KR100474540B1 - 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법 - Google Patents

반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100474540B1
KR100474540B1 KR20020035430A KR20020035430A KR100474540B1 KR 100474540 B1 KR100474540 B1 KR 100474540B1 KR 20020035430 A KR20020035430 A KR 20020035430A KR 20020035430 A KR20020035430 A KR 20020035430A KR 100474540 B1 KR100474540 B1 KR 100474540B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal
slurry
cmp
forming
formula
Prior art date
Application number
KR20020035430A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040000237A (ko
Inventor
권판기
이상익
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
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 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR20020035430A priority Critical patent/KR100474540B1/ko
Priority to JP2002382375A priority patent/JP2003277734A/ja
Priority to DE10261407A priority patent/DE10261407A1/de
Priority to US10/331,360 priority patent/US20030166338A1/en
Priority to CN02160886A priority patent/CN1429873A/zh
Priority to TW091138022A priority patent/TWI242032B/zh
Publication of KR20040000237A publication Critical patent/KR20040000237A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100474540B1 publication Critical patent/KR100474540B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/08—Skimmers or scrapers for discharging ; Regulating thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/02—Continuous feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/121—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering
    • C02F11/127—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering by centrifugation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 금속용 CMP 슬러리 및 이를 이용한 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법에 관한 것으로, 금속배선 콘택플러그 형성을 위한 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정을 수행할 때 통상의 금속용 CMP 슬러리를 사용하는 대신에 산성의 옥사이드용 CMP 슬러리에 산화제 및 착화제(complexing agent)를 추가로 첨가하여 사용함으로써, 금속, 산화막 및 질화막을 비슷한 연마속도로 연마하여 금속배선 콘택플러그 분리를 용이하게 수행할 수 있다.

Description

반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법{Method for manufacturing metal line contact plug of semiconductor device}
본 발명은 금속용 CMP 슬러리 및 이를 이용한 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속배선 콘택 플러그 형성시 산성의 옥사이드용 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; 이하 "CMP"라 약칭함) 슬러리에 산화제 및 착화제(complexing agent)를 추가로 첨가하여 CMP 공정을 수행함으로써, 금속, 산화막 및 질화막을 비슷한 연마속도로 연마하여 금속배선 콘택플러그 분리를 용이하게 수행할 수 있는 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법에 관한 것이다.
집적회로의 발달에 따라 단위 면적(㎠) 당 약 8백만 개의 트랜지스터를 포함할 수 있을 정도로 소자 밀도가 증가되었고, 이러한 고집적화를 위해 소자간의 연결을 가능하게 하는 고수준의 금속배선은 필수적인 것이 되었다. 이러한 다층배선의 실현은 금속배선 사이에 삽입되는 유전체를 얼마나 효과적으로 평탄화 시키느냐에 달려 있다고 할 수 있다.
이러한 이유에서 정밀한 웨이퍼 평탄화 공정이 필요하고, 기계적 공정과 화학적인 제거를 하나의 방법으로 혼합한 CMP 공정이 개발되었다. 상기 CMP 공정은 CMP 슬러리 중의 반응성이 좋은 화학 물질을 이용하여 화학적으로 제거하고자 하는 물질을 제거하면서, 동시에 초미립 연마제가 웨이퍼 표면을 기계적으로 제거 가공하는 것으로, 웨이퍼 전면과 회전하는 탄성 패드 사이에 액상의 슬러리를 투입하는 방법으로 연마한다.
종래의 금속 CMP에 사용되는 슬러리의 경우 SiO2, Al2O3 또는 MnO2 등의 연마제; 금속을 산화시켜 산화막을 형성시키는 H2O2, H5IO6 또는 FeNO3 등의 산화제(oxidizer); 슬러리를 산성으로 맞추는 소량의 황산, 질산 또는 염산; 분산제; 착화제(complexing agent); 또는 완충제 등으로 구성되어 있다. 금속을 상기와 같은 슬러리를 이용하여 CMP 공정으로 제거하는 경우, 산화제에 의해 금속 표면이 산화되고 산화된 부분이 슬러리 내에 포함된 연마제의 연마 입자에 의해 기계적으로 연마되어 제거되는 작용이 반복된다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 종래기술에 대하여 설명한다.
도 1a는 비트라인 패턴 형성후의 평면도이고, 도 1b는 금속배선 콘택플러그 콘택 식각후의 평면도이며, 도 2a 내지 도 2d 는 종래기술에 따른 금속배선 콘택플러그 형성방법을 도시한 공정 단면도이다.
도 2a는 도 1a의 A-A' 단면상에 층간 절연막을 증착한 상태를 나타낸 단면도로서, 먼저, 반도체기판(11) 상부에 마스크절연막패턴(15)이 적층되어 있는 비트라인(13)을 형성한다. 이때, 상기 마스크절연막패턴(15)은 질화막으로 형성되고, 두께는 (t1)이다. 다음, 전체표면 상부에 층간절연막(17)을 형성한다. 이때, 상기 층간절연막(17)은 산화막으로 형성된다 (도 2a 참조).
도 2b는 도 1b의 B-B' 단면을 나타내는데, 금속배선 콘택마스크를 식각마스크로 상기 층간절연막(17)을 식각하여 금속배선 콘택홀(19)을 형성한다. 여기서, 도 1b에 도시된 "C영역"은 층간절연막(17)이 식각됨으로써 금속배선 콘택홀(19)이 형성된 부분을 나타내고, "D영역"은 금속배선 콘택홀(19)이 형성되지 않는 부분을 나타낸다.
다음, 전체표면 상부에 소정 두께의 산화막을 증착한 후 전면식각하여 상기 금속배선 콘택홀(19) 및 비트라인(13)의 측벽에 산화막 스페이서(21)를 형성한다. 이때, 상기 금속배선 콘택홀(19) 내에 형성되어 있는 비트라인(13) 상의 마스크절연막패턴(15)은 금속배선 콘택홀(19) 식각공정 및 산화막 스페이서(21)를 형성하기 위한 식각공정으로 두께가 (t2)로 감소된다 (도 2b 참조).
그 다음, 전체표면 상부에 금속층(23)을 증착한다. 이때, 상기 금속층(23)은 금속배선 콘택홀(19) 내에서 (t3) 만큼의 단차가 형성되고, 상기 마스크절연막패턴(15)으로부터 (t4)의 단차를 갖는다 (도 2c 참조).
다음, 상기 금속층(23), 층간절연막(17) 및 소정 두께의 마스크절연막패턴(15)을 CMP 공정으로 제거하여 금속배선 콘택플러그(25)를 형성한다. 이때, 상기 CMP공정으로 금속배선 콘택플러그(25)를 (P1)과 (P2)로 분리시키기 위해서는 금속을 제거하기 위한 슬러리를 이용하여 적어도 (t4)만큼의 연마공정을 실시해야 한다.
상기와 같은 다층막을 제거하기 위해서는 막 종류간에 연마 속도가 비슷해야 하나, 일반적으로 금속을 제거하기 위한 슬러리를 이용하여 CMP공정을 실시하는 경우 금속층에 대한 연마속도가 산화막에 비하여 20배 이상 높기 때문에 산화막이나 질화막의 연마속도가 느려 단차가 낮은 부분의 금속층이 제대로 제거되지 않아서 금속배선 콘택플러그가 분리되지 않고, 장비 진동 현상이 발생하여 공정의 안정성이 저하되는 문제점이 있다 (도 2d 및 도 3 참조).
본 발명의 목적은 금속, 산화막 및 질화막을 비슷한 연마속도로 연마함으로써 금속배선 콘택플러그의 분리를 용이하도록 하기 위한 금속용 CMP 슬러리 및 이를 이용한 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 금속배선 콘택플러그 형성을 위한 CMP 공정을 수행할 때 산성의 옥사이드용 CMP 슬러리에 산화제 및 착화제(complexing agent)를 추가로 첨가하여 사용함으로써, 금속, 산화막 및 질화막을 비슷한 연마속도로 연마하여 금속배선 콘택플러그 분리를 용이하게 수행할 수 있도록 하는 금속용 CMP 슬러리 및 이를 이용한 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법을 제공한다.
즉, 본 발명에서는 산화제 및 착화제가 추가로 포함되는 산성의 옥사이드용 CMP 슬러리가 금속을 CMP 하는데 사용된다.
본 발명에서는 우선, pH가 2∼7인 산성의 옥사이드용 CMP 슬러리에 산화제 및 착화제가 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 금속용 CMP 슬러리를 제공한다.
이때 본 발명에 따른 슬러리의 pH는 2∼3인 것이 바람직하다.
상기 산화제는 금속의 연마속도를 증가시키는 역할을 하는 것으로, 산화제로는 H2O2, H5IO6 또는 FeNO3이 사용되고 바람직하게는 H2O2가 사용된다. 그 함량은 슬러리 내에서 0.5 내지 10부피%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2 내지 6부피%이다.
또한 상기 착화제는 연마부산물의 재부착을 방지하는 역할을 하는 것으로, 연마되어 떨어져 나온 금속과 착화합물을 형성하게 된다. 착화제로는 상기와 같은 역할을 하는 수행할 수 있는 것이면 무엇이든 가능하고, 바람직하게는 카르복실기(-COOH), 니트로기(-NO2), 에스테르기(-COO-), 에테르기(-O-) 또는 아미노기(-NH2)로 치환된 탄화수소 화합물로 분자량이 40 내지 1000인 유기 단량체가 사용되며, 더욱 바람직하게는 하기 화학식 1 내지 13의 화합물들이 사용된다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
[화학식 12]
[화학식 13]
상기 식에서, R은 탄소수 1 내지 50 사이의 측쇄 혹은 주쇄 치환된 알킬 그룹 또는 아로마틱 (aromatic) 그룹이다.
그 함량은 슬러리 내에서 0.001 내지 5부피%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 1부피%이다.
또한 상기 슬러리 내에 함유되는 연마제로는 SiO2, CeO2, Mn2O3, ZrO2 또는 Al2O3 등이 사용될 수 있고, 그 함량은 슬러리 내에서 0.5 내지 30중량%인 것이 바람직하다.
상기 CMP 슬러리는 금속 : 질화막 : 산화막의 연마 선택비가 1∼4 : 1∼2 : 1∼4, 바람직하게는 3 : 1 : 2로, 금속, 질화막 및 산화막의 연마 선택비가 유사하다.
또한 상기 CMP용 슬러리는 분산제 또는 완충제 등을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 반도체소자 금속배선 콘택플러그 형성방법은
소정의 하부구조물이 구비되는 반도체기판 상부에 마스크절연막패턴이 적층되어 있는 비트라인을 형성하는 공정과,
전체표면 상부에 층간절연막을 형성하는 공정과,
상기 반도체기판에서 금속배선 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 금속배선 콘택마스크를 식각마스크로 상기 층간절연막을 식각하여 금속배선 콘택홀을 형성하는 공정과,
상기 구조의 전체표면 상부에 산화막을 형성하는 공정과,
상기 산화막을 전면식각하여 상기 금속배선 콘택홀 및 비트라인 측벽에 산화막 스페이서를 형성하는 공정과,
상기 구조의 전체표면 상부에 금속층을 형성하는 공정과,
상기 금속층, 층간절연막 및 마스크절연막패턴을 전술한 CMP용 슬러리를 이용한 CMP 공정으로 제거하여 금속배선 콘택플러그를 형성하는 공정을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 상세한 설명을 하기로 한다.
도 4a 내지 도 4d 는 본 발명에 따른 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법을 도시한 공정 단면도이다.
도 4a는 도 1a의 A-A' 단면상에 층간절연막을 증착한 상태를 나타낸 단면도로서, 먼저, 반도체기판(101) 상부에 마스크절연막패턴(105)이 적층되어 있는 비트라인(103)을 형성한다. 이때, 상기 비트라인(103)은 텅스텐으로 형성되고, 그 하부에 확산방지막인 Ti/TiN 막이 구비된다 (도시되지 않음). 상기 Ti/TiN 막은 TiCl4를 소스로 이용하는 화학기상증착방법에 의해 형성된다.
그리고, 상기 마스크절연막패턴(105)은 500∼600℃에서 플라즈마 화학 증착방법에 의해 질화막으로 형성되며, (t1)의 두께로 형성된다.
다음, 전체표면 상부에 층간절연막(107)을 형성하는데, 이때 상기 층간절연막(107)은 산화막으로 형성된다 (도 3a 참조).
도 4b는 도 1b의 B-B' 단면을 나타내는데, 금속배선 콘택마스크를 식각마스크로 상기 층간절연막(107)을 식각하여 금속배선 콘택홀(109)을 형성한다.
다음, 전체표면 상부에 소정 두께의 산화막을 증착한 후 전면식각하여 상기 금속배선 콘택홀(109) 및 비트라인(103)의 측벽에 산화막 스페이서(111)를 형성한다. 이때, 상기 금속배선 콘택홀(109) 내에 형성되어 있는 비트라인(103) 상의 마스크절연막패턴(105)은 금속배선 콘택홀(109) 식각공정 및 산화막 스페이서(111)를 형성하기 위한 식각공정으로 두께가 (t2)로 감소된다 (도 4b 참조).
그 다음, 전체표면 상부에 금속층(113)을 증착한다. 이때, 상기 금속층(113)은 TiN을 원자층 증착 (Atomic Layer Deposition; ALD) 방법으로 형성한 것으로, 금속배선 콘택홀(109) 내에서 (t3) 만큼의 단차가 형성되고, 상기 마스크절연막패턴(105)으로부터 (t4)의 단차를 갖는다 (도 4c 참조). TiN은 매우 활성이 우수한 금속으로서 본 발명의 산성 옥사이드 슬러리에 의해서 용이하게 연마될 수 있다. 한편, 본 발명의 옥사이드 슬러리는 상기 TiN 외에도 W 또는 Al 등을 이용한 금속배선 공정에도 사용될 수 있다.
다음, 상기 금속층(113), 층간절연막(107) 및 소정 두께의 마스크절연막패턴(105)을 본 발명의 슬러리를 이용하여 CMP 공정을 수행한다. 그 결과, (P1)과 (P2) 영역이 완전히 분리된 금속배선 콘택플러그(115)를 형성한다 (도 4d 및 도 5 참조).
즉, 상기 CMP 공정에 의하여 (t4) 이상의 두께로 마스크절연막패턴(105), 층간절연막(107) 및 금속층(113)이 연마되어 비트라인(103) 상의 마스크절연막패턴(105)의 두께는 (t2)보다 작은 (t5)로 감소된다.
상기 CMP 공정에서 사용되는 본 발명의 CMP용 슬러리는 산화막을 CMP 하기 위하여 사용될 수 있으나, 활성이 우수한 금속층을 연마하는 데에도 뛰어난 효과를 나타낸다. 즉, 전술한 본 발명의 CMP용 슬러리를 이용하여 CMP 공정을 수행하면, 단차가 낮은 부분의 금속층이 제대로 제거되지 않아서 금속배선 콘택플러그가 제대로 분리되지 않는 현상을 방지할 수 있다.
이하 실시예에서는 본 발명에 따라 산화제 및 첨가제를 추가로 포함하는 산성의 옥사이드용 CMP 슬러리를 제조한 다음, 이를 이용하여 블랭킷 웨이퍼 (blanket wafer)에서 산화막, 질화막 및 금속을 연마하여 연마속도를 측정하였다. 단, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 국한되는 것은 아니다.
비교예
30wt%의 연마제 SiO2를 포함하는 pH 3의 옥사이드용 CMP 슬러리를 이용하여 헤드 압력 3psi, 벨트 스피드 700fpm 조건하의 CMP 장비로 블랭킷 웨이퍼에서 고밀도플라즈마(HDP) 산화막, SiN 및 TiN을 연마한 후 측정된 각각의 연마속도를 하기의 표 1로 나타내었다.
실시예 1
30wt%의 연마제 SiO2를 포함하는 pH 3의 옥사이드용 CMP 슬러리에 연마제 : 산화제의 부피비가 4 : 1이 되도록 산화제 H2O2를 첨가한 다음, 산화제 : 착화제의 부피비가 40 : 1이 되도록 착화제인 상기 화학식 1의 화합물을 첨가하여 본 발명에 따른 금속용 CMP 슬러리를 제조하였다. 상기 제조된 슬러리를 이용하여 헤드 압력 3psi, 벨트 스피드 700fpm 조건하의 CMP 장비로 블랭킷 웨이퍼에서 HDP 산화막, SiN 및 TiN을 연마한 후 측정된 각각의 연마속도를 하기의 표 1로 나타내었다.
실시예 2
30wt%의 연마제 SiO2를 포함하는 pH 3의 옥사이드용 CMP 슬러리에 연마제 : 산화제의 부피비가 3 : 1이 되도록 산화제 H2O2를 첨가하고, 산화제와 같은 부피의 탈이온수를 첨가한 다음, 산화제 : 착화제의 부피비가 40 : 1이 되도록 착화제인 상기 화학식 1의 화합물을 첨가하여 본 발명에 따른 금속용 CMP 슬러리를 제조하였다. 상기 제조된 슬러리를 이용하여 헤드 압력 3psi, 벨트 스피드 700fpm 조건하의 CMP 장비로 블랭킷 웨이퍼에서 HDP 산화막, SiN 및 TiN을 연마한 후 측정된 각각의 연마속도를 하기의 표 1로 나타내었다.
실시예 3
30wt%의 연마제 SiO2를 포함하는 pH 3의 옥사이드용 CMP 슬러리에 연마제 : 산화제의 부피비가 4 : 1이 되도록 산화제 H2O2를 첨가한 다음, 산화제 : 착화제의 부피비가 40 : 1이 되도록 착화제인 상기 화학식 1의 화합물을 첨가하여 본 발명에 따른 금속용 CMP 슬러리를 제조하였다. 상기 제조된 슬러리를 이용하여 헤드 압력 5psi, 벨트 스피드 700fpm 조건하의 CMP 장비로 블랭킷 웨이퍼에서 HDP 산화막, 질화막 및 TiN을 연마한 후 측정된 각각의 연마속도를 하기의 표 1로 나타내었다.
실시예 4
30wt%의 연마제 SiO2를 포함하는 pH 3의 옥사이드용 CMP 슬러리에 연마제 : 산화제의 부피비가 4 : 1이 되도록 산화제 H2O2를 첨가한 다음, 산화제 : 착화제의 부피비가 40 : 1이 되도록 착화제인 상기 화학식 1의 화합물을 첨가하여 본 발명에 따른 금속용 CMP 슬러리를 제조하였다. 상기 제조된 슬러리를 이용하여 헤드 압력 6psi, 벨트 스피드 700fpm 조건하의 CMP 장비로 블랭킷 웨이퍼에서 HDP 산화막, SiN 및 TiN을 연마한 후 측정된 각각의 연마속도를 하기의 표 1로 나타내었다.
[표 1]
연마속도 (단위 : Å/min)
HDP 산화막 질화막(SiN) 금속(TiN)
비교예 2994 1917 625
실시예 1 2432 1800 4000
실시예 2 1816 1291 3261
실시예 3 3525 2524 3261
실시예 4 4052 2685 3352
상기 비교예 및 실시예에서 측정된 연마속도를 이용하여 산화막/질화막, 산화막/금속 및 금속/질화막의 연마선택비를 계산한 다음, 이를 도 6의 그래프로 나타내었다. 그 결과, 산화제 및 착화제를 전혀 포함하고 있는 않는 옥사이드용 슬러리를 이용하였을 때보다, 본 발명에서와 같이 산화제 및 착화제를 추가로 포함한 옥사이드용 슬러리를 이용하였을 때 산화막, 질화막 및 금속의 연마선택비가 유사함을 알수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 기존의 반도체소자의 콘택플러그 형성시 CMP 공정에서 통상의 금속용 CMP 슬러리를 사용하는 것과 달리 산성의 옥사이드용 CMP 슬러리에 산화제 및 착화제를 추가로 첨가하여 사용함으로써 금속배선 콘택플러그를 용이하게 분리할 수 있다. 또한 일반적인 금속용 CMP 슬러리는 기존의 옥사이드용 CMP 슬러리에 비하여 가격이 10배 이상의 고가이므로 옥사이드용 CMP 슬러리를 이용하여 금속의 CMP가 가능하다면 경제적인 비용 감소 효과 또한 크다.
도 1a는 비트라인 패턴 형성후의 평면도.
도 1b는 금속배선 콘택플러그 콘택 식각후의 평면도.
도 2a 내지 도 2d는 종래기술에 따른 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법을 도시한 공정 단면도.
도 3은 종래기술에 의해 형성된 금속배선 콘택플러그의 CD SEM 사진.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법을 도시한 공정 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 방법에 의해 형성된 금속배선 콘택플러그의 CD SEM 사진.
도 6은 본 발명에 따른 슬러리를 이용하여 블랭킷 웨이퍼에서 금속, 산화막 및 질화막을 연마하는 경우 연마속도 및 선택비를 나타내는 그래프.
< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 >
11, 101 : 반도체기판 13, 103 : 비트라인
15, 105 : 마스크절연막패턴 17, 107 : 층간절연막
19, 109 : 금속배선 콘택홀 21, 111 : 산화막 스페이서
23, 113 : 금속층 25, 115 : 금속배선 콘택플러그

Claims (18)

  1. pH가 2∼7인 산성의 옥사이드용 CMP 슬러리에 산화제 및 착화제로서 하기 화학식 1 내지 9로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물이 추가로 포함되어 금속 : 질화막 : 산화막의 연마 선택비가 1∼4 : 1∼2 : 1∼4인 것을 특징으로 하는 금속용 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 슬러리:
    [화학식 1]
    [화학식 2]
    [화학식 3]
    [화학식 4]
    [화학식 5]
    [화학식 6]
    [화학식 7]
    [화학식 8]
    [화학식 9]
    (상기 식에서 R은 탄소수 1 내지 50 사이의 측쇄 혹은 주쇄 치환된 알킬기 또는 방향족(aromatic) 기이다).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬러리의 pH가 2∼3인 것을 특징으로 하는 금속용 CMP 슬러리.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 : 질화막 : 산화막의 연마 선택비가 3 : 1 : 2인 것을 특징으로 하는 금속용 CMP 슬러리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화제는 H2O2, H5IO6, FeNO3 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 금속용 CMP 슬러리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화제는 슬러리의 총 부피를 기준으로 0.001 내지 5부피%의 비율로 사용되는 것을 특징으로 하는 금속용 CMP 슬러리.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 착화제의 분자량은 40 내지 1000인 것을 특징으로 하는 금속용 CMP 슬러리.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 착화제는 슬러리의 총 부피를 기준으로 0.5 내지 10부피%의 비율로 사용되는 것을 특징으로 하는 금속용 CMP 슬러리.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬러리 내에 포함되는 연마제는 SiO2, CeO2, ZrO2 및 Al2O 3로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 단독으로 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 금속용 CMP 슬러리.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마제는 CMP용 슬러리의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 30중량%의 비율로 사용되는 것을 특징으로 하는 금속용 CMP 슬러리.
  13. 금속배선 콘택플러그 형성을 위한 CMP 공정시, 제 1 항 기재의 CMP용 슬러리를 사용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법.
  14. 소정의 하부구조물이 구비되는 반도체기판 상부에 마스크절연막패턴이 적층되어 있는 비트라인을 형성하는 공정과,
    전체표면 상부에 층간절연막을 형성하는 공정과,
    상기 층간절연막을 금속배선 콘택마스크를 식각마스크로 식각하여 금속배선 콘택홀을 형성하는 공정과,
    상기 구조의 전체표면 상부에 금속층을 형성하는 공정과,
    상기 금속층, 층간절연막 및 마스크절연막패턴을 CMP 공정으로 제거하여 금속배선 콘택플러그를 형성하되, 상기 CMP 공정은 제 1 항 기재의 금속용 CMP 슬러리를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 금속배선 콘택홀 및 비트라인 측벽에 산화막 스페이서를 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 마스크절연막은 질화막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 층간절연막은 산화막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 금속층은 원자층 증착방법 (Atomic Layer Deposition)에 의해 증착된 TiN 막인 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법.
KR20020035430A 2001-12-31 2002-06-24 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법 KR100474540B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20020035430A KR100474540B1 (ko) 2002-06-24 2002-06-24 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법
JP2002382375A JP2003277734A (ja) 2001-12-31 2002-12-27 金属用ｃｍｐスラリー及びこれを利用した半導体素子の金属配線コンタクトプラグ形成方法
DE10261407A DE10261407A1 (de) 2001-12-31 2002-12-30 CMP-Slurry für ein Metall und Verfahren zur Herstellung eines Metallleiter-Kontaktstopfens einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung der Slurry
US10/331,360 US20030166338A1 (en) 2001-12-31 2002-12-30 CMP slurry for metal and method for manufacturing metal line contact plug of semiconductor device using the same
CN02160886A CN1429873A (zh) 2001-12-31 2002-12-31 用于金属的化学机械抛光浆液及利用该浆液制备半导体装置的金属线接触插头的方法
TW091138022A TWI242032B (en) 2001-12-31 2002-12-31 CMP slurry for metal and method for manufacturing metal line contact plug of semiconductor device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20020035430A KR100474540B1 (ko) 2002-06-24 2002-06-24 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040000237A KR20040000237A (ko) 2004-01-03
KR100474540B1 true KR100474540B1 (ko) 2005-03-10

Family

ID=37312277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20020035430A KR100474540B1 (ko) 2001-12-31 2002-06-24 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100474540B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100672940B1 (ko) * 2004-08-03 2007-01-24 삼성전자주식회사 금속막을 위한 화학적기계적 연마 슬러리 및 이를 이용한금속막의 화학적기계적 연마 방법

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5340370A (en) * 1993-11-03 1994-08-23 Intel Corporation Slurries for chemical mechanical polishing
EP0811666A2 (en) * 1996-06-06 1997-12-10 Cabot Corporation Fluoride additive containing chemical mechanical polishing slurry and method for use of same
EP0846742A2 (en) * 1996-12-09 1998-06-10 Cabot Corporation Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates
WO1998029515A1 (en) * 1996-12-30 1998-07-09 Cabot Corporation Composition for oxide cmp
WO2001014496A1 (en) * 1999-08-24 2001-03-01 Rodel Holdings, Inc. Compositions for insulator and metal cmp and methods relating thereto
KR20010047222A (ko) * 1999-11-18 2001-06-15 윤종용 화학 및 기계적 연마용 비선택성 슬러리 및 그제조방법과, 이를 이용하여 웨이퍼상의 절연층 내에플러그를 형성하는 방법
KR20010109960A (ko) * 2000-06-05 2001-12-12 윤종용 금속막의 화학 및 기계적 연마용 슬러리 및 그 제조방법과상기 슬러리를 이용한 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법
KR20030058593A (ko) * 2001-12-31 2003-07-07 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 화학적 기계적 연마용 슬러리 및 이를이용한 금속배선 콘택플러그 형성방법
KR20030092605A (ko) * 2002-05-30 2003-12-06 동우 화인켐 주식회사 금속 ｃｍｐ용 연마 슬러리 조성물

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5340370A (en) * 1993-11-03 1994-08-23 Intel Corporation Slurries for chemical mechanical polishing
EP0811666A2 (en) * 1996-06-06 1997-12-10 Cabot Corporation Fluoride additive containing chemical mechanical polishing slurry and method for use of same
EP0846742A2 (en) * 1996-12-09 1998-06-10 Cabot Corporation Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates
WO1998029515A1 (en) * 1996-12-30 1998-07-09 Cabot Corporation Composition for oxide cmp
WO2001014496A1 (en) * 1999-08-24 2001-03-01 Rodel Holdings, Inc. Compositions for insulator and metal cmp and methods relating thereto
KR20010047222A (ko) * 1999-11-18 2001-06-15 윤종용 화학 및 기계적 연마용 비선택성 슬러리 및 그제조방법과, 이를 이용하여 웨이퍼상의 절연층 내에플러그를 형성하는 방법
KR20010109960A (ko) * 2000-06-05 2001-12-12 윤종용 금속막의 화학 및 기계적 연마용 슬러리 및 그 제조방법과상기 슬러리를 이용한 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법
KR20030058593A (ko) * 2001-12-31 2003-07-07 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 화학적 기계적 연마용 슬러리 및 이를이용한 금속배선 콘택플러그 형성방법
KR20030092605A (ko) * 2002-05-30 2003-12-06 동우 화인켐 주식회사 금속 ｃｍｐ용 연마 슬러리 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040000237A (ko) 2004-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7183212B2 (en) Polishing method, metallization fabrication method, method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device
JP4452009B2 (ja) 化学機械的研磨方法
KR20020034351A (ko) 반도체 소자의 금속 배선 및 그 제조방법
US7018924B2 (en) CMP slurry compositions for oxide films and methods for forming metal line contact plugs using the same
US8120113B2 (en) Metal line in semiconductor device
US20060261041A1 (en) Method for manufacturing metal line contact plug of semiconductor device
US20030166338A1 (en) CMP slurry for metal and method for manufacturing metal line contact plug of semiconductor device using the same
KR100442962B1 (ko) 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법
US20090286391A1 (en) Semiconductor device fabrication method
KR100680509B1 (ko) 마이크로-스크래칭이 적고 금속 산화물의 기계적 연마가 잘되는 금속 ｃｍｐ 슬러리 조성물
KR100474540B1 (ko) 반도체소자의 금속배선 콘택플러그 형성방법
JP2004056130A (ja) 半導体素子のコンタクトプラグの形成方法
KR100780680B1 (ko) 반도체 소자의 금속배선 형성방법
JP3259529B2 (ja) 選択エッチング方法
KR100919553B1 (ko) 연마제를 포함하지 않는 금속용 ｃｍｐ 용액
KR100451985B1 (ko) 반도체소자의 화학적 기계적 연마용 슬러리 및 이를이용한 금속배선 콘택플러그 형성방법
KR100447254B1 (ko) 반도체소자의 금속배선 콘택 플러그 형성방법
US20220277964A1 (en) Chemical mechanical planarization slurries and processes for platinum group metals
KR100444302B1 (ko) 반도체 소자 제조방법
KR100732308B1 (ko) 반도체소자의 화학적 기계적 연마방법
JP2004158821A (ja) 半導体装置の製造方法
KR20030085999A (ko) 다마신 공정을 이용한 에스램 메모리 소자의 배선 형성 방법
KR20090044492A (ko) 슬러리 및 그의 제조방법 및 슬러리를 이용한 반도체소자의 금속배선 형성방법
KR20070097806A (ko) 반도체 소자의 제조방법
KR20080062536A (ko) 반도체 소자의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110126

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee