일반기술

수소 플라즈마 및 급속 열처리의 이중 전처리 단계를 포함하는 구리 전착방법

본 발명은 구리 전착을 위한 방법으로, 비어홀(via hole)에 aspect ratio는 3 이상을 요구하는데 스퍼터링(sputtering)방법은 1.5 정도의 한계가 있고, 화학기상 증착법은 채움성이 높아 aspect ratio가 3 이상의 조건을 만족하지만 증착 속도가 너무 느리고, 사용되는 장비나 유기재료의 가격이 비싼 단점을 해결하고자 한다.이에 본원발명에서는 상기한 문제점을 해결하기 위하여 a) p-type (100) Si 웨이퍼 상에 확산 방지막을 스퍼터링(sputtering)하는 단계; b) 상기 스퍼터링된 확산 방지막의 표면상에 구리 전도막 (seed layer)을 연속 증착하여 구리 전도막/확산 방지막/SiO2/Si의 기판을 형성하는 단계; c) 상기 구리 전도막을 포함한 기판을 수소 플라즈마 전처리로 세정하는 단계; d) 상기 세정된 구리 전도막을 포함하는 기판을 연속적으로 급속 열처리하는 단계; 및e) 이중 전처리된 상기 구리 전도막표면상에 펄수 전류를 이용하여 구리 전해도금 단계를 포함하는 수소 플라즈마 및 급속 열처리의 이중 전처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 전착방법을 제공한다.본 연구에서는 Cu 전기도금 공정에 앞서 magnetron 스퍼터링에 의하여 증착된 Cu seed층 표면을 수소 플라즈마처리와 급속열처리(RTA)하였다. 이러한 수소플라즈마처리 및 급속열처리의 이중 전처리가 전기도금에 의하여 증착된 Cu막의 비저항, 결정입도 및 표면 거칠기에 미치는 효과를 조사하였다. 그 결과 표면 거칠기, 결정립도 및 비저항이 우수한 구리도금층을 얻기위한 적정 전처리 조건은 100W의 rf-power와 10분간의 플라즈마 조사시간에 의한 수소 플라즈마 처리 및 350℃에서 30초간의 RTA로 밝혀졌다.이처럼 Cu electroplating을 위한 seed layer의 물리 화학적 특성이 실제 소자제조 공정에 전기적, 구조적 특성을 변화시키는 중요한 요인이 된다. Cu seed/TaN/SiO2/Si의 기판에 plasma H2 전처리와 RTA전처리가 후속 electroplated Cu막의 미치는 효과를 가지고 구리의 전해증착한다면 상당히 좋은 특성을 가질 것이다.