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반도체 소자용 구리 배선 형성을 위한 전해 도금
Electrodeposition for the Fabrication of Copper Interconnection in Semiconductor Devices 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.52 no.1, 2014년, pp.26 - 39  

김명준 (서울대학교 화학생물공학부) ,  김재정 (서울대학교 화학생물공학부)

초록
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전자 소자의 구리 금속 배선전해 도금을 포함한 다마신 공정을 통해 형성한다. 본 총설에서는 배선 형성을 위한 구리 전해 도금 및 수퍼필링 메카니즘에 대해 다루고자 한다. 수퍼필링 기술은 전해 도금의 전해질에 포함된 유기 첨가제의 영향에 의한 결과이며, 이는 유기 첨가제의 표면 덮임율을 조절하여 웨이퍼 위에 형성된 패턴의 바닥 면에서의 전해 도금 속도를 선택적으로 높임으로써 가능하다. 소자의 집적도를 높이기 위해 금속 배선의 크기는 계속적으로 감소하여 현재 그 폭이 수십 nm 수준으로 줄어들었다. 이러한 배선 폭의 감소는 구리 배선의 전기적 특성 감소, 신뢰성의 저하, 그리고 수퍼필링의 어려움 등 여러 가지 문제를 야기하고 있다. 본 총설에서는 상기 기술한 문제점을 해결하기 위해 구리의 미세 구조 개선을 위한 첨가제의 개발, 펄스 및 펄스-리벌스 전해 도금의 적용, 고 신뢰성 배선 형성을 위한 구리 기반 합금의 수퍼필링, 그리고 수퍼필링 특성 향상에 관한 다양한 연구를 소개한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Cu interconnection in electronic devices is fabricated via damascene process including Cu electrodeposition. In this review, Cu electrodeposition and superfilling for fabricating Cu interconnection are introduced. Superfilling results from the influences of organic additives in the electrolyte for C...

주제어

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
구리는 알루미늄과 비교해 어떠한 장점이 있는가? 구리(Cu)는 알루미늄(Al)을 대체하여, 다양한 전자 소자의 배선 물질로 사용되고 있다. 구리는 알루미늄에 비해 상대적으로 낮은 전기적 저항을 가지고 있으며 일렉트로마이그레이션(electromigration) 현상에 대해 높은 저항을 가지고 있기 때문에 전자 소자의 속도를 빠르게 할 뿐만 아니라 신뢰성을 향상시켰다. 250 nm 이상의 배선 폭에서는 전자 소자의 속도가 트랜지스터(transistor)의 게이트 딜레이(gate delay)에 의해 결정되었지만, 소자의 크기가 감소함에 따라 금속 배선에서의 신호 전달 속도가 전자 소자 전체의 속도를 느리게 하는 원인으로 작용하였다[1].
전해 도금이란? 전해 도금은 외부에서 공급한 전자를 이용하여 금속 혹은 금속 산화물을 전착하는 방법이다. 전해 도금 시스템은 일반적인 전기화학 시스템과 동일하게 전극, 전해질, 그리고 전자를 공급하는 전원으로 이루어져 있다.
소자의 크기가 감소함에 따라 전자 소자 전체의 속도가 감소되었는데 이를 해결하기 위한 방법은? 250 nm 이상의 배선 폭에서는 전자 소자의 속도가 트랜지스터(transistor)의 게이트 딜레이(gate delay)에 의해 결정되었지만, 소자의 크기가 감소함에 따라 금속 배선에서의 신호 전달 속도가 전자 소자 전체의 속도를 느리게 하는 원인으로 작용하였다[1]. 이를 해결하기 위해 낮은 비저항을 가지는 구리가 전자 소자의 배선 물질로 사용되기 시작하였다. 현재, CPU와 같은 마이크로프로세서에서는 10층 이상의 구리 다층 배선을 사용하고 있으며, 메모리 소자 역시 구리 배선을 포함한 3층 배선이 사용되고 있다[2].
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