[發明專利]ULSI半導體器件的具有自組裝單分子層的銅線及形成方法

有效

• 申請號: 200910140384.6
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101853782A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 廉勝振;金載洪;姜圣君;韓元奎
• 申請（專利權）人: 海力士半導體有限公司;漢陽大學校產學協力團
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L23/532;H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉繼富;顧晉偉

1.一種形成自組裝單分子層的方法，包括以下步驟：

改性半導體襯底的表面以形成在所述半導體的表面結合的氫基；

使Cl₂氣體流動到并使UV輻射到經受表面改性的所述半導體襯底上，以使得氯基取代在所述半導體襯底的表面處結合的所述氫基；和

使NH₃氣體流動到在所述半導體襯底的表面結合所述氯基的所述表面上，以使得胺基取代在所述半導體襯底的表面處結合的所述氯基。

2.根據權利要求1所述的方法，其中通過依次地將所述半導體襯底的所述表面浸漬到piranha溶液中和稀釋HF溶液中，來實現改性所述半導體襯底表面的所述步驟，其中通過將H₂SO₄和H₂O₂混合在一起來預先制備所述piranha溶液。

3.根據權利要求1所述的方法，還包括烘焙所得的半導體襯底，以穩定所述胺基對所述半導體襯底的表面的結合結構，其中在使NH₃氣體流動的所述步驟之后實施所述烘焙步驟。

4.一種半導體器件的銅線，包括：

在半導體襯底上形成并具有金屬線形成區域的層間電介質；

在所述金屬線形成區域的表面上形成的自組裝單分子層；

吸附到所述自組裝單分子層的表面上的催化顆粒；和

銅層，所述銅層在吸附有所述催化顆粒的所述自組裝單分子層上形成，以使得所述銅層基本填充所述金屬線形成區域。

5.根據權利要求4所述的半導體器件的銅線，還包括在所述自組裝單分子層和所述金屬線形成區域的表面之間形成的阻擋層。

6.根據權利要求4所述的半導體器件的銅線，其中所述自組裝單分子層包括在表面上結合胺硅烷基或者硫羥硅烷基的材料層。

7.根據權利要求4所述的半導體器件的銅線，其中所述催化顆粒包括Au、Cu、Pt、Ni及其混合物中的任意一種。

8.根據權利要求4所述的半導體器件的銅線，其中所述催化顆粒具有約2～3nm的平均直徑。

9.根據權利要求4所述的半導體器件的銅線，其中所述催化顆粒以約4～7nm的平均相鄰間隔吸附在所述半導體襯底的所述表面。

10.根據權利要求4所述的半導體器件的銅線，其中所述銅層包括通過使用化學鍍技術形成的銅籽晶層。

11.一種形成半導體器件的銅線的方法，包括以下步驟：

在具有金屬線形成區域的半導體襯底上形成層間電介質；

在所述層間電介質上和所述金屬線形成區域的表面上形成自組裝單分子層；

在所述自組裝單分子層的表面上吸附催化顆粒；

通過使用化學鍍技術在吸附有所述催化顆粒的所述自組裝單分子層上形成銅籽晶層；和

在所述銅籽晶層上形成銅層以基本填充所述金屬線形成區域。

12.根據權利要求11所述的方法，還包括：在形成具有所述金屬線形成區域的所述層間電介質的步驟之后和在形成所述自組裝單分子層的步驟之前，在包括所述金屬線形成區域表面的所述層間電介質上形成阻擋層的步驟。

13.根據權利要求11所述的方法，其中形成所述自組裝單分子層的步驟包括以下步驟：

改性具有所述金屬線形成區域的所述半導體襯底的表面，以形成結合到所述半導體襯底的所述表面的羥基；

在具有混合在有機溶劑中的胺硅烷基或者硫羥硅烷基的化學溶液中，浸漬所得到的表面改性的半導體襯底，以將所述胺硅烷基或者所述硫羥硅烷基結合至所述半導體襯底的所述表面；和

使結合至所述半導體襯底的所述表面的胺硅烷基或者硫羥硅烷基硅烷化。

14.根據權利要求13所述的方法，其中通過在piranha溶液中浸漬所得半導體襯底，來實施改性所述半導體襯底的所述表面以形成所述羥基的步驟，其中所述piranha溶液包括混合在一起的H₂SO₄和H₂O₂。

15.根據權利要求13所述的方法，其中具有所述胺硅烷基或者所述硫羥硅烷基的所述物質分別包括3-氨丙基三乙氧基硅烷或者3-巰丙基三甲氧基硅烷。