KR100464267B1 - Method for manufacturing copper line of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 기판 상부에 제 1층간 절연막과 하부 배선을 형성하고 하부 배선이 형성된 결과물에 제 1확산 방지막과 제 2층간 절연막 및 제 2확산 방지막을 형성하고, 제 2확산 방지막 내지 제 1확산 방지막을 식각해서 하부 배선이 드러나는 비아홀을 형성하고, 비아홀 측벽에 제 1배리어 메탈을 형성하고 비아홀에 구리 또는 구리 합금을 매립하여 플러그를 형성하고, 결과물에 제 3층간 절연막을 형성하고 제 3층간 절연막을 식각해서 상부 배선의 공간을 정의하는 홈을 형성한 후에, 제 3층간 절연막의 홈 측벽에 제 2배리어 메탈을 형성하고 홈에 구리 또는 구리 합금을 매립하여 상부 배선을 형성한다. 따라서, 본 발명은 상부 배선 하부의 확산 방지막을 남겨 구리의 플럭스 불연속점과, 상부 배선 및 플러그 측벽에 서로 분리된 배리어 메탈로 인해 전류 집중 현상이 감소시켜 구리 배선의 EM 불량 원인으로 인한 소자의 수율 및 신뢰성 저하를 개선할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a copper wiring of a semiconductor device, and more particularly, to form a first interlayer insulating film and a lower wiring on a semiconductor substrate, and to form a first diffusion prevention film, a second interlayer insulating film, and a second diffusion prevention film on a resultant in which the lower wiring is formed. Forming a via hole through which the lower wiring is exposed by etching the second diffusion preventing film and the first diffusion preventing film, forming a first barrier metal on the sidewall of the via hole, and embedding copper or a copper alloy in the via hole to form a plug. After forming the third interlayer insulating film and etching the third interlayer insulating film to form a groove defining a space of the upper wiring, a second barrier metal is formed on the groove sidewall of the third interlayer insulating film and the copper or copper alloy is embedded in the groove. To form the upper wiring. Accordingly, the present invention reduces the current concentration due to the flux discontinuity of copper and the barrier metal separated from each other on the upper wiring and the plug sidewall, leaving the diffusion barrier under the upper wiring, so that the yield of devices due to the EM failure of the copper wiring is reduced. And deterioration in reliability can be improved.

Description

반도체 소자의 구리 배선 형성 방법{METHOD FOR MANUFACTURING COPPER LINE OF SEMICONDUCTOR DEVICE}Copper wiring formation method of a semiconductor device {METHOD FOR MANUFACTURING COPPER LINE OF SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 제조방법에 관한 것으로서, 특히 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor, and more particularly, to a method for forming a copper wiring of a semiconductor device.

일반적으로, 반도체 소자 제조시 소자와 소자간 또는 배선과 배선간을 전기적으로 연결시키기 위해 금속 배선을 사용하고있다. 금속 배선 재료로 알루미늄(Al) 또는 텅스텐(W)이 널리 사용되고 있으나, 낮은 융점과 높은 비저항으로 인하여 초고집적 반도체 소자에 더 이상 적용이 어렵게 되었다.In general, in the manufacture of semiconductor devices, metal wires are used to electrically connect the devices and the devices or the wires and the wires. Although aluminum (Al) or tungsten (W) is widely used as a metal wiring material, its low melting point and high resistivity make it difficult to apply to ultra-high density semiconductor devices.

반도체 소자의 초고집적화에 따라 비저항은 낮고 일렉트로마이그레이션(electromigration; EM) 및 스트레스마이그레이션(stressmigration; SM) 등의 신뢰성이 우수한 물질의 이용이 필요하게 되었으며, 이에 부합할 수 있는 가장 적합한 재료로 구리가 최근에 관심의 대상이 되고 있으며, 그 이유로는 구리의 녹는점이 1080℃로서 비교적 높을 뿐만 아니라(알루미늄; 660℃, 텅스텐; 3400℃), 비저항은 1.7μΩ㎝로서(알루미늄;2.7μΩ㎝, 텅스텐; 5.6μΩ㎝) 매우 낮기 때문이다. 구리와 같이 널리 사용되는 금속 배선 재료로 순수 구리에 비하여 비저항이 크게 높지 않으면서 신뢰성과 내식성이 우수한 구리 합금이 있다.Due to the ultra-high integration of semiconductor devices, it is necessary to use materials having low resistivity and highly reliable materials such as electromigration (EM) and stress migration (SM), and copper is the most suitable material to cope with this. In addition, the melting point of copper is relatively high as 1080 ° C. (aluminum; 660 ° C., tungsten; 3400 ° C.), and the specific resistance is 1.7 μΩ cm (aluminum; 2.7 μΩ cm, tungsten; 5.6). μΩcm) is very low. As a widely used metal wiring material such as copper, there is a copper alloy that is excellent in reliability and corrosion resistance without significantly higher specific resistance than pure copper.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 반도체 소자의 구리 배선의 형태를 나타낸 수직 단면도들이다. 이들 도면을 참조하여 종래 구리 배선의 제조 방법에 대해 설명한다.1 and 2 are vertical cross-sectional views showing the shape of a copper wiring of a semiconductor device according to the prior art. With reference to these drawings, the manufacturing method of a conventional copper wiring is demonstrated.

먼저 반도체 기판의 제 1층간 절연막(10) 상부에 하부 배선(14)을 형성한다. 이때, 하부 배선(14) 아래 및 측벽에는 배리어 메탈(12)이 형성된다. 그리고 하부 배선(14)이 형성된 결과물에 확산 방지막(16)으로서 질화막을 증착하고 그 위에 적어도 1층이상의 제 2층간 절연막(18, 20)과 제 3층간 절연막(22)을 순차적으로 형성한다. 그런 다음 제 3층간 절연막(22)에 상부 배선용 홈을 형성하고 그리고 제 2층간 절연막(18, 20) 및 확산 방지막(16)에 비아홀을 형성함으로써 듀얼 다마신 홀을 형성한다. 이어서 듀얼 다마신 홀에 배리어 메탈(24)을 형성하고 듀얼 다마신 홀에 구리 또는 구리 합금을 매립하고 그 표면을 평탄화하여 하부 배선(14)에 연결되는 상부 배선(26)을 형성한다. 이러한 종래 기술에 있어서, 도 2와 같이 제 3층간 절연막(22) 하부에 확산 방지막(19)을 추가 형성할 수도 있다.First, the lower wiring 14 is formed on the first interlayer insulating film 10 of the semiconductor substrate. At this time, the barrier metal 12 is formed under the lower wiring 14 and sidewalls. The nitride film is deposited as a diffusion barrier 16 on the resultant on which the lower wiring 14 is formed, and at least one or more second interlayer insulating films 18 and 20 and a third interlayer insulating film 22 are sequentially formed thereon. Then, a dual damascene hole is formed by forming an upper wiring groove in the third interlayer insulating film 22 and via holes in the second interlayer insulating films 18 and 20 and the diffusion barrier film 16. Subsequently, the barrier metal 24 is formed in the dual damascene hole, and copper or a copper alloy is embedded in the dual damascene hole, and the surface thereof is planarized to form the upper wiring 26 connected to the lower wiring 14. In this conventional technique, as shown in FIG. 2, a diffusion barrier film 19 may be further formed below the third interlayer insulating film 22.

하지만, 종래 기술에 위한 구리 배선의 제조 방법에 있어서, 가장 큰 문제점으로 대두되고 있는 EM 현상은 다음과 같은 원인에 의해 발생된다.However, in the manufacturing method of the copper wiring for the prior art, the EM phenomenon which arises as the biggest problem is caused by the following causes.

첫 번째, 구리의 듀얼 다마신 공정 중에서 열공정 및 각각의 박막층에 의한 스트레스에 의하여 층간 절연막 내부로 구리 이온이 아웃디퓨전(outdiffusion)하게 된다. 이를 방지하기 위해서는 구리 배선과 층간 절연막 사이에 배리어 메탈을 추가함으로써 구리 배선을 보호하게 된다. 그러나 도 1과 같이, EM 테스트시 전자 흐름(e)이 발생하게 되고 듀얼 다마신 홀 전체에 있는 배리어 메탈에 의해 전류 흐름이 단절되어 전류 집중현상이 발생하게 된다. 또한 구리 플럭스가 크라우딩 포인트(crowding point)에 구리가 이동함으로써 하부 배선의 바닥에 보이드(f)가 발생하게 되고 이로 인해 EM 불량이 발생하게 된다.First, in the dual damascene process of copper, copper ions are outdiffused into the interlayer insulating film due to the thermal process and the stress of each thin film layer. To prevent this, the copper wiring is protected by adding a barrier metal between the copper wiring and the interlayer insulating film. However, as shown in FIG. 1, electron flow (e) is generated during EM testing, and current flow is interrupted by barrier metal in the entire dual damascene hole, resulting in current concentration. In addition, the copper flux moves to the crowding point, so that the void f is generated at the bottom of the lower wiring, which causes EM failure.

두 번째, 듀얼 다마신의 비아홀 내부에 배리어 메탈(24)에 의한 구리 플럭스의 불연속에 의해 생성되는 EM 불량이다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 상기 듀얼 다마신의 비아홀 측벽의 하부 배리어 메탈(24a)과 분리되도록 상기 듀얼 다마신의 홈 측벽에도 상부 배리어 메탈(24b)을 형성함으로서 구리 플럭스의 불연속점을 해결하였다. 하지만, 비아홀 형성 및 구리 금속 매립후 증착된 상부의 확산 방지막(19) 및 금속 배선 형성을 위한 제 3층간 절연막(22) 증착 및 식각시 절연막 하부에 위치한 확산 방지막(19)을 함께 모두 식각하므로 상부 배선(26)의 구리가 직접 제 2층간 절연막(20)과 접하게 되어 제 2층간 절연막(20)으로 아웃디퓨전되는 문제점이 있었다.Second, EM defects generated by the discontinuity of the copper flux by the barrier metal 24 inside the via holes of dual damascene. In order to prevent this phenomenon, the discontinuity point of the copper flux was solved by forming the upper barrier metal 24b on the groove sidewall of the dual damascene so as to be separated from the lower barrier metal 24a of the via hole sidewall of the dual damascene. However, the upper portion of the diffusion barrier layer 19 deposited after the via hole formation and the copper metal filling and the diffusion barrier layer 19 positioned below the insulation layer are etched together during the deposition and etching of the third interlayer dielectric layer 22 for forming the metal wiring. The copper of the wiring 26 is in direct contact with the second interlayer insulating film 20, and there is a problem in that it is out diffused into the second interlayer insulating film 20.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 듀얼 다마신의 비아홀을 형성하고 비아홀에 배리어 메탈 및 플러그를 형성한 후에 듀얼 다마신의 홈을 형성하고 비아홀에 배리어 메탈 및 상부 배선을 형성함으로써 상부 배선 하부의 확산 방지막을 남겨 구리의 플럭스 불연속점과, 상부 배선 및 플러그 측벽에 서로 분리된 배리어 메탈로 인해 전류 집중 현상이 감소시켜 구리 배선의 EM 불량 원인으로 인한 소자의 수율 및 신뢰성 저하를 개선할 수 있는 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to form a dual damascene via hole and to form a barrier metal and plug in the via hole, and then to form a groove of the dual damascene and the barrier metal and the upper wiring in the via hole in order to solve the problems of the prior art. This reduces the concentration of current due to the flux discontinuity of the lower part of the upper wiring and the barrier metal separated from each other on the upper wiring and the plug sidewall, reducing the yield and reliability of the device due to the EM failure of the copper wiring. The present invention provides a method for forming a copper wiring of a semiconductor device that can be improved.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체 기판 상부에 제 1층간 절연막을 형성하는 단계와, 제 1층간 절연막에 하부 배선을 형성하는 단계와, 하부 배선이 형성된 결과물에 제 1확산 방지막과 제 2층간 절연막 및 제 2확산 방지막을 형성하는 단계와, 제 2확산 방지막 내지 제 1확산 방지막을 식각해서 하부 배선이드러나는 비아홀을 형성하는 단계와, 비아홀 측벽에 제 1배리어 메탈을 형성하고 비아홀에 구리 또는 구리 합금을 매립하여 플러그를 형성하는 단계와, 결과물에 제 3층간 절연막을 형성하고 제 3층간 절연막을 식각해서 상부 배선의 공간을 정의하는 홈을 형성하는 단계와, 제 3층간 절연막의 홈 측벽에 제 2배리어 메탈을 형성하고 홈에 구리 또는 구리 합금을 매립하여 상부 배선을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate, forming a lower wiring on the first interlayer insulating film, and forming a lower wiring between the first diffusion barrier layer and the second layer. Forming an insulating film and a second diffusion barrier layer, etching the second diffusion barrier layer to the first diffusion barrier layer, forming a via hole extending through the lower wiring, forming a first barrier metal on the sidewall of the via hole, and forming copper or copper in the via hole Embedding the alloy to form a plug, forming a third interlayer insulating film in the resultant, etching the third interlayer insulating film to form a groove defining a space of the upper wiring, and forming a groove on the sidewall of the groove of the third interlayer insulating film. Forming a barrier metal and embedding copper or a copper alloy in the groove to form the upper wiring.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 방법은 반도체 기판 상부에 제 1층간 절연막을 형성하는 단계와, 제 1층간 절연막에 하부 배선을 형성하는 단계와, 하부 배선이 형성된 결과물에 제 1확산 방지막과 제 2층간 절연막 및 제 2확산 방지막을 형성하는 단계와, 제 2확산 방지막 내지 제 1확산 방지막을 식각해서 하부 배선이 드러나는 비아홀을 형성하는 단계와, 비아홀 측벽에 제 1배리어 메탈을 형성하고 비아홀에 구리 또는 구리 합금을 매립하여 플러그를 형성하는 단계와, 결과물에 제 3층간 절연막을 형성하고 제 3층간 절연막 및 제 2확산 방지막의 일부를 식각해서 상부 배선의 공간을 정의하는 홈을 형성하는 단계와, 제 3층간 절연막 및 제 2확산 방지막의 홈 측벽에 제 2배리어 메탈을 형성하고 홈에 구리 또는 구리 합금을 매립하여 상부 배선을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, another method of the present invention provides a method of forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate, forming a lower wiring on the first interlayer insulating film, and forming a first wiring on the first interlayer insulating film. Forming a second interlayer insulating film and a second diffusion barrier layer, etching a second diffusion barrier layer or a first diffusion barrier layer to form a via hole in which lower wiring is exposed, and forming a first barrier metal on the sidewall of the via hole Forming a plug by embedding copper or a copper alloy, forming a third interlayer insulating film in the resultant, and etching a part of the third interlayer insulating film and the second diffusion preventing film to form a groove defining a space of the upper wiring; A second barrier metal is formed on the sidewalls of the grooves of the third interlayer insulating film and the second diffusion barrier layer, and the copper or copper alloy is buried in the grooves. It comprises the step of forming a line.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 반도체 소자의 구리 배선의 형태를 나타낸 수직 단면도들,1 and 2 are vertical cross-sectional views showing the shape of a copper wiring of a semiconductor device according to the prior art,

도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법을 설명하기 위한 공정 순서도,3 to 7 are process flowcharts illustrating a method for forming a copper wiring of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법을 설명하기 위한 공정 순서도.8 is a flowchart illustrating a method of forming a copper interconnection of a semiconductor device in accordance with another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

100 : 반도체 기판의 제 1층간 절연막100: first interlayer insulating film of semiconductor substrate

102 : 배리어 배탈 104 : 하부 배선102 barrier barrier 104 lower wiring

106 : 제 1확산 방지막 108, 110 : 제 2층간 절연막106: first diffusion barrier film 108, 110: second interlayer insulating film

112 : 제 2확산 방지막 114, 124 : 포토레지스트 패턴112: second diffusion barrier film 114, 124: photoresist pattern

116 : 비아홀 118 : 제 1배리어 메탈116: via hole 118: first barrier metal

120 : 플러그 122 : 제 3층간 절연막120 plug 122 third interlayer insulating film

126 : 홈 128 : 제 2배리어 메탈130 : 상부 배선126: groove 128: second barrier metal 130: upper wiring

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법을 설명하기 위한 공정 순서도로서, 이를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 배선 제조 공정은 다음과 같다.3 to 7 are process flowcharts illustrating a method for forming a copper wiring of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Referring to this, a copper wiring manufacturing process according to an embodiment of the present invention is as follows.

먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 기판의 제 1층간 절연막(100) 상부에 배리어 메탈(102) 및 하부 배선(104)을 형성한다. 그리고 하부 배선(104)이 형성된 결과물에 제 1확산 방지막(106)으로서 질화막을 증착하고 그 위에 적어도 1층이상의 제 2층간 절연막(108, 110)과 제 2확산 방지막(112)을 형성한다.First, as shown in FIG. 3, the barrier metal 102 and the lower wiring 104 are formed on the first interlayer insulating layer 100 of the semiconductor substrate. Then, a nitride film is deposited as a first diffusion barrier film 106 on the resultant on which the lower wiring 104 is formed, and at least one or more second interlayer insulating films 108 and 110 and a second diffusion barrier film 112 are formed thereon.

그 다음 제 2확산 방지막(112) 상부에 듀얼 다마신의 비아홀을 정의하는 포토레지스트 패턴(114)을 형성한다.Next, a photoresist pattern 114 defining a via hole of dual damascene is formed on the second diffusion barrier layer 112.

이어서 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트 패턴(114)을 이용한 건식 식각 공정으로 제 2확산 방지막(112)과 제 2층간 절연막(108, 110) 및 제 1확산 방지막(106)을 식각해서 하부 배선(104)이 드러나는 비아홀(116)을 형성한다. 그리고 비아홀(116) 측벽에 제 1배리어 메탈(118)을 형성한다. 이때, 제 1배리어 메탈(118)은 Ta/TaN이다.Subsequently, as shown in FIG. 4, the second diffusion barrier 112, the second interlayer insulating layers 108 and 110, and the first diffusion barrier 106 are etched by a dry etching process using the photoresist pattern 114. A via hole 116 is formed through which the lower wiring 104 is exposed. The first barrier metal 118 is formed on the sidewall of the via hole 116. At this time, the first barrier metal 118 is Ta / TaN.

계속해서 도 5에 도시된 바와 같이, 비아홀(116)에 구리 또는 구리 합금을 매립하고 평탄화하여 플러그(120)를 형성한다. 그리고 상기 결과물 전면에 제 3층간 절연막(122)을 형성하고 그 위에 듀얼 다마신의 배선 영역을 정의하는 포토레지스트 패턴(124)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 5, the plug 120 is formed by embedding and planarizing copper or a copper alloy in the via hole 116. In addition, a third interlayer insulating layer 122 is formed on the entire surface of the resultant, and a photoresist pattern 124 defining a wiring area of dual damascene is formed thereon.

그런 다음 도 6에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(124)을 이용하여 건식 식각 공정으로 제 3층간 절연막(122)을 식각해서 상부 배선의 공간을 정의하는 홈(126)을 형성한다.Then, as illustrated in FIG. 6, the third interlayer insulating layer 122 is etched by the dry etching process using the photoresist pattern 124 to form the groove 126 defining the space of the upper wiring.

그리고나서 도 7에 도시된 바와 같이, 제 3층간 절연막(124)의 홈(126) 측벽에 제 2배리어 메탈(128)을 형성하고 홈(126)에 구리 또는 구리 합금을 매립하여 상부 배선(130)을 형성한다. 이때 제 2배리어 메탈(128)은 Ta/TaN이다.Then, as shown in FIG. 7, the second barrier metal 128 is formed on the sidewall of the groove 126 of the third interlayer insulating layer 124, and the upper wiring 130 is embedded by embedding copper or a copper alloy in the groove 126. ). At this time, the second barrier metal 128 is Ta / TaN.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 배선의 제조 방법은 상부 배선(130)과 플러그(120)가 제 2확산 방지막(122)에 의해 블록킹되면서 듀얼 다마신의 비아홀과 홈 측벽에 각각 분리된 제 1배리어 메탈(118)과 제 2배리어 메탈(128)을 형성하기 때문에 종래 구리 배선에서 발생되는 상부 배선(130)의 구리 이온이 층간 절연막(110)으로 아웃디퓨전되어 발생되는 불량과 구리 플럭스의 불연속에 의해 생성되는 EM 불량을 미연에 방지한다.Therefore, in the method of manufacturing the copper wiring according to the exemplary embodiment of the present invention, the upper wiring 130 and the plug 120 are blocked by the second diffusion barrier layer 122 and are respectively separated from the via hole and the groove sidewall of the dual damascene. Since the first barrier metal 118 and the second barrier metal 128 are formed, the defects of the copper flux and defects caused by the outward diffusion of the copper ions of the upper wiring 130 generated in the conventional copper wiring to the interlayer insulating film 110 are caused. It prevents EM defects generated by discontinuities in advance.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예는 상술한 실시예와 같이 구리 배선을 형성하는데, 상부 배선을 위한 듀얼 다마신의 홈 식각 공정시 제 3층간 절연막(122) 및 제 2확산 방지막(112)의 일부를 식각해서 상부 배선의 공간을 정의하는 홈을 형성하고 이 홈 측벽에 제 2배리어 메탈(128a)을 형성한 후에, 구리 또는 구리 합금을 매립하고 평탄화하여 상부 배선(130a)을 형성한다.8 is a flowchart illustrating a method of forming a copper wiring of a semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, another embodiment of the present invention forms a copper wiring as in the above-described embodiment, wherein the third interlayer insulating layer 122 and the second diffusion barrier layer during the groove etching process of the dual damascene for the upper wiring are formed. A portion of the 112 is etched to form a groove defining the space of the upper wiring and the second barrier metal 128a is formed on the sidewall of the groove, and then the upper wiring 130a is formed by embedding and planarizing copper or a copper alloy. do.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 듀얼 다마신의 비아홀을 형성하고 비아홀에 배리어 메탈 및 플러그를 형성한 후에 듀얼 다마신의 홈을 형성하고 비아홀에 배리어 메탈 및 상부 배선을 형성함으로써 상부 배선 하부의 확산 방지막을 남겨구리의 플럭스 불연속점과, 상부 배선 및 플러그 측벽에 서로 분리된 배리어 메탈로 인해 전류 집중 현상이 감소시켜 구리 배선의 EM 불량 원인으로 인한 소자의 수율 및 신뢰성 저하를 개선할 수 있다.As described above, the present invention forms a via hole of dual damascene, a barrier metal and a plug in the via hole, and then forms a groove of the dual damascene, and a barrier metal and an upper wiring in the via hole to form a diffusion barrier layer under the upper wiring. The flux discontinuity of the copper and the barrier metal separated from the upper wiring and the plug sidewall reduce current concentration, thereby improving the yield and reliability of the device due to the EM failure of the copper wiring.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.

Claims (5)

반도체 기판 상부에 제 1층간 절연막을 형성하는 단계;Forming a first interlayer insulating film on the semiconductor substrate; 상기 제 1층간 절연막에 하부 배선을 형성하는 단계;Forming a lower wiring on the first interlayer insulating film; 상기 하부 배선이 형성된 결과물에 제 1확산 방지막과 제 2층간 절연막 및 제 2확산 방지막을 형성하는 단계;Forming a first diffusion barrier layer, a second interlayer insulating layer, and a second diffusion barrier layer on a resultant of the lower wirings; 상기 제 2확산 방지막 내지 제 1확산 방지막을 식각해서 하부 배선이 드러나는 비아홀을 형성하는 단계;Etching the second diffusion barrier layer to the first diffusion barrier layer to form a via hole in which a lower wiring is exposed; 상기 비아홀 측벽에 제 1배리어 메탈을 형성하고 상기 비아홀에 구리 매립하여 플러그를 형성하는 단계;Forming a first barrier metal on the sidewall of the via hole and embedding copper in the via hole to form a plug; 상기 결과물에 제 3층간 절연막을 형성하고 제 3층간 절연막을 식각해서 상부 배선의 공간을 정의하는 홈을 형성하는 단계; 및Forming a third interlayer insulating film on the resultant and etching the third interlayer insulating film to form a groove defining a space of an upper wiring; And 상기 제 3층간 절연막의 홈 측벽에 제 2배리어 메탈을 형성하고 상기 홈에 구리 또는 구리 합금을 매립하여 상부 배선을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법.Forming a second barrier metal on the sidewalls of the grooves of the third interlayer insulating film and embedding copper or a copper alloy in the grooves to form the upper wirings. 반도체 기판 상부에 제 1층간 절연막을 형성하는 단계;Forming a first interlayer insulating film on the semiconductor substrate; 상기 제 1층간 절연막에 하부 배선을 형성하는 단계;Forming a lower wiring on the first interlayer insulating film; 상기 하부 배선이 형성된 결과물에 제 1확산 방지막과 제 2층간 절연막 및 제 2확산 방지막을 형성하는 단계;Forming a first diffusion barrier layer, a second interlayer insulating layer, and a second diffusion barrier layer on a resultant of the lower wirings; 상기 제 2확산 방지막 내지 제 1확산 방지막을 식각해서 하부 배선이 드러나는 비아홀을 형성하는 단계;Etching the second diffusion barrier layer to the first diffusion barrier layer to form a via hole in which a lower wiring is exposed; 상기 비아홀 측벽에 제 1배리어 메탈을 형성하고 상기 비아홀에 구리 또는 구리 합금을 매립하여 플러그를 형성하는 단계;Forming a first barrier metal on the sidewalls of the via holes and embedding copper or a copper alloy in the via holes; 상기 결과물에 제 3층간 절연막을 형성하고 제 3층간 절연막 및 제 2확산 방지막의 일부를 식각해서 상부 배선의 공간을 정의하는 홈을 형성하는 단계; 및Forming a third interlayer insulating film on the resultant and etching a part of the third interlayer insulating film and the second diffusion preventing film to form a groove defining a space of the upper wiring; And 상기 제 3층간 절연막 및 제 2확산 방지막의 홈 측벽에 제 2배리어 메탈을 형성하고 상기 홈에 구리 또는 구리 합금을 매립하여 상부 배선을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법.Forming a second barrier metal on the sidewalls of the grooves of the third interlayer insulating film and the second diffusion barrier layer, and forming an upper wiring by embedding copper or a copper alloy in the grooves. Forming method. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 2층간 절연막은 적어도 2층이상의 절연막으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법.The method of forming a copper wiring of a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the second interlayer insulating film is composed of at least two insulating films. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2확산 방지막은 질화막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법.The method for forming a copper wiring of a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the first and second diffusion barrier films are nitride films. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2배리어 메탈은 Ta/TaN인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법.The method for forming a copper wiring of a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the first and second barrier metals are Ta / TaN.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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