| 초록 |
반도체 집적회로가 고집적화, 초미세화됨에 따라 반도체 소자를 연결하는 금속 배선의 폭 및 간격도 수 나노미터 크기로 감소되어야 한다. 현재 반도체 회로에서는 구리가 배선으로 사용되고 있다. 그러나 배선 폭이 감소되면 구리 배선의 저항이 급격하게 증가하게 되고, 이로 인해 소자의 RC 지연 및 발열 문제가 초래된다. 따라서 구리보다 저항이 낮은 배선 재료를 개발하기 위한 연구가 최근 관심을 끌고 있다. 그래핀은 탄소원자로 이루어진 2차원 소재로, 우수한 전기적 특성 및 열적, 화학적 안정성으로 인해 구리 배선을 대체할 차세대 배선 소재로 각광받고 있다. 일반적으로 그래핀은 메탄 가스를 탄소소스로 이용하여 화학기상증착법으로 합성된다. 그러나 그래핀 합성 공정은 800-1000 ˚C 에서 진행되기 때문에, 고온에 취약한 반도체 소자 위에 직접 그래핀을 합성할 경우 소자에 물리적 손상을 줄 수 있다. 본 연구에서는 벤젠을 탄소소스로 이용하여 100-300 ˚C의 저온에서 그래핀을 합성하였다. 또한 구리 배선 위에 직접 그래핀을 합성해 구리/그래핀 적층 구조를 제작하였으며, 그래핀/구리 적층 구조의 배선 특성을 평가하였다. 구리/그래핀 적층 배선은 구리 배선에 비해 파괴전류밀도(breakdown current density)와 평균파괴수명(mean-time-to-failure) 특성이 개선되었으며, 이는 그래핀의 우수한 전기적 특성과 화학적 안정성에 기인한 것으로 생각된다. |
