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[국내논문] Metal 게이트 전극을 위한 TiN 박막의 건식 식각 특성
Dry Etch Characteristics of TiN Thin Film for Metal Gate Electrode 원문보기

한국표면공학회지 = Journal of the Korean institute of surface engineering, v.42 no.4, 2009년, pp.169 - 172  

엄두승 (중앙대학교 전자전기공학부) ,  우종창 (중앙대학교 전자전기공학부) ,  박정수 (중앙대학교 전자전기공학부) ,  김창일 (중앙대학교 전자전기공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We investigated the dry-etching mechanism of the TiN thin film using a $Cl_2$/Ar inductively coupled plasma system. To understand the effect of the $Cl_2$/Ar gas mixing ratio, we etched the TiN thin film by varying $Cl_2$/Ar gas mixing ratio. When the gas mixing rati...

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문제 정의

  • 본 연구에서는 Cl2/Ar의 가스 혼합비에서, 유도결합 플라즈마(ICP: Inductively coupled plasma) 식각 장치에서의 식각 특성을 알아보았다. TiN 박막표면 에서의 화학적 반응들은 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)에 의해서 조사되었고, TiN 박막의 표면 및 측면 형상은 FE-SEM(Field emission scanning electron microscopy)을 이용하여 관찰하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
구리가 차세대 금속배선으로 각광받고 있는 이유는? 또한 금속 배선 사이의 RC delay를 줄이기 위해서 저 -유전막(low-k)과 저-저항성 금속 물질을 연구하고 있다1-3). 최근 알루미늄(Al) 배선을 대체할 금속 배선으로 구리(Cu)를 주목하고 있다. 구리는 알루미늄과 비교하여 약 40% 정도 낮은 비저항을 지니고, 알루미늄 배선의 문제점으로 지적되어온 전자 이주현상이 낮기 때문에 차세대 금속배선으로 각광 받고 있다.
구리에 확산 방지막이 필수적인 이유는? 구리는 알루미늄과 비교하여 약 40% 정도 낮은 비저항을 지니고, 알루미늄 배선의 문제점으로 지적되어온 전자 이주현상이 낮기 때문에 차세대 금속배선으로 각광 받고 있다. 그러나 구리는 쉽게 확산되는 치명적인 성질을 가지고 있기 때문에 확산 방지막이 필수적이다. 최근에 연구되고 있는 확산 방지막은 TaN, TiN, WN 등과 같은 금속질화물들이다.
Cl2와 Ar 가스를 기반으로 유도결합 플라즈마를 이용하여 TiN과 SiO2의 식각 실험을 수행한 결과는? 본 연구에서는 Cl2와 Ar 가스를 기반으로 유도결합 플라즈마를 이용하여 TiN과 SiO2의 식각 실험을 수행하였다. Cl2가스의 혼합비가 높아질수록 TiN 박막의 식각률은 증가하였고, SiO2와의 선택비도 증가하였다. 100%의 Cl2에서 164.4 nm/min으로 가장 높은 식각률을 보였다. 그러나 SEM 사진을 이용하여 표면을 관찰한 결과, Cl2의 혼합비가 증가할수록 표면에 식각부산물로 추정되는 잔류물들이 증가함을 알 수 있었다. 식각 후 XPS 분석을 통하여 TiN 박막 표면의 화학적 변화를 관찰한 결과, TiN 박막 표면에 잔류물들은 TiCl2또는 TiCl3의 형태의 식각부산물이라고 판단된다.
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참고문헌 (14)

  1. M. Wittmer, Appl. Phys. Lett., 35 (1980) 456 

  2. S. Ikeda, J. Palleau, J. Torres, B. Chenevier, N. Bourhila, R. Madar, J. Appl. Phys., 86 (1999) 2300 

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  9. K. Nakamura, T. Kitagawa, K. Osari, K. Takahashi, K. Ono, Vacuum, 80 (2006) 761 

  10. J. W. Coburn, H. F. Winters, J. Vac. Sci. Technol., 16(2) (1979) 391 

  11. W. S. Hwang, J. Chen, W. J. Yoo, V. Bliznetsov, J. Vac. Sci. Technol. A, 23(4) (2005) 964 

  12. N. K. Min, M. Kim, K. H. Kwon, A. Efremov, H. W. Lee, S. Kim, J. Korean Phys. Soc., 51(5) (2007) 1686 

  13. M. H. Shin, S. W. Na, N. E. Lee, J. H. Ahn, Thin Solid Films, 506-507 (2006) 230 

  14. A. L. Gouil, O. Joubert, G. Cunge, T. Chevolleau, L. Vallier, B. Chenevier, I. Matko, J. Vac. Sci. Technol. B, 25(3) (2007) 767 

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