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KR20080093963A - Capping layer formation onto a dual damescene interconnect - Google Patents

Capping layer formation onto a dual damescene interconnect Download PDF

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KR20080093963A
KR20080093963A KR1020087007779A KR20087007779A KR20080093963A KR 20080093963 A KR20080093963 A KR 20080093963A KR 1020087007779 A KR1020087007779 A KR 1020087007779A KR 20087007779 A KR20087007779 A KR 20087007779A KR 20080093963 A KR20080093963 A KR 20080093963A
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KR
South Korea
Prior art keywords
group
capping layer
organosiloxane
organic
dielectric
Prior art date
Application number
KR1020087007779A
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Korean (ko)
Inventor
제노스 파카스
리인 엠 미하엘슨
스르디안 코르딕
Original Assignee
프리스케일 세미컨덕터, 인크.
코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 프리스케일 세미컨덕터, 인크., 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. filed Critical 프리스케일 세미컨덕터, 인크.
Priority to KR1020087007779A priority Critical patent/KR20080093963A/en
Publication of KR20080093963A publication Critical patent/KR20080093963A/en

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    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76802Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
    • H01L21/76807Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics for dual damascene structures

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Abstract

A process for the formation of a capping layer on a conducting interconnect for a semiconductor device is provided, the process comprising the steps of: (a)providing one or more conductors in a dielectric layer, and (b) depositing a capping layer on an upper surface of at least some of the one or more conductors, characterised in that the process further includes: (c) the step of, prior to depositing the capping layer, reacting the dielectric layer with an organic compound in a liquid phase, the said organic compound having the following general formula: (I) where X is a functional group, R is an organic group or a organosiloxane group, Y1 is either a functional group or an organic group or organosiloxane group, and Y2 is either a functional group or an organic group or organosiloxane group, and where the functional group(s) is / are independently selected from the following: NH2, a secondary amine, a tertiary amine, acetamide, trifluoroacetamide, imidazole, urea, OH, an alkyoxy, acryloxy, acetate, SH, an alkylthiol, sulfonate, methanosulfonate, and cyanide, and salts thereof.

Description

이중 데임신 인터커넥트 상의 캐핑층 형성 방법{CAPPING LAYER FORMATION ONTO A DUAL DAMESCENE INTERCONNECT}CAPPING LAYER FORMATION ONTO A DUAL DAMESCENE INTERCONNECT}

본 발명은 반도체 소자에서 유전체층 중의 전도성 인터커넥트 상에 캐핑(capping)층을 증착시키는 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 캐핑층의 증착 전에 유전체층을 처리하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of depositing a capping layer on a conductive interconnect in a dielectric layer in a semiconductor device. More specifically, the present invention relates to a method of treating a dielectric layer before deposition of a capping layer.

반도체 제조자들은 더욱 빠르고 더욱 복잡한 집적 회로를 생산하기 위해 계속적으로 연구하여 왔다. 이것을 달성하는 하나의 방법은 반도체 회로의 크기를 감소시켜 게이트(트랜지스터) 지연을 감소시키는 것이다. 그러나, 회로의 크기가 감소됨에 따라, 회로를 구성하는 재료의 물리적인 특성이 점차적으로 중요해졌다. 특히, 회로에 포함된 전도성 인터커넥트의 크기 및 더욱 구체적으로 이들의 너비가 감소되기 때문에, 인터커넥트의 전기 저항이 이에 따라 증가한다. 이로 인해 증가된 인터커넥트 시간 지연이 유발된다. 최근까지, 통상적으로 이러한 인터커넥트를 제조하기 위해 알루미늄이 사용되어 왔다. 그러나, 회로 크기의 감소와 관련된 문제를 해결하기 위해, 반도체 제조자들은 인터커넥트에의 사용에서 알루미늄보다 구 리가 이것의 낮은 벌크 저항성, 더욱 높은 열 전도성, 및 더욱 높은 융점 때문에 더욱 우수한 재료 특성을 제공하고, 따라서 개선된 속력 및 신뢰성을 초래한다는 것을 알게 되었다. 이에 더하여, 구리는 또한 그레인 경계 확산의 속도가 더욱 낮고, 따라서 전기이동 저항성이 더욱 크다. Semiconductor manufacturers have continually researched to produce faster and more complex integrated circuits. One way to accomplish this is to reduce the size of the semiconductor circuit to reduce the gate (transistor) delay. However, as the size of the circuit is reduced, the physical properties of the materials making up the circuit have become increasingly important. In particular, as the size of the conductive interconnects included in the circuit and more particularly their widths are reduced, the electrical resistance of the interconnects increases accordingly. This causes an increased interconnect time delay. Until recently, aluminum has traditionally been used to make such interconnects. However, to solve the problem associated with the reduction in circuit size, semiconductor manufacturers have found that copper, compared to aluminum in use with interconnects, provides better material properties due to its lower bulk resistance, higher thermal conductivity, and higher melting point, It has thus been found that this results in improved speed and reliability. In addition, copper also has a lower rate of grain boundary diffusion, and thus more electrophoretic resistance.

구리 인터커넥트는 그 자체와 관련된 문제를 갖는다. 구리 인터커넥트는 여전히 확산 및 전기이동에 의해 분해되는 경향을 갖는다. 전형적으로 30 내지 50나노미터 두께를 갖는 부동태화된 유전체층은 일반적으로 구리 인터커넥트의 노출된 상부 표면에 적용된다. 이러한 역할에 사용된 상기와 같은 유전체의 예는 SiCN이다. 그러나, 구리는 유전체에 대해 열등한 접착성을 가지며, 따라서 최종 반도체 소자의 신뢰성에 있어 주요 한계 인자 중 하나인 유전체/구리 계면을 갖는다. 또한, SiCN과 같은 유전체는 높은 유전 상수(k값)를 가지므로, 이들의 존재는 최종 반도체 소자의 유전체 스택의 k값을 부가시킨다. 이것 또한 바람직하지 않다. Copper interconnects have a problem with themselves. Copper interconnects still tend to degrade by diffusion and electrophoresis. Passivated dielectric layers, typically having a thickness of 30 to 50 nanometers, are generally applied to the exposed top surface of the copper interconnect. An example of such a dielectric used in this role is SiCN. However, copper has poor adhesion to the dielectric and therefore has a dielectric / copper interface, one of the major limiting factors in the reliability of the final semiconductor device. In addition, since dielectrics such as SiCN have high dielectric constants (k values), their presence adds k values of the dielectric stack of the final semiconductor device. This is also undesirable.

이러한 문제를 해결하기 위해, SiCN과 같은 더욱 통상의 유전체 대신에 금속, 전형적으로 금속 합금을 포함하는 얇은 캐핑층을 구리 인터커넥트에 증착시킬 수 있다. 캐핑층은 또한 부동층으로서 공지되어 있다.To address this problem, a thin capping layer comprising a metal, typically a metal alloy, may be deposited on the copper interconnect instead of a more conventional dielectric such as SiCN. The capping layer is also known as the passivation layer.

비록 열등한 접착성 및 전기이동의 문제가 구리와 관련되어 기술되어 있다고 할지라도, 동일한 문제를 갖는 다른 재료로부터 제조된 인터커넥트가 또한 동일한 이유 때문에 상기와 같은 캐핑층으로부터 이익을 얻을 수 있다는 것을 이해할 것이다. Although the problems of inferior adhesion and electrophoresis are described in relation to copper, it will be appreciated that interconnects made from other materials having the same problem may also benefit from such capping layers for the same reasons.

금속을 포함하는 캐핑층을 인터커넥트 상에 증착시키기 위해 사용된 기법, 예컨대 무전해 증착은 일반적으로 이들이 인터커넥트 상에 캐핑층을 증착시키지만 유전체 표면 상에는 증착시키지 않는다는 점에서 성질상 선택적이다. 그러나, 이러한 기법의 선택성 및 효율성은 유전체 표면 상에서의 결함의 존재 때문에 제한되고 있다. 이러한 결함은 캐핑층의 증착동안 두 개의 이웃하는 인터커넥트 사이에 다리를 형성할 수 있어서 인터커넥트 사이에 원하지 않는 전자 교류를 초래하고 소자를 단락시키고 궁극적으로 소자의 장애를 일으킨다. 상기 결함에는 유전체 표면에 고유한 결함이 포함된다. 고유 결함의 예는 표면 상의 미세 스크래치이며, 이것은 유전체 표면 상에 캐핑 재료의 증착을 개시할 수 있다. 또한, 표면 상의 금속 또는 금속 산화물의 잔유물의 작은 영역이 또한 고유 결함으로 간주될 수 있다. 이러한 영역은 예를들면 표면 상에 인터커넥트를 형성하는 전도성 재료의 패턴화 및 증착으로부터 유래될 수 있다.Techniques used to deposit a capping layer comprising metal on the interconnect, such as electroless deposition, are generally selective in nature in that they deposit a capping layer on the interconnect but not on the dielectric surface. However, the selectivity and efficiency of this technique are limited because of the presence of defects on the dielectric surface. These defects can form bridges between two neighboring interconnects during deposition of the capping layer, resulting in unwanted electron exchange between the interconnects, shorting the device and ultimately causing device failure. Such defects include defects inherent in the dielectric surface. An example of an inherent defect is a fine scratch on a surface, which can initiate the deposition of a capping material on a dielectric surface. In addition, small areas of residues of metals or metal oxides on the surface may also be considered inherent defects. Such regions can be derived, for example, from the patterning and deposition of conductive materials to form interconnects on surfaces.

캐핑층이 무전해 배치 용액으로부터 증착되는 경우에 있어서, 이러한 결함에서는 반응 용액으로부터 표면 상에 증착된 오염물을 추가적으로 포함할 수 있다.In the case where the capping layer is deposited from an electroless batch solution, such defects may additionally include contaminants deposited on the surface from the reaction solution.

구리가 인터커넥트에 사용되는 통상적인 경우와 같이, 인터커넥트의 증착 후 표면이 화학적 및 기계적 연마(Chemical and Mechanical Polishing)와 같은 연마에 의해 처리되는 경우, 상기 결함에는 부가적인 원인이 있을 수 있다. 먼저, 표면으로부터 제거되지 않은 금속 또는 금속 산화물 잔유물의 작은 영역으로부터 표면 상에 고유 결함이 형성될 수 있다. 캐핑 물질의 증착은 이러한 영역에서 증진될 수 있다. 이러한 결함은 또한 표면 상에 남아있는 연마 슬러리로부터 잔류하는 입자를 포함할 수 있다.Such defects can have additional causes when the surface is treated by polishing, such as chemical and mechanical polishing, after deposition of the interconnect, as is the usual case where copper is used in the interconnect. First, inherent defects may be formed on the surface from a small area of metal or metal oxide residue that has not been removed from the surface. Deposition of the capping material may be enhanced in this area. Such defects may also include particles remaining from the polishing slurry remaining on the surface.

상기 결함의 영향을 감소시키기 위한 하나의 시도가 미국 특허 제 5,478,436 호에 기술되어 있다. 상기에서는 무전해 증착 공정 후에 유전체 표면 상에 잔류하는 입자 및 오염물을 브러싱(brushing) 공정에 의해 제거하는 무전해 증착 후의 세정 공정을 기술하고 있다.One attempt to reduce the effect of the defect is described in US Pat. No. 5,478,436. The above describes a cleaning process after electroless deposition in which particles and contaminants remaining on the dielectric surface after the electroless deposition process are removed by a brushing process.

캐핑층의 증착 전에 유전체 및 인터커넥트 표면을 세정하는 종래의 시도는 무기산 및 염기 둘 다를 사용하는 세정을 포함한다. 그러나, 이러한 공정의 효율은 제한적이다. 다른 두 개의 시도가 미국 특허 제 6,860,944 호 및 미국 특허 제 2001/0018266 호에 기술되어 있다.Conventional attempts to clean the dielectric and interconnect surfaces prior to deposition of the capping layer include cleaning using both inorganic acids and bases. However, the efficiency of this process is limited. Two other attempts are described in US Pat. No. 6,860,944 and US Pat. No. 2001/0018266.

미국 특허 제 5,358,743 호에서는 ClSi(CH3)3을 사용하여 유전체 표면을 처리하는 것을 기술하고 있다. 상기 처리는, 화학 증기 증착(Chemical Vapour Deposition)을 통한 구리 증착의 선택성을 증가시키기 위해 구리 인터커넥트 구조의 증착 전에 실시된다. US Pat. No. 5,358,743 describes the treatment of dielectric surfaces using ClSi (CH 3 ) 3 . The treatment is carried out prior to the deposition of the copper interconnect structure to increase the selectivity of copper deposition through chemical vapor deposition.

도 1은 캐핑층의 무전해 증착 후의 비교예 1의 표면의 사진이다.1 is a photograph of the surface of Comparative Example 1 after electroless deposition of a capping layer.

도 2는 캐핑층의 무전해 증착 후의 실시예 1의 표면의 사진이다.2 is a photograph of the surface of Example 1 after electroless deposition of a capping layer.

따라서, 제 1 양태에서, 본 발명은 반도체 소자용 전도성 인터커넥트 상에 캐핑층을 형성하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은,Accordingly, in a first aspect, the present invention relates to a method of forming a capping layer on a conductive interconnect for a semiconductor device, the method comprising:

(a) 유전체층에 하나 이상의 도체를 제공하는 단계, 및(a) providing one or more conductors in the dielectric layer, and

(b) 하나 이상의 도체의 적어도 일부의 상부 표면 상에 캐핑층을 증착시키는 단계를 포함하며,(b) depositing a capping layer on the top surface of at least a portion of the one or more conductors,

상기 방법이 추가적으로The method additionally

(c) 캐핑층을 증착시키기 전에, 유전체층을 액상에서 하기 화학식 I의 유기 화합물과 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다:(c) reacting the dielectric layer with an organic compound of formula I in a liquid phase before depositing the capping layer:

Figure 112008023149517-PCT00001
Figure 112008023149517-PCT00001

상기 식에서, X는 작용기이며, R은 유기기 또는 유기실록세인 기이며, Y1은 작용기 또는 유기기 또는 유기실록세인 기이며, Y2는 작용기 또는 유기기 또는 유기실록세인 기이되, 상기 작용기는 NH2, 2급 아민, 3급 아민, 아세트아마이드, 트라이플루오로아세트아마이드, 이미다졸, 유레아, OH, 알킬옥시, 아크릴옥시, 아세테이트, SH, 알킬티올, 설폰에이트, 메타노설폰에이트, 및 시아나이드, 및 이들의 염으로부터 독립적으로 선택된다.Wherein X is a functional group, R is an organic group or an organosiloxane group, Y 1 is a functional group or an organic group or an organosiloxane group, and Y 2 is a functional group or an organic group or an organosiloxane group, and the functional group NH 2 , secondary amine, tertiary amine, acetamide, trifluoroacetamide, imidazole, urea, OH, alkyloxy, acryloxy, acetate, SH, alkylthiol, sulfonate, metanosulfonate, and cya Ide, and salts thereof.

본원에서, 유기기는 탄소 원자를 통해 화학식 I 중의 규소에 결합하는 기를 의미한다.As used herein, an organic group means a group which bonds to silicon in formula (I) via a carbon atom.

유기 화합물은 순수한 액체 형태 또는 용액 형태로 제조될 수 있다. 비록 화학식 I의 화합물이 유전체 표면과의 반응을 위해 제공될 수 있다고 할지라도, 작용기를 포함하는 규소 원자에서의 가수 분해가 용액 중에서 물과의 반응에 의해 종종 일어날 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 경우, 이것은 표면과 실질적인 반응이 수행되는 화학식 I에 의해 도시된 화합물은 아니라는 것을 이해할 것이다. 대신에, 이것은 Si-OH 결합을 함유하는 화합물, 또는 분자가 반응하여 Si-O-Si 결합을 형성하는 화학식 I의 올리고머일 수 있다. 그러므로, 본 발명은 또한 화학식 I의 화합물과 물과의 동일 반응계 반응 후의 유전체 표면과 화학식 I의 가수분해 생성물과의 반응을 제공한다. Organic compounds can be prepared in pure liquid form or in solution form. Although compounds of formula (I) may be provided for reaction with dielectric surfaces, it will be understood that hydrolysis at silicon atoms containing functional groups can often occur by reaction with water in solution. In this case, it will be understood that this is not the compound shown by formula I in which a substantial reaction with the surface is carried out. Instead, it may be a compound containing a Si—OH bond, or an oligomer of formula (I) in which molecules react to form a Si—O—Si bond. Therefore, the present invention also provides a reaction of the dielectric surface with the hydrolysis product of formula (I) after in situ reaction of the compound of formula (I) with water.

유전체 표면과 유기 화합물과의 반응에 의한 유전체 표면의 작용화로 인해 유전체 표면 상에서의 결함의 수 및/또는 효과가 감소될 수 있다. 따라서, 상기 작용화로 인해 유전체 표면의 반응성 및 표면 상에 함유된 결함이 감소될 수 있다. 상기 작용화는 표면 및 결함을 입체적으로 차폐시킬 수 있다. 이러한 두 효과가 유전체 표면 상에서 캐핑층의 증착 속도를 추가적으로 감소시키는데 기여를 함으로써 증착 공정의 선택성을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 작용화는 유전체 표면의 표면 성질을 개질시키는 작용을 할 수 있다. 이로 인해 입체 차폐 및 반응성 변화의 결과가 초래될 뿐만 아니라, 예를들면 표면의 습윤성의 변화가 있을 수 있다. 따라서, 상기 작용화는 유전체 표면 상에서의 오염물의 증착 속도를 감소시킬 수 있다. 유전체 표면의 작용화는 또한 캐핑층의 증착 전의 초기 세정 공정으로서 작 용하여 유전체 표면 상에서 불순물을 미리 제거시킬 수 있다. 예를들면 인터커넥트 물질의 증착 후에 표면 상에 남아있는 불순물이 제거될 수 있다. 상기 불순물은, 예를들면 표면이 캐핑층의 증착 전에 연마되는 경우, 표면 상에 남아 있는 실리카 잔유물 또는 탄소 잔유물과 같은 잔유물을 포함할 수 있다.Functionalization of the dielectric surface by reaction of the dielectric surface with an organic compound may reduce the number and / or effect of defects on the dielectric surface. Thus, the functionalization can reduce the reactivity of the dielectric surface and the defects contained on the surface. The functionalization can three-dimensionally mask the surface and defects. These two effects can contribute to further reducing the deposition rate of the capping layer on the dielectric surface, thereby increasing the selectivity of the deposition process. The functionalization can also act to modify the surface properties of the dielectric surface. This not only results in steric shielding and responsiveness changes, but may also result in, for example, changes in the wettability of the surface. Thus, the functionalization can reduce the deposition rate of contaminants on the dielectric surface. Functionalization of the dielectric surface may also act as an initial cleaning process prior to the deposition of the capping layer to remove impurities on the dielectric surface in advance. For example, impurities remaining on the surface after deposition of the interconnect material may be removed. The impurities may include residues such as silica residues or carbon residues that remain on the surface, for example when the surface is polished prior to deposition of the capping layer.

유전체 표면의 작용화는 전형적으로 화합물과 표면 사이의 화학 결합을 형성하면서 유전체 표면 상에 유기 화합물을 증착시키는 것을 포함할 것이다. 또한, 수소 결합에 의한 것과 같이 물리적인 상호작용이 일어나거나, 또는 정전기적 상호 작용 또는 심지어 반데르 발스(van der Waals) 상호 작용이 임의 화학적 결합과 무관하게 또는 이들 사이의 결합을 통해 형성될 수 있는 것도 가능하다.Functionalization of the dielectric surface will typically involve depositing an organic compound on the dielectric surface while forming a chemical bond between the compound and the surface. In addition, physical interactions may occur, such as by hydrogen bonding, or electrostatic or even van der Waals interactions may be formed independent of or through any chemical bonds. It is also possible.

화학식 I 중의 작용기는 또한 이탈기로서 기술될 수 있다. 이론에 의해 얽매이는 것을 원하지 않지만, 표면과 유기규소 화합물과의 반응은 일반적으로 물, 친핵성 촉매에 의해 또는 표면 그 자체의 하이드록시 기에 의해 이탈기의 친핵성 치환으로 진행될 것이다. 그러므로, 이러한 경우, 이탈기는 바람직하게는 반응 조건 하에서 친핵체에 의해 치환될 수 있는 기로서 정의된다.The functional groups in formula (I) can also be described as leaving groups. Without wishing to be bound by theory, the reaction of the surface with the organosilicon compound will generally proceed to nucleophilic substitution of the leaving group by water, a nucleophilic catalyst or by the hydroxyl group of the surface itself. Therefore, in this case, the leaving group is preferably defined as a group which can be substituted by nucleophiles under the reaction conditions.

본 발명에 있어서, 화학식 I에서의 X, 및 임의적으로 Y1 및 임의적으로 Y2에 대한 작용기는 NH2, 2급 아민, 3급 아민, 아세트아마이드, 트라이플루오로아세트아마이드, 이미다졸, 유레아, OH, 알킬옥시, 아크릴옥시, 아세테이트, SH, 알킬티올, 설폰에이트, 메타노설폰에이트, 및 시아나이드, 및 이들 염으로부터 독립적으로 선택된다.In the present invention, the functional groups for X in Formula I, and optionally Y 1 and optionally Y 2 , are NH 2 , secondary amines, tertiary amines, acetamides, trifluoroacetamides, imidazoles, ureas, Independently selected from OH, alkyloxy, acryloxy, acetate, SH, alkylthiol, sulfonate, metanosulfonate, and cyanide, and their salts.

화학식 I에서 예를들면 NH2와 같은 작용기를 선택하면 실질적인 적용에서 유전체 표면과의 반응에서 충분한 속도를 초래하는 것으로 밝혀졌다. 이와는 다르게, 할로겐(예, 염소)과 같은 일부 다른 작용기는 표면과의 반응에서 비교적 느린 속도를 나타낼 수 있다. 느린 반응 속도는 처리 시간을 증가시키고 전체 생산 공정의 효율을 감소시키기 때문에 실질적인 적용에서는 바람직하지 못하다. 더욱이, 염소와 같은 할로겐 작용기는 바람직하지 않은 부산물의 형성을 초래할 수 있어 추가적인 처리 단계를 필요로 할 수 있다.In formula (I) it has been found that the selection of a functional group, for example NH 2 , results in a sufficient rate in reaction with the dielectric surface in practical applications. Alternatively, some other functional groups such as halogens (eg chlorine) may exhibit relatively slow rates in reaction with the surface. Slow reaction rates are undesirable in practical applications because they increase treatment time and reduce the efficiency of the entire production process. Moreover, halogen functional groups such as chlorine may lead to the formation of undesirable byproducts and may require additional processing steps.

표면에 용액을 도포하는 특정의 바람직한 방법이 고려되는 경우, 반응 속도의 고려가 특히 중요하다. 예를들면, 유기규소 화합물이 순수한 형태로 또는 용액 형태로 유전체 표면에 분무되는 도포에 있어서 특히 빠른 반응 시간이 요구된다. 이것은, 반응 용매가 유전체 표면에서 빠르게 증발할 수 있는 것이 기대되는 경우이다.When certain preferred methods of applying the solution to the surface are considered, consideration of the reaction rate is particularly important. For example, particularly fast reaction times are required for applications in which the organosilicon compound is sprayed onto the dielectric surface in pure form or in solution. This is the case where the reaction solvent is expected to be able to evaporate rapidly on the dielectric surface.

유기규소 화합물에 의한 표면의 가스상 작용화에서는 복잡한 장치 및 매우 주의깊게 조절된 반응 조건을 필요로 한다. 그러나, 본 발명가들은, 캐핑층의 전도성 인터커넥트 상에의 증착 이전의 예비처리 단계에 있어서, 액상 처리가 기판 처리를 위한 훨씬 더 실질적인 기법일 수 있다는 것을 알게 되었다. 이것은, 캐핑층의 증착과 동일한 장치로 실시할 수 있어 표면 작용화를 위한 특별한 장치에 대한 필요성을 제거할 수 있기 때문이다.Gas phase functionalization of the surface by organosilicon compounds requires complex equipment and very carefully controlled reaction conditions. However, the inventors have found that in a pretreatment step prior to deposition on the conductive interconnect of the capping layer, liquid phase treatment may be a much more practical technique for substrate processing. This is because it can be carried out with the same apparatus as the deposition of the capping layer, thereby eliminating the need for a special apparatus for surface functionalization.

유리하게도, 작용기 X, 및 임의적으로 Y1 및/또는 임의적으로 Y2는 1급 아 민, 2급 아민, 및 3급 아민, 및 이들의 염으로부터 독립적으로 선택된다.Advantageously, functional group X, and optionally Y 1 and / or optionally Y 2, is independently selected from primary amines, secondary amines, and tertiary amines, and salts thereof.

바람직한 실시양태에서, Y1은 작용기이며, 작용기는 아미노기 또는 이것의 양성자화 유도체를 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 유기 화합물은 반응성 유기작용성 실록세인 올리고머를 포함하며, 이것은 물 중에서 제공될 수 있다. In a preferred embodiment, Y 1 is a functional group and the functional group comprises an amino group or a protonated derivative thereof. In a preferred embodiment, the organic compound comprises a reactive organofunctional siloxane oligomer, which may be provided in water.

또 다른 바람직한 실시양태에서, Y1 및 Y2는 독립적으로 선택된 유기기 및/또는 유기실록세인 기이고, 따라서 상기 세 개의 독립적으로 선택된 유기기 및/또는 유기실록세인 기 전부는 규소에 부착된다. 이로 인해 표면의 차폐성이 향상될 수 있어 유리할 수 있다.In another preferred embodiment, Y 1 and Y 2 are independently selected organic and / or organosiloxane groups, so all three independently selected organic and / or organosiloxane groups are attached to silicon. This may be advantageous because the shielding of the surface can be improved.

바람직하게는, 유기규소 화합물 중의 규소는 두 개의 독립적으로 선택된 작용기 및 두 개의 독립적으로 선택된 유기기 및/또는 유기실록세인 기를 함유한다. 또 다른 실시양태에서, 규소는 하나의 작용기 및 세 개의 독립적으로 선택된 유기기 및/또는 유기실록세인 기를 포함한다. 규소에 부착된 두 개 이상의 유기 및/또는 유기실록세인 기를 가져서 표면 상의 결함을 더욱 양호하게 차폐시킬 수 있기 때문에 상기의 실시양태는 유리하다고 생각된다. 다른 말로 설명하자면, 유기 및/또는 유기실록세인 기의 입체 벌크성이 유리할 수 있고, 따라서 규소 상에 많은 유기 및/또는 유기실록세인 기가 도입됨으로써 표면의 입체적 차폐성이 향상될 수 있다. 이로 인해, 표면 상에서의 임의 친핵 부위의 반응성이 보호 및 감소될 수 있다. 더욱이, 규소 상에 둘 이상의 유기 및/또는 유기실록세인 기가 도입됨으로써 표면은 단지 하나의 유기기를 사용할 때 보다 더욱 많이 물로부터 보호될 수 있다. 표면의 수화 및 벌크성이 최소로 유지되어, 후술되는 바와 같이 유전체층의 유전 상수가 또한 최소로 유지된다.Preferably, the silicon in the organosilicon compound contains two independently selected functional groups and two independently selected organic and / or organosiloxane groups. In another embodiment, the silicon comprises one functional group and three independently selected organic groups and / or organosiloxane groups. The above embodiments are believed to be advantageous because they have two or more organic and / or organosiloxane groups attached to the silicon to better mask defects on the surface. In other words, the steric bulkability of the organic and / or organosiloxane groups may be advantageous, so that the incorporation of many organic and / or organosiloxane groups onto silicon may improve the steric shielding of the surface. This may protect and reduce the reactivity of any nucleophilic sites on the surface. Moreover, the introduction of two or more organic and / or organosiloxane groups on silicon allows the surface to be more protected from water than when only one organic group is used. Hydration and bulkability of the surface are kept to a minimum, so that the dielectric constant of the dielectric layer is also kept to a minimum, as described below.

또한, 하나 이상의 유기기는 3급 뷰틸기에서와 같이 분지점(branching point)을 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 기들은 유전체 표면에 '엄블레라(umbrella)'를 제공하여 표면 상에서 결함에 대한 증진된 보호를 제공한다고 생각된다. 유전체 표면의 부가적인 보호는 둘 이상의 분지점을 함유하는 기, 예컨대 2,2,3-트라이메틸뷰틸 기에 의해 제공될 수 있다.In addition, the at least one organic group preferably contains a branching point as in the tertiary butyl group. These groups are believed to provide 'umbrella' on the dielectric surface to provide enhanced protection against defects on the surface. Additional protection of the dielectric surface may be provided by groups containing two or more branch points, such as 2,2,3-trimethylbutyl groups.

바람직하게는, 유기실록세인은 유기실록세인 올리고머 또는 유기실록세인 중합체이다. 더욱 바람직하게는, 이것은 하기 화학식 II의 구조를 갖는다:Preferably, the organosiloxane is an organosiloxane oligomer or organosiloxane polymer. More preferably, it has the structure of formula II:

Figure 112008023149517-PCT00002
Figure 112008023149517-PCT00002

상기 식에서, Y1, Y2, Y3, Y4 및 Y5는 청구항 1에서 정의된 바와 같은 작용기 및/또는 유기기로부터 독립적으로 선택되며, n은 양의 정수이다.Wherein Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 and Y 5 are independently selected from functional groups and / or organic groups as defined in claim 1 and n is a positive integer.

바람직하게는, n은 1 내지 20의 범위이다. 더욱 바람직하게는, n은 1 내지 5의 범위이다. Preferably, n ranges from 1 to 20. More preferably, n is in the range of 1-5.

유기규소 화합물의 예는 헥사메틸-다이실라제인, 트라이메틸다이메틸아미노실레인, 다이메틸-t-뷰틸다이메틸아미노실레인, 및 이작용성 다이메틸비스(다이메 틸아미노)실레인을 포함한다. 수용성 유기실레인의 예는 데구사(Degussa)로부터 공급되는 다이나실란(Dynasylan) HS2627 및 HS2909를 포함한다. 유기기를 추가적으로 포함하는 유기 아미노-실레인이 있다. 추가적인 예는 C18H37Si(OH)3의 화학 구조를 갖는 겔레스트(Gelest)로부터 공급되는 실리캐드(Silicad)이다.Examples of organosilicon compounds include hexamethyl-disilazane, trimethyldimethylaminosilane, dimethyl-t-butyldimethylaminosilane, and difunctional dimethylbis (dimethylamino) silane. . Examples of water soluble organosilanes include Dynasylan HS2627 and HS2909 supplied from Degussa. There is an organic amino-silane further comprising an organic group. A further example is Silicad supplied from Gelest having a chemical structure of C 18 H 37 Si (OH) 3 .

친핵성 촉매가 또한 반응 용매에 첨가될 수 있다. 첨가제의 예는 메탄올, 에탄올, 암모니아 및 피리딘을 포함한다. 또한, 이러한 물질들은 유기규소 화합물의 가용성을 증진시키기 위해 첨가될 수 있다.Nucleophilic catalysts may also be added to the reaction solvent. Examples of additives include methanol, ethanol, ammonia and pyridine. In addition, these materials may be added to enhance the solubility of the organosilicon compound.

유리하게는, R, 및 임의적으로 Y1 및 Y2 중 하나 또는 둘 다는 하기 유기기 또는 유기실록세인으로부터 독립적으로 선택된다: 유기실록세인 올리고머, 유기실록세인 중합체, C1 내지 C25 알킬, C2 내지 C25 알켄일, C2 내지 C25 알킨일, 아릴, 및 C1-C25 알킬, C2-C25 알켄일 및/또는 C2-C25 알킨일 중 하나 이상으로 치환된 아릴. 이들 중 임의 기들은 부분적으로 또는 완전히 할로겐화될 수 있다. 바람직하게는, R, 및 임의적으로 Y1 및 Y2 중 하나 또는 둘 다는 메틸, 에틸, 프로필, 뷰틸, 페닐, 펜타플루오로페닐, 1,1,2-트라이메틸프로필(텍실(thexyl)) 및 알릴로부터 독립적으로 선택된다. 또한, 이들 중 임의 기는 부분적으로 또는 완전히 할로겐화될 수 있다.Advantageously, R and optionally one or both of Y 1 and Y 2 are independently selected from the following organic groups or organosiloxanes: organosiloxane oligomers, organosiloxane polymers, C 1 To C 25 alkyl, C 2 to C 25 alkenyl, C 2 to C 25 alkynyl, aryl, and C 1 -C 25 alkyl, C 2 -C 25 alkenyl and / or C 2 -C 25 alkynyl Aryl substituted by the above. Any of these groups may be partially or fully halogenated. Preferably, R and optionally one or both of Y 1 and Y 2 are methyl, ethyl, propyl, butyl, phenyl, pentafluorophenyl, 1,1,2-trimethylpropyl (thexyl) and Independently selected from allyl. In addition, any of these groups may be partially or fully halogenated.

유전체 표면은 하이드록실 기, 또는 주변 수성 환경 하에서 가수분해하여 하이드록실 기를 형성하는 기를 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 유전체 표 면의 작용화는 바람직하게는 표면 기의 상호작용, 바람직하게는 반응을 포함한다.The dielectric surface preferably contains hydroxyl groups or groups that hydrolyze under ambient aqueous environment to form hydroxyl groups. In this case, the functionalization of the dielectric surface preferably comprises the interaction of the surface groups, preferably the reaction.

따라서, 본 발명은 추가적인 이점을 제공할 수 있다. 이것은 종종 표면의 유전 상수가 벌크의 유전 상수보다 큰 경우이다. 이것에 대한 하나의 이유는 유전체의 표면 상에 하이드록실 기가 존재하기 때문이다. 이러한 하이드록실 기는 표면 상에서 유리한 물의 흡수를 초래할 수 있다. 흡수된 물은 표면에서의 유전 상수를 증가시킬 것으로 생각된다. 또한, 유전체가 다공성 물질을 포함하는 경우, 물 분자는 기공의 침투를 통해 벌크 물질 중으로 흡수될 수 있고, 따라서 벌크 유전 상수가 증가될 수 있다. 그러므로, 하이드록실 기의 상호 작용 또는 반응을 통해 표면을 작용화시킴으로써 표면 상에서의 물의 흡수가 덜 촉진되고, 그럼으로써 표면 유전 상수가 감소된다. 만일 유전체층이 다공성인 경우, 작용화는 또한 물의 흡수 때문에 벌크 유전 상수의 증가를 최소로 유지하게 할 수 있다. Thus, the present invention may provide additional advantages. This is often the case when the surface dielectric constant is greater than the bulk dielectric constant. One reason for this is the presence of hydroxyl groups on the surface of the dielectric. Such hydroxyl groups can result in the absorption of favorable water on the surface. The absorbed water is believed to increase the dielectric constant at the surface. In addition, when the dielectric comprises a porous material, water molecules can be absorbed into the bulk material through the penetration of pores, thus increasing the bulk dielectric constant. Therefore, by functionalizing the surface through the interaction or reaction of hydroxyl groups, the uptake of water on the surface is less facilitated, thereby reducing the surface dielectric constant. If the dielectric layer is porous, functionalization can also keep the increase in bulk dielectric constant to a minimum due to water absorption.

산화 규소-함유 물질의 경우에 있어서, 수분과의 반응으로 물질의 표면에서 Si-O-Si(실록세인) 결합의 파쇄 또는 가수분해에 의해 표면 하이드록실 기가 생성된다. 이러한 결합이 전형적으로 4 또는 6원 실록세인 고리의 일부이기 때문에 이러한 결합들은 통상적으로 뒤틀리게 된다. 또한, 금속 산화물과 같은 다른 물질에 있어서, 하이드록실기는 또한 수분과의 반응에 의해 표면에서 형성될 수 있다.In the case of silicon oxide-containing materials, surface hydroxyl groups are produced by the disruption or hydrolysis of Si—O—Si (siloxane) bonds at the surface of the material in reaction with moisture. Since these bonds are typically part of a 4 or 6 membered siloxane ring, these bonds are typically twisted. In addition, in other materials such as metal oxides, hydroxyl groups may also be formed at the surface by reaction with moisture.

다공성 유전체의 경우에 있어서, 표면의 수화 및 벌크 물질의 수화는 특히 당면의 문제가 된다. 본 발명의 이점은 수화와 관련된 특정 문제를 해결할 수 있다는 것이다. 먼저, 캐핑층의 형성 전에 표면을 연마하는 경우, 이것은 통상적으로 수계 슬러리의 존재 하에서 실시된다. 그러므로, 표면 하이드록실 기와 상호작 용하거나 반응하는 유기 화합물로 표면을 처리하면 동시에 표면이 탈수(흡수된 물과의 반응에 의해)될 수 있고, 이것은 또한 벌크 물질의 탈수를 초래할 수 있다. 이러한 방식으로, 유전체 물질의 유전 상수가 유리하게 감소될 수 있다.In the case of porous dielectrics, the hydration of the surface and the hydration of the bulk material are particularly problematic. An advantage of the present invention is that it can solve certain problems related to hydration. First, when the surface is polished prior to the formation of the capping layer, this is usually done in the presence of an aqueous slurry. Therefore, treating the surface with an organic compound that interacts with or reacts with surface hydroxyl groups can simultaneously dehydrate the surface (by reaction with absorbed water), which can also lead to dehydration of the bulk material. In this way, the dielectric constant of the dielectric material can be advantageously reduced.

두 번째로, 캐핑층이 수용액으로부터 전도성 인터커넥트 상에 증착되는 경우, 유전체 표면 상의 유기 층의 존재로 인해 증착 공정동안 유전체 표면 상에서 물의 흡수 속도가 감소되거나 방지될 수 있다. 이로 인해 다시 유전체 표면 및 유전체 벌크의 유전 상수가 최소로 유지될 수 있다.Secondly, when the capping layer is deposited from the aqueous solution onto the conductive interconnect, the presence of an organic layer on the dielectric surface can reduce or prevent the rate of water absorption on the dielectric surface during the deposition process. This, in turn, allows the dielectric constant of the dielectric surface and dielectric bulk to be kept to a minimum.

이것은 반도체 소자, 특히 다공성 유전체를 함유하는 반도체 소자를 처리하기 위해 사용될 수 있는 방법의 범위를 확대시키는 부가적인 이점을 초래할 수 있다. 그러므로, 화학적 기계적 연마 및 무전해 증착이 이제 이러한 공정동안 표면의 수화를 최소로 하기 위한 어떤 단계의 실행을 필요로 하지 않고 사용될 수 있다.This may result in the added benefit of broadening the range of methods that can be used to process semiconductor devices, in particular semiconductor devices containing porous dielectrics. Therefore, chemical mechanical polishing and electroless deposition can now be used without requiring any steps to minimize hydration of the surface during this process.

바람직하게는, 캐핑층의 형성을 위한 공정은 유전체층의 상부 표면을 작용화시키는 단계 이전에, 도체의 상부 표면을 연마시켜 상기 표면이 유전체의 상부 표면과 실질적으로 동일 평면을 이루는 단계를 추가적으로 포함한다. 하나 이상의 도체의 상부 표면의 연마 단계는 화학적 기계적 연마(CMP)의 통상의 기법을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 캐핑층의 증착 전의 유전체 표면의 예비처리가, 연마 후 표면 상에 남아있는 잔유물의 제거를 초래할 수 있는 추가적인 이점을 갖는다.Preferably, the process for forming the capping layer further comprises grinding the upper surface of the conductor so that the surface is substantially coplanar with the upper surface of the dielectric prior to functionalizing the upper surface of the dielectric layer. The polishing of the top surface of the one or more conductors preferably comprises conventional techniques of chemical mechanical polishing (CMP). In this case, pretreatment of the dielectric surface prior to deposition of the capping layer has the additional advantage of causing removal of residues remaining on the surface after polishing.

하나 이상의 도체는 Cu 또는 이것의 합금을 포함하는 것이 바람직하다. 대 안적으로, 또는 상기와 결부하여, Ag 또는 이것의 합금이 사용될 수 있다.At least one conductor preferably comprises Cu or an alloy thereof. Alternatively, or in combination with the above, Ag or an alloy thereof may be used.

유전체층은 바람직하게는 규소의 산화물 또는 규소의 탄산화된 산화물을 포함한다. 적합한 예에는 이산화 규소 또는 탄산화된 이산화 규소를 포함한다. 유전체층은 다공성 또는 비다공성 층일 수 있다.The dielectric layer preferably comprises an oxide of silicon or a carbonated oxide of silicon. Suitable examples include silicon dioxide or carbonated silicon dioxide. The dielectric layer may be a porous or nonporous layer.

캐핑층은 전형적으로 금속, 전형적으로 금속의 합금, 바람직하게는 예를들면 Co, Ni, W, Mo, B, P 및 Sn 중 하나 이상을 포함하는 삼원 합금 조성물을 포함한다. 적합한 예로서 CoP, CoB, CoWP, CoWB, CoMoB, CoWBP, NiP, NiB, NiMoP, 및 CoSnP를 포함한다.The capping layer typically comprises a ternary alloy composition comprising a metal, typically an alloy of the metal, preferably one or more of Co, Ni, W, Mo, B, P and Sn. Suitable examples include CoP, CoB, CoWP, CoWB, CoMoB, CoWBP, NiP, NiB, NiMoP, and CoSnP.

캐핑층은 무전해 증착을 포함하는 공정에 의해 증착되는 것이 바람직하다. 이 공정은 선택적이어서, 캐핑층은 근본적으로 인터커넥트 구조 상에만 증착되고, 유전체 표면 상에는 증착되지 않는다. 이 공정은 합금 캐핑층으로 혼입될 여러 금속의 염 용액 중으로 인터커넥트를 함유하는 표면을 위치시키는 것을 포함한다. 환원제는 일반적으로 용액 중에 혼입된다. 환원제가 금속염이 금속으로 환원되는 것을 촉진할 수 있다고 생각된다. 용액의 pH를 변경시키는 산 또는 염기가 상기 용액에 또한 첨가될 수 있다. 또한, 용액을 완충시키기 위하여 염이 첨가될 수 있다. 도금 용액에 또한 계면활성제 및/또는 착화제가 혼입될 수 있다.The capping layer is preferably deposited by a process including electroless deposition. This process is optional so that the capping layer is essentially deposited only on the interconnect structure and not on the dielectric surface. This process involves placing the surface containing the interconnect in a salt solution of various metals to be incorporated into the alloy capping layer. The reducing agent is generally incorporated into the solution. It is believed that the reducing agent can promote the reduction of the metal salt to the metal. Acids or bases that change the pH of the solution may also be added to the solution. In addition, salts may be added to buffer the solution. Surfactants and / or complexing agents may also be incorporated into the plating solutions.

CoWP의 무전해 증착용 용액은 예를들면 텅스테이트 염(WO4 2-), 예컨대 나트륨, 암모늄 염 또는 테트라메틸암모늄 염; 코발트 염, 예컨대 염화물 또는 황산염; 차아인산염, 예컨대 나트륨염, 암모늄 염 또는 테트라메틸암모늄염을 포함할 수 있 으며, EDTA가 착화제로서 첨가될 수 있으며, 테트라메틸-암모늄 하이드록사이드가 pH를 변경시키기 위해 첨가될 수 있다. 구연산염 이온이 용액을 완충시키기 위해 첨가될 수 있다. 이들 성분들 각각은 물 용매 1ℓ 당 5 내지 100g의 범위의 비율로 용액 중에 첨가된다. 또한, 계면활성제는 용액 1ℓ 당 0.1 내지 5g의 범위와 같이 낮은 농도로 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 반응 용액은 40 내지 90℃의 온도 범위, 더욱 바람직하게는 45 내지 60℃의 온도 범위로 유지된다. 용액의 pH는 8.5 내지 13, 바람직하게는 8.5 내지 9.5일 수 있다. 금속 캡(cap) 층에 대한 무전해 증착 기법의 추가적인 상세한 내용은 문헌[Electrochim . Acta 44, 3639-3649 (1999)]에 기술되어 있다. Solutions for electroless deposition of CoWPs include, for example, tungstate salts (WO 4 2- ) such as sodium, ammonium salts or tetramethylammonium salts; Cobalt salts such as chlorides or sulfates; Hypophosphites such as sodium salts, ammonium salts or tetramethylammonium salts, EDTA may be added as a complexing agent, and tetramethyl-ammonium hydroxide may be added to change the pH. Citrate ions can be added to buffer the solution. Each of these components is added in solution at a rate ranging from 5 to 100 g per liter of water solvent. In addition, the surfactant may be added at a low concentration, such as in the range of 0.1 to 5 g per liter of solution. Preferably, the reaction solution is maintained in a temperature range of 40 to 90 ° C, more preferably in a temperature range of 45 to 60 ° C. The pH of the solution may be 8.5 to 13, preferably 8.5 to 9.5. Further details of the electroless deposition technique for metal cap layers can be found in Electrochim . Acta 44 , 3639-3649 (1999).

유전체 표면과 유기실레인과의 반응이 용액 중에서 실시될 때, 반응물의 과도한 중합을 방지하기 위하여 주의가 요구될 수 있다. 과도한 중합은 반응 용액이 흐리게 되는 것을 특징으로 한다. 예를들면, 중합은 고 농도의 반응물에 의해 촉진된다. 그러므로, 화학식 I의 화합물 또는 이것의 가수분해 생성물의 농도는 10-4 내지 10-2 molcm-3 범위인 것이 바람직하다.When the reaction of the dielectric surface with the organosilane is carried out in solution, care may be required to prevent excessive polymerization of the reactants. Excessive polymerization is characterized by clouding of the reaction solution. For example, polymerization is promoted by high concentrations of reactants. Therefore, the concentration of the compound of formula (I) or its hydrolysis product is preferably in the range of 10 −4 to 10 −2 molcm −3 .

다른 유리한 반응 조건은 20 내지 85℃의 반응 온도, 바람직하게는 20 내지 50℃의 반응 온도를 포함한다. 유전체층이 반응 용액에 방치되는 시간은 바람직하게는 240분 이하, 더욱 바람직하게는 30분 이하, 더욱 바람직하게는 20초 내지 5분, 더욱 바람직하게는 2분 이하이다.Other advantageous reaction conditions include a reaction temperature of 20 to 85 ° C., preferably 20 to 50 ° C. The time for which the dielectric layer is left in the reaction solution is preferably 240 minutes or less, more preferably 30 minutes or less, more preferably 20 seconds to 5 minutes, further preferably 2 minutes or less.

화학식 I의 화합물은 또한 분무에 의해 표면에 도포될 수 있다. 더욱 특별 하게는, 화합물은 유기 용매 중에 용해되어 표면 상에 분무될 수 있거나, 또는 화합물은 순수한 형태로 표면 상에 도포될 수 있다. 바람직하게는, 화합물은 불활성 대기 하에서 표면 상에 분무될 수 있다. 불활성 대기는 원칙적으로 수분을 매우 적게 함유하거나 전혀 함유하지 않아야 한다(예들들면, 바람직하게는 1% 미만의 습도). 또한, 불활성 대기는 아르곤, 질소 및/또는 이산화 탄소 중 하나 이상의 가스를 함유할 수 있다.The compounds of formula (I) can also be applied to the surface by spraying. More particularly, the compound may be dissolved in an organic solvent and sprayed onto the surface, or the compound may be applied onto the surface in pure form. Preferably, the compound may be sprayed on the surface under an inert atmosphere. Inert atmospheres should in principle contain very little or no moisture (eg, preferably less than 1% humidity). Inert atmospheres may also contain one or more gases of argon, nitrogen and / or carbon dioxide.

작용화는 또한 랑무이르-블로드게트(Langmuir-Blodgett) 기법에 의해 달성될 수 있다. Functionalization can also be accomplished by the Langmuir-Blodgett technique.

유기규소 화합물은 용액 그 자체로 또는 첨가제를 함유하는 용액으로 첨가될 수 있다. 상기 두 경우 중 하나에 있어서, 유기 성분을 함유하는 용액으로의 표면의 처리는 표면의 세정 전에 일어날 수 있거나 세정 후에 일어날 수 있으며, 또는 세정 후 표면의 처리가 일어나고 표면의 처리가 세정 전에 또다시 일어날 수 있다. 이러한 세정은 하기 단계 a) 및 b)중 하나의 단계 또는 두 개의 단계를 포함할 수 있다:The organosilicon compound may be added as a solution by itself or as a solution containing additives. In either case, treatment of the surface with a solution containing an organic component may occur before or after the cleaning of the surface, or after the cleaning of the surface occurs and treatment of the surface occurs again before cleaning. Can be. Such cleaning may comprise one or two of the following steps a) and b):

a) 무기산 또는 무기 염기, 예컨대 과황산 암모늄, 인산 암모늄, 불화 암모늄 또는 수산화 암모늄으로의 처리;a) treatment with inorganic acids or inorganic bases such as ammonium persulfate, ammonium phosphate, ammonium fluoride or ammonium hydroxide;

b) 유기산 또는 유기 염기, 예컨대 구연산, 옥살산, 말산, 아세트산, 타르타르산, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드, 아미노에탄올로의 처리.b) treatment with organic acids or organic bases such as citric acid, oxalic acid, malic acid, acetic acid, tartaric acid, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, aminoethanol.

이러한 단계는 차례대로(즉, 단계 a) 후, 단계 b)) 또는 역순(즉, 단계 b) 후 단계 a))으로 실시될 수 있거나, 또는 상기 단계 중 하나가 유기 성분으로의 본 발명의 처리 단계 전에 실시되고, 다른 하나의 단계가 상기 본 발명의 처리 단계 후에 실시될 수 있거나, 또는 상기 단계 a) 및 b) 중 하나 또는 둘 다가 본 발명의 처리 전에 실시될 수 있거나, 또는 상기 단계 a) 및 b) 중 하나 또는 둘 다가 상기 본 발명의 처리 후에 실시될 수 있다. This step can be carried out in sequence (ie after step a), step b)) or in reverse order (ie step b) after step b), or one of the above steps is the treatment of the invention with organic components. May be carried out before the step, another step may be carried out after the treatment step of the present invention, or one or both of steps a) and b) may be carried out before the process of the present invention, or step a) One or both of b and b) may be carried out after the treatment of the present invention.

바람직한 실시양태에서, 유전체 표면을 작용화시키기 위하여 단계 a) 및 b)는 유기 성분만을 함유하는 용액, 더욱 바람직하게는 유기규소 화합물, 예컨대 화학식 I의 구조를 갖는 화합물로 표면을 처리하기 전에 실시된다.In a preferred embodiment, steps a) and b) are carried out prior to treating the surface with a solution containing only organic components, more preferably organosilicon compounds, such as compounds having the structure of formula I, in order to functionalize the dielectric surface. .

예비처리 용액은 물 및 유기 용매 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 특히 예비처리 용액이 수계인 경우, 조-용매가 포함된다. 조-용매는 계면활성제와 같이 용액 성분의 가용성을 증진시킬 수 있다. 또한, 조-용매는 이러한 조-용매가 존재하지 않는 경우에 비하여 반응 용액 및 용액 중의 성분의 분배를 더욱 균일하게 할 수 있다. 바람직하게는, 조-용매는 알콜이며, 더욱 바람직하게는 에탄올 및/또는 아이소프로필 알콜(IPA)이다.The pretreatment solution may comprise one or more of water and an organic solvent. Preferably, co-solvents are included, especially if the pretreatment solution is water-based. Co-solvents can enhance the solubility of solution components, such as surfactants. In addition, the co-solvent can make the distribution of the reaction solution and the components in the solution more uniform than in the absence of such co-solvent. Preferably, the co-solvent is an alcohol, more preferably ethanol and / or isopropyl alcohol (IPA).

화학식 I의 구조를 갖는 성분에 더하여, 예비처리 용액은 다수의 다른 첨가제를 포함할 수 있다. In addition to the component having the structure of formula (I), the pretreatment solution may comprise a number of other additives.

예를들면, 용액은 착화제, 예컨대 EDTA(에틸렌다이아민테트라아세트산) 또는 이것의 유도체 또는 염을 포함할 수 있다. 착화제는 표면 상에 흡수된 임의 금속 종의 제거를 도울 수 있다. 유기산이 또한 착화제로서 작용할 수 있다. For example, the solution may comprise a complexing agent such as EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) or a derivative or salt thereof. Complexing agents can assist in the removal of any metal species absorbed on the surface. Organic acids may also act as complexing agents.

표면 상에서 예비처리 용액의 습윤을 돕기 위하여, 용액 중의 다양한 성분의 가용성을 돕기 위하여, 및/또는 표면의 세정을 돕기 위하여 예비처리 용액은 또한 계면 활성제를 포함할 수 있다. 다양한 계면활성제가 사용될 수 있다. 폴리(에틸렌옥사이드) 및 폴리(프로필렌)옥사이드의 블록 공중합체를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 두 기들은 소수성 표면 및 친수성 표면 상에 효과적으로 흡수되고, 블록 공중합체에 존재하는 각 기들의 길이 및 비는 용도에 따라 용이하게 조정될 수 있다.The pretreatment solution may also include a surfactant to aid in the wetting of the pretreatment solution on the surface, to aid in the solubility of the various components in the solution, and / or to aid in cleaning the surface. Various surfactants can be used. It may be advantageous to use block copolymers of poly (ethyleneoxide) and poly (propylene) oxide. These two groups are effectively absorbed on the hydrophobic and hydrophilic surfaces, and the length and ratio of each group present in the block copolymer can be easily adjusted according to the application.

예비처리 용액은 산성이거나 염기성일 수 있다. 상기 예비처리 용액으로 표면을 처리하기 전 또는 후에 상술된 단계 a) 및 b) 중 어느 것도 실시되지 않은 경우, 예비처리 용액은 3 미만의 pH를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 예비처리 용액은 산, 바람직하게는 유기산, 예를들면 구연산 및/또는 말산을 포함할 수 있다. 예비처리 용액은 또한 무기산, 예를들면 과황산 암모늄과 같은 암모늄 염을 포함할 수 있다.The pretreatment solution may be acidic or basic. If none of the steps a) and b) described above have been carried out before or after treating the surface with the pretreatment solution, the pretreatment solution preferably has a pH of less than 3. Thus, the pretreatment solution may comprise an acid, preferably an organic acid, for example citric acid and / or malic acid. The pretreatment solution may also comprise an inorganic acid, for example an ammonium salt such as ammonium persulfate.

상기로부터 분명한 바와 같이, 본 발명은 반도체 구성에서 선택적인 무전해 증착을 위한 예비세정 단계를 제공하는 것이다.As is apparent from the above, the present invention provides a precleaning step for selective electroless deposition in semiconductor configurations.

제 2 양태에 있어서, 본 발명은 반도체 소자용 전도성 인터커넥트 상에 캐핑층을 형성하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은In a second aspect, the present invention relates to a method for forming a capping layer on a conductive interconnect for a semiconductor device, the method comprising

Cu 또는 이것의 합금을 포함하는 하나 이상의 도체를 Si 또는 이것의 산화물 또는 이것의 탄산화된 산화물을 포함하는 유전체층에 제공하는 단계, 및Providing at least one conductor comprising Cu or an alloy thereof to a dielectric layer comprising Si or an oxide thereof or a carbonated oxide thereof, and

하나 이상의 도체의 상부 표면 상에 캐핑층을 증착시키는 단계를 포함하며,Depositing a capping layer on the top surface of the one or more conductors,

캐핑층을 증착시키기 전에, 유전체층의 상부 표면을 반응성 유기작용성 유기실록세 인 올리고머와 반응시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.Before depositing the capping layer, the method further comprises reacting the top surface of the dielectric layer with a reactive organofunctional organosiloxane oligomer.

반응성 유기작용성 실록세인 올리고머는 물의 존재 하에서 제공될 수 있다.Reactive organofunctional siloxane oligomers may be provided in the presence of water.

제 1 양태와 관련하여 상기에서 기술된 특징들이 단독으로 또는 조합하여 제 2 양태에도 또한 적용될 수 있다.The features described above in connection with the first aspect may also be applied to the second aspect alone or in combination.

제 3 양태에 있어서, 본 발명은 본원에서 기술된 바와 같은 방법에 의해 형성될 수 있는 반도체 소자용 전도성 인터커넥트의 제공에 관한 것이다.In a third aspect, the present invention relates to the provision of a conductive interconnect for a semiconductor device, which may be formed by a method as described herein.

제 4 양태에 있어서, 본 발명은 (i) 유전체 표면 상에 임의 결함의 수 및/또는 효과를 감소시키거나 또는 유전체 표면의 표면 특성을 개질시키기 위하여 작용화시킨 상부 표면에 제공된 하나 이상의 도체를 갖는 유전체층, 및 (ii) 하나 이상의 도체의 적어도 일부의 상부 표면에 제공된 캐핑층을 포함하는, 반도체 소자용 전도성 인터커넥트의 제공에 관한 것이다.In a fourth aspect, the present invention has (i) having at least one conductor provided on the top surface functionalized to reduce the number and / or effect of any defects on the dielectric surface or to modify the surface properties of the dielectric surface. A dielectric layer, and (ii) a capping layer provided on an upper surface of at least a portion of one or more conductors.

제 5 양태에 있어서, 본 발명은 전술된 바와 같은 전도성 인터커넥트를 포함하는 반도체 소자에 관한 것이다.In a fifth aspect, the invention relates to a semiconductor device comprising a conductive interconnect as described above.

제 6 양태에 있어서, 본 발명은 하나 이상의 도체를 갖는 유전체층을 이것의 표면 상에서 작용화시키기 위한 유기 화합물의 용도의 제공에 관한 것으로, 상기 용도는 하나 이상의 도체의 적어도 일부의 상부 표면 상에 캐핑층을 증착시키기 전에 유전체층과 유기 화합물을 반응시키는 것을 포함하고, 상기 유기 화합물은 화학식 I의 구조를 갖는다:In a sixth aspect, the present invention relates to the use of an organic compound for functionalizing a dielectric layer having at least one conductor on its surface, wherein the use is a capping layer on at least a portion of at least a portion of the conductor. Reacting the dielectric layer with the organic compound prior to depositing the organic compound, wherein the organic compound has the structure of Formula I:

화학식 IFormula I

Figure 112008023149517-PCT00003
Figure 112008023149517-PCT00003

상기 식에서, X는 작용기이며, R은 유기기 또는 유기실록세인 기이며, Y1은 작용기 또는 유기기 또는 유기실록세인 기이며, Y2는 작용기 또는 유기기 또는 유기실록세인 기이되, 상기 작용기는 NH2, 2급 아민, 3급 아민, 아세트아마이드, 트라이플루오로아세트아마이드, 이미다졸, 유레아, OH, 알킬옥시, 아크릴옥시, 아세테이트, SH, 알킬티올, 설폰에이트, 메타노설폰에이트, 및 시아나이드, 및 이들의 염으로부터 독립적으로 선택된다.Wherein X is a functional group, R is an organic group or an organosiloxane group, Y 1 is a functional group or an organic group or an organosiloxane group, and Y 2 is a functional group or an organic group or an organosiloxane group, and the functional group NH 2 , secondary amine, tertiary amine, acetamide, trifluoroacetamide, imidazole, urea, OH, alkyloxy, acryloxy, acetate, SH, alkylthiol, sulfonate, metanosulfonate, and cya Ide, and salts thereof.

제 1 양태와 관련하여 상기에서 기술된 특징들이 단독으로 또는 조합되어 제 2 양태, 제 3 양태, 제 4 양태, 제 5 양태 및 제 6 양태에 동일하게 적용될 수 있다. The features described above in connection with the first aspect may be equally applied to the second, third, fourth, fifth and sixth aspects alone or in combination.

이제, 본 발명은 하기 비제한적인 실시예를 참고로 하여 추가적으로 설명될 것이다.The invention will now be further described with reference to the following non-limiting examples.

비교예 1Comparative Example 1

이산화 규소 표면 상에서 구리 인터커넥트의 통상적인 배열을 화학적 기계적 연마 후에 제공하였다. 물 1ℓ에 20g의 구연산, 20g의 말산 및 20g의 과황산 암모늄을 함유하는 용액을 제조하였다. 용액의 pH는 2.8 내지 2.9인 것으로 측정되었다. 이산화 규소/구리 인터커넥트의 표면을 비이커 중에 2분 동안 22℃에서 상기 용액에 침지시켰다. 이어서, 프리스케일(Freescale)의 이름으로 미국 특허 출원 제 2005/0048773 호(미국 특허 제 6,924,232 호)에 기술된 바와 같이, 캐핑층의 무전해 증착용 용액으로 표면을 이동시켰다. 용액을 55℃에서 50초 동안 처리한 후, 상기 용액을 제거하고 건조시켰다.Conventional arrangements of copper interconnects on silicon dioxide surfaces were provided after chemical mechanical polishing. A solution containing 20 g citric acid, 20 g malic acid and 20 g ammonium persulfate was prepared in 1 liter of water. The pH of the solution was determined to be 2.8 to 2.9. The surface of the silicon dioxide / copper interconnect was immersed in the solution at 22 ° C. for 2 minutes in a beaker. The surface was then transferred to a solution for electroless deposition of capping layers, as described in US Patent Application 2005/0048773 (US Pat. No. 6,924,232) under the name of Freescale. The solution was treated at 55 ° C. for 50 seconds, after which the solution was removed and dried.

표면의 사진이 도 1에 도시되어 있다. 유전체 표면 상에 캐핑층이 증착된 부분들을 더 밝은 유전체 표면 상에 더 검은 물질의 점으로서 분명하게 볼 수 있다. 캐핑층의 이러한 비선택적인 증착은 유전체 표면 상의 잔유물의 결과인 것으로 생각된다.A photograph of the surface is shown in FIG. 1. The portions where the capping layer has been deposited on the dielectric surface can be clearly seen as dots of darker material on the brighter dielectric surface. This non-selective deposition of the capping layer is believed to be the result of the residue on the dielectric surface.

실시예 1Example 1

이산화 규소 표면 상에서 구리 인터커넥트의 통상적인 배열을 화학적 기계적 연마 후에 제공하였다. 물 1ℓ에 20g의 구연산, 20g의 말산 및 20g의 과황산 암모늄을 함유하는 용액을 제조하였다. 여기에 0.5중량%의 시벤토 다이나실란(Sivento Dynasylan) HS2627를 첨가하였다. 시벤토 다이나실란 HS2627은 데구사에 의해 공급되며, 이것은 물에 가용성인 실록세인 올리고머인 것으로 알려져 있다. 상기 실록세인 올리고머는 추가적으로 규소에 부착된 아미노 작용기 및 유기기를 포함한다. 용액의 pH는 2.9인 것으로 측정되었다. 이산화 규소/구리 인터커넥트의 표면 을 비이커 중에 2분 동안 22℃에서 상기 용액에 침지시켰다. 이어서, 프리스케일의 이름으로 미국 특허 출원 제 2005/0048773 호에 기술된 바와 같이, 캐핑층의 무전해 증착용 용액으로 표면을 이동시켰다. 용액을 55℃에서 50초 동안 처리한 후, 상기 용액을 제거하고 건조시켰다.Conventional arrangements of copper interconnects on silicon dioxide surfaces were provided after chemical mechanical polishing. A solution containing 20 g citric acid, 20 g malic acid and 20 g ammonium persulfate was prepared in 1 liter of water. 0.5 wt% Sivento Dynasylan HS2627 was added thereto. The civento dynasilane HS2627 is supplied by Degussa, which is known to be a soluble siloxane oligomer in water. The siloxane oligomers additionally comprise amino and organic groups attached to silicon. The pH of the solution was determined to be 2.9. The surface of the silicon dioxide / copper interconnect was immersed in the solution at 22 ° C. for 2 minutes in a beaker. The surface was then transferred to a solution for electroless deposition of a capping layer, as described in US Patent Application 2005/0048773 in the name of Freescale. The solution was treated at 55 ° C. for 50 seconds, after which the solution was removed and dried.

표면의 사진이 도 2에 도시되어 있다. 비교예 1과 다르게, 깨끗한 표면이 관측된 바, 이것은 캐핑층의 선택적 증착이 비교예의 경우에서 보다 더욱 크다는 것을 의미한다.A photograph of the surface is shown in FIG. 2. Unlike Comparative Example 1, a clean surface was observed, which means that the selective deposition of the capping layer was larger than in the case of Comparative Example.

Claims (38)

반도체 소자용 전도성 인터커넥트 상에 캐핑층을 형성하는 방법으로서,A method of forming a capping layer on a conductive interconnect for a semiconductor device, the method comprising: (a) 유전체층에 하나 이상의 도체를 제공하는 단계, 및(a) providing one or more conductors in the dielectric layer, and (b) 하나 이상의 도체의 적어도 일부의 상부 표면 상에 캐핑층을 증착시키는 단계를 포함하며,(b) depositing a capping layer on the top surface of at least a portion of the one or more conductors, (c) 캐핑층을 증착시키기 전에, 유전체층을 액상에서 하기 화학식 I의 유기 화합물과 반응시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:(c) reacting the dielectric layer with an organic compound of formula (I) in a liquid phase before depositing the capping layer: 화학식 IFormula I
Figure 112008023149517-PCT00004
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상기 식에서, Where X는 작용기이며, R은 유기기 또는 유기실록세인 기이며, Y1은 작용기 또는 유기기 또는 유기실록세인 기이며, Y2는 작용기 또는 유기기 또는 유기실록세인 기이되, 상기 작용기는 NH2, 2급 아민, 3급 아민, 아세트아마이드, 트라이플루오로아세트아마이드, 이미다졸, 유레아, OH, 알킬옥시, 아크릴옥시, 아세테이트, SH, 알킬티올, 설폰에이트, 메타노설폰에이트, 및 시아나이드, 및 이들의 염으로부터 독 립적으로 선택된다.X is a functional group, R is an organic group or an organosiloxane group, Y 1 is a functional group or an organic group or an organosiloxane group, Y 2 is a functional group or an organic group or an organosiloxane group, and the functional group is NH 2 , Secondary amines, tertiary amines, acetamide, trifluoroacetamide, imidazole, urea, OH, alkyloxy, acryloxy, acetate, SH, alkylthiol, sulfonate, metanosulfonate, and cyanide, and Independently from these salts.
제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 유전체층을 유기 화합물과 반응시키는 단계 이전에, 하나 이상의 도체의 상부 표면을 연마하여 상기 표면이 유전체의 상부 표면과 실질적으로 동일한 평면을 이루는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.Prior to reacting the dielectric layer with the organic compound, the method further comprises polishing the top surface of the at least one conductor so that the surface is substantially flush with the top surface of the dielectric. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 하나 이상의 도체의 상부 표면의 연마 단계가 화학적 기계적 연마(CMP)를 포함하는 방법.Wherein the polishing of the top surface of the one or more conductors comprises chemical mechanical polishing (CMP). 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 하나 이상의 도체가 Cu 또는 이것의 합금, 또는 Ag 또는 이것의 합금을 포함하는 방법.At least one conductor comprises Cu or an alloy thereof, or Ag or an alloy thereof. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 유전체층이 규소의 산화물 또는 규소의 탄산화된 산화물을 포함하는 방법.Wherein the dielectric layer comprises an oxide of silicon or a carbonated oxide of silicon. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 유전체층이 이산화 규소 또는 탄산화된 이산화 규소를 포함하는 방법. Wherein the dielectric layer comprises silicon dioxide or carbonated silicon dioxide. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 유전체층이 다공성 층인 방법.The dielectric layer is a porous layer. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 캐핑층이 합금을 포함하는 방법.And the capping layer comprises an alloy. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 캐핑층이 삼원 합금 조성물을 포함하는 방법.And the capping layer comprises a ternary alloy composition. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 삼원 합금 조성물이 Co, Ni, W, Mo, B, P 및 Sn 중 하나 이상을 포함하는 방법.The ternary alloy composition comprises one or more of Co, Ni, W, Mo, B, P, and Sn. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 10, 캐핑층이 CoP, CoB, CoWP, CoWB, CoMoB, CoWBP, NiP, NiB, NiMoP, 및 CoSnP를 포함하는 방법.The capping layer comprises CoP, CoB, CoWP, CoWB, CoMoB, CoWBP, NiP, NiB, NiMoP, and CoSnP. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 11, 캐핑층이 무전해 증착에 의해 증착되는 방법.The capping layer is deposited by electroless deposition. 제 1 항 내지 12 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 12, R, 및 임의적으로 Y1 및 Y2 중 하나 또는 둘 다가 유기실록세인 올리고머, 유기실록세인 중합체, C1 내지 C25 알킬, C2 내지 C25 알켄일, C2 내지 C25 알킨일, 아릴, 및 C1-C25 알킬, C2-C25 알켄일 및/또는 C2-C25 알킨일 중 하나 이상으로 치환된 아릴로부터 선택된 유기기 및 유기실록세인 기로부터 독립적으로 선택되는 방법.R, and optionally one or both of Y 1 and Y 2 is an organosiloxane oligomer, an organosiloxane polymer, C 1 To C 25 alkyl, C 2 to C 25 alkenyl, C 2 to C 25 alkynyl, aryl, and C 1 -C 25 alkyl, C 2 -C 25 alkenyl and / or C 2 -C 25 alkynyl Independently selected from organic groups and organosiloxane groups selected from the above substituted aryl. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 유기실록세인 올리고머 또는 유기실록세인 중합체가 하기 화학식 II의 구조를 갖는 방법:Wherein the organosiloxane oligomer or organosiloxane polymer has the structure of Formula II: 화학식 IIFormula II
Figure 112008023149517-PCT00005
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상기 식에서, Y1, Y2, Y3, Y4 및 Y5는 제 1 항에 정의된 독립적으로 선택된 작용기 및/또는 유기기이고, n은 양의 정수이다. Wherein Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 and Y 5 are independently selected functional groups and / or organic groups as defined in claim 1 and n is a positive integer.
제 14 항에 있어서,The method of claim 14, n이 1 내지 20 범위인 방법.n is in the range 1-20. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, n이 1 내지 5 범위인 방법.n is in the range 1-5. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 16, 유기기가 하나 이상의 분지점을 함유하는 방법. Wherein the organic group contains at least one branch point. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 유기기가 둘 이상의 분지점을 함유하는 방법. Wherein the organic group contains at least two branch points. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 18, 화학식 I의 화합물이 유전체 표면과 반응하기 전에 가수분해되는 방법.A compound of formula I is hydrolyzed before reacting with the dielectric surface. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 19, 유전체 표면을 유기 화합물과 반응시키는 단계가 유기 용매를 포함하는 용매 중에서 실시되는 방법.Reacting the dielectric surface with an organic compound is carried out in a solvent comprising an organic solvent. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 20, 유전체 표면을 유기 화합물과 반응시키는 단계가 물을 포함하는 용매 중에서 실시되는 방법.Reacting the dielectric surface with an organic compound is carried out in a solvent comprising water. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 21, 유전체 표면을 유기 화합물과 반응시키는 단계가 산 및/또는 계면활성제를 포함하는 용액 중에서 실시되는 방법.Reacting the dielectric surface with an organic compound is carried out in a solution comprising an acid and / or a surfactant. 반도체 소자용 전도성 인터커넥트 상에 캐핑층을 형성하는 방법으로서,A method of forming a capping layer on a conductive interconnect for a semiconductor device, the method comprising: Cu 또는 이것의 합금을 포함하는 하나 이상의 도체를 Si 또는 이것의 산화물 또는 이것의 탄산화된 산화물을 포함하는 유전체층에 제공하는 단계, 및Providing at least one conductor comprising Cu or an alloy thereof to a dielectric layer comprising Si or an oxide thereof or a carbonated oxide thereof, and 하나 이상의 도체의 상부 표면 상에 캐핑층을 증착시키는 단계를 포함하며,Depositing a capping layer on the top surface of the one or more conductors, 캐핑층을 증착시키기 전에, 유전체층의 상부 표면을 반응성 유기작용성 유기실록세인 올리고머와 반응시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Prior to depositing the capping layer, further comprising reacting the top surface of the dielectric layer with a reactive organofunctional organosiloxane oligomer. 제 23 항에 있어서,The method of claim 23, 반응성 유기작용성 실록세인 올리고머가 물의 존재 하에서 제공되는 방법.A reactive organofunctional siloxane oligomer is provided in the presence of water. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에서 정의된 방법에 의해 형성되는 반도체 소자용 전도성 인터커넥트.25. A conductive interconnect for a semiconductor device formed by the method as defined in any one of claims 1 to 24. (i) 액상에서 하기 화학식 I의 유기 화합물과 유전체 표면을 반응시켜 작용화시킨 상부 표면에 제공된 하나 이상의 도체를 갖는 유전체층, 및 (ii) 하나 이상의 도체의 적어도 일부의 상부 표면에 제공된 캐핑층을 포함하는, 반도체 소자용 전도성 인터커넥트:(i) a dielectric layer having at least one conductor provided on a top surface functionalized by reacting an organic compound of formula (I) with a dielectric surface in a liquid phase, and (ii) a capping layer provided on the top surface of at least a portion of the at least one conductor. Conductive Interconnect for Semiconductor Devices 화학식 IFormula I
Figure 112008023149517-PCT00006
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상기 식에서, X는 작용기이며, R은 유기기 또는 유기실록세인 기이며, Y1은 작용기 또는 유기기 또는 유기실록세인 기이며, Y2는 작용기 또는 유기기 또는 유기실록세인 기이되, 상기 작용기는 NH2, 2급 아민, 3급 아민, 아세트아마이드, 트라이플루오로아세트아마이드, 이미다졸, 유레아, OH, 알킬옥시, 아크릴옥시, 아세테이트, SH, 알킬티올, 설폰에이트, 메타노설폰에이트, 및 시아나이드, 및 이들의 염으로부터 독립적으로 선택된다.Wherein X is a functional group, R is an organic group or an organosiloxane group, Y 1 is a functional group or an organic group or an organosiloxane group, and Y 2 is a functional group or an organic group or an organosiloxane group, and the functional group NH 2 , secondary amine, tertiary amine, acetamide, trifluoroacetamide, imidazole, urea, OH, alkyloxy, acryloxy, acetate, SH, alkylthiol, sulfonate, metanosulfonate, and cya Ide, and salts thereof.
제 26 항에 있어서,The method of claim 26, 유기 화합물이 반응성 유기작용성 실록세인 올리고머인 전도성 인터커넥트.A conductive interconnect in which the organic compound is a reactive organofunctional siloxane oligomer. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,The method of claim 26 or 27, 하나 이상의 도체가 Cu 또는 이것의 합금, 또는 Ag 또는 이것의 합금을 포함하는 전도성 인터커넥트.At least one conductor comprises Cu or an alloy thereof, or Ag or an alloy thereof. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 26 to 28, 유전체층이 규소의 산화물 또는 규소의 탄산화된 산화물을 포함하는 전도성 인터커넥트.A conductive interconnect in which the dielectric layer comprises an oxide of silicon or a carbonated oxide of silicon. 제 29 항에 있어서,The method of claim 29, 유전체층이 이산화 규소 또는 탄산화된 이산화 규소를 포함하는 전도성 인터커넥트. A conductive interconnect in which the dielectric layer comprises silicon dioxide or carbonated silicon dioxide. 제 26 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 26 to 30, 유전체층이 다공성 층인 전도성 인터커넥트.Conductive interconnect wherein the dielectric layer is a porous layer. 제 26 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 26 to 31, 캐핑층이 합금을 포함하는 전도성 인터커넥트.A conductive interconnect in which the capping layer comprises an alloy. 제 32 항에 있어서,The method of claim 32, 캐핑층이 삼원 합금 조성물을 포함하는 전도성 인터커넥트.A conductive interconnect wherein the capping layer comprises a ternary alloy composition. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 삼원 합금 조성물이 Co, Ni, W, Mo, B, P 및 Sn 중 하나 이상을 포함하는 전도성 인터커넥트.A conductive interconnect wherein the ternary alloy composition comprises at least one of Co, Ni, W, Mo, B, P, and Sn. 제 26 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 26 to 34, wherein 캐핑층이 CoP, CoB, CoWP, CoWB, CoMoB, CoWBP, NiP, NiB, NiMoP, 및 CoSnP를 포함하는 전도성 인터커넥트.Wherein the capping layer comprises CoP, CoB, CoWP, CoWB, CoMoB, CoWBP, NiP, NiB, NiMoP, and CoSnP. 제 26 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 26 to 35, 캐핑층이 무전해 증착된 캐핑층인 전도성 인터커넥트.A conductive interconnect in which the capping layer is an electroless deposited capping layer. 제 25 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에서 정의된 전도성 인터커넥트를 포함하는 반도체 소자.37. A semiconductor device comprising a conductive interconnect as defined in any of claims 25-36. 하나 이상의 도체를 갖는 유전체층을 이것의 표면 상에서 작용화시키기 위한 유기 화합물의 용도로서, As a use of an organic compound for functionalizing a dielectric layer having at least one conductor on its surface, 하나 이상의 도체의 적어도 일부의 상부 표면 상에 캐핑층을 증착시키기 전에, 하기 화학식 I의 유기 화합물을 유전체층과 반응시키는 것을 포함하는 용도:A method comprising reacting an organic compound of formula (I) with a dielectric layer prior to depositing a capping layer on at least a portion of at least a portion of the conductor: 화학식 IFormula I
Figure 112008023149517-PCT00007
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상기 식에서, X는 작용기이며, R은 유기기 또는 유기실록세인 기이며, Y1은 작용기 또는 유기기 또는 유기실록세인 기이며, Y2는 작용기 또는 유기기 또는 유기실록세인 기이되, 상기 작용기는 NH2, 2급 아민, 3급 아민, 아세트아마이드, 트라이플루오로아세트아마이드, 이미다졸, 유레아, OH, 알킬옥시, 아크릴옥시, 아세테이트, SH, 알킬티올, 설폰에이트, 메타노설폰에이트, 및 시아나이드, 및 이들의 염으로부터 독립적으로 선택된다.Wherein X is a functional group, R is an organic group or an organosiloxane group, Y 1 is a functional group or an organic group or an organosiloxane group, and Y 2 is a functional group or an organic group or an organosiloxane group, and the functional group NH 2 , secondary amine, tertiary amine, acetamide, trifluoroacetamide, imidazole, urea, OH, alkyloxy, acryloxy, acetate, SH, alkylthiol, sulfonate, metanosulfonate, and cya Ide, and salts thereof.
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