KR100575871B1 - Method for forming metal line contact of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속배선콘택 형성방법을 개시한다. 개시된 발명은 실리콘기판 상에 마련된 하부층간절연막상에 금속배선을 형성하는 단계; 상기 금속배선을 포함 한 하부층간절연막상에 SiON 박막을 형성하는 단계; 상기 SiON박막을 선택적으로 제거하여 상기 금속배선측면에 SiON 스페이서를 형성하는 단계; 상기 SiON 스페 이서를 포함한 전체 구조의 상면에 저유전상수물질층과 제2하드마스크층을 차례로 적층하는 단계; 및 상기 제2하드마스크층과 저유전상수물질층을 차례로 식각하여 상기 금속배선상면을 노출시키는 비아홀을 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.The present invention discloses a method for forming a metal wiring contact. The disclosed invention comprises the steps of forming a metal wiring on the lower interlayer insulating film provided on the silicon substrate; Forming a SiON thin film on the lower interlayer insulating film including the metal wiring; Selectively removing the SiON thin film to form a SiON spacer on the metal wiring side; Sequentially stacking a low dielectric constant material layer and a second hard mask layer on an upper surface of the entire structure including the SiON spacer; And etching the second hard mask layer and the low dielectric constant material layer in order to form a via hole exposing the upper surface of the metal wiring.
Description
도 1a 내지 도 1e는 종래기술에 따른 반도체소자의 금속배선콘택 형성방법을 설명하기 위한 공정단면도,1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method for forming a metallization contact of a semiconductor device according to the prior art;
도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 따른 반도체소자의 금속배선콘택 형성방법을 설명하기 위한 공정단면도.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of forming a metallization contact of a semiconductor device according to the present invention.
[도면부호의설명][Description of Drawing Reference]
31 : 하부절연막 33 : 금속층31: lower insulating film 33: metal layer
35 : TiN층 37 : 제1하드마스크층35
39 : 하부금속배선 41 : SiON 박막39: lower metal wiring 41: SiON thin film
41a : SiON 스페이서 43 : 저유전상수물질층41a: SiON spacer 43: low dielectric constant material layer
45 : 제2하드마스크층 47 : 감광막패턴45: second hard mask layer 47: photosensitive film pattern
49 : 비아홀49: via hole
본 발명은 반도체소자의 금속배선콘택 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세 하게는 중간금속유전체(inter metal dielectric ; IMD)층을 증착하기 전에 금속위에 TiN/SiON막의 제거목적으로 SiON막을 증착한후 등방성 식각으로 TiN/SiON막을 제거하므로써 실제 비아콘택 식각시에 저유전물질막의 어택(attack)없이 식각할 수 있는 반도체소자의 금속배선콘택 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a metal interconnection contact of a semiconductor device, and more particularly, isotropic etching after depositing a SiON film for the purpose of removing a TiN / SiON film on the metal before depositing an inter metal dielectric (IMD) layer. The present invention relates to a method for forming a metal interconnection contact of a semiconductor device which can be etched without attacking a low dielectric material film during actual via contact etching by removing a TiN / SiON film.
종래기술에 따른 반도체소자의 금속배선콘택 형성방법에 대해 도 1a 내지 도 1e를 참조하여 설명하면 다음과 같다.A method of forming a metallization contact of a semiconductor device according to the prior art will be described with reference to FIGS. 1A to 1E as follows.
도 1a 내지 도 1e는 종래기술에 따른 반도체소자의 금속배선콘택 형성방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.1A through 1E are cross-sectional views illustrating a method of forming a metallization contact of a semiconductor device according to the related art.
종래기술에 따른 반도체소자의 금속배선콘택 형성방법은, 도 1a에 도시된 바와같이, 실리콘기판(미도시)상에 층간절연막(11)을 증착한후 그 위에 금속층(13), TiN박막(15) 및 SiON 하드마스크층(17)을 차례로 적층한다.In the method of forming a metallization contact of a semiconductor device according to the related art, as shown in FIG. 1A, an
그다음, 상기 금속층(13), TiN박막(15) 및 SiON 하드마스크층(17)을 포토공정 및 식각공정을 거쳐 패터닝하여 금속배선(19)을 형성한다.Next, the
이어서, 상기 금속배선(19)을 포함한 전체 구조의 상면에 저유전상수 물질층(21)과 제2하드마스크층(23)을 차례로 증착한후 그 위에 비아콘택을 형성하기 위한 마스크로 사용할 포토레지스트를 도포한다.Subsequently, the low dielectric
그다음, 포토리쏘그라피 공정기술에 의한 노광 및 현상공정을 진행한후 이를 선택적으로 제거하여 감광막패턴(25)을 형성한다.Then, after performing the exposure and development process by the photolithography process technology, it is selectively removed to form the
이어서, 도 1b에 도시된 바와같이, 상기 감광막패턴(25)을 마스크로 상기 제2하드마스크층(23)을 건식식각한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1B, the second
그다음, 도 1c에 도시된 바와같이, 상기 감광막패턴(25)을 제거한후 상기 건식식각된 제2하드마스크층(23)을 마스크로 상기 저유전상수물질층(21)을 건식식각하여 상기 SiON 하드마스크층(17)의 상면을 노출시킨다.Next, as shown in FIG. 1C, after removing the
이어서, 도 1d에 도시된 바와같이, 제2하드마스크층(23a)과 건식식각된 저유전상수물질층(21)을 마스크로 노출되어 있는 SiON 하드마스크층(17)을 일정두께만큼 건식식각한다. 이때, 상기 SiON 하드마스크층(17) 식각시에 제2하드마스크층 (23)의 상단 가장자리부(edge)가 깨어지게 된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1D, the SiON
그다음, 도 1e에 도시된 바와같이, 제2하드마스크층(25b)과 저유전상수물질층(21)을 마스크로 남아 있는 SiON 하드마스크층(17)과 TiN 박막(15)을 차례로 건식식각하여 상기 금속층(13)상면을 노출시키는 비아홀(27)을 형성한다. 이때, 비아홀(27) 식각시에, 상기 제2하드마스크층(25b)과 저유전상수물질층(21)의 일부가 식각된다.Next, as shown in FIG. 1E, the SiON
그러나, 종래의 유기 저유전상수물질을 사용한 비아콘택 형성공정의 경우에 금속위의 반사방지막 개념을 넘어서 하드마스크 개념으로 사용된 SiON층을 식각할 때, 금속위의 TiN/SiON 막의 식각이 진행됨에 따라 산화막 제2하드마스크층의 상단부분이 깨어져서 결국 저유전상수 유전막이 함께 식각되는 문제점이 발생되었다.However, in the case of the via contact forming process using the organic low dielectric constant material, when the SiON layer used as the hard mask concept is etched beyond the antireflection film on the metal, as the etching of the TiN / SiON film on the metal proceeds, The upper portion of the oxide second hard mask layer is broken, resulting in a problem that the low dielectric constant dielectric film is etched together.
이에 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 중간금속유전체(inter metal dielectric ; IMD)층을 증착하기 전에 금속위 에 TiN/SiON막의 제거목적으로 SiON막을 증착한후 등방성 식각으로 TiN/SiON막을 제거하므로써 실제 비아콘택 식각시에 저유전물질막의 어택(attack)없이 식각할 수 있는 반도체소자의 금속배선콘택 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, isotropic etching after depositing a SiON film for the purpose of removing the TiN / SiON film on the metal before depositing the inter-metal dielectric (IMD) layer It is an object of the present invention to provide a method for forming a metal interconnection contact of a semiconductor device which can be etched without attacking a low dielectric material film during actual via contact etching by removing a TiN / SiON film.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금속배선콘택 형성방법은 실리콘기판상에 마련된 하부층간절연막상에 금속층, TiN층 및 SiON 하드마스크층을 포함하는 금속배선을 형성하는 단계; 상기 금속배선을 포함한 하부층간절연막상에 SiON 박막을 형성하는 단계; 상기 SiON박막을 상기 SiON 하드마스크층과 TiN층과 함께 순차적으로 이방성 식각하여 상기 금속층의 측면에 SiON 스페이서를 형성하는 단계; 상기 SiON 스페이서를 포함한 전체 구조의 상면에 저유전상수물질층과 하드마스크층을 차례로 적층하는 단계; 및 상기 하드마스크층과 저유전상수물질층을 차례로 식각하여 상기 금속배선상면을 노출시키는 비아홀을 형성하는 단계를 포함한다.Metal interconnection contact forming method according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a metal wiring including a metal layer, a TiN layer and a SiON hard mask layer on the lower interlayer insulating film provided on a silicon substrate; Forming a SiON thin film on the lower interlayer insulating film including the metal wiring; Sequentially anisotropically etching the SiON thin film together with the SiON hard mask layer and the TiN layer to form a SiON spacer on the side of the metal layer; Sequentially stacking a low dielectric constant material layer and a hard mask layer on an upper surface of the entire structure including the SiON spacers; And etching the hard mask layer and the low dielectric constant material layer in order to form a via hole exposing the upper surface of the metal wiring.
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(실시예)(Example)
이하, 본 발명에 따른 금속배선콘택 형성방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for forming a metal wiring contact according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 따른 반도체소자의 금속배선콘택 형성방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of forming a metallization contact of a semiconductor device according to the present invention.
본 발명에 따른 반도체소자의 금속배선콘택 형성방법은, 도 2a에 도시된 바 와같이, 먼저 실리콘기판(미도시)상에 층간절연막(31)을 증착한후 그 위에 금속층(33), TiN박막(35) 및 제1하드마스크층(37)을 차례로 적층한다.In the method for forming a metal interconnection contact of a semiconductor device according to the present invention, as shown in FIG. (35) and the first
그다음, 포토마스크공정 및 식각공정을 거쳐 상기 금속층(33), TiN박막(35) 및 제1하드마스크층(37)을 패터닝하여 금속배선(39)을 형성한다.Next, the
이어서, 도 2b에 도시된 바와같이, 상기 금속배선(39)을 포함한 전체 구조의 상면에 300∼1000Å 두께로 SiON 박막(41)을 증착한다. 이때, 상기 SiON 박막 증착시의 조성물질로는 비정질 실리콘, SiO2, Si3N4 로 구성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2B, a SiON
그다음, 도 2c에 도시된 바와같이, 상기 SiON 박막(41)을 감광막패턴없이 이방성 식각 방법으로 제거하여 상기 금속층(33)의 측면에 SiON 스페이서(41a)을 형성한다. 이때, 상기 SiON 박막(41) 식각시에 금속배선(39)을 구성하는 제1하드마스크층(37)과 TiN층(35)부분도 함께 식각된다. 또한, 상기 SiON 박막(41)의 이방성 식각시에 플루오린 계열의 가스를 사용하고, 첨가 기체로는 O2, CO, Ar 기체를 사용한다.Next, as shown in FIG. 2C, the SiON
이어서, 도 2d에 도시된 바와같이, 상기 SiON 스페이서(41a)를 포함한 전체 구조의 상면에 저유전상수물질층(43)과 제2하드마스크층(45)을 차례로 증착한후 그 위에 감광물질을 도포한다. 이때, 상기 상기 제2하드마스크층(45)는 1000∼5000Å 두께로 증착한다.Subsequently, as shown in FIG. 2D, the low dielectric
그다음, 상기 감광물질을 포토리쏘그라피 공정기술에 의한 노광 및 현상공정을 진행한후 이를 선택적으로 제거하여 감광막패턴(47)을 형성한다.Thereafter, the photosensitive material is exposed to light and developing by a photolithography process technology, and then selectively removed to form the
이어서, 도 2e에 도시된 바와같이, 상기 감광막패턴(47)을 마스크로 상기 제2하드마스크층(45)을 건식식각하여 상기 저유전상수물질층(43)상면을 노출시킨다. 이때, 상기 제2하드마스크층 식각시에 플루오린 계열의 가스를 사용하고, 첨가 기체로는 O2, CO, Ar 기체를 사용한다. 또한, 상기 제2하드마스크층 식각시에 감광막패턴(47)도 일정두께만큼 식각된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 2E, the second
그다음, 도 2f에 도시된 바와같이, 상기 감광막패턴(47)과 상기 건식식각된 제2하드마스크층(45a)을 마스크로 상기 저유전상수물질층(41)을 건식식각한다. 이때, 상기 저유전상수물질층의 식각시에 식각기체로는 O2, N2, Ar, SO2 기체를 사용한다. 또한, 상기 건식식각공정시에 감광막패턴(47a)은 모두 식각된다.Next, as shown in FIG. 2F, the low dielectric
이어서, 도 2g에 도시된 바와같이, 남아 있는 제2하드마스크층(45a)을 마스크로 상기 금속층(33)상면에 남아 있는 저유전상수물질층(41)부분을 제거하여 비아홀(49)을 형성한다. 이때, 상기 저유전상수물질층을 사용한 비아홀 형성공정은 인시튜 또는 엑스 시튜 방식에 의해 진행한다. 또한, 상기 비아홀(49)은 5000∼15000Å정도의 콘택 깊이를 갖는다. 한편, 상기 저유전상수물질층에 대한 감광막패턴의 선택비는 0.5∼1.5가 되도록 한다. Subsequently, as shown in FIG. 2G, a portion of the low dielectric
상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 반도체소자의 금속배선콘택 형성방법에 의하면, 중간금속유전체(inter metal dielectric ; IMD)층을 증착하기 전에 금속층위에 TiN/SiON막의 제거목적으로 SiON막을 증착한후 이방성 식각으로 TiN/SiON막을 제거하므로써 실제 비아콘택 식각시에 저유전물질막의 어택(attack)없이 식각할 수 있으므로 반도체공정 개발 기간을 단축시키는 효과가 있다. As described above, according to the method for forming a metal wiring contact of a semiconductor device according to the present invention, after depositing a SiON film on the metal layer for the purpose of removing the TiN / SiON film before depositing the inter metal dielectric (IMD) layer By removing the TiN / SiON film by anisotropic etching, it is possible to etch without attack of the low dielectric material film during the actual via contact etching, thereby shortening the semiconductor process development period.
한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various changes can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the invention claimed in the claims. will be.
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