KR101477494B1 - Air gap forming method using amorphous carbon layer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비정질 탄소막의 에어갭 형성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비정질 탄소막 자체를 이용하여 비정질 탄소막에 에어갭을 형성함으로써 유전율을 낮출 수 있고, 기판상에 형성된 금속배선의 금속물질이 침투하는 것을 방지할 수 있는 비정질 탄소막의 에어갭 형성방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of forming an air gap of an amorphous carbon film, and more particularly, to a method of forming an air gap by forming an air gap in an amorphous carbon film by using an amorphous carbon film itself, The present invention also relates to a method of forming an air gap of an amorphous carbon film.
일반적으로 반도체 소자는 워드라인, 비트라인, 캐패시터 및 금속 배선 등의 여러 소자들이 상호 작용하여 구성되며, 반도체 소자의 고집적화 및 고성능화에 따라 반도체 소자의 제조에 이용되는 재료 또는 공정 기술에 대한 요구가 매우 높아지고 있다. 특히, 반도체 소자의 고집적화에 따른 소자 크기의 감소로 인하여 소자의 성능을 향상시키기 위한 방법이 다양하게 강구되고 있는 바, 주요 제한 요소가 상호접속 지연이다. 상호접속 지연을 최소화하기 위해서는 높은 전력소비와 느린 작동속도를 야기하는 상호접속 정전용량을 줄여야 한다. 2. Description of the Related Art In general, a semiconductor device is formed by a plurality of elements such as a word line, a bit line, a capacitor, and a metal wire interposed therebetween. Due to the high integration and high performance of semiconductor devices, It is getting higher. Particularly, there are various methods for improving the performance of a device due to a reduction in device size due to the high integration of semiconductor devices, and a major limitation is interconnection delay. To minimize interconnection delays, interconnect capacitances that result in high power consumption and slower operating speeds must be reduced.
이를 위해, 종래에는 IC 디바이스의 금속 배선용 절연성 유전체로서 저 유전율(low k)재료를 이용하여 상호접속 정전용량을 줄이는 방안이 제시되어 왔다. To this end, a method for reducing interconnection capacitance by using a low-k material as an insulating dielectric for metal wiring of an IC device has been proposed.
최근에는, 이산화규소(SiO2, k = 3.9 ~ 4.2) 등의 비교적 고유전율의 절연성 재료를 대체하여, 층간절연막 및 보호막으로 SiCOH(k = 2 ~3), SiOF(k = 3.4 ~ 3.6) 등 CVD법으로 증착되는 저유전율 절연막을 형성하는 방법이 제안되고 있다. Recently, replacing the insulating material of relatively high dielectric constant, such as silicon dioxide (SiO 2, k = 3.9 ~ 4.2), the interlayer insulating film and the protective film SiCOH (k = 2 ~ 3) , SiOF (k = 3.4 ~ 3.6) , etc. A method of forming a low dielectric constant insulating film deposited by CVD has been proposed.
한국특허 제 915231호에는, 절연 기판, 제1 절연막, 박막 트랜지스터, 제2 절연막 및 화소전극을 포함하며, 제1 절연막 및 제2 절연막 중 적어도 하나를 기본 소스 기체, 실란(SiH4) 및 산화제를 포함하는 반응기체 혼합물을 첨가하여 CVD방법 또는 PECVD방법으로 증착한 a-SiCOH의 저유전율 절연막으로 구성한 것이 개시되어 있다. Korean Patent No. 915231 discloses an organic light emitting display device including an insulating substrate, a first insulating film, a thin film transistor, a second insulating film, and a pixel electrode, wherein at least one of the first insulating film and the second insulating film is made of a basic source gas, silane (SiH 4 ) And a low dielectric constant insulating film of a-SiCOH deposited by a CVD method or a PECVD method.
또한, 절연성 재료의 유전율을 더욱 감소시키기 위하여, 절연막에 에어갭을 형성하는 방안이 제시되고 있는 바, 이는 유전상수(k)가 1인 공기를 이용하여 다공성 저유전율 유전체막을 형성하는 것이다.
In order to further reduce the dielectric constant of the insulating material, a method of forming an air gap in the insulating film is proposed. This is to form a porous low dielectric constant dielectric film by using air having a dielectric constant (k) of 1.
그러나, 기판상에 형성된 구리(Cu), 알루미늄, AlCu 등의 금속배선의 금속, 특히 구리는 다른 층으로의 이전성(migration)이 높기 때문에, 상기 종래기술에 의한 저유전율 절연막의 형성은 금속물질이 절연막(1) 또는 에어 갭(2)으로 침투되기 쉬우므로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 금속배선(3) 주위에 예를 들면 SiCN(4)층을 더욱 형성하여 금속물질의 침투를 막도록 구성되어 왔다. However, since the metal of the metal wiring such as copper (Cu), aluminum, AlCu and the like formed on the substrate has a high migration to another layer, the formation of the low dielectric insulating film according to the above- Is easily permeated into the
즉, 종래기술에 의하면 기판상에 금속배선을 형성하고, 금속배선 주위에 배리어 층을 다시 형성하고 저유전율 재료로 절연막을 형성하고, 여기에 다시 에어 갭을 형성하여야 하기 때문에, 유전율을 낮추기 위해 소요되는 공정이 복잡하고 시간과 비용이 많이 소요된다고 하는 문제점이 있었다. That is, according to the prior art, since a metal wiring is formed on a substrate, a barrier layer is formed again around the metal wiring, an insulating film is formed of a low dielectric constant material, and an air gap is again formed thereon, The process is complicated and time-consuming and costly.
또한, 저유전율 재료를 이용하여 다공성 저유전율 유전체막을 형성하는 경우, 플라즈마 공정 동안 다공성 저유전율 유전체막이 쉽게 손상될 수 있기 때문에, 별도의 기계적 강도 강화 공정을 수행하여야 하는 문제점이 있었다.
Further, when a porous low-dielectric-constant dielectric film is formed using a low dielectric constant material, there is a problem that a separate mechanical strength strengthening process must be performed because the porous low-dielectric-constant dielectric film can be easily damaged during a plasma process.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 기판상에 증착되는 비정질 탄소막 자체를 이용하여 비정질 탄소막에 에어갭을 형성함으로써 유전율을 낮출 수 있고, 비정질 탄소막 자체를 하드마스크로 이용할 수 있는 비정질 탄소막의 에어 갭 형성방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to reduce the dielectric constant by forming an air gap in the amorphous carbon film using the amorphous carbon film itself deposited on the substrate, And a method of forming an air gap of an amorphous carbon film usable as a mask.
또한, 본 발명의 다른 목적은 기판상에 형성된 금속배선의 금속물질이 침투하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으면서도 공정을 간소화할 수 있는 비정질 탄소막의 에어갭 형성방법을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a method of forming an air gap of an amorphous carbon film which can effectively prevent metal materials of a metal wiring formed on a substrate from penetrating and can simplify the process.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 비정질 탄소막의 에어 갭 형성방법은, 기판상에 형성된 금속배선 패턴에 비정질 탄소막을 증착하되, 상기 비정질 탄소막의 증착은 서로 다른 증착속도를 갖는 복수의 단계로 구분되어 증착되고, 상기 증착속도는 증착율이 점차 증가하도록 변화되는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming an air gap of an amorphous carbon film, the method including: depositing an amorphous carbon film on a metal wiring pattern formed on a substrate, wherein the amorphous carbon film is deposited in a plurality of steps And the deposition rate is changed so that the deposition rate gradually increases.
여기서, 상기 복수의 단계는 상기 패턴상에 컨포멀(conformal)하게 비정질탄소막을 증착하는 제 1 증착단계와, 컨포멀하게 증착된 상기 비정질 탄소막 상에 비정질 탄소막을 더욱 증착하여 상기 패턴 상부의 개구부를 막아 상기 비정질 탄소막 내에 에어갭을 형성하는 제 2 증착단계와, 에어 갭이 형성된 상기 비정질 탄소막에 증착속도를 더욱 높여 증착하는 제 3 증착단계를 구비하는 것을 특징으로 한다. The plurality of steps may include a first deposition step of conformally depositing an amorphous carbon film on the pattern, a second deposition step of further depositing an amorphous carbon film on the conformally deposited amorphous carbon film, A second deposition step of forming an air gap in the amorphous carbon film by blocking the first amorphous carbon film, and a third deposition step of depositing the amorphous carbon film having an air gap formed thereon at a higher deposition rate.
여기서, 상기 제 1 증착단계는 증착속도가 1 ~ 3 Å /s의 범위이고, 상기 제 2 증착단계는 증착속도가 5 ~ 10 Å/s의 범위이고, 상기 제 3 증착단계는 증착속도가 20 Å/s 이상인 것을 특징으로 한다.Wherein the first deposition step has a deposition rate in the range of 1 to 3 A / s, the second deposition step has a deposition rate in the range of 5 to 10 A / s, and the third deposition step has a deposition rate of 20 A / s or more.
또한, 상기 비정질 탄소막의 증착은 질소를 함유하는 전구체를 첨가하거나 질소를 포함한 도핑 가스를 첨가하여 증착하는 것을 특징으로 한다. The amorphous carbon film may be deposited by adding a precursor containing nitrogen or by adding a doping gas containing nitrogen to the amorphous carbon film.
여기서, 상기 제 1 증착단계에는 질소를 함유하는 전구체를 공급하여 a-c:N의 비정질 탄소막을 형성하는 것을 특징으로 한다. Here, the first deposition step is characterized by supplying a precursor containing nitrogen to form an amorphous carbon film of a-c: N.
상기 비정질 탄소막은 기판의 하부에 RF파워와 DC펄스파워를 인가하는 반응성 이온 증착에 의해 증착되는 것을 특징으로 한다.
The amorphous carbon film is deposited by reactive ion deposition to apply RF power and DC pulse power to the bottom of the substrate.
상술한 구성을 가지는 본 발명에 의한 비정질 탄소막의 에어 갭 형성방법에 의하면, 비정질 탄소막의 증착속도를 복수의 단계로 조절하여 증착함으로써 기판상에 증착되는 비정질 탄소막 자체를 이용하여 비정질 탄소막에 에어갭을 형성하고, 유전율을 낮출 수 있다. According to the method of forming an air gap of the amorphous carbon film according to the present invention having the above-described structure, the deposition rate of the amorphous carbon film is controlled by a plurality of steps to deposit an air gap in the amorphous carbon film by using the amorphous carbon film itself deposited on the substrate And the dielectric constant can be lowered.
또한, 비정질 탄소막 자체를 하드마스크로 이용할 수 있고, 별도의 기계적 강화 공정이 없이도 공정 진행중에 에어 갭이 손상되는 것을 방지할 수 있다. Further, the amorphous carbon film itself can be used as a hard mask, and the air gap can be prevented from being damaged during the process without a separate mechanical strengthening step.
또한, 비정질 탄소막의 증착시에 질소를 포함한 전구체를 첨가하여 금속배선의 금속물질이 침투하는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 비정질 탄소막과 금속과의 접착성능을 향상시킬 수 있다.
In addition, when the amorphous carbon film is deposited, a precursor including nitrogen may be added to effectively prevent the metal material of the metal wiring from penetrating, and the adhesion performance between the amorphous carbon film and the metal can be improved.
도 1은 종래기술에 의해 에어 갭이 형성된 소자를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 에어 갭 형성을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 의한 에어 갭 형성방법의 복수의 단계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 의해 형성된 에어 갭이 형성된 비정질 탄소막의 SEM 이미지이다. 1 is a view showing an element in which an air gap is formed by a conventional technique.
2 is a schematic view showing air gap formation according to the present invention.
3 is a view showing a plurality of steps of the air gap forming method according to the present invention.
4 is an SEM image of an amorphous carbon film formed with an air gap formed by the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 비정질 탄소막의 에어 갭 형성방법을 실시예로써 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 실시예들을 설명하는데 있어, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며, 필요에 따라 그 설명은 생략할 수 있다.
Hereinafter, a method of forming an air gap of an amorphous carbon film according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiments according to the present invention, the same reference numerals are used for the same components, and the description thereof may be omitted if necessary.
도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 비정질 탄소막의 에어 갭 형성방법은 우선 금속배선 패턴(20)이 형성된 기판(10)을 준비한다. 2 to 4, in the method of forming an air gap of an amorphous carbon film according to the present invention, a
본 실시예에 있어서 상기 금속배선 패턴의 금속물질은 구리(Cu)인 것을 예로 하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고 Al, AlCu 등의 금속물질일 수도 있다. In this embodiment, the metal material of the metal wiring pattern is copper (Cu). However, the metal material is not necessarily limited to metal and may be a metal material such as Al or AlCu.
또한, 본 실시예에 있어서는, 상기 금속배선 패턴의 종횡비(Aspect ratio)가 4 : 1 ~ 6 : 1의 범위인 것을 예로 하여 실험하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고 6 : 1 이상인 높은 종횡비(Aspect Ratio)에도 충분히 적용할 수 있다.
In the present embodiment, the aspect ratio of the metal wiring pattern is in the range of 4: 1 to 6: 1. However, the present invention is not limited to this, and the aspect ratio of the metal wiring pattern is 6: 1 or more. .
본 실시예에 의한 비정질 탄소막의 에어 갭 형성방법은 기판상에 형성된 금속배선 패턴(20)에 비정질 탄소막(30)을 증착한다. 본 실시예에 있어서, 상기 비정질 탄소막(30)의 증착은 상기 기판(10)의 하부에 배치된 RF전원과 DC전원(도시하지 않음)으로부터 상기 기판이 재치된 히터에 RF파워와 DC펄스파워를 인가하여 기판이 안치된 공정챔버내에 플라즈마를 생성한다. 기판의 하부에 RF파워와 DC펄스파워를 인가하는 RID(Reactive Ion Deposition) 타입의 PECVD 방법에 의해 증착되기 때문에, 상기 증착반응물질의 이온에 하부로 향하는 방향성을 부여될 수 있고, 기판으로 입사하는 이온의 에너지를 증가시킬 수 있다. 여기서, 히터는 상기 기판의 하부에 배치된 RF전원에 연결된 RF전극이고, 히터에 대향하여 배치되는 샤워헤드는 접지전극으로서 기능하게 된다. In the method of forming an air gap of the amorphous carbon film according to the present embodiment, the
이로써, 기판의 하부에 RF와 DC펄스파워를 인가하는 RID(Reactive Ion Deposition) 타입의 PECVD 방법에 의해 증착하기 때문에, 증착반응물질의 이온에 방향성을 제어할 수 있으므로 균일한 두께를 갖는 막을 증착하기 용이하다.
As a result, since the deposition is performed by the PECVD method of RID (Reactive Ion Deposition) type in which RF and DC pulse power is applied to the lower portion of the substrate, the orientation of the ions of the deposition reaction material can be controlled, It is easy.
한편, RID 방식에 의해 증착되는 상기 비정질 탄소막의 증착은 서로 다른 증착속도를 갖는 복수의 단계로 구분되어 증착되며, 각각의 단계에서의 상기 증착속도는 증착율이 점차 증가하도록 변화되도록 구성된다. Meanwhile, the deposition of the amorphous carbon film deposited by the RID method is divided into a plurality of stages having different deposition rates, and the deposition rate at each stage is changed to gradually increase the deposition rate.
도 3에 나타낸 바와 같이, 서로 다른 증착속도로 증착되는 상기 복수의 단계는, 예를 들면 초저속 증착율로 증착되는 제 1 증착단계와, 제 1 증착단계에서의 증착속도보다는 높은 저속 증착율로 증착되는 제 2 증착단계와, 고속 증착율로 증착되어 스루풋(throughput)을 향상시키는 제 3 증착단계로 구분될 수 있다.
As shown in FIG. 3, the plurality of steps of depositing at different deposition rates may include, for example, a first deposition step of depositing at a very low deposition rate and a second deposition step of depositing at a slower deposition rate than the deposition rate in the first deposition step A second deposition step, and a third deposition step, which is deposited at a high deposition rate to improve throughput.
상기 제 1 증착단계에서는, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 증착속도가 1 ~ 3 Å/s의 범위인 초저속 증착속도로 증착하여 상기 패턴상에 컨포멀(conformal)하게 비정질탄소막을 증착한다. 상기 제 1 증착단계에서 3 Å/s 를 초과하여 고속으로 증착할 경우, 상기 패턴의 상부에는 비정질 탄소막이 증착될 수 있으나 상기 패턴의 측벽부분에는 비정질 탄소막이 고르게 증착되기 어려워 증착의 불량이 발생할 염려가 높거나 측벽부의 증착률이 낮아 금속의 이전이 발생할 가능성이 높기 때문에, 상기 제 1 증착단계에서는 초저속으로 증착하여 상기 패턴상에 비정질 탄소막(30)이 고르게 증착되도록 구성된다.
In the first deposition step, as shown in Fig. 3 (a), the deposition is performed at an ultra-low deposition rate, for example, in the range of 1 to 3 Å / s, so that the amorphous Carbon film is deposited. When the amorphous carbon film is deposited at a high rate of more than 3 Å / s in the first deposition step, the amorphous carbon film may be deposited on the pattern, but the amorphous carbon film may not be uniformly deposited on the side wall of the pattern, The deposition rate of the sidewalls is low and the possibility of metal migration is high. Therefore, the
그런 다음, 상기 제 2 증착단계에서는, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 증착속도가 5 ~ 10 Å/s의 범위인 저속으로 증착하여, 컨포멀하게 증착된 상기 비정질 탄소막 상에 비정질 탄소막을 더욱 증착한다. Then, in the second deposition step, as shown in FIG. 3 (b), deposition is performed at a low deposition rate, for example, in a range of 5 to 10 Å / s, and the deposition is performed on the conformally deposited amorphous carbon film The amorphous carbon film is further deposited.
이 때, 상기 제 1 증착단계에서 일정 두께로 비정질 탄소막이 증착된 상기 패턴상에 상기 제 1 증착단계의 증착속도보다 높은 증착속도로 증착하기 때문에, 상기 패턴 사이의 간극에서보다는 상기 패턴의 상부에서 먼저 증착되고, 이에 따라 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 상기 패턴 상부의 개구부를 막아 상기 패턴 사이에서는 증착되는 상기 비정질 탄소막 내에 에어갭(40)이 형성된다.
At this time, since the amorphous carbon film is deposited at a deposition rate higher than the deposition rate of the first deposition step on the pattern on which the amorphous carbon film is deposited in the first deposition step, As shown in FIG. 3 (b), an
그런 다음, 제 2 증착단계에서 비정질 탄소막 내에 에어 갭을 일단 형성한 후에는, 제 3 증착단계에서는 예를 들면 증착속도가 20 Å/s 이상인 고속으로 증착하여 증착의 스루풋(throughput)을 향상시켜 증착을 완료한다.
Then, after the air gap is once formed in the amorphous carbon film in the second deposition step, deposition at a deposition rate of 20 Å / s or higher, for example, at a high deposition rate is performed in the third deposition step to improve deposition throughput, .
이로써, 비정질 탄소막의 증착속도를 복수의 단계로 조절하여 증착함으로써 기판상에 증착되는 비정질 탄소막 자체를 이용하여 비정질 탄소막에 에어갭을 형성하고, 유전율을 낮출 수 있다. 또한, 비정질 탄소막은 기계적 강도가 높기 때문에, 비정질 탄소막 자체를 하드마스크로 이용할 수 있고, 별도의 기계적 강화 공정이 없이도 공정 진행중에 에어 갭이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
As a result, the deposition rate of the amorphous carbon film is controlled by a plurality of steps to deposit an amorphous carbon film on the substrate, thereby forming an air gap in the amorphous carbon film and lowering the dielectric constant. Further, since the amorphous carbon film has high mechanical strength, the amorphous carbon film itself can be used as a hard mask, and air gap can be prevented from being damaged during the process without a separate mechanical strengthening step.
여기서, 상기 복수의 단계에서의 각각의 증착속도는, 공정가스의 유량 및 압력을 조절하거나, RID방식에서의 기판에 인가되는 RF파워 및 DC파워를 조절하거나, 전극의 간격을 조절하여 용이하게 증착속도를 조절할 수 있다.
Here, the respective deposition rates in the plurality of steps may be controlled by adjusting the flow rate and pressure of the process gas, adjusting the RF power and the DC power applied to the substrate in the RID method, You can adjust the speed.
한편, 상기 비정질 탄소막 자체로서 상기 금속배선 패턴의 금속물질이 침투하는 것을 방지할 수 있으나, 상기 금속물질이 비정질 탄소막이나 에어 갭에 침투하는 것을 보다 안정적이고 효과적으로 방지할 수 있도록, 상기 비정질 탄소막의 증착시에 질소(N)를 함유하는 도펀트 또는 전구체(precursor)를 첨가할 수 있다. Meanwhile, the amorphous carbon film itself can prevent the metal material of the metal wiring pattern from penetrating. However, in order to more stably and effectively prevent the metal material from penetrating the amorphous carbon film or the air gap, A dopant or a precursor containing nitrogen (N) may be added.
구체적으로, 탄화수소 계열의 전구체에 N2, N2O, NH3 등 질소를 포함한 도핑 가스를 첨가하여 증착하여 a-c:N의 비정질 탄소막을 형성할 수 있고, 탄화수소 계열의 전구체에 질소(N)을 포함하고 있는 피레리딘(C5H11N), 피롤리딘(C4H9N)의 전구체를 사용하여 a-C:N의 비정질 탄소막의 구현도 가능하다.Specifically, an amorphous carbon film of ac: N can be formed by adding a doping gas containing nitrogen such as N 2 , N 2 O, and NH 3 to a precursor of a hydrocarbon series, and nitrogen (N) is added to the precursor of the hydrocarbon series It is also possible to realize an amorphous carbon film of aC: N by using the precursors of pyreridine (C 5 H 11 N) and pyrrolidine (C 4 H 9 N) which are included.
또한, 질소(N)을 포함하는 전구체에 질소를 포함한 도핑가스를 첨가하는 것도 가능하다.It is also possible to add a doping gas containing nitrogen to a precursor containing nitrogen (N).
질소를 함유하는 전구체를 첨가하여 비정질 탄소막을 증착함으로써, a-c:N의 비정질 탄소막을 형성하여 더욱 효과적으로 금속물질이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
By adding an amorphous carbon film by adding a nitrogen-containing precursor, an amorphous carbon film of ac: N can be formed and the metal material can be prevented from penetrating more effectively.
한편, 상기 질소를 함유하는 전구체를 첨가하고 플라즈마 처리하여 a-c:N의 비정질 탄소막을 증착하는 것은 상기 제 1 증착단계에서 실행되는 것이 바람직하다. On the other hand, it is preferable that the deposition of the amorphous carbon film of a-c: N by adding the nitrogen-containing precursor and plasma treatment is performed in the first deposition step.
초저속으로 증착되며 상기 패턴의 상부는 물론 측벽부분에까지 고르게 컨포멀하게 증착되는 제 1 증착단계에서 상기 질소를 함유하는 전구체를 첨가하여 증착함으로써, 상기 금속배선 패턴의 주위에 질소가 고르게 분포되도록 하여 금속물질의 침투를 효과적으로 방지함과 동시에, 질소가 포함된 공정가스로 플라즈마 처리하여 상기 금속배선 패턴과 상기 비정질 탄소막의 접착성능을 향상시킬 수 있다.
The precursor containing nitrogen is added and deposited in a first deposition step of depositing at a very low speed and conformally depositing even the upper part of the pattern as well as the side wall part so as to uniformly distribute the nitrogen around the metal wiring pattern It is possible to effectively prevent the penetration of the metal material and improve the adhesion performance between the metal wiring pattern and the amorphous carbon film by plasma treatment with a process gas containing nitrogen.
종횡비(Aspect ratio)가 4:1 ~ 6:1 정도 되는 패턴에 상술한 방법에 의해 RID 방식으로 비정질 탄소막 에어 갭을 구현하였고, 그 SEM 이미지를 도 4에 나타내었다. 도 4는 C2H2 전구체를 사용하는 ACL 장비를 이용하여 상술한 방법에 의해 비정질 탄소막 에어 갭을 형성한 것을 측정한 것이다. The amorphous carbon film air gap is formed by the RID method in a pattern in which the aspect ratio is about 4: 1 to 6: 1, and the SEM image thereof is shown in FIG. FIG. 4 is a graph showing an amorphous carbon film air gap formed by the above-described method using an ACL equipment using a C 2 H 2 precursor.
도 4에 나타낸 바와 같이, 비정질 탄소막의 증착속도를 복수의 단계로 조절하여 증착함으로써 기판상에 증착되는 비정질 탄소막 자체를 이용하여 비정질 탄소막에 에어갭을 효과적으로 형성할 수 있음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 4, the deposition rate of the amorphous carbon film is controlled by a plurality of steps to deposit the amorphous carbon film itself, thereby effectively forming an air gap in the amorphous carbon film.
본 실시예는 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 명세서에 포함된 기술적 사상의 범위내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 자명하다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to be exemplary and explanatory only and are not to be construed as limiting the scope of the inventive concept. And it is obvious that it is included in the technical idea of the present invention.
10 : 기판
20 : 금속배선 패턴
30 : 비정질 탄소막
40 : 에어 갭10: substrate
20: metal wiring pattern
30: amorphous carbon film
40: air gap
Claims (6)
상기 비정질 탄소막의 증착은 서로 다른 증착속도를 갖는 복수의 단계로 구분되어 증착되고,
상기 복수의 단계에서의 각각의 단계별 증착속도는 증착율이 점차 증가하도록 변화되며,
상기 복수의 단계는,
질소를 함유하는 전구체를 공급하여 a-c:N의 비정질 탄소막을 상기 패턴상에 컨포멀(conformal)하게 증착하는 제 1 증착단계와,
컨포멀하게 증착된 상기 비정질 탄소막 상에 비정질 탄소막을 더욱 증착하여 상기 패턴 상부의 개구부를 막아 상기 비정질 탄소막 내에 에어갭을 형성하는 제 2 증착단계와,
에어 갭이 형성된 상기 비정질 탄소막에 증착속도를 더욱 높여 증착하는 제 3 증착단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막의 에어 갭 형성방법.
An amorphous carbon film is deposited on a metal wiring pattern formed on a substrate,
The deposition of the amorphous carbon film is divided into a plurality of deposition steps having different deposition rates,
Wherein the stepwise deposition rate at each of the plurality of steps is changed so that the deposition rate gradually increases,
The plurality of steps comprising:
A first deposition step of conformally depositing an amorphous carbon film of ac: N on the pattern by supplying a precursor containing nitrogen,
A second deposition step of further depositing an amorphous carbon film on the conformally deposited amorphous carbon film to form an air gap in the amorphous carbon film by blocking the opening above the pattern;
And a third deposition step of depositing the amorphous carbon film on which the air gap is formed by further increasing the deposition rate.
상기 제 1 증착단계는 증착속도가 1 ~ 3 Å/s의 범위이고,
상기 제 2 증착단계는 증착속도가 5 ~ 10 Å/s의 범위이고,
상기 제 3 증착단계는 증착속도가 20 Å/s 이상인 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막의 에어 갭 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first deposition step has a deposition rate in the range of 1 to 3 A / s,
Wherein the second deposition step has a deposition rate in the range of 5 to 10 A / s,
Wherein the third deposition step has a deposition rate of 20 ANGSTROM / s or more.
상기 비정질 탄소막의 증착은 질소를 함유하는 전구체를 첨가하거나, 질소를 포함한 도핑 가스를 첨가하여 증착하는 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막의 에어 갭 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the amorphous carbon film is deposited by adding a nitrogen-containing precursor or by adding a doping gas containing nitrogen to the amorphous carbon film.
상기 비정질 탄소막은 기판의 하부에 RF파워와 DC펄스파워를 인가하는 반응성 이온 증착에 의해 증착되는 것을 특징으로 하는 비정질 탄소막의 에어 갭 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the amorphous carbon film is deposited by reactive ion deposition to apply RF power and DC pulse power to the bottom of the substrate.
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2013
- 2013-07-08 KR KR20130079690A patent/KR101477494B1/en active IP Right Grant
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