KR100269632B1 - 다층배선의형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다층 배선용 포토 마스크의 형성 방법에 관한 것으로서, 기판 상의 소정 부분에 다수 개의 제 1 배선을 형성하면서 상기 제 1 배선 사이의 소정 부분에 다수 개의 제 1 더미패턴을 형성하고 상기 기판 상에 상기 다수 개의 제 1 배선과 상기 다수 개의 제 1 더미패턴을 덮도록 제 1 층간절연막을 형성하는 공정과, 상기 공정을 n-1(n은 2이상의 자연수)번 수행하는 공정과, 상기 제 n 층간절연막 상에 다수 개의 제 n배선을 형성하는 공정을 구비한다. 따라서, 본 발명에 따른 다층 배선용 포토 마스크는 배선 패턴 및 더미패턴이 형성되어 상기 배선 패턴과 더미패턴을 덮는 층간절연막의 토포그라피를 개선시켜 상기 층간절연막 상에 형성되는 상부 배선의 단락을 방지할 수 있고, 로딩 이펙트도 함께 개선할 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 다층 배선의 형성 방법에 관한 것으로서, 특히, 다층 배선을 형성할 때 하부 배선층에 더미패턴(Dummy Pattern)을 형성하여 층간절연막을 평탄화 시킬 수 있는 다층 배선의 형성 방법에 관한 것이다.
반도체장치가 고집적화 됨에 따라 소자들의 크기도 감소되어 금속배선은 폭이 좁아질 뿐만 아니라 다층 배선(Interconnection Line)의 형성이 요구되었다. 다층 배선은 소자의 면적이 축소되는 것을 보상하는 것으로 다층 배선의 형성시 중요한 문제로 대두되는 것은 층간절연막(Inter Metal Dielectric)의 평탄화로서 하부 배선을 덮는 층간절연막 표면의 토포그래피(topography)를 향상시켜 상부 배선의 형성시에 상부 배선의 단락(short)을 방지할 수 있어야 한다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 다층 배선의 형성 방법을 도시하는 단면 공정도이다.
종래에는 도 1a에 나타낸 바와 같이 기판(11) 상에 구리(Cu), 텅스텐(W), 또는, 알루미늄(Al) 등의 도전물질을 증착하여 제 1 도전물층을 형성하고 상기 제 1 도전물층을 포토리쏘그래피(Photolithograpy) 방법으로 패터닝하여 다수 개의 제 1 배선(13)을 형성한다.
그런 후에, 도 1b에 나타낸 바와 같이 상기 기판(11) 상에 상기 제 1 배선(13)을 덮도록 절연 특성뿐만 아니라 양호한 리플로우(reflow) 특성을 가져 표면의 평탄화가 용이한 불순물이 고농도로 도핑된 BSG(Boro Silicate Glass), PSG(Phospho Silicate Glass) 또는 BPSG(Boro-Phospho Silicate Glass) 등으로 제 1 층간절연막(15)을 형성한다. 그리고, 상기 층간절연막(15) 상에 구리(Cu), 텅스텐(W), 또는, 알루미늄(Al) 등을 증착하여 제 2 도전물층(16)을 형성한다. 그리고, 상기 제 2 도전물층(16) 상에 빛과 반응한 부분이 현상액에 의해 제거되는 포지티브형의 포토레지스트(17)를 도포하고 유리(glass)나 석영(qurtz) 등과 같은 투광성이 양호한 평판(18) 상에 자외선이 투과하지 못하게 니켈(Ni), 크롬(Cr), 그리고 코발트(Co) 등과 같은 금속 박막을 선택적으로 형성하여 차광영역(19)을 한정한 포토 마스크(Photo Mask : PM)를 사용하여 노광한다.
다음으로 도 1c에 나타낸 바와 같이 상기 포토 마스크(PM)를 사용하여 노광된 상기 포토레지스트(17)를 현상처리하면 상기 포토 마스크(PM)의 차광영역(19)과 대응하는 부분에만 상기 포토레지스트(17)가 잔류하는 포토레지스트(17) 패턴이 형성되고 상기 포토레지스트(17) 패턴을 마스크로 사용하여 상기 제 2 도전물층(16)을 식각하고 상기 잔류하는 포토레지스트(17)를 제거하면 상기 포토 마스크(PM)의 차광영역(19)과 대응하는 부분에 제 2 배선(20)이 형성된다.
그리고, 도시한 두 층 이상의 다층 배선을 형성하려면 상술한 방법을 반복 진행하여 상기 제 2 배선 상에 제 2 층간절연막 및 제 3 배선을, …, 제 n-1 배선 상에 제 n-1 층간절연막 및 제 n 배선을 반복적으로 형성하여 n층의 배선을 갖는 다층 배선 반도체소자를 형성한다.
상술한 바와 같이 종래에는 기판 상의 소정 부분에 제 1 배선을 형성하고 상기 제 1 배선을 덮는 층간절연막을 형성한 후 상기 층간절연막 상의 소정 부분에 제 2 배선을 형성하는 방법을 반복적으로 진행하여 다층 배선을 형성하였다.
그러나, 다층 배선이 계속 형성되어 감에 따라 배선 패턴 사이의 층간절연막 평탄화공정에는 한계가 있고 배선 패턴이 있는 부분과 배선 패턴이 없는 부분의 토포그라피(Topography)가 불량하게 된다. 때문에, 하부에서 토포그라피 불량이 심하게 발생하게 되면 상부 배선의 패터닝을 위한 노광시에 할레이션(Halation), 또는, 광마진(Photo Margin)의 부족으로 상기 층간절연막 상에 형성되는 상부 배선은 상기 상부 배선 사이에 단락이 발생하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 다층 배선의 형성시에 층간절연막을 평탄화하여 상부 배선의 형성을 위한 노광시에 할레이션 및 광 마진 부족에의한 상부 배선 사이의 단락을 방지할 수 있는 다층 배선의 형성 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다층 배선의 형성 방법은 기판 상의 소정 부분에 다수 개의 제 1 배선을 형성하면서 상기 제 1 배선 사이의 소정 부분에 다수 개의 제 1 더미패턴을 형성하고 상기 기판 상에 상기 다수 개의 제 1 배선과 상기 다수 개의 제 1 더미패턴을 덮도록 제 1 층간절연막을 형성하는 공정과, 상기 공정을 n-1(n은 2이상의 자연수)번 수행하는 공정과, 상기 제 n 층간절연막 상에 다수 개의 제 n배선을 형성하는 공정을 구비한다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 다층 배선의 형성 방법을 도시하는 단면 공정도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 배선의 형성 방법을 도시하는 단면 공정도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
21 : 기판 27 : 제 1 배선
28 : 더미패턴 29 : 층간절연막
35 : 제 2 배선
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 다층 배선의 형성 방법을 도시하는 단면 공정도이다.
도 2a에 나타낸 바와 같이 기판(21) 상에 구리(Cu), 텅스텐(W), 또는, 알루미늄(Al) 등의 도전물질을 증착하여 제 1 도전물층(22)을 형성하고 상기 제 1 도전물층(22) 상에 빛과 반응한 부분이 현상액에 의해 제거되는 포지티브형(Positive Type)의 제 1 포토레지스트(23)를 도포하고 유리나 석영 등과 같은 투광성이 양호한 평판(24) 상에 자외선이 투과하지 못하게 니켈(Ni), 크롬(Cr), 그리고 코발트(Co) 등과 같은 금속 박막을 선택적으로 형성하여 제 1 및 제 2 차광영역(25)(26)을 가지고 있는 제 1 포토 마스크(PM1)를 사용하여 노광한다. 상기에서 제 1 포토 마스크(PM1)의 제 1 차광영역(25)은 다수 개의 제 1 배선을 형성하기 위한 것이고, 상기 제 1 포토 마스크(PM2)의 제 2 차광영역(26)은 상기 제 1 차광영역(25)과 소정의 간격, 약 상기 제 1 차광영역(25)의 1.5배 이상의 거리를 갖고 제 2 차광영역(26) 간에도 소정의 간격을 갖도록 다수 개가 형성되어 상기 제 1 배선을 형성할 때 제 1 더미패턴을 형성하기 위한 것이다.
그런 후에, 도 2b에 나타낸 바와 같이 상기 제 1 및 제 2 차광영역(25)(26)이 형성된 제 1 포토 마스크(PM1)로 노광된 제 1 포토레지스트(23)를 현상처리하여 상기 제 1 포토 마스크(PM1)의 제 1 및 제 2 차광영역(25)(26)과 대응하는 부분의 제 1 포토레지스트(23)만이 잔류하는 제 1 포토레지스트(23) 패턴을 형성하고 상기 제 1 포토레지스트(23) 패턴을 마스크로 사용하여 상기 제 1 도전물층(22)을 식각하고 상기 잔류하는 제 1 포토레지스트(23)를 제거하여 상기 제 1 포토 마스크(PM1)의 제 1 및 제 2 차광영역(25)(26)과 대응하는 부분에 다수 개의 제 1 배선(27) 및 다수 개의 제 1 더미패턴(28)을 형성한다.
그런 후에, 도 2c에 나타낸 바와 같이 상기 기판(21) 상에 상기 제 1 배선(27) 및 제 1 더미패턴(28)을 덮도록 절연 특성뿐만 아니라 양호한 리플로우 특성을 가져 표면의 평탄화가 용이한 불순물이 고농도로 도핑된 BSG, PSG 또는 BPSG 등으로 제 1 층간절연막(29)을 형성하고 상기 제 1 층간절연막(29) 상에 구리(Cu), 텅스텐(W), 또는, 알루미늄(Al) 등의 도전물질을 증착하여 제 2 도전물층(31)을 형성한다. 상기에서 제 1 배선(27) 및 제 1 더미패턴(28)을 덮는 제 1 층간절연막(29)은 상기 제 1 더미패턴(28)으로 인해 그 평탄화가 개선된다. 그리고, 상기 제 2 도전물층(31) 상에 빛과 반응한 부분이 현상액에 의해 제거되는 포지티브형의 제 2 포토레지스트(32)를 도포하고 유리나 석영과 같은 투명평판(33) 상에 니켈(Ni), 크롬(Cr), 그리고 코발트(Co) 등과 같은 금속 박막을 선택적으로 형성하여 제 3 및 제 4 차광영역(34)(36)이 형성된 제 2 포토 마스크(PM2)를 사용하여 노광한다. 상기에서 제 3 차광영역(34)은 제 2 배선을 형성하기 위한 영역이고 상기 제 4 차광영역(36)을 상기 제 3 차광영역(34)과 소정 거리, 약 상기 제 3 차광영역(34)의 1.5배 이상의 거리를 두고 형성되어 제 2 배선과 함께 제 2 더미패턴을 형성하기 위한 영역이다.
다음으로 도 2d에 나타낸 바와 같이 상기 제 2 포토 마스크(PM2)를 사용하여 노광된 제 2 포토레지스트(32)를 현상처리하면 상기 제 2 포토 마스크(PM2)의 제 3 및 제 4 차광영역(34)(36)과 대응하는 부분에만 상기 제 2 포토레지스트(32)가 잔류하는 제 2 포토레지스트(32) 패턴이 형성되고 상기 제 2 포토레지스트(32) 패턴을 마스크로 사용하여 상기 제 2 도전물층(31)을 식각하고 상기 잔류하는 제 2 포토레지스트(32)를 제거하면 상기 제 2 포토 마스크(PM2)의 제 3 차광영역(34)과 대응하는 부분에는 다수 개의 제 2 배선(35)이, 그리고, 상기 제 4 차광영역(36)과 대응하는 부분에는 다수 개의 제 2 더미패턴(37)이 형성된다.
상술한 방법으로 두 층 이상의 다층 배선을 형성하려면 상기 다수 개의 제 2 배선 및 다수 개의 제 2 더미패턴을 덮도록 제 2 층간절연막을 형성하고 상기 제 2 층간절연막 상의 소정 부분에 다수 개의 제 3 배선 및 제 3 더미패턴을, …, n층을 갖는 다층 배선에서 최상층인 n층만 제외하고 n-1층까지는 제 n-1 배선 및 제 n-1 더미패턴을 형성하여 각각의 배선층 사이에 형성되는 층간절연막이 상기 더미패턴으로 인해 배선 패턴이 있는 부분과 배선 패턴이 없는 부분의 토포그라피를 개선한다.
상술한 바와 같이 본 발명에서는 다층 배선을 형성할 때, 층간절연막을 평탄화하기 위해 하부 배선과 함께 더미패턴을 형성하여 상기 하부 배선 및 더미패턴을 덮는 층간절연막의 배선 패턴이 있는 부분과 배선 패턴이 없는 부분의 토포그라피를 개선시킨다. 따라서, 상기 토포그라피가 개선된 층간절연막 상에 형성되는 상부 배선은 노광시에 할레이션, 또는, 광마진의 부족을 개선할 수 있고, 또한 로딩 이펙트(Loading Effect)가 개선되어 이후 공정의 진행이 용이하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 다층 배선은 배선 패턴과 더미패턴이 형성되어 상기 배선 패턴과 더미패턴을 덮는 층간절연막의 토포그라피를 개선시켜 상기 층간절연막 상에 형성되는 상부 배선의 단락을 방지할 수 있고, 로딩 이펙트도 함께 개선할 수 있는 이점이 있다.
Claims (1)
- 기판 상의 소정 부분에 다수 개의 제 1 배선을 형성하면서 상기 제 1 배선 사이의 소정 부분에 다수 개의 제 1 더미패턴을 함께 형성하되, 상기 제 1 더미패턴과 상기 제 1 배선의 간격이 상기 제 1 배선 폭 너비의 1.5 배 이상의 거리가 되도록 상기 제 1 더미패턴을 형성하는 제1 공정과,상기 공정에서 형성된 상기 다수 개의 제 1 배선과 상기 다수 개의 제 1 더미패턴을 덮도록 제 1 층간절연막을 형성하는 제2 공정과,상기 제1 내지 제2 공정을 n-1(n은 2이상의 자연수)번 수행하는 공정과,상기 제 n 층간절연막 상에 다수 개의 제 n배선을 형성하는 공정을 구비하는 다층 배선의 형성 방법.
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| KR1019980004979A KR100269632B1 (ko) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 다층배선의형성방법 |
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| KR19990070242A KR19990070242A (ko) | 1999-09-15 |
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| KR940022747A (ko) * | 1993-03-18 | 1994-10-21 | 오가 노리오 | 더미패턴의 형성방법 |
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1998
- 1998-02-18 KR KR1019980004979A patent/KR100269632B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPH05144809A (ja) * | 1991-11-15 | 1993-06-11 | Nec Corp | 半導体装置 |
| KR940022747A (ko) * | 1993-03-18 | 1994-10-21 | 오가 노리오 | 더미패턴의 형성방법 |
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