증착공정 Electro-migration, Stress-migration

Electro-migration

얇은 박막이나 Wire 형태의 전도체에 높은 전류밀도가 가해질 때 Mass transport가 일어나는 현상이다. 이로 인해 hillock이나 bridge, void 같은 defect이 생겨 device의 성능 저하를 초래한다.

 

Electro-migration의 대표적인 mechanism

Electron wind force

높은 전류 밀도에서, 전자는 금속 이온에 충분한 momentum을 가하여 양극(anode) 쪽으로(anode) 이동 가능하다.

 

Grain-boundary diffusion

금속 다결정에 존재하는 grain-boundary triple points에서 diffusion이 일어나 부분적으로 금속원자의 축적이나 손실이 있을 수 있다.

Electro-migration 해결법

1.Film의 두께를 최대한 균일(uniform)하게 제작한다

2.Grain boundary를 확대(enlarge)한다

3.분자량이 크거나 electro-migration에 저항성이 있는 금속(Cu)을 섞는다.

4.Cu와 SiO2의 접착력을 향상시키기 위해 불순물 첨가

 

Electro-migration

 

Stress-migration

알루미늄 배선의 폭이 좁아지면서 전류가 흐르지 않는 곳에서 온도 스트레스를 가하면 Electro-migration과 유사한 단선이 발생할 수 있다. 이러한 현상은 Electro-migration처럼 전류에 의한 것이 아니고, 금속과 보호막 사이의 열팽창 계수 차이에 의한 것이다.