KR100483290B1 - 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents
반도체 소자의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100483290B1 KR100483290B1 KR10-2002-0080016A KR20020080016A KR100483290B1 KR 100483290 B1 KR100483290 B1 KR 100483290B1 KR 20020080016 A KR20020080016 A KR 20020080016A KR 100483290 B1 KR100483290 B1 KR 100483290B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- copper
- interlayer insulating
- insulating film
- contact hole
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/7684—Smoothing; Planarisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
- H01L21/76883—Post-treatment or after-treatment of the conductive material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/958—Passivation layer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다. 이에 의하면, 듀얼 다마신 공정을 이용하여 반도체 기판의 하부 층간 절연막의 하부 콘택홀에 구리 확산 방지층을 적층시키고, 상기 하부 콘택홀에 하부 구리층을 매립시킴과 아울러 상기 하부 층간 절연막에 평탄화시키고, 상기 하부 구리층의 평탄화 과정중에 상기 하부 구리층의 표면에 기생적으로 생성된 CuO층을 암모니아 또는 질소 플라즈마 처리시킴으로써 상기 CuO층을 제거시키고 아울러 상기 하부 구리층의 표면에 도전성의 구리 확산 방지층인 CuN층을 형성시키고, 상기 CuO층을 제거시키기 위한 반응 챔버에서 연속하여 상기 하부 구리층 상에 상기 하부 구리층의 확산 방지층인 질화막을 적층시키고, 상기 질화막 상에 상부 층간 절연막을 적층시키고, 상기 하부 구리층을 노출시키기 위해 상기 층간절연막의 일부분에 상부 콘택홀을 형성시키고, 마지막으로 상기 상부 콘택홀의 내부에 구리 확산 방지층을 적층시키고, 상기 상부 콘택홀을 상부 구리층으로 매립시키고 아울러 상기 상부 층간절연막에 평탄화시킨다.
따라서, 본 발명은 폭발 위험성이 낮은 암모니아 또는 질소를 이용하여 상기 CuO층을 플라즈마 처리시키므로 상기 CuO층의 제거를 위한 공정 안전성을 확보할 수 있다. 또한, 반도체 소자의 콘택 특성을 향상시킬 수도 있다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하부 구리층의 구리 산화막을 공정 안전성을 확보하면서 플라즈마 처리시켜 제거시키도록 한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 고집적화에 따라 배선의 미세화가 계속 진행되고 있다. 반도체 소자에서의 미세 배선은 배선의 저항 증가를 가져오고 나아가 신호 전달 지연을 가져온다. 이러한 신호 전달 지연을 해결하기 위해 기존의 단층 배선 구조를 대신하여 새로운 다층 배선 구조가 도입되기 시작하였다. 그러나, 다층 배선 구조에서 배선간의 간격이 더욱 축소되면서 동일 층 배선간의 기생 용량(Parasitic Capacitance)이 증가하고 반도체 소자의 신호 전달 지연이 더욱 심화된다. 특히, 선폭이 더욱 미세화된 배선의 경우, 배선의 기생 용량으로 인한 신호 전달 지연이 반도체 소자의 동작 특성에 크게 영향을 끼친다. 배선간의 기생 용량을 저감시키기 위해서는 배선의 두께를 줄이고 층간 절연막의 두께를 늘리는 것이 바람직하다. 따라서, 배선을 비저항이 낮은 물질로 형성시키고 층간 절연막을 유전율이 낮은 물질로 형성시키는 방안의 하나로 배선 물질로서, 예를 들어 구리(Cu)가 현재 사용되고, 또한 층간 절연막 물질로서 다양한 물질들이 제안되고 있다. 하지만, 구리의 경우, 식각 부산물의 증기압이 낮기 때문에 건식 식각의 어려움이 많다. 그래서, 최근에는 층간 절연막에 비아홀(Via Hole)이나 콘택홀과 같은 홀을 형성시키고 상기 홀에 구리를 매립시키고 평탄화시킴으로써 구리 배선을 형성시키는 다마신(Damascene) 공정이 사용되고 있다. 다마신 공정의 경우, 구리의 평탄화를 위한 화학 기계 연마(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 진행할 때 식각 저지층이 요구된다. 식각 저지층의 유전율이 크면 층간 절연막의 유전율이 증가하므로 식각 저지층으로는 두께가 얇고 유전율이 낮은 물질을 사용하지 않으면 안된다. 현재, 식각 저지층으로서 사용되고 있는 물질로는 실리콘 질화막이 대표적이다. 그런데, 화학 기계 연마 공정에 있어서, OES(Optical Emission Spectroscopy) 방법을 적용한 종료 시점 검출(End Point Detection: EPD) 시스템을 사용할 경우, 식각 저지층인 실리콘 질화막이 이미 노출된 후 배선용 물질의 식각 종료 시점이 검출되기 때문에 식각 저지층이 식각되기 쉽다. 이로써, 식각 저지층의 두께가 얇을 경우, 식각 저지층이 식각에 의해 더욱 얇아짐으로써 쉽게 깨질 가능성이 높다. 그래서, 레이저 간섭계(Laser Interferometer)를 적용한 EPD 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 식각 저지층의 노출 전에 배선 물질의 식각을 종료시킴으로써 식각 저지층의 손실을 저감시킬 수 있기 때문이다. 따라서, 얇은 식각 저지층을 사용 가능하므로 식각 저지층을 포함한 전체적인 층간 절연막의 유전율을 저감시킬 수가 있다.
듀얼 다마신(Dual Damascene) 공정을 이용한 종래의 배선공정에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10), 예를 들어 단결정 실리콘 기판 상에 하부 층간 절연막(11)이 적층되고, 상기 하부 층간 절연막(11)의 일부분에 상기 반도체 기판(10)의 콘택 영역(도시 안됨)을 노출시키기 위한 하부 콘택홀(12)이 형성된다. 상기 하부 콘택홀(12)의 내벽과 상기 콘택 영역의 표면에만 구리 확산 방지층(13)이 형성되고, 상기 구리 확산 방지층(13) 상에 상기 하부 콘택홀(12)을 매립하기 위한 하부 구리층(15)이 적층된다. 상기 하부 구리층(15)이 화학 기계 연마(Chemical mechanical polishing: CMP) 공정에 의해 상기 하부 층간 절연막(11)과 평탄화를 이룬다. 또한, 상기 하부 구리층(15)과 함께 상기 하부 층간 절연막(11) 상에 질화막과 같은 구리 확산 방지층(17)이 적층되고, 상기 구리 확산 방지층(17) 상에 상부 층간 절연막(19)이 적층되고, 상기 상부 층간 절연막(19)의 일부분에 상기 하부 구리층(15)의 콘택 영역을 노출시키기 위한 상부 콘택홀(20)이 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 그런 다음, 상기 상부 콘택홀(20)의 내부에 탄탈늄(Ta) 또는 질화 탄탈늄(TaN)의 구리 확산 방지층을 적층하기에 앞서 상기 하부 구리층(15)의 노출된 표면을 수소(H2) 플라즈마 처리시킴으로써 상기 상부 구리층(15)의 표면 상의 절연막인 구리 산화물, 즉 CuO층(16)을 제거시킨다. 이는 상기 층간 절연막(19)의 형성을 위해 상기 하부 구리층(15)을 습식 처리하는 과정에서 상기 하부 구리층(15)의 표면에 상기 CuO층(16)이 기생적으로 형성되는데, 상기 CuO층(16)을 그대로 남겨둔 채 상기 상부 콘택홀(20)에 상부 구리층(도시 안됨)을 매립하기 위한 후속 공정을 진행하였을 경우, 상기 하부 구리층(15)과 상기 상부 구리층의 콘택 특성이 악화되기 때문이다.
그러나, 종래의 방법은 상기 CuO층(16)을 제거하기 위해 수소(H2) 플라즈마 처리를 하는데, 이때, 폭발성이 큰 수소(H2) 가스를 이용하므로 상기 CuO층(16)의 제거를 위한 반응 챔버에서의 공정 안정성을 확보하기가 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 하부 구리층과 상부 구리층의 콘택 특성을 유지하면서도 상기 하부 구리층의 CuO층을 제거하는 공정의 안전성을 확보하도록 한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 하부 구리층과 상부 구리층 사이의 질화막의 두께를 줄임으로써 반도체 소자의 동작 속도를 향상시키도록 한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법은반도체 기판의 하부 층간 절연막의 일부분에 하부 콘택홀을 형성시키는 단계; 상기 하부 콘택홀에 하부 구리층을 매립시킨 후 상기 하부 구리층을 평탄화시키는 단계; 상기 하부 구리층에 기생적으로 생성된 구리 산화막을, 암모니아 가스와 질소 가스 중 하나를 이용한 플라즈마 처리에 의해 제거시킨 후 상기 하부 구리층의 표면에 구리 확산 방지층인 구리 질화막을 형성시키는 단계; 상기 구리 질화막과 상기 하부 층간 절연막 상에 구리 확산 방지층인 절연막을 적층시키는 단계; 및 상기 절연막 상에 상부 층간 절연막을 적층시킨 후 상기 하부 구리층을 노출시키기 위해 상기 상부 절연막의 일부분에 상부 콘택홀을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
바람직하게는, 상기 암모니아 가스와 상기 질소 가스 중 하나를 100~200sccm의 유량으로 반응 챔버로 유입시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 반응 챔버의 온도를 300~500℃로 유지시키는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 구리 산화막의 제거와 상기 질화막의 적층을 하나의 동일한 챔버에서 실시할 수 있다.
바람직하게는, 상기 구리 산화막의 제거를 암모니아 가스와 질소 가스 분위기 중 하나에서 열처리에 의해 제거시킬 수 있다. 상기 암모니아 가스와 질소 가스 분위기 중 하나를 5~20 slm의 유량으로 로에 유입시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 로의 온도를 400~600℃로 유지시키는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 구리 질화막을 50~200Å의 두께로 형성시킬 수가 있다.
바람직하게는, 상기 구리 확산 방지층인 절연막으로서 질화막을 적층시킬 수가 있다. 또한, 상기 질화막을 50~200Å의 두께로 적층시키는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에는 동일 부호를 부여하기로 한다.
도 3 내지 도 7은 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법에 적용된 듀얼 다마신 공정을 나타낸 단면 공정도이다.
도 3을 참조하면, 먼저, 반도체 기판(10), 예를 들어 단결정 실리콘 기판을 준비한다. 물론, 상기 반도체 기판(10)에는 메모리 소자나 로직 소자를 위한 트랜지스터의 소스/드레인 및 게이트 전극 등이 형성되어 있음은 자명한 사실이다. 이어서, 통상적인 적층 공정을 이용하여 상기 반도체 기판(10) 상에 산화막과 같은 하부 층간 절연막(11)을 적층시키고 평탄화시킨다. 설명의 편의상 상기 하부 층간 절연막(11)이 단층으로 도시되어 있으나, 실제로는 층간 절연막의 특성을 향상시키기 위해 다양한 재질의 복수 층으로 형성될 수 있다. 그런 다음, 듀얼 다마신 공정을 실시하기 위해 상기 하부 층간 절연막(11)의 일부분에 상기 반도체 기판(10)의 콘택 영역(도시 안됨)을 노출시키기 위한 하부 콘택홀(12)을 사진식각공정으로 형성시킨다. 이후, 통상적인 적층 공정을 이용하여 상기 하부 콘택홀(12)을 포함한 상기 하부 층간 절연막(11) 상에 구리 확산 방지층(13), 예를 들어 탄탈늄(Ta) 또는 질화 탄탈늄(TaN)의 구리 확산 방지층을 적층시킨다. 이어서, 예를 들어 전기 분해 방법을 이용하여 하부 구리층(15)을 두껍게 적층시킴으로써 상기 하부 콘택홀(12)을 상기 하부 구리층(15)으로 매립시킨다. 그런 다음, 통상적인 화학 기계 연마 공정을 이용하여 상기 하부 구리층(15)을 상기 하부 층간 절연막(11)에 평탄화시킨다. 이때, 상기 구리 확산 방지층(13)과 상기 하부 구리층(15)이 상기 하부 콘택홀(12)에만 남는 반면에 상기 하부 콘택홀(12) 외측의 상기 하부 층간 절연막(11) 상에 전혀 남지 않는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 화학 기계 연마 공정에서는 습식 공정이 추가되므로 상기 평탄화된 하부 구리층(15)의 표면에 CuO층(16)과 같은 절연막이 기생적으로 형성된다. 상기 CuO층(16)은 상기 하부 구리층(15)와 도 7의 상부 구리층(39)과의 콘택 특성을 악화시키기 때문에 상기 상부 구리층(39)의 매립 전에 상기 CuO층(16)의 제거 공정을 실시하는 것이 필요하다.
도 4를 참조하면, 이후, 도 3의 CuO층(16)의 제거를 위해 반응 챔버, 예를 들어 도 6의 구리 확산 방지층인 질화막(33)을 적층하기 위한 반응 챔버(도시 안됨)에 상기 반도체 기판(10)을 장착한 후 상기 CuO층(16)을 암모니아(NH3) 또는 질소(N2) 플라즈마 처리시킴으로써 상기 하부 구리층(15) 상의 CuO층(16)을 모두 제거시킨다. 따라서, 본 발명은 상기 CuO층(16)의 제거를 위해 종래의 수소 플라즈마 처리 대신에 폭발 위험성이 낮은 암모니아(NH3) 또는 질소(N2) 가스를 이용하여 플라즈마 처리시킴으로써 상기 반응 챔버에서의 CuO층 제거 공정의 안전성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 CuO층(16)을 제거시키기 위한 플라즈마 처리나 열처리가 완료되고 나면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하부 구리층(15)의 표면에 도전성의 구리 확산 방지층인 구리 질화막, 즉 CuN층(31)이 50~200Å의 두께로 형성된다. 이는 후속 공정으로 적층될 상기 질화막(33)의 두께를 크게 줄여줄 수 있다.
한편, 상기 반응 챔버의 온도는 300~500℃로 유지하고, 상기 반응 챔버로 주입되는 암모니아(NH3) 또는 질소(N2) 가스의 유량은 100~200sccm(standard cubic centimeter)로 유지하는 것이 바람직하다. 물론, 상기 구리층(15) 상의 CuO층(16)을 제거시키기 위해 상기 반도체 기판(10)을 일반적인 로(furnace)(도시 안됨)에서 열처리시키는 방법도 가능하다. 이때, 상기 로의 온도는 400~600℃로 유지하고, 상기 로에 암모니아(NH3) 또는 질소(N2) 가스의 유량은 5~20 slm로 유지하는 것이 바람직하다.
도 6을 참조하면, 상기 질화막(33)을 적층하기 위한 반응 챔버에 상기 반도체 기판(10)을 그대로 놓아둔 채 시간적인 지체없이 연속하여 상기 CuN층(31)을 포함한 상기 반도체 기판(10) 상에 구리 확산 방지층인 질화막(33)을 100~500Å의 얇은 두께로 적층시킨다. 따라서, 본 발명은 상기 하부 구리층(15) 상에 구리 확산 방지층(31)을 미리 형성시키므로 유전 상수(dielectric contant)(k)의 값이 큰 상기 질화막(33)을 더욱 얇게 적층시킬 수 있다. 그 결과, 층간 절연막 사이의 유전 상수의 값 상승으로 인한 반도체 소자의 동작 속도 감소를 억제시킬 수가 있다.
도 7을 참조하면, 그런 다음, 통상적인 적층 공정을 이용하여 상기 질화막(33) 상에 산화막과 같은 상부 층간 절연막(35)을 적층시키고 평탄화시킨다. 설명의 편의상 상기 상부 층간 절연막(35)이 단층으로 도시되어 있으나, 실제로는 층간 절연막의 특성을 향상시키기 위해 다양한 재질의 복수 층으로 형성될 수 있다. 그런 다음, 듀얼 다마신 공정을 실시하기 위해 상기 상부 층간 절연막(35) 및 질화막(33)의 일부분에 상기 하부 구리층(15)의 콘택 영역(도시 안됨)을 노출시키기 위한 상부 콘택홀(37)을 사진식각공정으로 형성시킨다. 이때, 상기 하부 구리층(15) 상의 CuN층(31)이 식각 정지막으로서 역할을 하므로 상기 하부 구리층(15)은 실제적으로 노출 방지된다. 이는 상기 상부 콘택홀(36)이 생성되더라도 상기 하부 구리층(15)의 표면에 CuO층이 생성되는 것을 방지시켜준다. 이후, 통상적인 적층 공정을 이용하여 상기 상부 콘택홀(36)을 포함한 상기 상부 층간 절연막(35) 상에 구리 확산 방지층(37), 예를 들어 탄탈늄(Ta) 또는 질화 탄탈늄(TaN)의 구리 확산 방지층을 적층시킨다. 이어서, 예를 들어 전기 분해 방법을 이용하여 상부 구리층(39)을 두껍게 적층시킴으로써 상기 상부 콘택홀(36)을 상기 상부 구리층(39)으로 매립시킨다. 그런 다음, 통상적인 화학 기계 연마 공정을 이용하여 상기 상부 구리층(39)을 상기 상부 층간 절연막(35)에 평탄화시킨다. 이때, 상기 구리 확산 방지층(37)과 상기 상부 구리층(39)이 상기 상부 콘택홀(36)에만 남는 반면에 상기 상부 콘택홀(36) 외측의 상기 상부 층간 절연막(35) 상에 전혀 남지 않게 해주는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 하부 구리층의 표면에 기생적으로 형성된 CuO층을 제거하기 위해 폭발성이 높은 수소가스를 이용한 플라즈마 처리 대신에 암모니아 또는 질소 플라즈마 처리하므로 상기 CuO층 제거 공정의 안전성을 확보할 수 있고 또한 반도체 소자의 콘택 특성을 향상시킬 수가 있다. 더욱이, 본 발명은 상기 CuO층을 제거하면서 상기 하부 구리층의 표면에 구리 확산 방지층인 CuN층을 형성시키므로 상기 하부 구리층 상에 유전 상수가 큰 질화막을 더욱 얇은 두께로 적층시키고 나아가 반도체 소자의 동작 속도를 향상시킬 수가 있다.
또한, 상기 CuO층의 제거와 상기 CuN층의 형성 및 상기 질화막의 적층을 하나의 동일한 질화막 적층용 반응 챔버에서 실시할 수 있으므로 공정 단순화를 이루고 나아가 생산성을 향상시킬 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법은 듀얼 다마신 공정을 이용하여 반도체 기판의 하부 층간 절연막의 하부 콘택홀에 구리 확산 방지층을 적층시키고, 상기 하부 콘택홀에 하부 구리층을 매립시킴과 아울러 상기 하부 층간 절연막에 평탄화시키고, 상기 하부 구리층의 평탄화 과정중에 상기 하부 구리층의 표면에 기생적으로 생성된 CuO층을 암모니아 또는 질소 플라즈마 처리시킴으로써 상기 CuO층을 제거시키고 아울러 상기 하부 구리층의 표면에 도전성의 구리 확산 방지층인 CuN층을 형성시키고, 상기 CuO층을 제거시키기 위한 반응 챔버에서 연속하여 상기 하부 구리층 상에 상기 하부 구리층의 확산 방지층인 질화막을 적층시키고, 상기 질화막 상에 상부 층간 절연막을 적층시키고, 상기 하부 구리층을 노출시키기 위해 상기 층간절연막의 일부분에 상부 콘택홀을 형성시키고, 마지막으로 상기 상부 콘택홀의 내부에 구리 확산 방지층을 적층시키고, 상기 상부 콘택홀을 상부 구리층으로 매립시키고 아울러 상기 상부 층간절연막에 평탄화시킨다.
따라서, 본 발명은 상기 하부 구리층의 CuO층을 제거하기 위해 폭발 위험성이 높은 수소 가스 대신에 폭발 위험성이 낮은 암모니아 또는 질소를 이용하여 플라즈마 처리시키므로 상기 CuO층의 제거 공정의 안전성을 확보할 수 있다. 또한, 반도체 소자의 콘택 특성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 CuO층을 제거하면서 상기 하부 구리층의 표면에 구리 확산 방지층인 CuN층을 형성시키므로 상기 하부 구리층 상에 적층할 유전 상수가 큰 질화막을 더욱 얇은 두께로 적층시킬 수가 있다. 이는 반도체 소자의 동작 속도를 향상시킬 수가 있다.
또한, 상기 CuO층의 제거와 상기 CuN층의 형성 및 상기 질화막의 적층을 하나의 동일한 질화막 적층용 반응 챔버에서 실시할 수 있으므로 공정 단순화를 이루고 나아가 생산성을 향상시킬 수가 있다.
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.
도 1 및 도 2는 종래의 듀얼 다마신(Dual Damascene) 공정에 적용된 구리 배선 공정을 나타낸 단면 공정도.
도 3 내지 도 7은 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법에 적용된 듀얼 다마신 공정을 나타낸 단면 공정도.
Claims (12)
- 반도체 기판의 하부 층간 절연막의 일부분에 하부 콘택홀을 형성시키는 단계;상기 하부 콘택홀에 하부 구리층을 매립시킨 후 상기 하부 구리층을 평탄화시키는 단계;상기 하부 구리층에 기생적으로 생성된 구리 산화막을, 암모니아 가스와 질소 가스 중 하나를 이용한 플라즈마 처리에 의해 제거시킨 후 상기 하부 구리층의 표면에 구리 확산 방지층인 구리 질화막을 형성시키는 단계;상기 구리 질화막과 상기 하부 층간 절연막 상에 구리 확산 방지층인 절연막을 적층시키는 단계; 및상기 절연막 상에 상부 층간 절연막을 적층시킨 후 상기 하부 구리층을 노출시키기 위해 상기 상부 절연막의 일부분에 상부 콘택홀을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 암모니아 가스와 상기 질소 가스 중 하나를 100~200sccm의 유량으로 반응 챔버로 유입시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 반응 챔버의 온도를 300~500℃로 유지시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구리 산화막의 제거와 상기 구리 질화막의 적층을 하나의 동일한 챔버에서 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구리 산화막의 제거를 암모니아 가스와 질소 가스의 분위기 중 하나에서 열처리에 의해 제거시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 암모니아 가스와 질소 가스 분위기 중 하나를 5~20 slm의 유량으로 로에 유입시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 로의 온도를 400~600℃로 유지시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구리 질화막을 50~200Å의 두께로 형성시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구리 확산 방지층인 절연막으로서 질화막을 적층시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 질화막을 50~200Å의 두께로 적층시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2002-0080016A KR100483290B1 (ko) | 2002-12-14 | 2002-12-14 | 반도체 소자의 제조 방법 |
US10/722,312 US6916737B2 (en) | 2002-12-14 | 2003-11-25 | Methods of manufacturing a semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2002-0080016A KR100483290B1 (ko) | 2002-12-14 | 2002-12-14 | 반도체 소자의 제조 방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20040053461A KR20040053461A (ko) | 2004-06-24 |
KR100483290B1 true KR100483290B1 (ko) | 2005-04-15 |
Family
ID=32501419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR10-2002-0080016A KR100483290B1 (ko) | 2002-12-14 | 2002-12-14 | 반도체 소자의 제조 방법 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6916737B2 (ko) |
KR (1) | KR100483290B1 (ko) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100728486B1 (ko) | 2005-11-15 | 2007-06-13 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 배선 형성방법 |
KR101376830B1 (ko) | 2005-03-09 | 2014-03-20 | 램 리써치 코포레이션 | 플라즈마 산화 및 산화된 재료의 제거 |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7253125B1 (en) | 2004-04-16 | 2007-08-07 | Novellus Systems, Inc. | Method to improve mechanical strength of low-k dielectric film using modulated UV exposure |
US7825026B2 (en) * | 2004-06-07 | 2010-11-02 | Kyushu Institute Of Technology | Method for processing copper surface, method for forming copper pattern wiring and semiconductor device manufactured using such method |
US9659769B1 (en) | 2004-10-22 | 2017-05-23 | Novellus Systems, Inc. | Tensile dielectric films using UV curing |
US8889233B1 (en) | 2005-04-26 | 2014-11-18 | Novellus Systems, Inc. | Method for reducing stress in porous dielectric films |
US8980769B1 (en) | 2005-04-26 | 2015-03-17 | Novellus Systems, Inc. | Multi-station sequential curing of dielectric films |
US8454750B1 (en) | 2005-04-26 | 2013-06-04 | Novellus Systems, Inc. | Multi-station sequential curing of dielectric films |
US7749896B2 (en) * | 2005-08-23 | 2010-07-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
US7524755B2 (en) * | 2006-02-22 | 2009-04-28 | Chartered Semiconductor Manufacturing, Ltd. | Entire encapsulation of Cu interconnects using self-aligned CuSiN film |
US20100267231A1 (en) * | 2006-10-30 | 2010-10-21 | Van Schravendijk Bart | Apparatus for uv damage repair of low k films prior to copper barrier deposition |
US10037905B2 (en) * | 2009-11-12 | 2018-07-31 | Novellus Systems, Inc. | UV and reducing treatment for K recovery and surface clean in semiconductor processing |
US7851232B2 (en) * | 2006-10-30 | 2010-12-14 | Novellus Systems, Inc. | UV treatment for carbon-containing low-k dielectric repair in semiconductor processing |
US8465991B2 (en) * | 2006-10-30 | 2013-06-18 | Novellus Systems, Inc. | Carbon containing low-k dielectric constant recovery using UV treatment |
US8211510B1 (en) | 2007-08-31 | 2012-07-03 | Novellus Systems, Inc. | Cascaded cure approach to fabricate highly tensile silicon nitride films |
US9050623B1 (en) | 2008-09-12 | 2015-06-09 | Novellus Systems, Inc. | Progressive UV cure |
KR20100050156A (ko) * | 2008-11-05 | 2010-05-13 | 주식회사 동부하이텍 | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 |
US9502255B2 (en) | 2014-10-17 | 2016-11-22 | Lam Research Corporation | Low-k damage repair and pore sealing agents with photosensitive end groups |
US9847221B1 (en) | 2016-09-29 | 2017-12-19 | Lam Research Corporation | Low temperature formation of high quality silicon oxide films in semiconductor device manufacturing |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6255217B1 (en) * | 1999-01-04 | 2001-07-03 | International Business Machines Corporation | Plasma treatment to enhance inorganic dielectric adhesion to copper |
US6211085B1 (en) * | 1999-02-18 | 2001-04-03 | Taiwan Semiconductor Company | Method of preparing CU interconnect lines |
US6787462B2 (en) * | 2001-03-28 | 2004-09-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor device having buried metal wiring |
US6599827B1 (en) * | 2001-05-02 | 2003-07-29 | Advanced Micro Devices, Inc. | Methods of forming capped copper interconnects with improved electromigration resistance |
US6727176B2 (en) * | 2001-11-08 | 2004-04-27 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of forming reliable Cu interconnects |
JP2003188254A (ja) * | 2001-12-18 | 2003-07-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
US6656840B2 (en) * | 2002-04-29 | 2003-12-02 | Applied Materials Inc. | Method for forming silicon containing layers on a substrate |
-
2002
- 2002-12-14 KR KR10-2002-0080016A patent/KR100483290B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-11-25 US US10/722,312 patent/US6916737B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101376830B1 (ko) | 2005-03-09 | 2014-03-20 | 램 리써치 코포레이션 | 플라즈마 산화 및 산화된 재료의 제거 |
KR100728486B1 (ko) | 2005-11-15 | 2007-06-13 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 배선 형성방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20040115933A1 (en) | 2004-06-17 |
US6916737B2 (en) | 2005-07-12 |
KR20040053461A (ko) | 2004-06-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100483290B1 (ko) | 반도체 소자의 제조 방법 | |
US7419916B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
KR20070036528A (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
KR100991743B1 (ko) | 반도체 장치와 그 제조 방법 | |
KR100528073B1 (ko) | 반도체소자 제조방법 | |
US6987322B2 (en) | Contact etching utilizing multi-layer hard mask | |
JPWO2011018857A1 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
KR100887118B1 (ko) | 반도체 장치와 그 제조 방법 | |
KR100914982B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 및 그 형성방법 | |
JP5178025B2 (ja) | 半導体メモリ素子の製造方法 | |
KR100780680B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 | |
KR100443148B1 (ko) | 반도체소자의 제조방법 | |
KR100814602B1 (ko) | 반도체 장치, 반도체 장치의 제조 방법 | |
KR100701779B1 (ko) | 반도체 소자의 콘택 형성 방법 | |
KR100313785B1 (ko) | 반도체소자의 층간절연막 형성방법 | |
US8742587B1 (en) | Metal interconnection structure | |
KR100597090B1 (ko) | 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법 | |
KR100476707B1 (ko) | 반도체 소자의 제조 방법 | |
KR100640965B1 (ko) | 반도체 소자의 형성방법 | |
KR100587600B1 (ko) | 듀얼 다마신 공정을 이용한 금속배선 형성방법 | |
KR100642413B1 (ko) | 다마신 금속 게이트 형성 방법 | |
KR20010096346A (ko) | 버퍼산화막을 이용한 반도체소자 평탄화방법 | |
KR100519645B1 (ko) | 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법 | |
JP2015133382A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
KR20050064661A (ko) | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110322 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |