[stack#034] 배리어 · 잇기 — 칩 속 전선 둘레에 까는 아주 얇은 층 왜 마음대로 더 얇게 깔 수 없을까요?

칩 속 전선 둘레에 까는 아주 얇은 층, 왜 마음대로 더 얇게 깔 수 없을까요?

첫눈은 땅에 군데군데 내려앉다가, 한참 지나야 빈틈없이 하얗게 덮이죠.

구리 전선 둘레에는 구리가 번지지 않게 막는 층을 먼저 깝니다.

이 층은 구리가 번지는 것을 막고, 아래 막에 달라붙도록 돕습니다.

구리 같은 금속이 번지는 것은 칩의 신뢰성을 해치는 큰 원인으로 꼽힙니다.

전선이 가늘어지면 이 층이 자리를 차지해, 더 얇게 깔게 됩니다.

이 층도 전기 저항이 있어서 전선의 저항에 더해집니다.

층이 두꺼울수록 전기가 실제로 흐르는 단면(유효 단면)이 줄어듭니다.

층을 얇게 하면 저항은 낮아지지만, 막는 힘과는 서로 맞섭니다.

그럼 그냥 아주 얇게 깔면?

처음엔 섬처럼 띄엄띄엄 붙어, 그 틈으로 구리가 번집니다.

층을 얇게 할수록 막이 자리 잡기 시작하는 것이 늦어지고, 바늘구멍이 생겨 막이 끊깁니다.

끊긴 곳은 구리가 번지는 길이 됩니다.

그래서 한 겹씩 쌓는 방법으로, 처음부터 촘촘히 붙게 깝니다.

이렇게 깐 층이 배리어입니다.

한 겹씩 쌓는 방법을 ALD라고 부르고, 구멍 없이 이어지는 막을 만드는 데 씁니다.

아주 얇으면 띄엄띄엄 붙어 틈이 나니, 처음부터 촘촘히 붙게 깝니다.

결국, 아주 얇으면 띄엄띄엄 붙어 틈이 나니 처음부터 촘촘히 붙게 깐다.

이미지 AI 생성 · 개념도

출처

· https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c02933

· Electromigration Reliability of Barrierless Ruthenium and Molybdenum for Sub-10 nm Interconnection. ACS Applied Electronic Materials (2023).

https://doi.org/10.1021/acsaelm.3c00070

· Grain-boundary/interface structures and scatterings of ruthenium and molybdenum metallization for low-resistance interconnects. Applied Surface Science (2024).

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.158832

· Atomic Layer Deposition: An Overview. Chemical Reviews (ACS) (2010).

https://doi.org/10.1021/cr900056b

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