KR100452040B1 - Method of forming a metal wiring in a semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법에 관한 것으로, 비아홀을 통해 노출된 하부 금속 배선이나 접합부에 포함된 금속 성분의 재반응성(Reactivity)이나 확산(Diffusivity) 특성을 감소시키기 위하여 표면을 실리사이드화하면서 층간 절연막을 소수성(Hydrophobic)에서 보다 덜한 소수성(Less Hydrophobic)으로 변경(Modification)시킨 후 금속 배선 표면의 실리사이드층을 스퍼터 방식의 식각 공정으로 제거하면서 비아홀의 측벽에 금속 실리사이드를 재증착시킴으로써, 금속 성분의 침투에 의해 비아홀 측벽의 막질이 저하되는 것을 방지함과 동시에 층간 절연막의 접착(Adhesion) 특성을 향상시켜 공정의 신뢰성 및 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법이 개시된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming metal wirings in a semiconductor device, wherein silicided surfaces in order to reduce reactivity or diffusivity of metal components included in lower metal wirings or junctions exposed through via holes. Modification of the interlayer insulating film from Hydrophobic to Less Hydrophobic, followed by redepositing the metal silicide on the sidewall of the via hole while removing the silicide layer on the surface of the metal wiring by a sputter etching method. Disclosed is a method of forming a metal wiring of a semiconductor device capable of preventing the film quality of a via hole sidewall from being degraded due to the penetration of the film and improving the adhesion properties of the interlayer insulating film, thereby improving the reliability of the process and the electrical characteristics of the device. .

Description

반도체 소자의 금속 배선 형성 방법{Method of forming a metal wiring in a semiconductor device}Method of forming a metal wiring in a semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법에 관한 것으로, 특히 비아홀의 측벽에서 막질이 저하되는 것을 방지하고 층간 절연막의 접착(Adhesion) 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming metal wirings in semiconductor devices, and more particularly, to a method for forming metal wirings in semiconductor devices capable of preventing film quality from deteriorating on the sidewalls of via holes and improving adhesion properties of an interlayer insulating film.

지금까지 금속 배선을 형성하는 공정에서 콘택 전세정(Contact precleaning) 공정은 스퍼터 식각(Sputter etch)을 이용한 물리적 방법으로 실시되어 왔으나, 이러한 방법은 콘택 저부(Contact bottom) 영역에서 비아홀 측벽으로의 금속 재증착(Redeposition)이 발생되어 층간 절연막의 절연 특성을 저하시키는 문제점이 발생될 수 있다. 이로 인해, 소자의 동작 속도를 증가시키기 위하여 층간 절연막을 저유전(Low-k) 물질로 형성하는데 어려움이 있다. 특히, 저유전 물질로 형성한 층간 절연막이 일반 층간 절연막보다 조밀하지 못하기 때문에 빠른 확산기(Fast Diffuser)로 작용하는 금속 확산(특히, 구리 확산)에 취약할 뿐만 아니라, 표면 특성도 소수성을 나타내는 박막들이 많기 때문에, 금속 재증착 시 측벽의 표면 거칠기가 기존의 절연막에 비해 거칠어질 수 있다. 이로 인해, 후속 공정 시 상부에 형성되는 막들의 스텝 커버리지(Step coverage) 특성이나 접착(Adhesion) 특성이 저하되고, 후속 열공정에 의해 보이드(Void)가 형성되는 문제점이 발생될 수 있다.Until now, the contact precleaning process has been performed by sputter etching in the process of forming metal wires. However, this method has been performed by contacting the metal material from the contact bottom region to the via hole sidewalls. Deposition may occur to deteriorate an insulating property of the interlayer insulating layer. As a result, it is difficult to form the interlayer insulating layer with a low-k material in order to increase the operation speed of the device. In particular, since the interlayer insulating film formed of the low dielectric material is less dense than the general interlayer insulating film, it is not only susceptible to metal diffusion (especially copper diffusion) acting as a fast diffuser, but also has a hydrophobic surface property. Since there are many, the surface roughness of the sidewalls when the metal is redeposited may be rougher than that of the existing insulating film. As a result, a step coverage characteristic or an adhesion characteristic of the films formed thereon may be deteriorated in a subsequent process, and a problem may occur in that voids are formed by a subsequent thermal process.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 비아홀을 통해 노출된하부 금속 배선이나 접합부에 포함된 금속 성분의 재반응성(Reactivity)이나 확산(Diffusivity) 특성을 감소시키기 위하여 표면을 실리사이드화하면서 층간 절연막을 소수성(Hydrophobic)에서 보다 덜한 소수성(Less Hydrophobic)으로 변경(Modification)시킨 후 금속 배선 표면의 실리사이드층을 스퍼터 방식의 식각 공정으로 제거하면서 비아홀의 측벽에 금속 실리사이드를 재증착시킴으로써, 금속 성분의 침투에 의해 비아홀 측벽의 막질이 저하되는 것을 방지함과 동시에 층간 절연막의 접착(Adhesion) 특성을 향상시켜 공정의 신뢰성 및 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, in order to solve the above problem, the present invention provides an interlayer insulating film with silicided surfaces in order to reduce reactivity or diffusivity of metal components included in the lower metal wirings or junctions exposed through the via holes. Infiltration of metal components by changing the hydrophobicity from hydrophobic to less hydrophobic and then redepositing the metal silicide on the sidewall of the via hole while removing the silicide layer on the surface of the metal wiring by a sputtering etching process. The present invention provides a method for forming a metal wiring of a semiconductor device which can prevent the film quality of the via hole sidewalls from deteriorating and improve the adhesion properties of the interlayer insulating film, thereby improving the reliability of the process and the electrical characteristics of the device. There is this.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 실시예에 따른 명칭을 설명하기 위한 소자의 단면도들이다.1A to 1G are cross-sectional views of devices for describing names according to embodiments of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

101 : 반도체 기판 102 : 제1 층간 절연막101 semiconductor substrate 102 first interlayer insulating film

103 : 제1 하드 마스크 104 : 제1 확산 방지막103: first hard mask 104: first diffusion barrier film

105 : 하부 금속 배선 106 : 제2 층간 절연막105: lower metal wiring 106: second interlayer insulating film

107 : 제2 하드 마스크 108a : 비아홀107: second hard mask 108a: via hole

108b : 트렌치 108 : 듀얼 다마신 패턴108b: trench 108: dual damascene pattern

109 : 실리사이드층 110 : 제2 확산 방지막109: silicide layer 110: second diffusion barrier film

111 : 금속 시드층 112 : 상부 금속 배선, 비아 플러그111: metal seed layer 112: upper metal wiring, via plug

본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법은 층간 절연막에 비아홀 및 트렌치로 이루어진 듀얼 다마신 패턴이 형성되어 비아홀을 통해 하부 금속 배선의 일부 영역이 노출되는 반도체 기판이 제공되는 단계와, 실리사이드 처리 공정으로 하부 금속 배선의 노출된 영역에 실리사이드층을 형성하는 단계와, 하부 금속 배선으로부터 실리사이드층을 제거하면서 실리사이드층이 비아홀의 측벽에 재증착되도록 스퍼터 식각을 실시하는 단계 및 듀얼 다마신 패턴을 전도성 물질로 매립하여 상부 금속 배선 및 비아 플러그를 형성하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of forming a metal wiring of a semiconductor device, including providing a semiconductor substrate in which a dual damascene pattern formed of a via hole and a trench is formed in an interlayer insulating layer to expose a portion of the lower metal wiring through the via hole; Forming a silicide layer in an exposed region of the lower metal wiring by a silicide treatment process, performing a sputter etching so that the silicide layer is redeposited on the sidewall of the via hole while removing the silicide layer from the lower metal wiring, and the dual damascene pattern Filling the conductive metal with the conductive material to form the upper metal wiring and the via plug.

상기에서, 실리사이드 처리 공정은 SiH4표면 처리 방식으로 진행하여 하부금속 배선의 노출된 표면에 실리사이드층을 형성하면서, 층간 절연막을 소수성에서 보다 덜한 소수성으로 변경시켜 접착 특성도 동시에 향상시킬 수 있다.In the above, the silicide treatment process may be performed in a SiH 4 surface treatment method to form a silicide layer on the exposed surface of the lower metal interconnection, and change the interlayer insulating film from hydrophobicity to less hydrophobicity, thereby simultaneously improving the adhesive property.

또한, 실리사이드 처리 공정은 선행 공정이 완료되면 시간의 지연 없이 가스를 배출시킨 후 탈착된 H2O가 충분히 배출될 수 있을 정도의 시간 지연을 두고 진행하여 SiH4와 H2O의 반응에 의해 파티클이 발생되는 것을 최소화할 수 있다.In addition, the silicide treatment process proceeds with a time delay such that the desorbed H 2 O can be sufficiently discharged after the gas is discharged without a time delay when the preceding process is completed, and the particles are reacted by the reaction of SiH 4 and H 2 O. This can minimize the occurrence.

상기의 실리사이드 처리 공정은 150 내지 350℃의 온도에서 실시하여 실리사이드층을 100 내지 150Å의 두께로 형성할 수 있다.The silicide treatment process may be performed at a temperature of 150 to 350 ° C. to form the silicide layer in a thickness of 100 to 150 kPa.

한편, 실리사이드 처리 공정은 층간 절연막이 수소에 민감한 경우 플라즈마의 도움 없이 열에 의해서만 표면 처리를 실시하며, 층간 절연막이 수소에 민감하지 않은 경우에는 플라즈마를 발생시켜 표면 처리 효과를 증가시킬 수 있다. 이때, 플라즈마를 발생시키는 경우에는 500 내지 800W 범위에서 저주파 전력과 0 내지 50W 범위에서 고주파 전력을 인가하여 SiH4의 활성화 효율을 증가시킬 수 있다.Meanwhile, in the silicide treatment process, when the interlayer insulating film is sensitive to hydrogen, the surface treatment may be performed only by heat without the aid of plasma, and when the interlayer insulating film is not sensitive to hydrogen, plasma may be generated to increase the surface treatment effect. In this case, in the case of generating the plasma, low-frequency power in the range of 500 to 800W and high-frequency power in the range of 0 to 50W may be applied to increase the activation efficiency of SiH 4 .

실리사이드 처리 공정을 실시한 후 스퍼터 식각을 실시하기 전에, 실리사이드 처리 공정 시 상승된 반도체 기판의 온도를 인-시투로 상온 이하의 온도로 냉각시켜 듀얼 다마신 패턴의 측벽 및 저면의 표면 거칠기를 향상시킬 수 있다.After the silicide treatment process and before the sputter etching, the surface temperature of the sidewalls and the bottom of the dual damascene pattern can be improved by cooling the temperature of the semiconductor substrate elevated during the silicide treatment process to a temperature below room temperature by in-situ. have.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 한편, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be embodied in various different forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도들이다.1A to 1G are cross-sectional views of devices for describing a method for forming metal wires in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 반도체 소자를 형성하기 위하여 트랜지스터 또는 플래시 메모리 셀과 같은 여러 요소(도시되지 않음)가 형성된 반도체 기판(101) 상에 제1 층간 절연막(102) 및 제1 하드 마스크(103) 형성한다. 이어서, 층간 절연막(102)의 소정 영역에 트렌치와 비아홀(도시되지 않음)을 형성하고 트렌치와 비아홀(도시되지 않음)의 측벽에 제1 확산 방지막(103)을 형성한 후 전도성 물질을 매립하여 하부 금속 배선(104)을 형성한다. 이어서, 전체 상부에 제2 층간 절연막(106) 및 제2 하드 마스크(107)를 순차적으로 형성한다.Referring to FIG. 1A, a first interlayer insulating film 102 and a first hard mask 103 are formed on a semiconductor substrate 101 on which various elements (not shown), such as a transistor or a flash memory cell, are formed to form a semiconductor device. Form. Subsequently, a trench and a via hole (not shown) are formed in a predetermined region of the interlayer insulating layer 102, and a first diffusion barrier layer 103 is formed on the sidewalls of the trench and the via hole (not shown). The metal wiring 104 is formed. Subsequently, the second interlayer insulating film 106 and the second hard mask 107 are sequentially formed on the whole.

도 1b를 참조하면, 듀얼 다마신(Dual damascene) 공정으로 하부 금속 배선(104)의 소정 영역이 노출되도록 비아홀(108a)을 형성하고 제2 층간 절연막(106)의 상부에는 트렌치(108b)를 형성하여 비아홀(108a)과 트렌치(108b)로 이루어진 듀얼 다마신 패턴(108)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, a via hole 108a is formed to expose a predetermined region of the lower metal interconnection 104 by a dual damascene process, and a trench 108b is formed on the second interlayer insulating layer 106. As a result, a dual damascene pattern 108 including a via hole 108a and a trench 108b is formed.

도 1c를 참조하면, 비아홀(108a)을 통해 노출된 하부 금속 배선(105)의 표면이 산화되는 것을 방지하기 위하여 시간의 지연(Time delay) 없이 실리사이드 처리 공정을 실시하여 하부 금속 배선(105)의 노출된 표면에 실리사이드층(109)을 형성한다. 여기서, 하부 금속 배선을 구리로 형성한 경우에는 구리 실리사이드층이 형성된다.Referring to FIG. 1C, in order to prevent the surface of the lower metal interconnection 105 exposed through the via hole 108a from being oxidized, a silicide treatment process may be performed without a time delay to prevent the surface of the lower metal interconnection 105 from being oxidized. The silicide layer 109 is formed on the exposed surface. Here, when the lower metal wiring is formed of copper, a copper silicide layer is formed.

한편, 하부 금속 배선(105)의 표면에 실리사이드층(109)을 형성하는 실리사이드 처리 공정은 SiH4표면 처리 방식으로 진행하여 하부 금속 배선(105)의 노출된 표면에 실리사이드층(109)을 형성하면서, 제2 층간 절연막(106)을 소수성(Hydrophobic)에서 보다 덜한 소수성(Less Hydrophobic)으로 변경(Modification)시켜 접착 특성도 동시에 향상시킬 수 있다. 이러한, SiH4표면 처리 공정은 선행 공정이 완료되면 가스를 배출(Degas)시킨 후 시간 지연없이 바로 실시하며, 150 내지 350℃의 온도에서 실시하여 실리사이드층(109)을 100 내지 150Å의 두께로 형성한다. 이때, SiH4표면 처리 공정은 선행 공정이 완료되면 시간의 지연 없이 가스를 배출(Degas)시킨 후 탈착(Desorption)된 H2O가 충분히 배출될 수 있을 정도의 시간 지연을 두고 진행하는 것이 중요하다. 이는, SiH4와 H2O(혹은 O)가 반응하여 파티클이 발생되는 것을 최소화하기 위한 것이다. 또한, 제2 층간 절연막(106)의 저유전 물질 종류에 따라 SiH4표면 처리 공정을 다르게 적용하여 SiH4표면 처리 시 유전 상수가 증가하는 것을 방지한다. 예로써, 수소(Hydrogen)에 민감한 층간 절연막의 경우에는 플라즈마의 도움(Plasma assist) 없이 열(Thermal)에 의해서만 표면 처리를 실시하며, 수소(Hydrogen)에 민감하지 않은 층간 절연막의 경우에는 플라즈마를 발생시켜 표면 처리 효과를 증가시킨다. 플라즈마를 발생시키는 경우에는 500 내지 800W 범위에서 저주파 전력과 0 내지 50W 범위에서 고주파 전력을 인가하여 SiH4의 활성화 효율을 증가시킨다.On the other hand, the silicide treatment process for forming the silicide layer 109 on the surface of the lower metal wiring 105 proceeds to the SiH 4 surface treatment method to form the silicide layer 109 on the exposed surface of the lower metal wiring 105. In addition, the second interlayer insulating layer 106 may be modified from hydrophobic to less hydrophobic to improve adhesion properties. The SiH 4 surface treatment process is performed immediately after the gas is discharged (Degas) and without a time delay when the preceding process is completed. do. At this time, it is important to proceed with the SiH 4 surface treatment with a time delay enough to allow the degassed H 2 O to be sufficiently discharged after degassing without any time delay when the preceding process is completed. . This is to minimize the generation of particles by the reaction of SiH 4 and H 2 O (or O). In addition, the SiH 4 surface treatment may be applied differently according to the kind of low dielectric material of the second interlayer insulating layer 106 to prevent the dielectric constant from increasing during the SiH 4 surface treatment. For example, in the case of an interlayer insulating film sensitive to hydrogen, surface treatment is performed only by thermal without plasma assist, and in the case of an interlayer insulating film not sensitive to hydrogen, plasma is generated. To increase the surface treatment effect. In the case of generating the plasma, low frequency power in the range of 500 to 800 W and high frequency power in the range of 0 to 50 W are applied to increase the activation efficiency of SiH 4 .

이후, SiH4표면 처리 공정 시 상승된 반도체 기판(101)의 온도를 인-시투(In-Situ)로 상온 이하의 온도로 냉각시켜 듀얼 다마신 패턴(108)의 측벽 및 저면의 표면 거칠기를 향상시킨다.Subsequently, in the SiH 4 surface treatment process, the elevated temperature of the semiconductor substrate 101 is cooled to a temperature below room temperature by In-Situ to improve the surface roughness of the sidewall and the bottom of the dual damascene pattern 108. Let's do it.

도 1d 및 도 1e를 참조하면, 스퍼터 식각을 실시한다. 이때, 스터퍼 식각은 아르곤을 사용하여 실시할 수 있다. 스퍼터 식각을 실시하면, 하부 금속 배선(105) 상부에 형성된 실리사이드층(109)이 식각되면서 비아홀(108a)의 측벽에 재증착(Redeposition)된다. 실리사이드층(109)이 하부 금속 배선(105)의 표면으로부터 모두 제거되면, 하부 금속 배선(105)의 표면에 형성된 산화막(도시되지 않음)이 제거된다. 이때, 스퍼터 식각 공정 시 화학적 반응(Chemical activity) 정도가 감소된 실리사이드 성분이 하부 금속 배선(105)의 표면으로부터 떨어져 나와 비아홀(108a)의 측벽에 먼저 재증착된 상태에서 듀얼 다마신 패턴(108)에 전도성 물질이 매립되므로 후속 공정에서 열적 안정성을 확보할 수 있다. 뿐만 아니라, 표면 에너지(Surface energy)를 변화시킬 수 있으므로 접착 특성 및 스텝 커버리지 특성을 향상시킬 수 있다.1D and 1E, sputter etching is performed. In this case, the stuffer etching may be performed using argon. When the sputter etching is performed, the silicide layer 109 formed on the lower metal wiring 105 is etched and redeposited on the sidewall of the via hole 108a. When all of the silicide layer 109 is removed from the surface of the lower metal wiring 105, an oxide film (not shown) formed on the surface of the lower metal wiring 105 is removed. At this time, the dual damascene pattern 108 in a state in which the silicide component having a reduced chemical activity during the sputter etching process is separated from the surface of the lower metal interconnection 105 and redeposited first on the sidewall of the via hole 108a. The conductive material is embedded in the to ensure thermal stability in subsequent processes. In addition, since the surface energy can be changed, the adhesion characteristics and the step coverage characteristics can be improved.

도 1f를 참조하면, 통상의 공정으로 듀얼 다마신 패턴(108)의 측벽 및 저면을 포함한 전체 구조 상부에 제2 확산 방지막(110)을 형성한 후, 듀얼 다마신 패턴(108)의 측벽 및 저면에만 금속 시드층(111)을 형성한다.Referring to FIG. 1F, after the second diffusion barrier layer 110 is formed on the entire structure including the sidewalls and the bottom of the dual damascene pattern 108 in a conventional process, the sidewalls and the bottom of the dual damascene pattern 108 are formed. Only the metal seed layer 111 is formed.

도 1g를 참조하면, 듀얼 다마신 패턴(도 1f의 108) 내부를 전도성 물질(112)로 매립하여 트렌치(도 1f의 108b)에는 금속 배선(112)을 형성하고 및 비아홀(도1f의 108a)에는 비아 플러그(112)를 형성한다.Referring to FIG. 1G, the inside of the dual damascene pattern 108 of FIG. 1F is filled with a conductive material 112 to form a metal interconnect 112 in a trench (108b of FIG. 1F) and a via hole (108a of FIG. 1F). The via plug 112 is formed therein.

상술한 바와 같이, 본 발명은 하부 금속 배선이나 접합부의 표면을 실리사이드화하면서 층간 절연막을 소수성(Hydrophobic)에서 보다 덜한 소수성(Less Hydrophobic)으로 변경(Modification)시킨 후 금속 배선 표면의 실리사이드층을 스퍼터 방식의 식각 공정으로 제거하면서 비아홀의 측벽에 금속 실리사이드를 재증착시킴으로써, 금속 성분의 침투에 의해 비아홀 측벽의 막질이 저하되는 것을 방지함과 동시에 층간 절연막의 접착(Adhesion) 특성을 향상시켜 공정의 신뢰성 및 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, in the present invention, the silicide layer on the surface of the metal wiring surface is sputtered after modifying the interlayer insulating film from hydrophobic to less hydrophobic while silicifying the surface of the lower metal wiring or the junction. By re-depositing the metal silicide on the sidewall of the via hole while removing it by the etching process, the film quality of the via hole sidewall is prevented from being degraded by the penetration of metal components, and the adhesion property of the interlayer insulating film is improved to improve the reliability of the process. The electrical characteristics of the device can be improved.

또한, SiH4표면 처리 공정으로 비아홀 영역에서의 층간 절연막의 표면 에너지를 증가시켜 비아홀 측면에 재증착되는 금속 실리사이드층의 습윤성(Wettability)을 개선할 수 있으므로, 후속 배리어 공정의 스텝 커버리지 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, the SiH 4 surface treatment process can increase the surface energy of the interlayer insulating film in the via hole region, thereby improving the wettability of the metal silicide layer redeposited on the via hole side, thereby improving the step coverage characteristics of the subsequent barrier process. Can be.

한편, 확산 방지막과 층간 절연막 사이에 재증착된 실리사이드층이 존재하므로, 실리사이드층 대신에 재증착된 금속층이 존재할 경우 후속 열공정 시 절연막과 재증착된 금속층의 접착 특성 문제로 인하여 보이드가 발생되는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, since there is a redeposited silicide layer between the diffusion barrier and the interlayer insulating film, if a redeposited metal layer is present instead of the silicide layer, voids may be generated due to a problem of adhesion between the insulating film and the redeposited metal layer during the subsequent thermal process. You can prevent it.

필요에 따라서는, SiH4표면 처리 공정 시 플라즈마를 발생시켜 비아홀 하부의 금속 배선 표면에 형성된 금속 산화막을 수소기(Hydrogen radical)로 동시에 제거함으로써 실리사이드층이 불균일하게 형성되거나 비아 저항이 증가하는 것을 방지할 수 있다.If necessary, plasma is generated during the SiH 4 surface treatment process to simultaneously remove the metal oxide film formed on the surface of the metal wiring under the via hole with hydrogen radicals, thereby preventing the silicide layer from being formed unevenly or increasing the via resistance. can do.

Claims (7)

층간 절연막에 비아홀 및 트렌치로 이루어진 듀얼 다마신 패턴이 형성되어 상기 비아홀을 통해 하부 금속 배선의 일부 영역이 노출되는 반도체 기판이 제공되는 단계;Providing a semiconductor substrate having a dual damascene pattern formed of a via hole and a trench in an interlayer insulating layer to expose a portion of the lower metal wiring through the via hole; 실리사이드 처리 공정으로 상기 하부 금속 배선의 노출된 영역에 실리사이드층을 형성하는 단계;Forming a silicide layer in an exposed region of the lower metal wiring by a silicide treatment process; 상기 하부 금속 배선으로부터 상기 실리사이드층을 제거하면서 상기 실리사이드층이 상기 비아홀의 측벽에 재증착되도록 스퍼터 식각을 실시하는 단계; 및Performing a sputter etching to remove the silicide layer from the lower metal wires and to re-deposit the silicide layer on the sidewall of the via hole; And 상기 듀얼 다마신 패턴을 전도성 물질로 매립하여 상부 금속 배선 및 비아 플러그를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.Filling the dual damascene pattern with a conductive material to form an upper metal wiring and a via plug. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리사이드 처리 공정은 SiH4표면 처리 방식으로 진행하여 상기 하부 금속 배선의 노출된 표면에 상기 실리사이드층을 형성하면서, 상기 층간 절연막을 소수성에서 보다 덜한 소수성으로 변경시켜 접착 특성도 동시에 향상시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.The silicide treatment process proceeds by SiH 4 surface treatment to form the silicide layer on the exposed surface of the lower metal interconnection, while changing the interlayer insulating film from hydrophobicity to less hydrophobicity, thereby simultaneously improving adhesive properties. A metal wiring formation method of a semiconductor element. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리사이드 처리 공정은 선행 공정이 완료되면 시간의 지연 없이 가스를 배출시킨 후 탈착된 H2O가 충분히 배출될 수 있을 정도의 시간 지연을 두고 진행하여 상기 SiH4와 상기 H2O의 반응에 의해 파티클이 발생되는 것을 최소화하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.When the silicide treatment process is completed, the gas is discharged without a time delay after the preceding process is completed, and a time delay is sufficient to allow sufficient removal of the desorbed H 2 O by the reaction between the SiH 4 and the H 2 O. A method for forming metal wirings in a semiconductor device, characterized by minimizing the generation of particles. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 실리사이드 처리 공정은 150 내지 350℃의 온도에서 실시하여 상기 실리사이드층을 100 내지 150Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.The silicide treatment step is performed at a temperature of 150 to 350 ° C. to form the silicide layer to a thickness of 100 to 150 kPa. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리사이드 처리 공정은 상기 층간 절연막이 수소에 민감한 경우 플라즈마의 도움 없이 열에 의해서만 표면 처리를 실시하며, 상기 층간 절연막이 수소에 민감하지 않은 경우에는 플라즈마를 발생시켜 표면 처리 효과를 증가시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.In the silicide treatment process, when the interlayer insulating film is sensitive to hydrogen, the surface treatment is performed only by heat without the aid of plasma, and when the interlayer insulating film is not sensitive to hydrogen, plasma is generated to increase the surface treatment effect. Metal wiring formation method of a semiconductor element. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 플라즈마를 발생시키는 경우에는 500 내지 800W 범위에서 저주파 전력과 0 내지 50W 범위에서 고주파 전력을 인가하여 SiH4의 활성화 효율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.In the case of generating the plasma, a metal wiring forming method of a semiconductor device, characterized in that the activation efficiency of SiH 4 is increased by applying a low frequency power in a range of 500 to 800W and a high frequency power in a range of 0 to 50W. 제 1 항에 있어서, 상기 실리사이드 처리 공정을 실시한 후 상기 스퍼터 식각을 실시하기 전에,The method of claim 1, wherein after performing the silicide treatment process, before performing the sputter etching, 상기 실리사이드 처리 공정 시 상승된 상기 반도체 기판의 온도를 인-시투로 상온 이하의 온도로 냉각시켜 상기 듀얼 다마신 패턴의 측벽 및 저면의 표면 거칠기를 향상시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.Cooling the temperature of the semiconductor substrate elevated during the silicide treatment process to a temperature below room temperature by in-situ to improve surface roughness of sidewalls and bottom surfaces of the dual damascene pattern. .
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