KR20030095452A - 반도체 소자의 구리배선 형성방법 - Google Patents
반도체 소자의 구리배선 형성방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20030095452A KR20030095452A KR1020020032352A KR20020032352A KR20030095452A KR 20030095452 A KR20030095452 A KR 20030095452A KR 1020020032352 A KR1020020032352 A KR 1020020032352A KR 20020032352 A KR20020032352 A KR 20020032352A KR 20030095452 A KR20030095452 A KR 20030095452A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- copper
- forming
- semiconductor device
- layer
- plating
- Prior art date
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 81
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 17
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 13
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 7
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 7
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 3
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 12
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 4
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910019001 CoSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ti] Chemical compound [Si].[Ti] UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVSGESPTHDDNTH-UHFFFAOYSA-N alumane;tantalum Chemical compound [AlH3].[Ta] RVSGESPTHDDNTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- IVHJCRXBQPGLOV-UHFFFAOYSA-N azanylidynetungsten Chemical compound [W]#N IVHJCRXBQPGLOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HWEYZGSCHQNNEH-UHFFFAOYSA-N silicon tantalum Chemical compound [Si].[Ta] HWEYZGSCHQNNEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/32115—Planarisation
- H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/7684—Smoothing; Planarisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L21/76871—Layers specifically deposited to enhance or enable the nucleation of further layers, i.e. seed layers
- H01L21/76873—Layers specifically deposited to enhance or enable the nucleation of further layers, i.e. seed layers for electroplating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
본 발명은 구리의 전기도금 증착시 발생하는 고유의 결함을 감소시킬 수 있는 반도체 소자의 구리배선 형성방법에 관한 것으로, 반도체 기판 위의 소정의 패턴상에 배리어층과 씨드(Sed)층을 형성하는 단계; 상기 씨드층 상에 전기도금법으로 제1구리층을 형성하는 단계; 상기 제1구리층상에 수소 분위기에서 제2구리층을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2구리층내로 수소가 확산되도록 열처리하는 단계; 및 상기 제1 및 제2구리층을 화학 기계적 연마로 평탄화시켜 구리배선을 형성하는 단계를 포함하며, 패턴을 매립하는 단계까지만 전기도금 증착법을 진행함으로써 구리 전기 도금 증착공정이 단순화되고, 구리원자의 확산을 촉진시키는 수소의 성질을 이용함으로써 일부 평탄화를 이룰 수 있어 구리 CMP 공정에서 필요로 하는 구리막의 두께를 감소시킬 수 있으며, 또한 전기도금 증착시 발생하는 결함이 감소됨으로 소자의 전기적 특성과 배선 신뢰성이 향상되고 제조수율이 향상되는 효과가 있는 것이다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 구리배선 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구리의 전기도금 증착시 발생하는 고유의 결함을 감소시킬 수 있는 반도체 소자의 구리배선 형성방법에 관한 것이다.
종래 반도체 소자를 제조하는 데 있어서는 텅스텐과 알루미늄 합금을 금속배선으로 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 최근 반도체 소자의 고집적화 경향에따라 선폭의 미세화에 의해서 소자의 동작 때문에 금속배선내의 전류밀도가 높아지고, 이에 따라 일렉트로 마이그레이션(electro migration) 현상이 두드러졌다.
또한, 금속배선과 이를 보호하기 위한 절연막의 열팽창계수가 달라서 금속배선에 인장력이 가해져서 생기는 크리프(creep) 파괴인 스트레스 마이그레이션(stress migration) 현상이 배선의 미세화로 인해 더욱 두드려졌다.
이에 따라, 기존의 금속배선으로 사용되는 텅스텐과 알루미늄 합금은 큰 비저항과 일렉트로 마이그레이션(electro migration)이나 스트레스 마이그레이션(stress migration)으로 인해 신뢰성이 저하되었다. 따라서, 텅스텐과 알루미늄 합금을 대신하여 비저항이 작고 신뢰성이 우수한 구리가 금속배선 재료로 등장하게 되었다. 특히, 구리합금은 순수한 구리에 비해 비저항이 상대적으로 다소 크지만 배선의 신뢰성과 내식성이 우수하여 반도체 소자의 금속배선으로 이용된다.
종래 기술에 따른 반도체 소자의 구리배선 형성방법으로는 전기도금 증착법을 이용하였다. 전기도금 증착법은 우수한 매립 능력과 높은 처리량(Throughput) 등의 장점이 있는 구리배선의 대표적인 형성방법이다.
그러나, 종래 기술에 따른 반도체 소자의 구리배선 형성방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
종래 기술에 있어서 선행공정인 배리어(Barrier)/씨드(Seed) 증착공정과 전기도금 증착공정시 구리 씨드(Seed)의 웨팅(Wetting)에 따라 공동(Void)이나 피트(Pit) 등의 결함(Defect)을 유발할 수 있었다. 이러한 결함은 전기도금 증착법고유의 결함으로서 반도체 소자의 전기적 특성과 배선의 신뢰성을 악화시키고 생산 수율(Yield)을 떨어뜨리는 주요 인자로 기능한다.
이에, 본 발명은 상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 구리 원자간의 결합에너지를 감소시키고 구리 원자의 확산을 촉진시키는 수소의 성질을 이용하여 전기도금 증착시 발생하는 결함을 감소시킬 수 있는 반도체 소자의 구리배선 형성방법을 제공함에 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 반도체 소자의 구리배선 형성방법을 도시한 공정별 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100; 반도체 기판110; 패턴
120; 씨드층130; 배리어층
140; 제1구리층150; 제2구리층
155; 수소`160a; 구리배선
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 구리배선 형성방법은, 반도체 기판 위의 소정의 패턴상에 배리어층과 씨드(See)층을 형성하는 단계; 상기 씨드층 상에 전기도금법으로 제1구리층을 형성하는 단계; 상기 제1구리층상에 수소 분위기에서 제2구리층을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2구리층내로 수소가 확산되도록 열처리하는 단계; 및 상기 제1 및 제2구리층을 화학 기계적 연마로 평탄화시켜 구리배선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 전기도금 증착시 발생하는 결함이 수소에 의해 확산이 촉진된 구리가 매립되어 결함이 줄어들게 된다.
이하, 본 발명에 따른 반도체 소자의 구리배선 형성방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 5는 본 발명에 따른 반도체 소자의 구리배선 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 구리배선 형성방법은, 도 1에 도시된 바와같이, 먼저 반도체 기판(100)위에 형성된 다마신 패턴(damascene pattern)과 같은 소정의 패턴(110)상에 배리어층(120;barrier layer)과 씨드층(130;seed layer)을 형성한다.
상기 배리어층(120)은 상기 소정의 패턴(110) 물질인 절연막과 후속공정으로 형성될 구리배선과의 접착력을 향상시키는 동시에 구리 원자의 외부 확산을 방지하는 역할을 한다. 상기 배리어층(120)으로는 탄탈륨(Ta), 탄탈륨질화물(TaN), 탄탈륨알루미늄질화물(TaAlN), 탄탈륨실리콘질화물(TaSiN), 탄탈륨실리사이드(TaSix), 티타늄(Ti), 티타늄질화물(TiN), 티타늄실리콘질화물(TiSiN), 텅스텐질화물(WN), 코발트(Co), 코발트실리사이드(CoSix) 및 이들의 조합 중에서 어느 하나를 스퍼터링이나 화학기상증착법(CVD) 등으로 증착하여 약 100Å~1,000Å 두께로 형성한다.
상기 씨드층(130)은 상기 배리어층(120) 전면에 구리 도금(Cu plating)을 위한 것으로, 구리(Cu)를 이용하거나 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 로듐(Rh) 및 코발트(Co) 등의 전이금속 중에서 어느 하나를 스퍼터링이나 화학기상증착법(CVD) 등으로 증착하여 약 250Å~2,500Å 정도의 두께로 형성한다.
그다음, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 씨드층(130)상에 전기도금법(electroplating)으로 제1구리층(140)을 형성한다. 구체적으로, 상기 소정의 패턴(110)의 미세한 패턴 부분(110b)은 상기 제1구리층(140)에 의해 완전히 매립되게 하고, 상기 소정의 패턴(110)의 조대한 패턴 부분(110a)은 상기 제1구리층(140)에 의해 부분 매립될 정도로 진행한다.
상기 제1구리층(140)을 형성하기 위한 전기도금법은 구리 이온이 포함된 전해용액내로 상기 씨드층(130)이 형성된 기판(100)을 넣은 후 이를 음극(cathode)으로 하여 전압을 인가하여 상기 씨드층(130) 상에만 선택적으로 구리층이 형성되는 것을 이용한 것이다.
전기도금법에 있어서, 3-성분(component) 첨가제 즉, 미세한 패턴에서의 매립을 활성화시키는 활성제(accelerator)와 미세한 패턴이 아닌 영역에서의 증착을 억제하는 억제제(suppressor) 및 과도층착을 억제하는 레벨러(leveler)를 첨가제로 하여 직류도금(DC plating)법으로 진행할 수 있고, 또는 2-성분(component) 첨가제 즉, 활성제(accelerator)와 억제제(suppressor)만을 첨가제로 하고 과도증착을 억제하기 위하여 역펄스 도금(reverse pulse plating)법으로 진행할 수 있다.
그러나, 이 단계에서는 2-성분(component) 첨가제와 직류 도금(DC plating)만으로도 진행이 가능하며 또한 이러한 공정이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다.
미세한 패턴을 매립하는 전기도금에 있어서, 상기한 바와 같이 3-성분 첨가제와 직류도금(DC Plating)을 이용할 경우에는 상대적으로 공정관리가 복잡하며, 2-성분 첨가제와 역펄스 도금(reverse pulse plating)을 이용할 경우에는 결함이 발생하기도 한다.
따라서, 미세한 패턴의 매립이 끝난후 후속 스퍼터링으로 구리층을 증착하면 활성제(accelerator) 성분에 의한 과도증착을 방지할 수 있고 전기도금 증착만으로미세한 패턴 매립 공정까지만 진행하면 되므로, 2-성분 첨가제와 직류 도금(DC plating)법에 의한 전기도금법이 바람직하다.
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1구리층(140)상에 수소 분위기에서 스퍼터링 방법으로 제2구리층(150)을 형성한다. 상기 스퍼터링 방법은 아르곤(Ar)이나 수소(H2)를 이용한 Ar/H2가스 분위기 또는 N2/H2가스 분위기에서 진행하는데, 상기 수소(H2) 가스의 함량이 최대 50%가 되도록 가스 공급(Gas Flow)을 조절한다.
그다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1구리층(140) 및 제2구리층(150) 내로 수소(155)가 확산되도록 열처리를 한다. 상기 열처리는 노(Furnace)를 이용하여 100℃~500℃ 온도에서 진행하거나 또는 급속 열처리(Rapid Thermal Anneling)를 이용하여 100℃~500℃ 온도에서 진행한다.
수소는 구리 원자간의 결합 에너지를 감소시키고 구리 원자의 확산을 촉진시키는 역할을 한다. 따라서, 전기도금 증착시 발생한 피트(Pit)와 보이드(Void)는 수소에 의해서 확산이 촉진된 구리가 매립되어 제거된다. 그결과, 상기 제1구리층(140)과 제2구리층(150)은 수소(155)에 의해서 확산이 촉진된 구리로써 피트와 보이드 등의 결함이 제거된 구리층(160)으로 형성된다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1구리층(140)과 제2구리층(150)으로 구성된 결함이 없는 구리층(160)을 화학 기계적 연마(CMP)로 평탄화시켜 구리배선(160a)을 형성한다. 이때, 화학기계적 연마에 의해 상기 씨드층(120)도 일부 제거된 형태(120a)로 된다.
전단계의 전기도금 증착시 발생한 결함이 감소함에 따라 화학기계적 연마를 진행한 후의 구리배선(160a)의 경우도 결함이 감소하게 된다.
본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 본원에 첨부된 특허청구범위는 이미 상술된 것에 한정되지 않으며, 하기 특허청구범위는 당해 발명에 내재되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 사항을 포함하며, 아울러 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자의 구리배선 형성방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는, 패턴을 매립하는 단계까지만 전기도금 증착법을 진행함으로써 구리 전기 도금 증착공정이 단순화되고, 구리원자의 확산을 촉진시키는 수소의 성질을 이용함으로써 일부 평탄화를 이룰 수 있어 구리 CMP 공정에서 필요로 하는 구리막의 두께를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 전기도금 증착시 발생하는 결함이 감소됨으로 소자의 전기적 특성과 배선 신뢰성이 향상되고, 제조수율이 향상되는 효과가 있다.
Claims (10)
- 반도체 기판 위의 소정의 패턴상에 배리어층과 씨드(See)층을 형성하는 단계;상기 씨드층 상에 전기도금법으로 제1구리층을 형성하는 단계;상기 제1구리층상에 수소 분위기에서 제2구리층을 형성하는 단계;상기 제1 및 제2구리층내로 수소가 확산되도록 열처리하는 단계; 및상기 제1 및 제2구리층을 화학 기계적 연마로 평탄화시켜 구리배선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1구리층을 형성하는 단계는, 상기 소정의 패턴의 미세한 패턴 부분은 완전히 매립되고, 상기 소정의 패턴의 조대한 패턴 부분은 부분 매립될 정도로 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 제2구리층을 형성하는 단계는, Ar/H2가스 분위기에서 스퍼터링 방법을 이용하거나 또는 N2/H2가스 분위기에서 스퍼터링 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
- 제3항에 있어서,상기 H2가스의 함량은 최대 50% 인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 열처리하는 단계는, 노(Furnace)를 이용하여 100℃~500℃ 온도에서 진행하거나, 급속 열처리(Rapid Thermal Anneling)를 이용하여 100℃~500℃ 온도에서 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 전기도금법은 활성제(accelerator) 및 억제제(suppressor)를 첨가제로 하거나, 또는 활성제(accelerator)와 억제제(suppressor) 및 레벨러(leveler)를 첨가제로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 전기도금법은 직류도금(DC Plating) 및 역펄스 도금(reverse pulse plating)중에서 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 전기도금법은 활성제(accelerator)와 억제제(suppressor) 및 레벨러(leveler)를 첨가제로 하고 직류도금(DC Plating)을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 전기도금법은 활성제(accelerator)와 억제제(suppressor)를 첨가제로 하고 역펄스 도금(reverse pulse plating)을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 전기도금법은 활성제(accelerator)와 억제제(suppressor)를 첨가제로 하고 직류도금(DC Plating)을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020032352A KR100866110B1 (ko) | 2002-06-10 | 2002-06-10 | 반도체 소자의 구리배선 형성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020020032352A KR100866110B1 (ko) | 2002-06-10 | 2002-06-10 | 반도체 소자의 구리배선 형성방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030095452A true KR20030095452A (ko) | 2003-12-24 |
| KR100866110B1 KR100866110B1 (ko) | 2008-10-31 |
Family
ID=32386479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020020032352A KR100866110B1 (ko) | 2002-06-10 | 2002-06-10 | 반도체 소자의 구리배선 형성방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100866110B1 (ko) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100744599B1 (ko) * | 2001-12-15 | 2007-08-01 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 구리 배선 형성 방법 |
| KR100701673B1 (ko) * | 2001-12-18 | 2007-03-29 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 반도체 소자의 구리 배선 형성방법 |
| KR100559041B1 (ko) * | 2002-07-11 | 2006-03-10 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법 |
-
2002
- 2002-06-10 KR KR1020020032352A patent/KR100866110B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100866110B1 (ko) | 2008-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI598996B (zh) | 於半導體元件中製作互連之方法 | |
| US7425506B1 (en) | Methods of providing an adhesion layer for adhesion of barrier and/or seed layers to dielectric films | |
| US6258710B1 (en) | Sub-quarter-micron copper interconnections with improved electromigration resistance and reduced defect sensitivity | |
| US6506668B1 (en) | Utilization of annealing enhanced or repaired seed layer to improve copper interconnect reliability | |
| US7495338B2 (en) | Metal capped copper interconnect | |
| US6130161A (en) | Method of forming copper interconnections with enhanced electromigration resistance and reduced defect sensitivity | |
| US7994055B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor apparatus, and semiconductor apparatus | |
| US6570255B2 (en) | Method for forming interconnects on semiconductor substrates and structures formed | |
| TW201827636A (zh) | 以釕襯墊改善銅電遷移的經摻雜選擇性金屬蓋 | |
| US6465376B2 (en) | Method and structure for improving electromigration of chip interconnects | |
| KR20070010979A (ko) | 이중 캡핑막을 갖는 반도체 소자의 배선 및 그 형성 방법 | |
| Cheng et al. | Copper metal for semiconductor interconnects | |
| JPH11135504A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN101908501A (zh) | 扩散阻挡及其形成方法 | |
| Sethuraman et al. | Review of planarization and reliability aspects of future interconnect materials | |
| KR100866110B1 (ko) | 반도체 소자의 구리배선 형성방법 | |
| KR100701673B1 (ko) | 반도체 소자의 구리 배선 형성방법 | |
| US6884720B1 (en) | Forming copper interconnects with Sn coatings | |
| KR20050122629A (ko) | 반도체 소자의 구리 배선 구조 및 그 형성방법 | |
| KR100456259B1 (ko) | 반도체 소자의 구리 배선 형성방법 | |
| KR100443796B1 (ko) | 구리 금속 배선 형성방법 | |
| KR100567539B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 | |
| KR20050121576A (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 | |
| JP2005191291A (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120924 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130916 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140917 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |