KR100281891B1 - 반도체장치의 배선패턴 형성방법 - Google Patents

Abstract

반도체장치의 배선패턴 형성방법이 개시되어 있다. 마스크패턴을 사용하여 감광재료층과 제1배선물질층이 적층되어 있는 기판에 대해 포토에칭을 수행하여 제1배선패턴을 형성하되, 상기 마스크패턴의 패턴간격이 상기 제1배선패턴 배선선폭의 3배가 되도록 하는 한편, 상기 포토에칭시 상기 기판을 상기 제1배선물질층이 적층된 두께만큼 과도식각한다. 다음, 상기 과도식각된 결과물 전면에 균일한 두께의 절연막을 형성하고, 상기 절연막의 상부에 제2배선물질층을 적층한 후, 상기 제2배선물질층을 상기 제1배선패턴의 표면이 드러날 때까지 식각 또는 연마하여 제2배선패턴을 형성한다.

Description

반도체장치의 배선패턴 형성방법

제1도 내지 제2도는 종래의 미세패턴 형성공정을 공정순서에 따라 단면도로 나타낸 것이고,

제3도 내지 제6도는 본 발명에 의한 배선의 미세패턴 형성방법을 공정순서대로 도시한 단면도들이고,

제7도는 본 발명의 방법에 따라 제조된 금속배선패턴의 단면도를 나타낸 것이다.

본 발명은 반도체장치의 배선패턴 형성방법에 대한 것으로 특히 기존의 레지스트를 이용하여 보다 간편하고 경제적인 방법으로 미세패턴을 형성할 수 있는 배선패턴 형성방법에 대한 것이다.

반도체장치가 고집적화됨에 따라서 보다 미세한 패턴 형성이 요구되어지고 있다. 이에 따라 종래의 단열층 포토레지스트를 이용한 리소그래피는 서브미크론 크기의 패턴을 형성하기가 어렵게 되었다.

평탄한 평면상에서 해상도는 포토레지스트의 리소그래피 콘트라스트와 노광 콘트라스트에 의해 한정지워지며, 고해상도의 이미지를 얻기 위해서는 높은 콘트라스트의 포토레지스트를 사용하여 우수한 노광기로써 노광을 하여야만 한다. 그러나 이러한 방법에 의할 것 같으면 노광설비와 포토레지스트의 개발에 많은 비용이 요구되어지는 문제점이 있다.

한편 포토레지스트를 다층구조로 형성하여 패턴을 형성하는 방법이 제안되어 있기는 하나 이 방법에 의하면 공정이 매우 복잡해지게 되는 문제점이 있다.

다른 한편으로 마스크나 웨이퍼를 이동시켜서 다중노광 및 현상을 하는 방법이 제안되었으나 이 경우 공정수행에서의 정밀성이 요구되어진다는 문제점이 있다.

제1도 내지 제2도는 종래의 미세패턴 형성공정을 공정순서에 따라 단면도로 나타낸 것이다.

제1도를 참조하면, 배선형성용 마스크 기판(2) 상에 배선패턴(4)이 형성되어 있다. 이에 대응하여 배선형성기판(12) 상에 배선재료(10) 및 감광재료(6,8)가 형성되어 있다. 여기서 도면부호6으로 표시한 감광재료는 노광되는 부분이고 도면부호8로 표시된 부분은 노광되지 않는 부분이다.

제2도는 노광현상 후에 배선패턴이 형성되어진 것을 나타낸 단면도이다.

구체적으로, 배선형성기판(12) 위에 배선패턴(14)이 형성되어 있다. 도면에서 a로 표시된 부분은 배선 사이의 공간폭을 나타내고, b로 표시된 부분은 배선넓이를 나타낸다.

상기한 바와 같은 종래의 패턴형성방법은 레지스트의 콘트라스트에 의해 그 해상도가 결정되므로 레지스트 자체를 개량하지 않고서는 해상도를 높일수 없는 한계가 있는 것이었다.

본 발명의 목적은 기존의 레지스트를 이용하여 보다 간편하게 해상도를 높일 수 있는 미세패턴 형성방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 마스크패턴을 사용하여 감광재료층과 제1배선물질층이 적층되어 있는 기판에 대해 포토에칭을 수행하여 제1배선패턴을 형성하되, 상기 마스크패턴의 패턴간격이 상기 배선 선폭의 3배가 되도록 하는 한편, 상기 포토에칭시 상기 기판을 상기 제1배선물질층이 적층된 두께만큼 과도식각하는 단계; 상기 과도식각된 결과물 전면에 균일한 두께의 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막의 상부에 제2배선물질층을 적층하는 단계; 및 상기 제2배선물질층을 상기 제1배선패턴의 표면이 드러날 때까지 식각 또는 연마하여 제2배선패턴을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체장치 배선패턴의 형성방법을 제공한다.

상기 절연막이 적층되는 두께는 상기 과도식각되는 깊이와 동등하게 되면 제1배선패턴과 제2배선패턴이 동등한 높이에서 형성되어질 수 있다.

상기 제1배선물질층 및 제2배선물질층은 도핑된 폴리실리콘, 구리, 알루미늄, 티타늄, 폴리이미드, 텅스텐 및 이들을 함유하는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 이때 상기 제1배선물질층 및 제2배선물질층은 상호동일한 것일 수도 있고 다른 것일 수도 있다.

상기 연마는 CMP(Chemical Mechanical Polishing)법에 의하여 수행되는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명한다.

제3도 내지 제6도는 본 발명에 의한 배선의 미세패턴 형성방법을 공정순서대로 도시한 단면도들이다.

제3도를 참조하면, 마스크기판(20) 위에 패턴(22)이 형성되어 있다. 이때 상기 패턴(22)은 종래의 배선패턴(제1도의 4)과는 달리 그 간격이 넓혀진 것이다. 구체적으로 종래의 배선패턴(제1도의 4)과는 달리 패턴이 하나씩 걸러서 형성되어 있다. 도면부호32는 종래의 것과 달리 배선패턴을 하나씩 걸러서 없앤 것을 나타낸다. 상기 마스크기판 위의 배선패턴(22)에 대응하여 배선형성기판(30) 위에 배선물질층(28)이 형성되어 있다. 상기 배선물질층(28)의 상부에는 노광되어질 감광재료층(24)과 노광되지 않을 감광재료층(26)이 형성되어 있다.

제4도는 상기 마스크패턴을 이용하여 포토에칭한 결과물의 단면을 나타낸 것이다.

구체적으로 포토에칭시 도면의 a로 표시된 깊이만큼 과도식각을 수행하여 제1배선패턴(40)을 형성한다. 다음 상기 식각된 결과물 상에 절연막(42)을 형성시킨다. 이때 상기 절연막(42)의 두께와 상기 과도식각되는 깊이(a)가 서로 일치하고, 상기 절연막(42)은 막피복균일성이 100%인 것이 바람직하다. 이 조건이 만족되면 절연막 사이의 공간넓이(b)가 배선넓이(b)와 같아지게 된다.

제5도는 상기 절연막(42) 위에 배선층(52)을 형성하는 공정을 나타낸 것이다. 이 배선물질층(52)은 상기 제1배선패턴(50)과 그 구성물질이 동일한 것일 수도 있고 다른 것일 수도 있다.

제6도는 제2배선패턴(60)을 형성하는 공정을 나타낸다.

구체적으로 상기 배선물질층(52)을 제1배선패턴(40)의 표면이 드러날 때까지 식각 또는 연마하여 제2배선패턴(60)을 형성한다. 형성된 제1배선패턴(40)과 제2배선패턴(60)은 종래기술에 의하여 형성된 배선패턴(제2도의 14)와 동일한 모습을 가지게 된다.

제7도는 본 발명의 방법에 따라 제조된 배선패턴의 단면을 도시한 것이다.

구체적으로 실리콘 기판(70) 위에 제1절연막(72)과 제1장벽금속층(74)이 형성되고 그 상부에 알루미늄 배선패턴(76)이 적층된다. 알루미늄 배선(76) 사이와 실리콘 기판(70)의 상부에는 두께가 균일한 제2절연막(78)이 적층되어 상부를 향하여 사각형 요부를 형성한다. 상기 사각형 요부의 표면에 제2장벽금속층(80) 및 텅스텐배선(82)이 형성되어진다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면 기존의 마스크 패턴보다 그 밀도가 절반인 마스크 패턴을 사용하면서도 기존 마스크에 의한 배선패턴과 동일한 배선패턴을 형성할 수 있기 때문에 보다 간편하고 경제적인 공정 상의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 마스크패턴을 사용하여 감광재료층과 제1배선물질층이 적층되어 있는 기판에 대해 포토에칭을 수행하여 제1배선패턴을 형성하되, 상기 마스크패턴의 패턴간격이 상기 제1배선패턴 배선선폭의 3배가 되도록 하는 한편, 상기 포토에칭시 상기 기판을 상기 제1배선물질층이 적층된 두께만큼 과도식각하는 단계; 상기 과도식각된 결과물 전면에 균일한 두께의 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막의 상부에 제2배선물질층을 적층하는 단계; 및 상기 제2배선물질층을 상기 제1배선패턴의 표면이 드러날 때까지 식각 또는 연마하여 제2배선패턴을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체장치 배선패턴의 형성방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 절연막이 적층되는 두께가 상기 과도식각되는 깊이와 동등한 것을 특징으로 하는 반도체장치 배선패턴의 형성방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1배선물질층 및 제2배선물질층이 도핑된 폴리실리콘, 구리, 알루미늄, 티타늄, 폴리이미드, 텅스텐 또는 이들을 함유하는 화합물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체장치 배선패턴의 형성방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 연마가 CMP(Chemical Mechanical Polishing)에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체장치 배선패턴의 형성방법.