지르코니아 연마입자 기반 슬러리의 텅스텐 화학적 기계적 연마 공정에서 폴리에틸렌이민의 부식 억제 효과

Abstract

오늘날 반도체 디바이스는 고속화 및 고집적화가 되어가고 있다. 이에 따라 반도체 미세 공정은 한계에 다다르고 있다. 패턴이 미세해짐에 따라 초점 심도(depth of focus)의 여유를 확보하기 위해 전면 평탄화가 필요해졌다. 이를 가장 만족하는 평탄화 공정이 Chemical Mechanical Polishing(CMP)라고 할 수 있다. 본 논문은 그 중에서도 반도체 소자의 다층 배선구조를 연결해주는 플러그와 소자의 게이트 또는 금속배선으로 사용되는 텅스텐의 CMP 공정 시 부식을 막기 위한 부식 방지제가 텅스텐 연마에 미치는 영향에 관한 것이다. 텅스텐 CMP의 일반적인 메커니즘은 다음과 같다. 우선 슬러리와 텅스텐 간의 화학적인 작용으로 텅스텐 표면을 산화시키고, 이를 연마 입자를 이용하여 물리적으로 제거하는 과정을 반복해나간다. 이 때 텅스텐을 산화시키고 연마율을 향상시키기 위해 산화제를 사용하게 되는데 그와 동시에 텅스텐 막질의 부식도 함께 발생하게 된다. 이러한 부식은 텅스텐 표면에 corrosion pit과 같은 결함을 만들고 이는 다시 수율을 감소시키는 원인이 된다. 따라서 텅스텐 CMP 공정 시 부식을 방지하는 화학품을 첨가하여 텅스텐 표면의 부식을 방지하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 산화제로 H2O2, 촉매제는 (NH4)Fe(SO4)3를 사용하였고 부식방지제로써 PAM(polyacrylamide)을 사용하였다. 이후 PEI 농도에 따른 흡착 방지 효과와 부식 방지 효과를 알아보았다.