Abstract
Electroplating Cu was deposited on Si(100) wafer after seed Cu was deposited by sputtering first. TaN was deposited as a diffusion barrier before depositing the seed Cu. Electroplating Cu thin films show highly (111)-oriented microstructure for both before and after annealing at $450^{\circ}C$ for 30min and no copper silicide was detected in the same samples, which indicates that TaN barrier layer blocks well the Cu diffusion into silicon substrate. After annealing the electroplating Cu film up to $450^{\circ}C$, the Cu film became columnar from non-columnar, its grain size became larger about two times, and also defects density of stacking faults, twins and dislocations decreased greatly. Thus the heat treatment will improve significantly electromigration property caused by the grain boundary in the Cu thin films.
electroplating(EP)법을 이용하여 ULSI용 Cu 박막을 제조하였다. seed Cu는 sputtering으로 증착하였으며, 확산방지막으로 TaN를 사용하였다. 제작된 EP Cu 박막은 seed Cu의 영향으로 열처리 조건에 관계없이 Cu(111)방향으로 강하게 우선 배향 하였다. 열처리 온도와 시간이 증가함에 따라 Cu박막의 미세조직이 non-columnar structure에서 약 2배 이상 결정립 성장하여 columnar structure로 바뀌었으며, 또한 as-deposit시 관찰되었던 stacking fault, twin, dislocation들이 상당히 줄어드는 것이 관찰되었다. Cu의 확산에 의하여 생기는 copper-silicide는 관찰할 수 없었으며, 이것은 두께 45nm의 TaN막이 $450^{\circ}C$, 30분 열처리시 확산방지막으로 충분한 역할을 한 것으로 판단된다. Cu(111)우선 배향과 열처리에 의한 결정립 성장 및 defect감소는 Cu 박막의 결정립계에서 발생하는 electromigration 현상을 상당히 줄일 수 있을 것으로 판단된다.