텅스텐 화학적 기계적 연마 공정에서 부식방지제(폴리아크릴아마이드)에 따른 메커니즘 연구

Abstract

텅스텐은 대부분 메모리 소자의 게이트 메탈 또는 금속 배선으로 쓰이고 있고, 단단한 연마입자에 의해서도 scratch가 잘 발생하지 않아 많이 사용되고 있다. 따라서 고연마율, 고선택비, 표면 결함 개선 등, 텅스텐CMP에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 텅스텐(W) CMP 시, corrosion inhibitor가 텅스텐 표면 연마에 미치는 영향에 관한 것이다. 텅스텐 CMP 공정에서 텅스텐 표면의 산화막 형성이 높은 연마율 달성을 위한 가장 중요한 인자로 알려져 있다. 텅스텐 산화막의 기계적 강도가 텅스텐 막보다 낮아서 더욱 쉽게 연마되어 scratch가 줄고 uniformity가 향상되기 때문이다. 텅스텐 CMP의 일반적인 반응식은 다음 식과 같다. W + 3H2O2 → WO3 + 3H2O 그러나 이 때 발생하는 부식으로 인해 텅스텐 플러그에 corrosion pit이 생겨 , yield가 감소되고 후공정에서 평탄도를 좋지 않게 만든다. 따라서 텅스텐 CMP 시에 부식이 발생하지 않게 하는 것이 중요하다. 이것은 W의 산화막 형성을 위한 슬러리 내의 첨가제인 산화제에 의해 일어나는 것으로 별도의 첨가제인 inhibitor를 사용하여 억제될 수 있다. 산화제로 H2O2, 촉매제는 (NH4)Fe(SO4)3 를 사용하였고 부식 방지제로 PAM(polyacrylamide)을 사용하였다. PAM을 농도별로 polishing 후 W surface를 확인하여 surface의 corrosion 정도를 확인하였고 secondary particle size확인을 통해 분산 안정성을 확보하였다.