CoWP 박막의 전착에 대한 연구

Abstract

CoWP박막은 구리 배선의 산화 및 확산을 방지하는 능력이 탁월하여 표면보호막/산화방지막으로 사용되고 있으며, 경도와 내부식성이 우수하여 탄소강의 부식을 막는 새로운 코팅물질로 주목 받고 있다. 본 연구에서는 CoWP 박막 전착을 수행하여, 전해질 내의 각 이온의 농도, 전해질의 pH, 전착 온도의 영향에 대하여 살펴보았다. 전기화학분석을 통하여 CoWP 박막 전착의 반응속도가 물질전달속도에 의해 결정됨을 알 수 있었으며, 박막의 결정핵 생성은 instantaneous 모델을 따름을 확인하였다. 전착된 CoWP 박막 내에는 원자상태의 Co, W, P와 더불어 hydroxide/oxide가 존재하였다. 하지만 hydroxide/oxide는 주로 박막의 표면에 존재하였음을 확인하였다. CoWP 박막의 두께는 Co2+와 PO23- 이온의 농도가 증가할수록, WO42- 이온의 농도가 감소할수록 증가하였다. 전해질 농도를 변화함으로써 CoWP박막 내의 조성을 변화할 수 있었는데 Co는 64~83, W은 0.5~24, P은 6~20 at.%로 조절할 수 있었다. 박막 내의 P의 함유량에 따라 박막의 미세구조와 표면조도가 변하였다. 한편, 전해질의 pH가 증가함에 따라 박막 내 hydroxide의 양이 증가하였다. 전류 효율은 전해질의 pH가 6, 7일 때, 박막의 두께는 pH가 5일 때 최대를 보였다. 산성 전해질에서 많은 양의 P가 전착되었으며, 이에 따라 박막의 미세구조가 무정형구조를 보였다. 전착 온도가 증가함에 따라 박막의 두께와 박막 내 코발트 함유량이 증가하였으며, 이에 따라 결정의 크기도 증가하였다. 전착된 CoWP 코팅은 고온에서도 경도가 감소하지 않고 오히려 증가하였다. 또한 CoWP 코팅은 Cr 코팅에 비해 더 낮은 부식전위를 가져 내부식성 역시 우수함을 확인하였다.