KR100367852B1 - 포토레지스트에 대해 고선택비를 갖는 에칭 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고선택비를 갖는 에칭방법에 관한 것으로, 특히 미세화가 진행된 반도체 장치의 제조시에 사용되는 드라이 에칭 기술에 의한 포토레지스트에 대해 고선택비를 갖는 에칭방법에 관한 것이다. 본 발명은 실리콘 및 포토레지스트에 대해 산화물 및 니트라이드에 대해 선택적으로 에칭하는 에칭방법에 있어서, 산화물 및 니트라이드 층이 적층되고 상기 산화물 및 니트라이드 및 실리콘에 패턴 레지스트 층이 중첩된 기판을 에칭 실에 배치하는 공정; 상기 에칭실에 C4F6로 구성된 그룹에서 선택된 낮은 선택비를 가진 유기실리카글래스(OSG), 제 1의 플루오르, 제 2의 산소, 제 3의 디플로로 메탄, 및 제 4의 카본 모노 산화물을 함유한 에칭 가스 혼합물을 유입하는 공정; 및, 상기 산화물 및 니트라이드 층이 상기 실리콘 및 포토레지스트에 대해 선택하여 에칭하도록 상기 에칭 가스를 여기시키는 공정을 포함한다.
Description
본 발명은 고선택비를 갖는 에칭방법에 관한 것으로, 특히 미세화가 진행된반도체 디바이스의 듀얼 다마신 공정에 의한 콘택트 홀 및 배선 구조의 형성시에 사용되는 저유전율의 층간 절연막의 드라이 에칭 기술에 의한 포토레지스트에 대해 고선택비를 갖는 에칭방법에 관한 것이다.
반도체 집적회로의 고집적화에 따른 배선폭이나 배선 간격이 대단히 좁아지고 있으며, 배선 길이도 상당히 길어지고 있다. 그 결과, 배선 저항이나 배선간 용량이 증대하고, 이것에 의한 배선 지연이나 소비전력의 증대가 무시할 수 없게 되어왔다. 이와 같은 고집적화에 따른 디바이스 성능에의 영향을 저감하는 방법의 한가지로서, 배선 사이의 절연막을 저유전율화하는 방법이 연구 개발되고 있다.
상기한 저유전율 재료로서는, 통상적으로 TEOS 또는 보로포스파 실리카 글래스(BPSG)가 증착되는 플라즈마 CVD 공정으로 이산화실리콘 산화물이 성장하는 실리카산화물로 이루어진다. 이러한 실리카산화물중 하나는 산화막(SiO2)에 불소를 함유한 FSG막이나 유기 OSG(Organo Silicate Glass)막, 유기 절연막 또는 다공질 산화물등을 들 수 있다. 최근, 층간 절연물로 사용되는 저유전율(k) 물질이 개발되고 있다. 이러한 저유전율 물질은 수평 또는 수직으로 인접한 라인사이의 용량성 결합을 감소시킬 수 있어 크로스 토크 전력소비 및 신호 상승 시간을 감소시킨다.
그러나, 상기 다공성 산화물 등의 저유전율막을 디바이스에 도입하는데 있어서는, 양호한 콘택트 홀 및 배선 구조를 얻기 위하여 다공성 산화물는 실리콘 산화물, 예컨대 실리콘 카보나이트(SiC) 또는 실리콘 니트라이드(SiN)에 대하여 매우큰 에칭 선택비를 가져야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 디바이스의 제조시 콘택트 홀을 형성할 경우 형상이 안정될 수 있도록 에칭 가스를 함유하는 탄소를 조성 중 적어도 일부로 하는 OSG의 가스가 점유되는 드라이 에칭 방법에 의해 달성된 포토레지스트에 대해 고선택비의 에칭이 가능한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
도 1 내지 도 13은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 에칭 방법에 의해 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 반도체 장치의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
1 : 실리콘 기판
10: 실리콘 카보나이트(SiC) 20 : 비정질 카본(a-C)
30 : 다공성 산화물 34 : 측벽
35 : 콘택트 홀 38 : 포토레지스트
39: 마스크 40 : 탄탈 니트라이드
상기한 목적을 달성하기 위하여 상기와 같은 본 발명은 실리콘 및 포토레지스트에 대해 산화물 및 니트라이드에 대해 선택적으로 에칭하는 에칭방법에 있어서,
산화물 및 니트라이드 층이 적층되고 상기 산화물 및 니트라이드 및 실리콘에 패턴 레지스트 층이 중첩된 기판을 에칭 실에 배치하는 공정;
상기 에칭실에 C4F6로 구성된 그룹에서 선택된 낮은 선택비를 가진 유기실리카글래스(OSG), 제 1의 플루오르, 제 2의 산소, 제 3의 디플로로 메탄, 및 제 4의 카본 모노 산화물을 함유한 에칭 가스 혼합물을 유입하는 공정; 및,
상기 산화물 및 니트라이드 층이 상기 실리콘 및 포토레지스트에 대해 선택하여 에칭하도록 상기 에칭 가스를 여기시키는 공정을 포함한다.
도 1 내지 도 13은 본 발명의 포토레지스트에 대해 고선택비를 갖는 에칭방법에 대한 제1 실시 형태에 관한 포토레지스트에 대해 고선택비를 갖는 에칭방법에 대해 설명하기 위한 것으로, 드라이 에칭 또는 애싱 장치(도시 안됨)장치에서 처리영역의 에칭실에서 이루어지는 형태에 관한 포토레지스트에 대해 고선택비를 갖는 에칭방법에 대해서 설명한다. 상기 설명한 바와 같이 배선사이의 절연막을 저유전율화하는 방법은 도 1 내지 및 도 13에 도시된 것과 같은 구조를 갖는다.
먼저, 도 1에 있어서, 실리콘 기판(1)에 하층 배선이 되는 금속 배선(2)을 형성한 후, 금속 배선(2) 위에 배리어층으로서 실리콘 카보나이트(SiC) 또는 실리콘 니트라이드(SiN)(10)를 증착하고, 이 실리콘 카보나이트(SiC) 또는 실리콘 니트라이드(SiN)(10)상부에 플라즈마증가형 화학증기 증착법(PECVD)에 의해서 증착될수 있는 층간 절연막이 되는 비정질 카본(amorphous carbon;a-C)이나 스핀-온 카본(Spin-on carbon)(20)을 증착한다.
이어서, 상기 비정질 카본(a-C) 또는 스핀-온 카본(20)에 대하여 패턴을 떠서 다공성 산화물(30)을 증착한(도 2 참조)다음, 포토리소그래피 기술에 의해 하층 배선(10)을 도통시키기 위한 콘택트 홀(35)을 형성하고, 플라즈마 식각하여 패턴을 형성한다(도 3 참조).
다음에, 도 4에 있어서, 미세한 홈을 형성하는 트랜치 에칭(trench etching) 동안에 컨택트 홀(35) 또는 비아 바닥을 보호하도록 PR(Photo Resist)층(38)를 충전시킨다.
한편, 본 발명의 도 3 및 도 4에서 나타낸 바와 같이, 먼저 에칭 가스로서 C4F6/O2/CH3F/Ar의 혼합가스를 이용한 듀얼 다마신(Dual Damascene)법에 의해 다공성 산화물(30)을 에칭한다. 이 혼합가스인 에칭제는, 도 4에 도시된 바와 같이 에칭전에 맹렬하게 형성되는 컨택트 홀(35)의 에칭 선택비를 크케하면서 퇴적하는 데에 유리하다. 여기서, 포토레지스트 및 실리콘 카바이트에 대해 선택비가 큰 유기실리카 글래스(Organic Silica Glass; OSG)를 에치 스탑구조로 사용하여 에칭한다. OSG 물질은 CH4/N2/O2/CF4또는 H2/N2/O2/CF4중에서 선택된다.
여기서, 다공성 산화물(30)에는 폴리머코팅이 지배적으로 형성된다. 이 폴리머 코팅(30)은 모두 카본에 기초한 폴리머이므로 다공성 산화물(30)에 대하여 에칭 첨가제로 될 수 있다.
또한, 본 발명은 컨택홀의 공정을 설명한 것으로, 니트라이드에 대해 비교적 높은 선택비를 가지며, 애스펙트 비율이 큰 옥사싱드로 에칭홀을 형성한다.
다음에, PR층(38)의 트랜치 깊이를 조절하기 위해 도 5에서와 같이, 트랜치에 대해 PR층(38)을 에칭 백한다. 또한 또다른 트랜치를 형성하기 위해 에칭 마스크(39)를 적층하고(도 6 참조), 포토리소그래피 공정에 의 하여 다공성 산화물(30)을 에칭하고(도 7 참조), 에칭 마스크(39)를 사용하여 포토레지스트(30) 및 실리콘 카바나이트(10)를 제거하고(도 8 참조), 그 후, 탄탈 니트라이드(TaN)층(40)를 증착한다(도 9 참조). 그 다음, 베이크하여 Cu(50)를 배리어로써 전기 화학적 도금법(ECP)에 의해 상기 Cu(50)를 증착하고(도 10), 상기 Cu(50)와 TaN(40)의 요철면을 평탄화하도록 CMP(화학 기계적 폴리싱)처리한다(도 11 참조).
다음, 고온 애싱설비에서 다공성 산화물(30)속의 C-폴리머와 비정질 카본을 제거하기 위해 O3또는 O2애싱 공정(또는 에칭 공정)을 행한다(도 12 참조). 도 12를 참조하면, 층간 절연막으로 사용되는 비정질 카본(a-C)이나 스핀-온 카본(SOC)(20)가 제거된 부분(60)을 예시하고 있음을 알 수 있다.
다음, 도 12의 애싱(에칭)후에 진공 상태하에서 배리어로서 또다른 실리콘 카보나이트(SiC)층(70)를 후증착한다.
상기와 같이, 본 발명의 포토레지스트에 대해 고선택비를 갖는 에칭방법에 의하면, OSG를 에칭 가스 중 적어도 일부에 이용하여 듀얼 다마신을 행함으로써, 콘택트 홀의 에칭을 행하여 콘택트 홀의 형상을 안정되고 신뢰성이 우수하게 형성할 수 있다.
Claims (2)
- 실리콘 및 포토레지스트에 대해 산화물 및 니트라이드에 대해 선택적으로 에칭하는 에칭방법에 있어서,산화물 및 니트라이드 층이 적층되고 상기 산화물 및 니트라이드 및 실리콘에 패턴 레지스트 층이 중첩된 기판을 에칭 실에 배치하는 공정;상기 에칭실에 C4F6로 구성된 그룹에서 선택된 낮은 선택비를 가진 유기실리카글래스(OSG), 제 1의 플루오르, 제 2의 산소, 제 3의 디플로로 메탄, 및 제 4의 카본 모노 산화물을 함유한 에칭 가스 혼합물을 유입하는 공정; 및,상기 산화물 및 니트라이드 층이 상기 실리콘 및 포토레지스트에 대해 선택하여 에칭하도록 상기 에칭 가스를 여기시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트에 대해 고선택비를 갖는 에칭방법.
- 제 1항에 있어서,상기 OSG 물질은 CH4/N2/O2/CF4또는 H2/N2/O2/CF4중에서 선택된 것을 특징으로 하는 포토레지스트에 대해 고선택비를 갖는 에칭방법.
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| CN106811752B (zh) * | 2015-12-02 | 2019-10-25 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 形成双大马士革结构的方法、等离子体刻蚀方法 |
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2002
- 2002-07-26 KR KR10-2002-0044096A patent/KR100367852B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR20020081154A (ko) | 2002-10-26 |
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