KR100657760B1 - Fabricating method of metal line in semiconductor device - Google Patents

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Abstract

A method for forming a metal line of a semiconductor device is provided to improve quality of the semiconductor device by minimizing the damage of a low-k dielectric film using an ashing process and an organic cleaning process. An etch stop layer and an interlayer dielectric made of a low-k material are formed on a substrate. A buffer layer(16) is formed on the interlayer dielectric. A via hole is formed on the resultant structure by etching selectively the buffer layer and the interlayer dielectric until the etch stop layer is exposed to the outside. An ashing process is performed on the resultant structure by using H2O. An organic cleaning process is then performed thereon. A metal line(18) for filling the via hole is formed on the resultant structure.

Description

반도체 장치의 금속 배선 형성 방법{Fabricating method of Metal line in semiconductor device}Fabrication method of metal line in semiconductor device

도 1은 본 발명에 따른 반도체 장치의 금속 배선을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing metal wiring of a semiconductor device according to the present invention.

도 2 는 본 발명에 따른 반도체 장치의 금속 배선을 형성하는 중간 단계에서의 단면도이다.2 is a cross-sectional view at an intermediate step of forming metal wirings of a semiconductor device according to the present invention.

도 3은 비아를 형성한 후의 패드와 비아 사슬의 가장자리의 SEM 사진이다.3 is a SEM photograph of the pad and the edge of the via chain after via formation.

도 4는 종래 기술에 따라서 100:1로 희석된 HF로 세정한 경우의 TEM 사진이다.4 is a TEM photograph when washed with HF diluted to 100: 1 according to the prior art.

도 5는 본 발명에 따른 NE14 로 세정한 경우에 따른 TEM 사진이다.5 is a TEM photograph of the case of cleaning with NE14 according to the present invention.

도 6a는 종래 기술에 따라서 O2애싱 후 세정을 실시한 후의 FTIR 스펙트럼 결과이다.6A is a FTIR spectrum result after O 2 ashing post-cleaning according to the prior art.

도 6b는 종래 기술에 따라서 O2+CO애싱 후 세정을 실시한 후의 FTIR 스펙트럼 결과이다.6B is a FTIR spectrum result after O 2 + CO ashing post-cleaning according to the prior art.

도 6c는 본 발명에 따른 H2O애싱 후 세정을 실시한 후의 FTIR 스펙트럼 결과이다.Figure 6c is the result of the FTIR spectrum after cleaning after H 2 O ashing according to the present invention.

도 7a는 탄소 원자의 깊이 방향에 따른 SIMS 깊이 프로파일이다.7A is a SIMS depth profile along the depth direction of carbon atoms.

도 7b는 산소 원자의 깊이 방향에 따른 SIMS 깊이 프로 파일이다.7B is a SIMS depth profile along the depth direction of the oxygen atom.

도 8은 본 발명에 따른 반도체 장치의 금속 배선을 형성하는 중간 단계에서의 단면도이다.8 is a cross-sectional view in an intermediate step of forming a metal wiring of a semiconductor device according to the present invention.

도 9a는 종래 기술에 따라서 플라스마 처리를 하지 않은 경우의 기판의 광학 사진이다.9A is an optical photograph of a substrate when no plasma treatment is performed according to the prior art.

도 9b는 본 발명에 따른 플라스마 처리를 실시한 경우의 기판의 광학 사진이다.9B is an optical photograph of the substrate when the plasma treatment according to the present invention is performed.

본 발명은 반도체 장치의 금속 배선 형성 방법에 관한 것으로, 특히 구리 배선을 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the metal wiring formation method of a semiconductor device. Specifically, It is related with the semiconductor device containing a copper wiring.

종래에는 낮은 콘택 저항 및 공정 진행의 용이상으로 인해 알루미늄 배선을 주로 사용하였으나 반도체 소자의 미세화, 고집적화 등으로 인해서 금속 배선의 폭이 좁아지고 이에 따라 금속 배선의 저항 및 정전 용량으로 인한 신호 지연이 발생한다. 그래서 알루미늄 배선보다 낮은 저항을 가지는 구리 배선을 사용하고 있다.Conventionally, aluminum wiring is mainly used due to low contact resistance and ease of process progress, but the width of metal wiring is narrowed due to miniaturization and high integration of semiconductor devices, resulting in signal delay due to resistance and capacitance of metal wiring. do. Therefore, copper wiring with lower resistance than aluminum wiring is used.

한편, 금속 배선 사이의 절연막도 저유전율막을 사용하여 신호 지연 등을 감소시키고 있다. 그러나 공정 중에 발생하는 암모니아기와 감광막이 반응하여 패터닝이 되지 않는 감광막 중독(PR poisoning)현상, 감광막 제거를 위한 애싱 후 저유전율막의 탄소 고갈(carbon depletion) 현상이 발생한다. 이러한 현상들로 인해서 감광막 패턴이 제대로 형성되지 않아 저유전율막의 식각도 제대로 이루어지지 않고, 저유전율막의 유전 상수도 증가되는 등 여러가지 문제점이 있다.On the other hand, the insulating film between metal wirings also uses a low dielectric constant film to reduce signal delay and the like. However, ammonia generated during the process reacts with the photoresist to cause photoresist poisoning (PR poisoning) that is not patterned, and carbon depletion of the low dielectric constant film occurs after ashing to remove the photoresist. Due to these phenomena, the photoresist pattern is not properly formed, so that the low dielectric constant film is not properly etched, and the dielectric constant of the low dielectric constant film is also increased.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저유전율 물질로 이루어지는 층간 절연막을 포함하는 반도체 소자를 제조할 때 감광막 패턴 중독 및 탄소 고갈 등이 발생하지 않는 반도체 장치의 금속 배선 형성 방법을 제공한다.Accordingly, an aspect of the present invention is to provide a method for forming metal wirings in a semiconductor device in which photoresist pattern poisoning and carbon depletion do not occur when a semiconductor device including an interlayer insulating film made of a low dielectric constant material is manufactured.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 기판 위에 식각 정지막 및 저유전율 물질로 층간 절연막을 형성하는 단계, 층간 절연막 위에 완충막을 형성하는 단계, 식각 정지막이 노출될 때까지 상기 완충막 및 층간 절연막을 식각하여 비아를 형성하는 단계, H2O로 애싱하여 상기 감광막을 제거하는 단계, 기판을 유기 세정하는 단계, 그리고 기판 위에 상기 비아를 매우는 금속 배선을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object is to form an interlayer insulating film with an etch stop film and a low dielectric constant material on the substrate, to form a buffer film on the interlayer insulating film, until the etch stop film is exposed Etching the buffer film and the interlayer insulating film to form a via, ashing with H 2 O to remove the photosensitive film, organic cleaning the substrate, and forming a metal wiring to form the via on the substrate. Include.

층간 절연막을 형성한 후 상기 기판을 He로 플라스마 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include plasma treating the substrate with He after forming the interlayer insulating film.

비아를 노출하는 트랜치를 형성하는 단계를 더 포함하고, 트랜치는 감광막을 이용하여 식각하는 단계, H2O로 애싱하여 상기 감광막을 제거하는 단계, 그리고 기판을 유기 세정하는 단계를 포함할 수 있다.The method may further include forming a trench that exposes the via, wherein the trench may include etching using a photoresist film, ashing H 2 O to remove the photoresist film, and organic cleaning the substrate.

유기 세정은 플로오린 계열 또는 아민 계열로 습식 세정할 수 있다.The organic cleaning can be wet cleaning with a fluorine series or an amine series.

완충막은 TEOS를 소스 기체로 형성한 USG일 수 있다.The buffer film may be USG formed of TEOS as a source gas.

애싱 후 층간 절연막의 두께율 변화는 Δ35.4이고, 애싱 후 층간 절연막의 굴절률 변화는 Δ0.009일 수 있다.The change in the thickness ratio of the interlayer insulating film after ashing may be Δ35.4, and the change in the refractive index of the interlayer insulating film after ashing may be Δ0.009.

유기 세정 후 층간 절연막의 두께율 변화는 Δ74.9이고, 유기 세정 후 층간 절연막의 굴절률 변화는 Δ0.008일 수 있다.The thickness change of the interlayer insulating film after the organic cleaning may be Δ74.9, and the change of the refractive index of the interlayer insulating film after the organic cleaning may be Δ0.008.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

이제 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 장치의 구리 배선 및 그의 제조 방법을 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A copper wiring of a semiconductor device and a method of manufacturing the same will now be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 장치의 금속 배선을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing metal wiring of a semiconductor device according to the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 기판(10) 위에 식각 정지막(12)이 형성되어 있고, 식각 정지막(12) 위에 층간 절연막(14)이 형성되어 있다. 기판(10)은 개별 소자(도시하지 않음) 또는 금속 도전체(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 식각 정지막(12)은 SiCN 등으로 형성되어 있고, 층간 절연막(14)은 유전율이 3.1이하의 저유전율 물질로 이루어진다.As shown in FIG. 1, an etch stop film 12 is formed on the substrate 10, and an interlayer insulating film 14 is formed on the etch stop film 12. The substrate 10 may include individual elements (not shown) or metal conductors (not shown). The etch stop film 12 is made of SiCN or the like, and the interlayer insulating film 14 is made of a low dielectric constant material having a dielectric constant of 3.1 or less.

층간 절연막(14) 위에는 완충막(16)이 형성되어 있다.The buffer film 16 is formed on the interlayer insulating film 14.

층간 절연막(14) 및 식각 정지막(12)에는 하부 도전체 또는 개별 소자를 노출하는 비아(V)가 형성되어 있고, 층간 절연막(14) 및 완충막(16)에는 비아(V)를 노출하는 트랜치(T)가 형성되어 있다.Vias V are formed in the interlayer insulating layer 14 and the etch stop layer 12 to expose lower conductors or individual elements, and vias V are exposed in the interlayer insulating layer 14 and the buffer layer 16. Trench T is formed.

노출된 비아(V)와 트랜치(T)에는 매립된 형태의 금속 배선(18)이 형성되어 있다. 금속 배선(18)은 비아(V)와 트랜치(T)의 내벽을 따라 형성되어 있는 확산 방지막(18a)과 확산 방지막에 의해 정의되는 비아와 트랜치 내부를 채우는 금속층(18b)으로 이루어진다. 확산 방지막(18a)은 탄탈륨나이트라이드(TaN)/탄탈륨(Ta)의 이중구조로 형성되어 있다. 금속층(18b)은 저저항 금속인 구리(Cu) 등의 도전 물질로 이루어진다.In the exposed vias V and the trenches T, metal wirings 18 are formed. The metal wiring 18 includes a diffusion barrier film 18a formed along the inner walls of the vias V and the trench T, and a metal layer 18b filling the vias and trenches defined by the diffusion barrier film. The diffusion barrier 18a is formed in a double structure of tantalum nitride (TaN) / tantalum (Ta). The metal layer 18b is made of a conductive material such as copper (Cu), which is a low resistance metal.

이와 같은 반도체 장치의 금속 배선을 형성하는 방법을 도 2 내지 도 9b와 기 설명한 도 1을 참조하여 설명한다.A method of forming the metal wiring of the semiconductor device will be described with reference to FIGS. 2 to 9B and FIG. 1 described above.

도 2 및 도 8은 본 발명에 따른 반도체 장치의 금속 배선을 형성하는 중간 단계에서의 단면도이다.2 and 8 are cross-sectional views in an intermediate step of forming metal wirings of a semiconductor device according to the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 기판(10) 위에 식각 정지막(12), 층간 절연막(14)을 형성한다. 여기서 식각 정지막(12)은 SiCN으로 형성하고, 층간 절연막(14)은 저유전율 물질로 유전율이 2.95인 검은 다이아몬드(black diamond)로 형성한다.As shown in FIG. 2, an etch stop film 12 and an interlayer insulating film 14 are formed on the substrate 10. The etch stop layer 12 may be formed of SiCN, and the interlayer insulating layer 14 may be formed of black diamond having a dielectric constant of 2.95 as a low dielectric constant material.

이후 기판에 He 플라스마 처리를 실시하고, 층간 절연막(14) 위에 USG(un-doped silicate glass)로 완충막(16)을 형성한다. 이때, 완충막(16)은 TEOS(tetraethylorthosilicate) 기체를 소스(source) 기체(gas)로 사용하여 막내에 질소가 포함되지 않도록 한다. 완충막(16) 내에 질소가 포함되지 않으므로 질소에 의해서 층간 절연막(14)이 오염되지 않는다.Subsequently, the He plasma treatment is performed on the substrate, and the buffer layer 16 is formed of USG (un-doped silicate glass) on the interlayer insulating layer 14. In this case, the buffer membrane 16 uses a tetraethylorthosilicate (TEOS) gas as a source gas so that nitrogen is not included in the membrane. Since nitrogen is not included in the buffer film 16, the interlayer insulating film 14 is not contaminated by nitrogen.

다음 완충막(16) 위에 감광막을 형성한 후 식각 정지막(12)이 노출될 때까지 완충막(16) 및 층간 절연막(14)을 식각하여 비아(V)를 형성하고, H2O기체(또는 수증기)로 애싱하여 감광막을 제거한다.Next, after the photoresist is formed on the buffer layer 16, the buffer layer 16 and the interlayer insulating layer 14 are etched until the etch stop layer 12 is exposed to form vias V, and the H 2 O gas ( Or steam) to remove the photosensitive film.

이때, 층간 절연막(14)은 질소 등으로부터 오염되지 않으므로 감광막 중독 현상 등이 발생하지 않으므로 정확한 크기의 비아(V)를 형성할 수 있다.In this case, since the interlayer insulating layer 14 is not contaminated by nitrogen or the like, the photoresist poisoning phenomenon does not occur, and thus, the via V having the correct size may be formed.

도 3은 비아를 형성한 후의 패드(Pad)와 비아 사슬(via chain)의 가장자리의 SEM 사진이다. 도 3에서와 같이, 비아의 상부에 감광막이 남겨지거나 하지 않고 표면이 깨끗하며 균일한 크기의 비아(V)가 형성된 것을 확인할 수 있다.FIG. 3 is an SEM photograph of the edge of the pad and via chain after via formation. As shown in FIG. 3, it can be seen that vias V having a clean and uniform size are formed without leaving a photosensitive film on top of the vias.

표1은 종래의 O2, O2+CO 와 본 발명의 H2O 로 애싱한 각각의 경우에 따른 층간 절연막의 두께 변화 및 굴절률 변화를 나타낸 표이다.Table 1 is a table showing the thickness change and the refractive index change of the interlayer insulating film according to each case of ashing with conventional O 2 , O 2 + CO and H 2 O of the present invention.

[표1]Table 1

Figure 112005048788969-pat00001
Figure 112005048788969-pat00001

표 1을 살펴보면, 두께율 변화는 O2일 경우 Δ50.5 이고, O2+CO 일 경우 Δ 105.7인데 비해서 H2O의 경우 Δ35.4로 종래의 O2와 O2+CO 의 경우보다 두께 변화가 훨씬 적음을 알 수 있다.Looking at Table 1, the change in thickness ratio is Δ50.5 for O 2 , Δ 105.7 for O 2 + CO, and Δ35.4 for H 2 O, which is thicker than for O 2 and O 2 + CO. You can see that there is much less change.

그리고 굴절율 변화도 O2의 경우 Δ0.011이고, O2+CO 의 경우 Δ0.019로 본 발명의 Δ0.009보다 큰 것을 알 수 있다. 이는 본 발명에 따른 애싱이 종래의 산 소 또는 O2+CO2 기체로 애싱 하는 것보다 층간 절연막에 손상을 적게 입히는 것을 나타낸다.And the refractive index gradient Δ0.011 case of O 2, O 2 + CO In the case of it can be seen that greater than Δ0.009 of the present invention to Δ0.019. This indicates that the ashing according to the present invention causes less damage to the interlayer insulating film than ashing with conventional oxygen or O 2 + CO 2 gas.

한편, 종래 기술에 따른 O2또는 CO는 층간 절연막의 유전 상수를 증가시켜 저유전율막의 특성이 제대로 나타나지 않게 한다. 이는 O2또는 CO에 포함된 산소가 쉽게 떨어지기 때문으로, 떨어져 나온 산소는 저유전율막에 포함된 탄소와 쉽게 치환되어 층간 절연막(14)의 탄소를 고갈시키고 유전 상수를 높인다. 그러나 본 발명에서와 같이 H2O 기체를 이용하면 산소가 쉽게 떨어져나오지 못하기 때문에 유전 상수가 증가하는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, O 2 or CO according to the prior art increases the dielectric constant of the interlayer insulating film so that the characteristics of the low dielectric constant film does not appear properly. This is because oxygen contained in O 2 or CO easily falls off, and the released oxygen is easily substituted with carbon included in the low dielectric constant film to deplete the carbon of the interlayer insulating film 14 and increase the dielectric constant. However, using the H 2 O gas as in the present invention, it is possible to prevent the dielectric constant from increasing because oxygen is not easily released.

다음 세정으로 기판(10) 상의 불순물 등을 제거한다. 이때 세정은 플로오린 계열 또는 아민 계열의 유기 물질을 이용하여 습식 세정한다. 이러한 유기 세정제로는 Ashland사의 NE14, KISHIMOTO사의 EcoPeeler KF3000 series, ATMI사의 ST-250/ST-255, Air products사의 ACT, advanced semi aqueous chemistry사의 EKC652/EKC5800 등이 있다.Next, impurities and the like on the substrate 10 are removed by washing. At this time, the cleaning is wet cleaning using a fluorine-based or amine-based organic material. Such organic cleaners include NE14 from Ashland, EcoPeeler KF3000 series from KISHIMOTO, ST-250 / ST-255 from ATMI, ACT from Air products, and EKC652 / EKC5800 from advanced semi aqueous chemistry.

도 4는 종래 기술에 따라서 100:1로 희석된 HF로 세정한 경우이고, 도 5는 본 발명에 따른 유기 세정제 중 NE14 로 세정한 경우에 따른 각각의 TEM 사진이다.4 is a case of washing with HF diluted to 100: 1 according to the prior art, and FIG. 5 is a TEM photograph of each case of washing with NE14 in the organic detergent according to the present invention.

도 4를 보면 비아의 측벽이 손상되어 있으나, 도 5에서는 비아의 측벽이 손상된 부분을 찾을 수 없다. 따라서 본 발명에 따른 세정은 종래 기술에 비해서 비아에 손상을 적게 입히는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, the sidewalls of the vias are damaged, but in FIG. 5, the damaged portions of the sidewalls of the vias cannot be found. Therefore, it can be seen that the cleaning according to the present invention causes less damage to the vias as compared to the prior art.

이는 표 2에 도시한 층간 절연막의 두께 변화 및 굴절률 변화를 통해서도 확 인할 수 있다.This can also be confirmed through the thickness change and the refractive index change of the interlayer insulating film shown in Table 2.

표 2는 종래 기술에 따라서 O2애싱 후 세정, O2+CO애싱 후 세정, 본 발명에 따른 H2O애싱 후 세정을 사용한 각각의 경우에 따른 층간 절연막의 두께 변화 및 굴절률 변화를 도시한 표이다.Table 2 shows the thickness change and the refractive index change of the interlayer insulating film according to each case using post-O 2 ashing cleaning, O 2 + CO ashing cleaning, and H 2 O ashing cleaning according to the present invention. to be.

[표2][Table 2]

Figure 112005048788969-pat00002
Figure 112005048788969-pat00002

표2를 살펴보면, 두께율 변화는 O2일 경우 Δ112.7 이고, O2+CO 일 경우 Δ 150.5인데 비해서 H2O의 경우 Δ74.9로 종래의 O2와 O2+CO 의 경우보다 두께 변화가 훨씬 적음을 알 수 있다.Looking at Table 2, the change in thickness ratio is Δ112.7 for O 2 , Δ 150.5 for O 2 + CO, and Δ74.9 for H 2 O, which is thicker than conventional O 2 and O 2 + CO. You can see that there is much less change.

그리고 굴절율 변화도 본 발명은 Δ0.008로 종래 기술에서 O2의 Δ0.008와 비슷하나, 종래 기술에서 O2와 O2+CO의 경우인 Δ0.020보다는 훨씬 적음을 알 수 있다.In addition, the refractive index change of the present invention is Δ0.008, which is similar to Δ0.008 of O 2 in the prior art, but is much smaller than Δ0.020 in the case of O 2 and O 2 + CO in the prior art.

이로부터 본 발명에 따른 애싱 및 세정은 종래 기술에 따른 애싱 및 세정에 비해서 층간 절연막에 손상을 더 적게 입히는 것을 알 수 있다.It can be seen from this that the ashing and cleaning according to the present invention causes less damage to the interlayer insulating film than the ashing and cleaning according to the prior art.

또한, 이러한 효과는 도 6a 내지 도 6c를 통해서도 확인할 수 있다. 도 6a는 종래 기술에 따라서 O2애싱 후 세정을 실시한 후의 FTIR(Fourier Transform Infrared Spectrometer) 스펙트럼 결과이고, 도 6b는 종래 기술에 따라서 O2+CO애싱 후 세정을 실시한 후의 FTIR 스펙트럼 결과이고, 도 6c는 본 발명에 따른 H2O애싱 후 세정을 실시한 후의 FTIR 스펙트럼 결과이다.In addition, this effect can also be confirmed through FIGS. 6A to 6C. FIG. 6A is a FTIR (Fourier Transform Infrared Spectrometer) spectrum result after O 2 ashing and cleaning according to the prior art, and FIG. 6B is a FTIR spectrum result after O 2 + CO ashing and cleaning according to the prior art, and FIG. 6C. Is the FTIR spectrum result after performing the post-H 2 O ashing cleaning according to the present invention.

도 6a, 도 6b를 보면 애싱 및 세정 후에 새로운 피크(peak)가 보여진다. 그러나 도 6c에서는 새로운 피크가 관찰되지 않는다. 이는 O2 또는 CO의 산소가 표면뿐 아니라 층간 절연막 내로 침투하여 층간 절연막의 탄소와 결합하여 나타나는 것으로 특성을 변화시키고 유전 상수의 변화도 야기시킨다. 그러나 본 발명에서는 새로운 피크가 관찰되지 않으므로 층간 절연막의 변화가 없기 때문에 유전 상수도 변하지 않는다.6A and 6B, new peaks are seen after ashing and cleaning. However, no new peak is observed in FIG. 6C. It appears that oxygen of O 2 or CO penetrates not only into the surface but also into the interlayer insulating film and bonds with the carbon of the interlayer insulating film to change properties and cause a change in dielectric constant. However, in the present invention, since no new peak is observed, the dielectric constant does not change because there is no change in the interlayer insulating film.

이는 다음의 도 7a 및 도 7b의 깊이 방향의 탄소와 산소의 양의 변화를 살펴보면 더욱 확실하게 알 수 있다. 도 7a는 탄소 원자의 깊이 방향에 따른 SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry) 깊이 프로파일이고, 도 7b는 산소 원자의 깊이 방향에 따른 SIMS 깊이 프로 파일이다.This can be more clearly seen by examining the change in the amount of carbon and oxygen in the depth direction of FIGS. 7A and 7B. FIG. 7A is a secondary ion mass spectrometry (SIMS) depth profile in a depth direction of a carbon atom, and FIG. 7B is a SIMS depth profile in a depth direction of an oxygen atom.

도 7a 및 도 7b을 보면, 종래 기술인 O2, O2+CO와 본 발명인 H2O로 애싱을 실시한 각각의 경우 모두 표면에서의 탄소가 급격히 감소하는 것을 알 수 있다. 그러나 산소 성분이 급격히 증가하는 것은 아니다. 그리고 O2, CO+O2 애싱 후 세정을 실시한 경우에는 탄소가 더욱 줄어들고 산소 함량이 증가하였으나, 본 발명의 H2O로 애싱 및 세정을 실시한 경우에는 층간 절연막이 함유한 원래의 탄소와 산소와 거의 동일한 프로파일을 보인다. 이로부터 본 발명에 따른 애싱 및 세정이 층간 절연막의 손상을 최소화하는 것을 알 수 있다.7A and 7B, it can be seen that in each case of ashing with the prior art O 2 , O 2 + CO and the present invention H 2 O, the carbon on the surface decreases rapidly. However, the oxygen content does not increase rapidly. In the case of cleaning after O 2 and CO + O 2 ashing, carbon was further reduced and oxygen content was increased. However, when ashing and cleaning were performed with H 2 O of the present invention, the original carbon and oxygen contained in the interlayer insulating film It shows almost the same profile. From this, it can be seen that ashing and cleaning according to the present invention minimize damage to the interlayer insulating film.

다음 도 8에 도시한 바와 같이, 완충막(16) 위에 비아(V)를 노출하는 감광막을 형성한 후 완충막(16), 층간 절연막(14)의 일부 및 식각 정지막(12)을 제거하여 비아(V)를 노출하는 트랜치(T)를 형성한다. 그리고 H2O 로 애싱하고 유기 세정한다. 이때 세정은 기 설명한 바와 같이, 플로오린 계열 또는 아민 계열의 유기 물질을 이용하여 습식 세정한다.Next, as shown in FIG. 8, after forming the photoresist film exposing the vias V on the buffer film 16, the buffer film 16, a part of the interlayer insulating film 14, and the etch stop film 12 are removed. A trench T exposing the vias V is formed. And ashed with H 2 O and organic washed. In this case, the cleaning is wet cleaning using a fluorine-based or amine-based organic material, as described above.

그리고 비아(V)와 트랜치(T)의 내벽에 금속을 증착하여 얇은 제1 금속막(18a)을 형성한다. 이후 제1 금속막(18a)에 의해 정의되는 비아 및 트랜치 내부를 채우도록 제2 금속막(18b)을 형성한다. 제2 금속막(18b)는 저저항 금속인 구리를 사용한다.The metal is deposited on the inner walls of the vias V and the trenches T to form a thin first metal film 18a. A second metal film 18b is then formed to fill the vias and trenches defined by the first metal film 18a. The second metal film 18b uses copper, which is a low resistance metal.

도 1 도시한 바와 같이, 완충막(16)의 상부 표면이 드러나는 시점까지 화학적 기계적 연마하여 비아(V) 및 트랜치(T) 내부를 채우는 금속 배선(18)을 형성한다.As shown in FIG. 1, the metal lines 18 filling the vias V and the trenches T are formed by chemical mechanical polishing until the upper surface of the buffer layer 16 is exposed.

이때, 본 발명의 실시예에서는 완충막(16) 형성 전에 He 플라스마 처리를 실시하였으므로 연마시에 갈라짐(delamination)현상이 감소된다.At this time, in the embodiment of the present invention, since He plasma treatment is performed before the buffer film 16 is formed, delamination is reduced during polishing.

도 9a는 종래 기술에 따라서 플라스마 처리를 하지 않은 경우의 기판의 광학 사진이고, 도 9b는 본 발명에 따른 플라스마 처리를 실시한 경우의 기판의 광학 사진이다.9A is an optical photograph of a substrate when no plasma treatment is performed according to the prior art, and FIG. 9B is an optical photograph of a substrate when the plasma treatment according to the present invention is performed.

도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 두 경우 모두 기판의 갈라짐 현상을 발생하였다. 그러나 본 발명의 경우에서는 종래 기술에서와 같이 갈라짐 범위가 넓게 확산되지는 않는 것을 알 수 있다.As shown in FIGS. 9A and 9B, in both cases, the substrate was cracked. However, in the case of the present invention it can be seen that the splitting range does not spread as widely as in the prior art.

이상 기술한 바와 같이 본 발명에 따른 애싱 및 세정을 실시하여 반도체 장치를 형성하면, 저유전율막의 손상을 최소화할 수 있으므로 고품질의 반도체 장치를 제공할 수 있다.As described above, when the semiconductor device is formed by ashing and cleaning according to the present invention, damage to the low dielectric constant film can be minimized, thereby providing a high quality semiconductor device.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (7)

기판 위에 식각 정지막 및 저유전율 물질로 층간 절연막을 형성하는 단계,Forming an interlayer insulating film on the substrate with an etch stop film and a low dielectric constant material, 상기 층간 절연막 위에 완충막을 형성하는 단계,Forming a buffer film on the interlayer insulating film, 상기 식각 정지막이 노출될 때까지 상기 완충막 및 층간 절연막을 식각하여 비아를 형성하는 단계,Etching the buffer layer and the interlayer insulating layer until the etch stop layer is exposed to form vias; H2O로 애싱하여 상기 감광막을 제거하는 단계,Ashing with H 2 O to remove the photoresist, 상기 기판을 유기 세정하는 단계, 그리고Organic cleaning the substrate, and 상기 기판 위에 상기 비아를 메우는 금속 배선을 형성하는 단계Forming a metal interconnection filling the via on the substrate 를 포함하는 반도체 장치의 금속 배선 형성 방법.Metal wiring forming method of a semiconductor device comprising a. 제1항에서,In claim 1, 상기 층간 절연막을 형성한 후 상기 기판을 He로 플라스마 처리하는 단계를 더 포함하는 반도체 장치의 금속 배선 형성 방법.And plasma treating the substrate with He after forming the interlayer insulating film. 제1항 또는 제2항에서,The method of claim 1 or 2, 상기 비아를 노출하는 트랜치를 형성하는 단계를 더 포함하고,Forming a trench that exposes the via; 상기 트랜치는 감광막을 이용하여 식각하는 단계,Etching the trench using a photosensitive film; H2O로 애싱하여 상기 감광막을 제거하는 단계, 그리고Ashing with H 2 O to remove the photoresist, and 상기 기판을 유기 세정하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 금속 배선 형성 방법.And organic cleaning the substrate. 제3항에서,In claim 3, 상기 유기 세정은 플로오린 계열 또는 아민 계열의 세정액으로 습식 세정하는 반도체 장치의 금속 배선 형성 방법.The organic cleaning is a method for forming a metal wiring of a semiconductor device wet cleaning with a fluorine-based or amine-based cleaning liquid. 제3항에서,In claim 3, 상기 완충막은 TEOS를 소스 기체로 형성한 USG인 반도체 장치의 금속 배선 형성 방법.The buffer film is a method for forming a metal wiring of a semiconductor device, which is a USG in which TEOS is formed of a source gas. 제3항에서,In claim 3, 상기 애싱 후 상기 층간 절연막의 두께율 변화는 Δ35.4이고,The thickness ratio change of the interlayer insulating film after the ashing is Δ35.4, 상기 애싱 후 상기 층간 절연막의 굴절률 변화는 Δ0.009인 반도체 장치의 금속 배선 형성 방법.The refractive index change of the interlayer insulating film after the ashing is Δ0.009. 제3항에서,In claim 3, 상기 유기 세정 후 상기 층간 절연막의 두께율 변화는 Δ74.9이고,After the organic cleaning, the thickness ratio change of the interlayer insulating film is Δ74.9, 상기 유기 세정 후 상기 층간 절연막의 굴절률 변화는 Δ0.008인 반도체 장치의 금속 배선 형성 방법.The refractive index change of the interlayer insulating film after the organic cleaning is Δ0.008.
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