화막의 성분 분석을 위해XPS를 측정하였고, AFM을 이용하여 거칠기를 측정하였다. 산성 slurry는 Ru 표면에oxidation과 동시에 etching이 일어났으며, chemical 조성 및 첨가제 그리고 abrasive의 농도에 따른 polishing 거동을 관찰 할 수 있었다. 염기성 slurry에서 oxidizer는 Ru 표면에 complex layer를 형성하였다. 이는 높은 접촉각(hydrophobic) 을 갖는 bare Ru이 oxidation 용액과 반응을 하면 접촉각이 낮게(hydrophilic) 나타나는 것을 통해 간접적 확인 할수 있었고, ellipsometry 및 XPS를 통해 확인하였다. 염기성 슬러리는 oxidizer와 첨가제가 함께 들어감에 따라서 oxidation과 동시에 etching이 일어났으며 조성과 abrasive 농도를 통해 polishing거동을 관찰 할 수 있었다. 또한 TEOS wafer와의 높은selectivity를 측정하였다. 중성 slurry는 etching 없이passivation layer만을 형성하기 때문에 낮은 removal rate 을 가짐을 알 수 있었다. |
| 저자 | 이진형, 이상호, 박진구 |
| 소속 | 한양대 |
| 키워드 | Ruthenium; CMP |
