KR100639002B1 - Method for improving the via hole defect of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 비아 홀 결손 개선 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 소정의 패턴이 형성된 반도체 기판 상에 금속막을 증착하는 단계; 상기 금속막 상부에 제1 식각 마스크를 형성하여 상기 금속막을 식각하는 단계; 상기 금속막이 식각된 반도체 기판을 용매 세정하는 단계; 용매로 세정된 상기 반도체 기판 상에 질화막을 증착하는 단계; 상기 질화막을 블랭킷 식각하는 단계; 상기 블랭킷 식각된 반도체 기판 상에 IMD막을 증착시키고, CMP 공정으로 평탄화하는 단계; 상기 평탄화된 반도체 기판 상에 제2 식각 마스크를 형성하고 식각하여 비아 홀을 형성하는 단계로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.The present invention relates to a method for improving via hole defects in a semiconductor device, and more particularly, depositing a metal film on a semiconductor substrate on which a predetermined pattern is formed; Etching the metal layer by forming a first etching mask on the metal layer; Solvent cleaning the semiconductor substrate etched with the metal film; Depositing a nitride film on the semiconductor substrate washed with a solvent; Blanket etching the nitride film; Depositing an IMD film on the blanket etched semiconductor substrate and planarizing the same by a CMP process; Technical features include forming via holes by forming and etching a second etching mask on the planarized semiconductor substrate.
따라서, 본 발명의 반도체 소자의 비아 홀 결손 개선 방법은 금속과 비아 홀의 배열 오류(Miss-Align)를 방지하고, 비아 홀 결손(Defect)을 억제하여 소자의 생산 수율을 향상시키고, 절연막이 아닌 TiN을 사용하여 도전막을 형성하므로써, 비아의 저항 상승을 막는 효과가 있다.Accordingly, the method of improving via hole defects of the semiconductor device of the present invention prevents misalignment of metals and via holes, suppresses via hole defects, and improves the production yield of devices. By forming the conductive film using, the resistance of the via is prevented from rising.
비아 홀 결손, 블랭킷 식각, 측벽 스페이서, TiNVia Hole Missing, Blanket Etch, Sidewall Spacer, TiN
Description
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 의한 반도체 소자의 비아 홀 형성 방법을 나타낸 단면도.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of forming a via hole in a semiconductor device according to the prior art.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 반도체 소자의 비아 홀 결손 개선 방법을 나타낸 단면도. 2A and 2B are cross-sectional views showing a method for improving via hole defects in a semiconductor device according to the present invention.
도 3a는 종래기술에 의한 반도체 반도체 소자의 비아 홀 형성시 발생하는 비아 홀 결손을 나타낸 사진.FIG. 3A is a photograph showing via hole defects occurring when via holes are formed in a semiconductor device according to the related art. FIG.
도 3b는 본 발명에 의한 반도체 반도체 소자의 비아 홀 형성시 정상적으로 형성되는 비아 홀을 나타낸 사진.Figure 3b is a photograph showing a via hole that is normally formed when forming the via hole of the semiconductor semiconductor device according to the present invention.
본 발명은 반도체 소자의 비아 홀(Via Hole) 결손(Defect) 개선 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 소정의 패턴이 형성된 반도체 기판 상에 금속막을 증착하 는 단계; 상기 금속막 상부에 제1 식각 마스크를 형성하여 상기 금속막을 식각하는 단계; 상기 금속막이 식각된 반도체 기판을 용매 세정하는 단계; 용매로 세정된 상기 반도체 기판 상에 질화막을 증착하는 단계; 상기 질화막을 블랭킷 식각(Blanket Etch)하는 단계; 상기 블랭킷 식각된 반도체 기판 상에 금속층간 유전체막(Intermetal Dielectric, 이하 IMD)막을 증착시키고, 기계화학적연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 CMP) 공정으로 평탄화하는 단계; 및 상기 평탄화된 반도체 기판 상에 제2 식각 마스크를 형성하고 식각하여 비아 홀을 형성하는 단계로 이루어진 반도체 소자의 비아 홀 결손 개선 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for improving via hole defects in a semiconductor device, and more particularly, depositing a metal film on a semiconductor substrate on which a predetermined pattern is formed; Etching the metal layer by forming a first etching mask on the metal layer; Solvent cleaning the semiconductor substrate etched with the metal film; Depositing a nitride film on the semiconductor substrate washed with a solvent; Blanket etching the nitride film; Depositing an intermetal dielectric (IMD) film on the blanket-etched semiconductor substrate and planarizing the same by a chemical mechanical polishing (CMP) process; And forming a via hole by forming and etching a second etching mask on the planarized semiconductor substrate.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 의한 반도체 소자의 비아 홀 결손 개선 방법을 나타낸 단면도이다. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method for improving via hole defects in a semiconductor device according to the present invention.
먼저, 도 1a에서 보는 바와 같이 소정의 패턴이 형성된 반도체 기판(101)상에 금속막(102)을 증착하고, 제1 식각 마스크(103)를 형성하여 상기 금속막을 식각한다. 이어서, 상기 금속막이 식각된 반도체 기판을 용매로 세정한 다음, 기판상에 IMD막(104)을 증착시킨다. First, as shown in FIG. 1A, a
다음, 도 2b에서 보는 바와 같이 상기 IMD막을 CMP 공정으로 평탄화시킨 다음, 상기 평탄화된 반도체 기판 상에 제2 식각 마스크(105)를 형성하고 식각하여 비아 홀을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2B, the IMD layer is planarized by a CMP process, and then a
그러나, 상기와 같은 종래의 반도체 소자의 비아 홀 형성 방법에서는 비아 홀 식각시 하부 금속과 오버랩 마진(Overlap Margin)이 적은 특정 패턴(Pattern)에서 비아 홀 결손(A)이 발생하여, 후속 공정에서 텅스텐 증착시 정상적으로 증착되 지 않기 때문에 금속간의 연결 고리(Contact) 역할을 하지 못하고, 배열 오류가 발생하여 비아의 저항을 상승시키는 문제점이 있었다. However, in the method of forming a via hole of a conventional semiconductor device as described above, via hole defects A occur in a specific pattern having a low overlap margin with a lower metal during via hole etching. Since it is not normally deposited at the time of deposition, there is a problem in that it does not act as a connection ring between metals and an array error occurs, thereby increasing the resistance of the via.
도 3a는 종래기술에 의한 반도체 반도체 소자의 비아 홀 형성시 발생하는 비아 홀 결손을 나타낸 사진이다. FIG. 3A is a photograph showing via hole defects occurring when a via hole is formed in a semiconductor device according to the related art. FIG.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속막 식각하고, 질화막을 증착한 후 블랭킷 식각을 실시하여 측벽 스페이서(Side Wall Spacer)를 형성하여 공정의 오버랩 마진(Overlap Margin)을 확보할 수 있으므로, 금속과 비아 홀의 배열 오류(Miss-Align)를 방지하고, 비아 홀 결손을 억제하여 소자의 생산 수율을 향상시키고, 절연막이 아닌 TiN을 사용하여 도전막을 형성하여 비아의 저항의 상승을 막는 효과가 있는 반도체 소자의 비아 홀 결손 개선 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by etching the metal film, depositing the nitride film and then performing a blanket etching to form a side wall spacer (Side Wall Spacer) overlap margin of the process (Overlap Margin ), It is possible to prevent mis-alignment of metal and via holes, to suppress via hole defects, and to improve the yield of device production. It is an object of the present invention to provide a method for improving via hole defects in a semiconductor device, which has an effect of preventing a rise of the semiconductor device.
본 발명의 상기 목적은 소정의 패턴이 형성된 반도체 기판 상에 금속막을 증착하는 단계; 상기 금속막 상부에 제1 식각 마스크를 형성하여 상기 금속막을 식각하는 단계; 상기 금속막이 식각된 반도체 기판을 용매 세정하는 단계; 용매로 세정된 상기 반도체 기판 상에 질화막을 증착하는 단계; 상기 질화막을 블랭킷 식각하는 단계; 상기 블랭킷 식각된 반도체 기판 상에 IMD막을 증착시키고, CMP 공정으로 평탄화하는 단계; 및 상기 평탄화된 반도체 기판 상에 제2 식각 마스크를 형성하고 식각하여 비아 홀을 형성하는 단계로 이루어진 반도체 소자의 비아 홀 결손 개선 방법에 의해 달성된다.The object of the present invention is the step of depositing a metal film on a semiconductor substrate having a predetermined pattern; Etching the metal layer by forming a first etching mask on the metal layer; Solvent cleaning the semiconductor substrate etched with the metal film; Depositing a nitride film on the semiconductor substrate washed with a solvent; Blanket etching the nitride film; Depositing an IMD film on the blanket etched semiconductor substrate and planarizing the same by a CMP process; And forming a via hole by forming and etching a second etching mask on the planarized semiconductor substrate.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 반도체 소자의 비아 홀 결손 개선 방법을 나타낸 단면도이다. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating a method for improving via hole defects in a semiconductor device according to the present invention.
먼저, 도 2a는 질화막으로 이루어진 측벽 스페이서를 형성하는 단계이다. 도시된 바와 같이 소정의 패턴이 형성된 반도체 기판(201)상에 금속막(202)을 증착하고, 상기 금속막 상부에 제1 식각 마스크(203)를 형성하여 상기 금속막을 식각한다. 이 때, 상기 금속막은 구리막 또는 알루미늄막을 사용하는 것이 바람직하다. First, FIG. 2A is a step of forming a sidewall spacer made of a nitride film. As illustrated, a
이어서, 상기 금속막이 식각된 반도체 기판을 용매로 세정하고, 용매로 세정된 상기 반도체 기판 상에 질화막(204)을 증착한 다음, 상기 질화막을 블랭킷 식각한다. 이 때, 상기 질화막은 도전막인 TiN을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 블랭킷 식각된 질화막은 측벽 스페이서(Side Wall Spacer)(205)로 작용하여, 상기 비아 홀 형성시 결손을 억제한다. Subsequently, the semiconductor substrate etched with the metal film is cleaned with a solvent, a
다음, 도 2b는 비아 홀을 형성하는 단계이다. 도시된 바와 같이 상기 블랭킷 식각된 반도체 기판 상에 IMD막(206)을 증착시키고, CMP 공정으로 평탄화시킨 다음, 상기 평탄화된 반도체 기판 상에 제2 식각 마스크를 형성하고 식각하여 비아 홀을 형성한다. Next, FIG. 2B is a step of forming a via hole. As illustrated, an
도 2a (B)및 도 3b는 본 발명에 의한 반도체 반도체 소자의 비아 홀 형성시 정상적으로 형성되는 비아 홀을 나타낸 사진이다. 2A and 2B are photographs showing via holes that are normally formed when via holes are formed in a semiconductor semiconductor device according to the present invention.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above-described embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.
따라서, 본 발명의 반도체 소자의 비아 홀 결손 개선 방법은 금속막을 식각하고, 질화막을 증착한 후 블랭킷 식각(Blanket Etch)을 실시하여 측벽 스페이서(Side Wall Spacer)를 형성하여 공정의 오버랩 마진(Overlap Margin)을 확보할 수 있으므로, 금속과 비아 홀의 배열 오류(Miss-Align)를 방지하고, 비아 홀 결손(Defect)을 억제하여 소자의 생산 수율을 향상시키고, 절연막이 아닌 TiN을 사용하여 도전막을 형성하여 비아의 저항의 상승을 막는 효과가 있다.Therefore, in the method for improving via hole defects of the semiconductor device according to the present invention, an overlap margin of a process is formed by etching a metal film, depositing a nitride film, and performing a blanket etching to form side wall spacers. ), It is possible to prevent mis-alignment of metal and via holes, to suppress via hole defects, to improve device production yield, and to form a conductive film using TiN rather than an insulating film. This is effective in preventing the increase in the resistance of the via.
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