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KR100311047B1 - Copper wiring layer using aluminium pillar in semiconductor device and formation method thereof - Google Patents

Copper wiring layer using aluminium pillar in semiconductor device and formation method thereof Download PDF

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KR100311047B1 KR1019990052390A KR19990052390A KR100311047B1 KR 100311047 B1 KR100311047 B1 KR 100311047B1 KR 1019990052390 A KR1019990052390 A KR 1019990052390A KR 19990052390 A KR19990052390 A KR 19990052390A KR 100311047 B1 KR100311047 B1 KR 100311047B1
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Abstract

본 발명의 반도체 소자의 구리 배선층은 하지층 상에 형성되고 표면 근방에 제1 트랜치가 형성된 제1 층간 절연막과, 상기 제1 트랜치를 매립하는 제1 구리 배선층과, 상기 제1 구리 배선층 상에 순차적으로 형성된 식각 정지 패턴 및 알루미늄 필라를 포함한다. 그리고, 상기 알루미늄 필라의 양측벽에는 형성되지 않고 상기 제1 구리 배선층 상에만 형성된 확산 및 산화 방지막과, 상기 확산 및 산화 방지막과 알루미늄 필라 상에 형성되고 상기 알루미늄 필라의 상부를 노출하는 제2 트랜치가 형성된 제2 층간 절연막과, 상기 제2 트랜치를 매립하는 제2 구리 배선층을 포함한다. 상기 확산 및 산화 방지막은 증착과 식각이 인시츄로 진행되는 고밀도 플라즈마 화학기상증착법(HDP CVD)을 이용하여 형성될 수 있다. 이상의 본 발명의 반도체 소자는 확산 및 산화 방지막이 알루미늄 필라들 사이에 남아 있지 않아 알루미늄 필라들 사이에 존재하는 커패시터의 커패시턴스값을 감소시켜 RC 지연 시간을 줄일 수 있다.The copper wiring layer of the semiconductor device of the present invention is a first interlayer insulating film formed on a base layer and having a first trench formed near the surface, a first copper wiring layer filling the first trench, and a first copper wiring layer sequentially It includes an etch stop pattern and aluminum pillar formed. In addition, a diffusion and anti-oxidation film formed on only the first copper wiring layer and not on both sidewalls of the aluminum pillar, and a second trench formed on the diffusion and anti-oxidation film and the aluminum pillar and exposing an upper portion of the aluminum pillar And a second interlayer insulating film formed thereon and a second copper wiring layer filling the second trench. The diffusion and anti-oxidation layer may be formed using high density plasma chemical vapor deposition (HDP CVD) in which deposition and etching are performed in situ. In the semiconductor device of the present invention, the diffusion and the anti-oxidation film do not remain between the aluminum pillars, thereby reducing the capacitance of the capacitor present between the aluminum pillars, thereby reducing the RC delay time.

Description

알루미늄 필라를 채용한 반도체 소자의 구리 배선층 및 그 형성방법{Copper wiring layer using aluminium pillar in semiconductor device and formation method thereof}Copper wiring layer using aluminum pillar in semiconductor device and formation method

본 발명은 반도체 소자의 구리 배선층 및 그 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄 필라를 채용한 반도체 소자의 구리 배선층 및 그 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a copper wiring layer of a semiconductor device and a method of forming the same, and more particularly, to a copper wiring layer of a semiconductor device employing an aluminum pillar and a method of forming the same.

일반적으로, 반도체 소자 중에서 높은 속도가 요구되어지는 로직 소자를 중심으로 해서 비저항이 낮고 EM(electromigration)특성을 개선시킬 수 있는 구리 금속을 배선층으로 이용하는 방법이 연구되고 있다. 그런데, 상기 구리 금속을 이용하여 배선층을 형성할 경우, 구리 금속의 부식으로 인한 구리 금속의 식각 어려움 때문에 콘택홀의 매몰과 구리 배선층을 동시에 형성하는 소위, '이중 다마신(dual Damascene)' 공정을 이용하여 구리 배선층을 형성한다. 그러나, 상기 이중 다마신 공정은 미세하고 큰 종횡비를 갖는 비아홀을 형성하기 위한 반응성 이온 식각, 비아 저항을 줄이기 위하여 비아홀의 세정 및 높은 종횡비를 갖는 비아홀에 구리 배선층의 매립 등이 배선폭 및 비아홀이 작아짐에 따라 매우 어렵게 되었다. 이에 따라, 알루미늄 필라를 이용하여 구리 배선층을 형성하는 것이 제안되었다.In general, a method of using a copper metal as a wiring layer, which has a low specific resistance and can improve EM (electromigration) characteristics, focusing on a logic device requiring a high speed among semiconductor devices. However, when the wiring layer is formed using the copper metal, due to the difficulty of etching the copper metal due to the corrosion of the copper metal, a so-called 'dual damascene' process is used to simultaneously form a buried contact hole and a copper wiring layer. To form a copper wiring layer. However, in the dual damascene process, reactive ion etching for forming fine and large aspect ratio via holes, cleaning of via holes to reduce via resistance, and embedding of copper wiring layers in via holes having high aspect ratios reduce wiring width and via holes. It became very difficult along. Accordingly, it has been proposed to form a copper wiring layer using aluminum pillars.

도 1 내지 도 4는 종래의 알루미늄 필라를 이용한 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.1 to 4 are cross-sectional views illustrating a method for forming a copper wiring layer of a semiconductor device using a conventional aluminum pillar.

도 1을 참조하면, 하지층(1) 상에 제1 층간 절연막(3)을 형성한 후 상기 제1 층간 절연막(3) 내에 사진식각공정을 이용하여 제1 트랜치(4)를 형성한다. 이어서, 상기 제1 트랜치(4)가 형성된 하지층(1)의 전면에 구리막을 형성한 후 화학기계적연마하여 상기 제1 트랜치(4) 내에 제1 구리 배선층(5)을 형성한다.Referring to FIG. 1, after forming a first interlayer insulating layer 3 on a base layer 1, a first trench 4 is formed in the first interlayer insulating layer 3 using a photolithography process. Subsequently, a copper film is formed on the entire surface of the base layer 1 on which the first trench 4 is formed, followed by chemical mechanical polishing to form a first copper wiring layer 5 in the first trench 4.

도 2를 참조하면, 이어서, 상기 제1 구리 배선층(5)이 형성된 하지층(1) 전면에 식각 정지막(7) 및 알루미늄층(9)을 형성한다. 상기 식각 정지막(7)은 텅스텐막(W) 및 텅스텐 질화막(WNx)의 이중막으로 형성한다. 상기 식각 정지막(7)은 후속 공정의 알루미늄막의 식각시 식각 정지 역할을 하고, 후에 형성되는 알루미늄 필라와 제1 구리 배선층(5) 간의 확산 방지막 역할도 수행한다. 다음에, 상기 알루미늄층(9) 상에 상기 알루미늄층(9)을 패터닝하기 위한 하드 마스크 패턴(11)을 형성한다. 상기 하드 마스크 패턴(11)은 화학기상증착법을 이용하여 실리콘 질화막으로 형성한다.Referring to FIG. 2, an etch stop film 7 and an aluminum layer 9 are formed on the entire surface of the base layer 1 on which the first copper wiring layer 5 is formed. The etch stop layer 7 is formed of a double layer of a tungsten film W and a tungsten nitride film WN x . The etch stop layer 7 serves as an etch stop during etching of the aluminum layer in a subsequent process, and also serves as a diffusion barrier between the aluminum pillar and the first copper wiring layer 5 formed later. Next, a hard mask pattern 11 for patterning the aluminum layer 9 is formed on the aluminum layer 9. The hard mask pattern 11 is formed of a silicon nitride film using chemical vapor deposition.

도 3을 참조하면, 상기 하드 마스크 패턴(11)을 이용하여 상기 알루미늄막(9) 및 식각 정지막(7)을 식각하여 알루미늄 필라(9a), 및 식각 정지 패턴(7a)을 형성한다. 상기 식각 정지 패턴(7a)은 알루미늄 필라(9a)의 하부에만 남게된다.Referring to FIG. 3, the aluminum layer 9 and the etch stop layer 7 are etched using the hard mask pattern 11 to form an aluminum pillar 9a and an etch stop pattern 7a. The etch stop pattern 7a remains only under the aluminum pillar 9a.

계속하여, 상기 하드 마스크 패턴(11), 알루미늄 필라(9a) 및 식각 정지 패턴(7a)이 형성된 결과물 전면에 확산 및 산화 방지막(13)을 형성한다. 이렇게 되면, 상기 하드 마스크 패턴(11), 알루미늄 필라(9a) 및 식각 정지 패턴(7a)을 둘러싸면서 제1 층간 절연막(3) 및 제1 구리 배선층(5) 상에 확산 및 산화 방지막(13)이 형성된다. 상기 확산 및 산화 방지막(13)은 상기 제1 구리 배선층(5)의 구리가 층간 절연막 등으로 확산을 방지함과 아울러 제1 구리 배선층(5)의 산화를 방지하기 위하여 실리콘 질화막으로 형성한다.Subsequently, a diffusion and anti-oxidation layer 13 is formed on the entire surface of the resultant product on which the hard mask pattern 11, the aluminum pillar 9a, and the etch stop pattern 7a are formed. In this case, the diffusion and anti-oxidation layer 13 may be formed on the first interlayer insulating layer 3 and the first copper wiring layer 5 while surrounding the hard mask pattern 11, the aluminum pillar 9a, and the etch stop pattern 7a. Is formed. The diffusion and anti-oxidation film 13 is formed of a silicon nitride film to prevent the copper of the first copper wiring layer 5 from diffusing into the interlayer insulating film or the like and to prevent the oxidation of the first copper wiring layer 5.

도 4를 참조하면, 상기 확산 및 산화 방지막(13), 하드 마스크 패턴(11), 알루미늄 필라(9a) 및 식각 정지 패턴(7a)이 형성된 결과물 전면에 충분한 두께로 제2 층간 절연막(15)을 형성한다. 이어서, 상기 알루미늄 필라(9a)의 상부를 노출하는 제2 트랜치(17)를 형성한다. 이때, 상기 하드 마스크 패턴(11) 상의 확산 및 산화 방지막(13)이 식각되어 확산 및 산화 방지막 패턴(13a)이 형성되고, 상기 하드 마스크 패턴(11)은 제거된다. 이에 따라, 상기 확산 및 산화 방지막 패턴(13a)은 알루미늄 필라(9a)의 양측벽에 계속 남아 있게 된다. 계속하여, 상기 제2 트랜치(17)가 형성된 결과물 전면에 구리층을 형성한 후 화학기계적연마하여 제2 트랜치(17) 내에 제2 구리 배선층(19)을 형성한다.Referring to FIG. 4, the second interlayer insulating layer 15 is formed to have a sufficient thickness on the entire surface of the resultant film on which the diffusion and antioxidant layer 13, the hard mask pattern 11, the aluminum pillar 9a, and the etch stop pattern 7a are formed. Form. Subsequently, a second trench 17 exposing an upper portion of the aluminum pillar 9a is formed. In this case, the diffusion and antioxidant layer 13 on the hard mask pattern 11 is etched to form the diffusion and antioxidant layer pattern 13a, and the hard mask pattern 11 is removed. As a result, the diffusion and anti-oxidation film pattern 13a remains on both side walls of the aluminum pillar 9a. Subsequently, a copper layer is formed on the entire surface of the resultant in which the second trenches 17 are formed, followed by chemical mechanical polishing to form a second copper interconnect layer 19 in the second trenches 17.

그런데, 종래의 알루미늄 필라(9a)를 채용한 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법에 의하면, 상기 확산 및 산화 방지막 패턴(13a)인 실리콘 질화막이 제거되지 않고 알루미늄 필라들(9a) 사이에 남아 있게 된다. 이렇게 유전율이 7.5 정도인 실리콘 질화막이 알루미늄 필라들(9a) 사이에 존재하게 되면 층간 절연막 전체의 유효 유전율(effective dielectric constant)을 상승시켜 반도체 소자의 RC 지연 시간을 크게 증가시키게 된다. 다시 말하면, 도 4의 참조번호 18과 같이 알루미늄 필라들(9a)사이에 존재하는 커패시터의 유효 유전율을 상승시켜 반도체 소자의 RC 지연 시간을 크게 증가시키게 된다. 더욱이, 이러한 RC 지연 시간의 증가는 반도체 소자가 집적화될수록 더욱 심해지게 된다.By the way, according to the conventional copper wiring layer formation method of the semiconductor element which employ | adopted the aluminum pillar 9a, the silicon nitride film which is the said diffusion and antioxidant film pattern 13a is not removed but remains between aluminum pillars 9a. When the silicon nitride film having a dielectric constant of about 7.5 is present between the aluminum pillars 9a, the effective dielectric constant of the entire interlayer insulating film is increased to greatly increase the RC delay time of the semiconductor device. In other words, as shown by reference numeral 18 of FIG. 4, the effective dielectric constant of the capacitor existing between the aluminum pillars 9a is increased to greatly increase the RC delay time of the semiconductor device. Moreover, this increase in RC delay time becomes more severe as semiconductor devices are integrated.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 알루미늄 필라를 채용할 때 상술한 문제점을 해결하여 RC 지연 시간을 줄일 수 있는 반도체 소자의 구리 배선층을 제공하는데 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a copper wiring layer of a semiconductor device that can reduce the RC delay time by solving the above problems when employing an aluminum pillar.

또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for forming a copper wiring layer of the semiconductor device.

도 1 내지 도 4는 종래의 알루미늄 필라를 이용한 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.1 to 4 are cross-sectional views illustrating a method for forming a copper wiring layer of a semiconductor device using a conventional aluminum pillar.

도 5는 본 발명에 의하여 알루미늄 필라를 채용한 반도체 소자의 구리 배선층을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view for explaining a copper wiring layer of a semiconductor device employing an aluminum pillar according to the present invention.

도 6 내지 도 12는 도 5에 도시한 본 발명의 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.6 to 12 are cross-sectional views illustrating a method for forming a copper wiring layer of the semiconductor device of the present invention illustrated in FIG. 5.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 소자의 구리 배선층은 하지층 상에 형성되고 표면 근방에 제1 트랜치가 형성된 제1 층간 절연막과, 상기 제1 트랜치를 매립하는 제1 구리 배선층과, 상기 제1 구리 배선층 상에 순차적으로 형성된 식각 정지 패턴 및 알루미늄 필라를 포함한다. 그리고, 상기 알루미늄 필라의 양측벽에는 형성되지 않고 상기 제1 구리 배선층 상에만 형성된 확산 및 산화 방지막과, 상기 확산 및 산화 방지막과 알루미늄 필라 상에 형성되고 상기 알루미늄 필라의 상부를 노출하는 제2 트랜치가 형성된 제2 층간 절연막과, 상기 제2 트랜치를 매립하는 제2 구리 배선층을 포함한다.In order to achieve the above technical problem, the copper wiring layer of the semiconductor device of the present invention is formed on the base layer and the first interlayer insulating film having a first trench formed in the vicinity of the surface, the first copper wiring layer to fill the first trench, An etching stop pattern and an aluminum pillar sequentially formed on the first copper wiring layer are included. In addition, a diffusion and anti-oxidation film formed on only the first copper wiring layer and not on both sidewalls of the aluminum pillar, and a second trench formed on the diffusion and anti-oxidation film and the aluminum pillar and exposing an upper portion of the aluminum pillar And a second interlayer insulating film formed thereon and a second copper wiring layer filling the second trench.

상기 제1 트랜치 및 제2 트랜치의 바닥 및 양측벽에는 각각 제1 배리어 금속 패턴 및 제2 배리어 금속 패턴이 더 형성되어 있을 수 있다. 상기 알루미늄 필라에는 구리 금속이 더 포함되어 있을 수 있다. 상기 확산 및 산화 방지막은 증착과 식각이 인시츄로 진행되는 고밀도 플라즈마 화학기상증착법(HDP CVD)을 이용하여 형성될 수 있다.A first barrier metal pattern and a second barrier metal pattern may be further formed on the bottom and sidewalls of the first trench and the second trench, respectively. The aluminum pillar may further include a copper metal. The diffusion and anti-oxidation layer may be formed using high density plasma chemical vapor deposition (HDP CVD) in which deposition and etching are performed in situ.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법은 하지층 상에 제1 트랜치를 갖는 제1 층간 절연막을 형성한 후, 상기 제1 트랜치를 매립하는 제1 구리 배선층을 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 상기 제1 구리 배선층 상에 식각 정지 패턴 및 알루미늄 필라를 순차적으로 형성한 후 상기 알루미늄 필라의 양측벽을 제외한 알루미늄 필라의 상부 표면 및 제1 구리 배선층 상에 확산 및 산화 방지막을 형성한다. 상기 알루미늄 필라의 상부를 노출하는 제2 트랜치를 갖는 제2 층간 절연막을 형성한 후, 상기 제2 트랜치를 매립하는 제2 구리 배선층을 형성한다.In order to achieve the above another technical problem, the method for forming a copper wiring layer of the semiconductor device of the present invention is to form a first interlayer insulating film having a first trench on the underlying layer, and then to form a first copper wiring layer filling the first trench. Forming a step. Subsequently, an etch stop pattern and an aluminum pillar are sequentially formed on the first copper interconnection layer, and then a diffusion and anti-oxidation layer is formed on the upper surface of the aluminum pillar and the first copper interconnection layer except for both sidewalls of the aluminum pillar. After forming a second interlayer insulating film having a second trench exposing an upper portion of the aluminum pillar, a second copper wiring layer filling the second trench is formed.

상기 제1 구리 배선층 및 제2 구리 배선층을 형성하는 단계 전에 상기 제1 트랜치 및 제2 트랜치의 바닥 및 양측벽에 각각 제1 배리어 금속 패턴 및 제2 배리어 금속 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 필라에는 구리 금속이 더 포함되어 있을 수 있다. 상기 확산 및 산화 방지막은 증착과 식각이 인시츄로 진행되는 고밀도 플라즈마 화학기상증착법(HDP CVD)으로 형성할 수 있다.The method may further include forming a first barrier metal pattern and a second barrier metal pattern on the bottom and sidewalls of the first trench and the second trench, respectively, before forming the first copper interconnection layer and the second copper interconnection layer. have. The aluminum pillar may further include a copper metal. The diffusion and anti-oxidation layer may be formed by high density plasma chemical vapor deposition (HDP CVD) in which deposition and etching are performed in situ.

또한, 본 발명의 다른 예에 의한 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법은 하지층 상에 제1 트랜치를 갖는 제1 층간 절연막을 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 상기 제1 트랜치의 양측벽 및 바닥에 제1 배리어 금속 패턴을 형성하고, 제1 트랜치를 매립하는 제1 구리 배선층을 형성한다. 다음에, 상기 제1 구리 배선층 상에 식각 정지 패턴 및 알루미늄 필라를 순차적으로 형성한다. 상기 알루미늄 필라의 양측벽을 제외한 알루미늄 필라의 상부 표면, 제1 구리 배선층 및 제1 배리어 금속 패턴 상에 확산 및 산화 방지막을 형성한다. 상기 알루미늄 필라의 상부를 노출하는 제2 트랜치를 갖는 제2 층간 절연막을 형성한다. 상기 제2 트랜치의 양측벽 및 바닥에 제2 배리어 금속 패턴을 형성하고, 상기 제1 배리어 금속 패턴 상에는 상기 제2 트랜치를 매립하는 제2 구리 배선층을 형성한다.In addition, a method for forming a copper wiring layer of a semiconductor device according to another example of the present invention includes forming a first interlayer insulating film having a first trench on a base layer. Subsequently, a first barrier metal pattern is formed on both sidewalls and the bottom of the first trench, and a first copper interconnection layer filling the first trench is formed. Next, an etch stop pattern and an aluminum pillar are sequentially formed on the first copper wiring layer. A diffusion and anti-oxidation film is formed on the upper surface of the aluminum pillar, the first copper wiring layer, and the first barrier metal pattern except for both sidewalls of the aluminum pillar. A second interlayer insulating film having a second trench exposing an upper portion of the aluminum pillar is formed. A second barrier metal pattern is formed on both sidewalls and the bottom of the second trench, and a second copper wiring layer is formed on the first barrier metal pattern to fill the second trench.

상술한 본 발명의 반도체 소자는 확산 및 산화 방지막이 알루미늄 필라들 사이에 남아 있지 않아 알루미늄 필라들 사이에 존재하는 커패시터의 커패시턴스값을 감소시켜 RC 지연 시간을 줄일 수 있다.In the semiconductor device of the present invention described above, the diffusion and the anti-oxidation film do not remain between the aluminum pillars, thereby reducing the capacitance of the capacitor present between the aluminum pillars, thereby reducing the RC delay time.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명에 의하여 알루미늄 필라를 채용한 반도체 소자의 구리 배선층을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view for explaining a copper wiring layer of a semiconductor device employing an aluminum pillar according to the present invention.

구체적으로, 하지층(21), 예컨대 반도체 기판이나 금속층 상에 제1 층간 절연막(23)이 형성되어 있다. 상기 제1 층간 절연막(23)의 표면 근방에 제1 트랜치(25)가 형성되어 있다. 상기 제1 트랜치(25)의 양측벽 및 바닥에 제1 배리어 금속 패턴(27a)이 형성되어 있다. 상기 제1 배리어 금속 패턴(27a)은 Ta, Ti, WN, TiN 또는 TaN의 단일막으로 형성하거나, Ta와TiN, Ti와TiN, 또는 Ta와TaN의 복합막으로 구성한다. 상기 제1 배리어 금속 패턴(27a) 상에는 상기 제1 트랜치(25)를 매립하는 제1 구리 배선층(29a)이 형성되어 있다.Specifically, the first interlayer insulating film 23 is formed on the base layer 21, for example, a semiconductor substrate or a metal layer. The first trench 25 is formed near the surface of the first interlayer insulating film 23. First barrier metal patterns 27a are formed on both sidewalls and bottoms of the first trenches 25. The first barrier metal pattern 27a may be formed of a single film of Ta, Ti, WN, TiN, or TaN, or may be formed of a composite film of Ta and TiN, Ti and TiN, or Ta and TaN. A first copper wiring layer 29a is formed on the first barrier metal pattern 27a to fill the first trench 25.

그리고, 상기 제1 구리 배선층(29a) 상에는 식각 정지 패턴(31a) 및 알루미늄 필라(33a)가 순차적으로 형성되어 있다. 상기 식각 정지 패턴(31a)은 WN, Ti, TiN, Ta 또는 TaN막으로 구성한다. 상기 식각 정지 패턴(31a)은 알루미늄 필라(33a) 형성시 식각 정지 역할을 수행하면서 알루미늄 필라(33a)와 제1 구리 배선층(29a)간의 확산 방지막 역할도 수행한다. 상기 알루미늄 필라(33a)에는 필요에 따라 구리 금속이 더 포함되어 있을 수도 있다.An etch stop pattern 31a and an aluminum pillar 33a are sequentially formed on the first copper wiring layer 29a. The etch stop pattern 31a is formed of a WN, Ti, TiN, Ta, or TaN film. The etch stop pattern 31a also serves as an etch stop when the aluminum pillar 33a is formed and also serves as a diffusion barrier between the aluminum pillar 33a and the first copper wiring layer 29a. The aluminum pillar 33a may further include a copper metal as needed.

그리고, 상기 제1 구리 배선층(29a), 제1 배리어 금속 패턴(27a) 및 제1 층간 절연막(23) 상에는 확산 및 산화 방지막(37a)이 형성되어 있다. 상기 확산 및 산화 방지막(37a)은 SiN, SiON 또는 SiC막으로 구성한다. 특히, 상기 확산 및 산화 방지막(37a)은 증착과 식각이 인시츄로 진행되는 고밀도 플라즈마 화학기상증착법((high density plasma chemical vapor deposition: HDP CVD)을 이용하여 형성하기 때문에 상기 알루미늄 필라(33a)의 양측벽에는 형성되지 않는다.이에 따라, 도 4와 비교하여 상기 알루미늄 필라(33a) 사이에 존재하는 커패시터의 커패시턴스값을 줄일 수 있기 때문에 반도체 소자의 RC 지연시간을 줄일 수 있다.A diffusion and anti-oxidation film 37a is formed on the first copper wiring layer 29a, the first barrier metal pattern 27a, and the first interlayer insulating film 23. The diffusion and antioxidant film 37a is composed of a SiN, SiON, or SiC film. In particular, the diffusion and anti-oxidation film 37a is formed using high density plasma chemical vapor deposition (HDP CVD) in which deposition and etching proceed in situ. It is not formed on both sidewalls. Accordingly, since the capacitance value of the capacitor existing between the aluminum pillars 33a can be reduced, as compared with FIG. 4, the RC delay time of the semiconductor device can be reduced.

그리고, 상기 확산 및 산화 방지막(37a)과 알루미늄 필라(33a) 상에는 제2 층간 절연막(38)이 형성되어 있다. 상기 제2 층간 절연막(38)에는 알루미늄 필라(33a)의 상부를 노출하는 제2 트랜치(39)가 형성되어 있다. 상기 제2 트랜치(39)의 양측벽 및 바닥에는 제2 배리어 금속 패턴(41a)이 형성되어 있다. 상기 제2 배리어 금속 패턴(41a)은 Ta, Ti, WN, TiN 또는 TaN의 단일막으로 형성하거나, Ta와TiN, Ti와TiN, 또는 Ta와TaN의 복합막으로 구성한다. 상기 제2 배리어 금속 패턴(41a) 상에는 상기 제2 트랜치(39)를 매립하는 제2 구리 배선층(43a)이 형성되어 있다.A second interlayer insulating film 38 is formed on the diffusion and anti-oxidation film 37a and the aluminum pillar 33a. A second trench 39 exposing an upper portion of the aluminum pillar 33a is formed in the second interlayer insulating layer 38. Second barrier metal patterns 41a are formed on both sidewalls and bottoms of the second trench 39. The second barrier metal pattern 41a may be formed of a single layer of Ta, Ti, WN, TiN, or TaN, or may be formed of a composite film of Ta and TiN, Ti and TiN, or Ta and TaN. A second copper wiring layer 43a is formed on the second barrier metal pattern 41a to fill the second trench 39.

도 6 내지 도 12는 도 5에 도시한 본 발명의 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.6 to 12 are cross-sectional views illustrating a method for forming a copper wiring layer of the semiconductor device of the present invention illustrated in FIG. 5.

도 6을 참조하면, 하지층(21), 예컨대 반도체 기판이나 금속층 상에 제1 층간 절연막(23), 예컨대 산화막, PSG막, BPSG막 등을 형성한다. 이어서, 사진식각공정을 이용하여 상기 제1 층간 절연막(23)에 제1 트랜치(25)를 형성한다.Referring to FIG. 6, a first interlayer insulating film 23, for example, an oxide film, a PSG film, a BPSG film, or the like is formed on a base layer 21, for example, a semiconductor substrate or a metal layer. Subsequently, a first trench 25 is formed in the first interlayer insulating layer 23 using a photolithography process.

도 7을 참조하면, 상기 제1 트랜치(25)가 형성된 하지층(21)의 전면에 제1 배리어 금속막(27)을 50∼800Å의 두께로 형성한다. 이렇게 되면, 상기 제1 트랜치(25)의 양측벽 및 바닥을 피복하도록 제1 배리어 금속막(27)이 형성된다. 상기 제1 배리어 금속막(27)은 Ta, Ti, WN, TiN 또는 TaN의 단일막으로 형성하거나, Ta와TiN, Ti와TiN, 또는 Ta와TaN의 복합막으로 형성한다. 상기 제1 배리어금속막(27)은 후에 형성되는 구리막을 용이하게 형성되고, 후에 형성되는 구리 배선층의 구리가 제1 층간절연막(23)으로 확산하는 것을 방지하기 위하여 형성한다. 다음에, 상기 제1 배리어 금속막(27) 상에 상기 제1 트랜치(25)를 매립하도록 제1 구리막(29)을 3000∼20000Å, 더욱 바람직하게는 5000Å이나 12000Å의 두께로 형성한다.Referring to FIG. 7, the first barrier metal film 27 is formed to a thickness of 50 to 800 에 on the entire surface of the base layer 21 on which the first trench 25 is formed. In this case, the first barrier metal layer 27 is formed to cover both sidewalls and the bottom of the first trench 25. The first barrier metal film 27 is formed of a single film of Ta, Ti, WN, TiN, or TaN, or a composite film of Ta and TiN, Ti and TiN, or Ta and TaN. The first barrier metal film 27 is formed to easily form a copper film formed later, and to prevent the copper of the copper wiring layer formed later from diffusing into the first interlayer insulating film 23. Next, the first copper film 29 is formed to have a thickness of 3000 to 20000 kPa, more preferably 5000 kPa or 12000 kPa so as to fill the first trench 25 on the first barrier metal film 27.

도 8을 참조하면, 제1 층간 절연막(23)을 식각정지점으로 상기 제1 구리막(29) 및 제1 배리어 금속막(27)을 화학기계폴리싱(CMP)방법으로 연마하여 제1 트랜치(25)를 매립하는 제1 구리 배선층(29a) 및 제1 배리어 금속 패턴(27a)을 형성한다. 상기 제1 배리어 금속 패턴(27a)은 상기 제1 트랜치(25)의 양측벽 및 바닥에 형성된다.Referring to FIG. 8, the first interlayer insulating layer 23 is etched to stop the first copper layer 29 and the first barrier metal layer 27 by a chemical mechanical polishing (CMP) method to form a first trench ( A first copper wiring layer 29a and a first barrier metal pattern 27a filling the 25 are formed. The first barrier metal pattern 27a is formed on both side walls and the bottom of the first trench 25.

도 9를 참조하면, 상기 제1 구리 배선층(29a) 및 제1 배리어 금속 패턴(27a)이 형성된 하지층(21)의 전면에 식각 정지막(31)을 형성한다. 상기 식각 정지막(31)은 WN, Ti, TiN, Ta 또는 TaN으로 형성한다. 상기 식각 정지막(31)은 후공정의 알루미늄막의 식각시 식각 정지 역할을 하고, 후에 형성되는 알루미늄 필라와 제1 구리 배선층(29a) 간의 확산 방지막 역할도 수행한다.Referring to FIG. 9, an etch stop layer 31 is formed on the entire surface of the base layer 21 on which the first copper wiring layer 29a and the first barrier metal pattern 27a are formed. The etch stop layer 31 is formed of WN, Ti, TiN, Ta, or TaN. The etch stop layer 31 serves as an etch stop during etching of the aluminum film in a later process, and also serves as a diffusion barrier between the aluminum pillar and the first copper wiring layer 29a formed later.

다음에, 상기 식각 정지막(31) 상에 알루미늄막(33)을 형성한다. 상기 알루미늄막(33)에는 필요에 따라 구리 금속이 더 포함되어 있을 수 있다. 계속하여, 사진 식각 공정을 이용하여 상기 제1 구리 배선층(29a)의 상부에 대응하게 상기 알루미늄막(33) 상에 하드 마스크 패턴(35)을 형성한다. 상기 하드 마스크 패턴(35)은 SiN, SiC, SiON과 같이 포토레지스트 패턴과 식각선택비가 높은 막을 이용한다. 물론, 하드 마스크 패턴(35)을 사용하지 않고 포토레지스트 패턴을 이용할 수 도 있다.Next, an aluminum film 33 is formed on the etch stop film 31. The aluminum film 33 may further include a copper metal as needed. Subsequently, a hard mask pattern 35 is formed on the aluminum layer 33 to correspond to the upper portion of the first copper wiring layer 29a by using a photolithography process. The hard mask pattern 35 uses a photoresist pattern and a film having a high etching selectivity such as SiN, SiC, and SiON. Of course, the photoresist pattern may be used without using the hard mask pattern 35.

도 10을 참조하면, 상기 하드 마스크 패턴(35)을 식각 마스크로 하여 상기 알루미늄막(33)을 식각하여 알루미늄 필라(33a)를 형성한다. 이때, 상기 식각 정지막(31)이 식각정지점으로 작용한다. 이어서, 상기 하드 마스크 패턴(35) 및 알루미늄 필라(33a)를 식각 마스크로 하여 상기 식각 정지막(31)을 식각하여 상기 알루미늄 필라(33a) 하부에 식각 정지 패턴(31a)을 형성한다.Referring to FIG. 10, the aluminum pillar 33a is formed by etching the aluminum layer 33 using the hard mask pattern 35 as an etching mask. In this case, the etch stop layer 31 serves as an etch stop point. Subsequently, the etch stop layer 31 is etched using the hard mask pattern 35 and the aluminum pillar 33 a as an etch mask to form an etch stop pattern 31 a under the aluminum pillar 33 a.

도 11을 참조하면, 앞선 공정에서 식각 마스크로 이용한 하드 마스크 패턴(35)을 제거한다. 이어서, 상기 알루미늄 필라(33a), 제1 구리 배선층 및(29a), 제1 배리어 금속 패턴(27a) 및 제1 층간 절연막(23) 상에 확산 및 산화 방지막(37)을 50∼500Å의 두께로 형성한다. 상기 확산 및 방지막(37)은 상기 제1 구리 배선층(29a)의 구리가 층간 절연막 등으로 확산하는 것을 방지함과 아울러 제1 구리 배선층(29a)의 산화를 방지하기 위하여 형성한다.Referring to FIG. 11, the hard mask pattern 35 used as an etching mask is removed in the above process. Next, on the aluminum pillar 33a, the first copper wiring layer 29a, the first barrier metal pattern 27a, and the first interlayer insulating film 23, a diffusion and anti-oxidation film 37 were formed to a thickness of 50 to 500 kPa. Form. The diffusion and prevention film 37 is formed to prevent the copper of the first copper wiring layer 29a from diffusing into the interlayer insulating film or the like and to prevent the oxidation of the first copper wiring layer 29a.

특히, 본 발명의 확산 및 산화 방지막(37)은 증착과 식각이 인시츄로 진행되는 고밀도 플라즈마 화학기상증착법(high density plasma chemical vapor deposition: HDP CVD)을 이용하여 형성한다. 이렇게 고밀도 플라즈마 화학기상증착법을 이용할 경우, 상기 확산 및 산화 방지막(37)은 종래와 다르게 알루미늄 필라(33a)의 양측벽에는 형성되지 않고 알루미늄 필라(33a)의 상부 표면과 제1 층간 절연막(23), 제1 구리 배선층(29a) 및 제1 배리어 금속 패턴(27a) 상에만 형성된다. 본 실시예에서, 상기 확산 및 산화 방지막(37)은 SiH4, NH3(또는 N2), Ar(또는 He)의 혼합 가스를 이용하여 실리콘 질화막(SiN막)으로 형성하는데, SiON 또는 SiC막으로 형성할 수 도 있다.In particular, the diffusion and oxidation prevention film 37 of the present invention is formed using high density plasma chemical vapor deposition (HDP CVD) in which deposition and etching proceed in situ. In the case of using the high-density plasma chemical vapor deposition method, the diffusion and anti-oxidation film 37 is not formed on both side walls of the aluminum pillar 33a differently from the prior art, and the upper surface of the aluminum pillar 33a and the first interlayer insulating film 23 are used. And only the first copper wiring layer 29a and the first barrier metal pattern 27a. In this embodiment, the diffusion and anti-oxidation film 37 is formed of a silicon nitride film (SiN film) by using a mixed gas of SiH 4 , NH 3 (or N 2 ), Ar (or He), a SiON or SiC film It can also be formed.

이와 같이 본 발명은 확산 및 산화 방지막(37)을 알루미늄 필라(33a)의 양측벽에 형성되지 않아 도 5의 참조번호 45에 도시한 알루미늄 필라들(33a) 사이의 절연막에서 발생하는 커패시터스값을 감소시켜 반도체 소자의 RC 지연 시간을 줄일 수 있다.As described above, in the present invention, the diffusion and anti-oxidation film 37 is not formed on both side walls of the aluminum pillar 33a, thereby reducing the capacitor value generated in the insulating film between the aluminum pillars 33a shown at 45 in FIG. In this way, the RC delay time of the semiconductor device can be reduced.

도 12를 참조하면, 상기 확산 및 산화 방지막(37), 알루미늄 필라(33a) 및 식각 정지 패턴(31a)이 형성된 결과물 전면에 충분한 두께로 제2 층간 절연막(38)을 형성한다. 이어서, 상기 알루미늄 필라(33a)의 상부를 노출하는 제2 트랜치(39)를 형성한다. 이때, 상기 알루미늄 필라(33a) 상의 확산 및 산화 방지막(37)은 제거된다. 계속하여, 상기 제2 트랜치(39)가 형성된 결과물 전면에 제2 배리어 금속막(41) 및 제2 구리층(43)을 형성한다. 상기 제2 배리어 금속막(41)은 제1 배리어 금속막(27)과 동일 물질을 이용하여 50∼800Å의 두께로 형성한다. 상기 제2 구리층(43)은 3000∼20000Å, 더욱 바람직하게는 5000Å이나 12000Å의 두께로 형성한다. 이어서, 상기 제2 배리어 금속막(41) 및 제2 구리층(43)을 화학기계적연마하여 도 5와 같이 제2 트랜치(39) 내에 제2 배리어 금속 패턴(41a) 및 제2 구리 배선층(43a)을 형성하여 본 발명을 완성한다.Referring to FIG. 12, the second interlayer insulating layer 38 is formed to have a sufficient thickness on the entire surface of the resultant layer on which the diffusion and oxidation prevention layer 37, the aluminum pillar 33a, and the etch stop pattern 31a are formed. Subsequently, a second trench 39 exposing an upper portion of the aluminum pillar 33a is formed. At this time, the diffusion and antioxidant film 37 on the aluminum pillar 33a is removed. Subsequently, a second barrier metal film 41 and a second copper layer 43 are formed on the entire surface of the resultant product in which the second trench 39 is formed. The second barrier metal film 41 is formed to have a thickness of 50 to 800 kW using the same material as the first barrier metal film 27. The second copper layer 43 is formed to have a thickness of 3000 to 20000 kPa, more preferably 5000 kPa or 12000 kPa. Subsequently, the second barrier metal film 41 and the second copper layer 43 are chemically mechanically polished to form the second barrier metal pattern 41a and the second copper wiring layer 43a in the second trench 39 as shown in FIG. 5. ) To complete the present invention.

이상과 같이 확산 및 산화 방지막(37)을 알루미늄 필라(33a)의 양측벽에 형성하지 않고 구리 배선층을 형성한 본 발명의 반도체 소자와 도 4와 같이 확산 및 산화 방지막(13a)을 알루미늄 필라(9a)의 양측벽에 형성하고 구리 배선층을 형성한 종래의 반도체 소자간에 알루미늄 필라들(33a) 사이의 절연막에서 발생하는 커패시터스값을 하기 표 1에 도시하였다.As described above, the semiconductor device of the present invention in which the copper wiring layer is formed without forming the diffusion and antioxidant film 37 on both side walls of the aluminum pillar 33a, and the diffusion and antioxidant film 13a as shown in FIG. Table 1 shows the capacitor values generated in the insulating film between the aluminum pillars 33a between the conventional semiconductor devices formed on both side walls of the N-type and the copper wiring layer.

조 건Condition 커패시턴스값(pF)Capacitance value (pF) 알루미늄 필라의 양측벽에 확산 및 산화 방지막이 있는 경우(종래)When both sides of aluminum pillar have diffusion and anti-oxidation film (conventional) 4646 알루미늄 필라의 양측벽에 확산 및 산화 방지막이 없는 경우(본 발명)If both sides of the aluminum pillar do not have diffusion and anti-oxidation film (invention) 4444

표 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 구리 배선층을 갖는 반도체 소자는 종래의 구리 배선층을 갖는 소자에 비하여 커패시턴스값을 약 5줄여 반도체 소자의 RC 지연 시간을 크게 줄일 수 있다. 다시 말해, 본 발명은 유효 굴절률이 7.5 정도인 실리콘 질화막이 알루미늄 필라들(33a) 사이에 남아 있지 않기 때문에 알루미늄 필라들(33a) 사이의 절연막의 유효 유전율이 감소된다. 이에 따라, 본 발명은 도 5의 참조번호 45로 도시한 바와 같이 알루미늄 필라들 사이의 커패시터의 커패시턴스값을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 본 발명에 의한 RC 지연 시간의 감소는 반도체 소자가 집적화될수록 더욱 중요하게 된다.As shown in Table 1, the semiconductor device having the copper wiring layer of the present invention can reduce the RC delay time of the semiconductor device by reducing the capacitance value by about 5 compared with the device having the conventional copper wiring layer. In other words, in the present invention, since the silicon nitride film having an effective refractive index of about 7.5 does not remain between the aluminum pillars 33a, the effective dielectric constant of the insulating film between the aluminum pillars 33a is reduced. Accordingly, the present invention can reduce the capacitance value of the capacitor between the aluminum pillars, as shown by 45 in FIG. Moreover, the reduction of RC delay time according to the present invention becomes more important as semiconductor devices are integrated.

이상, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식으로 그 변형이나 개량이 가능하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated concretely through the Example, this invention is not limited to this, A deformation | transformation and improvement are possible with the conventional knowledge in the art within the technical idea of this invention.

상술한 바와 같이 알루미늄 필라 및 구리 배선층을 채용한 본 발명의 반도체소자는 확산 및 산화 방지막인 실리콘 질화막이 알루미늄 필라들 사이에 남아 있지 않는다. 따라서, 본 발명의 반도체 소자는 알루미늄 필라들 사이의 절연막의 유효 유전율이 감소되어 알루미늄 필라들 사이에 존재하는 커패시터의 커패시턴스값을 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 반도체 소자는 RC 지연 시간을 감소시켜 제품의 특성을 개선할 수 있다.As described above, in the semiconductor device of the present invention employing the aluminum pillar and the copper wiring layer, a silicon nitride film, which is a diffusion and antioxidant film, does not remain between the aluminum pillars. Therefore, the semiconductor device of the present invention can reduce the effective dielectric constant of the insulating film between the aluminum pillars to reduce the capacitance value of the capacitor present between the aluminum pillars. As a result, the semiconductor device of the present invention can improve the properties of the product by reducing the RC delay time.

Claims (20)

하지층 상에 형성되고 표면 근방에 제1 트랜치가 형성된 제1 층간 절연막;A first interlayer insulating film formed on the underlying layer and having a first trench formed near the surface thereof; 상기 제1 트랜치를 매립하는 제1 구리 배선층;A first copper interconnection layer filling the first trench; 상기 제1 구리 배선층 상에 순차적으로 형성된 식각 정지 패턴 및 알루미늄 필라;An etch stop pattern and an aluminum pillar sequentially formed on the first copper interconnection layer; 상기 알루미늄 필라의 양측벽에는 형성되지 않고 상기 제1 구리 배선층 상에만 형성된 확산 및 산화 방지막;A diffusion and anti-oxidation film formed only on the first copper wiring layer and not on both sidewalls of the aluminum pillar; 상기 확산 및 산화 방지막과 알루미늄 필라 상에 형성되고 상기 알루미늄 필라의 상부를 노출하는 제2 트랜치가 형성된 제2 층간 절연막; 및A second interlayer insulating layer formed on the diffusion and anti-oxidation layer and the aluminum pillar and having a second trench exposing an upper portion of the aluminum pillar; And 상기 제2 트랜치를 매립하는 제2 구리 배선층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층.And a second copper wiring layer filling the second trench. 제1항에 있어서, 상기 제1 트랜치 및 제2 트랜치의 바닥 및 양측벽에는 각각 제1 배리어 금속 패턴 및 제2 배리어 금속 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층.The copper wiring layer of claim 1, wherein a first barrier metal pattern and a second barrier metal pattern are formed on the bottom and side walls of the first trench and the second trench, respectively. 제2항에 있어서, 상기 제1 배리어 금속 패턴 및 제2 배리어 금속 패턴은 Ta, Ti, WN, TiN 또는 TaN의 단일막으로 구성하거나, Ta와TiN, Ti와TiN 또는 Ta와TaN의 복합막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층.The method of claim 2, wherein the first barrier metal pattern and the second barrier metal pattern are formed of a single film of Ta, Ti, WN, TiN, or TaN, or a composite film of Ta and TiN, Ti and TiN, or Ta and TaN. The copper wiring layer of a semiconductor element characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 필라에는 구리 금속이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층.The copper wiring layer of a semiconductor device according to claim 1, wherein the aluminum pillar further contains a copper metal. 제1항에 있어서, 상기 확산 및 산화 방지막은 증착과 식각이 인시츄로 진행되는 고밀도 플라즈마 화학기상증착법(HDP CVD)을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층.The copper wiring layer of claim 1, wherein the diffusion and oxidation prevention layer is formed by using high density plasma chemical vapor deposition (HDP CVD) in which deposition and etching are performed in situ. 제1항에 있어서, 상기 확산 및 산화 방지막은 SiN, SiON 또는 SiC막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층.The copper wiring layer of a semiconductor device according to claim 1, wherein the diffusion and oxidation prevention film is formed of a SiN, SiON, or SiC film. 제1항에 있어서, 상기 식각 정지 패턴은 WN, Ti, TiN, Ta 또는 TaN막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층.The copper interconnect layer of claim 1, wherein the etch stop pattern is formed of a WN, Ti, TiN, Ta, or TaN film. 하지층 상에 제1 트랜치를 갖는 제1 층간 절연막을 형성하는 단계;Forming a first interlayer insulating film having a first trench on the underlayer; 상기 제1 트랜치를 매립하는 제1 구리 배선층을 형성하는 단계;Forming a first copper interconnection layer filling the first trench; 상기 제1 구리 배선층 상에 식각 정지 패턴 및 알루미늄 필라를 순차적으로 형성하는 단계;Sequentially forming an etch stop pattern and an aluminum pillar on the first copper wiring layer; 상기 알루미늄 필라의 양측벽을 제외한 알루미늄 필라의 상부 표면 및 제1 구리 배선층 상에 확산 및 산화 방지막을 형성하는 단계;Forming a diffusion and anti-oxidation film on an upper surface of the aluminum pillar and the first copper interconnection layer except for both sidewalls of the aluminum pillar; 상기 알루미늄 필라의 상부를 노출하는 제2 트랜치를 갖는 제2 층간 절연막을 형성하는 단계; 및Forming a second interlayer insulating film having a second trench that exposes an upper portion of the aluminum pillar; And 상기 제2 트랜치를 매립하는 제2 구리 배선층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법.And forming a second copper wiring layer filling the second trench. 제8항에 있어서, 상기 제1 구리 배선층 및 제2 구리 배선층을 형성하기 전에 상기 제1 트랜치 및 제2 트랜치의 바닥 및 양측벽에 각각 제1 배리어 금속 패턴 및 제2 배리어 금속 패턴을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법.The method of claim 8, further comprising: forming a first barrier metal pattern and a second barrier metal pattern on the bottom and sidewalls of the first trench and the second trench, respectively, before forming the first copper wiring layer and the second copper wiring layer. The copper wiring layer forming method of a semiconductor device characterized by further comprising. 제9항에 있어서, 상기 제1 배리어 금속 패턴 및 제2 배리어 금속 패턴은 Ta, Ti, WN, TiN 또는 TaN의 단일막으로 형성하거나, Ta와TiN, Ti와TiN, 또는 Ta와TaN의 복합막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법.The method of claim 9, wherein the first barrier metal pattern and the second barrier metal pattern are formed of a single film of Ta, Ti, WN, TiN, or TaN, or a composite film of Ta and TiN, Ti and TiN, or Ta and TaN. The copper wiring layer formation method of a semiconductor element characterized by the above-mentioned. 제8항에 있어서, 상기 알루미늄 필라에는 구리 금속이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법.The method for forming a copper wiring layer of a semiconductor device according to claim 8, wherein the aluminum pillar further includes a copper metal. 제8항에 있어서, 상기 식각 정지 패턴 및 알루미늄 필라의 형성 단계는 상기 제1 구리 배선층 상에 식각 정지막 및 알루미늄막을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 알루미늄막 상에 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 하드 마스크 패턴을 식각마스크로 상기 알루미늄막 및 식각 정지막을 패터닝하는 단계와, 상기 하드 마스크 패턴을 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법.The method of claim 8, wherein the forming of the etch stop pattern and the aluminum pillar comprises: sequentially forming an etch stop layer and an aluminum layer on the first copper interconnection layer, and forming a hard mask pattern on the aluminum layer; And patterning the aluminum layer and the etch stop layer using the hard mask pattern as an etch mask, and removing the hard mask pattern. 제12항에 있어서, 상기 식각 정지막은 WN, Ti, TiN, Ta 또는 TaN막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법.The method of claim 12, wherein the etch stop layer is formed of a WN, Ti, TiN, Ta, or TaN film. 제12항에 있어서, 상기 하드 마스크 패턴은 SiN, SiON 또는 SiC막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법.The method for forming a copper wiring layer of a semiconductor device according to claim 12, wherein the hard mask pattern is formed of a SiN, SiON, or SiC film. 제8항에 있어서, 상기 확산 및 산화 방지막은 증착과 식각이 인시츄로 진행되는 고밀도 플라즈마 화학기상증착법(HDP CVD)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법.The method of claim 8, wherein the diffusion and oxidation prevention layer is formed by high density plasma chemical vapor deposition (HDP CVD) in which deposition and etching are performed in situ. 제8항에 있어서, 상기 확산 및 산화 방지막은 SiN, SiON 또는 SiC막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법.The method for forming a copper wiring layer of a semiconductor device according to claim 8, wherein the diffusion and oxidation prevention film is formed of a SiN, SiON, or SiC film. 하지층 상에 제1 트랜치를 갖는 제1 층간 절연막을 형성하는 단계;Forming a first interlayer insulating film having a first trench on the underlayer; 상기 제1 트랜치의 양측벽 및 바닥에 제1 배리어 금속 패턴을 형성하고, 제1 트랜치를 매립하는 제1 구리 배선층을 형성하는 단계;Forming first barrier metal patterns on both sidewalls and bottoms of the first trenches, and forming a first copper interconnection layer filling the first trenches; 상기 제1 구리 배선층 상에 식각 정지 패턴 및 알루미늄 필라를 순차적으로 형성하는 단계;Sequentially forming an etch stop pattern and an aluminum pillar on the first copper wiring layer; 상기 알루미늄 필라의 양측벽을 제외한 알루미늄 필라의 상부 표면, 제1 구리 배선층 및 제1 배리어 금속 패턴 상에 확산 및 산화 방지막을 형성하는 단계;Forming a diffusion and anti-oxidation film on an upper surface of the aluminum pillar except for both sidewalls of the aluminum pillar, the first copper wiring layer, and the first barrier metal pattern; 상기 알루미늄 필라의 상부를 노출하는 제2 트랜치를 갖는 제2 층간 절연막을 형성하는 단계; 및Forming a second interlayer insulating film having a second trench that exposes an upper portion of the aluminum pillar; And 상기 제2 트랜치의 양측벽 및 바닥에 제2 배리어 금속 패턴을 형성하고, 상기 제1 배리어 금속 패턴 상에는 상기 제2 트랜치를 매립하는 제2 구리 배선층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법.Forming a second barrier metal pattern on both sidewalls and bottoms of the second trench, and forming a second copper wiring layer on the first barrier metal pattern to fill the second trench. Copper wiring layer formation method of an element. 제17항에 있어서, 상기 제1 배리어 금속 패턴 및 제2 배리어 금속 패턴은 Ta, Ti, WN, TiN 또는 TaN의 단일막으로 형성하거나, Ta와TiN, Ti와TiN, 또는 Ta와TaN의 복합막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법.The method of claim 17, wherein the first barrier metal pattern and the second barrier metal pattern are formed of a single layer of Ta, Ti, WN, TiN, or TaN, or a composite layer of Ta and TiN, Ti and TiN, or Ta and TaN. The copper wiring layer formation method of a semiconductor element characterized by the above-mentioned. 제17항에 있어서, 상기 확산 및 산화 방지막은 증착과 식각이 인시츄로 진행되는 고밀도 플라즈마 화학기상증착법(HDP CVD)을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법.18. The method of claim 17, wherein the diffusion and anti-oxidation film is formed using high density plasma chemical vapor deposition (HDP CVD) in which deposition and etching proceed in situ. 제17항에 있어서, 상기 확산 및 산화 방지막은 SiN, SiON 또는 SiC막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리 배선층 형성 방법.The method for forming a copper wiring layer of a semiconductor device according to claim 17, wherein the diffusion and oxidation prevention film is formed of a SiN, SiON, or SiC film.
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