메모리 소자가 초미세화됨에 따라 선폭의 감소로 인해 금속 배선의 저항이 증가하는 현상이 매우 중대한 문제로 대두되었다. Mo 기반 재료는 낮은 두께에서의 낮은 비저항과 우수한 산화 저항성 때문에 차세대 금속 배선 재료 후보로 연구되어 왔다. 그러나 원자층 증착(atomic layer deposition)과 같은 증기 증착 방법에 적합한 전구체의 개발은 미성숙한 상태이다. 본 연구에서는 새로운 금속 배선 후보로서 사이클로펜타디에닐(cyclopentadienyl) 기반 전구체를 이용한 초저비저항 MoCx 박막을 제안한다. 무할로겐 액상 전구체를 사용하여, 200–300 °C의 넓은 공정 창(process window)에서 플라즈마 강화 원자층 증착(PEALD)으로 MoCx 박막을 성공적으로 증착하였다. 유의미한 인큐베이션 기간 없이 SiO2 기판 위에 균일하고 연속적인 박막이 증착됨을 확인하였다. 본 연구의 가장 중요한 결과는, 증착 직후 MoCx 박막이 8–20 μΩ·cm의 초저비저항을 보였으며, 이러한 초저비저항은 두께가 4.25 nm까지 극박인 경우에도 유지되었고 600 °C까지의 급속 열처리(rapid thermal annealing) 이후에도 그대로 유지되었다는 점이다. 이는 서브 10 nm 소자 스케일 수준에서 사용 가능한 보고된 금속 배선 후보 재료들 중 최저 비저항 값이다. 매우 얇은 두께에서의 초저비저항과 우수한 열적 안정성은, 본 연구에서 제안한 MoCx 박막이 반도체 산업에서 차세대 금속 배선 재료로서 다양한 응용 분야에 적용될 수 있음을 시사한다.

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