• 제목/요약/키워드: Ti Diffusion barrier

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구리 확산에 대한 Pt/Ti 및 Ni/Ti 확산 방지막 특성에 관한 연구 (A Study on the Diffusion Barrier Properties of Pt/Ti and Ni/Ti for Cu Metallization)

  • 장성근
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제16권2호
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    • pp.97-101
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    • 2003
  • New Pt/Ti and hi/Ti double-metal structures have been investigated for the application of a diffusion barrier between Cu and Si in deep submicron integrated circuits. Pt/Ti and Ni/Ti were deposited using E-beam evaporator at room temperature. The performance of Pt/Ti and Ni/Ti structures as diffusion barrier against Cu diffusion was examined by charge pumping method, gate leakage current, junction leakage current, and SIMS(secondary ion mass spectroscopy). These evaluation indicated that Pt/Ti(200${\AA}$/100${\AA}$) film is a good barrier against Cu diffusion up to 450$^{\circ}C$.

NiSi 접촉과 Cu 플러그/Ti 확산방지층의 동시 형성 연구 (Simultaneous Formation of NiSi Contact and Cu Plug/Ti Barrier)

  • 배규식
    • 한국재료학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.338-343
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    • 2010
  • As an alternative to the W plug used in MOSFETs, a Cu plug with a NiSi contact using Ta / TaN as a diffusion barrier is currently being considered. Conventionally, Ni was first deposited and then NiSi was formed, followed by the barrier and Cu deposition. In this study, Ti was employed as a barrier material and simultaneous formation of the NiSi contact and Cu plug / Ti barrier was attempted. Cu(100 nm) / Ti / Ni(20 nm) with varying Ti thicknesses were deposited on a Si substrate and annealed at $4000^{\circ}C$ for 30 min. For comparison, Cu/Ti/NiSi thin films were also formed by the conventional method. Optical Microscopy (OM), Scanning Probe Microscopy (SPM), X-Ray Diffractometry (XRD), and Auger Electron Microscopy (AES) analysis were performed to characterize the inter-diffusion properties. For a Ti interlayer thicker than 50 nm, the NiSi formation was incomplete, although Cu diffusion was inhibited by the Ti barrier. For a Ti thickness of 20 nm and less, an almost stoichiometric NiSi contact along with the Cu plug and Ti barrier layers was formed. The results were comparable to that formed by the conventional method and showed that this alternative process has potential as a formation process for the Cu plug/Ti barrier/NiSi contact system.

형성조건에 따른 TiN/Ti Barrier Metal의 Al 및 Si 과의 열적 안정성 (Thermal Stability of TiN/Ti Barrier Metals with Al Overlayers and Si Substrates Modified under Different Annealing Histories)

  • 신두식;오재응;유성룡;최진석;백수현;이상인;이정규;이종길
    • 전자공학회논문지A
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    • 제30A권7호
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    • pp.47-59
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    • 1993
  • 16M DRAM 용 Al/Si contact 의 열적안정성을 개선하기 위하여 "stuffed" TiN/Ti diffusion barrier를 사용하였다. Diffusion barrier 로서의 특성을 개선하기 위한 Al 증착전 TiN/Ti barrier metal의 열처리 과정중 barrier metal의 두께, 열처리온도, 분위기 등을 변화시켰다. 질소분위기하에서 450도에서 TiN(900A)/Ti(300A) 박막을 열처리 하여 "stuffed" barrier metal을 형성 시켰을 경우 Al 원자의 TiN층으로의 확산의 600도에서 후속열처리한 경우 일어났으나, 700도까지도 Al-spike를 관찰할 수 없었다. 그러나 "stuffed" barrier metal을 550도에서 형성한 경우에는 600도의 후속열처리온도에서 Al이 Si 기판으로 침투했음을 관찰하였다. 박막의 두께를 얇게한 경우, 600도의 후속 열처리에서 Al-spike가 형성되었음을 확인하였다.

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확산방지막에 따른 $TiO_2/M/Ag/M/TiO_2$ 투명 열절연 박막의 광학적 성질 (Optical Properties of $TiO_2/M/Ag/M/TiO_2$ Films with Different Diffusion Barrier Layers)

  • 이경준;이진구;박주동;김진현;김영환;오태성
    • 한국진공학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.147-155
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    • 1996
  • Optical properties of $TiO_2/M/Ag/M/TiO_2$ films have been changed with the diffusion barrier metal M. Optimum opticla properties of $TiO_2/M/Ag/M/TiO_2$ as the transparent heat mirror film, could be obtained with Ti among diffusion barrier metals of Ti, Cu, Zr and Al. $TiO_2/M/Ag/M/TiO_2$ film, which was fabricated by sputtering of 18 nm-thick $TiO_2$ and Ag, and 4nm-thick Ti, showed maximum transimittance of 89% at visible wavelength and infrared reflectance of 97% at wavelength of 3000 nm. Optical properties of this film was not degraded by Xenon-sunshine weather test for 240 hours. For specimens with barrier layers of Cu, Zr, and Al, degradation of optical properties by weather test was increased in a sequence of films with Cu, Zr, and Al barrier layers.

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Ti 쇼트키 배리어 다이오드의 Al 확산 방지를 위한 SC-1 세정 효과 (Effect of SC-1 Cleaning to Prevent Al Diffusion for Ti Schottky Barrier Diode)

  • 최진석;최여진;안성진
    • 한국재료학회지
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    • 제31권2호
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    • pp.97-100
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    • 2021
  • We report the effect of Standard Clean-1 (SC-1) cleaning to remove residual Ti layers after silicidation to prevent Al diffusion into Si wafer for Ti Schottky barrier diodes (Ti-SBD). Regardless of SC-1 cleaning, the presence of oxygen atoms is confirmed by Auger electron spectroscopy (AES) depth profile analysis between Al and Ti-silicide layers. Al atoms at the interface of Ti-silicide and Si wafer are detected, when the SC-1 cleaning is not conducted after rapid thermal annealing. On the other hand, Al atoms are not found at the interface of Ti-SBD after executing SC-1 cleaning. Al diffusion into the interface between Ti-silicide and Si wafer may be caused by thermal stress at the Ti-silicide layer. The difference of the thermal expansion coefficients of Ti and Ti-silicide gives rise to thermal stress at the interface during the Al layer deposition and sintering processes. Although a longer sintering time is conducted for Ti-SBD, the Al atoms do not diffuse into the surface of the Si wafer. Therefore, the removal of the Ti layer by the SC-1 cleaning can prevent Al diffusion for Ti-SBD.

TiN의 충진처리가 확산방지막 특성에 미치는 영향(II) : Cu/TiN/Si 구조 (Effect of Stuffing of TiN on the Diffusion Barrier Property (II) : Cu/TiN/Si Structure)

  • 박기철;김기범
    • 한국재료학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.169-177
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    • 1995
  • Cu와 Si사이의 확산방지막으로 1000$\AA$ 두께의 TiN의 특성에 대하여 면저항 측정, 식각패임자국 관찰, X선 회절, AES, TEM 등을 이용하여 조사하였다. TiN 확산방지막은 $550^{\circ}C$, 1시간의 열처리 후에 Cu의 안쪽 확산으로 인해 Si(111)면을 따라 결정결함(전위)을 형성하고, 전위 주위에 Cu 실리사이드로 보이는 석출물들을 형성함으로써 파괴되었다. Al의 경우와는 달리 Si 패임자국이 형성되지 안흔 것으로부터 TiN확산방지막의 파괴는 Cu의 안쪽 확산에 의해서만 일어나는 것을 알 수 있었다. 또한, Al의 경우에는 우수한 확산방지막 특성을 보여주었던 충진처리된 TiN가 Cu의 경우에는 거의 효과가 없는 것을 알 수 있었다. 이것은 Al의 경우에는 TiN의 결정립계에 존재하는 $TiO_{2}$가 Al과 반응하여 $Al_{2}O_{3}$를 형성함으로써 Al의 확산을 방해하는 화학적 효과가 매우 크지만, Cu의 경우에는 CuO 또는 $Cu_{2}O$와 같은 Cu 산화물은$TiO_{2}$에 비해서 열역학적으로 불안정하기 때문에 이러한 화학적 효과를 기대할 수 없으며, 따라서 충진처리 효과가 거의 없는 것으로 이해된다.

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Cu/Ti(Ta)/NiSi 접촉의 열적안정성에 관한 연구 (A Study on the Thermal Stability of Cu/Ti(Ta)/NiSi Contacts)

  • 유정주;배규식
    • 한국재료학회지
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    • 제16권10호
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    • pp.614-618
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    • 2006
  • The thermal stability of Cu/Ti(or Ta)/NiSi contacts was investigated. Ti(Ta)-capping layers deposited to form NiSi was utilized as the Cu diffusion barrier. Ti(Ta)/NiSi contacts was thermally stable upto $600^{\circ}C$. However when Cu/Ti(Ta)/NiSi contacts were furnace-annealed at $300{\sim}400^{\circ}C$ for 40 min., the Cu diffusion was found to be effectively suppressed, but NiSi was dissociated and then Ni diffused into the Cu layer to form Cu-Ni solutions. On the other hand, the Ni diffusion did not occur for the Al/Ti/NiSi system. The thermal instability of Cu/Ti(Ta)/NiSi contacts was attributed to the high heat of solution of Ni in Cu.

메모리소자를 위한 Ti1-xAlxN 방지막의 산화 거동 (Oxidation Behavior of Ti1-xAlxN Barrier Layer for Memory Devices)

  • 박상식
    • 한국재료학회지
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    • 제12권9호
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    • pp.718-723
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    • 2002
  • $Ti_{1-x}$ $Al_{ x}$N thin films as barrier layer for memory devices application were deposited by reactive magnetron sputtering. The crystallinity, micro-structure, oxidation resistance and oxidation mechanism of films were investigated as a function of Al content. Lattice parameter and grain size of thin films were decreased with increasing the Al content Oxidation of the film with higher Al content is slow and then, total oxide thickness is thinner than that of lower Al content film. Oxide layer formed on the surface is AlTiNO layer. Oxidation of $Ti_{1-x}$ /$Al_{x}$ N barrier layer is diffusion limited process and thickness of oxide layer with oxidation time increased with a parabolic law. The activation energy of oxygen diffusion, Ea and diffusion coefficient, D of $Ti_{0.74}$ /X$0.74_{0.26}$N film is 2.1eV and $10^{-16}$ ~$10^{-15}$ $\textrm{cm}^2$/s, respectively. $_Ti{1-x}$ /$Al_{x}$ XN barrier layer showed good oxidation resistance.

AI planarization 기술에서 MOCVD TiN 박막의 barrier 특성 (Diffusion barrier properties of MOCVD TiN thin film for AI planarization technology)

  • 홍정의;김창렬;김준기;변정수;나관구;김우식
    • 한국진공학회지
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    • 제4권S1호
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    • pp.21-27
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    • 1995
  • AI planarization 공정을 위한 barrier로서 CVD 및 PVD 방법에 의해 증착된 TiN 박막의 특성에 대하여 연구하였다. CVD TiN은 TDMAT source를 사용한 MOCVD방법으로 증착하였으며, PVD TiN은 1:1 aspect ratio(A/R)를 갖는 collimator를 사용한 reactive wputtering법으로 증착하였다. AES, SEM을 이용하여 CVD TiN과 PVD TiN의 조성을 분석하고 barrier 특성을 평가하였다. CVD TiN, PVD TiN 모두 400$\AA$의 두께와 RTA 처리에 의해서 AI planarization에 대한 양호한 barrier 특성을 확보할 수 있었다.

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고집적회로에서 TiN/Ti Diffusion Barrier의 열처리에 따른 계면반응 및 구조변화에 대한 연구

  • 유성용;최진석;백수현;오재응
    • ETRI Journal
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    • 제13권4호
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    • pp.58-69
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    • 1991
  • 고집적회로에서 A1 금속공정의 diffusion barrier로 널리 사용되는 titanium nitride의 성질을 조사하였다. 실제 회로 구조의 열적 안정성을 관찰하기 위하여 준비된 TiN/Ti다층 barrier를 $600^{\circ}C$까지 열처리하여 x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), cross-sectional transmission electron microscopy(XTEM) 등으로 분석하였다. 열처리 온도가 증가됨에 따라 oxygen은 TiN 층의 표면과 pure-Ti 층에 pile up 된다. TiN 층의 표면에서는 $600^{\circ}C$열처리시 TiN이 분해되어 완전히 $TiO_2$가 형성되며, TiN 층 내에서는 oxygen 함량은 열처리 온도의 증가에 따라 커지고 이때 형성되는 Ti-oxide는 $TiO_2$ 보다 TiO, $Ti_2$$O_3$ 상태로 존재하게 된다. Pure-Ti 층은 열처리시 두개의 층으로 나누어 지는 데, 표면에서 침투하는 oxygen과 pure-Ti이 반응하여 Ti-oxide 층이 생기며 실리콘 기판과의 반응으로 Ti-silicide를 형성한다. $600^{\circ}C$에서 모든 Ti 층이 반응으로 소모되고 열적 stress, Ti-silicide의 grain growth, oxygen의 침입으로 TiN 층에 blistering이 발생한다.

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