| 초록 |
탄소 나노 튜브와 그래핀을 포함한 탄소 나노 물질은 우수한 열 전도도와 전기 전도도, 그리고 높은 전자 이동성 등의 물리적/화학적 특성으로 인해 미래 집적 회로 분야에 유망한 물질로 각광받고 있다. 특히 높은 전류 밀도에 대한 내성으로 인해 탄소 나노 물질은 인터커넥트의 소재로 구리를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 하지만, 탄소 나노 물질은 구리에 비해 전기적 저항이 높으며, 높은 온도에서 전자 이동성이 낮아지는 문제점으로 인해 그 자체로 활용되기에 한계가 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위해, 탄소 나노 물질과 구리를 접목하여 집적회로의 전기적/물리적 특성을 향상시키는 방법이 제안되었다. 탄소 나노 물질을 통해 구리에서 발생된 열의 효율적인 방출과 구리와 탄소 계면에서 발생하는 상호작용으로 인해 구리의 electromigration을 억제할 수 있다. 탄소 나노 물질 중, 그래핀의 2차원 평면 구조는 정렬(alignment)과 탑다운(Top-down) 공정의 편의성으로 인해 나노 크기의 인터커넥트 제작에 매우 유용하다. 단층 그래핀은 높은 전류 조건에서 빠른 온도 상승과 조건에 따른 변동성 문제로 인해 다층 그래핀이 인터커넥트로서 연구되고 있다. 지금까지 다층 그래핀/구리 인터커넥트를 통해 전기적 특성과 물리적 특성을 향상시키기 위한 다양한 연구들이 진행되어 왔지만, 단일 적층 구조를 통해 구현할 수 있는 특성에는 한계가 있다. 본 연구에서는 다층 그래핀/구리/다층 그래핀으로 이루어진 적층 구조의 전기적 특성에 대한 효과를 평가하였다. 수 나노미터 두께의 다층 그래핀은 화학 기상 증착 법을 통해 Ni-Cu 합금에서 성장하였다. 첫 번째 다층 그래핀 층은 SiO2/Si 기판으로 전사되고, Cu 인터커넥트는 전자 빔 물리적 증착 법을 통해 다층 그래핀 표면에 증착하였다. 두 번째 다층 그래핀 층은 구리의 산화를 피하기 위해 thermal tape를 이용한 건식 전사 방식으로 형성되었다. 이렇게 제작된 다층 그래핀/구리/다층 그래핀 구조의 최대 허용 전류와 높은 전류에서의 내구성 등의 전기적 특성을 측정하고, 이를 Cu와 비교하였다. |
