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문제 정의
- 재결정화 시간을 충분히 주면 기준 전해액의 평가 면 저항 값도 안정적 값을 보일 것으로 예상되나, 추가 경과시간은 생산성을 떨어지게 만드는 단점이 있다. 또한 재결정화 변화를 유발시키는 다른 공정 변수로 박막 두께가 두꺼울수록, 구리전기 도금 전류 밀도가 증가할수록 재결정화율은 증가한다고 알려졌으나 본 실험에서는 설정된 공정 target과 조건에 대해 평가 하였다. 면 저항 값의 변화는 두 개의 구간으로 확연하게 구별되어 지는데 첫 번째 구간은 초기 회복 단계(initial recovery stage)이고 두 번째 단계는 재결정화(recrystallization) 단계이다.
- 본 연구는 DRAM 집적 공정에 사용할 목적으로 구리 박막의 자기 열처리 공정에 대한 평가를 진행하였다. 구리를 전기 도금법으로 증착하고 상온에서 자기 열처리를 진행하면 구리 박막의 결정체 성장이 이루어진다.
- 본 연구는 휘발성 메모리인 DRAM 소자의 동작 속도 개선을 위해 구리를 배선 금속으로 사용하여 공정을 집적(process integration)하고 평가 하였다. DRAM 소자의 공정 집적은 집적도가 높은 메모리 셀 트랜지스터와 커패시터에 맞추어 소자의 수율 상승 및 저 비용 공정 단가 등을 고려하여 최적화 되어 있다.
- 주어진 전체 공정 집적 순서 및 공정 구조를 감안하여 구리 공정을 설계하고 구리의 자기 열처리 단위 공정을 평가 하였다. 본 연구에서는 설계된 구리 집적 공정 변수에 대해 열처리 시간 변수에 따른 구리 박막의 전기적 특성, 결정체(grain) 크기의 변화, 표면의 거칠기 등의 배향 특성과 두 가지 종류의 전기 도금액에 대해 평가하여 DRAM 제조 공정에서 사용 할 수 있는 baseline 공정 조건을 찾는 연구를 진행 하였다.
가설 설정
- 유기 첨가물의 역할은 재결정화의 초기를 결정하고 이를 가속화 하는 역할을 하고 농도가 적을 시 재결정화 지연 현상을 초래 한다.11) 그러나 유기 첨가물의 농도는 각 설정된 실험환경에 따라 최적 조건이 존재 한다. 재결정화 시간을 충분히 주면 기준 전해액의 평가 면 저항 값도 안정적 값을 보일 것으로 예상되나, 추가 경과시간은 생산성을 떨어지게 만드는 단점이 있다.
- 면 저항 값의 변화는 두 개의 구간으로 확연하게 구별되어 지는데 첫 번째 구간은 초기 회복 단계(initial recovery stage)이고 두 번째 단계는 재결정화(recrystallization) 단계이다.12) 초기 회복단계는 자기열처리 과정에서 성장한 초기 결정체 크기가 임계 값을 갖지 못한 상태이다. 임계 값을 넘어서면 결정체 재결정화 과정이 이루어지고 이에 따라 저항 값이 감소하게 된다.
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