저유전상수 폴리머위에 형성된 Al박막의 우선방위에 대한 연구

초록

최근 반도체 소자의 고집적화로 인한 RC delay 및 cross talk 문제로 인해 현재 사용되고 있는 절연막인 SiO2를 저유전상수 폴리머로 대체하려는 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 저유전 상수 폴리머를 차세대 배선 구조의 절연층으로 이용하기 위해서는 배선 재료의 일렉트로마이그레이션 신뢰도 연구는 필수적이다. Al박막의 111 우선 방위는 일렉트로마이그레이션에 큰 영향을 미치므로, 본 연구에서는 저유전상수 절연막위의 Al의 우선방위에 대해 조사하였다. 저유전상수 폴리머 절연막으로는 Dupont사의 폴리이미드 계열의 절연막인 PI2610, Dow Chemical사의 BCB계열의 Al배선용 절연막인 SiLK-G를 이용하였으며, 상대적 비교를 위해 SiO2도 이용하였다. Ti underlayer와 Al-0.5%Cu-1%Si 박막을 직류 마그네트론 스퍼터를 이용하여 증착하였고, Al의 우선방위 분석을 위해 X-ray diffraction(2θ-θ scan, rocking curve)를 이용하였다. 저유전상수 폴리머 위에 증착된 Al은 SiO2위에 증착된 Al보다 작은 111방위를 보였으며, 온도와 증착 power를 변화시켰을 때에도 마찬가지로 저유전 상수 폴리머 기판위에 증착된 Al이 SiO2위의 Al보다 작은 111 우선방위를 보였다. PI2610을 Cr위에 코팅하고, PI2610위에 Al을 증착한 Al/PI2610/Cr 시편에서는 PI2610의 두께가 작아질수록 Cr이 없는 시편보다 Al의 상대적인 111우선방위가 작음을 알 수 있었고, PI2610의 두께가 1㎛일 때가 0.5㎛의 경우보다 Al의 상대적인 111 우선방위가 큼을 알 수 있었다. Cr대신 Al과 Ti을 증착시킨 시편에서는 Al의 상대적인 111우선방위가 Cr보다 컸으며, PI2610 두께에 따른 Al 111우선 방위의 변화는 보이지 않았다. 이러한 기판에 따른 Al의 우선방위의 차이를 폴리머 및 금속박막의 미세구조적인 관점에서 고찰하였다.