Abstract
The properties of TiN as a barrier against Cu diffusion ere studied by sheet resistance measurement, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, Auger electron spectroscopy, and capacitance-voltage(C-V) measurement. The sensitivities of the various methods were compared. Specimens with Cu/TiN/Ti/SiO2/Si structure were prepared by various deposition techniques and annealed at various temperatures ranging from $500^{\circ}C$ to $800^{\circ}C$ in 10%H2/90%Ar ambient for hours. As the effectiveness of the barrier property of TiN against Cu diffusion was vanished, the irregular-shaped sports were observed and outdiffused Si were detected on the surface of the Cu thin film. The C-V characteristics of the MOS capacitors varied drastically with annealing temperatures. In C-V measurement, the inversion capacitance decreased at annealing temperature range from $500^{\circ}C$ to $700^{\circ}C$ and increased remarkably at $800^{\circ}C$. These variations may be due to the Cu diffusion through TiN into $SiO_2$ and Si.
Cu 확산방지막으로서의 Tin의 특성을 면저항 특정, X선 회절 분석, SEM, AES, capacitance-voltage(C-V) 측정에 의하여 평가하고, Cu의 확산을 민감하게 알아내는 정도를 특성 평가 방법간에 비교하였다. 여러 가지 증착방법에 의하여 Cu/TiN/Ti/SiO2/Si 구조의 다층 박막시편을 제작하였으며, 이 시편을 10% H2/90% Ar분위기, 열처리 온도 500~$800{\circ}C$ 범위에서 2시간 동안 열처리하였다. TiN의 Cu 확산방지 효과가 소멸된 경우 Cu 박막 표면에서 불규칙한 모양의 spot을 관찰할 수 있었으며 outdiffusion된 Si를 검출할 수 있었다. MOS capacitor의 C-V 특성은 열처리 온도에 따라 급격하게 변화하였다. C-V 측정에서 inversion capacitance는 열처리 온도 500~$700^{\circ}C$범위에서 열처리 온도가 높아질수록 감소하다가 $800^{\circ}C$에서 크게 증가하였으며, 이러한 특성의 변화는 TiN을 통해서 $SiO_2$와 Si내로 확산된 Cu에 의하여 발생되는 것으로 생각된다.
