(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＭＰ工程における銅(Cu)拡散防止膜を形成する方法において、
絶縁体上に第１アルミニウム(Al)膜を蒸着する第１段階と、
前記第１アルミニウム膜の表面上にNH3でプラズマ処理して前記第１アルミニウム膜の表面を窒化アルミニウム(AlxNy) を根幹とする窒化膜に変化させる第２段階と、
前記窒化膜の表面上に第２アルミニウム(Al)膜を蒸着する第３段階と、
前記第２アルミニウム(Al)膜の表面上に銅(Cu)を蒸着する第４段階とを含むことを特徴とするアルミニウムを利用した銅拡散防止膜の形成方法。
【請求項２】
前記アルミニウム膜は、
スパッタリング法またはＣＶＤ法により蒸着され、100Å以下の薄い膜であることを特徴とする請求項1に記載のアルミニウムを利用した銅拡散防止膜の形成方法。
【請求項３】
前記第１段階により蒸着されたアルミニウム膜の表面をN2でプラズマ処理することを特徴とする請求項1に記載のアルミニウムを利用した銅拡散防止膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルミニウムを利用した銅拡散防止膜の形成方法に関するものであり、特にＣＭＰ(chemical mechanical polishing、ＣＭＰ)工程において、絶縁体上に薄い第１のアルミニウム膜を蒸着(deposition)した後、前記第１のアルミニウム膜の表面を窒化アルミニウム(以下、AlxNyと称する)を根幹とする窒化膜に変化させた後に、その上に再び第２のアルミニウム膜を蒸着し、前記第２のアルミニウム膜の上に銅を蒸着して銅拡散防止膜を形成することができるようにする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ＣＭＰ工程において、半導体配線材料のうち銅(copper)は電気伝導度が低く、抵抗コンデンサ(RC)のディレイ(delay)を減らす金属被覆(metalization)材料として利用されている。
【０００３】
図１ないし図２は銅を電気メッキ(electroplating)で蒸着してＣＭＰ工程を行う過程を示した図である。図１ないし図２に示すように、銅は、ＣＭＰ工程に含まれるダマシン(damascene)工程で蒸着される。絶縁体(dielectric)(S1)パターンが基板上に形成されれば、プラズマ蒸着(plasma deposition)法を利用して、チタニウム(Ti)、窒化チタニウム(TiN)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)(S2)等からなる銅拡散防止膜で絶縁体パターンを被覆した後、銅拡散防止膜上に銅(S3)を電気メッキ法で蒸着してＣＭＰ工程を処理する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、銅は半導体で利用されているほとんどすべての材料で拡散係数が高く、トランジスタ(TR)特性を低下させる主原因になっており、銅の拡散を抑制しようと色々な拡散防止膜が研究され使用されている。また、半導体デバイスの高集積化によってメタル(metal)間のピッチ(pitch)が減るほどメタルライン間の銅の拡散などによる漏れ電流(leakage)を考慮しなければならないという問題があった。
【０００５】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、絶縁体上に薄い第１のアルミニウム膜を蒸着した後、前記第１のアルミニウム膜の表面上にNH3やN2でプラズマ処理(plasma treatment)して前記第１のアルミニウム膜の表面をAlxNyを根幹とする窒化膜に変化させ、その後、その上に再び第２のアルミニウム膜を蒸着し、前記第２のアルミニウム膜の上に銅を蒸着して銅拡散防止膜を形成することができるようにするアルミニウムを利用した銅拡散防止膜の形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明によるアルミニウムを利用した銅拡散防止膜の形成方法は、絶縁体上に薄いアルミニウム(Al)膜を蒸着する第１段階と、第１段階により蒸着されたアルミニウム膜の表面上をNH3またはN2でプラズマ処理(plasma treatment)し、前記アルミニウム膜の表面をAlxNyを根幹とする窒化膜に変化させる第２段階と、前記窒化膜の表面上にアルミニウム(Al)膜を蒸着する第３段階と、第３段階により蒸着されたアルミニウム(Al)膜の表面上に銅(Cu)を蒸着する第４段階を含むことを特徴とする。
【０００７】
以上のような本発明の目的と別の特徴及び長所などは次ぎに参照する本発明の好適な実施例に対する以下の説明から明確になるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明による実施例を詳細に説明する。
図３ないし図６は、本発明によるＣＭＰ工程のアルミニウムを利用した銅拡散防止膜を形成する方法を示した図である。本発明方法は、絶縁体(S1)上に薄い第1アルミニウム(Al)膜(S4)を蒸着(deposition)する段階と、前記アルミニウム膜(S4)の表面上にNH3またはN2でプラズマ処理(plasma treatment)して前記第1アルミニウム膜(S4)の表面をAlxNyを根幹とする窒化膜(S5)に変化させる段階と、窒化膜に変化された表面上に第２アルミニウム(Al)膜(S6)を蒸着する段階と、第２アルミニウム膜(S6)で蒸着された表面膜上に銅(Cu)(S7)を蒸着する段階とを含む。
【０００９】
前述した工程に基づいて、本発明によるアルミニウムを利用した銅(Cu)拡散防止膜を形成する方法についてより詳細に説明する。
まず、図３に示すように、絶縁体(Dielectric)(S1)上に薄いアルミニウム(Al)膜(S4)を蒸着する。ここで、アルミニウム膜(S4)はスパッタリング(sputtering)法またはＣＶＤ(chemical vapor deposition)法により蒸着される100Å以下の薄い膜である。
【００１０】
次に、図４に示すように、前記アルミニウム膜(S4)の表面上をNH3(S5)またはN2でプラズマ処理(plasma treatment)し、前記第1アルミニウム膜(S4)のプラズマ処理された表面をAlxNyを根幹とする窒化膜(S5)に変化させる。
【００１１】
続いて、図５に示すように、前記窒化アルミニウム膜（ＡｌｘＮｙ）(S5)の表面上にアルミニウム(Al)膜(S6)を蒸着する。ここで、前記アルミニウム膜(S6)はスパッタリング(sputtering)法またはＣＶＤ(chemical vapor deposition)法により蒸着され、100Å以下の薄い膜である。
【００１２】
最後に、図６に示すように、第２アルミニウム膜(S6)が蒸着された表面膜上に銅(Cu) (S7)を蒸着して銅拡散防止膜を形成する。
【００１３】
【発明の効果】
したがって、本発明方法は、絶縁体上に薄い第１アルミニウム膜を蒸着した後、前記第１のアルミニウム膜の表面上をNH3やN2でプラズマ処理してAlxNyを根幹とする窒化膜に変化させ、その上に再び第２のアルミニウム膜を蒸着し、前記第２のアルミニウム膜上に銅を蒸着する。これにより、本発明方法は、銅の拡散を抑制し、半導体デバイスの高集積化によってメタル(metal)間のピッチ(pitch)が減るほどメタルライン間の銅の拡散などによる漏れ電流(leakage)を考慮しなければならないという問題点を解決できる効果がある。
【００１４】
以上、本発明を実施例によって詳細に説明したが、本発明は実施例によって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の銅を電気メッキによって蒸着するＣＭＰ工程の一過程を示す図である
【図２】従来の銅を電気メッキによって蒸着するＣＭＰ工程の一過程を示す図である
【図３】本発明によるアルミニウムを利用したＣＭＰ工程の銅拡散防止膜を形成する工程を示した図である
【図４】本発明によるアルミニウムを利用したＣＭＰ工程の銅拡散防止膜を形成する工程を示した図である
【図５】本発明によるアルミニウムを利用したＣＭＰ工程の銅拡散防止膜を形成する工程を示した図である
【図６】本発明によるアルミニウムを利用したＣＭＰ工程の銅拡散防止膜を形成する工程を示した図である
【符号の説明】
Ｓ１  絶縁体
Ｓ２  TaN
Ｓ３、Ｓ８  Cu
Ｓ４、Ｓ７  Al
Ｓ５  NH3
Ｓ６  AlxNy
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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