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반도체 소자의 금속배선 형성방법에 있어서:
하부구조가 형성된 반도체 기판상에 절연층을 형성하고, 상기 절연층 상에 일정 패턴의 트렌치(trench) 또는 비아(via)홀을 형성하는 단계와;
상기 트렌치 또는 비아홀이 형성된 반도체 기판상에, 상기 도전물질의 증착을 위한 증착공정과 상기 반도체 기판상에 증착된 증착물질의 식각을 위한 식각공정을, 상기 트렌치 또는 비아홀이 상기 도전물질로 채워질 때까지 반복적 또는 선택적으로 수행하여 도전층을 형성하는 단계와;
상기 절연층의 상부가 노출될 때까지 상기 도전층의 제거공정을 수행하여 상기 트렌치 또는 비아홀을 제외한 부분의 도전층을 제거함에 의해 금속배선을 형성하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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청구항 1에 있어서,
상기 트렌치 또는 비아홀을 형성하는 단계이후 상기 도전층을 형성하는 단계이전에, 상기 트렌치 또는 비아홀이 형성된 반도체 기판상에, 상기 도전층의 확산을 방지하기 위한 확산방지층을 형성하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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청구항 2에 있어서,
상기 확산방지층을 형성하는 단계 이후 상기 도전층을 형성하는 단계이전에, 상기 확산방지층이 형성된 반도체 기판 상에, 상기 도전물질의 증착시 핵생성 및 접착력 증가를 향상을 위한 금속장벽층을 형성하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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4
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 도전물질은 구리 또는 구리합금임을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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5
청구항 4에 있어서,
상기 도전층의 형성은 유기금속 화학기상증착법(MOCVD)이 이용됨을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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6
청구항 5에 있어서,
상기 구리를 이용한 상기 도전층의 형성은 (hfac)CuVTMOS 계열, (hfac)CuTMVS 계열, 및 (hfac)CuDMB 계열 중에서 선택된 어느 하나의 구리전구체(precursor)를 이용하여 수행됨을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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7
청구항 6에 있어서,
상기 구리합금을 이용한 상기 도전층의 형성은, 상기 구리전구체에, 알루미늄(Al), 은(Ag), 코발트(Co), 텅스텐(W), 타이타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 니켈(Ni), 및 주석(Sn) 중에서 선택된 어느 하나를 주성분으로 전구체들 중에서 적어도 하나의 전구체가 첨가된 물질을 이용하여 수행됨을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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8
청구항 7에 있어서,
상기 구리합금은 구리에 대한 첨가물의 조성비가 0
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청구항 5에 있어서,
상기 도전층의 형성공정은 한 챔버 내에서 증착 및 식각공정을 반복적 또는 선택적으로 수행할 수 있는 화학기상증착장비를 통해 수행됨을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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10
청구항 9에 있어서,
상기 식각공정은 아르곤(Ar)가스 또는 아르곤 가스와 식각성 가스의 혼합가스를 플라즈마를 통해 이온화 및 래디컬(radical)화하여 각각 가속 및 전달시키는방식으로 수행됨을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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청구항 10에 있어서,
상기 식각성 가스는 Cl2, BCl3, HCl, HBr, HI, I2 를 포함하는 할로겐족 원소로 이루어진 가스들 중에서 선택된 단일 또는 적어도 두 개의 혼합 가스임을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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12
청구항 5에 있어서,
상기 확산방지층 및 상기 금속장벽층은 원자층 증착(ALD;Atomic Layer Deposition) 방법을 통해 형성됨을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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13
청구항 12에 있어서,
상기 확산방지층은 Ti,TiN, 및 TiSiN을 포함하는 티타늄 계열, Ta,TaN, 및 TaSiN을 포함하는 탄탈륨 계열, 및 W 및 WN을 포함하는 텅스텐 계열을 포함하는 물질들 중에서 선택된 어느 하나의 물질을 재질로 함을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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14
청구항 13에 있어서,
상기 금속장벽층은 Cu,Os,Ir,Ru,Co,Pd 중에서 선택된 어느 하나의 물질을 재질로 함을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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청구항 14에 있어서,
상기 금속장벽층은 1~5nm 의 두께를 가짐을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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청구항 15에 있어서,
상기 금속장벽층을 형성한 이후에, 상기 금속장벽층의 표면에, 상기 도전물질의 성장 속도를 개선할 수 있는 표면촉매제를 처리하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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청구항 4에 있어서,
상기 트렌치 또는 비아홀을 제외한 부분의 도전층을 제거하는 단계에서의 상기 도전층의 제거는, 상기 도전층이 형성된 반도체 기판을 상기 절연층이 노출될 때까지 연마하는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 통해 수행됨을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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청구항 4에 있어서,
상기 도전층은, 상기 반도체 기판상에 형성되고 상기 트렌치 또는 비아홀 하부에 존재하는 별도의 금속배선과 전기적으로 연결되는 구조를 가짐을 특징으로 하는 금속배선 형성방법
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