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대한화학회 제119회 학술발표회 및 총회 Real-Time Observation of Cu Electroless Deposition Process Using Electrochemical Quartz Crystal Microbalance

등록일
2017년 2월 15일 17시 17분 25초
접수번호
4342
발표코드
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발표시간
목 14시 : 40분
발표형식
심포지엄
발표분야
분석화학 - Recent Advances in Analytical Chemistry I: Advanced Materials and Instrument in Analytical Chemistry
저자 및
공동저자
임태호
숭실대학교 화학공학과, Korea

반도체 공정은 구리 다마신 공정의 도입으로 기존의 배선 재료인 알루미늄을 구리로 전환하면서 혁신적인 발전을 이루었으며, 현재까지 집적도 증가와 적층 기술로 소자의 성능 향상을 도모하였다. 구리 배선 공정은 주로 구리 전해 도금으로 수행되며 이를 위해서는 도전 역할을 하는 균일한 구리 씨앗층의 형성이 필수적이다. 하지만 근래에 들어서 소자의 집적도 증가가 균일한 확산 방지층/구리 씨앗층 형성에 많은 문제점들을 야기하여 차세대 반도체 소자 제작에 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 원자층 증착법, 무전해 도금 등 기존 구리 전해 도금을 대체 또는 보완할 수 있는 다양한 방법이 고안되고 있다. 특히 구리 무전해 도금은 확산 방지층 위 구리 씨앗층을 균일하게 형성할 수 있을 뿐 아니라, 원자층 증착 방법을 이용한 루테늄 합금 또는 코발트 합금 계열의 차세대 확산 방지층 위에서도 구리 박막 형성이 가능하여 차세대 구리 배선 방법으로 주목 받고 있다. 하지만 구리 전해 도금과 달리, 도금 메커니즘이 복잡하고 단순 전기화학 분석 방법의 도입이 어려워 구리 무전해 도금의 메커니즘을 이해하는 데 많은 어려움이 있다. 본 발표에서는 개회로전압 측정과 수정진동자저울을 통해 전극의 무게 변화를 측정함으로써 구리 무전해 도금을 실시간으로 관찰할 수 있는 방법을 고안하였으며, 이를 통해 구리 무전해 도금의 메커니즘과 구리 무전해 도금에 사용하는 유기 첨가제의 흡착 거동 및 그 역할을 연구하였다. 우선, 구리 무전해 도금 용액을 구성하고 있는 착화제와 환원제가 구리 전극에 어떠한 영향을 미치는지 개별적으로 파악하였고, 구리 무전해 도금에서 널리 사용되고 있는 유기 첨가제인 polyethylene glycol (PEG), 2,2’-dipyridyl 그리고 3-N,N-dimethylaminodithiocarbamoyl-1-propanesulfonic acid (DPS)의 영향도 살펴보았다. 또한 유기 첨가제의 영향 연구를 바탕으로 60 nm 미만의 트렌치에서 구리 초등각 전착을 성공시켜, 차세대 구리 배선 방법으로의 구리 무전해 도금 적용 가능성을 확인하였다.


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