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운반기체와 Ligand의 첨가가 MOCVD Cu 증착에 미치는 영향에 관한 연구
최정환(J. H. Choi),변인재(I. J. Byun),양희정(H. J. Yang),이원희(W. H. Lee),이재갑(J. G. Lee) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.3
(hfac)Cu(l,5-COD)(1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentadionato Cu(I) 1,5-cyclooctadine) 증착원을 이용하여 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) Cu 박막을 형성하였고, 운반기체가 MOCVD Cu 증착 특성에 미치는 영향에 관하여 조사하였다. 증착된 Cu 박막은 H₂ 운반 기체를 사용한 경우 Ar을 운반기체로 사용한 경우에 비하여 증착률의 증가와 더불어 낮은 비저항을 갖는 박막을 얻을 수 있었다. 또한 표면 거칠기의 개선과 강한 (111) 우선 배향성을 나타내는 박막을 얻을 수 있었으나 접착성의 경우에 있어서는 H₂ 운반 기체를 사용한 경우 감소하는 결과를 나타내었다. 이러한 접착성 감소의 원인은 AES분석에서 확인된 바와 같이 박막내부에 존재하는 F의 영향인 것으로 사료된다. H(hfac) ligand의 첨가 효과에 대하여 조사한 결과에서는 Ar 운반 기체를 사용한 경우 H(hfac) 첨가 시 증착률의 향상이 이루어졌으나 H₂ 운반 기체의 경우 큰 변화를 나타내지 않았고, 비저항의 경우에는 운반 기체와 관계없이 감소하는 결과를 보여 H(hfac) 사용이 증착 특정 개선에 효과적으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 운반기체 변화 및 H(hfac) ligand의 첨가 실험을 통해 MOCVD Cu의 증착기구를 조사하였으며, 이러한 공정조건의 변화가 Cu 박막의 표면거칠기 개선과 동시에 비저항을 낮추는 역할을 하는 것으로 나타났다. The deposition characteristics of MOCVD Cu using the (hfac)Cu(1,5-COD)(1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentadionato Cu(I) 1,5-cyclooctadine) have been investigated in terms of the effects of carrier gas such as hydrogen and argon as well as the effects of H(hfac) ligand addition. MOCVD Cu using a hydrogen carrier gas led to a higher deposition rate and lower resistivity than an argon carrier gas system. The improvement in the surface roughness of the MOCVD Cu films and the (111) preferred orientation texture was obtained by using a hydrogen carrier gas. However, the adhesion characteristics of the films showed relatively weaker compared to the Ar carrier gas system, probably due to the larger amount of F content in the films, which was confirmed by the AES analyses. When an additional H(hfac) ligand was added, the deposition rate was significantly enhanced in the case of an argon + H(hfac) carrier gas system while significant change in the deposition rate of MOCVD Cu was not observed in the case of the hydrogen carrier gas system. However, the addition of H(hfac) in both carrier gases led to lowering the resistivity of the MOCVD Cu films. In conclusion, this paper suggests the deposition mechanism of MOCVD Cu and is expected to contribute to the enhancement of smooth Cu films with a low resistivity by manipulating the deposition conditions such as the carrier gas and addition of H(hfac) ligand.
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