노벨러스, 혁신적인 DIRECTFILL CVD 텅스텐 나이트라이드(WN) 선형 방지막 개발

- ALTUS® DirectFill™ 방지막 기술로 30% 낮은 비아(via) 저항 실현

- 30나노대 및 그 이상의 메모리 소자 대상 공략

뉴스 제공

2010-05-18 09:26

서울--(뉴스와이어)--노벨러스 시스템(NASDAQ: NVLS)은 진보된 메모리 소자에서 텅스텐 비아와 구리배선 연결에 쓰이는 기존 물리 기화 증착(PVD)방식의 Ti 선형막과 금속-유기 화학 기화 증착 방식(MOCVD)의 TiN 방지막을 대체할 혁신적인 DirectFill CVD 텅스텐 나이트라이드(WN) 선형 방지막을 개발했다고 발표했다. 이 WN막은 노벨러스 다중순차증착(MSSD) 방식의ALTUS설비와 특허 받은 PNL®(Pulsed Nucleation Layer) 기술을 이용하여 증착 된다. DirectFill 공정은 기존의 200옹스트롬(angstrom) 두께의 PVD Ti-MOCVD TiN 적층 막에 비해 더 나은 방지막 및 저항 특성을 갖는 아주 얇은 20옹스트롬의 WN 막을 증착하게 되는데, 이러한 극단적으로 얇은 막은 텅스텐 비아 비저항을 30%까지 낮추고 텅스텐 비아 공정을 30나노대와 그 이상 기술 세대까지 가능케 한다.

더 빠르고 에너지 효율이 높은 메모리 소자에 대한 증가하는 수요와 좁아진 구조 크기는 Flash와 DRAM에 구리 배선을 조합시킬 필요성을 야기했다. 흔히 사용되는 조합체계는 첫 번째 금속 층에 하나의 구리 배선을 적용하고 좀 더 전통적인 알루미늄 배선을 다음 층에 사용하는데, 이러한 조합체계는 첫 번째 구리 층에서 알루미늄 층으로의 전기적 연결을 위해 텅스텐 비아의 사용을 필요로 한다. 30나노대 기술세대의 좁아진 구조는 텅스텐 비아 공정에 전통적으로 사용되어 온 Ti/TiN 선형방지막에 대한 새로운 조합과 축척에 대한 문제를 야기한다. PVD-Ti 선형막의 돌출부위는 비아 입구를 좁히고 CVD 텅스텐을 불완전하게 채워지게 하여 비아 중심에 보이드(void)를 만든다. MOCVD TiN막은 최소 두께로 증착되어 실레인(Silane: 텅스텐을 채우기 위한 공정에 사용되는 기체)이 방어막을 통해 확산, 비아 경계에서 높은 비저항 구리 규화막을 형성하는 것을 방지해야 한다. TiN 방지막이 파손되면 텅스텐 헥사플로라이드(WF6)가 Ti 선형층과 반응하여 분화구모양의 결함을 만들 수도 있다. 이러한 PVD Ti와 MOCVD TiN조합 문제들은 높은 비아 비저항과 저하된 전기적 성능, 낮은 소자 신뢰성으로 나타날 수 있다.

노벨러스 엔지니어들은 이러한 문제점들을 기존의 다단계 PVD Ti-MOCVD TiN 적층막을 대체하는 단일층의 DirectFill PNL WN 선형 방지막을 개발함으로써 극복하였다. PNL WN 공정기술은 훌륭한 낮은 비저항 확산 방지막을 가능케 하는 단결정구조와 초 균일성, 20옹스트롬의 두께를 갖는 방지막을 증착한다. 이 증착의 균일한 특성은 기존의 선형 방지막 기술과 관련된 스텦 커버리지 및 그로 인해 막을 잘 채우지 못하는 문제를 해결하며, 막 구조는 구리 배선에 구리 규화물 형성과 분화구 결함을 만드는 확산 방어막의 파손 작용을 제거한다. 또한, 전통적인 PVD Ti-MOCVD TiN 적층 대비 매우 얇으면서 균일한 WN 층은 30% 낮은 비아 비저항을 형성하고 특허 받은 MSSD 공정은 이 분야의 막을 생산함에 있어 최고의 생산성을 제공한다.

디렉트 메탈(direct metal) 사업부문의 총괄 부사장 아론 펠리스(Aaron Fellis)는 “DirectFill WN 기술은 당사 고객에게 기존의 PVD Ti-MOCVD TiN 선형 방지막이 가진 조합 문제를 해결하는 메모리 소자 적용을 위한 진보된 텅스텐 방지막을 제공한다”고 말하면서, “이 새로운 WN 막의 월등한 스텦 커버리지와 조합 성능을 통해 구리 배선 성능을 30나노대 및 그 이상 기술 세대까지 확장 가능케 했다”고 덧붙였다.

그림1. 텅스텐 비아가 구리 배선과 만나는 부분의TEM 이미지. PNL WN/W증착으로 보이드 없이 비아를 채우고 WN와 구리의 경계 면에서 구리 규화물의 형성을 방지함

노벨러스의 ALTUS 텅스텐 증착 기술 소개

1991년에 소개된 ALTUS는 텅스텐 콘택트와 국부 배선 응용을 위한 산업 장비로 업계에서 널리 사용되고 있다. ALTUS PNL기술은 높은 생산성을 갖고 진보된 Nucleation 막을 전면 화학 기화 증착 Fill공정과 함께 조합하였다. 노벨러스 다중순차증착 (MSSD) 방식은 하나의 ALTUS 챔버 내 분리된 스테이션들 위에서 nucleation층과 CVD fill이 순차적으로 수행되는 것을 가능케 한다. 이러한 PNL과 CVD의 조합방식은 우월한 생산성과 생산 가동률을 제공하며 산업계에 가장 낮은 운용 비용의 텅스텐 증착 방안을 마련한다.

노벨러스 회사소개

노벨러스 시스템(Nasdaq: NVLS)은 반도체 업계에 최첨단 공정 설비를 제공하는 글로벌 선도 기업으로 믿을 수 있는 생산성과 혁신적 기술을 고객에게 제공하고 있다. S&P 500 기업이며 캘리포니아 주 산호세에 본사를 두고 전세계에 지사를 운영하고 있다. 보다 자세한 정보는 www.novellus.com에서 찾을 수 있다.

노벨러스시스템 개요
Novellus Systems(NASDAQ: NVLS)은 세계적인 반도체 부품 기업이다

웹사이트: http://www.novellus.com