• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.82-82
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• 2007

The chemical mechanical polishing (CMP) process has been widely used to obtain global planarization of multilevel interconnection process for ultra large scale. integrated circuit applications. Especially, the application of copper CMP has become an integral part of several semiconductor device and materials manufacturers. However, the low-k materials at 65nm and below device structures because of fragile property, requires low down-pressure mechanical polishing for maintaining the structural integrity of under layer during their fabrication. In this paper, we studied electrochemical mechanical polishing (ECMP) as a new planarization technology that uses electrolyte chemistry instead of abrasive slurry for copper CMP process. The current-voltage (I-V) curves were employed we investigated that how this chemical affect the process of voltage induced material removal in ECMP of Copper. This work was supported by grant No. (R01-2006-000-11275-0) from the Basic Research Program of the Korea Science.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.57-58
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• 2006

Chemical-mechanical planarization (CMP) of Cu has used currently in semiconductor process for multilevel metallization system. This process requires the application of a considerable down-pressure to the sample in the polishing, because porous low-k films used in the Cu-multilevel interconnects of 65nm technology node are often damaged by mechanical process. Also, it make possible to reduce scratches and contaminations of wafer. Electrochemical mechanical planarization (ECMP) is an emerging extension of CMP. In this study, the electrochemical mechanical polisher was manufactured. And the static and dynamic potentiodynamic curve of Cu were measured in KOH based electrolyte and then the suitable potential was found.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.486-486
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• 2009

In this paper, the current-voltage (I-V) curves, such as linear sweep voltammetry (LSV) and cyclic voltammetry (CV), were employed to evaluate the effect of electrolyte concentration on the electrochemical reaction trend. From the I-V curve, the electrochemical states of active, passive, transient and trans-passive could be characterized. And then, we investigated that how this chemical affect the process of voltage-induced material removal in electrochemical mechanical polishing (ECMP) of Copper. The scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy EDS) analyses were used to observe the surface profile. Finally, we monitored the oxidation and reduction process of the Cu surface by the repetition of anodic and cathodic potential from cyclic voltammetry (CV) method in acid- and alkali-based electrolyte. From these analyses, it was important to understand the electrochemical mechanisms of the ECMP technology.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.544-544
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• 2008

Metal-CMP 공정시 높은 압력을 가해 줌으로 인하여 금속배선의 디싱 현상과 에로젼 현상이 발생하고 다공성의 하부층에 균열이 생기는 문제점을 개선하고자, 낮은 하력에서 금속막의 광역 평탄화를 이룰 수 있는 ECMP(Electrochemical Chemical Mechanical Polishing)가 생겨나게 되었다. 본 논문에서는 다양한 전해액의 전류-전압 특성 곡선을 비교 분석하여, 패시베이션막이 형성되는 곳을 알 수 있었고, CV와 LSV 법을 통해 전기화학적인 특성을 고찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.484-484
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• 2009

반도체 소자가 차세대 초미세 공정 기술 도입의 가속화를 통해 고속화 및 고집적화 되어 감에 따라 나노 (nano) 크기의 회로 선폭 미세화를 극복하고자 최적의 CMP (chemical mechanical polishing) 공정이 요구되어지고 있다. 최근, 금속배선공정에서 높은 전도율과 재료의 값이 싸다는 이유로 Cu를 사용하였으나, 디바이스의 구조적 특성을 유지하기 위해 높은 압력으로 인한 새로운 다공성 막(low-k)의 파괴와, 디싱과 에로젼 현상으로 인한 문제점이 발생하게 되었다. 이러한 문제점을 해결 하고자 본 논문에서는 Cu의 ECMP 적용을 위해 LSV (Linear sweep voltammetry)법을 통하여 알칼리 성문인 $NaNO_3$ 전해액과 산성성분인 $HNO_3$ 전해액의 전압 활성화에 의한 active, passive, transient, trans-passive 영역을 I-V 특성 곡선을 통해 알아보았고, 알칼리와 산성 성분의 전해액이 Cu 표면에 미치는 영향을 SEM (Scanning electron microscopy), EDS (Energy Dispersive Spectroscopy), XRD(X-ray Diffraction)를 통하여 전기화학적 특성을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.81-81
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• 2007

Chemical mechanical polishing (CMP) 공정은 deep 서브마이크론 집적회로의 다층배선구조률 실현하기 위해 inter-metal dielectric (IMD), inter-layer dielectric layers (ILD), pre-metal dielectric (PMD) 층과 같은 절연막 외에도 W, Al, Cu와 같은 금속층을 평탄화 하는데 효과적으로 사용되고 있으며, 다양한 소자 제작 및 새로운 물질 등에도 광범위하게 응용되고 있다. 하지만 Cu damascene 구조 제작으로 인한 CMP 응용 과정에서, 기계적으로 깨지기 쉬운 65 nm의 소자 이하의 구조에서 새로운 저유전상수인 low-k 물질의 도입으로 인해 낮은 하력의 기계적 연마가 필요하게 되었다. 본 논문에서는 전기화학적 기계적 연마 적용을 위해, I-V 특성 곡선을 이용하여 active, passive, transient, trans-passive 영역의 전기화학적 특성을 알아보았으며, Cu 막의 표면 형상을 알아보기 위해 scanning electron microscopy (SEM) 측정과 energy dispersive spectroscopy (EDS) 분석을 통해 금속 화학적 조성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.49-49
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• 2007

최근 반도체 소자의 고집적화와 나노 (nano) 크기의 회로 선폭으로 인해 기존에 사용되었던 텅스텐이나 알루미늄 금속배선보다, 낮은 전기저항과 높은 electro-migration resistance가 필요한 Cu 금속배선이 주목받게 되었다. 하지만, Cu CMP 공정 시 높은 압력으로 인하여 low-k 유전체막의 손상과 디싱과 에로젼 현상으로 인한 문제점이 발생하게 되었다. 본 논문에서는, $KNO_3$ 전해액의 농도가 Cu 표면에 미치는 영향을 알아보기 위해 Tafel Curve와 CV (cyclic voltammograms)법을 사용하여 전기화학적 특징을 알아보았고 scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray Diffraction (XRD) 분석을 통해 금속표면을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.540-540
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• 2008

본 논문에서는 KOH 전해액을 이용하여 Cu 막의 부동태층의 형성을 I-V를 통해 평가하였으며, 이를 토대로 최적화된 전압과 시간을 알 수 있었다. 또한, SEM, EDS, XRD를 통해 표면 품질 및 성분 분석을 비교 분석하였다.