초박막 계면 정밀 분석
반도체 신뢰성 향상에 기여 기대
(왼쪽부터) 김학성 교수, 이승환 교수, 주영민 석박통합과정생, 김덕용 석사, 이대웅 SK하이닉스 TL. (사진=한양대 제공) *재판매 및 DB 금지
[서울=뉴시스]전수현 인턴 기자 = 한양대는 기계공학부 김학성, 이승환 교수 공동연구팀이 반도체 계면의 접착력을 정밀하게 측정할 수 있는 레이저 기반 계면 평가 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.
연구팀이 도입한 '레이저 스폴레이션(Laser Spallation)' 측정법은 나노초 단위의 고에너지 펄스 레이저를 이용해 반도체 구리 배선과 절연막 사이의 계면 접착력을 정량화하는 방식이다.
해당 방식은 기존 기계적 측정법의 한계였던 시료 손상과 정밀도 저하 문제를 획기적으로 개선했다는 특징을 가진다.
이번 기술은 기존 측정법으로는 불가능했던 나노미터급 초박막 절연막에서도 정확한 측정이 가능하다. 특히 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 실리콘 산화막에서 가장 우수한 접착 특성이 나타났다는 점을 과학적으로 입증했다.
연구팀은 이러한 차이를 기계적 맞물림과 화학적 결합 메커니즘을 통해 규명함으로써, 절연막 종류에 따른 접착력 차이를 정량화하는 데 성공했다.
연구팀이 도입한 '레이저 스폴레이션(Laser Spallation)' 측정법은 나노초 단위의 고에너지 펄스 레이저를 이용해 반도체 구리 배선과 절연막 사이의 계면 접착력을 정량화하는 방식이다.
해당 방식은 기존 기계적 측정법의 한계였던 시료 손상과 정밀도 저하 문제를 획기적으로 개선했다는 특징을 가진다.
이번 기술은 기존 측정법으로는 불가능했던 나노미터급 초박막 절연막에서도 정확한 측정이 가능하다. 특히 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 실리콘 산화막에서 가장 우수한 접착 특성이 나타났다는 점을 과학적으로 입증했다.
연구팀은 이러한 차이를 기계적 맞물림과 화학적 결합 메커니즘을 통해 규명함으로써, 절연막 종류에 따른 접착력 차이를 정량화하는 데 성공했다.
레이저 스폴레이션(Laser spallation) 실험 이후 박리된 구리 박막 이미지. (사진=한양대 제공)
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김 교수는 "이번 기술은 반도체 소자의 신뢰성에 직결되는 구리-절연막 계면의 접착 특성을 정확하게 평가할 수 있는 혁신적 도구"라며 "향후 저유전율(low-k) 소재 및 극미세 배선 공정 등 첨단 반도체 제조 기술의 신뢰성 확보에 중요한 역할을 할 것"이라고 말했다.
한편 이번 연구는 SK하이닉스와의 산학 협력 프로젝트 및 과학기술정보통신부 CH3IPS 혁신연구센터의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 국제 학술지 '어플라이드 서피스 사이언스(Applied Surface Science Advances(IF=7.5)'에 지난 7일 온라인 게재됐다.
◎공감언론 뉴시스 [email protected]
한편 이번 연구는 SK하이닉스와의 산학 협력 프로젝트 및 과학기술정보통신부 CH3IPS 혁신연구센터의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 국제 학술지 '어플라이드 서피스 사이언스(Applied Surface Science Advances(IF=7.5)'에 지난 7일 온라인 게재됐다.
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