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상호접속용 구리의 합금 원소

전문가 제언: ○ 집적회로 칩 내에서 상호접속용 구리선은 집적회로의 고밀도화와 함께 더욱 더 세선화(細線化)가 요구되고 있다. 따라서 칩 내의 전자물질이동(electromigration)에 의한 기능상실(failure)에 대한 높은 내구성과 낮은 전기저항을 동시에 가져야 한다는 이율배반적인 과제를 만족시키기 위하여, 구리에 어떤 원소를 합금하여 해결하느냐 하는 문제에 봉착하게 된다.

○ Barmak 등은 이러한 난제의 해법으로서 원소 주기율표 상의 103개 원소를 전부 합금 후보 원소로 상정(想定)하고, 합금 원소로서 명백히 배제하여야 할 기준 10가지를 설정하고 부적합한 원소를 탈락시키기 시작하였다.

○ 그 후, 집적회로에서 상호접속용 구리를 위한 합금 원소를 선정하는 방법으로, 먼저 용질원자 %당 잔류저항(residual resistivity per at. % solute) 및 2원계 상태도 같은 가용한 벌크(집단)-실험자료를 사용하여 24개 후보 원소를 선정하였다.

○ 다음으로 박막 및 선의 실험 결과를 사용하여 이른바 Pd, Au, Al, Ag, Nb. Cr, B, Ti, In 및 Mn의 상위 우선 10 원소, 그리고 이른바 Zn, V, C, Mg, P 및 Sn의 하위 우선 6 원소를 포함하여 더 작은 세트를 장래 연구를 위하여 산출하였다.

○ 이들에 대한 부가적인 연구는 구리에 합금 첨가 여부를 결정하기 전에 결정되어야 할 것이다. 가용한 박막 및 선 자료가 일련의 표로서 제시되어 있어 독자에게 유용할 것이다.

○ 특히 박막 자료는 용질 원자 % 당 유효평균-잔류저항(EARR per at. % solute, Effective Average Residual Resistivity)을 얻을 수 있게 하였고, 이는 불순물 살포 효과, 2차상 석출 및 용질 첨가로 결정립 크기 미세화를 조합할 수 있게 하였다.

○ 이 리뷰를 우리나라의 집적회로 연구자와 업계에 추천하는 바이다.

저자: Barmak, K; Cabral, C; Rodbell, KP; Harper, JME; AF Barmak, K.; Cabral, C., Jr.; Rodbell, K. P.; Harper, J. M. E.
자료유형: 학술정보