기초공학실험 | Cu film의 전기적 특성 분석

 

 

 

TIP

 

 

전자제품(반도체, display)에 전기배선 재료로 사용되는 Al이 있다. 하지만 최근의 경향이 고집적화, 대면적화로 진행됨에 따라서 대체 재료로 Cu이 각광을 받고 여러 방면에서 연구를 진행하고 있다. Cu bulk의 비저항은 1.67μΩ-cm로서 Al bulk(2.7μΩ-cm)에 비해 매우 낮다. 이러한 특성으로 인하여 RC delay로 인한 신호의 지연으로 응답속도의 차이를 극복하는데 이용할 수 있는 좋은 재료이다. 하지만 이러한 Cu 박막의 전기적 특성에 영향을 미치는 인자들에 대한 실험을 진행하고자 한다.

 

 

 

4 point probe

면저항을 측정하는 4 point probe에는 박막이 입혀진 기판 위에 일직선으로 같은 간격에 배치된 4개의 탐침을 접촉시켜서, 두 끝의 탐침을 전류단자로 하고 가운데 2개의 탐침을 전압측정에 사용한다. 이 경우에는 전압계의 입력 저항을 충분히 크게 함으로써 접촉저항의 효과를 무시할 수 있게 한다. 양단자 사이의 전류를 I, 중간 2탐침 사이의 전압을 V로 하면, 면저항값 Rs는 다음 식이 된다.

 

Rs= C(V/I)

 

다만, C는 탐침의 간격 s와 전류가 그 내부를 흐르는 박막의 2차원적 형상으로 주어지는 상수이다.

 

 

Sputter

운동에너지가 아주 큰 기체중의 원자 또는 분자가 고체에 입사하면 내부로 침투해서 고체에 손상을 준다. 이때 침입 도중에 원자는 고체를 형성하는 원자와 충돌하며, 충돌된 원자는 또 다른 원자와 충돌한다. 이런 방법으로 고체 내부에서는 원자-원자의 이체 또는 다단계 충돌이 일어난다. 그 결과 고체 내부의 원자는 본래 위치로부터 여러 방향과 거리로 이동하게 되며 고체표면의 원자가 날아 가버리는 일도 생긴다. 이와 같이 원자 또는 분자 레벨의 입자가 큰 에너지를 갖고 고체와 충돌할 때에 고체를 이루는 원자가 외부로 튀어나가는 현상을 스퍼터링 또는 스퍼터라 부른다. 스퍼터링에 의해 튀어나간 원자(스퍼터원자)를 기판 위에 퇴적시켜 박막을 만들며 이를 스퍼터링법 또는 물리적 증착 방법이라고 한다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) SiO₂를 1㎝×1㎝ 크기로 자른다. 클리닝한다(아세톤에 담그고 아세톤에 녹은 물질을 날리기 위해 알코올로 세척 후 DI water로 헹군다. 마지막으로 질소가스로 물을 제거한다)

 

2) Spurrering 한다(100nm두께의 Cu)

 

3) 수평관상로에서 30분동안 열처리한다(100℃, 200℃, 400℃, 500℃)

 

4) 4point probe로 면저항을 구한 후, 면저항으로 비저항을 구한다

 

5) SEM으로 열처리 온도에 따른 표면의 상태를 관찰한다

 

 

 

[기초공학실험]Cu film의 전기적 특성 분석 실험 레포트