KR100414950B1 - 반도체소자의구리배선형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 구리배선 형성방법에 관한 것으로, 특히 구리층을 150 ~ 200℃의 온도예서 Cl2개스와 Ar 개스가 포함된 화합물을 사용한 플라즈마 건식 식각공정을 실시하여 구리배선을 형성하므로써, 플라즈마 건식 식각(plasma dry etch)방식만을 적용하여 양호한 형상 제어(profile control) 및 배선 가공에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 구리배선 형성방법에 관하여 기술된다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 구리배선 형성방법에 관한 것으로, 특히 플라즈마 건식 식각(plasma dry etch)방식만을 적용하여 양호한 형상 제어(profile control) 및 배선 가공에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 구리배선 형성방법에 관한 것이다.
1G DRAM (ULSI급 소자, 0.25㎛이하 선폭)이상의 배선(예를들어, 비트라인, 워드라인, 전력공급라인 등)가공에서 쓰일 수 있는 재료인 구리는클로라인(chlorine: Cl2) 과 같은 개스에 의하여 화합물을 형성할 수 있으나, 형성된 화합물이 휘발하지 않아 화합물이 메트릭스(matrix)에 남아있게 된다. 이와같은 경우, 화학용액에 의하여화합물을 씻어내는 공정을 실시하게 되는데, 이로인한 습식식각(wet etch)공정의 추가와 구리층을 제거하기 위하여 동일하게 반복되는 공정에 의한 비용과 시간 손실이 문제였다. 특히 습식 식각과 건식 식각공정을 반복함에 따라 배선가공에 대한 신뢰도가 저하되었다.
따라서, 본 발명은 플라즈마 건식 식각방식만을 적용하여 양호한 형상 제어 및 배선 가공에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 구리배선 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 소자의 구리배선 형성방법에 있어서, 반도체 기판에 형성된 절연층상에 구리층 및 하드 마스크층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 하드 마스크층을 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 식각하여 하드 마스크를 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 제거한 후, 상기 구리층을 상기 하드 마스크를 이용한 식각공정으로 식각하여 구리배선을 형성하고, 상기 하드 마스크를 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1(a)-(d)는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 소자의 구리배선 형성방법을 설명하기 위해 도시한 공정별 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 기호설명>
1: 반도체 기판 2: 절연층
3: 구리층 4: 하드 마스크층
5: 포토레지스트 패턴 30: 구리배선
40: 하드 마스크
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1(a)-(d)는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 소자의 구리배선 형성방법을설명하기 위해 도시한 공정별 단면도이다.
도 1(a)는 반도체 기판(1)에 형성된 절연층(2)상에 구리층(3) 및 하드 마스크층(hard mask layer; 4)을 순차적으로 형성한 것이 도시된다.
상기에서, 하드 마스크층(4)은 구리층(3)과 충분한 식각 선택비를 갖는 물질로서, 예를들어 산화물, 폴리실리콘 또는 알루미늄 등으로 형성된다.
도 1(b)는 하드 마스크층(4)상에 포토레지스트 패턴(5)을 형성하고, 이 포토레지스트 패턴(5)을 이용한 식각 공정으로 하드 마스크층(4)을 식각하여 하드 마스크(40)를 형성한 것이 도시된다.
상기에서, 하드 마스크층(4)이 산화물로 형성될 경우 Cx-Fy계의 개스(예를들어, CF4, C2F6, C3F8, C4F10, CnF2n+2등)를 사용한 식각공정을 실시하고, 폴리실리콘 또는 알루미늄으로 형성될 경우 Cl2개스가 첨가된 화합물을 사용한 식각공정을 실시하여 하드 마스크(40)를 형성한다.
도 1(c)는 포토레지스트 패턴(5)을 제거한 후, 하드 마스크(40)를 이용한 식각 공정으로 구리층(3)을 식각하여 구리배선(30)을 형성한 것이 도시되며, 도 1(d)에 도시된 바와같이 하드 마스크(40)를 제거하여 본 발명의 구리배선(30)이 완성된다.
상기에서, 구리층(3)은 Cl2개스와 Ar 개스가 포함된 화합물을 사용한 플라즈마 건식 식각공정으로 식각되며, 이때 식각 온도는 150 ∼ 200℃이상이다. 150∼ 200℃의 온도이상에서 식각공정이 실시되므로 구리층(3) 식각시 발생되는 CuClx형태의 화합물은 휘발된다.
상기한 본 발명에서는 구리층(3)을 식각하기 위한 조건으로 Cl2개스와 Ar 개스가 포함된 화합물을 사용하며, 이때 식각온도는 150 ∼ 200℃이상으로 하는데, 식각 온도인 150 ∼ 200℃이상에서 구리배선 형성용 식각 마스크로 포토레지스트를 사용할 경우 포토레지스트가 구리층위에서 패턴 형상을 유지하기가 어렵기 때문에 고온에서 견딜수 있는 물질로 하드 마스크를 형성한다.
상술한 바와같이 본 발명은 구리배선을 형성하기 위한 구리층 식각공정을 건식 식각만으로 실시함에 따라 구리배선의 형상 및 배선 가공에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
Claims (5)
- 반도체 소자의 구리배선 형성방법에 있어서,반도체 기판에 형성된 절연층상에 구리층을 형성하는 단계;상기 구리층과 식각 선택비가 다른 물질로 상기 구리층 상에 하드 마스크층을 형성하는 단계;상기 하드 마스크층을 포토레지스트 패턴을 이용한 식각공정으로 식각하여 하드 마스크를 형성하는 단계; 및상기 포토레지스트 패턴을 제거한 후, 상기 구리층을 상기 하드마스크를 이용한 플라즈마 건식 식각공정으로 식각하여 구리배선을 형성하고, 상기 하드 마스크를 제거하는 단계로 이루지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 하드 마스크층은 산화물, 폴리실리콘 및 알루미늄 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 하드 마스크층이 산화물로 형성될 경우 Cx-Fy계의 개스를 사용한 식각공정을 실시하여 상기 하드 마스크를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 하드 마스크층이 폴리실리콘 및 알루미늄 중 어느 하나로 형성될 경우 Cl2개스가 첨가된 화합물을 사용한 식각공정을 실시하여 상기 하드 마스크를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 구리배선 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 플라즈마 건식 식각공정은 150~200℃의 온도에서 Cl2개스와 Ar 개스가 포함된 화합물을 사용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의구리배선 형성방법.
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