KR20080091990A - Methods of forming interconnection structures of semiconductor devices and interconnection structures fabricated thereby - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 배선 구조체의 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining a method of forming a conventional wiring structure.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 배선 구조체의 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of forming a wiring structure according to the present invention.
본 발명은 반도체 집적회로의 형성방법 및 집적회로에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 배선 구조체 형성방법 및 이에 의해 제조된 배선 구조체에 관한 것이다. The present invention relates to a method for forming a semiconductor integrated circuit and an integrated circuit, and more particularly, to a method for forming a wiring structure of a semiconductor device and a wiring structure manufactured thereby.
반도체 소자는 트랜지스터들과 같은 개별소자들 및 상기 개별소자들을 서로 전기적으로 연결시키는 도전성 배선들을 포함한다. 상기 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라, 상기 도전성 배선들의 폭 및 이들 사이의 간격은 점점 감소하고 있다. 그 결과, 상기 도전성 배선들의 전기적 저항은 물론 상기 도전성 배선들 사이의 기생 커패시턴스가 증가할 수 있다. 이 경우에, 상기 도전성 배선들에 인가되는 전기적 신호들의 전송 속도는 상기 도전성 배선들의 전기적 저항 및 기생 커패시턴스의 증가에 기인하여 느려질 수 있다. 따라서, 상기 반도체 소자의 집적도를 증가시키는 경우에 상기 반도체 소자의 동작 속도를 개선시키는 데 한계가 있을 수 있다.The semiconductor device includes individual elements such as transistors and conductive wires electrically connecting the individual elements to each other. As the degree of integration of the semiconductor device increases, the width of the conductive wires and the gap therebetween are gradually decreasing. As a result, the parasitic capacitance between the conductive wires as well as the electrical resistance of the conductive wires can be increased. In this case, the transmission speed of the electrical signals applied to the conductive wires may be slow due to the increase in the electrical resistance and parasitic capacitance of the conductive wires. Therefore, when the degree of integration of the semiconductor device is increased, there may be a limit in improving the operating speed of the semiconductor device.
최근에, 상기 금속 배선들을 통하여 전달되는 전기적 신호의 RC 지연을 개선하기 위하여, 상기 금속 배선들을 낮은 비저항을 갖는 금속막, 예를 들면 구리막으로 형성하는 기술이 널리 사용되고 있다.Recently, in order to improve the RC delay of the electrical signal transmitted through the metal wires, a technique of forming the metal wires with a low resistivity metal film, for example, a copper film, has been widely used.
도 1은 종래의 배선 구조체의 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining a method of forming a conventional wiring structure.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(1) 상에 금속간 절연막(3)을 형성하고, 상기 금속간 절연막(3)을 식각하여 소정의 깊이를 갖고 서로 인접한 한 쌍의 그루브들(grooves)을 형성한다. 상기 그루브들을 갖는 기판 상에 장벽 금속막 및 구리막을 차례로 형성하고, 상기 구리막 및 장벽 금속막을 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정을 사용하여 평탄화시키어 상기 금속간 절연막(3)의 상부면을 노출시킨다. 그 결과, 상기 그루브들의 내벽 상에 잔존하는 장벽 금속막 패턴들(5) 및 상기 장벽 금속막 패턴들(5)에 의해 둘러싸여진 구리배선들(7)이 형성된다.Referring to FIG. 1, an intermetallic insulating film 3 is formed on a semiconductor substrate 1, and the intermetallic insulating film 3 is etched to form a pair of grooves having a predetermined depth and adjacent to each other. do. A barrier metal film and a copper film are sequentially formed on the substrate having the grooves, and the copper film and the barrier metal film are planarized using a chemical mechanical polishing (CMP) process to form an upper surface of the intermetallic insulating film 3. Expose As a result, barrier
상기 구리막은 평탄화 공정 동안 리세스될 수 있다. 그 결과, 상기 구리배선들(7)의 상부면 가장자리들은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 장벽 금속막 패턴들(5)의 최상부 영역들(T)보다 낮을 수 있다. 다시 말해서, 상기 장벽 금속막 패턴들(5)의 최상부 영역들(T)은 상기 구리배선들(7)의 상부면 가장자리들로부터 상대적으로 돌출될 수 있다.The copper film may be recessed during the planarization process. As a result, upper surface edges of the
계속해서, 상기 구리배선들(7) 및 상기 장벽 금속막 패턴들(5)을 갖는 기판 상에 식각저지막(9)을 형성한다. 상기 식각 저지막(9)은 실리콘 질화막(SiN) 또는 실리콘 탄화질화막(SiCN)으로 형성한다. Subsequently, an etch stop film 9 is formed on the substrate having the
상술한 종래기술에 따르면, 서로 인접한 구리배선들(7) 사이에 수십 볼트의 고전압을 일정시간 동안 지속적으로 인가하여 상기 구리배선들(7) 사이의 금속간 절연막(3)의 신뢰성을 측정하는 시간의존 절연파괴(Time Dependent Dielectric Breakdown; TDDB) 테스트 동안, 상기 장벽 금속막 패턴(5)의 돌출부로부터 강한 전기장이 형성될 수 있다. 이러한 강한 전기장은 상기 구리배선들(7) 중 어느 하나의 구리 원자들이 그에 인접한 다른 구리배선을 향하여 확산되는 현상을 촉진시키어 상기 구리배선들(7) 사이의 전도성 채널(conductive channel)을 형성할 수 있다. 상기 전도성 채널은 상기 금속간 절연막(3) 및 상기 식각 저지막(9) 사이의 계면에 형성될 수 있다. 상기 전도성 채널은 상기 인접한 구리배선들(7) 사이의 누설전류 경로를 제공하여 반도체 소자의 오동작을 유발시킬 수 있다.According to the above-described prior art, a time for measuring the reliability of the intermetallic insulating film 3 between the
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 서로 인접한 금속 배선들 사이의 금속이온 확산을 억제시킬 수 있는 반도체 소자의 배선 구조체 형성방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a method for forming a wiring structure of a semiconductor device capable of suppressing diffusion of metal ions between adjacent metal wires.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 서로 인접한 금속 배선들 사이의 금속이온 확산을 억제시키기에 적합한 반도체 소자의 배선 구조체를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a wiring structure of a semiconductor device suitable for suppressing diffusion of metal ions between adjacent metal wires.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 양태에 따르면, 반도체 소자의 배선 구조체 형성방법이 제공된다. 상기 반도체 소자의 배선 구조체는 반도체 기판 상에 절연막을 형성하는 것을 포함한다. 상기 절연막의 소정영역을 식각하여 그루브를 형성한다. 상기 그루브의 내벽을 덮는 확산 장벽막 패턴 및 상기 확산 장벽막 패턴에 의해 둘러싸여진 공간을 채우는 금속 배선을 형성한다. 상기 절연막의 상부면에 인접한 상기 확산 장벽막 패턴의 상부 영역을 선택적으로 제거하여 리세스된 확산 장벽막 패턴을 형성한다. 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴 및 상기 금속 배선을 덮는 캐핑막을 형성한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above technical problem, a method for forming a wiring structure of a semiconductor device is provided. The wiring structure of the semiconductor device includes forming an insulating film on a semiconductor substrate. The groove is formed by etching a predetermined region of the insulating film. A diffusion barrier layer pattern covering the inner wall of the groove and a metal wiring filling the space surrounded by the diffusion barrier layer pattern are formed. The upper region of the diffusion barrier layer pattern adjacent to the upper surface of the insulating layer is selectively removed to form a recessed diffusion barrier layer pattern. A capping layer covering the recessed diffusion barrier layer pattern and the metal line is formed.
본 발명의 몇몇 실시 예들에서, 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴은 상기 금속 배선 및 상기 절연막에 비하여 상기 확산 장벽막 패턴의 제거비율(removal rate)이 상대적으로 높은 슬러리(slurry)를 이용한 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP)법을 사용하여 형성될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the recessed diffusion barrier layer pattern may be chemically mechanically polished using a slurry having a relatively high removal rate of the diffusion barrier layer pattern relative to the metal lines and the insulating layer. It may be formed using the Chemical Mechanical Polishing (CMP) method.
다른 실시 예에서, 상기 확산 장벽막 패턴은 탄탈륨(Ta)막, 탄탈륨 질화물(TaN)막, 타이타늄(Ti)막, 타이타늄 질화물(TiN)막, 타이타늄 실리콘 질화물(TiSiN)막 및 텅스텐 질화물(WN)막으로 이루어진 일군에서 선택된 하나의 물질막이거나 또는 이들 물질막의 조합으로 이루어진 막일 수 있다.In another embodiment, the diffusion barrier layer pattern may include a tantalum (Ta) film, a tantalum nitride (TaN) film, a titanium (Ti) film, a titanium nitride (TiN) film, a titanium silicon nitride (TiSiN) film, and a tungsten nitride (WN) film. It may be one material film selected from the group consisting of a film or a film composed of a combination of these material films.
또 다른 실시 예에서, 상기 절연막 및 상기 캐핑막 상에 저지막을 형성할 수 있다.In another embodiment, a blocking layer may be formed on the insulating layer and the capping layer.
또 다른 실시 예에서, 상기 확산 장벽막 패턴이 탄탈륨(Ta) 또는 탄탈륨 나이트라이드(TaN)로 형성되는 경우 상기 슬러리는 OH 함유량이 100PPM 이상인 실리카(Silica) 슬러리일 수 있다.In another embodiment, when the diffusion barrier layer pattern is formed of tantalum (Ta) or tantalum nitride (TaN), the slurry may be a silica slurry having an OH content of 100 PPM or more.
또 다른 실시 예에서, 상기 캐핑막은 코발트 텅스텐 인화물(CoWP)막, 코발트 텅스텐 붕소(CoWB)막, 코발트 철 카본(CoFC)막 및 텅스텐(W)막 중에서 선택된 하나의 막일 수 있다.In another embodiment, the capping layer may be one of a cobalt tungsten phosphide (CoWP) film, a cobalt tungsten boron (CoWB) film, a cobalt iron carbon (CoFC) film and a tungsten (W) film.
또 다른 실시 예에서, 상기 금속 배선은 구리배선으로 형성될 수 있다.In another embodiment, the metal wires may be formed of copper wires.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 양태에 따르면, 반도체 소자의 배선 구조체가 제공된다. 상기 배선 구조체는 반도체 기판 상에 형성된 절연막을 구비한다. 상기 절연막은 소정의 깊이를 갖는 그루브를 구비한다. 상기 그루브를 금속 배선으로 채운다. 상기 금속 배선 및 상기 그루브의 측벽 사이에 리세스된 확산 장벽막 패턴이 제공된다. 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴은 상기 금속 배선의 상부면 보다 낮은 상부면을 갖는다.According to another aspect of the present invention for achieving the above technical problem, there is provided a wiring structure of a semiconductor device. The wiring structure includes an insulating film formed on a semiconductor substrate. The insulating film has a groove having a predetermined depth. The groove is filled with metal wiring. A diffusion barrier film pattern recessed between the metal wiring and sidewalls of the groove is provided. The recessed diffusion barrier layer pattern has an upper surface lower than an upper surface of the metal wiring.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형 성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed contents are thorough and complete, and that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. In addition, where a layer is said to be "on" another layer or substrate, it may be formed directly on another layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.
먼저 도 2a 내지 도 2e를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 배선 구조체 형성방법에 대하여 설명하기로 한다.First, a method of forming a wiring structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2E.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 배선 구조체의 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of forming a wiring structure according to the present invention.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 반도체 기판(101) 상에 절연막(103)을 형성한다. 상기 반도체 기판(101)은 트랜지스터들, 저항들 및 커패시터들과 같은 개별소자들을 가질 수 있고, 아울러 반도체 기판(101) 내부에 회로 패턴을 가질 수도 있다. 상기 절연막(103)은 당업자에게 잘 알려진 공정, 예를 들면 화학기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)공정을 사용해서 형성될 수 있다. 상기 절연막(103)은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막으로 형성할 수 있다. 상기 절연막(103)의 소정영역을 식각하여 서로 인접한 그루브(105)들을 형성한다. 2A and 2B, an
상기 그루브(105)들 상에 통상의 증착공정(deposition process)을 사용해서 상기 그루브(105)들 각각의 내벽을 덮는 확산 장벽층(107a)을 형성한다. 상기 확산 장벽층(107a)은 탄탈륨(Ta)층, 탄탈륨 질화물(TaN)층, 타이타늄(Ti)층, 타이타늄 질화물(TiN)층, 타이타늄 실리콘 질화물(TiSiN)층 및 텅스텐 질화물(WN)층으로 이루어진 일군에서 선택된 하나의 물질 층일 수 있다. 이와는 달리, 상기 확산 장벽층(107a)은 상기 물질층들 중 적어도 두개의 물질 층들을 차례로 적층시키어 형성된 층일 수도 있다. A conventional deposition process is formed on the
상기 확산 장벽층(107a)으로 둘러싸여진 공간을 채우는 금속 배선층(109a)을 형성한다. 아울러, 상기 금속 배선층(109a)은 상기 절연막(103) 상에도 형성될 수 있다. 상기 금속 배선층(109a)은 당업자에게 잘 알려진 공정, 예를 들면 전기 도금법(Electro Plating method)을 사용해서 형성할 수 있다. 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 확산 장벽층(107a) 상에 하부 씨드층을 형성한다. 상기 하부 씨드층은 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 은(Ag), 루테늄(Au) 및 금(Au)으로 이루어진 일군에서 선택된 하나의 물질로 형성할 수 있다. 이와는 달리, 상기 하부 씨드층은 상기 물질들 중에서 적어도 두개의 물질들을 차례로 적층시키어 형성할 수도 있다. 따라서, 상기 하부 씨드층 상에 전기 도금법을 사용해서 상기 금속 배선층(109a)을 형성할 수 있다. 상기 금속 배선층(109a)은 금속, 예를 들면 구리(Cu)를 사용해서 형성할 수 있다. A
계속해서, 상기 금속 배선층(109a) 상에 평탄화 공정(planarization process)을 수행해서 상기 절연막(103)의 상면(A-A')을 노출시킬 수 있다. 상기 평탄화 공정은, 예를 들면 1차 및 2차의 화학적기계적 연마(Chemical Mechanical Planarization; CMP)공정일 수 있다. 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 금속 배선층(109a) 상에 1차 CMP 공정을 수행해서 상기 확산 장벽층(107a)을 노출시킬 수 있다. 상기 1차 CMP 공정은 약 7000Å/min의 속도로 상기 금속 배선층(109a)을 제거하도록 수행될 수 있다. 상기 노출된 확산 장벽층(107a) 상에 약 3000Å/min의 속도로 상기 확산 장벽막 패턴(107a)을 제거하여 상기 절연막(103)을 노출시키는 2차 CMP 공정이 진행될 수 있다. 이 경우에, 상기 1차 및 2차 CMP공정은 같은 슬러 리를 사용해서 수행될 수 있다. 그 결과, 상기 금속 배선층(109a) 및 상기 확산 장벽층(107a)은 각각 금속 배선(109) 및 이를 둘러싸는 확산 장벽막 패턴(107b)으로 형성될 수 있다. Subsequently, a planarization process may be performed on the
상기 금속 배선(109)은 휘발성 메모리 소자(volatile memory device) 또는 비휘발성 메모리 소자(non-volatile memory device)에서 사용하는 배선일 수 있다. 상기 금속 배선(109)이 비휘발성 메모리 소자에 사용되는 경우, 상기 금속 배선(109)은 플래시 메모리 소자(Flash memory device)에 형성된 트랜지스터의 활성영역과 전기적 신호를 주고받기 위한 비트라인(bit line)일 수 있다.The
도 2c 내지 도 2e를 참조하면, 확산 장벽막 패턴(107b)의 일부를 제거하기 위한 화학적 기계적 연마(CMP)공정과 같은 평탄화 공정을 수행할 수 있다. 상기 CMP 공정은 상기 금속 배선(109) 및 상기 절연막(103)에 비하여 상기 확산 장벽막 패턴(107b)의 제거비율(removal rate)이 상대적으로 높은 슬러리(slurry)를 사용하여 수행될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서, 상기 슬러리는 수산화기(OH)의 함유량(content)이 100PPM(Part Per Million) 이상인 실리카(Silica) 슬러리일 수 있다. 2C to 2E, a planarization process such as a chemical mechanical polishing (CMP) process for removing a portion of the diffusion
상기 확산 장벽막 패턴(107b)이 탄탈륨(Ta) 또는 탄탈륨 나이트라이드(TaN)로 형성되는 경우에, 상기 확산 장벽막 패턴(107b)은 수산화기(OH)의 함유량이 100PPM 이상인 실리카(Silica) 슬러리를 사용하는 CMP 공정을 통해서 약 75nm/min의 속도로 제거될 수 있다. 아울러, 상기 금속 배선(109)이 구리(Cu)로 형성되는 경우에, 상기 금속 배선(109)은 상기 실리카(Silica) 슬러리를 사용해서 약 5nm/min의 속도보다 느린 속도로 제거될 수 있다. 따라서, 상기 확산 장벽막 패턴(107b)은 상기 금속 배선(109)에 비하여 상대적으로 빠르게 제거될 수 있다. 그 결과, 상기 확산 장벽막 패턴(107b)의 상면이 상기 금속 배선(109)의 상면보다 낮은 레벨에서 형성될 수 있다. 즉, 상기 확산 장벽막 패턴(107b)은 리세스된 확산 장벽막 패턴(107)으로 형성될 수 있다. 아울러, 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴(107)은 상기 절연막(103)의 상부 면보다 낮은 상부 면을 가질 수도 있다. When the diffusion
상기 리세스된 확산 장벽막 패턴(107)은 도 1에 도시한 것과 같이 시간의존 절연 파괴(Time Dependent Dielectric Breakdown; TDDB) 테스트 동안 상기 장벽 금속막 패턴들(5)의 최상부 영역들(T) 부근에서 강한 전기장이 발생하는 것을 막을 수 있다. 다시 설명하면, 상기 시간의존 절연 파과 테스트 동안 서로 인접한 상기 금속 배선(109)들 사이에 서로 다른 전압이 인가될 수 있다. 이 경우, 높은 전압이 인가된 금속 배선으로부터 낮은 전압이 인가된 인접한 금속 배선으로 전기장이 형성될 수 있다. The recessed diffusion
상기 전기장은 도 1에 도시한 것처럼 장벽 금속막 패턴들(5)의 최상부 영역들(T)에 집중해서 형성되고, 상기 전기장에 의해 서로 인접한 장벽 금속막 패턴들 사이에 전도성 채널(conductive channel)이 형성될 수 있다. 결국, 상기 전도성 채널을 따라 상기 장벽 금속막 패턴들을 구성하는 원자들이 확산되어 상기 장벽 금속막 패턴들에 낮은 전압이 인가되더라도 상기 전도서 채널을 따라 누설전류가 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 도 2c에 도시한 바와 같이 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴(107)은 상부면에서 전기장이 강하게 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴(107)은 서로 인접한 상기 금속 배선(109)들 사이에 전도성 채널이 형성되는 것을 방지할 수 있다. The electric field is formed in the top regions T of the barrier
계속해서, 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴(107) 및 상기 금속 배선(109) 상에 캐핑막(111)을 형성한다. 상기 캐핑막(111)은 당업자에게 잘 알려진 공정, 예를 들면 무전해 도금(Electroless Plating)법 또는 선택적 화학기상증착(selective Chemical Vapor Deposition; CVD)법을 사용해서 형성할 수 있다. 상기 캐핑막(111)은 코발트 텅스텐 인화물(CoWP)막, 코발트 텅스텐 붕소(CoWB)막, 코발트 철 카본(CoFC)막 및 텅스텐(W)막 중에서 선택된 하나의 막일 수 있다. 상기 캐핑막(111)을 갖는 상기 반도체 기판(111) 상에 식각 저지막(113)이 형성될 수 있다. 상기 식각 저지막(113)은 실리콘 나이트라이드(SiN)막 또는 실리콘 카보나이트라이드(silicon Carbonitride; SiCN)막을 사용해서 형성할 수 있다. 그 결과, 상기 캐핑막(111) 및 상기 식각 저지막(113)은 상기 금속 배선(109)과 상기 절연막(103)이 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 상기 식각 저지막(113)은 도시하지는 않았지만 상기 식각 저지막(113) 상에 층간 절연막을 형성하고, 상기 층간 절연막을 부분적으로 식각하는 동안 에치 스토퍼(etch stopper)로 사용될 수도 있다. Subsequently, a
이하, 도 2e를 다시 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배선 구조체에 대하여 설명한다.Hereinafter, a wiring structure according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2E again.
도 2e를 다시 참조하면, 반도체 기판(101) 상에 절연막(103)이 제공된다. 상기 절연막(103)은 상기 반도체 기판(101)의 소정영역을 노출시키는 그루브(105)를 구비한다. 상기 반도체 기판(101)은 트랜지스터들, 저항들 및 커패시터들을 가질 수 있고, 아울러 회로 패턴들을 가질 수도 있다. 상기 그루브(105)의 내부를 채우는 금속 배선(109)이 제공된다. 상기 금속 배선(109)은 구리배선을 사용해서 형성될 수 있다.한편, 상기 그루브(105) 및 상기 금속 배선(109) 사이에 리세스된 확산 장벽막 패턴(107)이 개재된다. 아울러, 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴(107)은 상기 반도체 기판(101) 및 상기 금속 배선(109) 사이에도 개재될 수 있다. Referring again to FIG. 2E, an insulating
이 경우, 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴(107)은 상기 금속 배선(109)보다 낮은 레벨(level)의 상부면을 가진다. 아울러, 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴(107)은 상기 절연막(103)의 상부면보다 낮은 레벨의 상부면을 가질 수도 있다. 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴(107)은 탄탈륨(Ta)막, 탄탈륨 질화물(TaN)막, 타이타늄(Ti)막, 타이타늄 질화물(TiN)막, 타이타늄 실리콘 질화물(TiSiN)막 및 텅스텐 질화물(WN)막으로 이루어진 일군에서 선택된 하나의 물질막일 수 있다. 이와는 달리, 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴(107)은 상기 물질막들 중 적어도 두개의 물질막들이 차례로 적층된 막일 수도 있다. In this case, the recessed diffusion
상기 리세스된 확산 장벽막 패턴(107)의 상부면 및 상기 금속 배선(109)을 덮는 캐핑막(111)이 제공된다. 상기 캐핑막은 코발트 텅스텐 인화물(CoWP)막, 코발트 텅스텐 붕소(CoWB)막, 코발트 철 카본(CoFC)막 및 텅스텐(W)막 중에서 선택된 어느 하나의 막일 수 있다. 상기 절연막(103) 및 상기 캐핑막(111)을 갖는 반도체 기판(101) 상에 식각 저지막(113)이 제공될 수 있다. 상기 식각 저지막(113)은 실리콘 나이트라이드(SiN)막 또는 실리콘 카보나이트라이드(silicon Carbonitride; SiCN)막으로 이루어 질 수 있다. 그 결과, 상기 캐핑막(111) 및 상기 식각 저지 막(133)은 상기 금속 배선(109)과 상기 절연막(103)이 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다.A
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 금속 배선 및 절연막 사이에 리세스된 확산 장벽막 패턴이 제공된다. 상기 금속 배선 및 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴을 덮는 캐핑막이 제공된다. 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴은 시간의존 절연 파괴(TDDB) 테스트 동안 종래기술에서 설명한 것과 같이 장벽 금속막 패턴들의 최상부 영역들 부근에서 전기장이 증가되는 것을 막을 수 있다. 따라서, 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴은 상기 금속 배선 사이에 전도성 채널(conductive channel)이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 리세스된 확산 장벽막 패턴은 서로 인접한 상기 금속 배선들 사이에서 금속이온의 확산을 방지하여 반도체 소자의 신뢰성을 증가시킬 수 있다. According to the present invention as described above, the diffusion barrier film pattern recessed between the metal wiring and the insulating film is provided. A capping film covering the metal line and the recessed diffusion barrier layer pattern is provided. The recessed diffusion barrier film pattern may prevent the electric field from increasing in the vicinity of the top regions of the barrier metal film patterns as described in the prior art during a time dependent dielectric breakdown (TDDB) test. Accordingly, the recessed diffusion barrier layer pattern may prevent the formation of a conductive channel between the metal lines. As a result, the recessed diffusion barrier layer pattern may prevent diffusion of metal ions between the metal wires adjacent to each other, thereby increasing reliability of the semiconductor device.
Claims (12)
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KR1020070035208A KR20080091990A (en) | 2007-04-10 | 2007-04-10 | Methods of forming interconnection structures of semiconductor devices and interconnection structures fabricated thereby |
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KR1020070035208A KR20080091990A (en) | 2007-04-10 | 2007-04-10 | Methods of forming interconnection structures of semiconductor devices and interconnection structures fabricated thereby |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9087844B2 (en) | 2012-08-28 | 2015-07-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device and fabricating method thereof |
-
2007
- 2007-04-10 KR KR1020070035208A patent/KR20080091990A/en not_active Application Discontinuation
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