• 한국진공학회지
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• 제15권1호
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• pp.89-96
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• 2006

최근 미세전자 소자에서 초고집적, 적층구조 추세는 선폭이 $0.25{\mu}m$ 이하까지 소형화되고 있는 실정이다. 이러한 미세화는 박막배선에서 높은 전류밀도를 초래하게 된다. 높은 전류밀도 하에서는 엘렉트로마이그레이션에 의한 결함발생이 미세전자 소자에서의 치명적인 문제점의 하나로 대두되고 있다. 본 연구는 Ag, Cu, Au, 그리고 Al 박막 등에서 엘렉트로마이그레이션 특성을 조사함으로써 박막배선 재료를 개선하기 위한 것이다. 고전기전도도를 갖고 있는 Ag, Cu, Au, 그리고 Al 박막배선에서 엘렉트로마이그레이션에 대한 저항 특성을 결함발생 시간 분석으로부터 활성화 에너지를 측정함으로써 조사하였다. 광학현미경 그리고 XPS 분석이 박막에서의 결함분석에 사용되었다. Cu 박막이 엘렉트로마이그레이션에 대해 상대적으로 높은 활성화 에너지를 보였다. 따라서 Cu 박막이 높은 전류빌도 하에서 엘렉트로마이그레이션에 대한 높은 저항성이 요구되는 차세대 미세전자 소자에서 적합한 박막배선 재료로서의 가능성을 갖는 것으로 판단된다. 보호막 처리된 Al 박막은 평균수명 증가, 엘렉트로마이그레이션에 대한 저항 특성 향상을 나타내며 이는 보호막 층과 박막배선 재료 계면에서의 유전 보호막 효과에 기인하는 것으로 사료된다.

• 한국진공학회지
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• 제1권2호
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• pp.286-290
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• 1992

본 논문은 Al, Ag 박막에서 엘렉트로마이그레이션 현상에 의한 힐록, 기공형성과 접착력에 대하여 연구하였다. Mo 보트를 이용하여 1 $\times$ 10-7Torr의 진공도에서 전자빔 증착 기로 현미경용 유리기판에 약 1$000AA$의 두께로 Al, Ag 박막을 각각 증착하였다. Al, Ag 박 막에서 엘렉트로마이그레이션에 의한 결함을 연구하기 위하여 1 $\times$ 105(A/cm2)의 d.c. 전류 를 인가하였고 Scratch Method와 Tape Method로 Al과 Ag 박막의 접착력을 측정하였다. 가공과 힐록, 그리고 스크레치 채널은 SEM과 광학현미경 사진을 이용하여 분석하였다. Al 박막에서는 엘렉트로마이그레이션으로 힐록과 기공이 양극부분과 음극부분에서 각각 관찰되 었다. 반면에 Ag 박막에서는 Coulombic force에 의해 기공과 힐록이 양극부분과 음극부분 에서 각각 형성되어 역엘렉트로마이그레이션 현상을 보였다. 접착력은 산소 친화력이 강한 Al 박막에서 Ag 박막보다 크게 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1992년도 제2회 학술발표회 논문개요집
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• pp.79-80
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• 1992

• 한국진공학회지
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• 제5권2호
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• pp.161-168
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• 1996

For the improvement of microelectronic thin film interconnection materials, dielectric passivation effects on the electromigration phenomena were studied. Using Al-1%Si, various shaped patterns were fabricated and dielectric passivation layers of several structures were deposited on the $SiO_2$ layer. Lifetime of straight pattern showed 2~5 times longer than the other patterns that had various line width and area. It is believed that the flux divergence due to the structural inhomogeneity and so the current crowding effects shorten the lifetime of thin film interconnections. The lifetime of thin film interconnections seems to depend on both the passivation materials and the passivation thickness. PSG/$SiO_2$ dielectric passivation layers showed longer lifetime than $Si_3N_4$ dielectric passivation layers. This results from the PSG on $SiO_2$ layer reduces stress and from the improvement of resistance to the moisture and to the mobile ion such as sodium. This is also believed that the lifetime of thin film interconnections seems to depend on the passivation thickness in case of the same deposition materials.

• 한국진공학회지
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• 제10권1호
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• pp.27-30
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• 2001

절연보호막 처리된 Al-1%Si 박막배선에서 DC와 PDC 조건하에서의 Electromigration 현상에 관하여 조사하였다. $SiO_2$와 PSG/$SiO_2$ 절연보호막 층을 갖는 박막배선은 표준 사진식각 공정으로 제작되었고, 테스트라인 길이는 100, 400, 800, 1200, 1600 $\mu\textrm{m}$이다. Al-l%Si 박막배선에 고정된 전류밀도 $1.19\times10^7\textrm{A/cm}^2$의 DC와 duty factor가 0.5인 1Hz의 주파수에 고정된 전류밀도 $1.19\times10^7\textrm{A/cm}^2$의 PDC를 인가하였다. Electromigration 테스트에서 PSG/$SiO_2$ 절연보호막 시편의 Electromigration 저항성이 $SiO_2$ 절연보호막 시편보다 우수함을 알 수 있었다. PDC 에서 박막 배선의 수명이 DC 보다 2-4배 정도 길게 나타났으며, 박막 배선의 길이가 증가 할 수록 수명이 감소하다가 임계길이 이상에서 포화되는 경향을 보인다. Electromigration에 의한 결함 형태로는 전기적 개방을 야기시키는 보이드와 전기적 단락을 야기시키는 힐록이 지배적이다.