KR102248788B1 - Integrated circuit device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
집적회로 소자는 기판 상에 형성된 제1 절연막의 적어도 일부를 관통하는 하부 금속막을 포함하는 하부 배선 구조와, 상기 하부 금속막의 상면을 덮는 캡핑층과, 상기 캡핑층을 덮는 제2 절연막과, 상기 제2 절연막 및 상기 캡핑층을 관통하여 상기 하부 금속막에 연결되는 상부 배선 구조와, 상기 하부 금속막과 상기 제2 절연막과의 사이에 배치되고 상기 캡핑층 및 상기 상부 배선 구조에 의해 폭이 한정되는 에어 갭을 포함한다. The integrated circuit device includes a lower wiring structure including a lower metal film penetrating at least a portion of a first insulating film formed on a substrate, a capping layer covering an upper surface of the lower metal film, a second insulating film covering the capping layer, and the second insulating film. 2 An upper wiring structure that penetrates through the insulating layer and the capping layer and is connected to the lower metal layer, and is disposed between the lower metal layer and the second insulating layer and has a width defined by the capping layer and the upper wiring structure. Includes an air gap.
Description
본 발명의 기술적 사상은 집적회로 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 다층 배선 구조를 포함하는 집적회로 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The technical idea of the present invention relates to an integrated circuit device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an integrated circuit device including a multilayer wiring structure and a method of manufacturing the same.
전자 기술의 발달로 인해, 집적회로 소자의 다운-스케일링(down-scaling)이 급속도로 진행되고 있으며, 집적회로 소자에 포함되는 금속 배선층들의 선폭 및 피치도 미세화되고 있다. 이에 따라, 금속 배선층들의 저항 증가 및 누설 전류를 억제하고 금속의 전자이동(electromigration)을 억제하면서 금속 배선층들을 포함하는 다층 배선 구조의 물리적 손상을 최소화하여 집적회로 소자의 수명 및 신뢰성을 개선할 필요가 있다. Due to the development of electronic technology, down-scaling of integrated circuit devices is rapidly progressing, and line widths and pitches of metal wiring layers included in integrated circuit devices are also being refined. Accordingly, it is necessary to improve the life and reliability of the integrated circuit device by minimizing physical damage to the multilayer wiring structure including the metal wiring layers while suppressing the increase in resistance and leakage current of the metal wiring layers, and suppressing the electromigration of the metal. have.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 금속 배선층들의 저항 증가 및 누설 전류를 억제하고 금속의 전자이동을 억제하면서 다층 배선 구조의 물리적 손상을 방지함으로써 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 집적회로 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is an integrated circuit device capable of improving life and reliability by preventing physical damage to a multilayered wiring structure while suppressing an increase in resistance and leakage current of metal wiring layers, suppressing electron movement of metal, and It is to provide a manufacturing method.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 집적회로 소자는 기판 상에 형성된 제1 절연막의 적어도 일부를 관통하는 하부 금속막을 포함하는 하부 배선 구조와, 상기 하부 금속막의 상면을 덮는 캡핑층과, 상기 캡핑층을 덮는 제2 절연막과, 상기 제2 절연막 및 상기 캡핑층을 관통하여 상기 하부 금속막에 연결되는 상부 배선 구조와, 상기 하부 금속막과 상기 제2 절연막과의 사이에 배치되고 상기 캡핑층 및 상기 상부 배선 구조에 의해 폭이 한정되는 에어 갭(air gap)을 포함한다. An integrated circuit device according to an aspect of the inventive concept includes a lower wiring structure including a lower metal film penetrating at least a portion of a first insulating film formed on a substrate, a capping layer covering an upper surface of the lower metal film, and A second insulating layer covering the capping layer, an upper wiring structure passing through the second insulating layer and the capping layer and connected to the lower metal layer, and the capping layer disposed between the lower metal layer and the second insulating layer And an air gap having a width defined by the upper wiring structure.
본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 양태에 따른 집적회로 소자는 기판 상에 형성된 제1 절연막의 적어도 일부를 관통하고 제1 방향으로 연장되는 하부 금속 라인을 포함하는 하부 배선 구조와, 상기 하부 금속 라인의 상면 및 상기 제1 절연막의 상면을 덮는 캡핑층과, 상기 캡핑층을 덮는 제2 절연막과, 상기 제2 절연막 및 상기 캡핑층을 관통하여 상기 하부 금속 라인에 연결되는 콘택 플러그와, 상기 하부 금속 라인의 상면과 상기 콘택 플러그의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역 내에서 상기 하부 금속 라인과 상기 제2 절연막과의 사이에 배치되는 에어 갭을 포함한다. According to another aspect of the inventive concept, an integrated circuit device includes a lower wiring structure including a lower metal line extending in a first direction and penetrating at least a portion of a first insulating layer formed on a substrate, and A capping layer covering an upper surface and an upper surface of the first insulating layer; a second insulating layer covering the capping layer; a contact plug connected to the lower metal line through the second insulating layer and the capping layer; and the lower metal line And an air gap disposed between the lower metal line and the second insulating layer in a corner region defined by an upper surface of and a sidewall of the contact plug.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 집적회로 소자의 제조 방법에서는 기판 상의 제1 절연막을 식각하여 제1 홀을 형성한다. 상기 제1 홀 내에 하부 금속막을 포함하는 하부 배선 구조를 형성한다. 상기 하부 배선 구조 및 상기 제1 절연막을 덮는 캡핑층을 형성한다. 상기 캡핑층을 덮는 제2 절연막을 형성한다. 상기 제2 절연막 및 상기 캡핑층을 제1 방향으로 관통하는 제2 홀을 형성한다. 상기 제2 홀을 통해 상기 캡핑층 중 일부를 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 제거하여 상기 캡핑층에 상기 제2 홀과 연통하는 컷아웃(cutout) 영역을 형성한다. 상기 제2 홀 내에 상부 배선 구조를 형성하여 상기 컷아웃 영역에 상기 상부 배선 구조에 의해 한정되는 에어 갭을 형성한다. In a method of manufacturing an integrated circuit device according to an aspect of the inventive concept, a first hole is formed by etching a first insulating layer on a substrate. A lower wiring structure including a lower metal layer is formed in the first hole. A capping layer covering the lower wiring structure and the first insulating layer is formed. A second insulating layer covering the capping layer is formed. A second hole penetrating the second insulating layer and the capping layer in a first direction is formed. A part of the capping layer is removed in a second direction perpendicular to the first direction through the second hole to form a cutout region communicating with the second hole in the capping layer. An upper wiring structure is formed in the second hole to form an air gap defined by the upper wiring structure in the cutout area.
본 발명의 기술적 사상에 의한 집적회로 소자는 다층 배선 구조에서 금속막을 덮는 캡핑층을 구비함으로써 금속막의 저항 증가 및 누설 전류가 억제될 수 있으며, 금속막으로부터 금속의 전자이동이 억제되어 금속막을 포함하는 다층 배선 구조의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 다층 배선 구조에서 하부 배선 구조를 구성하는 하부 금속막의 상면과 상부 배선 구조의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역에 배치되는 에어 갭을 포함한다. 따라서, 하부 배선 구조, 상부 배선 구조, 이들을 감싸는 절연막들, 또는 이들 각각의 사이의 계면에서 박리 또는 크랙이 발생하는 경우에도, 상기 에어 갭에서 박리 또는 크랙의 전파가 정지될 수 있다. 따라서, 다층 배선 구조에서 집적회로 소자의 동작 불량, 수명 저하 등을 억제하여 집적회로 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. The integrated circuit device according to the technical idea of the present invention includes a capping layer covering the metal film in a multilayer wiring structure, thereby increasing resistance of the metal film and suppressing leakage current, and suppressing the movement of electrons from the metal film to include the metal film. The reliability of the multilayer wiring structure can be improved. In addition, the multilayer wiring structure includes an air gap disposed in a corner region defined by an upper surface of a lower metal film constituting a lower wiring structure and a sidewall of the upper wiring structure. Accordingly, even when peeling or cracking occurs at the lower wiring structure, the upper wiring structure, the insulating films surrounding them, or an interface between each of them, the peeling or crack propagation may be stopped in the air gap. Accordingly, it is possible to improve the reliability of the integrated circuit device by suppressing the operation failure and the decrease in lifespan of the integrated circuit device in the multilayer wiring structure.
도 1a는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 집적회로 소자의 주요 구성들을 도시한 단면도이다. 도 1b는 도 1a에 예시한 집적회로 소자의 일부 구성들의 일 예에 따른 평면 구조를 보여주는 레이아웃 다이어그램이다.
도 1c 내지 도 1e는 각각 도 1a에 예시한 집적회로 소자의 일부 구성들의 다른 예에 따른 평면 구조를 보여주는 레이아웃 다이어그램이다.
도 2 내지 도 7은 각각 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다. 도 8b는 도 8a의 "X1"으로 표시한 부분을 확대하여 보다 상세하게 도시한 단면도이다.
도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자의 주요 구성들을 도시한 단면도로서, 도 8a의 "X1"으로 표시한 부분에 대응하는 부분의 다른 구성을 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12 내지 도 16은 각각 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도로서, 도 11의 "X2"로 표시한 부분에 대응하는 부분의 다른 구성을 도시한 단면도이다.
도 17 및 도 18은 각각 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 19a 내지 도 19f는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 집적회로 소자의 예시적인 제조 방법들을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 20 내지 도 24는 각각 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 25a는 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자의 주요 구성을 도시한 레이아웃 다이어그램이고, 도 25b는 도 25a의 B - B' 선 단면도이다. 1A is a cross-sectional view illustrating main components of an integrated circuit device according to embodiments of the inventive concept. FIG. 1B is a layout diagram showing a planar structure according to an example of some configurations of the integrated circuit device illustrated in FIG. 1A.
1C to 1E are layout diagrams showing a planar structure according to another example of some configurations of the integrated circuit device illustrated in FIG. 1A, respectively.
2 to 7 are cross-sectional views each illustrating an integrated circuit device according to other embodiments according to the technical idea of the present invention.
8A is a cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to still other embodiments according to the inventive concept. FIG. 8B is an enlarged and more detailed cross-sectional view of a portion indicated by “X1” in FIG. 8A.
9 and 10 are cross-sectional views showing main configurations of an integrated circuit device according to still other embodiments according to the technical idea of the present invention, and other configurations of a portion corresponding to a portion indicated by “X1” in FIG. 8A Is a cross-sectional view showing.
11 is a cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to still other embodiments according to the inventive concept.
12 to 16 are cross-sectional views for explaining an integrated circuit device according to still another embodiment according to the technical idea of the present invention, respectively, showing another configuration of a portion corresponding to a portion indicated by “X2” in FIG. 11 It is a cross-sectional view.
17 and 18 are cross-sectional views each illustrating an integrated circuit device according to still other embodiments according to the inventive concept.
19A to 19F are cross-sectional views illustrating exemplary methods of manufacturing an integrated circuit device according to embodiments of the inventive concept according to a process sequence.
20 to 24 are cross-sectional views each illustrating an integrated circuit device according to still other embodiments according to the technical idea of the present invention.
FIG. 25A is a layout diagram illustrating a main configuration of an integrated circuit device according to still another exemplary embodiment according to the inventive concept, and FIG. 25B is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 25A.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions thereof are omitted.
도 1a는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 집적회로 소자의 주요 구성들을 도시한 단면도이다. 1A is a cross-sectional view illustrating main components of an integrated circuit device according to embodiments of the inventive concept.
도 1a를 참조하면, 집적회로 소자(100)는 기판(110) 상에 형성된 제1 절연막(124)의 적어도 일부를 관통하는 하부 배선 구조(130)를 포함한다. 하부 배선 구조(130)는 일 방향, 예를 들면 X 방향을 따라 길게 연장되는 도전 라인 부분을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1A, the
기판(110)은 Si 또는 Ge와 같은 반도체, 또는 SiGe, SiC, GaAs, InAs, 또는 InP와 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 기판(110)은 도전 영역(도시 생략), 예를 들면 게이트 구조물, 불순물 영역, 콘택 플러그 등과 같은 회로 소자들(도시 생략)을 포함할 수 있다. The
기판(110) 상에는 제1 식각 저지막(112) 및 하부 절연막(114)과, 이들을 관통하는 하부 도전막(120)이 배치될 수 있다. 제1 식각 저지막(112)은 하부 절연막(114)과는 다른 식각 선택비를 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 식각 저지막(112)은 실리콘 질화막, 탄소 도핑된 실리콘 질화막, 탄소 도핑된 실리콘 산화질화막, 금속 질화막, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 하부 절연막(114)은 실리콘 산화물 계열의 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 하부 절연막(114)은 PEOX (plasma enhanced oxide), TEOS (tetraethyl orthosilicate), BTEOS (boro TEOS), PTEOS (phosphorous TEOS), BPTEOS (boro phospho TESO), BSG (boro silicate glass), PSG (phospho silicate glass), BPSG (boro phospho silicate glass) 등으로 이루어질 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 하부 절연막(114)은 약 2.2 ∼ 3.0의 저유전상수 (low dielectric constant K)를 가지는 저유전막, 예를 들면 SiOC 막 또는 SiCOH 막으로 이루어질 수 있다. 하부 도전막(120)은 금속막과 상기 금속막을 포위하는 도전성 배리어막을 포함할 수 있다. 상기 금속막은 Cu, W, Al, Co, Ru, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기 도전성 배리어막은 Ta, TaN, Ti, TiN, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 하부 도전막(120)은 기판(110)에 형성된 도전 영역, 예를 들면 기판(110)에 형성된 트랜지스터의 소스/드레인 영역(도시 생략) 또는 게이트 전극(도시 생략)에 연결될 수 있다. A first
하부 절연막(114) 상에 제2 식각 저지막(122) 및 제1 절연막(124)이 차례로 배치될 수 있다. 하부 배선 구조(130)는 제1 절연막(124) 및 제2 식각 저지막(122)을 관통하여 하부 도전막(120)까지 연장될 수 있다. 제2 식각 저지막(122) 및 제1 절연막(124)에 대한 보다 구체적인 구성은 제1 식각 저지막(112) 및 하부 절연막(114)에 대하여 설명한 바와 대체로 동일하다. A second
하부 배선 구조(130)는 하부 도전성 배리어막(132) 및 하부 금속막(136)을 포함할 수 있다. 하부 도전성 배리어막(132)은 하부 금속막(136)의 저면 및 측벽을 포위할 수 있다. 하부 도전성 배리어막(132)은 Ta, TaN, Ti, TiN, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 하부 금속막(136)은 Cu, W, Co, Ru, Mn, Ti, Ta, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. The
하부 금속막(136)의 상면은 캡핑층(150)으로 덮여 있다. 캡핑층(150)은 절연성 캡핑층, 도전성 캡핑층, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 캡핑층(150)은 실리콘 탄화물(SiC), 실리콘 질화물(SiN), 질소-도핑된 실리콘 탄화물(SiC:N), SiOC, AlN, AlON, AlO, AlOC, 금속, 합금, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "합금"은 이종의 금속들의 조합으로 이루어지는 물질, 또는 금속과 금속 이외의 원소와의 조합으로 이루어지는 물질을 의미한다. 일 예에서, 캡핑층(150)은 Co, Ni, Ta, Ru, W, Mn, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 캡핑층(150)은 Co, Ni, Ta, Ru, W, 및 Mn 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속과, Si 및 Ge 중에서 선택되는 반도체 원소를 포함할 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 캡핑층(150)은 그 표면 또는 내부에 질소 함유막을 포함할 수 있다. 예를 들면, 캡핑층(150)은 Co, Ni, Ta, Ru, W, Mn, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속의 질화물을 포함할 수 있다. The upper surface of the
캡핑층(150)은 제2 절연막(156)으로 덮여 있다. 상부 배선 구조(160)가 제2 절연막(156) 및 캡핑층(150)을 관통하여 하부 금속막(136)에 전기적으로 연결 가능하도록 연장되어 있다. 상부 배선 구조(160)는 상부 도전성 배리어막(162) 및 상부 금속막(166)을 포함할 수 있다. 상부 도전성 배리어막(162) 및 상부 금속막(166)의 구성 물질에 대한 상세한 사항은 하부 도전성 배리어막(132) 및 하부 금속막(136)에 대하여 설명한 바와 같다. 일부 실시예들에서, 상부 배선 구조(160)는 콘택 플러그를 구성할 수 있다. 하부 배선 구조(130)는 상부 배선 구조(160)에 연결되는 도전 라인 부분과, 상기 도전 라인 부분으로부터 기판(110) 측으로 돌출되어 하부 도전막(120)에 연결되는 콘택 플러그 부분을 포함할 수 있다. The
하부 금속막(136)과 제2 절연막(156)과의 사이에서 상부 배선 구조(160)의 주위에는 에어 갭(AG1)이 배치된다. 에어 갭(AG1)의 폭(W1)은 캡핑층(150) 및 상부 배선 구조(160)에 의해 한정될 수 있다. 에어 갭(AG1)의 폭(W1)은 에어 갭(AG1) 내부로 노출되는 상부 배선 구조(160)의 측벽과 에어 갭(AG1) 내부로 노출되는 캡핑층(150)의 측벽과의 수평 거리에 대응한다. 에어 갭(AG1)의 폭(W1)은 약 2 ∼ 10 nm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하부 금속막(136)은 에어 갭(AG1)의 하한을 제공하고, 제2 절연막(156)은 에어 갭(AG1)의 상한을 제공할 수 있다. 에어 갭(AG1)의 높이는 캡핑층(150)의 두께(D1)에 대응하고 하부 금속막(136)과 제2 절연막(156)에 의해 에어 갭(AG1)의 높이가 한정될 수 있다. An air gap AG1 is disposed around the
에어 갭(AG1)은 하부 금속막(136)의 상면과 상부 배선 구조(160)의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에어 갭(AG1)은 하부 금속막(136)과 수직으로 오버랩되는 위치에서 상부 배선 구조(160)를 그 둘레 방향 (circumferential direction)을 따라 포위하도록 연장될 수 있다. 본 명세서에서, "수직으로 오버랩"되는 것은 Z 방향을 따라 서로 오버랩되는 것을 의미한다. The air gap AG1 may be disposed in a corner region defined by an upper surface of the
캡핑층(150)은 상부 배선 구조(160)의 저면의 폭(160W)보다 더 큰 폭(150W)을 가지는 컷아웃(cutout) 영역(150C)을 포함하고, 에어 갭(AG1)은 컷아웃 영역(150C) 중 상부 배선 구조(160)가 차지하는 부분을 제외한 체적을 가질 수 있다. The
일부 실시예들에서, 제1 절연막(124) 및 제2 절연막(156) 중 적어도 하나는 PEOX, TEOS, BTEOS, PTEOS, BPTEOS, BSG, PSG, BPSG 등과 같은 실리콘 산화물 계열의 물질로 이루어질 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 제1 절연막(124) 및 제2 절연막(156) 중 적어도 하나는 약 2.7 ∼ 3.0의 저유전상수 (low dielectric constant K)를 가지는 저유전막, 예를 들면 SiOC 막 또는 SiCOH 막으로 이루어질 수 있다. 또 다른 일부 실시예들에서, 제1 절연막(124) 및 제2 절연막(156) 중 적어도 하나는 약 2.2 ∼ 2.4의 초저유전상수 (ultra low dielectric constant K)를 가지는 ULK (ultra low K) 막, 예를 들면 SiOC 막 또는 SiCOH 막으로 이루어질 수 있다. 또 다른 일부 실시예들에서, 제1 절연막(124) 및 제2 절연막(156) 중 적어도 하나는 각각 불소 도핑된 실리콘 산화물(F-SiO2), 다공성 실리콘 산화물, 스핀 온 유기 폴리머, HSSQ (hydrogen silsesquioxane), MSSQ (methyl silsesquioxane) 등과 같은 무기 폴리머를 포함할 수 있다. In some embodiments, at least one of the first insulating
도 1b는 도 1a에 예시한 집적회로 소자(100)의 일부 구성들의 일 예에 따른 평면 구조를 보여주는 레이아웃 다이어그램이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 에어 갭(AG1)은 하부 금속막(136)의 상면 위에서 상부 배선 구조(160)를 포위하는 환형(annular) 형상을 가질 수 있다. 상부 배선 구조(160)의 둘레 방향을 따라 에어 갭(AG1)의 폭이 일정할 수 있다. 에어 갭(AG1) 중 하부 금속막(136)의 길이 방향(X 방향)을 따르는 폭(W11X)과 하부 금속막(136)의 폭 방향(Y 방향)을 따르는 폭(W11Y)은 대략 동일할 수 있다. 캡핑층(150)은 상부 배선 구조(160)와 접하지 않을 수 있다. FIG. 1B is a layout diagram showing a planar structure according to an example of some configurations of the
도 1c 내지 도 1e는 각각 도 1a에 예시한 집적회로 소자(100)의 일부 구성들의 다른 예에 따른 평면 구조를 보여주는 레이아웃 다이어그램이다. 1C to 1E are layout diagrams showing a planar structure according to another example of some configurations of the
도 1a 및 도 1c를 참조하면, 에어 갭(AG1)은 하부 금속막(136)의 상면 위에서 상부 배선 구조(160)를 포위하는 환형 형상을 가질 수 있다. 상부 배선 구조(160)의 둘레 방향을 따라 에어 갭(AG1)의 폭이 가변적일 수 있다. 에어 갭(AG1) 중 하부 금속막(136)의 길이 방향(X 방향)을 따르는 폭(W12X)이 하부 금속막(136)의 폭 방향(Y 방향)을 따르는 폭(W12Y)보다 더 클 수 있다. 캡핑층(150)은 상부 배선 구조(160)와 접하지 않을 수 있다. 1A and 1C, the air gap AG1 may have an annular shape surrounding the
도 1a 및 도 1d를 참조하면, 에어 갭(AG1)은 하부 금속막(136)의 상면 위에서 상부 배선 구조(160)를 부분적으로 포위할 수 있다. 에어 갭(AG1)은 하부 금속막(136)의 길이 방향(X 방향)에서 캡핑층(150)과 상부 배선 구조(160)와의 사이에 배치될 수 있으며, 하부 금속막(136)의 폭 방향(Y 방향)에서 캡핑층(150)(도 1a 참조)과 상부 배선 구조(160)가 상호 접하는 부분이 있을 수 있다. 1A and 1D, the air gap AG1 may partially surround the
도 1a 및 도 1e를 참조하면, 상부 배선 구조(160)는 하부 금속막(136)의 폭 방향 중심으로부터 폭 방향을 따라 어긋난 위치에 형성되어 상부 배선 구조(160)의 일부가 하부 금속막(136)의 주변에 있는 제1 절연막(124)의 상면을 덮도록 형성될 수 있다. 도 1e에서, 캡핑층(150)으로 덮여 있는 제1 절연막(124)의 위치가 점선으로 표시되어 있다. 상부 배선 구조(160)는 하부 금속막(136)과 수직으로 오버랩되는 부분과 제1 절연막(124)과 수직으로 오버랩되는 부분을 포함할 수 있다. 에어 갭(AG1)은 하부 금속막(136)의 상면 위에서 상부 배선 구조(160)이 둘레를 부분적으로 포위할 수 있다. 에어 갭(AG1)은 상부 배선 구조(160) 중 제1 절연막(124)과 수직 방향으로 오버랩되는 부분의 주위에는 형성되지 않고, 하부 금속막(136)과 수직으로 오버랩되는 부분만 포위하도록 상부 배선 구조(160)의 둘레 방향을 따라 연장될 수 있다. 1A and 1E, the
도 1b 내지 도 1e를 참조하여 에어 갭(AG1)의 예시적인 평면 형상들을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 이들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 에어 갭(AG1)은 다양하게 변형 및 변경된 평면 형상을 가질 수 있다. Although exemplary planar shapes of the air gap AG1 have been described with reference to FIGS. 1B to 1E, the technical idea of the present invention is not limited thereto. Within the scope of the technical idea of the present invention, the air gap AG1 may have variously deformed and changed planar shapes.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to other embodiments according to the inventive concept.
도 2를 참조하면, 집적회로 소자(200)는 도 1에 예시한 집적회로 소자(100)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(200)에서 하부 금속막(136)의 상면은 다중 절연층으로 이루어지는 캡핑층(250)으로 덮여 있다. 캡핑층(250)은 금속을 포함하는 제1 절연성 캡핑층(250A)과, 금속을 포함하지 않는 제2 절연성 캡핑층(250B)을 포함할 수 있다. 제1 절연성 캡핑층(250A)은 AlN, AlON, AlO, 또는 AlOC로 이루어질 수 있다. 제2 절연성 캡핑층(250B)은 실리콘 탄화물(SiC), 실리콘 질화물(SiN), 질소-도핑된 실리콘 탄화물(SiC:N), 또는 SiOC로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 2, the
캡핑층(250)은 제2 절연막(156)으로 덮여 있다. 상부 배선 구조(160)가 하부 금속막(136)에 전기적으로 연결 가능하도록 제2 절연막(156) 및 캡핑층(250)을 관통하여 연장되어 있다. The
하부 금속막(136)과 제2 절연막(156)과의 사이에는 상부 배선 구조(160)를 포위하는 에어 갭(AG2)이 배치된다. 에어 갭(AG2)의 폭(W2)은 캡핑층(250) 중 제1 절연성 캡핑층(250A)과 상부 배선 구조(160)에 의해 한정될 수 있다. 에어 갭(AG2)의 폭(W2)은 에어 갭(AG2) 내부로 노출되는 상부 배선 구조(160)의 측벽과 에어 갭(AG2) 내부로 노출되는 제1 절연성 캡핑층(250A)의 측벽과의 수평 거리에 대응한다. 에어 갭(AG2)의 폭(W2)은 약 2 ∼ 10 nm 일 수 있다. 하부 금속막(136)과 제2 절연성 캡핑층(250B)에 의해 에어 갭(AG2)의 높이가 한정될 수 있다. 에어 갭(AG2)의 높이는 제1 절연성 캡핑층(250A)의 두께(D2)에 대응할 수 있다. An air gap AG2 surrounding the
에어 갭(AG2)은 하부 금속막(136)의 상면과 상부 배선 구조(160)의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역에 배치될 수 있다. 에어 갭(AG2)은 도 1b 내지 도 1e에 예시한 에어 갭(AG1)의 평면 형상들 중 어느 하나, 또는 이들로부터 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변경 및 변경된 평면 형상을 가질 수 있다. 제1 절연성 캡핑층(250A)은 상부 배선 구조(160)의 저면의 폭(160W)보다 더 큰 폭(250AW)을 가지는 컷아웃 영역(250AC)을 포함하고, 에어 갭(AG2)은 컷아웃 영역(250AC) 중 상부 배선 구조(160)가 차지하는 부분을 제외한 체적을 가질 수 있다. The air gap AG2 may be disposed in a corner region defined by an upper surface of the
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to still other embodiments according to the inventive concept.
도 3을 참조하면, 집적회로 소자(300)는 도 1에 예시한 집적회로 소자(100)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(300)의 하부 배선 구조(130)는 하부 도전성 배리어막(132)과 하부 금속막(136)과의 사이에 개재된 하부 금속 라이너(134)를 더 포함하고, 상부 배선 구조(160)는 상부 도전성 배리어막(162)과 상부 금속막(166)과의 사이에 개재된 상부 금속 라이너(164)를 더 포함한다. Referring to FIG. 3, the
하부 및 상부 금속 라이너(134, 164)는 각각 하부 및 상부 금속막(136, 166)에 포함된 금속과는 다른 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 하부 및 상부 금속막(136, 166)은 Cu, W, Co, Ru, Mn, Ti, 및 Ta 중에서 선택되는 어느 하나의 제1 금속으로 이루어지고, 하부 및 상부 금속 라이너(134, 164)는 Co, Ni, Ta, Ru, W, 및 Mn 중에서 선택되고 상기 제1 금속과는 다른 제2 금속으로 이루어지거나, 상기 제2 금속을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 하부 및 상부 금속 라이너(134)는 각각 Co 라이너 또는 Ta 라이너일 수 있다. The lower and
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to still other embodiments according to the inventive concept.
도 4를 참조하면, 집적회로 소자(400)는 도 2에 예시한 집적회로 소자(200)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(400)에서 하부 배선 구조(130)는 하부 도전성 배리어막(132)과 하부 금속막(136)과의 사이에 개재된 하부 금속 라이너(134)를 더 포함하고, 상부 배선 구조(160)는 상부 도전성 배리어막(162)과 상부 금속막(166)과의 사이에 개재된 상부 금속 라이너(164)를 더 포함한다. Referring to FIG. 4, the
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다. 5 is a cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to still other embodiments according to the inventive concept.
도 5를 참조하면, 집적회로 소자(500)는 도 4에 예시한 집적회로 소자(400)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(500)에서 하부 금속막(136)의 상면은 도전층과 절연층과의 조합으로 이루어지는 캡핑층(550)으로 덮여 있다. 캡핑층(550)은 도전성 캡핑층(550T), 금속을 포함하는 제1 절연성 캡핑층(550A), 및 금속을 포함하지 않는 제2 절연성 캡핑층(250B)을 포함한다. Referring to FIG. 5, the
도전성 캡핑층(550T)은 하부 금속 라이너(134)를 구성하는 금속과 동일한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도전성 캡핑층(550T)은 Co, Ni, Ta, Ru, W, Mn, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속 또는 합금으로 이루어질 수 있다. 제1 절연성 캡핑층(550A)은 AlN, AlON, AlO, 또는 AlOC으로 이루어질 수 있다. 캡핑층(550)은 제2 절연막(156)으로 덮여 있다. 상부 배선 구조(160)가 제2 절연막(156) 및 캡핑층(550)을 관통하여 하부 금속막(136)까지 연장되어 있다. The
하부 금속막(136)과 제2 절연막(156)과의 사이에는 에어 갭(AG5)이 배치된다. 특히, 에어 갭(AG5)은 하부 금속막(136)과 제1 절연성 캡핑층(550A)과의 사이에 배치되고, 도전성 캡핑층(550T)과 상부 배선 구조(160)에 의해 에어 갭(AG5)의 폭(W5)이 한정될 수 있다. 에어 갭(AG5)의 폭(W5)은 에어 갭(AG5) 내부로 노출되는 도전성 캡핑층(550T)의 측벽과 에어 갭(AG5) 내부로 노출되는 상부 배선 구조(160)의 측벽과의 수평 거리에 대응한다. 에어 갭(AG5)의 폭(W5)은 약 2 ∼ 10 nm 일 수 있다. 에어 갭(AG5)의 높이는 하부 금속막(136)과 제1 절연성 캡핑층(550A)에 의해 한정될 수 있으며, 도전성 캡핑층(550T)의 두께(D5)에 대응할 수 있다. An air gap AG5 is disposed between the
에어 갭(AG5)은 하부 금속막(136)의 상면과 상부 배선 구조(160)의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역에 배치될 수 있다. 에어 갭(AG5)은 도 1b 내지 도 1e에 예시한 에어 갭(AG1)의 평면 형상들 중 어느 하나, 또는 이들로부터 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변경 및 변경된 평면 형상을 가질 수 있다. The air gap AG5 may be disposed in a corner region defined by an upper surface of the
캡핑층(550) 중 제1 절연성 캡핑층(550A) 및 제2 절연성 캡핑층(250B)은 상부 배선 구조(160)의 측벽에 접할 수 있다. 도전성 캡핑층(550T)은 상부 배선 구조(160)의 저면의 폭(160W)보다 더 큰 폭(550TW)을 가지는 컷아웃 영역(550TC)을 포함하고, 에어 갭(AG5)은 컷아웃 영역(550TC) 중 상부 배선 구조(160)가 차지하는 부분을 제외한 체적을 가질 수 있다. Among the capping layers 550, the first insulating
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다. 6 is a cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to still other embodiments according to the inventive concept.
도 6을 참조하면, 집적회로 소자(600)는 도 5에 예시한 집적회로 소자(500)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 집적회로 소자(600)에서 하부 금속막(136)의 상면은 도전층과 절연층과의 조합으로 이루어지는 캡핑층(650)으로 덮여 있다. 캡핑층(650)은 도전성 캡핑층(550T), 금속을 포함하는 제1 절연성 캡핑층(650A), 및 금속을 포함하지 않는 제2 절연성 캡핑층(250B)을 포함한다. 단, 집적회로 소자(600)의 캡핑층(650)에서 제1 절연성 캡핑층(650A)은 상부 배선 구조(160)의 측벽으로부터 이격되어 있다. Referring to FIG. 6, the
하부 금속막(136)과 제2 절연막(156)과의 사이에는 에어 갭(AG6)이 배치된다. 특히, 에어 갭(AG6)은 하부 금속막(136)과 제2 절연성 캡핑층(250B)과의 사이에 배치된다. 도전성 캡핑층(550T) 중 상부 배선 구조(160)에 대면하는 측벽과, 제1 절연성 캡핑층(650A) 중 상부 배선 구조(160)에 대면하는 측벽은 각각 에어 갭(AG6)을 사이에 두고 상부 배선 구조(160)로부터 이격된 부분을 포함할 수 있다. 도전성 캡핑층(550T) 중 상부 배선 구조(160)에 대면하는 측벽과 상부 배선 구조(160)에 의해 에어 갭(AG6)의 하부 폭(W6A)이 한정되고, 제1 절연성 캡핑층(650A) 중 상부 배선 구조(160)에 대면하는 측벽과 상부 배선 구조(160)에 의해 에어 갭(AG6)의 상부 폭(W6B)이 한정될 수 있다. 에어 갭(AG6)의 하부 폭(W6A)과 상부 폭(W6B)은 서로 다른 크기를 가진다. 도 6에는 에어 갭(AG6)의 하부 폭(W6A)이 상부 폭(W6B)보다 더 큰 경우를 예시하였으나, 에어 갭(AG6)의 상부 폭(W6B)이 하부 폭(W6A)보다 더 클 수도 있다. 에어 갭(AG6)의 하부 폭(W6A) 및 상부 폭(W6B)은 약 2 ∼ 10 nm의 범위 내에서 선택되는 크기를 가질 수 있다. 하부 금속막(136)과 제2 절연성 캡핑층(250B)에 의해 에어 갭(AG6)의 높이가 한정될 수 있다. 에어 갭(AG6)의 높이는 도전성 캡핑층(550T)의 두께(D5)와 제1 절연성 캡핑층(650A)의 두께(D6)의 합에 대응할 수 있다. An air gap AG6 is disposed between the
에어 갭(AG6)은 하부 금속막(136)의 상면과 상부 배선 구조(160)의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역에 배치될 수 있다. 에어 갭(AG6)은 도 1b 내지 도 1e에 예시한 에어 갭(AG1)의 평면 형상들 중 어느 하나, 또는 이들로부터 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변경 및 변경된 평면 형상을 가질 수 있다. The air gap AG6 may be disposed in a corner region defined by an upper surface of the
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다. 7 is a cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to still other embodiments according to the inventive concept.
도 7을 참조하면, 집적회로 소자(700)는 도 6에 예시한 집적회로 소자(600)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 집적회로 소자(700)에서 하부 금속막(136)의 상면은 캡핑층(750)으로 덮여 있다. 캡핑층(750)은 도전성 캡핑층(550T), 금속을 포함하는 제1 절연성 캡핑층(750A), 및 금속을 포함하지 않는 제2 절연성 캡핑층(250B)을 포함한다. 캡핑층(750)은 도 6에 예시한 캡핑층(650)과 대체로 유사하나, 도전성 캡핑층(550T) 중 상부 배선 구조(160)에 대면하는 측벽과 제1 절연성 캡핑층(750A) 중 상부 배선 구조(160)에 대면하는 측벽이 이들 사이에 단차 없이 대략 평탄한 하나의 평면을 이루는 점에서 도 6에 예시한 캡핑층(650)과 다르다. Referring to FIG. 7, the
하부 금속막(136)과 제2 절연성 캡핑층(250B)과의 사이에 에어 갭(AG7)이 배치된다. 에어 갭(AG7)은 도전성 캡핑층(550T)과 상부 배선 구조(160)와의 사이, 및 제1 절연성 캡핑층(750A)과 상부 배선 구조(160)와의 사이에서 대략 동일한 폭(W7)을 가질 수 있다. 에어 갭(AG7)의 폭(W7)은 약 2 ∼ 10 nm 일 수 있다. 에어 갭(AG7)은 도전성 캡핑층(550T)의 두께(D5)와 제1 절연성 캡핑층(750A)의 두께(D7)의 합에 대응하는 높이를 가질 수 있다. An air gap AG7 is disposed between the
에어 갭(AG7)은 하부 금속막(136)의 상면과 상부 배선 구조(160)의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역에 배치될 수 있다. 에어 갭(AG7)은 도 1b 내지 도 1e에 예시한 에어 갭(AG1)의 평면 형상들 중 어느 하나, 또는 이들로부터 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변경 및 변경된 평면 형상을 가질 수 있다. The air gap AG7 may be disposed in a corner region defined by an upper surface of the
도 8a는 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다. 도 8b는 도 8a의 "X1"으로 표시한 부분을 확대하여 보다 상세하게 도시한 단면도이다. 8A is a cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to still other embodiments according to the inventive concept. FIG. 8B is an enlarged and more detailed cross-sectional view of a portion indicated by “X1” in FIG. 8A.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 집적회로 소자(800A)는 도 7에 예시한 집적회로 소자(700)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(800A)에서 상부 배선 구조(860A)는 에어 갭(AG7)을 향해 돌출된 돌출부(860P1)를 포함한다. 상부 배선 구조(860A)는 상부 도전성 배리어막(862A), 상부 금속 라이너(864), 및 상부 금속막(866)을 포함하고, 이들 중 적어도 일부는 돌출부(860P1)에서 에어 갭(AG7)을 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다. 상부 도전성 배리어막(862A), 상부 금속 라이너(864), 및 상부 금속막(866)에 대한 보다 상세한 구성은 도 3을 참조하여 상부 도전성 배리어막(162), 상부 금속 라이너(164), 및 상부 금속막(166)에 대하여 설명한 바와 같다. 8A and 8B, the
상부 도전성 배리어막(862A) 및 상부 금속 라이너(864)는 각각 돌출부(860P1)에서 에어 갭(AG7)에 대면하는 국부 영역(862F, 864F)을 포함한다. 국부 영역(862F, 864F) 중 적어도 일부는 상부 도전성 배리어막(862A) 및 상부 금속 라이너(864) 중 제2 절연막(156)에 대면하는 부분들보다 작은 두께를 가질 수 있다. 국부 영역(862F, 864F)은 상부 도전성 배리어막(862A) 및 상부 금속 라이너(864) 중 제2 절연막(156)에 대면하는 부분들보다 상부 배선 구조(860A)의 외측으로 더 돌출되어 있다. The upper
도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자의 주요 구성들을 도시한 단면도로서, 도 8a의 "X1"으로 표시한 부분에 대응하는 부분의 다른 구성을 도시한 단면도이다. 9 and 10 are cross-sectional views showing main configurations of an integrated circuit device according to still other embodiments according to the technical idea of the present invention, and other configurations of a portion corresponding to a portion indicated by “X1” in FIG. 8A Is a cross-sectional view showing.
도 9를 참조하면, 집적회로 소자(800B)는 도 7에 예시한 집적회로 소자(700)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 상부 배선 구조(860B)는 상부 도전성 배리어막(862B), 상부 금속 라이너(864), 및 상부 금속막(866)을 포함한다. 단, 집적회로 소자(800B)에서 상부 배선 구조(860B)의 상부 도전성 배리어막(862B)에는 에어 갭(AG7)과 연통하는 개구(862H)가 형성되어 있다. 이에 따라, 상부 도전성 배리어막(862B)은 에어 갭(AG7)에 인접한 부분에서 불연속적으로 연장될 수 있다. 상부 배선 구조(860B)는 돌출부(860P2)를 포함할 수 있다. 돌출부(860P2)에서 상부 금속 라이너(864)의 국부 영역(864F)이 에어 갭(AG7)을 향해 돌출될 수 있다. 돌출부(860P2)는 상부 도전성 배리어막(862B)의 개구(862H)를 통해 에어 갭(AG7)에 대면할 수 있다. 상부 도전성 배리어막(862B)에 대한 보다 상세한 구성은 도 3을 참조하여 상부 도전성 배리어막(162)에 대하여 설명한 바와 대체로 동일하다. Referring to FIG. 9, the
도 10을 참조하면, 집적회로 소자(800C)는 도 7에 예시한 집적회로 소자(700)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(800C)에서 상부 배선 구조(860C)는 에어 갭(AG7)을 향해 돌출된 돌출부(860P3)를 포함한다. 상부 배선 구조(860C)는 상부 도전성 배리어막(862C), 상부 금속 라이너(864C), 및 상부 금속막(866)을 포함한다. 상부 도전성 배리어막(862C), 상부 금속 라이너(864C), 및 상부 금속막(866) 중 적어도 하나는 돌출부(860P3)에서 에어 갭(AG7)을 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다. 상부 도전성 배리어막(862C), 상부 금속 라이너(864C), 및 상부 금속막(866)에 대한 보다 상세한 구성은 도 3을 참조하여 상부 도전성 배리어막(162), 상부 금속 라이너(164), 및 상부 금속막(166)에 대하여 설명한 바와 대체로 동일하다. 일부 실시예들에서, 상부 도전성 배리어막(862C)은 그 형성 위치에 따라 대략 일정한 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 상부 도전성 배리어막(862C)은 에어 갭(AG7)에 대면하는 돌출부(860P3)에서의 두께와 제2 절연막(156)에 대면하는 부분에서의 두께가 대략 동일할 수 있다. 상부 도전성 배리어막(862C) 및 상부 금속 라이너(864C) 중 돌출부(860P3)를 구성하는 부분들은 제2 절연막(156)에 대면하는 부분들보다 상부 배선 구조(860C)의 외측으로 돌출될 수 있다. Referring to FIG. 10, the
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다. 11 is a cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to still other embodiments according to the inventive concept.
도 11을 참조하면, 집적회로 소자(900)는 도 4에 예시한 집적회로 소자(400)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(900)에서 하부 금속막(136)의 상면은 캡핑층(950)으로 덮여 있다. 캡핑층(950)은 도전성 합금 캡핑층(950T), 금속을 포함하는 제1 절연성 캡핑층(950A), 및 금속을 포함하지 않는 제2 절연성 캡핑층(250B)이 차례로 적층된 구조를 가진다. Referring to FIG. 11, the
도전성 합금 캡핑층(950T)은 Co, Ni, Ta, Ru, W, Mn 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속 또는 합금과, Si 및 Ge 중에서 선택되는 반도체 원소와의 합금으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 도전성 합금 캡핑층(950T)은 MxAy (여기서, M은 금속, A는 Si 또는 Ge, x는 1 내지 6의 정수, y는 1 내지 10의 정수)로 표시되는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 도전성 합금 캡핑층(950T)은 CoSi, CoSi2, Co2Si, Co3Si, CoGe, CoGe2, Co5Ge3, Co5Ge7, Co4Ge 등으로 이루어질 수 있다. 제1 절연성 캡핑층(950A)은 AlN, AlON, AlO, 또는 AlOC으로 이루어질 수 있다. 제2 절연성 캡핑층(250B)은 실리콘 탄화물(SiC), 실리콘 질화물(SiN), 질소-도핑된 실리콘 탄화물(SiC:N), 또는 SiOC로 이루어질 수 있다. 캡핑층(950)은 제2 절연막(156)으로 덮여 있다. 상부 배선 구조(160)가 하부 금속막(136)에 전기적으로 연결 가능하도록 제2 절연막(156) 및 캡핑층(950)을 관통하여 연장되어 있다. The conductive
하부 금속막(136)과 제2 절연막(156)과의 사이에는 에어 갭(AG9)이 배치된다. 특히, 에어 갭(AG9)은 도전성 합금 캡핑층(950T)과 제2 절연성 캡핑층(250B)과의 사이에 배치되고, 제1 절연성 캡핑층(950A)과 상부 배선 구조(160)에 의해 에어 갭(AG9)의 폭(W9)이 한정될 수 있다. 에어 갭(AG9)의 폭(W9)은 약 2 ∼ 10 nm 일 수 있다. 에어 갭(AG9)의 높이는 도전성 합금 캡핑층(950T)과 제2 절연성 캡핑층(250B)에 의해 에어 한정될 수 있다. 에어 갭(AG9)의 높이는 제1 절연성 캡핑층(950A)의 두께(D9)에 대응할 수 있다. An air gap AG9 is disposed between the
에어 갭(AG9)은 하부 금속막(136)의 상면과 상부 배선 구조(160)의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역에 배치될 수 있다. 에어 갭(AG9)은 도 1b 내지 도 1e에 예시한 에어 갭(AG1)의 평면 형상들 중 어느 하나, 또는 이들로부터 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변경 및 변경된 평면 형상을 가질 수 있다. The air gap AG9 may be disposed in a corner region defined by an upper surface of the
캡핑층(950) 중 도전성 합금 캡핑층(950T)과 제2 절연성 캡핑층(250B)은 상부 배선 구조(160)의 측벽에 접할 수 있다. 제1 절연성 캡핑층(950A)은 상부 배선 구조(160)의 저면의 폭(160W)보다 더 큰 폭(950AW)을 가지는 컷아웃 영역(950AC)을 포함하고, 에어 갭(AG9)은 컷아웃 영역(950AC) 중 상부 배선 구조(160)가 차지하는 부분을 제외한 체적을 가질 수 있다. Among the capping layers 950, the conductive
도 12 내지 도 16은 각각 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도로서, 도 11의 "X2"로 표시한 부분에 대응하는 부분의 다른 구성을 도시한 단면도이다. 12 to 16 are cross-sectional views for explaining an integrated circuit device according to still another embodiment according to the technical idea of the present invention, respectively, showing another configuration of a portion corresponding to a portion indicated by “X2” in FIG. 11 It is a cross-sectional view.
도 12를 참조하면, 집적회로 소자(900A)는 도 11에 예시한 집적회로 소자(900)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(900A)의 상부 배선 구조(960A)는 상부 도전성 배리어막(962A)과, 상부 금속 라이너(964A)와, 상부 금속막(966)을 포함하고, 상부 도전성 배리어막(962A)은 에어 갭(AG9)에 대면하는 국부 영역(962F)에서 감소된 두께를 가진다. 상부 금속 라이너(964A) 및 상부 금속막(966)는 각각 에어 갭(AG9)을 향해 돌출된 돌출부(964P1, 966P1)를 포함한다. Referring to FIG. 12, the
도 13을 참조하면, 집적회로 소자(900B)는 도 11에 예시한 집적회로 소자(900)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(900B)의 상부 배선 구조(960B)는 상부 도전성 배리어막(962B), 상부 금속 라이너(964B), 및 상부 금속막(966)을 포함하고, 상부 도전성 배리어막(962B) 및 상부 금속 라이너(964B)에는 각각 에어 갭(AG9)과 연통하는 개구(962H, 964H)가 형성되어 있다. 상부 금속막(966)은 에어 갭(AG9)을 향해 돌출된 돌출부(966P1)를 포함하고, 돌출부(966P1)는 에어 갭(AG9) 내부로 노출될 수 있다. Referring to FIG. 13, the
도 14를 참조하면, 집적회로 소자(900C)는 도 11에 예시한 집적회로 소자(900)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(900C)의 상부 배선 구조(960C)는 상부 도전성 배리어막(962C), 상부 금속 라이너(964C), 및 상부 금속막(966)을 포함하고, 상부 도전성 배리어막(962C)에는 에어 갭(AG9)과 연통하는 개구(962H)가 형성되어 있다. 상부 금속 라이너(964C) 및 상부 금속막(966)은 각각 에어 갭(AG9)을 향해 돌출된 돌출부(964P3, 966P1)를 포함한다. 상부 금속 라이너(964C)의 돌출부(964P3)는 에어 갭(AG9) 내부로 노출될 수 있다. Referring to FIG. 14, the
도 15를 참조하면, 집적회로 소자(900D)는 도 11에 예시한 집적회로 소자(900)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(900D)의 상부 배선 구조(960D)는 상부 도전성 배리어막(962D), 상부 금속 라이너(964D), 및 상부 금속막(966)을 포함한다. 상부 도전성 배리어막(962D)은 에어 갭(AG9)에 대면하는 국부 영역(962F)을 포함하며, 국부 영역(962F) 중 적어도 일부는 상부 도전성 배리어막(962D) 중 제2 절연막(156)에 대면하는 부분보다 작은 두께를 가진다. 상부 금속 라이너(964D) 및 상부 금속막(966)은 각각 에어 갭(AG9)을 향해 돌출된 돌출부(964P3, 966P1)를 포함한다. Referring to FIG. 15, the
도 16을 참조하면, 집적회로 소자(900E)는 도 11에 예시한 집적회로 소자(900)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(900E)의 상부 배선 구조(960E)는 에어 갭(AG9)을 향해 돌출된 돌출부(960P)를 포함한다. 상부 배선 구조(960E)는 상부 도전성 배리어막(962E), 상부 금속 라이너(964E), 및 상부 금속막(966)을 포함한다. 상부 도전성 배리어막(962E), 상부 금속 라이너(964E), 및 상부 금속막(966) 중 적어도 일부는 돌출부(960P)에서 에어 갭(AG9)을 향해 돌출된 형상을 가진다. 상부 도전성 배리어막(962E)은 에어 갭(AG9)에 대면하는 돌출부(960P)에서의 두께와 제2 절연막(156)에 대면하는 부분에서의 두께가 대략 동일할 수 있다. Referring to FIG. 16, the
도 12 내지 도 16에 예시한 상부 도전성 배리어막(962A, 962B, 962C, 962D, 962E), 상부 금속 라이너(964A, 964B, 964C, 964D, 964E), 및 상부 금속막(966)에 대한 보다 상세한 구성은 도 3을 참조하여 상부 도전성 배리어막(162), 상부 금속 라이너(164), 및 상부 금속막(166)에 대하여 설명한 바와 대체로 동일하다. 12 to 16, the upper
도 17 및 도 18은 각각 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 단면도이다. 17 and 18 are cross-sectional views each illustrating an integrated circuit device according to still other embodiments according to the inventive concept.
도 17 및 도 18을 참조하면, 집적회로 소자(1000A, 1000B)는 도 11에 예시한 집적회로 소자(900)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(1000A)에서 하부 금속막(136)은 제1 도전성 합금 캡핑층(T1) 및 제2 도전성 합금 캡핑층(T2)을 포함하는 캡핑층(1050)으로 덮여 있다. 캡핑층(1050)은 하부 금속막(136) 위에 차례로 적층된 제2 도전성 합금 캡핑층(T2), 제1 도전성 합금 캡핑층(T1), 제1 절연성 캡핑층(950A), 및 제2 절연성 캡핑층(250B)을 포함한다. 제1 도전성 합금 캡핑층(T1)은 도 11을 참조하여 도전성 합금 캡핑층(950T)에 대하여 설명한 바와 대체로 동일한 구성을 가진다. 제2 도전성 합금 캡핑층(T2)은 제1 도전성 합금 캡핑층(T1)을 구성하는 금속과는 다른 종류의 금속과, Si 및 Ge 중에서 선택되는 반도체 원소와의 합금으로 이루어진다. 일부 실시예들에서, 제2 도전성 합금 캡핑층(T2)은 CuSi, Cu3Si, CuGe, 또는 Cu3Ge로 이루어질 수 있다. 캡핑층(1050)은 제2 절연막(156)으로 덮여 있다. 17 and 18, the
도 17에 예시한 집적회로 소자(1000A)에서, 상부 배선 구조(160)가 제2 도전성 합금 캡핑층(T2)을 통해 하부 금속막(136)에 전기적으로 연결 가능하도록 하부 금속막(136)과 상부 배선 구조(160)와의 사이에 제2 도전성 합금 캡핑층(T2)이 개재되어 있다. 상부 배선 구조(160)는 제2 절연막(156), 제2 절연성 캡핑층(250B), 제1 절연성 캡핑층(950A), 및 제1 도전성 합금 캡핑층(T1)을 관통하여 제2 도전성 합금 캡핑층(T2)의 상면까지 연장되어 있다. In the
도 18에 예시한 집적회로 소자(1000B)에서, 상부 배선 구조(160)는 하부 금속막(136)에 직접 접해 있다. 상부 배선 구조(160)는 제2 절연막(156), 제2 절연성 캡핑층(250B), 제1 절연성 캡핑층(950A), 제1 도전성 합금 캡핑층(T1), 및 제2 도전성 합금 캡핑층(T2)을 관통하여 하부 금속막(136)의 상면까지 연장되어 있다. In the
일반적으로, 기판 상에 다층 배선 구조가 형성된 경우, 다층 배선 구조 측과 기판 측과의 응력 차이, 또는 다층 배선 구조 내에서 이웃하는 서로 다른 막질들 사이의 비교적 약한 접착력으로 인해, 집적회로 소자의 다층 배선 구조 내에서 박리 또는 크랙이 발생할 수 있다. 다층 배선 구조 내에서 발생되는 박리 또는 크랙은 배선 구조들과 이들을 상호 절연하기 위한 절연막들과의 사이의 계면을 따라 전파될 수 있다. 다층 배선 구조에서 박리 또는 크랙이 발생되어 그 발생 지점으로부터 주변으로 전파되면 집적회로 소자의 동작 불량, 수명 저하 등을 초래하여 집적회로 소자의 신뢰성이 저하될 수 있다. In general, when a multilayer wiring structure is formed on a substrate, due to a difference in stress between the multilayer wiring structure side and the substrate side, or relatively weak adhesion between different film qualities adjacent to each other in the multilayer wiring structure, the multilayer of the integrated circuit device Peeling or cracking may occur within the wiring structure. Peeling or cracking generated in the multilayer wiring structure may propagate along the interface between the wiring structures and insulating films for insulating them from each other. If peeling or cracking occurs in the multilayer wiring structure and propagating from the point of occurrence to the periphery, the reliability of the integrated circuit device may deteriorate due to poor operation of the integrated circuit device and a reduction in lifespan.
도 1a 내지 도 18을 참조하여 설명한 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 집적회로 소자들은 하부 배선 구조를 구성하는 하부 금속막의 상면과 상부 배선 구조의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역 내에 형성된 에어 갭을 포함하며, 상기 에어 갭은 상기 하부 금속막의 상면을 덮는 캡핑층과 상기 상부 배선 구조에 의해 폭이 한정되는 크기를 가진다. 따라서, 하부 배선 구조, 상부 배선 구조, 이들을 감싸는 절연막들, 또는 이들 각각의 사이의 계면에서 박리 또는 크랙이 발생하는 경우에도 상기 박리 또는 크랙이 상기 에어 갭에 이르게 되면 박리 또는 크랙의 전파가 상기 에어 갭에서 정지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 집적회로 소자들에서는 다층 배선 구조에서 박리 또는 크랙이 발생되어도 이들의 전파를 억제하여 집적회로 소자의 동작 불량, 수명 저하 등이 초래되는 것을 방지할 수 있고 집적회로 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. The integrated circuit devices according to embodiments of the present invention described with reference to FIGS. 1A to 18 are air formed in a corner region defined by the upper surface of the lower metal film constituting the lower wiring structure and the sidewall of the upper wiring structure. A gap is included, and the air gap has a size defined by a capping layer covering an upper surface of the lower metal layer and the upper wiring structure. Therefore, even when peeling or cracking occurs at the lower wiring structure, the upper wiring structure, the insulating films surrounding them, or the interface between each of them, when the peeling or crack reaches the air gap, the peeling or crack propagation is caused by the air. It can be stopped in the gap. Therefore, in the integrated circuit devices according to the embodiments according to the technical idea of the present invention, even if peeling or cracking occurs in the multilayer wiring structure, the propagation of these devices is suppressed, thereby preventing the operation failure and lifespan of the integrated circuit device from occurring. And improve the reliability of the integrated circuit device.
도 19a 내지 도 19f는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 집적회로 소자의 예시적인 제조 방법들을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 도 19a 내지 도 19f를 참조하여 도 5에 예시한 집적회로 소자(500)의 예시적인 제조 방법을 설명한다. 도 19a 내지 도 19f에 있어서, 도 1 내지 도 5에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 여기서는 이들에 대한 상세한 설명을 생략한다. 19A to 19F are cross-sectional views illustrating exemplary methods of manufacturing an integrated circuit device according to embodiments of the inventive concept according to a process sequence. An exemplary method of manufacturing the
도 19a를 참조하면, 기판(110) 상에 제1 식각 저지막(112) 및 하부 절연막(114)을 형성하고, 하부 절연막(114) 및 제1 식각 저지막(112)을 관통하여 기판(110)의 도전 영역(도시 생략)에 전기적으로 연결 가능한 하부 도전막(120)을 형성한다. Referring to FIG. 19A, a first
하부 절연막(114) 상에 제2 식각 저지막(122) 및 제1 절연막(124)을 형성하고, 제1 절연막(124) 및 제2 식각 저지막(122)을 관통하여 하부 도전막(120)을 노출시키는 제1 홀(H1)을 형성한다. 제1 홀(H1)은 상호 연통되는 제1 비아홀(VH1) 및 제1 라인 홀(LH1)을 포함할 수 있다. 제1 홀(H1)을 형성하기 위하여 서로 다른 식각 선택비를 가지는 복수의 식각 마스크 패턴을 이용하여 제1 절연막(124) 및 제2 식각 저지막(122)을 건식 식각할 수 있다. 도 19a에는 제1 라인 홀(LH1)에 대응하는 영역이 점선으로 표시되어 있다. A second
도 19b를 참조하면, 제1 홀(H1)(도 19a 참조) 내에 하부 도전성 배리어막(132), 하부 금속 라이너(134) 및 하부 금속막(136)을 차례로 형성하여 제1 홀(H1)을 채우는 하부 배선 구조(130)를 형성한다. Referring to FIG. 19B, a lower
일부 실시예들에서, 하부 금속막(136)을 형성하기 위하여, 하부 도전성 배리어막(132) 위에 하부 금속 라이너(134)를 형성한 후, 하부 금속 라이너(134) 상에 금속 씨드층(도시 생략)을 형성하고 도금 공정을 수행할 수 있다. 하부 도전성 배리어막(132), 하부 금속 라이너(134), 및 금속 씨드층을 형성하기 위하여 PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition), ALD (atomic layer deposition), 또는 이들의 조합으로 이루어지는 공정을 이용할 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 하부 금속막(136)을 형성하기 위하여 도금 공정 대신 PVD, CVD, 또는 ALD 공정을 이용할 수도 있다. 그 후, CMP (chemical mechanical polishing) 공정 및/또는 에치백 공정을 이용하여 하부 금속막(136), 하부 금속 라이너(134), 및 하부 도전성 배리어막(132)을 식각 및 평탄화하여, 제1 홀(H1)(도 11a 참조)의 주변에서 제1 절연막(124)의 상면이 노출되고, 제1 홀(H1) 내에 하부 도전성 배리어막(132), 하부 금속 라이너(134), 및 하부 금속막(136)이 남도록 할 수 있다. In some embodiments, to form the
도 19c를 참조하면, 하부 금속막(136) 위에 예비 캡핑층(50)을 형성한다. 예비 캡핑층(50)을 형성하기 위하여 하부 배선 구조(130) 위에 제1 예비 캡핑층(50A), 제2 예비 캡핑층(50B), 및 제3 예비 캡핑층(50C)을 차례로 형성할 수 있다. 도 19c에는 나타나 있지 않지만, 제2 예비 캡핑층(50B) 및 제3 예비 캡핑층(50C)은 하부 배선 구조(130)의 상면뿐만 아니라 하부 배선 구조(130) 주위에 있는 제1 절연막(124)의 상면을 함께 덮도록 형성될 수 있다. Referring to FIG. 19C, a
제1 예비 캡핑층(50A)은 도전층으로 이루어질 수 있다. 제1 예비 캡핑층(50A)은 제1 절연막(124) 및 하부 도전성 배리어막(132)의 노출 표면들 위에는 형성되지 않고, 하부 금속막(136) 및 하부 금속 라이너(134) 각각의 노출 표면 위에만 선택적으로 형성될 수 있다. 제1 예비 캡핑층(50A)을 형성하기 위하여 선택적 CVD 공정을 이용할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 예비 캡핑층(50A) 형성을 위한 증착 공정 시, 제1 예비 캡핑층(50A)을 구성하는 금속은 하부 금속막(136) 및 하부 금속 라이너(134)를 구성하는 금속에 대한 친화도에 의해 하부 금속막(136) 및 하부 금속 라이너(134)의 노출 표면에만 자기조립 방식으로 퇴적되어, 하부 금속막(136) 및 하부 금속 라이너(134) 각각의 노출 표면 위에만 제1 예비 캡핑층(50A)이 선택적으로 형성될 수 있다. 제1 예비 캡핑층(50A)은 Co, Ni, Ta, Ru, W, Mn, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속 또는 합금으로 이루어질 수 있다. The first
제2 예비 캡핑층(50B)은 금속을 포함하는 절연층으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제2 예비 캡핑층(50B)은 AlN, AlON, AlO, 또는 AlOC로 이루어질 수 있다. 제2 예비 캡핑층(50B)을 형성하기 위하여 CVD, ALD, 또는 PVD 공정을 이용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 예비 캡핑층(50B)을 형성한 후 후처리 어닐링 공정을 거칠 수 있다. 상기 후처리 어닐링 공정을 수행하기 위한 일 예에서, 제2 예비 캡핑층(50B)이 형성된 결과물을 N2 가스 분위기 하에서 어닐링하고, 이어서 H2 가스 분위기 하에서 어닐링할 수 있다. 상기 후처리 어닐링 공정을 수행하기 위한 다른 예에서, 제2 예비 캡핑층(50B)이 형성된 결과물을 NH3 및 N2 혼합 가스 분위기 하에서 어닐링할 수 있다. 상기 후처리 어닐링 공정을 수행하는 동안 RF 파워를 인가하여 플라즈마 분위기를 조성할 수 있다. 상기 후처리 어닐링 공정은 약 360 ℃의 온도 및 약 2.4 torr의 압력 하에서 약 30 초 동안 수행될 수 있다. 그러나, 이들 조건은 예시에 불과한 것으로, 본 발명의 기술적 사상이 상기 예시한 바에 한정되는 것은 아니다. 제2 예비 캡핑층(50B)에 대하여 상기한 바와 같은 후처리 어닐링 공정을 수행함으로써, 후속 공정에서 제2 예비 캡핑층(50B)에 접촉될 수 있는 식각액 또는 세정액에 대한 제2 예비 캡핑층(50B)의 식각 내성을 향상시킬 수 있다. The second
제3 예비 캡핑층(50C)은 금속을 포함하지 않는 절연층으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제3 예비 캡핑층(50C)은 실리콘 탄화물(SiC), 실리콘 질화물(SiN), 질소-도핑된 실리콘 탄화물(SiC:N), 또는 SiOC로 이루어질 수 있다. 제3 예비 캡핑층(50C)을 형성하기 위하여 CVD, ALD, 또는 PVD 공정을 이용할 수 있다. The third
도 19d를 참조하면, 예비 캡핑층(50) 위에 제2 절연막(156)을 형성한다. 제2 절연막(156)은 예비 캡핑층(50)을 사이에 두고 하부 배선 구조(130)의 상면과 하부 배선 구조(130)의 주위에 있는 제2 절연막(156)의 상면을 함께 덮도록 형성될 수 있다. Referring to FIG. 19D, a second insulating
도 19d 및 도 19e를 함께 참조하면, 예비 캡핑층(50)을 식각 저지막으로 이용하여 제2 절연막(156)을 식각하고, 이어서 예비 캡핑층(50)의 일부를 식각하여 하부 배선 구조(130)의 하부 금속막(136)을 노출시키는 제2 홀(H2)과, 제2 홀(H2)과 연통하는 에어 갭(AG5)을 형성한다. 그 결과, 예비 캡핑층(50) 중 남아 있는 부분들로 이루어지는 캡핑층(550)이 얻어질 수 있다. 19D and 19E, the second insulating
제2 홀(H2)은 제2 절연막(156) 및 캡핑층(550)을 수직 방향 (Z 방향)으로 관통하도록 형성될 수 있다. 에어 갭(AG5)을 형성하기 위하여, 제2 홀(H2)을 통해 노출되는 예비 캡핑층(50) 중 일부를 수평 방향 (X 방향 및/또는 Y 방향)을 따라 제거하여 제2 홀(H2)과 연통하는 컷아웃 영역(550TC)을 형성할 수 있다. 컷 아웃 영역(550TC)의 일부가 에어 갭(AG5)으로 될 수 있다. The second hole H2 may be formed to penetrate the second insulating
제2 홀(H2) 및 에어 갭(AG5)을 형성하기 위한 일 예에서, 제2 절연막(156) 및 제3 예비 캡핑층(50C)을 플라즈마 식각 또는 RIE (reactive ion etching) 공정을 이용하여 건식 식각할 수 있다. 이 때, 제3 예비 캡핑층(50C)에 의해 식각 속도가 감소될 수 있으며, 제3 예비 캡핑층(50C)과는 다른 물질을 포함하는 제2 예비 캡핑층(50B)은 식각 종말점으로 이용될 수 있다. 그 후, 노출된 제2 예비 캡핑층(50B)을 습식 식각하여 제1 예비 캡핑층(50A)을 노출시킨 후, 노출된 제1 예비 캡핑층(50A)과 제2 홀(H2)의 내부 및 외부에서 노출되는 다른 막질들과의 식각 선택비 차이를 이용하여, 제2 홀(H2)을 통해 제1 예비 캡핑층(50A)의 일부를 선택적으로 식각하여 제1 예비 캡핑층(50A)에 컷아웃 영역(550TC)을 형성할 수 있다. 컷아웃 영역(550TC)을 형성하기 위하여 습식 식각 공정을 이용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 예비 캡핑층(50B)이 AlN 막으로 이루어진 경우, 제2 홀(H2) 형성을 위한 제2 예비 캡핑층(50B)의 식각 공정과 컷아웃 영역(550TC) 형성을 위한 제1 예비 캡핑층(50A)의 식각 공정은 동일한 식각액을 사용하여 수행될 수 있다. 이 때, 상기 식각액에 대하여 제2 예비 캡핑층(50B)의 식각 선택비보다 제1 예비 캡핑층(50A)의 식각 선택비가 더 클 수 있다. 이에 따라 동일한 식각액을 사용하여 제2 예비 캡핑층(50B) 및 그 하부의 제1 예비 캡핑층(50A)을 식각할 때 제2 예비 캡핑층(50B)의 식각량보다 제1 예비 캡핑층(50A)의 식각량이 더 클 수 있다. 이로 인해, 제2 홀(H2)이 형성된 후 제1 예비 캡핑층(50A)에 컷아웃 영역(550TC)이 형성될 수 있으며, 컷아웃 영역(550TC)은 에어 갭(AG5)으로 남게 될 수 있다. 제2 예비 캡핑층(50B) 및 그 하부의 제1 예비 캡핑층(50A)을 식각하기 위한 식각액으로서, 예를 들면 황산, 염산 등과 같은 산 용액을 이용할 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 제2 예비 캡핑층(50B)이 AlON 막으로 이루어진 경우, 제2 홀(H2)을 형성하기 위하여 제2 예비 캡핑층(50B)을 건식 식각하여 제1 예비 캡핑층(50A)을 노출시키고, 이어서 노출된 제1 예비 캡핑층(50A)을 황산, 염산 등과 같은 산 용액을 이용하여 습식 식각하여 제2 홀(H2) 및 컷아웃 영역(550TC)을 형성할 수 있다. In an example for forming the second hole H2 and the air gap AG5, the second insulating
도 19f를 참조하면, 제2 홀(H2)(도 19e 참조) 내에 상부 도전성 배리어막(162), 상부 금속 라이너(164), 및 상부 금속막(166)을 차례로 형성하여 제2 홀(H2)을 채우는 상부 배선 구조(160)를 형성한다. 일부 실시예들에서, 상부 금속막(166)을 형성하기 위하여 도금 공정을 수행할 수 있다. Referring to FIG. 19F, an upper
도 19a 내지 도 19f를 참조하여 도 5에 예시한 집적회로 소자(500)의 예시적인 제조 방법에 대하여 설명하였으나, 이로부터 다양한 변형 및 변경을 가하여 도 1a 내지 도 4와, 도 6 내지 도 18에 예시한 집적회로 소자들을 제조할 수 있다. An exemplary method of manufacturing the
예를 들면, 도 1a 및 도 3에 예시한 집적회로 소자(100, 300)를 제조하기 위하여, 도 19c를 참조하여 설명한 공정에서 예비 캡핑층(50) 대신 캡핑층(150)을 형성할 수 있다. 그리고, 도 19e를 참조하여 설명한 방법에서와 같이 제2 홀(H2)을 형성한 후, 에어 갭(AG5)을 형성하는 대신 제2 홀(H2)을 통해 노출되는 캡핑층(150)을 일부 제거하여 컷아웃 영역(150C)을 형성함으로써 에어 갭(AG1)을 형성할 수 있다. 이 때, 필요에 따라 캡핑층(150)의 식각 분위기를 조성하는 다양한 공정 조건들을 제어함으로써 도 1b 내지 도 1e에 예시한 다양한 평면 형상을 가지는 에어 갭(AG1)을 형성할 수 있다. 그 후, 도 19f를 참조하여 설명한 바를 참조하여 도 1a 및 도 3에 예시한 상부 배선 구조(160)를 형성할 수 있다. For example, in order to manufacture the
도 2 및 도 4에 예시한 집적회로 소자(200, 400)를 제조하기 위하여, 도 19c를 참조하여 설명한 공정에서 예비 캡핑층(50) 대신 캡핑층(250)을 형성할 수 있다. 그리고, 도 19e를 참조하여 설명한 방법에서와 같이 제2 홀(H2)을 형성한 후, 에어 갭(AG5)을 형성하는 대신 제2 홀(H2)을 통해 노출되는 캡핑층(250) 중 제1 절연성 캡핑층(250A)을 선택적으로 일부 식각하여 컷아웃 영역(250AC)을 형성함으로써 에어 갭(AG2)을 형성할 수 있다. 그 후, 도 19f를 참조하여 설명한 바를 참조하여 도 2 및 도 4에 예시한 상부 배선 구조(160)를 형성할 수 있다. In order to manufacture the
도 6 및 도 7에 예시한 집적회로 소자(600, 700)를 제조하기 위하여, 도 19a 내지 도 19f를 참조하여 설명한 바와 같은 공정들을 수행할 수 있다. 단, 도 19d 및 도 19e를 참조하여 설명한 공정에서, 제2 홀(H2)을 통해 노출되는 예비 캡핑층(50) 중 제1 예비 캡핑층(50A) 및 제2 예비 캡핑층(50B)을 함께 식각할 수 있다. 이 때, 제1 예비 캡핑층(50A) 및 제2 예비 캡핑층(50B) 각각의 식각 선택비를 조절하여 도 6에 예시한 에어 갭(AG6) 또는 도 7에 예시한 에어 갭(AG7)을 형성할 수 있다. In order to manufacture the
도 8a 내지 도 10에 예시한 집적회로 소자(800A, 800B, 800C)를 제조하기 위하여, 도 19a 내지 도 19f를 참조하여 설명한 바와 같은 공정들을 수행할 수 있다. 단, 상부 배선 구조(860A, 860B, 860C)를 형성하기 위하여 도 19f를 참조하여 상부 배선 구조(160) 형성 방법에 대하여 설명한 바와 유사한 공정들을 수행하되, 필요에 따라 상부 도전성 배리어막(862A, 862B, 862C), 상부 금속 라이너(864, 864C), 및 상부 금속막(866) 각각의 퇴적 조건들을 제어하여 원하는 형상의 상부 배선 구조(860A, 860B, 860C)를 형성할 수 있다. In order to manufacture the
도 11에 예시한 집적회로 소자(900)를 제조하기 위하여, 도 19c를 참조하여 설명한 공정에서 예비 캡핑층(50) 대신 도전성 합금 캡핑층(950T)을 포함하는 캡핑층(950)을 형성할 수 있다. 도전성 합금 캡핑층(950T)을 형성하기 위하여, 도 19c를 참조하여 설명한 바와 같은 방법으로 제1 예비 캡핑층(50A)을 형성한 후, 제1 예비 캡핑층(50A)을 H2 가스 분위기, 또는 H2 가스와, Ar, He, Ne, N2 등의 불활성 가스와의 혼합 가스 분위기 하에서 1차 어닐링하여 제1 예비 캡핑층(50A)의 노출 표면에 원하지 않게 잔류하는 자연산화막을 환원에 의해 제거하고 표면 손상을 치유할 수 있다. 상기 1차 어닐링을 수행하는 동안 RF 파워를 인가하여 플라즈마 분위기를 조성할 수 있다. 상기 1차 어닐링은 약 300 ∼ 400 ℃의 온도 및 약 1 ∼ 20 torr의 압력 하에서 약 1 초 ∼ 약 1 분 동안 수행될 수 있다. 그 후, 1차 어닐링된 제1 예비 캡핑층(50A)을 반도체 원소를 포함하는 가스 분위기 하에서 2차 어닐링하여, 제1 예비 캡핑층(50A)으로부터 반도체 원소를 포함하는 도전성 합금 캡핑층(950T)을 형성할 수 있다. 상기 2차 어닐링을 수행하는 공정은 1차 어닐링 공정 후 진공 파괴 없이 인시튜(in-situ)로 수행될 수 있다. 상기 반도체 원소는 Si 및 Ge 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 반도체 원소를 포함하는 가스는 SiH4, Si2H6, Si(CH3)4, SiH2Cl2 등과 같은 실리콘 소스, 및/또는 GeH4, GeCl4 등과 같은 게르마늄 소스를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 반도체 원소를 포함하는 가스 분위기는 상기 반도체 원소를 포함하는 가스와 Ar, He, Ne, N2 등의 불활성 가스와의 혼합 가스 분위기일 수 있다. 상기 반도체 원소를 포함하는 가스 분위기 하에서 어닐링은 플라즈마 방식으로 수행될 수 있다. 상기 반도체 원소를 포함하는 가스 분위기 하에서의 어닐링은 약 300 ∼ 400 ℃의 온도 및 약 1 ∼ 20 torr의 압력 하에서 약 1 초 ∼ 약 1 분 동안 수행될 수 있다. 또한, 도 19e를 참조하여 설명한 공정에서 에어 갭(AG5)을 형성하는 대신, 캡핑층(950) 중 제1 절연성 캡핑층(950A)을 선택적으로 일부 제거하여 컷아웃 영역(950AC)을 형성함으로써 에어 갭(AG9)을 형성할 수 있다. 그 후, 도 19f를 참조하여 설명한 바를 참조하여 상부 배선 구조(160)를 형성할 수 있다. In order to manufacture the
도 12 내지 도 16에 예시한 집적회로 소자(900A, 900B, 900C, 900D, 900E)를 제조하기 위하여, 도 19a 내지 도 19f를 참조하여 설명한 바와 같은 공정들을 수행할 수 있다. 단, 상부 배선 구조(960A, 960B, 960C, 960D, 960E)를 형성하기 위하여 도 19f를 참조하여 상부 배선 구조(160) 형성 방법에 대하여 설명한 바와 유사한 공정들을 수행하되, 필요에 따라 상부 도전성 배리어막(962A, 962B, 962C, 962D, 962E), 상부 금속 라이너(964A, 964B, 964C, 964D, 964E), 및 상부 금속막(966) 각각의 퇴적 조건들을 제어하여 원하는 형상의 상부 배선 구조(960A, 960B, 960C, 960D, 960E)를 형성할 수 있다. In order to manufacture the
도 17에 예시한 집적회로 소자(1000A)를 제조하기 위하여, 도 11에 예시한 집적회로 소자(900)의 제조 방법에 대하여 상술한 바와 유사한 방법을 이용할 수 있다. 단, 도전성 합금 캡핑층(950T)을 포함하는 캡핑층(950)을 형성하는 대신, 제1 도전성 합금 캡핑층(T1) 및 제2 도전성 합금 캡핑층(T2)을 포함하는 캡핑층(1050)을 형성할 수 있다. 이를 위하여, 도전성 합금 캡핑층(950T) 형성 방법과 동일한 방법으로 하부 금속막(136) 위에 제1 도전성 합금 캡핑층(T1)을 형성한 후, 하부 금속막(136) 중 제1 도전성 합금 캡핑층(T1)에 접하는 상면으로부터 일부 두께 부분으로부터 반도체 원소를 포함하는 제2 도전성 합금 캡핑층(T2)을 더 형성할 수 있다. 하부 금속막(136)이 Cu로 이루어지고, 상기 반도체 원소가 Si인 경우, 제2 도전성 합금 캡핑층(T2)은 Cu 및 Si를 포함하는 합금, 예를 들면 CuSi 또는 Cu3Si로 이루어질 수 있다. 하부 금속막(136)이 Cu로 이루어지고, 상기 반도체 원소가 Ge인 경우, 제2 도전성 합금 캡핑층(T2)은 Cu 및 Ge를 포함하는 합금, 예를 들면 CuGe 또는 Cu3Ge로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 도전성 합금 캡핑층(T1) 및 제2 도전성 합금 캡핑층(T2)을 형성하기 위하여, 상기 반도체 원소를 포함하는 가스 분위기 하에서 약 300 ∼ 400 ℃의 온도 및 약 1 ∼ 20 torr의 압력 하에 약 10 초 ∼ 약 2 분 동안 어닐링할 수 있다. 어닐링은 플라즈마 방식으로 수행될 수 있다. In order to manufacture the
도 18에 예시한 집적회로 소자(1000B)를 제조하기 위하여, 도 17에 예시한 집적회로 소자(1000A)의 제조 방법에 대하여 상술한 방법을 이용하되, 도 19e를 참조하여 설명한 제2 콘택홀(H2)을 형성하는 데 있어서 제2 도전성 합금 캡핑층(T2)을 식각하여 하부 금속막(136)이 노출되도록 할 수 있다. 그 후, 도 19f를 참조하여 설명한 바와 유사한 방법으로 캡핑층(1050)을 관통하여 하부 금속막(136)에 접하는 상부 배선 구조(160)를 형성할 수 있다. In order to manufacture the
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 집적회로 소자의 제조 방법에 의하면, 하부 배선 구조를 구성하는 하부 금속막의 상면과 상부 배선 구조의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역 내에서, 상기 하부 금속막의 상면을 덮는 캡핑층과 상기 상부 배선 구조에 의해 폭이 한정되는 에어 갭을 형성함으로써, 하부 배선 구조, 상부 배선 구조, 이들을 감싸는 절연막들, 또는 이들 각각의 사이의 계면에서 박리 또는 크랙이 발생하는 경우에도 박리 또는 크랙의 전파가 상기 에어 갭에 의해 정지될 수 있는 구조를 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따른 집적회로 소자의 제조 방법에 의하면, 다층 배선 구조에서 박리 또는 크랙의 전파에 따른 집적회로 소자의 동작 불량, 수명 저하 등을 억제할 수 있는 집적회로 소자를 제조할 수 있다. According to a method of manufacturing an integrated circuit device according to embodiments of the inventive concept, in a corner region defined by a top surface of a lower metal layer constituting a lower wiring structure and a sidewall of the upper wiring structure, the lower metal layer is When the capping layer covering the upper surface and the air gap whose width is limited by the upper wiring structure are formed, peeling or cracking occurs at the lower wiring structure, the upper wiring structure, the insulating films surrounding them, or the interface between each of them Edo may implement a structure in which peeling or propagation of cracks can be stopped by the air gap. Therefore, according to the method of manufacturing an integrated circuit device according to the technical idea of the present invention, an integrated circuit device capable of suppressing operation failure and a reduction in lifespan of the integrated circuit device due to peeling or propagation of cracks in a multilayer wiring structure I can.
이상, 도 1a 내지 도 19f를 참조하여 발명의 기술적 사상에 의한 집적회로 소자의 예시적인 구조들과 이들의 제조 방법들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 예시된 바에 한정되는 것은 아니며, 이들로부터 다양한 변형 및 변경이 가능하다. 예를 들면, 도 1a 내지 도 18을 참조하여 설명한 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 집적회로 소자들에서는 하부 금속막(136)의 상면이, 예를 들면 도 2에 예시된 바와 같이, 제1 절연성 캡핑층(250A) 및 제2 절연성 캡핑층(250B)으로 이루어지는 2 중층 구조의 절연성 캡핑층, 또는 이와 유사한 2 중층 구조의 절연성 캡핑층을 포함하는 캡핑층으로 덮이는 구조를 가지는 집적회로 소자들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이들에 한정되는 것은 아니며, 하부 금속막(136)의 상면이 적어도 3 중층 구조의 절연성 캡핑층을 포함하는 캡핑층으로 덮이는 구조를 가질 수도 있다. In the above, exemplary structures of an integrated circuit device and methods of manufacturing them according to the technical idea of the present invention have been described with reference to FIGS. 1A to 19F, but the technical idea of the present invention is not limited to the above exemplified, Various modifications and changes are possible from these. For example, in the integrated circuit devices according to embodiments according to the inventive concept described with reference to FIGS. 1A to 18, the upper surface of the
도 20 내지 도 24는 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자들을 설명하기 위한 도면들이다. 도 20 내지 도 24를 참조하여 3 중층 구조의 절연성 캡핑층을 포함하는 집적회로 소자(1100, 1200, 1300, 1400, 1500)에 대하여 설명한다. 20 to 24 are diagrams for describing integrated circuit devices according to still other embodiments according to the inventive concept. The
도 20을 참조하면, 집적회로 소자(1100)는 도 5에 예시한 집적회로 소자(500)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(1100)의 캡핑층(1150)은 집적회로 소자(500)의 캡핑층(550)과 달리 제2 절연성 캡핑층(250B)을 덮는 제3 절연성 캡핑층(1150A)을 더 포함한다. 즉, 캡핑층(1150)은 도전성 캡핑층(550T)과, 도전성 캡핑층(550T) 위에 차례로 적층된 제1 절연성 캡핑층(550A), 제2 절연성 캡핑층(250B), 및 제3 절연성 캡핑층(1150A)으로 이루어지는 3 중 절연성 캡핑층 구조를 포함한다. Referring to FIG. 20, the
제3 절연성 캡핑층(1150A)의 측벽은 상부 배선 구조(160)에 접할 수 있다. The sidewall of the third insulating
제3 절연성 캡핑층(1150A)은 제1 절연성 캡핑층(550A)과 유사하게 AlN, AlON, AlO, 또는 AlOC으로 이루어질 수 있다. 제1 절연성 캡핑층(550A) 및 제3 절연성 캡핑층(1150A)은 각각 AlN, AlON, AlO, 및 AlOC 중에서 선택되는 서로 동일한 물질 또는 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. Similar to the first insulating
도 21을 참조하면, 집적회로 소자(1200)는 도 6에 예시한 집적회로 소자(600)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(1200)의 캡핑층(1250)은 집적회로 소자(600)의 캡핑층(650)과 달리 제2 절연성 캡핑층(250B)을 덮는 제3 절연성 캡핑층(1250A)을 더 포함한다. 즉, 캡핑층(1250)은 도전성 캡핑층(550T)과, 도전성 캡핑층(550T) 위에 차례로 적층된 제1 절연성 캡핑층(650A), 제2 절연성 캡핑층(250B), 및 제3 절연성 캡핑층(1250A)으로 이루어지는 3 중 절연성 캡핑층 구조를 포함한다. Referring to FIG. 21, the
제3 절연성 캡핑층(1250A)의 측벽은 상부 배선 구조(160)로부터 이격되어 있고, 제3 절연성 캡핑층(1250A) 중 상부 배선 구조(160)에 대면하는 측벽과 상부 배선 구조(160)와의 사이에 에어 갭(AG12)이 한정될 수 있다. 에어 갭(AG12)은 제2 절연성 캡핑층(250B)을 사이에 두고 에어 갭(AG6)과 이격될 수 있으며, 이에 따라 에어 갭(AG12) 및 에어 갭(AG6)은 상오 연통되지 않는 구조를 가질 수 있다. 에어 갭(AG12)의 X 방향을 따르는 폭은 에어 갭(AG6)의 상부 폭(W6B)(도 6 참조)과 같거나 더 작을 수 있다. The sidewall of the third insulating
제3 절연성 캡핑층(1250A)은 제1 절연성 캡핑층(650A)과 유사하게 AlN, AlON, AlO, 또는 AlOC으로 이루어질 수 있다. 제1 절연성 캡핑층(650A) 및 제3 절연성 캡핑층(1250A)은 각각 AlN, AlON, AlO, 및 AlOC 중에서 선택되는 서로 동일한 물질 또는 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 절연성 캡핑층(650A)은 AlN으로 이루어지고, 제3 절연성 캡핑층(1250A)은 AlON, AlO, 및 AlOC 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이 경우, 에어 갭(AG12)의 X 방향을 따르는 폭은 에어 갭(AG6)의 상부 폭(W6B)(도 6 참조)보다 더 작을 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 제1 절연성 캡핑층(650A) 및 제3 절연성 캡핑층(1250A)이 서로 동일한 물질로 이루어지는 경우, 에어 갭(AG12)의 X 방향을 따르는 폭은 에어 갭(AG6)의 상부 폭(W6B)(도 6 참조)과 대략 동일할 수 있다. Similar to the first insulating
도 22를 참조하면, 집적회로 소자(1300)는 도 11에 예시한 집적회로 소자(900)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(1300)의 캡핑층(1350)은 집적회로 소자(900)의 캡핑층(950)과 달리 제2 절연성 캡핑층(250B)을 덮는 제3 절연성 캡핑층(1250A)을 더 포함한다. 즉, 캡핑층(1350)은 도전성 합금 캡핑층(950T)과, 도전성 합금 캡핑층(950T) 위에 차례로 적층된 제1 절연성 캡핑층(950A), 제2 절연성 캡핑층(250B), 및 제3 절연성 캡핑층(1250A)으로 이루어지는 3 중 절연성 캡핑층 구조를 포함한다. Referring to FIG. 22, the
제3 절연성 캡핑층(1250A)의 측벽은 상부 배선 구조(160)로부터 이격되어 있고, 제3 절연성 캡핑층(1250A) 중 상부 배선 구조(160)에 대면하는 측벽과 상부 배선 구조(160)와의 사이에 에어 갭(AG12)이 한정될 수 있다. 제3 절연성 캡핑층(1250A)에 대한 보다 상세한 설명은 도 21을 참조하여 설명한 바와 대체로 동일하다. The sidewall of the third insulating
도 20 내지 도 22를 참조하여 제3 절연성 캡핑층(1150A, 1250A)을 더 포함하는 캡핑층(1150, 1250, 1350)을 구비하는 집적회로 소자(1100, 1200, 1300)에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 도 20 내지 도 22에 예시된 바에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형 및 변경이 가능하다. 예를 들면, 도 1a에 예시한 캡핑층(150), 도 2에 예시한 캡핑층(250), 도 4에 예시한 캡핑층(250), 도 7에 예시한 캡핑층(750), 및 도 17에 예시한 캡핑층(1050)은 각각 제3 절연성 캡핑층(1150A), 제3 절연성 캡핑층(1250A), 또는 이들로부터 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형된 다양한 구조의 제3 절연성 캡핑층을 더 포함할 수 있다. The
도 23을 참조하면, 집적회로 소자(1400)는 도 6에 예시한 집적회로 소자(600)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(1400)의 캡핑층(1450)은 집적회로 소자(600)의 캡핑층(650)과 달리 제2 절연성 캡핑층(250B)을 덮는 제3 절연성 캡핑층(1450A)을 더 포함하며, 도전성 캡핑층(550T)을 포함하지 않는다. 즉, 캡핑층(1450)은 하부 금속막(136) 위에 차례로 적층된 제1 절연성 캡핑층(650A), 제2 절연성 캡핑층(250B), 및 제3 절연성 캡핑층(1450A)으로 이루어지는 3 중 절연성 캡핑층 구조를 포함한다. 하부 금속막(136) 및 제1 절연성 캡핑층(650A)은 직접 접할 수 있으며, 이 경우 하부 금속막(136)은 Co로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 23, the
제1 절연성 캡핑층(650A) 중 상부 배선 구조(160)에 대면하는 측벽과 상부 배선 구조(160)와의 사이에 에어 갭(AG14)이 배치되고, 에어 갭(AG14)의 Z 방향 높이는 하부 금속막(136)의 상면과 제2 절연성 캡핑층(250B)의 저면에 의해 한정될 수 있다. Among the first insulating capping layers 650A, an air gap AG14 is disposed between the sidewall facing the
제3 절연성 캡핑층(1450A)의 측벽은 상부 배선 구조(160)에 접할 수 있다. The sidewall of the third insulating
제3 절연성 캡핑층(1450A)에 대한 보다 상세한 구성은 도 20을 참조하여 제3 절연성 캡핑층(1150A)에 대하여 설명한 바와 대체로 동일하다. A more detailed configuration of the third insulating
도 24를 참조하면, 집적회로 소자(1500)는 도 11에 예시한 집적회로 소자(900)와 대체로 동일한 구성을 가진다. 단, 집적회로 소자(1500)의 캡핑층(1550)은 집적회로 소자(900)의 캡핑층(950)과 달리 제2 절연성 캡핑층(250B)을 덮는 제3 절연성 캡핑층(1550A)을 더 포함하며, 도전성 합금 캡핑층(950T)을 포함하지 않는다. 즉, 캡핑층(1550)은 하부 금속막(136) 위에 차례로 적층된 제1 절연성 캡핑층(950A), 제2 절연성 캡핑층(250B), 및 제3 절연성 캡핑층(1550A)으로 이루어지는 3 중 절연성 캡핑층 구조를 포함한다. 하부 금속막(136) 및 제1 절연성 캡핑층(950A)은 직접 접할 수 있으며, 이 경우 하부 금속막(136)은 Co로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 24, the
제1 절연성 캡핑층(950A) 중 상부 배선 구조(160)에 대면하는 측벽과 상부 배선 구조(160)와의 사이에 에어 갭(AG9)이 배치되고, 에어 갭(AG9)의 Z 방향 높이는 하부 금속막(136)의 상면과 제2 절연성 캡핑층(250B)의 저면에 의해 한정될 수 있다. Among the first insulating capping layers 950A, an air gap AG9 is disposed between the sidewall facing the
제3 절연성 캡핑층(1550A)의 측벽은 상부 배선 구조(160)로부터 이격되어 있고, 제3 절연성 캡핑층(1550A) 중 상부 배선 구조(160)에 대면하는 측벽과 상부 배선 구조(160)와의 사이에 에어 갭(AG15)이 한정될 수 있다. 에어 갭(AG15)의 Z 방향 높이는 제2 절연성 캡핑층(250B)의 상면과 제2 절연막(156)의 저면에 의해 한정될 수 있다. 제3 절연성 캡핑층(1550A)에 대한 보다 상세한 구성은 도 20을 참조하여 제3 절연성 캡핑층(1150A)에 대하여 설명한 바와 대체로 동일하다. The sidewall of the third insulating
도 23 및 도 24를 참조하여 도전성 캡핑층은 포함하지 않으면서 3 중층 구조의 절연성 캡핑층을 포함하는 캡핑층(1450, 1550)을 구비하는 집적회로 소자(1400, 1500)에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 도 23 및 도 24에 예시된 바에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형 및 변경이 가능하다. 예를 들면, 도 1a에 예시한 캡핑층(150), 도 2에 예시한 캡핑층(250), 도 4에 예시한 캡핑층(250), 도 5에 예시한 캡핑층(550), 도 7에 예시한 캡핑층(750), 및 도 17에 예시한 캡핑층(1050)은 각각 제3 절연성 캡핑층(1450A), 제3 절연성 캡핑층(1550A), 또는 이들로부터 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형된 다양한 구조의 제3 절연성 캡핑층을 더 포함할 수 있다. With reference to FIGS. 23 and 24, the
도 20 내지 도 24를 참조하여 설명한 집적회로 소자(1100, 1200, 1300, 1400, 1500)는 각각 하부 배선 구조(130)를 구성하는 하부 금속막(136)의 상면과 상부 배선 구조(160)의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역 내에 형성된 에어 갭(AG5, AG9, AG12, AG14, AG15)을 포함한다. 따라서, 하부 배선 구조(130), 상부 배선 구조(160), 이들을 감싸는 절연막들, 또는 이들 각각의 사이의 계면에서 박리 또는 크랙이 발생하는 경우에도 상기 박리 또는 크랙이 에어 갭(AG5, AG9, AG12, AG14, AG15)에 이르게 되면 박리 또는 크랙의 전파가 에어 갭(AG5, AG9, AG12, AG14, AG15)에서 정지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 집적회로 소자(1100, 1200, 1300, 1400, 1500)의 다층 배선 구조에서 박리 또는 크랙이 발생되어도 이들의 전파를 억제하여 집적회로 소자의 동작 불량, 수명 저하 등이 초래되는 것을 방지할 수 있고 집적회로 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The
당 업자들은 도 19a 내지 도 19f를 참조하여 설명한 집적회로 소자(500)의 예시적인 제조 방법 및 이로부터 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양하게 변형 및 변경된 방법들을 이용하여 도 20 내지 도 24에 예시한 집적회로 소자(1100, 1200, 1300, 1400, 1500)를 제조할 수 있음을 잘 알 수 있을 것이다. Those skilled in the art refer to FIGS. 20 to 24 using an exemplary manufacturing method of the
도 25a 및 도 25b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시예들에 따른 집적회로 소자를 설명하기 위한 도면들로서, 도 25a는 집적회로 소자(2000)의 주요 구성을 도시한 레이아웃 다이어그램이고, 도 25b는 도 25a의 B - B' 선 단면도이다. 도 25a 및 도 25b에 예시한 집적회로 소자(2000)는 FinFET (fin field effect transistor) 소자를 포함하는 논리 셀을 구성할 수 있다. 25A and 25B are views for explaining an integrated circuit device according to still other embodiments according to the technical idea of the present invention, and FIG. 25A is a layout diagram showing a main configuration of the
도 25a 및 도 25b를 참조하면, 기판(110)의 논리 셀 영역(LC)은 제1 소자 영역(RX1) 및 제2 소자 영역(RX2)을 포함한다. 제1 소자 영역(RX1) 및 제2 소자 영역(RX2)에는 기판(110)으로부터 돌출된 복수의 핀형 (fin-type) 활성 영역(AC)이 형성되어 있다. 복수의 핀형 활성 영역(AC)은 일 방향 (X 방향)을 따라 상호 평행하게 연장될 수 있다. 기판(110)상에서 복수의 핀형 활성 영역(AC) 각각의 사이에 소자분리막(도시 생략)이 형성되고, 복수의 핀형 활성 영역(AC)은 상기 소자분리막 위로 핀(fin) 형상으로 돌출될 수 있다. 기판(110)상에는 복수의 게이트 절연막(1118) 및 복수의 게이트 라인(GL)이 복수의 핀형 활성 영역(AC)과 교차하는 방향 (Y 방향)으로 연장될 수 있다. 복수의 게이트 절연막(1118) 및 복수의 게이트 라인(GL)은 복수의 핀형 활성 영역(AC) 각각의 상면 및 양 측벽과, 상기 소자분리막의 상면을 덮으면서 연장될 수 있다. 복수의 게이트 라인(GL)을 따라 복수의 MOS 트랜지스터가 형성될 수 있다. 상기 복수의 MOS 트랜지스터는 각각 복수의 핀형 활성 영역(AC)의 상면 및 양 측벽에서 채널이 형성되는 3 차원 구조의 MOS 트랜지스터일 수 있다. 복수의 게이트 절연막(1118)은 실리콘 산화막, 고유전막, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기 고유전막은 실리콘 산화막보다 유전 상수가 더 큰 금속 산화물로 이루어질 수 있다. 복수의 게이트 라인(GL)은 각각 일함수 금속 함유층 및 갭필 금속막을 포함할 수 있다. 상기 일함수 금속 함유층은 Ti, W, Ru, Nb, Mo, Hf, Ni, Co, Pt, Yb, Tb, Dy, Er, 및 Pd 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 상기 갭필 금속막은 W 막 또는 Al 막으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 게이트 라인(GL)은 각각 TiAlC/TiN/W의 적층 구조, TiN/TaN/TiAlC/TiN/W의 적층 구조, 또는 TiN/TaN/TiN/TiAlC/TiN/W의 적층 구조를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 25A and 25B, the logic cell region LC of the
복수의 핀형 활성 영역(AC) 위의 제1 레벨(LV1)에는 복수의 핀형 활성 영역(AC) 중 소스/드레인 영역(1116)에 연결되는 복수의 제1 콘택(CA)과, 복수의 게이트 라인(GL)에 연결되는 복수의 제2 콘택(CB)이 형성되어 있다. 복수의 제1 및 제2 콘택(CA, CB)은 복수의 핀형 활성 영역(AC) 및 게이트 라인(GL)을 덮는 제1 층간절연막(1132)에 의해 상호 절연될 수 있다. The first level LV1 above the plurality of fin-type active regions AC includes a plurality of first contacts CA connected to the source/
제1 층간절연막(1132) 위에는 제2 층간절연막(1134)과, 제2 층간절연막(1134)을 관통하는 복수의 하부 비아 콘택(V0)이 형성되어 있다. A second
제2 층간절연막(1134) 위에는 제1 레벨(LV1)보다 높은 제2 레벨(LV2)에서 수평 방향으로 연장되는 복수의 제1 배선층(M1)이 형성될 수 있다. 복수의 제1 배선층(M1)은 제2 층간절연막(1134) 위에서 기판(110)의 주면(110A)의 연장 방향과 평행하게 연장될 수 있다. 복수의 제1 배선층(M1)은 각각 제1 레벨(LV1)과 제2 레벨(LV2)과의 사이에 형성된 복수의 하부 비아 콘택(V0) 중 어느 하나를 통해 복수의 제1 및 제2 콘택(CA, CB) 중에서 선택되는 어느 하나에 연결될 수 있다. 복수의 하부 비아 콘택(V0)은 각각 제2 층간절연막(1134)을 관통하여 복수의 제1 및 제2 콘택(CA, CB) 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 제2 층간절연막(1134)에 의해 복수의 하부 비아 콘택(V0)이 상호 절연될 수 있다. A plurality of first wiring layers M1 extending in a horizontal direction at a second level LV2 higher than the first level LV1 may be formed on the second
논리 셀 영역(LC)에서 제1 소자 영역(RX1)에 있는 활성 영역(AC)에 전원선(VDD)이 연결되고, 제2 소자 영역(RX2)에 있는 활성 영역(AC)에 접지선(VSS)이 연결될 수 있다. 전원선(VDD) 및 접지선(VSS)은 복수의 하부 비아 콘택(V0) 중 어느 하나를 통해 제1 소자 영역(RX1)의 활성 영역(AC) 및 제2 소자 영역(RX2)의 활성 영역(AC)에 각각 연결될 수 있다. 제3 층간절연막(1136)에 의해 복수의 제1 배선층(M1), 전원선(VDD), 및 접지선(VSS)이 상호 절연될 수 있다. In the logic cell area LC, the power line VDD is connected to the active area AC in the first device area RX1, and the ground line VSS is connected to the active area AC in the second device area RX2. Can be connected. The power line VDD and the ground line VSS are connected to the active area AC of the first device area RX1 and the active area AC of the second device area RX2 through any one of the plurality of lower via contacts V0. ) Can be connected to each. The plurality of first wiring layers M1, the power line VDD, and the ground line VSS may be insulated from each other by the third interlayer insulating layer 1136.
복수의 하부 비아 콘택(V0), 복수의 제1 배선층(M1), 전원선(VDD), 및 접지선(VSS)은 각각 도전성 배리어막 및 금속막의 적층 구조를 가질 수 있다. 상기 도전성 배리어막 및 금속막은 도 1a를 참조하여 하부 배선 구조(130)를 구성하는 하부 도전성 배리어막(132) 및 하부 금속막(136)에 대하여 설명한 바와 같은 구성을 가질 수 있다. The plurality of lower via contacts V0, the plurality of first wiring layers M1, the power line VDD, and the ground line VSS may each have a stacked structure of a conductive barrier layer and a metal layer. The conductive barrier layer and the metal layer may have the same configuration as described for the lower
제3 층간절연막(1136) 및 복수의 제1 배선층(M1) 위에는 이들을 덮는 제4 층간절연막(1138)이 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 내지 제4 층간절연막(1132, 1134, 1136, 1138)은 서로 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 이들 중 적어도 일부가 서로 다른 물질로 이루어질 수도 있다. 제1 내지 제4 층간절연막(1132, 1134, 1136, 1138)의 구성 물질에 대한 보다 상세한 사항은 도 1a를 참조하여 하부 절연막(114)에 대하여 설명한 바와 같다. A fourth
제4 층간절연막(1138)을 관통하는 복수의 상부 비아 콘택(V1)이 복수의 제1 배선층(M1) 위에 형성될 수 있다. 상부 비아 콘택(V1) 위에는 제2 레벨(LV2)보다 높은 제3 레벨(LV3)에서 복수의 제1 배선층(M1)과 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 제2 배선층(M2)이 형성될 수 있다. 복수의 제2 배선층(M2)은 각각 제2 레벨(LV2)과 제3 레벨(LV3)과의 사이에 형성된 복수의 상부 비아 콘택(V1) 중 어느 하나의 상부 비아 콘택(V1)을 통해 복수의 제1 배선층(M1) 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 복수의 상부 비아 콘택(V1)은 제4 층간절연막(1138)을 관통하여 복수의 제1 배선층(M1) 중 어느 하나의 제1 배선층(M1)까지 연장될 수 있다. 복수의 상부 비아 콘택(V1) 및 복수의 제2 배선층(M2)은 각각 도전성 배리어막 및 금속막의 적층 구조를 가질 수 있다. 상기 도전성 배리어막 및 금속막은 도 1a를 참조하여 상부 배선 구조(160)를 구성하는 상부 도전성 배리어막(162)과 상부 금속막(166)에 대하여 설명한 바와 같은 구성을 가질 수 있다. A plurality of upper via contacts V1 penetrating the fourth
제1 배선층(M1)과 제4 층간절연막(1138)과의 사이에는 제1 배선층(M1)의 상면과 제3 층간절연막(1136)의 상면을 덮도록 연장되는 캡핑층(150)이 개재되어 있다. 제1 배선층(M1)과 제4 층간절연막(1138)과의 사이에는 에어 갭(AG1)이 형성되어 있다. 에어 갭(AG1)은 제1 배선층(M1)의 상면과 상부 비아 콘택(V1)의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역 내에 형성될 수 있다. 에어 갭(AG1)의 폭은 캡핑층(150) 및 상부 비아 콘택(V1)에 의해 한정될 수 있다. 캡핑층(150) 및 에어 갭(AG1)에 대한 보다 상세한 구성은 도 1a를 참조하여 설명한 바와 같다. 도 25b에는 제1 콘택(CA)에 연결되는 제1 배선층(M1) 위에 에어 갭(AG1)이 형성된 경우를 예시하였으나, 제2 콘택(CB)에 연결되는 제1 배선층(M1) 위에도 도 25b에 예시한 바와 유사하게 에어 갭(AG1)이 형성될 수 있다. A
도 25a 및 도 25b에는 집적회로 소자(2000)에서, 하부 배선 구조를 구성하는 제1 배선층(M1)의 상면과 상부 배선 구조를 구성하는 상부 비아 콘택(V1)의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역 내에 에어 갭(AG1)이 형성되어 있다. 따라서, 복수의 제1 배선층(M1), 복수의 상부 비아 콘택(V1), 복수의 제2 배선층(M2), 이들을 감싸는 절연막들, 또는 이들 각각의 사이의 계면에서 박리 또는 크랙이 발생하는 경우에도 에어 갭(AG1)에 의해 박리 또는 크랙의 전파가 정지될 수 있다. 따라서, 집적회로 소자(2000)에 포함된 다층 배선 구조에서 박리 또는 크랙의 전파에 따른 동작 불량, 수명 저하 등을 억제함으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 25A and 25B, in the
도 25a 및 도 25b에 예시한 집적회로 소자(2000)에서 도 1a에 예시한 캡핑층(150) 및 에어 갭(AG1)이 형성된 경우를 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 도 1a 내지 도 18과, 도 20 내지 도 24를 참조하여 설명한 다양한 구성의 캡핑층들 및 에어 갭들을 채용할 수도 있다.The case in which the
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다. Above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes by those of ordinary skill in the art within the spirit and scope of the present invention This is possible.
130: 하부 배선 구조, 136: 하부 금속막, 150, 250, 550, 650, 750, 950, 1050: 캡핑층, 160, 860A, 860B, 860C, 960A, 960B, 960C, 960D, 960E: 상부 배선 구조, 1150A, 1250A, 1450A, 1550A: 제3 절연성 캡핑층, AG1, AG2, AG5, AG6, AG7, AG9, AG12, AG14, AG15: 에어 갭. 130: lower wiring structure, 136: lower metal film, 150, 250, 550, 650, 750, 950, 1050: capping layer, 160, 860A, 860B, 860C, 960A, 960B, 960C, 960D, 960E: upper wiring structure , 1150A, 1250A, 1450A, 1550A: third insulating capping layer, AG1, AG2, AG5, AG6, AG7, AG9, AG12, AG14, AG15: air gap.
Claims (20)
상기 하부 금속막의 상면을 덮는 캡핑층과,
상기 캡핑층을 덮는 제2 절연막과,
상기 제2 절연막 및 상기 캡핑층을 관통하여 상기 하부 금속막에 연결되는 상부 배선 구조와,
상기 하부 금속막과 상기 제2 절연막과의 사이에 배치되고 상기 캡핑층 및 상기 상부 배선 구조와의 사이의 거리에 의해 한정되는 폭을 가지는 에어 갭(air gap)을 포함하고,
상기 에어 갭은 상기 상부 배선 구조와 상기 캡핑층과의 사이에 개재되고, 상기 상부 배선 구조는 상기 캡핑층에 접하지 않는 집적회로 소자. A lower wiring structure including a lower metal film penetrating at least a portion of the first insulating film formed on the substrate,
A capping layer covering an upper surface of the lower metal film,
A second insulating layer covering the capping layer,
An upper wiring structure connected to the lower metal layer through the second insulating layer and the capping layer,
An air gap disposed between the lower metal layer and the second insulating layer and having a width defined by a distance between the capping layer and the upper wiring structure,
The air gap is interposed between the upper wiring structure and the capping layer, and the upper wiring structure does not contact the capping layer.
상기 에어 갭은 상기 하부 금속막의 상면과 상기 상부 배선 구조의 측벽에 의해 한정되는 코너 영역에 배치되는 집적회로 소자. The method of claim 1,
The air gap is disposed in a corner region defined by an upper surface of the lower metal layer and a sidewall of the upper wiring structure.
상기 에어 갭은 상기 하부 금속막과 수직으로 오버랩되는 위치에서 상기 상부 배선 구조의 적어도 일부를 포위하는 집적회로 소자. The method of claim 1,
The air gap surrounds at least a portion of the upper wiring structure at a position vertically overlapping the lower metal layer.
상기 캡핑층은 도전성 캡핑층, 금속을 포함하는 제1 절연성 캡핑층, 및 상기 금속 및 다른 금속을 포함하지 않는 제2 절연성 캡핑층을 포함하고,
상기 도전성 캡핑층, 상기 제1 절연성 캡핑층, 및 상기 제2 절연성 캡핑층은 차례로 적층되어 있고,
상기 에어 갭은 상기 도전성 캡핑층과 상기 상부 배선 구조와의 사이에 개재되어 있는 집적회로 소자. The method of claim 1,
The capping layer includes a conductive capping layer, a first insulating capping layer containing a metal, and a second insulating capping layer not containing the metal and other metals,
The conductive capping layer, the first insulating capping layer, and the second insulating capping layer are sequentially stacked,
The air gap is interposed between the conductive capping layer and the upper wiring structure.
상기 도전성 캡핑층 중 상기 상부 배선 구조에 대면하는 제1 측벽과, 상기 제1 절연성 캡핑층 중 상기 상부 배선 구조에 대면하는 제2 측벽은 각각 상기 상부 배선 구조로부터 이격된 부분을 포함하고,
상기 에어 갭은 상기 도전성 캡핑층의 상기 제1 측벽과 상기 상부 배선 구조와의 사이, 및 상기 제1 절연성 캡핑층의 상기 제2 측벽과 상기 상부 배선 구조와의 사이에 개재되어 있는 집적회로 소자. The method of claim 4,
A first sidewall of the conductive capping layer facing the upper wiring structure and a second sidewall of the first insulating capping layer facing the upper wiring structure each include a portion spaced apart from the upper wiring structure,
The air gap is interposed between the first sidewall of the conductive capping layer and the upper wiring structure, and between the second sidewall of the first insulating capping layer and the upper wiring structure.
상기 에어 갭은 상기 도전성 캡핑층과 상기 상부 배선 구조와의 사이에서 제1 방향을 따라 제1 폭을 가지고, 상기 제1 절연성 캡핑층과 상기 상부 배선 구조와의 사이에서 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 폭과 다른 제2 폭을 가지는 집적회로 소자. The method of claim 4,
The air gap has a first width in a first direction between the conductive capping layer and the upper wiring structure, and the air gap has a first width in the first direction between the first insulating capping layer and the upper wiring structure. An integrated circuit device having a second width different from the first width.
상기 에어 갭은 상기 하부 금속막과 상기 제2 절연성 캡핑층과의 사이에 있는 집적회로 소자. The method of claim 4,
The air gap is an integrated circuit device between the lower metal layer and the second insulating capping layer.
상기 캡핑층은 제1 금속과 반도체 원소를 포함하는 제1 도전성 합금 캡핑층, 상기 제1 금속과 다른 제2 금속을 포함하는 제1 절연성 캡핑층, 및 상기 제1 금속, 상기 제2 금속, 및 다른 금속을 포함하지 않는 제2 절연성 캡핑층을 포함하고,
상기 제1 도전성 합금 캡핑층, 상기 제1 절연성 캡핑층, 및 상기 제2 절연성 캡핑층은 차례로 적층되어 있고,
상기 에어 갭은 상기 제1 도전성 합금 캡핑층과 상기 제2 절연성 캡핑층과의 사이에 있는 집적회로 소자. The method of claim 1,
The capping layer includes a first conductive alloy capping layer including a first metal and a semiconductor element, a first insulating capping layer including a second metal different from the first metal, and the first metal, the second metal, and Including a second insulating capping layer that does not contain other metals,
The first conductive alloy capping layer, the first insulating capping layer, and the second insulating capping layer are sequentially stacked,
The air gap is an integrated circuit device between the first conductive alloy capping layer and the second insulating capping layer.
상기 캡핑층은 상기 하부 금속막과 상기 제1 도전성 합금 캡핑층과의 사이에 개재된 제2 도전성 합금 캡핑층을 더 포함하고,
상기 제2 도전성 합금 캡핑층은 상기 제1 금속과는 다른 제3 금속과, 상기 반도체 원소를 포함하는 집적회로 소자. The method of claim 8,
The capping layer further includes a second conductive alloy capping layer interposed between the lower metal film and the first conductive alloy capping layer,
The second conductive alloy capping layer includes a third metal different from the first metal and the semiconductor element.
상기 캡핑층은 도전성 캡핑층과, 상기 도전성 캡핑층을 덮는 3 중층 구조의 절연성 캡핑층을 포함하고,
상기 3 중층 구조의 절연성 캡핑층은 금속을 포함하는 제1 절연성 캡핑층, 상기 금속 및 다른 금속을 포함하지 않는 제2 절연성 캡핑층, 및 상기 금속 또는 다른 금속을 포함하는 제3 절연성 캡핑층을 포함하고,
상기 제1 절연성 캡핑층, 상기 제2 절연성 캡핑층, 및 상기 제3 절연성 캡핑층은 차례로 적층되어 있는 집적회로 소자. The method of claim 1,
The capping layer includes a conductive capping layer and an insulating capping layer having a three-layer structure covering the conductive capping layer,
The three-layered insulating capping layer includes a first insulating capping layer containing a metal, a second insulating capping layer not containing the metal and other metals, and a third insulating capping layer containing the metal or other metal. and,
The first insulating capping layer, the second insulating capping layer, and the third insulating capping layer are sequentially stacked.
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