Research on electromigration-resistance improvement of Cu interconnect by graphene and polymer/graphene composite capping layer = 그래핀과 고분자/그래핀 혼합물 캡핑층을 이용한 구리 배선의 일렉트로마이그레이션 저항성 개선 연구

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본 학위 논문에서는 환원된 그래핀 옥사이드 (rGO)와 폴리비닐피롤리딘 (PVP)/그래핀 옥사이드(GO) 캡핑층이 구리 배선의 수명에 미치는 영향에 대한 연구가 수행되었다. 우선, rGO 캡핑층의 도입이 구리 배선 표면에서의 electromigration 현상을 억제시키는데 효과적인 것으로 드러났다. 기존 연구된 화학기상증착법(CVD)으로 증착된 그래핀의 경우 그래핀 캡핑층으로의 전류 분배가 구리 배선에 흐르는 전류 밀도를 감소시키는 효과를 주기 때문에 구리 배선의 수명 증가 효과가 보이는 반면, 본 연구에서 보인 rGO 캡핑층이 형성된 구리 배선의 수명 증가는 rGO 캡핑층 표면에 존재하는 작용기들이 배선 표면의 구리 원자들과 상호작용을 하고, 이로 인하여 배선 표면에서 발생하는 electromi-gration 현상이 억제되었을 것으로 추측된다. 두 번째로, 그래핀 기반 캡핑층의 electromigration 억제 효과를 증대시키기 위한 방법으로 고분자 물질과 GO의 혼합물이 제안되었다. 이를 위한 고분자 물질로는 PVP가 선택되었으며 GO 용액과 혼합시킴으로써 GO 표면의 functionalization 이 수행되었다. PVP/GO 혼합물을 이용한 얇은 캡핑층이 형성된 구리 배선의 경우 수명이 획기적으로 증대된 모습을 보였다. Electromigration 측정 결과로부터 추출된 activation energy는 순수 구리 배선이 0.76 eV, PVP/GO 캡핑층이 형성된 구리 배선이 1.23 eV 으로 얻어졌다. 이는 구리 원자의 주된 elec-tromigration 경로가 Cu-SiNx 계면으로부터 배선 내부의 grain boundary 로 변화되었음을 나타내며, 그래핀 기반 캡핑층이 향후 차세대 배선 안정성 측면의 solution으로써 가능성이 있음을 시사하는 결과이다.
Advisors
Cho, Byung Jinresearcher조병진researcher
Description
한국과학기술원 :전기및전자공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2015
Identifier
325007
Language
eng
Description

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학과, 2015.2 ,[vi, 40 p. :]

Keywords

Cu Interconnect; Electromigration; Reduced Graphene Oxide; Polyvinylpyrrolidone; Graphene Functionalization; Capping Layer; 구리 배선; 일렉트로마이그레이션; 환원된 그래핀 옥사이드; 폴리비닐피롤리돈; 그래핀 개질; 캡핑층

URI
http://hdl.handle.net/10203/206800
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=608527&flag=dissertation
Appears in Collection
EE-Theses_Master(석사논문)
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