본 기술은 구리층이 형성된 기판을 가열한 뒤 코발트 사이클로펜타디에닐 디카보닐 전구체와 수소 반응 기체로 구리층 위에만 코발트를 화학 기상 증착하고, 이어 암모니아 플라즈마로 후처리하는 구리층 캡핑 방법입니다. 절연층 패터닝과 구리 매립 후 이 캡핑 공정을 적용하는 구리 배선 제조 방법도 함께 포함합니다.
반도체 집적도가 높아져 구리 배선 선폭이 줄어들면서 전자 이동(EM)에 의해 배선 수명이 단축되는 문제가 있었습니다. 이를 막기 위해 구리-망간 합금 배선을 열처리해 표면에 망간을 석출시키는 캡핑 기술이 상용화되었지만, 합금 사용으로 배선 저항이 높아지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 챔버 압력 30 mTorr, 수소 400 sccm 조건의 25분 증착과 RF 300 W, 암모니아 200 sccm 조건의 2분 플라즈마 처리를 조합해 순수 구리의 낮은 저항을 그대로 유지하면서 EM 내성을 높입니다. 코발트가 구리 표면에만 선택적으로 형성되므로 절연막 위 잔류 금속에 따른 배선 간 단락도 막을 수 있습니다. 미세 선폭 로직·메모리 반도체의 후공정 배선 형성에 적용될 수 있어 저항 손실 없이 배선 수명과 수율을 함께 확보할 수 있습니다.
본 발명은 미래창조과학부의 초미세 고신뢰성 배선기술 지원을 통해 개발되었습니다.
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