• 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 Vacuum Society
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• v.13 no.2
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• pp.79-85
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• 2004

Secondary ion mass spectrometry(SIMS) and glow discharge mass spectrometry(GDMS) were used to determine the impurity concentrations of hydrogen, carbon, and oxygen elements in the Cu and Ta films, and the results of SIMS and GDMS analysis were carefully considered. The Cu and Ta films were deposited on Si (100) substrates at zero substrate bias voltage and a substrate bias voltage of -50 V(Cu films) or -125 V(Ta films) using a non-mass separated ion beam deposition method. As a result of SIMS with Cs+ ion beam, in the case of the Cu and Ta films deposited without the substrate bias voltage, many strong peaks were observed, which is considered to be detected as a the cluster state such as CxHx, OxHx, CxOxHx. All the peaks of SIMS results could be interpreted by the combination of these dominant impurities. Moreover, it was confirmed that the quantitative results of GDMS analysis were accordant to the SIMS results.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.260-260
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• 2012

최근 IT산업의 급속한 발달로 모바일 제품과 반도체 및 IC 패키지 등의 전자제품의 소형화, 경량화 및 고성능화되어 가고 있다. 따라서 반도체 공정에서 단위소자의 고속화를 구현하기 위한 금속배선공정에 사용되는 금속재료가 최근에 최소 선폭을 갖는 디바이스에서는 구리를 배선 재료로 전환하고, 향후에는 모든 디바이스가 구리를 주요 배선재료로 사용할 것으로 예측되고 있다. 반도체 소자 공정 중 시료 표면 위에 형성되는 오염물은 파티클, 유기오염물, 금속 불순물 그리고 자연 산화막으로 나눌 수 있다. 구리 표면에 생성되는 부식생성물의 종류에는 CuO, $Cu_2O$, $Cu(OH)_2$, $CuCO_3{\cdot}Cu(OH)_2$와 같은 생성물들이 있다. 이러한 부식생성물이 구리박막 표면에 형성이 되면 성장된 구리박막의 특성을 저하시키게 된다. 이러한 다양한 오염물들을 제거하기 위해서 여러 가지 전처리 공정에 대한 연구가 보고되고 있다. 본 연구에서, 스퍼터 방식으로 구리를 증착한 웨이퍼 (Cu/Ti/Si) 를 대기 중에 노출시켜 자연 산화막을 성장시키고, 이 산화막과 대기로부터 흡착된 불순물을 제거하기 위해 계면 활성제인 TS-40A와 $NH_4OH$ 수용액을 사용하여 이들 수용액이 구리 표면층에 미치는 영향에 대해 조사 분석하였다. 사용된 TS-40A는 알칼리 탈지제로서 웨이퍼 표면의 유기물을 제거하는 역할을 하며, $NH_4OH$는 구리를 제거하는 부식액으로 산업현장에서 널리 사용되고 있다. 다양한 표면 전처리 조건에 따른 구리박막 표면의 형상 및 미시적 특성변화를 SEM과 AFM을 이용하여 관찰하였고, 표면의 화학구조 및 성분 변화를 관찰하기 위해 XPS를 측정하였으며, 전기적 특성변화를 관찰하기 위해 4-point prove를 사용하여 박막의 면저항을 측정하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.21 no.1
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• pp.6-11
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• 2012

In order to understand a process of contaminants removal on surface of Cu seed layer (Cu seed/Ti/Si) by sputter deposition, we investigated the changed morphology and states of Cu seed surface after pretreatment in alkali degreasing Metex TS-40A solution according to dipping time. After TS-40A pretreatment, the surface morphology with clearer grains was observed by Field emission scanning electron microscope and the changed surface chemical states and impurities on surface of samples were checked by X-ray photoelectron spectroscopy. Dipping time in TS-40A solution had very little effect on surface of Cu seed layer. After pretreatment, much carbons and little oxygens on surface of Cu seed were eliminated and the decrease of peaks corresponded to O=C and $Cu(OH)_2$ was estimated. However, Si content (=silicate) was detected on sample surface. We think that the silicate impurity forms on Cu seed by chemical reaction of TS-40A solution included silicate component. By pretreatment of alkali degreasing Metex TS-40A solution, it showed an excellent effect in removal of O=C and $Cu(OH)_2$ on Cu seed layer, but the silicate was formed on surface of Cu seed. Therefore, another cleaning process such as acid cleaning is required for removal of this silicate in use of this alkali degreasing.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.9
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• pp.837-842
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• 1998

As the size of the integrated circuit is scaled down the importance of Si cleaning has been emphasized. One of the major concerns is abut the removal of metallic impurities such as Cu and Fe on Si surface. In this study, we intentionally contaminated Cu and Fe on the Si wafers and cleaned the wafer by cleaning splits of the chemical mixture of $\textrm{H}_2\textrm{O}_2$ and HF and the combination of HF treatment with UV/$\textrm{O}_3$ treatment. The contamination level was monitored by TXRF. Surface microroughness of the Si wafers was measured by AFM. The Si wafer surface was examined by SEM. AES analysis was carried out to analyze the chemical composition of Cu impurities. The amount of Cu impurities after intentional contamination was abut the level of $\textrm{10}^{14}$ atoms/$\textrm{cm}^2$. The amount of Cu was decreased down to the level of $\textrm{10}^{10}$ atoms/$\textrm{cm}^2$ by cleaning splits. The repeated treatment exhibited better Cu removal efficiency. The surface roughness caused by contamination and removal of Cu was improved by repeated treatment of the cleaning splits. Cu were adsorbed on Si surface not in a thin film type but in a particle type and its diameter was abut 100-400${\AA}$ and its height was 30-100${\AA}$. Cu was contaminated on Si surface by chemical adsorption. In the case of Fe the contamination level was $\textrm{10}^{13}$ atoms/$\textrm{cm}^2$ and showed similar results of above Cu cleaning. Fe was contaminated on Si surface by physical adsorption and as a particle type.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.167-167
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• 2009

결정질실리콘 태양전지를 제조함에 있어 실리콘 기판 내의 금속 불순물들은 소자제작 시에 성능 저하의 원인으로 작용한다. 따라서 본 연구에서는 실리콘 기판에 Cr, Cu, Ni 불순물을 강제 오염시킨 후 태양전지를 제작하여 각각의 불순물에 대한 특성을 조사 하였다. p-type 실리콘 기판을 오염시키기 위해 일정 시간동안 표준용액에 담근 후 질소 분위기에서 열처리 하여 불순물을 확산시켰다. 이후 상용 공정을 이용하여 태양전지를 제작하고 기판내 금속불순물 농도에 따른 태양전지의 동작특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.139-139
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• 2016

반도체 다마신배선용 도금용 구리도금첨가제는 대표적으로 accelerator, suppressor 및 leveler 첨가제를 사용하여 다마신 패턴을 채우고 평탄화를 시킬 수 있다. Si 반도체 공정기술에 기반한 정확한 구조분석을 통해 각각의 첨가제의 기능이 비교적 체계적으로 연구되었으며, 최근에는 유속영향을 많이 받는 것으로 알려진 leveler 첨가제에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 대표적 leveler 첨가제의 하나인 Janus Green B(JGB, $C_{30}H_{31}ClN_6$)를 0 ~ 1 mM을 첨가하여 Si 기판위에 증착된 Cu 씨드층 상의 도금후 표면상태 및 불순물의 농도를 분석하고, 이 박막층들의 결정립 성장 경향성을 electron backscattered diffraction(EBSD) 분석을 통해 진행하였다. C, H, N 등의 불순물이 JGB 농도와 선형적 관계를 가지고 증가하는 것을 알 수 있었으며, S와 O의 불순물도 JGB 농도 증가에 따라 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 0.1 mM 첨가한 경우에 60% 정도 결정립 성장이 진행된 것을 알 수 있었으며, 0.2 mM을 넣은 경우에는 결정립 성장이 일어나지 않은 것을 알 수 있었다. 흥미로운 점은 4 point probe를 통한 면저항 측정을 통해 EBSD를 통한 결정립성장이 관찰되지 않은 0.2 mM JGB를 첨가한 경우에 대해서도 면저항의 감소가 관찰되며, 오히려 JGB 농도가 높을수록 이러한 면저항의 감소가 빠르게 시작되는 것을 관찰할 수 있었다. 이는 JGB 농도 증가에 따라 박막층의 불순물의 농도가 증가하고 막내에 존재하는 불순물의 농도가 증가하면 내부응력장이 커짐으로 인해 더욱 빠른 속도로 불순물의 재배치가 일어난 것으로 보인다. 이러한 불순물이 결정립계면에 편석되는 경우에 pinning을 통해 결정립계면의 이동을 저하시킬 수 있으므로 결정립의 성장 억제가 가능해진 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.261-261
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• 2012

반도체 공정에서 단위소자의 고속화를 구현하기 위한 금속배선공정에 사용되는 금속재료가 최근에 Al에서 구리로 전환됨에 따라, 향후에는 모든 디바이스가 구리를 주요 배선재료로 사용할 것으로 예측되고 있다. 이러한 구리 배선재료의 도입은 미세화와 박막화라는 관점에서 습식 방법임에도 불구하고 전기도금 방법이 반도체 구리 배선공정에 적용되는 획기적인 변화를 이끌어냈다. 이에 전기도금 방법으로 생산된 구리박막에 대한 요구사항이 증가되고 있다. 전기도금으로 구리박막을 성장시킴에 있어 도금 전해액, 유기첨가제, Anode 물질의 변화는 전착된 구리 박막의 미세구조 및 화학적 구조와 전착률, 비저항 등의 물리적 전기적 특성을 다양하게 변화시킬 수 있다. 본 연구에서는 Anode 물질 변화에 따라 Anode 표면에 형성된 불순물막(Passivation layer) 및 전착된 구리박막의 특성을 조사하였다. Anode는 soluble type과 insoluble type으로 나누어 실험을 진행하였다. Anode 물질 변화에 따른, 구리 박막의 물리적 특성을 조사하기 위하여 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)로 화학조성 및 불순물에 대해 분석하였다. 그리고 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)를 이용하여 전착박막의 두께를 조사 하고 AFM (Atomic Force Microscope)을 이용하여 표면 거칠기를 측정하였다. 또한 전기적 특성을 조사하기 위해 4-point probe를 사용하여 구리 전착박막의 표면저항(sheet resistance)을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Resources Recycling Conference
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• 2004.05a
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• pp.59-65
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• 2004

동제련 공정중 Smelting에서 SiO2가 없으면 산화에 의한 생성물은 Molten Cu-Fe-O 'Oxysulphide' 와 Solid Magnetite가 된다. 이 생성물은 Cu-rich Liquid와 Cu-dilute Liquid로 분리가 불가능하다. Smelting의 목적이 Cu가 높은 Matte와 산화된 불순물의 효과적인 분리에 있으므로 이와 같은 분리가 불가능한 혼합상태를 분리해 주어야 한다. 이때 SiO2가 첨가되면 Cu-rich 상인 Matte가 FeO-rich상인 Slag로의 분리가 가능해진다. 이러한 의미에서 동제련에 있어서 규사의 성분은 매우 중요하며 현재 재생사를 규사로 대체 사용하고 있다. 한편 실리콘 모노머 합성 공정인 금속 규소와 접촉 물질(Contact Mass, 구리촉매와 조촉매)을 반응시켜 (Si+CH3Cl ${\rightarrow}$ (CH3)2SiCl3) 실리콘 모노머를 생산하는 공정중 반응이 끝난 접촉물질인 구리 폐촉매가 발생되는데 주요성분이 Cu 12%, Si80%로 재생사와 유사하여 동제련에 투입 가능 여부를 판단하기 위하여 각 공정에서의 용융실험을 통하여 결론을 도출하였고, 실 조업 Test를 거쳐 처리하게 되므로 구리 회수 및 폐기물로써의 매립을 중지 할 수 있었다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.7 no.3
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• pp.213-219
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• 1994

Cu compensated Si doped GaAs (GaAs :Si:Cu has been chosen as the switch material. The GaAs material has been characterized by DLTS(Deep Level Transient Spectroscopy) technique and the obtained data were used in the computer simulation. Simulation studies are performed on several GaAs switch systems, composed of different densities of Cu, to investigate the influence of deep traps in the switch systems. The computed results demonstrates important aspect of the switch, the existence of two stable states and fast optical quenching. An important parameter optimum Cu density for the switch are also determined.