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반도체소자의 금속함유 캡층의 표면세정과 선택적 증착법

전문가 제언: ○ 본 발명은 반도체의 제조공정과 반도체소자와 관련되어 있다. 특히 벌크 Cu금속 내에 전자이동(EM)과 응력이동(SM)을 향상시키기 위하여, 반도체소자의 구리 배선(metallization)으로 금속함유 cap층을 집적화하기 위한 제조기술이다.

○ 집적회로 구조가 최소크기로 소형화됨에 따라 전류밀도가 급격히 증가하고 그 결과 EM과 SM의 수명이 감소하므로 이에 대한 내용이 기술개발의 초점이 되고 있다. 특히 Cu 이중 다마센(dual damascene) 배선구조에서의 EM수명은 벌크 Cu금속과 주위의 물질계면에 Cu원자의 이동에 크게 의존하고 있다. 그러므로 향후 국내 관련 기업체에서는 접착력(adhesion)과 EM수명을 향상시킬 수 있는 새로운 물질의 개발이 대단히 중요하다고 사료된다.

○ 비메모리 소자의 고집적화ㆍ고속화를 위한 반도체 배선의 경우, 구리가 알루미늄보다 전기전도도가 더 우수하지만 기체화되기 어려워 진공증착 및 건식에칭이 불가능하여 반도체 공정에 적용하지 못하였다. 그러나 구리의 전기도금기술과 구리금속의 식각공정을 피할 수 있는 다마센(damascence) 공정에 의한 배선공정이 개발되면서부터 구리가 본격적으로 반도체 배선물질로 사용되기 시작하였다. 향후 반도체 배선물질(interconnect)의 경우, 알루미늄보다 전기적 저항이 더 낮은 구리를 사용하는 것과 낮은 유전율을 갖는 층간 절연물질에 대한 개발이 요구된다.

○ 반도체 칩 제조기술이 점차 복잡해짐에 따라, 보다 많은 연마공정단계와 정밀한 공정제어가 요구되고 있다. 특히 화학기계적연마(CMP) 공정은 웨이퍼 표면에 불필요하게 형성된 박막을 평탄하게 연마함으로써 우수한 반도체 칩을 제조하는데 핵심이 되는 공정이다. 향후 국내관련 산업체에서는 본 발명을 참고로 하여, 독보적인 연마기술로 소형화 되어가는 반도체 칩 설계 효율을 높일 수 있고 고도의 평탄화 성능을 제공하고 속도개선을 통해 소요비용을 절감할 수 있는 제조기술을 확립해 나가야 할 것이다.

저자: TOKYO ELECTRON LIMITED
자료유형: 특허정보