미세 Cu 배선 적용을 위한 SiNx/Co/Cu 박막구조에서 Co층이 계면 신뢰성에 미치는 영향 분석

이현철; 정민수; 김가희; 손기락; 박영배

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이현철 (㈜제이셋스태츠칩팩코리아) 정민수 (앰코테크놀로지 코리아) 김가희 (안동대학교) 손기락 (안동대학교) 박영배 (안동대학교)

저널정보: 한국마이크로전자및패키징학회 마이크로전자 및 패키징학회지 마이크로전자 및 패키징학회지 제27권 제3호

발행연도: 2020.1

수록면: 41 - 48 (8page)

이용수

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비메모리 반도체 미세 Cu배선의 전기적 신뢰성 향상을 위해 SiNx 피복층(capping layer)과 Cu 배선 사이 50 nm 두께의 Co 박막층 삽입이 계면 신뢰성에 미치는 영향을 double-cantilever beam (DCB) 접착력 측정법으로 평가하였다. DCB 평가 결과 SiNx/Cu 구조는 계면접착에너지가 0.90 J/m2이었으나 SiNx/Co/Cu 구조에서는 9.59 J/m2으로 SiNx/ Cu 구조보다 약 10배 높게 측정되었다. 대기중에서 200oC, 24시간 동안 후속 열처리 진행한 결과 SiNx/Cu 구조는 0.93 J/m2으로 계면접착에너지의 변화가 거의 없는 것으로 확인되었으나 SiNx/Co/Cu 구조에서는 2.41 J/m2으로 열처리 전보다 크게 감소한 것을 확인하였다. X-선 광전자 분광법 분석 결과 SiNx/Cu 도금층 사이에 Co를 증착 시킴으로써 SiNx/Co 계면에 CoSi2 반응층이 형성되어 SiNx/Co/Cu 구조의 계면접착에너지가 매우 높은 것으로 판단된다. 또한 대기중 고온에서 장시간 후속 열처리에 의해 SiNx/Co 계면에 지속적으로 유입된 산소로 인한 Co 산화막 형성이 계면접착에너지 저하의 주요인으로 판단된다.

#Cu interconnect #Co #Adhesion #Double-cantilever beam test #Post-annealing

참고문헌 (21)

참고문헌 신청

T. C. Wang / 2006 / Comparison of characteristics and integration of copper diffusion-barrier dielectrics / Thin Solid Films 498:36

J. K. Kim / 2013 / Effect of Post-Chemical–Mechanical Polishing Surface Treatments on the Interfacial Adhesion Energy between Cu and a Capping Layer / Jpn. J. Appl. Phys 52:10MC05

정민수 / 2014 / 습식표면처리 및 열 사이클에 따른 Cu/SiNx 계면접착에너지 평가 및 분석 / 마이크로전자 및 패키징학회지 21(1):45~50

E. J. Jang / 2009 / Effect of Wet Pretreatment on Interfacial Adhesion Energy of Cu-Cu Thermocompression Bond for 3D IC Packages / J. Electron. Mater 38(12):2449

M. H. Lin / 2005 / Copper interconnect electromigration behaviors in various structures and lifetime improvement by cap/dielectric interface treatment / Microelectron. Reliab 45:1061

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