Acceleration in integration density and speed performance of ULSI circuits require miniaturization of CMOS and interconnections as well as higher current density capabilities for transistors. A leading candidate to substitute Al-alloy is Cu, which has lower resistivity and higher melting point. So we can expect much higher electromigration resistance. In this paper, we are going to explain the major features of EM for MOCVD Cu according to variant conditions. We compared the life time and activation energy of MOCVD Cu with those of I-beam Cu and AA in the same conditions. The electromigration experiments were performed with Cu/Al/TiN multilayer. Experimental results shows that the deposition rate and electromigration characteristics of Cu thin film were improved by the Al interlayer.
본 연구에서는 차세대 Cu 박막 증착 방법으로 유망한 CVD(chemical vapor deposition)방법으로 실질적 배선 증착 공정과 동일하게 시행하여 여러 조건에서 Cu를 증착하여 가장 EM에 관하여 높은 내구성을 가지는 조건을 알아보고 또한 박막의 미세구조가 EM에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보았으며 MOCVD 방식으로 증착한 Cu박막의 표면과 barrier layer인 TiN과의 응력(stress)을 조사하여 차세대 EM모델인 grain boundary grooving 모델에 실질적으로 적용하였다. 또한, 이러한 실험을 행 한 후에 정확한 EM 현상을 관찰하고 분석하여 반도체 소자의 신뢰성과 성능개선, 결함 예측, 그리고 소자의 배선설계에 중요한 정보를 제공할 것이다. 또한, 보다 우수한 EM 특성을 가질 수 있게 하기 위해 barrier layer위에 Cu와의 접착력(adhesion)을 향상시킬 수 있는 promoter로 Al을 이용하여 얇게 증착한 후 EM축적 파괴 실험을 하여 EM에 대한 높은 저항성을 실질적으로 가질 수 있는지에 대한 실험도 병행하였다.
