• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.14 no.1
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• pp.17-23
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• 2005

Glow discharge mass spectrometry(GDMS) was used to determine the impurity concentrations of the deposited Cu films and the 6N Cu target. Cu films were deposited on Si (100) substrates at zero substrate bias voltage and a substrate bias voltage of -50 V using a non-mass separated ion beam deposition method. Since do GDMS has a little difficulty to apply to thin films because of the accompanying non-conducting substrate, we have used an aluminum foil to cover the edge of the Cu film in order to make an electrical contact of the Cu film deposited on the non-conducting substrate. As a result, the Cu film deposited at the substrate bias voltage of -50 V showed lower impurity contents than the Cu film deposited without the substrate bias voltage although both the Cu films were contaminated during the deposition. It was found that the concentration change of each impurity in the Cu films by applying the negative substrate bias voltage is related to the difference in their ionization potentials. The purification effect by applying the negative substrate bias voltage might result from the following reasons: 1) Penning ionization and an ionization mechanism proposed in the present study, 2) difference in the kinetic energy of accelerated Cu+ ions toward the substrate with/without the negative substrate bias voltage.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.20 no.1
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• pp.1-6
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• 2017

This study investigated the effect of surface pretreatment, which removes native Cu oxides on Cu seed layer, on subsequent Cu electro-/electroless deposition in Cu interconnection. The native Cu oxides were removed by using citric acid-based solution frequently used in Cu chemical mechanical polishing process and the selective Cu oxide removal was successfully achieved by controlling the solution composition. The characterization of electro-/electrolessly deposited Cu films after the oxide removal was then performed in terms of film resistivity, surface roughness, etc. It was observed that the lowest film resistivity and surface roughness were obtained from the substrate whose native Cu oxides were selectively removed.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.19-20
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• 2008

본 연구에서는 박막의 미세구조, 특히 결정립의 크기에 따라 박막 열전도도를 측정하여 실제 박막 응용제품의 제조 공정에 피드백 하여 부품의 안정성을 제고하고자 한다. 우리는 온도 분포법을 사용하여, 구리와 은 박막의 열전도도를 박막의 미세구조를 변화시키면서 측정하였다. 박막제조공정 중 기판온도를 변화시켜서 박막의 미세구조를 변화시켰다. 두께의 영향을 최소화하기 위해서 증착 시간을 조절하여 500nm정도로 두께를 일정하게 하였다. 4-point probe를 이용하여 코팅된 박막의 비저항을 측정하였다. 이로부터 박막의 Lorenz number를 계산하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.12 no.5
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• pp.2267-2271
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• 2011

This study was focused on getting p-type copper-oxide thin-film semiconductors suitable for p-channel thin-film transistors. Vacuum thermal evaporation and thermal annealing were used to get copper-oxide thin-film semiconductor having properties adoptable as an active layer of thin-film transistors. n-type thin films having electron carrier density of about $10^{22}\;cm^{-3}$ before thermal annealing was converted to p-type thin films having hole carrier density of about $10^{16}\;cm^{-3}$ as the thermal annealing conditions were optimized.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.6 no.3
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• pp.318-326
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• 1996

This study is to investigate a chemical vapor deposition technique of copper film which is expected to be more useful as metallizations of microcircuit fabrication. An experimental equipment was designed and set-up for this study, and a Cu-precursor used that is a metal-organic compound, named (hfac)Cu(I)VTMS ; (hevaflouoroacetylacetonate trimethyvinylsilane copper). Base pressure of the experimental system is in $10^{-6}$ Torr, and the chamber pressure and the substrate temperature can be controlled in the system. Before the deposition of copper thin film, tungsten or titanium nitride film was deposited onto the silicon wafer. Helium has been used as carrier gas to control the deposition rate. As a result, deposition rate was measured as $1,800\;{\AA}/min$ at $220^{\circ}C$ which is higher than the results of previous studies, and the average surface roughness was measured as about $200\;{\AA}$. A deposition selectivity was observed between W or TiN and $SiO_{2}$ substrates below $250^{\circ}C$, and optimum results are observed at $180^{\circ}C$ of substrate temperature and 0.8 Torr of chamber pressure.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.12
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• pp.1233-1241
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• 1996

본 연구에서는 BPSG(borophosphosilicate glass)/SiO2/Si 기판상에 5000$\AA$의 구리박막을 화학증착한 후 Ar 분위기하 250-55$0^{\circ}C$, 5-90초 급속열처리하여 열처리 전후의 결정구조, 면저항, 미세구조의 박막특성 변화를 분석하였다. 후열처리된 구리박막에서는 결정성 및 (111) 배향의개선과 함께 결정립 성장이 확인되었으나, 구리의 표면산화반응과 BPSG 내로의 급속한 확산에 의해 전기적 특성의 개선은 미미하였다. 그리고 열처리 박막내에는 구리 실리사이드상의 형성이 발견되지 않았으며, 25$0^{\circ}C$/90초의 저온 장시간 또는 55$0^{\circ}C$/20초의 고온 단시간 조건에서 전형적으로 나타나는 Cu2O 상이 시편의 전기비저항 증가와 표면열화에 직접적으로 영향을 미쳤다. 또한, 이들 결과로부터 급속열처리법에 의한 Cu/BPSG 열처리의 공정범위를 규명할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.67.1-67.1
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• 2017

구리는 탄성이방성이 큰 재료로 Si 박막상에 성장시키면 (111) 방향으로 우선 배향된 박막을 얻을 수 있다. 본 연구는 이러한 (111) 우선 방위를 갖는 Cu 박막의 전기도금층의 재결정 후의 매우 평탄한 표면을 갖는 박막에서 에칭에 따른 박막의 단차와 표면형상을 통해 결정방위별 에칭 특성을 비교 분석한 결과이다. 10 vol% 질산용액에서 에칭한 결과는 구리의 용해에 따라 각 결정면에 대한 고유의 facetted surface morphology를 나타내며, 대표적인 결정 방위인 (111), (110), (100)에 대해 triangular flake, ridge and rectangular pyramidal shapes을 나타내는 것을 알 수 있었다. 에칭속도의 정량적 측정을 위해 120초간 2.2M 농도의 질산용액으로 에칭을 실시하였고, nanosize의 as-plated initial region, (111), (110), (100) oriented regions의 각각에서 383, 270, 276, 317 nm/min의 에칭속도를 갖는 것을 확인하였다. Facet surface의 관찰을 통해 에칭반응이 (111) front surface를 갖는 열역학적 평형상태에서 일어나며, 이러한 결정방위별 에칭속도 차이는 각 결정S면이 갖는 Kink or ledge의 밀도의 차이에 기인할 것으로 판단된다. 즉, 에칭이 평형상태에서 step flow mechanism에 의해 열역학적 평형상태를 유지하면서 진행이 된다. 본 연구는 향후 다양한 에칭관련 용액 효과, 구리 박막의 응력 및 불순물에 의한 효과를 볼 수 있는 기본 방법을 제공해 줄 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.23.1-23.1
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• 2010

Alkanethiol (CH3(CH2)nSH) 자기 조립 박막은 금, 은, 팔라듐 그리고 구리와 같은 금속 물질과 결합하여 산화 방지 보호막, 생화학적 멤브레인 그리고 케미컬 센서로 널리 이용되었다. 전도성을 가진 많은 금속 분말 중에서, 구리는 뛰어난 열, 전기 전도성과 풍부한 양으로 다른 귀금속에 비교하여 경제성까지 갖춘 물질이다. 그러나 이러한 구리 나노 분말은 대기에 노출된 구리 분말이 쉽게 산화된다는 결정적인 단점 때문에 그동안 널리 이용되지 못하였다. 이러한 구리의 단점을 극복하고 뛰어난 전도성의 특징을 이용하고자, Langmuir-Blodgett (LB), layer by layer (LbL), electrophoretic deposition (EPD), self-assembled monolayer (SAM)과 같은 구리 나노 분말 위에 유기 박막을 형성하고자 하는 많은 방법이 시도되어왔다. 이러한 방법들 대부분은 습식 방법으로 진행되었으며, 약 2-nm 두께의 SAM 구조를 형성할 수 있음이 많은 연구를 통하여 확인되었다. 그러나 습식 기반의 SAM 구조는 단지 수일 동안만 유효하며, 이는 코팅을 수행하면서 점차 떨어지는 source solvent의 순도와 적합하지 않은 코팅 조건, 그리고 이러한 원인으로 형성된 부실한 막질 구조 때문으로 추측된다. 게다가 이러한 습식 기반 공정은 코팅 막의 두께 조절과 코팅 시 solvent의 순도를 일정하게 유지하는 것이 매우 복잡하고 어려운 작업으로 알려져 왔다. 본 실험에서는 고 진공 챔버 (< $4.0{\times}10-6$ torr) 시스템을 이용하여 습식 기반 공정의 문제점을 극복하고 구리 나노 분말의 산화를 막기 위한 실험을 진행하였다. 1-octanethiol (CH3(CH2)7SH)은 중간 길이의 hydrocarbon (n=7) 구조를 가진 특징 때문에 코팅 물질로 사용되었다. 게다가, alkanethiol 족 특유의 물질인 황(sulfur)은 구리와 결합하여 산화방지 보호막의 역할을 수행할 수 있다. 저 진공 조건에서는 10-nm의 multilayer가 일괄적으로 코팅됨을 확인할 수 있었다. 본 실험에서는 약 10-nm 두께의 자기 조립 박막(self assembled monolayers: SAMs)이 고 진공 조건에서 구리 나노 분말 표면 위에 코팅 조건의 변경을 통해서 5-nm에서 10-nm 두께의 1-octanethiol SAMs 구조를 얻어낼 수 있었다. 이는 고 진공 조건에서 1-octanethiol SAMs의 코팅 두께를 조절함으로 다양한 크기의 분말에 코팅 물질로 쓰일 수 있음을 알 수 있다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.12 no.2
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• pp.136-143
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• 2003

In this paper, high purity RF sputter-type ion source for non-mass separated ion beam deposition was evaluated. The fundamental characteristics of the ion source which is composed of an RF Cu coil and a high purity Cu target (99.9999 %) was studied, and the practical application of Cu thin films for ULSI metallization was discussed. The relationship between the DC target current and the DC target voltage at various RF power and Ar gas pressures was measured, and then preparation conditions for Cu thin films was described. As a result, it was found that the deposition conditions of the target voltage, the target current and the Ar pressure were optimized at -300 V, 240 W and 9 Pa, respectively. The resistivity of Cu films deposited at a bias voltage of -50 V showed a minimum value of 1.8 $\pm$ 0.1 $mu\Omega$cm, which is close to that of Cu bulk (1.67 $mu\Omega$cm).

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.29.1-29.1
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• 2009

반도체 공정에서의 금속 배선 공정은 매우 중요한 공정 중 하나이다. 기존에 사용되던 알루미늄이 한계에 다다르면서, 대체 재료로 사용되고있는 구리는 낮은 비저항, 높은 열전도도, 우수한 electromigration(EM)저항특성 등을 바탕으로 차세대 nano-scale집적회로의 interconnect application에 적합한 금속재료로서 각광받고 있다. Electroplating을 위한 구리 seed layer CVD 공정은 타 공정에 비해 step coverage가 우수한 막을 증착할 수 있어 고집적 소자의 구현이 가능하다. 본 연구에 이용된 2가 전구체 Cu(dmamb)2는 높은 증기압과 높은 활성화 에너지를 가짐으로서 열적안정성 및 보관안정성이 우수하며, 플루오르를 함유하지 않아 친환경적이다. 구리 증착 전 기판에 plasma 처리를 하면 표면 morphology가 변함에 따라 표면 에너지가 변화하고, 이는 구리의 2차원 성장에 유리하게 작용할 것으로 여겨진다. Plasma의 조건변화에 따른 기판의 morphology 변화 및 성막된 구리의 특성 변화를 분석하였다.