KR101179078B1 - Method of forming a metal wiring in a semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 금속 배선 형성방법에 관한 것으로서, 구리 전기도금 공정에서의 결함을 제거하고 매립 특성을 개선하여 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method for forming a metal wiring of a semiconductor device, has the effect of improving the characteristics of the device by removing defects in the copper electroplating process and improving the buried characteristics.

이를 위한 본 발명에 의한 반도체 소자의 금속 배선 형성방법은, 반도체 웨이퍼 상에 소정 형태의 개구부가 구비된 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 개구부를 포함한 전체 구조 표면에 확산 장벽층 및 시드층을 차례로 형성하는 단계; 및 상기 개구부를 매립하도록 상기 시드층 상에 전기도금 공정으로 구리층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전기도금 공정은 웨이퍼 위치별로 전류 웨이브 형태 및 전류 분포를 다르게 하여 수행되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of forming a metal wiring of a semiconductor device, the method including: forming an interlayer insulating film having an opening having a predetermined shape on a semiconductor wafer; Sequentially forming a diffusion barrier layer and a seed layer on the entire structure surface including the openings; And forming a copper layer on the seed layer by the electroplating process so as to fill the opening, wherein the electroplating process is performed by varying the current wave shape and the current distribution for each wafer position.

금속 배선, 구리, 전기도금 Metal wiring, copper, electroplating

Description

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

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.1A to 1D are cross-sectional views illustrating processes of forming metal wirings of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 11은 본 발명에 의한 전류 웨이브 형태에 따른 여러 가지 전기도금 방식을 설명하기 위한 도면으로서,2 to 11 are views for explaining various electroplating methods according to the current wave form according to the present invention,

도 2는 멀티 전류 DC 도금 방식을 나타내는 도면.2 is a diagram showing a multi-current DC plating scheme.

도 3은 펄스드 리버스 도금 방식을 나타내는 도면.3 is a view showing a pulsed reverse plating scheme.

도 4는 펄스 온 펄스 도금 방식을 나타내는 도면.4 is a diagram showing a pulse on pulse plating method.

도 5는 3 스텝 도금 방식을 나타내는 도면.5 shows a three-step plating method.

도 6은 다이렉트 4 스텝 도금 방식을 나타내는 도면.6 is a diagram showing a direct 4-step plating method.

도 7은 하이 듀플렉스 펄스 도금 방식을 나타내는 도면.7 shows a high duplex pulse plating scheme.

도 8은 로우 듀플렉스 펄스 도금 방식을 나타내는 도면.8 shows a low duplex pulse plating scheme.

도 9는 유니폴라 펄스 도금 방식을 나타내는 도면.9 is a view showing a unipolar pulse plating method.

도 10은 스텝 1 유니폴라 펄스 도금 방식을 나타내는 도면.10 is a diagram showing a step 1 unipolar pulse plating method.

도 11은 스텝 2 유니폴라 펄스 도금 방식을 나타내는 도면.11 is a diagram showing a step 2 unipolar pulse plating method.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art

100: 반도체 웨이퍼 101: 층간 절연막100 semiconductor wafer 101 interlayer insulating film

102: 듀얼 다마신 패턴 103: 확산 장벽층102: dual damascene pattern 103: diffusion barrier layer

104: 시드층 105: 구리층104: seed layer 105: copper layer

본 발명은 반도체 소자의 금속 배선 형성방법에 관한 것으로서, 특히 구리 전기도금 공정에서의 결함을 제거하고 매립 특성을 개선하여 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming metal wirings in semiconductor devices, and more particularly, to a method of forming metal wirings in semiconductor devices capable of improving device characteristics by removing defects in copper electroplating processes and improving embedding characteristics.

소자의 집적도가 증가하면서 RC 딜레이(delay)와 같은 소자 구동에 문제가 발생하여, 이를 개선할 수 있는 방안으로 금속 배선 물질로서 기존 알루미늄보다 비저항이 낮은 구리를 이용하게 되고, 절연막에서도 기존 절연막보다 유전율이 낮은 저유전율 절연막에 대한 연구가 진행되고 있다. 금속 배선에 대한 공정 진행은 미세 배선 구조를 가진 구리를 직접 식각하는 공정보다, 절연막을 먼저 형성한 후 상기 절연막 내에 싱글 또는 듀얼 다마신(damascene) 패턴을 형성한 다음, 상기 패턴에 구리를 매립하고, CMP를 수행하는 공정으로 진행되고 있다.As the integration of devices increases, there is a problem in driving a device such as an RC delay. As a method of improving the device, copper having a lower resistivity than conventional aluminum is used as a metal wiring material. Research into this low dielectric constant insulating film is in progress. In the process of metal wiring, rather than directly etching copper having a fine wiring structure, an insulating film is first formed, a single or dual damascene pattern is formed in the insulating film, and then copper is embedded in the pattern. In the process of performing a CMP.

한편, 구리가 일반 절연막과 직접적으로 접촉될 경우, 구리의 확산에 의해 소자 특성 저하가 발생되므로, 구리의 확산을 방지하기 위하여 절연막과 구리 배선 사이에 확산 장벽층이 필수적으로 적용되고 있다. 현재, 확산 장벽층으로 널리 적용되고 있는 TaN은 물리적 기상 증착(PVD)법으로 형성되는데, 이러한 방법에 따르면 스텝 커버리지(step coverage) 특성에 한계가 있어, 집적도가 증가될수록 후속 공정인 구리 시드층 형성 공정이나 구리 전기도금 공정에서의 매립 특성이 저하되는 문제점이 있다. 특히, 전기도금 공정 시에 발생되는 보이드(void), 과다 도금(overplating) 현상 등과 같은 결함(defect)은 소자의 특성에 악영향을 미치게 된다.On the other hand, when copper is in direct contact with the general insulating film, deterioration of device characteristics occurs due to the diffusion of copper, and a diffusion barrier layer is essentially applied between the insulating film and the copper wiring to prevent diffusion of copper. Currently, TaN, which is widely applied as a diffusion barrier layer, is formed by physical vapor deposition (PVD), which has a limited step coverage characteristic. As the degree of integration increases, a copper seed layer is formed. There is a problem that the embedding characteristics in the process or copper electroplating process is lowered. In particular, defects such as voids and overplating phenomena generated during the electroplating process adversely affect the characteristics of the device.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 구리 전기도금 공정에서의 결함을 제거하고 매립 특성을 개선함으로써, 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to remove metal defects in the copper electroplating process and to improve the embedding characteristics, thereby forming metal wirings of semiconductor devices capable of improving device characteristics. To provide a method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 소자의 금속 배선 형성방법은,Metal wiring forming method of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object,

반도체 웨이퍼 상에 소정 형태의 개구부가 구비된 층간 절연막을 형성하는 단계;Forming an interlayer insulating film having an opening of a predetermined shape on the semiconductor wafer;

상기 개구부를 포함한 전체 구조 표면에 확산 장벽층 및 시드층을 차례로 형성하는 단계; 및Sequentially forming a diffusion barrier layer and a seed layer on the entire structure surface including the openings; And

상기 개구부를 매립하도록 상기 시드층 상에 전기도금 공정으로 구리층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전기도금 공정은 웨이퍼 위치별로 전류 웨이브 형태 및 전류 분포를 다르게 하여 수행되는 것을 특징으로 한다.Forming a copper layer on the seed layer by the electroplating process to fill the opening, characterized in that the electroplating process is performed by varying the current wave shape and current distribution for each wafer position.

여기서, 상기 전기도금 공정은 멀티 전류 DC 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.Here, the electroplating process is characterized by using a multi-current DC plating method.

그리고, 상기 전기도금 공정은 펄스드 리버스 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.The electroplating process is characterized by using a pulsed reverse plating method.

또한, 상기 전기도금 공정은 펄스 온 펄스 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electroplating process is characterized by using a pulse on pulse plating method.

또한, 상기 전기도금 공정은 3 스텝 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electroplating process is characterized by using a three-step plating method.

또한, 상기 전기도금 공정은 다이렉트 4 스텝 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electroplating process is characterized in that using a direct four-step plating method.

또한, 상기 전기도금 공정은 하이 듀플렉스 펄스 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electroplating process is characterized by using a high duplex pulse plating method.

또한, 상기 전기도금 공정은 로우 듀플렉스 펄스 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electroplating process is characterized by using a low duplex pulse plating method.

또한, 상기 전기도금 공정은 유니폴라 펄스 도금 방식을 이용하는 것을 특징 으로 한다.In addition, the electroplating process is characterized by using a unipolar pulse plating method.

또한, 상기 전기도금 공정은 스텝 1 유니폴라 펄스 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electroplating process is characterized in that using a step 1 unipolar pulse plating method.

또한, 상기 전기도금 공정은 스텝 2 유니폴라 펄스 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electroplating process is characterized in that using the step 2 unipolar pulse plating method.

또한, 상기 전기도금 공정은 0.1 내지 50 mA/㎠의 평균 웨이퍼 전류 밀도가 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electroplating process is characterized in that to maintain an average wafer current density of 0.1 to 50 mA / ㎠.

또한, 상기 전기도금 공정은 1 내지 200 g/liter의 H2SO4, 1 내지 500 ppm의 HCl 및 0.05 내지 20 ml/liter의 유기 첨가제가 포함되는 전기도금 용액을 사용하여 -300 내지 40℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electroplating process is -300 to 40 ℃ using an electroplating solution containing 1 to 200 g / liter H 2 SO 4 , 1 to 500 ppm HCl and 0.05 to 20 ml / liter organic additive It is characterized by performing at a temperature.

또한, 상기 유기 첨가제로서, 가교 폴리이민(cross linked polyimine), 설포프로필레이티드 폴리에틸렌 이민(sulfopropylated polyethylene imine), [(3-설포프로폭시)-폴리알콕시]-베타-나프틸 에테르([(3-sulfopropoxy)-polyalkoxy]-beta-naphthyl ether), 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, as the organic additive, cross linked polyimine, sulfopropylated polyethylene imine, [(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether ([( 3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether), and mixtures thereof.

또한, 상기 유기 첨가제는 0.05 내지 20 ml/L의 범위로 사용되는 것을 특징으로 한다.In addition, the organic additive is characterized in that it is used in the range of 0.05 to 20 ml / L.

또한, 상기 유기 첨가제로서, [(3-설포프로폭시)-폴리알콕시]-베타-나프틸 에테르([(3-sulfopropoxy)-polyalkoxy]-beta-naphthyl ether)에 칼륨염 및 SPSA(Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid) 중 어느 하나 이상을 첨가하여 사용하는 것을 특 징으로 한다.Further, as the organic additive, potassium salt and SPSA (Sulfo-) in [(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether ([(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether) Propyl-Sulfide-Acid) is used to add one or more of the features.

또한, 상기 [(3-설포프로폭시)-폴리알콕시]-베타-나프틸 에테르([(3-sulfopropoxy)-polyalkoxy]-beta-naphthyl ether), 칼륨염 및 SPSA(Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid)는 각각 0.05 내지 20 ml/L의 범위로 사용되는 것을 특징으로 한다.Further, the above [(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether ([(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether), potassium salt and SPSA (Sulfo-Propyl-Sulfide- Acid) is characterized in that each used in the range of 0.05 to 20 ml / L.

또한, 상기 유기 첨가제로서, 가교 폴리이민(cross linked polyimine)에 SPSA(Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid), 베타-나프톨(beta-naphtol) 및 알콕시레이티드(alkoxylated)를 중 어느 하나 이상을 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, as the organic additive, any one or more of SPSA (Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid), beta-naphtol, and alkoxylated (alkoxylated) may be added to the cross linked polyimine. It is characterized by using.

또한, 상기 가교 폴리이민(cross linked polyimine), SPSA(Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid), 베타-나프톨(beta-naphtol) 및 알콕시레이티드(alkoxylated)는 각각 0.05 내지 20 ml/L의 범위로 사용되는 것을 특징으로 한다.In addition, the cross linked polyimine (Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid), beta-naphtol (beta-naphtol) and alkoxylated (alkoxylated) are used in the range of 0.05 to 20 ml / L, respectively. It is characterized by.

또한, 상기 전기도금 공정의 바스(bath) 온도는 -20 내지 50℃로 하고, 바스의 유속은 1 내지 10 gal/min으로 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the bath temperature of the electroplating process is -20 to 50 ℃, the flow rate of the bath is characterized in that 1 to 10 gal / min.

또한, 상기 전기도금 공정은, 웨이퍼의 회전을 시계 방향 및 시계 반대 방향의 조합으로 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electroplating process is characterized in that the rotation of the wafer is performed in a combination of clockwise and counterclockwise direction.

또한, 상기 전기도금 공정으로 구리층을 형성한 후에,In addition, after the copper layer is formed by the electroplating process,

상기 구리층에 수소환원 열처리를 수행하는 단계; 및Performing a hydrogen reduction heat treatment on the copper layer; And

상기 층간 절연막의 표면이 노출될 때까지 결과물을 CMP하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.CMP the resultant until the surface of the interlayer insulating film is exposed.

또한, 상기 수소환원 열처리는, 수소환원 분위기에서 상온 내지 350℃의 온도로 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the hydrogen reduction heat treatment, characterized in that carried out at a temperature of room temperature to 350 ℃ in a hydrogen reduction atmosphere.

또한, 상기 수소환원 분위기는 H2 가스, H2 가스에 Ar 가스를 혼합한 수소혼합가스, 및 H2 가스에 N2 가스를 혼합한 수소혼합가스 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the hydrogen reducing atmosphere is characterized by using any one of a H 2 gas, a mixture of Ar gas, H 2 gas in the hydrogen mixed gas, and N 2 gas mixture of hydrogen gas mixed in H 2 gas.

또한, 상기 수소환원 열처리를 수행하기 전에,In addition, before performing the hydrogen reduction heat treatment,

상기 구리층을 스핀 및 린스 드라이 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Spin and rinse dry the copper layer is characterized in that it further comprises.

또한, 상기 개구부는 듀얼 다마신 패턴, 비아홀 및 트렌치 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The opening may be any one of a dual damascene pattern, a via hole, and a trench.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이고, 도 2 내지 도 11은 본 발명에 의한 전류 웨이브 형태에 따른 여러 가지 전기도금 방식을 설명하기 위한 도면이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating processes of forming metal wirings of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 11 illustrate various electroplating methods according to current wave forms according to the present invention. It is a figure for demonstrating.

도 1a에 도시한 바와 같이, 반도체 소자를 형성하기 위한 여러 공정을 거친 반도체 웨이퍼(100) 상에 층간 절연막(101)을 형성한다. 상기 층간 절연막(101)은 저유전 상수값(low k)을 갖는 절연물질로 형성하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 1A, an interlayer insulating film 101 is formed on a semiconductor wafer 100 that has undergone various processes for forming a semiconductor device. The interlayer insulating film 101 is preferably formed of an insulating material having a low dielectric constant (low k).

이어서, 상기 층간 절연막(101)의 일부분을 식각하여 상기 웨이퍼(100)의 일부를 노출시키는 소정 형태의 개구부, 예컨대 듀얼 다마신(dual damascene) 패턴(102)을 형성한다. 여기서, 층간 절연막(101) 내에 듀얼 다마신 패턴(102)을 형성하여 후속 공정을 진행하는 경우를 예로 들어 설명하나, 층간 절연막(101) 내에 비아홀(도시안함) 또는 트렌치(도시안함)를 형성하여 공정을 진행하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 다음으로, 상기 듀얼 다마신 패턴(102)에 의해 노출된 웨이퍼(100)의 표면에 형성되는 자연 산화막 또는 오염 물질 등을 제거하기 위하여 세정 공정을 수행한다.Subsequently, a portion of the interlayer insulating layer 101 is etched to form an opening of a predetermined shape, for example, a dual damascene pattern 102 that exposes a portion of the wafer 100. Here, an example in which the subsequent process is performed by forming the dual damascene pattern 102 in the interlayer insulating film 101 will be described as an example. However, a via hole (not shown) or a trench (not shown) may be formed in the interlayer insulating film 101. The present invention can also be applied when the process proceeds. Next, a cleaning process is performed to remove a native oxide film or contaminants formed on the surface of the wafer 100 exposed by the dual damascene pattern 102.

그런 다음, 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 듀얼 다마신 패턴(102)을 포함한 전체 구조 표면에 확산 장벽층(103) 및 구리 시드층(Cu seed layer)(104)을 차례로 형성한다. 상기 확산 장벽층(103)은 물리기상증착(physical vapor deposition: PVD) TiN막, 화학기상증착(chemical vapor deposition: CVD) TiN막, 금속유기화학기상증착(metal organic chemical vapor deposition: MOCVD) TiN막, PVD Ta막, PVD TaN막, PVD TiAlN막, PVD TiSiN막, PVD TaSiN, CVD Ta막, CVD TaN막, CVD WN막, CVD TiAlN막, CVD TiSiN막 및 CVD TaSiN막 중 적어도 하나의 막을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.1B, a diffusion barrier layer 103 and a copper seed layer 104 are sequentially formed on the entire structure surface including the dual damascene pattern 102. The diffusion barrier layer 103 may include a physical vapor deposition (PVD) TiN film, a chemical vapor deposition (CVD) TiN film, and a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) TiN film. At least one of PVD Ta, PVD TaN, PVD TiAlN, PVD TiSiN, PVD TaSiN, CVD Ta, CVD TaN, CVD WN, CVD TiAlN, CVD TiSiN and CVD TaSiN It is preferable to form.

다음으로, 도 1c에 도시한 바와 같이, 상기 듀얼 다마신 패턴(102)을 완전히 매립하도록, 상기 구리 시드층(104) 상에 전기도금 공정으로 구리층(105)을 형성한다. 이때, 상기 구리층(105) 형성을 위한 전기도금 공정은 웨이퍼 위치별로 전류 웨이브 형태(current wave form) 및 전류 분포를 다르게 하여 수행된다. 예를 들 어, 상기 전기도금 공정은 멀티 전류 DC 도금(multi current DC plating) 방식, 펄스드 리버스 도금(pulsed reverse plating) 방식, 펄스 온 펄스 도금(pulse on pulse plating) 방식, 3 스텝 도금(3 step plating) 방식, 다이렉트 4 스텝 도금(direct 4 step plating) 방식, 하이 듀플렉스 펄스 도금(high duplex pulse plating) 방식, 로우 듀플렉스 펄스 도금(low duplex pulse plating) 방식, 유니폴라 펄스 도금(unipolar pulse plating) 방식, 스텝 1 유니폴라 펄스 도금(step 1 unipolar pulse plating) 방식, 및 스텝 2 유니폴라 펄스 도금(step 2 unipolar pulse plating) 방식 등을 이용하여 수행될 수 있다.Next, as shown in FIG. 1C, a copper layer 105 is formed on the copper seed layer 104 by an electroplating process to completely fill the dual damascene pattern 102. In this case, the electroplating process for forming the copper layer 105 is performed by varying the current wave form and the current distribution for each wafer position. For example, the electroplating process may include a multi current DC plating method, a pulsed reverse plating method, a pulse on pulse plating method, and a three step plating method (3). step plating method, direct 4 step plating method, high duplex pulse plating method, low duplex pulse plating method, unipolar pulse plating method Method, step 1 unipolar pulse plating method, step 2 unipolar pulse plating method, or the like.

이때, 도 2는 멀티 전류 DC 도금 방식을 나타내는 도면이고, 도 3은 펄스드 리버스 도금 방식을 나타내는 도면이고, 도 4는 펄스 온 펄스 도금 방식을 나타내는 도면이고, 도 5는 3 스텝 도금 방식을 나타내는 도면이고, 도 6은 다이렉트 4 스텝 도금 방식을 나타내는 도면이고, 도 7은 하이 듀플렉스 펄스 도금 방식을 나타내는 도면이고, 도 8은 로우 듀플렉스 펄스 도금 방식을 나타내는 도면이고, 도 9는 유니폴라 펄스 도금 방식을 나타내는 도면이고, 도 10은 스텝 1 유니폴라 펄스 도금 방식을 나타내는 도면이며, 도 11은 스텝 2 유니폴라 펄스 도금 방식을 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing a multi-current DC plating method, FIG. 3 is a diagram showing a pulsed reverse plating method, FIG. 4 is a diagram showing a pulse on pulse plating method, and FIG. 5 is a diagram showing a three step plating method. 6 is a diagram showing a direct four step plating method, FIG. 7 is a diagram showing a high duplex pulse plating method, FIG. 8 is a diagram showing a low duplex pulse plating method, and FIG. 9 is a unipolar pulse plating method. 10 is a diagram showing a step 1 unipolar pulse plating method, and FIG. 11 is a diagram showing a step 2 unipolar pulse plating method.

먼저, 상기 멀티 전류 DC 도금 방식을 이용할 경우, 도 2에 도시한 바와 같이, 순방향 전류(forward current)를 1 A 내지 10 A로 0.1 ms 내지 100 sec 동안 공급하다가, 0.1 ms 내지 10 sec 동안 오프 타임(off time)을 가지는 과정을 2 내지 10 회 반복하여 구리층(105)을 형성할 수 있다.First, in the case of using the multi-current DC plating method, as shown in FIG. 2, a forward current is supplied at 1 A to 10 A for 0.1 ms to 100 sec, and then off time for 0.1 ms to 10 sec. The copper layer 105 may be formed by repeating a process having an off time 2 to 10 times.

그리고, 상기 펄스드 리버스 도금 방식을 이용할 경우, 도 3에 도시한 바와 같이, 순방향 전류를 1 A 내지 20 A로 0.1 sec 내지 200 sec 동안 공급하다가, 1 ms 내지 30 ms 동안 오프 타임을 가지고, 역방향 전류(reverse current)를 1 A 내지 10 A로 5 ms 내지 50 sec 동안 공급하다가, 다시 1 ms 내지 30 ms 동안 오프 타임을 가지는 과정을 2 내지 10 회 반복하여 구리층(105)을 형성할 수 있다.When using the pulsed reverse plating method, as shown in FIG. 3, the forward current is supplied at 1 A to 20 A for 0.1 sec to 200 sec, and has an off time for 1 ms to 30 ms. The reverse current may be supplied at 1 A to 10 A for 5 ms to 50 sec, and then the process of having an off time for 1 ms to 30 ms may be repeated 2 to 10 times to form the copper layer 105. .

그리고, 펄스 온 펄스 도금 방식을 이용할 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 우선, 순방향 전류를 0.1 A 내지 3 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 순방향 전류를 0.1 A 내지 5 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급한다. 그런 다음, 하기의 과정, 즉 순방향 전류를 0.1 A 내지 10 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 순방향 전류를 0.1 A 내지 20 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하고, 다시 순방향 전류를 0.1 A 내지 10 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 0.1 ms 내지 100 sec 동안 오프 타임을 가지는 과정을 2 내지 10 회 반복하여 구리층(105)을 형성할 수 있다.In the case of using the pulse on pulse plating method, as shown in FIG. 4, first, the forward current is supplied at 0.1 A to 3 A for 0.1 sec to 10 sec, and the forward current is 0.1 A to 5 A at 0.1 sec. Feed for 10 sec. Then, the following process, that is, forward current is supplied at 0.1 A to 10 A for 0.1 sec to 10 sec, then forward current is supplied at 0.1 A to 20 A for 0.1 sec to 10 sec, and again forward current is 0.1 A After supplying to 10 A for 0.1 sec to 10 sec, the process having an off time for 0.1 ms to 100 sec may be repeated 2 to 10 times to form the copper layer 105.

그리고, 3 스텝 도금 방식을 이용할 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 먼저, 순방향 전류를 0.1 A 내지 3 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 순방향 전류를 0.1 A 내지 10 A로 0.1 sec 내지 20 sec 동안 공급하고, 계속해서 순방향 전류를 0.1 A 내지 20 A로 0.1 sec 내지 20 sec 동안 공급하여 구리층(105)을 형성할 수 있다.In the case of using a three-step plating method, as shown in FIG. 5, first, the forward current is supplied at 0.1 A to 3 A for 0.1 sec to 10 sec, and the forward current is 0.1 A to 10 A at 0.1 sec to 10 A. The copper layer 105 may be supplied by supplying for 20 sec, and then supplying a forward current at 0.1 A to 20 A for 0.1 sec to 20 sec.

그리고, 다이렉트 4 스텝 도금 방식을 이용할 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 먼저, 순방향 전류를 0.1 A 내지 3 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 순방향 전류를 0.1 A 내지 10 A로 0.1 sec 내지 20 sec 동안 공급하고, 계속해서 순방향 전류를 0.1 A 내지 20 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 순방향 전류를 0.1 A 내지 30 A로 0.1 sec 내지 20 sec 동안 공급하여 구리층(105)을 형성할 수 있다.In the case of using the direct 4-step plating method, as shown in FIG. 6, first, the forward current is supplied at 0.1 A to 3 A for 0.1 sec to 10 sec, and the forward current is 0.1 A to 10 A at 0.1 sec. To 20 sec, and then forward current is supplied at 0.1 A to 20 A for 0.1 sec to 10 sec, and forward current is supplied at 0.1 A to 30 A for 0.1 sec to 20 sec to provide copper layer 105 Can be formed.

그리고, 하이 듀플렉스 펄스 도금 방식을 이용할 경우, 도 7에 도시한 바와 같이, 우선, 순방향 전류를 0.1 A 내지 10 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 순방향 전류를 0.1 A 내지 20 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급한다. 그런다음, 하기의 과정, 즉 순방향 전류를 0.1 A 내지 40 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 0.1 ms 내지 100 sec 동안 오프 타임을 가지고, 다시 순방향 전류를 0.1 A 내지 30 A로 0.1 sec 내지 30 sec 동안 공급하다가, 0.1 ms 내지 100 sec 동안 오프 타임을 가지는 과정을 2 내지 10 회 반복하여 구리층(105)을 형성할 수 있다.In the case of using the high duplex pulse plating method, as shown in FIG. 7, first, the forward current is supplied at 0.1 A to 10 A for 0.1 sec to 10 sec, and the forward current is 0.1 A to 20 A at 0.1 sec. Feed for 10 sec. Then, the following procedure, that is, forward current is supplied at 0.1 A to 40 A for 0.1 sec to 10 sec, then has an off time for 0.1 ms to 100 sec, and again the forward current is 0.1 A to 30 A at 0.1 sec to After supplying for 30 sec, the process having an off time for 0.1 ms to 100 sec may be repeated 2 to 10 times to form the copper layer 105.

그리고, 로우 듀플렉스 펄스 도금 방식을 이용할 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, 우선, 순방향 전류를 0.1 A 내지 10 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 순방향 전류를 0.1 A 내지 20 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급한다. 그런다음, 하기의 과정, 즉 순방향 전류를 0.1 A 내지 30 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 0.1 ms 내지 100 sec 동안 오프 타임을 가지고, 다시 순방향 전류를 0.1 A 내지 40 A로 0.1 sec 내지 30 sec 동안 공급하다가, 0.1 ms 내지 100 sec 동안 오프 타임을 가지는 과정을 2 내지 10 회 반복하여 구리층(105)을 형성할 수 있다.In the case of using the low duplex pulse plating method, as shown in FIG. 8, first, the forward current is supplied at 0.1 A to 10 A for 0.1 sec to 10 sec, and the forward current is 0.1 A to 20 A at 0.1 sec. Feed for 10 sec. Then, the following process, that is, forward current is supplied at 0.1 A to 30 A for 0.1 sec to 10 sec, then has an off time for 0.1 ms to 100 sec, and again the forward current is 0.1 A to 40 A at 0.1 sec to After supplying for 30 sec, the process having an off time for 0.1 ms to 100 sec may be repeated 2 to 10 times to form the copper layer 105.

그리고, 유니폴라 펄스 도금 방식을 이용할 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 우선, 순방향 전류를 0.1 A 내지 10 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 순방향 전류를 0.1 A 내지 20 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급한다. 그런다음, 하기의 과정, 즉 순방향 전류를 0.1 A 내지 30 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 0.1 ms 내지 100 sec 동안 오프 타임을 가지는 과정을 2 내지 10 회 반복하여 구리층(105)을 형성할 수 있다.In the case of using the unipolar pulse plating method, as shown in FIG. 9, first, the forward current is supplied at 0.1 A to 10 A for 0.1 sec to 10 sec, and the forward current is 0.1 A to 20 A at 0.1 sec. Feed for 10 sec. Then, the following process, that is, forward current is supplied to 0.1 A to 30 A for 0.1 sec to 10 sec, and the process having an off time for 0.1 ms to 100 sec is repeated 2 to 10 times to the copper layer 105 Can be formed.

그리고, 스텝 1 유니폴라 펄스 도금 방식을 이용할 경우, 도 10에 도시한 바와 같이, 먼저, 순방향 전류를 0.1 A 내지 10 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 0.1 ms 내지 10 sec 동안 오프 타임을 가지는 과정을 2 내지 10 회 반복한다. 이어서, 순방향 전류를 0.1 A 내지 20 A로 1 sec 내지 20 sec 동안 공급하다가, 0.1 ms 내지 10 sec 동안 오프 타임을 가지고, 다시 순방향 전류를 0.1 A 내지 30 A로 1 sec 내지 50 sec 동안 공급하여 구리층(105)을 형성할 수 있다.In the case of using the step 1 unipolar pulse plating method, as shown in FIG. 10, first, a forward current is supplied at 0.1 A to 10 A for 0.1 sec to 10 sec, and then an off time is performed for 0.1 ms to 10 sec. Eggplant repeat the process 2 to 10 times. Subsequently, the forward current was supplied at 0.1 A to 20 A for 1 sec to 20 sec, the off time was 0.1 ms to 10 sec, and the forward current was again supplied at 0.1 A to 30 A for 1 sec to 50 sec. Layer 105 may be formed.

그리고, 스텝 2 유니폴라 펄스 도금 방식을 이용할 경우, 도 11에 도시한 바와 같이, 먼저, 순방향 전류를 0.1 A 내지 10 A로 0.1 sec 내지 20 sec 동안 공급한다. 그 다음에, 하기의 과정, 즉 순방향 전류를 0.1 A 내지 20 A로 0.1 sec 내지 10 sec 동안 공급하다가, 0.1 ms 내지 10 sec 동안 오프 타임을 가지는 과정을 2 내지 10 회 반복한다. 그런 다음, 다시 순방향 전류를 0.1 A 내지 30 A로 1 sec 내지 50 sec 동안 공급하여 구리층(105)을 형성할 수 있다.In the case of using the step 2 unipolar pulse plating method, as shown in FIG. 11, first, a forward current is supplied at 0.1 A to 10 A for 0.1 sec to 20 sec. Then, the following process, that is, forward current is supplied at 0.1 A to 20 A for 0.1 sec to 10 sec, and then a process having an off time for 0.1 ms to 10 sec is repeated 2 to 10 times. Then, the forward current may be supplied again at 0.1 A to 30 A for 1 sec to 50 sec to form the copper layer 105.

상술한 바와 같은, 전기도금 공정을 진행하는 동안, 평균 웨이퍼 전류 밀도(wafer current density)는 0.1 내지 50 mA/㎠을 유지하도록 하며, 웨이퍼 위치별 로 전류 분포를 달리하여 전기도금층의 균일도를 향상시킨다. 또한, 상기 전기도금 공정은 1 내지 200 g/liter의 H2SO4, 1 내지 500 ppm의 HCl 및 1 내지 20 ml/liter의 유기 첨가제가 포함되는 전기도금 용액을 사용하여, -300 내지 40℃의 온도에서 수행한다. 여기서, 상기 전기도금 용액에 포함되는 유기 첨가제로서, 웨터(wetter)인 가교 폴리이민(cross linked polyimine)을 사용하거나, 설포프로필레이티드 폴리에틸렌 이민(sulfopropylated polyethylene imine)을 사용하거나, [(3-설포프로폭시)-폴리알콕시]-베타-나프틸 에테르([(3-sulfopropoxy)-polyalkoxy]-beta-naphthyl ether)를 사용하거나, 또는, 상기한 물질들의 혼합물을 사용할 수가 있다. 이러한 유기 첨가제는 0.05 내지 20 ml/L의 범위로 사용됨이 바람직하다.As described above, during the electroplating process, the average wafer current density is maintained at 0.1 to 50 mA / cm 2, and the current distribution is changed for each wafer position to improve the uniformity of the electroplating layer. . In addition, the electroplating process is -300 to 40 ℃ using an electroplating solution containing 1 to 200 g / liter H 2 SO 4 , 1 to 500 ppm HCl and 1 to 20 ml / liter organic additive At a temperature of Here, as an organic additive included in the electroplating solution, we use cross linked polyimine, which is wet, or use sulfopropylated polyethylene imine, or [(3-sulfur). Poppropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether ([(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether) may be used, or a mixture of the above materials may be used. Such organic additives are preferably used in the range of 0.05 to 20 ml / L.

또한, 상기 유기 첨가제로서, 상기한 물질 대신에 [(3-설포프로폭시)-폴리알콕시]-베타-나프틸 에테르에 칼륨염(potassium salt) 및 SPSA(Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid) 중 어느 하나 이상을 첨가하여 사용할 수 있으며, 이때, 상기 [(3-설포프로폭시)-폴리알콕시]-베타-나프틸 에테르, 칼륨염 및 SPSA는 각각 0.05 내지 20 ml/L의 범위로 사용됨이 바람직하다. 뿐만 아니라, 상기 유기 첨가제로서, 가교 폴리이민에 SPSA, 베타-나프톨(beta-naphtol) 및 알콕시레이티드(alkoxylated) 중 어느 하나 이상을 첨가하여 사용할 수도 있으며, 이때 상기 가교 폴리이민, SPSA, 베타-나프톨 및 알콕시레이티드는 각각 0.05 내지 20 ml/L의 범위로 사용됨이 바람직하다.In addition, as the organic additive, in [(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether in potassium salt and Sulfa-Propyl-Sulfide-Acid (SPSA) instead of the above-mentioned materials. Any one or more may be added and used, wherein [(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether, potassium salt and SPSA are each used in the range of 0.05 to 20 ml / L. desirable. In addition, as the organic additive, one or more of SPSA, beta-naphtol and alkoxylated may be added to the crosslinked polyimine, wherein the crosslinked polyimine, SPSA, beta- Naphthol and alkoxides are preferably used in the range of 0.05 to 20 ml / L, respectively.

한편, 상기 전기도금 공정의 바스(bath) 온도는 -20 내지 50℃의 범위로 하 고, 바스의 유속(flow rate)은 1 내지 10 gal/min으로 한다. 그리고, 상기 전기도금 공정은 웨이퍼의 회전속도를 10 내지 500 rpm의 조건에서, 시계 방향 및 시계 반대 방향의 회전 조합으로 수행한다.On the other hand, the bath (bath) temperature of the electroplating process is in the range of -20 to 50 ℃, the flow rate of the bath (flow rate) is 1 to 10 gal / min. In addition, the electroplating process is performed in a rotational combination of clockwise and counterclockwise direction under the condition of the rotational speed of the wafer 10 to 500 rpm.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는, 가교 폴리이민, 설포프로필레이티드 폴리에틸렌 이민, 및 [(3-설포프로폭시)-폴리알콕시]-베타-나프틸 에테르 등과 같은 유기 첨가제와 전류 웨이브 형태에 따른 여러 가지 전기도금 방식을 적용하여, 구리 전기도금 공정에서 발생하는 보이드 및 과다 도금 현상 등의 결함을 제거할 수 있음은 물론, 매립 특성을 개선할 수 있다.As described above, in the present invention, organic additives such as crosslinked polyimines, sulfopropylated polyethylene imines, and [(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether and the like according to the current wave form By applying various electroplating methods, defects such as voids and overplating phenomena generated in the copper electroplating process can be eliminated, and the buried characteristics can be improved.

다음으로, 상기와 같이 형성된 구리층(105)을 순수(DI water)를 이용하여 웨이퍼의 회전 속도를 100 내지 2,500 rpm으로 하는 조건에서 스핀(spin) 및 린스 드라이(rinse dry) 처리한다.Next, spin and rinse dry treatment of the copper layer 105 formed as described above is performed under conditions in which the rotational speed of the wafer is 100 to 2,500 rpm using pure water (DI water).

그런 후에, 상기 구리층(105)에 수소환원 열처리를 수행하여, 그레인 모폴로지 (grain morphology)를 바꾼다. 상기 수소환원 열처리는 수소환원 분위기에서 상온 내지 350℃의 온도로 실질적으로 3시간 이하 동안 수행한다. 이 때의 수소환원 분위기는 H2 가스만을 사용하는 경우, H2 가스에 Ar 가스를 95% 이하로 혼합한 수소혼합가스를 사용하는 경우, 및 H2 가스에 N2 가스를 95% 이하로 혼합한 수소혼합가스를 사용하는 경우 중 어느 하나로 이루어진다.After that, by performing the hydrogen reduction thermal treatment to the copper layer 105, change the morphology of the grain (grain morphology). The hydrogen reduction heat treatment is performed at a temperature of room temperature to 350 ° C. in a hydrogen reduction atmosphere for substantially 3 hours or less. Hydrogen reducing atmosphere at this time is mixing the case of using only the H 2 gas, in the case of using the hydrogen mixed gas a mixture of Ar gas to less than 95% of the H 2 gas, and N 2 gas to H 2 gas to 95% or less In case of using one hydrogen mixed gas.

그런 다음, 도 1d에 도시한 바와 같이, 상기 층간 절연막(101)의 표면이 노출될 때까지 결과물을 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing: CMP)하 여 구리 금속배선을 형성한다. 상기 CMP 공정 후에, 포스트-클리닝(post-cleaning)을 실시할 수도 있다.Then, as shown in FIG. 1D, the resultant is subjected to chemical mechanical polishing (CMP) until the surface of the interlayer insulating film 101 is exposed to form copper metal wiring. After the CMP process, post-cleaning may be performed.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously modified and changed by those skilled in the art, which should be regarded as included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims. something to do.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성방법에 의하면, 가교 폴리이민, 설포프로필레이티드 폴리에틸렌 이민, 및 [(3-설포프로폭시)-폴리알콕시]-베타-나프틸 에테르 등과 같은 유기 첨가제와 전류 웨이브 형태에 따른 여러 가지 전기도금 방식을 적용함으로써, 구리 전기도금 공정에서의 결함을 제거하고 매립 특성을 개선할 수 있다. 따라서, 본 발명은 소자의 집적도 및 특성 향상에 기여할 수 있다.As described above, according to the method for forming metal wirings of the semiconductor device according to the present invention, crosslinked polyimine, sulfopropylated polyethylene imine, and [(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether By applying a variety of electroplating methods according to the organic additives such as the current wave form and the like, it is possible to eliminate defects in the copper electroplating process and improve the buried properties. Therefore, the present invention can contribute to improvement of the degree of integration and characteristics of the device.

Claims (26)

반도체 웨이퍼 상에 개구부가 구비된 층간 절연막을 형성하는 단계;Forming an interlayer insulating film having openings on the semiconductor wafer; 상기 개구부를 포함한 전체 구조 표면에 확산 장벽층 및 시드층을 차례로 형성하는 단계; 및Sequentially forming a diffusion barrier layer and a seed layer on the entire structure surface including the openings; And 상기 개구부를 매립하도록 상기 시드층 상에 전기도금 공정으로 구리층을 형성하는 단계를 포함하며, Forming a copper layer on the seed layer by an electroplating process to fill the opening; 상기 전기도금 공정은 유기 첨가제가 포함되는 전기도금 용액을 사용하여 수행하며; The electroplating process is carried out using an electroplating solution containing an organic additive; 상기 유기 첨가제로서, [(3-설포프로폭시)-폴리알콕시]-베타-나프틸 에테르([(3-sulfopropoxy)-polyalkoxy]-beta-naphthyl ether)에 칼륨염 및 SPSA(Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid) 중 어느 하나 이상을 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.As the organic additive, potassium salt and SPSA (Sulfo-Propyl-) in [(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether ([(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether) Method for forming a metal wiring of the semiconductor device, characterized in that any one or more of (Sulfide-Acid) is added and used. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정은 멀티 전류 DC 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The electroplating process is a metal current forming method of a semiconductor device, characterized in that using a multi-current DC plating method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정은 펄스드 리버스 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The electroplating process is a metal wire forming method of a semiconductor device, characterized in that using a pulsed reverse plating method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정은 펄스 온 펄스 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The electroplating process is a metal wiring forming method of a semiconductor device, characterized in that using a pulse on pulse plating method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정은 3 스텝 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The electroplating process is a metal wiring forming method of a semiconductor device, characterized in that using a three-step plating method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정은 다이렉트 4 스텝 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The electroplating process is a metal wire forming method of a semiconductor device, characterized in that using a direct four-step plating method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정은 하이 듀플렉스 펄스 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The electroplating process is a metal wiring forming method of a semiconductor device, characterized in that using a high duplex pulse plating method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정은 로우 듀플렉스 펄스 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The electroplating process is a metal wiring forming method of a semiconductor device, characterized in that using a low duplex pulse plating method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정은 유니폴라 펄스 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The electroplating process is a metal wiring forming method of a semiconductor device, characterized in that using the unipolar pulse plating method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정은 스텝 1 유니폴라 펄스 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The electroplating process uses a step 1 unipolar pulse plating method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정은 스텝 2 유니폴라 펄스 도금 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The electroplating process uses a step 2 unipolar pulse plating method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정은 0.1 내지 50 mA/㎠의 평균 웨이퍼 전류 밀도가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The electroplating process is a method for forming a metal wire of the semiconductor device, characterized in that to maintain an average wafer current density of 0.1 to 50 mA / ㎠. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정은 1 내지 200 g/liter의 H2SO4, 1 내지 500 ppm의 HCl 및 0.05 내지 20 ml/liter의 유기 첨가제가 포함되는 전기도금 용액을 사용하여 -300 내지 40℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The electroplating process is carried out at a temperature of -300 to 40 ℃ using an electroplating solution containing 1 to 200 g / liter H 2 SO 4 , 1 to 500 ppm HCl and 0.05 to 20 ml / liter organic additive A metal wiring forming method of a semiconductor device, characterized in that performed. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 유기 첨가제로서, 가교 폴리이민(cross linked polyimine), 설포프로필레이티드 폴리에틸렌 이민(sulfopropylated polyethylene imine), [(3-설포프로폭시)-폴리알콕시]-베타-나프틸 에테르([(3-sulfopropoxy)-polyalkoxy]-beta-naphthyl ether), 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.As the organic additive, cross linked polyimine, sulfopropylated polyethylene imine, [(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether ([(3- sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether), and a mixture thereof. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 유기 첨가제는 0.05 내지 20 ml/L의 범위로 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The organic additive is a metal wiring forming method of a semiconductor device, characterized in that used in the range of 0.05 to 20 ml / L. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 [(3-설포프로폭시)-폴리알콕시]-베타-나프틸 에테르([(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy]-beta-naphthyl ether), 칼륨염 및 SPSA(Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid)는 각각 0.05 내지 20 ml/L의 범위로 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The [(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether ([(3-sulfopropoxy) -polyalkoxy] -beta-naphthyl ether), potassium salt and SPSA (Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid) The metal wiring forming method of a semiconductor device, characterized in that used in the range of 0.05 to 20 ml / L, respectively. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기 첨가제로서, 가교 폴리이민(cross linked polyimine)에 SPSA(Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid), 베타-나프톨(beta-naphtol) 및 알콕시레이티드(alkoxylated)를 중 어느 하나 이상을 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.As the organic additive, any one or more of SPSA (Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid), beta-naphtol, and alkoxylated (alkoxylated) is added to the cross linked polyimine. A metal wiring forming method for a semiconductor device, characterized in that. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 가교 폴리이민(cross linked polyimine), SPSA(Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid), 베타-나프톨(beta-naphtol) 및 알콕시레이티드(alkoxylated)는 각각 0.05 내지 20 ml/L의 범위로 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The cross linked polyimine (Sulfo-Propyl-Sulfide-Acid), beta-naphtol (alkoxylated) and alkoxylated (alkoxylated) are each used in the range of 0.05 to 20 ml / L. A method of forming metal wirings in a semiconductor device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정의 바스(bath) 온도는 -20 내지 50℃로 하고, 바스의 유속은 1 내지 10 gal/min으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The bath temperature of the said electroplating process is -20-50 degreeC, and the flow velocity of a bath is 1-10 gal / min, The metal wiring formation method of the semiconductor element characterized by the above-mentioned. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정은, 웨이퍼의 회전을 시계 방향 및 시계 반대 방향의 조합으로 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.The electroplating process is a method of forming a metal wire of a semiconductor device, characterized in that the rotation of the wafer in a combination of a clockwise and counterclockwise direction. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기도금 공정으로 구리층을 형성한 후에,After the copper layer is formed by the electroplating process, 상기 구리층에 수소환원 열처리를 수행하는 단계; 및Performing a hydrogen reduction heat treatment on the copper layer; And 상기 층간 절연막의 표면이 노출될 때까지 결과물을 CMP하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.And CMP the resultant until the surface of the interlayer insulating film is exposed. 제 22 항에 있어서,23. The method of claim 22, 상기 수소환원 열처리는, 수소환원 분위기에서 상온 내지 350℃의 온도로 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.The hydrogen reduction heat treatment is a metal wiring forming method of a semiconductor device, characterized in that carried out at a temperature of from room temperature to 350 ℃ in a hydrogen reduction atmosphere. 제 23 항에 있어서,24. The method of claim 23, 상기 수소환원 분위기는 H2 가스, H2 가스에 Ar 가스를 혼합한 수소혼합가스, 및 H2 가스에 N2 가스를 혼합한 수소혼합가스 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.Metal of a semiconductor device characterized by using any one of a hydrogen reduction atmosphere is H 2 gas, a mixture of Ar gas to H 2 gas hydrogen mixed gas, and N 2 gas having a hydrogen gas mixture mixed with the H 2 gas Wiring formation method. 제 22 항에 있어서,23. The method of claim 22, 상기 수소환원 열처리를 수행하기 전에,Before performing the hydrogen reduction heat treatment, 상기 구리층을 스핀 및 린스 드라이 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.Spin and rinse dry the copper layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개구부는 듀얼 다마신 패턴, 비아홀 및 트렌치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성방법.And the opening is one of a dual damascene pattern, a via hole, and a trench.
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