KR100924556B1 - Metal wiring of semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 확산방지막의 특성을 개선하여 소자 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 금속배선 및 그 형성방법을 개시한다. 개시된 본 발명에 따른 반도체 소자의 금속배선은, 반도체 기판 상에 형성되며, 배선 형성 영역을 갖는 절연막; 상기 절연막의 배선 형성 영역 표면 상에 형성되며, TaxCry막, TaxCryNz막 및 TaxNy막의 다층 구조를 포함하는 확산방지막; 및 상기 확산방지막 상에 상기 절연막의 배선 형성 영역을 매립하도록 형성된 금속막;을 포함한다.The present invention discloses a metal wiring and a method of forming the semiconductor device that can improve the characteristics and reliability of the device by improving the characteristics of the diffusion barrier. A metal wiring of a semiconductor device according to the present invention, comprising: an insulating film formed on a semiconductor substrate and having a wiring formation region; A diffusion barrier film formed on a surface of a wiring formation region of the insulating film and including a multilayer structure of a Ta x Cr y film, a Ta x Cr y N z film, and a Ta x N y film; And a metal film formed on the diffusion barrier to fill the wiring forming region of the insulating film.
Description
본 발명은 반도체 소자의 금속배선 및 그 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 확산방지막의 특성을 개선하여 소자 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 금속배선 및 그 형성방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to metal wiring of semiconductor devices and methods of forming the same, and more particularly, to metal wiring of semiconductor devices and a method of forming the same, which can improve device characteristics and reliability by improving the characteristics of the diffusion barrier film.
일반적으로, 반도체 소자에는 소자와 소자 간, 또는, 배선과 배선 간을 전기적으로 연결하기 위해 금속배선이 형성되며, 상부 금속배선과 하부 금속배선 간의 연결을 위해 콘택 플러그가 형성된다.In general, a metal element is formed in the semiconductor element to electrically connect the element and the element, or the interconnection and the interconnection, and a contact plug is formed to connect the upper metal interconnection and the lower metal interconnection.
상기 금속배선의 재료로는 전기 전도도가 우수한 알루미늄(Al) 및 텅스텐(W)이 주로 이용되어 왔으며, 최근에는 상기 알루미늄 및 텅스텐보다 전기 전도도가 월등히 우수하고 저항이 낮아 고집적 고속동작 소자에서 RC 신호 지연 문제를 해결할 수 있는 구리(Cu)를 차세대 금속배선 물질로 사용하고자 하는 연구가 진행되고 있다. Aluminum (Al) and tungsten (W), which have excellent electrical conductivity, have been mainly used as the material for the metallization, and in recent years, the RC signal delay in high-integrated high-speed operation devices has much higher electrical conductivity and lower resistance than the aluminum and tungsten. Research into using copper (Cu) as a next-generation metallization material that can solve the problem is being conducted.
그런데, 상기 구리의 경우 배선 형태로 건식 식각하기가 용이하지 않기 때문에, 구리로 금속배선을 형성하기 위해서는 다마신(Damascene)이라는 새로운 공정 기술이 이용된다. 다마신 금속배선 공정은 층간절연막을 식각해서 다마신 패턴을 형성하고, 상기 다마신 패턴을 구리막으로 매립하여 금속배선을 형성하는 기술이며, 싱글-다마신(Single-Damascene) 공정과 듀얼-다마신(Dual-Damascene) 공정으로 나눌 수 있다.However, in the case of copper, since it is not easy to dry-etch in the form of wiring, a new process technology called damascene is used to form metal wiring with copper. The damascene metal interconnection process is a technique of forming a damascene pattern by etching an interlayer insulating film, and forming the metal interconnection by embedding the damascene pattern with a copper film. It can be divided into dual-Damascene process.
상기 다마신 공정의 적용하는 경우에는 다층 금속배선에서 상층 금속배선, 그리고, 상기 상층 금속배선과 하층 금속배선을 콘택시키기 위한 콘택 플러그를 동시에 형성할 수 있을 뿐 아니라, 금속배선에 의해 발생하는 단차를 제거할 수 있으므로 후속 공정을 용이하게 하는 장점이 있다.In the case of applying the damascene process, not only the upper metal wiring and the contact plug for contacting the upper metal wiring and the lower metal wiring in the multi-layer metal wiring can be formed at the same time, but also the steps generated by the metal wiring can be eliminated. As it can be removed, there is an advantage of facilitating subsequent processes.
또한, 상기 금속배선 물질로 구리막을 적용하는 경우에는 알루미늄막을 적용하는 경우와 달리 층간절연막을 통해 기판으로의 구리막 성분이 확산된다. 상기 확산된 구리막 성분은 실리콘으로 이루어진 반도체 기판 내에서 딥 레벨(Deep Level) 불순물로서 작용하여 누설 전류를 유발하므로, 상기 구리막과 층간절연막의 접촉 계면에 확산방지막(Diffusion Barrier)을 형성해주어야 한다. 상기 확산방지막은 통상 PVD(Physical Vapor Deposition) 방식을 통해 Ta막과 TaN막의 단일막, 또는, 이중막 구조로 형성한다.In addition, when the copper film is applied as the metal wiring material, unlike the aluminum film, the copper film component is diffused to the substrate through the interlayer insulating film. Since the diffused copper film component acts as a deep level impurity in a semiconductor substrate made of silicon to cause leakage current, a diffusion barrier must be formed at the contact interface between the copper film and the interlayer insulating film. . The diffusion barrier layer is typically formed of a single layer or a double layer structure of a Ta layer and a TaN layer through PVD (Physical Vapor Deposition).
그러나, 전술한 종래 기술의 경우에는 상기 확산방지막이 결정질상으로 형성되며, 이 때문에, 상기 결정질상의 확산방지막의 결정 입계(Grain Boundary)를 통해 구리막의 성분이 절연막으로 확산된다. 또한, 반도체 소자의 미세화에 따라 상기 확산방지막의 두께 감소가 요구되고 있는 실정이며, 이로 인해, 상기 확산방지막의 특성이 저하되어, 그 결과, 소자 특성 및 신뢰성이 열화된다.However, in the above-described prior art, the diffusion barrier is formed in a crystalline phase, and therefore, a component of the copper film is diffused into the insulating layer through the grain boundary of the diffusion barrier in the crystalline phase. In addition, as the semiconductor device becomes smaller, the thickness of the diffusion barrier is required to be reduced. As a result, the characteristics of the diffusion barrier are reduced, resulting in deterioration of device characteristics and reliability.
본 발명은 확산방지막의 특성을 개선할 수 있는 반도체 소자의 금속배선 및 그 형성방법을 제공한다.The present invention provides a metal wiring of a semiconductor device and a method of forming the same that can improve the characteristics of the diffusion barrier film.
또한, 본 발명은 소자 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 금속배선 및 그 형성방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a metal wiring and a method of forming the semiconductor device that can improve device characteristics and reliability.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 금속배선은, 반도체 기판 상에 형성되며, 배선 형성 영역을 갖는 절연막; 상기 절연막의 배선 형성 영역 표면 상에 형성되며, TaxCry막, TaxCryNz막 및 TaxNy막의 다층 구조를 포함하는 확산방지막; 및 상기 확산방지막 상에 상기 절연막의 배선 형성 영역을 매립하도록 형성된 금속막;을 포함한다.A metal wiring of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, an insulating film formed on a semiconductor substrate, the wiring forming region; A diffusion barrier film formed on a surface of a wiring formation region of the insulating film and including a multilayer structure of a Ta x Cr y film, a Ta x Cr y N z film, and a Ta x N y film; And a metal film formed on the diffusion barrier to fill the wiring forming region of the insulating film.
상기 TaxCry막과 TaxCryNz막은 각각 비정질상을 갖는다.The Ta x Cr y film and the Ta x Cr y N z film each have an amorphous phase.
상기 TaxNy막은 결정질상을 갖는다.The Ta x N y film has a crystalline phase.
상기 TaxCry막의 x가 0.3∼0.8의 범위를 갖고, y는 0.2∼0.7의 범위를 갖는다.The x of the Ta x Cr y film has a range of 0.3 to 0.8, and y has a range of 0.2 to 0.7.
상기 TaxCryNz막의 x는 0.2∼0.8의 범위를 갖고, y는 0.1∼0.5의 범위를 가지며, z는 0.1∼0.3의 범위를 갖는다.The x of the Ta x Cr y N z film has a range of 0.2 to 0.8, y has a range of 0.1 to 0.5, and z has a range of 0.1 to 0.3.
상기 TaxNy막의 x는 0.3∼0.5의 범위를 갖고, y는 0.5∼0.7의 범위를 갖는다.The x of the Ta x N y film has a range of 0.3 to 0.5, and y has a range of 0.5 to 0.7.
상기 확산방지막과 금속막 사이에 개재된 씨드막을 더 포함한다.Further comprising a seed film interposed between the diffusion barrier film and the metal film.
상기 씨드막은 구리(Cu)막, 또는, 루테늄(Ru)막을 포함한다.The seed film includes a copper (Cu) film or a ruthenium (Ru) film.
상기 금속막은 구리막을 포함한다.The metal film includes a copper film.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 금속배선 형성방법은, 반도체 기판 상에 배선 형성 영역을 갖는 절연막을 형성하는 단계; 상기 배선 형성 영역의 표면을 포함한 절연막 상에 TaxCry막, TaxCryNz막 및 TaxNy막의 다층 구조를 포함하는 확산방지막을 형성하는 단계; 및 상기 확산방지막 상에 상기 배선 형성 영역을 매립하도록 금속막을 형성하는 단계;를 포함한다.In accordance with another aspect of the present disclosure, a method of forming metal wirings of a semiconductor device may include forming an insulating film having a wiring formation region on a semiconductor substrate; Forming a diffusion barrier film including a multilayer structure of a Ta x Cr y film, a Ta x Cr y N z film, and a Ta x N y film on the insulating film including the surface of the wiring forming region; And forming a metal film to fill the wiring forming region on the diffusion barrier film.
상기 TaxCry막과 TaxCryNz막은 각각 비정질상을 갖는 막으로 형성한다.The Ta x Cr y film and the Ta x Cr y N z film are each formed of a film having an amorphous phase.
상기 TaxNy막은 결정질상을 갖는 막으로 형성한다.The Ta x N y film is formed of a film having a crystalline phase.
상기 TaxCry막은 x가 0.3∼0.8의 범위를 갖고, y가 0.2∼0.7의 범위를 갖는 막으로 형성한다.The Ta x Cr y film is formed of a film in which x has a range of 0.3 to 0.8 and y has a range of 0.2 to 0.7.
상기 TaxCryNz막은 x가 0.2∼0.8의 범위를 갖고, y가 0.1∼0.5의 범위를 가지며, z가 0.1∼0.3의 범위를 갖는 막으로 형성한다.The Ta x Cr y N z film is formed of a film in which x has a range of 0.2 to 0.8, y has a range of 0.1 to 0.5, and z has a range of 0.1 to 0.3.
상기 TaxNy막은 x가 0.3∼0.5의 범위를 갖고, y가 0.5∼0.7의 범위를 갖는 막으로 형성한다.The Ta x N y film is formed of a film in which x has a range of 0.3 to 0.5 and y has a range of 0.5 to 0.7.
상기 확산방지막을 형성하는 단계는, 상기 배선 형성 영역의 표면을 포함한 절연막 상에 TaxCry막을 형성하는 단계; 상기 TaxCry막 상에 TaxNy막을 형성하는 단계; 및 상기 TaxCry막과 상기 TaxNy막을 반응시켜 그 계면에 TaxCryNz막을 형성하는 단계;를 포함한다.The forming of the diffusion barrier layer may include forming a Ta x Cr y film on an insulating film including a surface of the wiring forming region; Forming a Ta x N y film on the Ta x Cr y film; And reacting the Ta x Cr y film with the Ta x N y film to form a Ta x Cr y N z film at an interface thereof.
상기 TaxCry막은 PVD(Physical Vapor Deposition) 방식, 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방식으로 형성한다.The Ta x Cr y film is formed by a physical vapor deposition (PVD) method or a chemical vapor deposition (CVD) method.
상기 TaxNy막은 PVD 방식, 스퍼터링(Sputtering) 방식 및 ALD(Atomic Layer Deposition) 방식 중 어느 하나의 방식으로 형성한다.The Ta x N y film is formed by any one of a PVD method, a sputtering method, and an atomic layer deposition (ALD) method.
상기 PVD 및 스퍼터링 방식은 N2 및 Ar을 사용하여 수행한다.The PVD and sputtering scheme is performed using N 2 and Ar.
상기 PVD 및 스퍼터링 방식은 1∼99mTorr의 압력 조건으로 수행한다.The PVD and sputtering methods are performed under pressure conditions of 1 to 99 mTorr.
상기 TaxCry막과 상기 TaxNy막의 반응은 열 처리 방식으로 수행한다.The reaction of the Ta x Cr y film and the Ta x N y film is performed by a heat treatment method.
상기 열 처리는 Ar 분위기, 또는, H2+N2 분위기에서 수행한다.The heat treatment is performed in an Ar atmosphere or H 2 + N 2 atmosphere.
상기 열처리는 300∼600℃의 온도 조건으로 수행한다.The heat treatment is carried out under a temperature condition of 300 to 600 ℃.
상기 확산방지막을 형성하는 단계 후, 그리고, 상기 금속막을 형성하는 단계 전, 상기 확산방지막 상에 씨드막을 형성하는 단계;를 더 포함한다.And forming a seed film on the diffusion barrier layer after forming the diffusion barrier layer and before forming the metal layer.
상기 씨드막은 구리막, 또는, 루테늄막을 포함한다.The seed film includes a copper film or a ruthenium film.
상기 구리막은 PVD 방식으로 형성한다.The copper film is formed by PVD method.
상기 루테늄막은 ALD 방식으로 형성한다.The ruthenium film is formed by the ALD method.
상기 금속막은 구리막을 포함한다.The metal film includes a copper film.
본 발명은 구리막을 이용하는 금속배선의 형성시 비정질의 TaCr막과 비정질의 TaCrN막 및 결정질의 TaN막의 다층 구조를 포함하는 확산방지막을 형성함으로써, 상기 확산방지막의 특성을 개선할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 상기 확산방지막의 특성을 개선하여 구리막의 성분이 확산되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해, 반도체 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The present invention can improve the characteristics of the diffusion barrier layer by forming a diffusion barrier layer comprising a multilayer structure of an amorphous TaCr layer, an amorphous TaCrN layer and a crystalline TaN layer when forming a metal wiring using a copper layer. Accordingly, the present invention can prevent the diffusion of components of the copper film by improving the properties of the diffusion barrier, thereby improving the characteristics and reliability of the semiconductor device.
또한, 본 발명은 상기 비정질의 TaCr막과 비정질의 TaCrN막 및 결정질의 TaN막의 다층 구조를 포함하는 확산방지막 중 상기 TaCr막은 절연막과의 접착력이 우수하고, 또한, 상기 TaN막은 구리막과의 접착력이 우수하므로 금속배선의 형성 공정을 안정적이고 용이하게 수행할 수 있다.In the present invention, the TaCr film is excellent in adhesion to the insulating film and the TaN film is excellent in adhesion to the copper film among the diffusion barrier films including the multilayer structure of the amorphous TaCr film, the amorphous TaCrN film and the crystalline TaN film. Since it is excellent, the formation process of metal wiring can be performed stably and easily.
본 발명은 구리막과 절연막 사이에 비정질의 TaCr막과 비정질의 TaCrN막 및 결정질의 TaN막이 순차적으로 적층된 다층 구조를 포함하는 확산방지막을 형성한다. 이렇게 하면, 상기 구리막의 성분이 확산되는 주 경로인 결정립계가 없는 확산방지막이 형성되므로, 상기 확산방지막 자체의 특성이 개선된다. 따라서, 본 발명은 소자 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The present invention forms a diffusion barrier film including a multilayer structure in which an amorphous TaCr film, an amorphous TaCrN film, and a crystalline TaN film are sequentially stacked between a copper film and an insulating film. In this way, a diffusion barrier film without a grain boundary, which is a main path through which the components of the copper film are diffused, is formed, thereby improving the characteristics of the diffusion barrier film itself. Therefore, the present invention can improve device characteristics and reliability.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 금속배선을 설명하기 위해 도시한 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.1 is a cross-sectional view illustrating a metal wiring of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 소정의 하부 구조물(도시안됨)이 구비된 반도체 기판(100) 상에 배선 형성 영역(D)을 갖는 절연막(102)이 형성되어 있다. 상기 배선 형성 영역(D)은 싱글 다마신 공정 또는 듀얼 다마신 공정에 따라 트렌치 구조, 또는, 트렌치 및 상기 트렌치와 연결되는 적어도 하나 이상의 비아홀을 포함하는 트렌치 및 비아홀 구조로 형성될 수 있다.As illustrated, an
상기 절연막(102)의 배선 형성 영역(D) 표면 상에 TaCr막(104)과 TaCrN막(108) 및 TaN막(106)이 순차적으로 적층된 다층 구조를 포함하는 확산방지막(110)이 형성되어 있다. 상기 확산방지막(110)의 TaCr막(104)과 TaCrN막(108)은 각각 비정질상을 갖도록 형성되어 있고, 상기 TaN막(106)은 결정질상을 갖도록 형성되어 있다. 또한, 상기 TaCr막(104)은, 바람직하게, TaxCry막(0.3≤x≤0.8, 0.2≤y≤0.7)이고, 상기 TaCrN막(108)은, 바람직하게, TaxCryNz막(0.2≤x≤0.8, 0.1≤y≤0.5, 0.1≤z≤0.3)이며, 상기 TaN막(106)은, 바람직하게, TaxNy막(0.3≤x≤0.5, 0.5≤y≤0.7)이다.On the surface of the wiring forming region D of the
상기 확산방지막(110)의 TaN막(106) 상에 씨드막(112)이 형성되어 있으며, 상기 씨드막(112) 상에 상기 절연막(102)의 배선 형성 영역(D)을 매립하도록 금속배선(114)이 형성되어 있다. 상기 씨드막(112)은 구리(Cu)막, 또는, 루테늄(Ru)막을 포함하며, 상기 금속배선(114)은 구리막을 포함한다. 상기 금속배선(114)을 포함한 절연막(102) 상에 캡핑막(116)이 형성되어 있다.The
본 발명의 금속배선(114)은 구리막과 절연막(102) 사이에 결정 입계가 존재하지 않는 비정질상의 TaCr막(104)과 비정질상의 TaCrN막(108) 및 결정질상의 TaN막(106)이 순차적으로 적층된 다층 구조를 포함하는 확산방지막(110)이 형성되므로, 상기 구리막의 성분이 절연막(102)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 확산방지막(110) 자체의 특성을 개선할 수 있으며, 이에 따라, 본 발명은 반도체 소자 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In the
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 금속배선 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다. 2A through 2G are cross-sectional views illustrating processes of forming metal wirings of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 소정의 하부 구조물(도시안됨)이 형성된 반도체 기판(100) 상에 상기 하부 구조물을 덮도록 절연막(102)을 형성한다. 상기 절연막을 식각하여 배선 형성 영역(D)을 형성한다. 상기 배선 형성 영역(D)은 싱글 다마신 공정 또는 듀얼 다마신 공정에 따라 트렌치 구조, 또는, 트렌치 및 상기 트렌치와 연결되는 적어도 하나 이상의 비아홀을 포함하는 트렌치 및 비아홀 구조로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2A, an insulating
도 2b를 참조하면, 상기 배선 형성 영역(D)의 표면을 포함한 절연막(102) 상에 TaCr막(104)을 형성한다. 상기 TaCr막(104)은, 바람직하게, PVD(Physical Vapor Deposition), 또는, CVD(Chemical Vapor Deposition) 방식으로 형성한다. 또한, 상기 TaCr막(104)은, 예컨대, Ta의 함량이 30∼82%인 막, 바람직하게, TaxCry막(0.3≤x≤0.8, 0.2≤y≤0.7)으로 형성하며, 이 경우, 상기 TaCr막(104)은 비정질상을 갖는다. Referring to FIG. 2B, a
도 2c를 참조하면, 상기 TaCr막(104) 상에 결정질상을 갖는 TaN막(106)을 형성한다. 상기 TaN막(106)은, 바람직하게, TaxNy막(0.3≤x≤0.5, 0.5≤y≤0.7)으로 형성한다. 또한, 상기 TaN막(106)은, 바람직하게, PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(Sputtering) 및 ALD(Atomic Layer Deposition) 중 어느 하나의 방식으로 형성하며, 결정질상을 갖도록 형성한다. 이때, 상기 PVD 및 스퍼터링 방식은 N2 및 Ar을 사용하는 반응성 스퍼터링 방식으로 1∼99mTorr의 압력 조건으로 수행한다.Referring to FIG. 2C, a
도 2d를 참조하면, 상기 TaCr막(104)과 상기 TaN막(106)이 그 계면 부분에서 반응하도록 반도체 기판(100)을 열처리하여, 그 계면에 비정질상을 갖는 TaCrN막(108)을 형성한다. 상기 TaCrN막(108)은, 바람직하게, TaxCryNz막(0.2≤x≤0.8, 0.1≤y≤0.5, 0.1≤z≤0.3)으로 형성한다. 이때, 상기 열 처리는 Ar 분위기, 또는, H2+N2 분위기에서 300∼600℃의 온도 조건으로 수행한다.Referring to FIG. 2D, the
그 결과, 상기 배선 형성 영역(D)의 표면을 포함한 절연막(102) 상에 비정질상의 TaCr막(104)과 비정질상의 TaCrN막(108) 및 결정질상의 TaN막(106)이 순차적으로 적층된 다층 구조를 포함하는 확산방지막(110)을 형성한다. As a result, a multi-layer structure in which an
도 2e를 참조하면, 상기 확산방지막(110) 상에 씨드막(112)을 형성한다. 상기 씨드막(112)은 PVD 방식을 통해 구리막으로 형성하거나, 또는, ALD 방식을 통해 루테늄막으로 형성한다.Referring to FIG. 2E, the
도 2f를 참조하면, 상기 씨드막(112) 상에 상기 배선 형성 영역(D)을 매립하 도록 금속막(114a)을 형성한다. 상기 금속막(114a)은, 바람직하게, 구리막으로 형성하며, 상기 구리막은, 예컨대, 전기도금(Electroplating) 방식으로 형성한다.Referring to FIG. 2F, a
도 2g를 참조하면, 상기 금속막, 씨드막(112) 및 확산방지막(110)을 상기 절연막(102)이 노출되도록 CMP(Chemical Mechanical Polishing)하여 상기 배선 형성 영역(D)을 매립하는 금속배선(114)을 형성한다. 상기 금속배선(114)이 형성된 절연막(102) 상에 캡핑막(116)을 형성한다.Referring to FIG. 2G, a metal wiring for filling the wiring forming region D by CMP (Chemical Mechanical Polishing) of the metal film, the
이와 같이, 본 발명은 금속배선의 확산방지막으로서 비정질의 TaCr막과 비정질의 TaCrN막 및 결정질의 TaN막이 순차적으로 적층된 다층 구조를 형성함으로써, 상기 확산방지막의 두께를 종래 보다 증가시키지 않고도 상기 확산방지막의 특성을 개선할 수 있으며, 이를 통해, 구리막의 성분이 절연막으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 소자 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention forms a multi-layered structure in which an amorphous TaCr film, an amorphous TaCrN film, and a crystalline TaN film are sequentially stacked as a diffusion barrier of a metal wiring, thereby increasing the thickness of the diffusion barrier without further increasing the thickness of the diffusion barrier. It is possible to improve the characteristics of, through which, it is possible to prevent the components of the copper film to diffuse into the insulating film. Therefore, the present invention can improve device characteristics and reliability.
또한, 본 발명은 상기 확산방지막의 상기 TaCr막이 상기 절연막과의 접착력이 우수하며, 상기 확산방지막의 TaN막이 구리막과의 접착력이 우수하므로, 금속배선의 형성 공정을 안정화시킬 수 있다.In addition, the TaCr film of the diffusion barrier film is excellent in adhesion to the insulating film, the TaN film of the diffusion barrier film is excellent in adhesion to the copper film, it is possible to stabilize the formation process of the metal wiring.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.As mentioned above, although the present invention has been illustrated and described with reference to specific embodiments, the present invention is not limited thereto, and the following claims are not limited to the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention. It can be easily understood by those skilled in the art that can be modified and modified.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 금속배선을 설명하기 위해 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view for explaining a metal wiring of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 금속배선 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.2A to 2G are cross-sectional views illustrating processes for forming metal wirings of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 반도체 기판 102 : 절연막100
D : 배선 형성 영역 104 : TaCr막D: wiring formation region 104: TaCr film
106 : TaN막 108 : TaCrN막106
110 : 확산방지막 112 : 씨드막110: diffusion barrier 112: seed film
114 : 금속배선 116 : 캡핑망114: metal wiring 116: capping network
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