Characteristics of W-C-N Thin Diffusion Barrier for Cu Interconnection

Cu 금속배선을 위한 카본-질소-텅스텐 확산방지막 특성

Low resistive ($300{\mu}{\Omega}$-cm) W-C-N films have been deposited on tetraethylorthosilicate (TEOS) interlayer dielectric by atomic layer deposition (ALD) with $WF_6-N_2-CH_4$ gas. The exposure cycles of $N_2$ and $CH_4$ are synchronized with pulse plasma. The W-C-N films on TEOS layer follow the ALD mechanism and keep constant deposition rate of 0.2 nm/cycle from 10 to 100 cycles. As a diffusion barrier for Cu interconnection the W-C-N films maintain amorphous phase and Cu inter-diffusion is not occurred even at $800^{\circ}C$ for 30 min.

300 mW-cm의 낮은 비저항을 갖는 카본-질소$\_$텅스텐 (W-C-N) 확산방지막을 원자층 증착법으로 제조하였으며, 반응기체로 $WF_6-N_2-CH_4$를 사용하였다. $N_2$ 및 $CH_4$ 반응기체를 주입 할 때는 고주파 펄스를 인가하여 플라즈마에 의한 반응물의 분리가 일어나도록 하였다. 다층금속배선에 사용하는 층간 절연층 (TEOS) 위에서 W-C-N 박막은 원자층 증착기구를 따르며, 10에서 100 사이클 동안 증착율이 0.2nm/cycles 로 일정한 값을 가진다. 또한 Cu 배선을 위한 확산방지막으로써 W-C-N 박막은 비정질 상을 가지며, $800^{\circ}C$에서 30분간 열처리해도 Cu의 확산을 충분히 방지할 수 있음을 확인하였다.