Fabrication and Charactreistics of MOCVD Cu Thin Films Using (hfac)Cu(VTMOS)

(hfac)Cu(VTMOS)를 이용한 Thermal CVD Cu 박막의 제조 및 그 특성

In this paper, we had studied the possibility of application as Cu thin films from (hfac)Cu(VTMOS) which is very stable. Cu thin films had been studied as a function of deposition temperature. Substrates used in the experiment were PVD TiN on Si wafer. Deposition conditions were as follow : deposition temperature $50^{\circ}C$. Cu thin films were analyzed by AES, four point probe, XRD and SEM. All of deposited films were very pure and some favoring of <111> planes perpendicular to the substrate surface were observed. Cu thin films had two distinct growth rates at various deposition temperature. One is the surface reaction limited region below $200^{\circ}C$, and the other is the mass transport limited region above $200^{\circ}C$. The resistivity of deposited Cu thin films under the optimum deposition condition is $2.5mu\Omega.cm$ Thus, properties of deposited Cu thin films using (hfac)Cu(VTMOS) didn't show difference with Cu thin films from other precursors.

본 연구에서는 열 안정성이 우수한 (hfac)Cu(VTMOS) 전구체를 사용하여 구리 박막으로의 사용 가능성을 조사하여 보았다. 실험에 사용된 기판은 Si 웨이퍼 위에 스펏터링으로 형성한 TiN 웨이퍼다. 실험 조건은 기판온도 140 ∼ 220℃, 챔버내 증기압 1.5torr, 버블러 온도 50℃, 캐리어 가스의 유량 50 sccm, 열선과 항온조 온도 65℃이다. 각각의 성장조건에 대해 얻어진 Cu 박막을 성장률, 결정성, 표면 미세구조, 비저항 및 조성분포에 대해 분석하였다. 성장된 Cu 박막의 순도는 매우 높았으며, (111) 피크가 주 피크로 나타났다. 또한 성장온도에 따라서 Cu 박막의 성장률은 두 구간으로 분리되어 200℃미만의 영역에서는 표면반응 제한구역, 200℃이상에서는 물질전달 제한구역으로 나타났다. 기판온도가 180 ∼ 200℃의 영역에서는 Cu 박막의 비저항의 2.5μΩ ·㎝로 나타났다. 따라서, 다른 전구체를 사용하는 Cu 박막과의 특성 차이는 거의 나타나지 않았다.