KR100678297B1 - Radio frequency coil formation method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
소정의 하부 구조를 가지는 반도체 기판 위에 절연막을 형성하는 단계, 상기 절연막 위에 나선형으로 패터닝된 감광막을 형성하는 단계, 상기 감광막을 마스크로 삼아 패터닝 하여 상기 절연막에 나선형 홈을 형성하는 단계, 상기 나선형 홈에 금속 박막을 채우는 단계, 절연막 상부에 형성된 상기 금속 박막을 연마하여 제거함으로써 금속 코일을 형성하는 단계, 그리고 상기 금속 코일의 양 끝단에 금속 배선을 연결하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 RF 코일 형성 방법.Forming an insulating film on the semiconductor substrate having a predetermined substructure; forming a spirally patterned photosensitive film on the insulating film; patterning the photosensitive film as a mask to form a spiral groove in the insulating film; Filling a metal thin film, forming a metal coil by polishing and removing the metal thin film formed on the insulating film, and connecting metal wires to both ends of the metal coil.
RF 코일, 절연막RF coil, insulation film
Description
도 1 내지 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 RF 코일 형성 방법을 제조 공정 별로 도시한 도면이다. 1 to 3 are diagrams illustrating a method of forming an RF coil of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention for each manufacturing process.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 RF 코일을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an RF coil of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체 소자의 RF(radip frequency) 코일 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a radiation frequency (RF) coil of a semiconductor device.
RF는 방사 주파수로서 전자파를 이용한 무선장비에 사용한다. RF is used in radio equipment that uses electromagnetic waves as a radiation frequency.
여기서 무선 장비는 RF 장비로서, 대략 100∼300MHz 이상의 고주파 무선통신 및 고주파를 이용하여 장비에 신호를 입력한다. Here, the radio equipment is an RF equipment, and inputs a signal to the equipment using high frequency wireless communication and a high frequency of approximately 100 to 300 MHz or more.
일반적으로 RF 장비는 내부에 RF 코일이 있어 외부의 전자기장에 반응하는데, 이때 반응 효율을 높이기 위해서 넓은 영역에 코일의 감긴 횟수가 많도록 금속 코일을 패터닝 해야 한다.In general, RF equipment has an RF coil inside, and responds to an external electromagnetic field. In order to increase the reaction efficiency, the metal coil must be patterned so that the number of coils is wound in a large area.
한편, 종래에는 RF 코일을 형성하기 위해 절연막(inter metal dielectrics, IMD) 위에 약 10000∼20000Å 정도의 두께로 금속층을 형성한다. 이어, 금속층 위에 나선형으로 패터닝 된 감광막을 형성하고, 감광막을 마스크로 삼아 금속층을 식각한다. 이때, 금속층을 식각하기 위해 감광막은 충분한 두께로 형성해야 한다. 이러한 이유로 금속층을 패터닝하는 과정에서 감광막이 무너져 내릴 수 있다. 이것은 금속층을 패터닝하는 공정에 영향을 주어 금속 배선의 폭을 어느 수준 이하로 줄이는 것을 어렵게 한다.On the other hand, in order to form an RF coil, a metal layer is formed on the insulating film (inter metal dielectrics, IMD) to a thickness of about 10000 ~ 20000 Å. Subsequently, a spirally patterned photosensitive film is formed on the metal layer, and the metal layer is etched using the photosensitive film as a mask. At this time, the photoresist film should be formed to a sufficient thickness to etch the metal layer. For this reason, the photoresist may collapse in the process of patterning the metal layer. This affects the process of patterning the metal layer, making it difficult to reduce the width of the metal wiring to a certain level.
또한, 감긴 횟수가 많은 RF 코일을 형성할 경우, 금속 코일의 패터닝이 잘 이뤄지지 않아 금속 코일과 금속 코일이 연결되어 RF 코일의 신뢰성을 저하할 수 있다.In addition, in the case of forming the RF coil with a large number of turns, the metal coil may not be patterned well and the metal coil and the metal coil may be connected, thereby reducing the reliability of the RF coil.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 반도체 소자의 RF 코일을 형성하는데 있어서 신뢰성 있는 금속 코일의 나선형 패터닝을 할 수 있는 반도체 소자의 RF 코일 형성 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem of the present invention is to provide a method for forming an RF coil of a semiconductor device capable of spiral patterning of a reliable metal coil in forming an RF coil of a semiconductor device.
본 발명에 따른 반도체 소자의 RF 코일 형성 방법은 소정의 하부 구조를 가지는 반도체 기판 위에 절연막을 형성하는 단계, 상기 절연막 위에 나선형으로 패터닝된 감광막을 형성하는 단계, 상기 감광막을 마스크로 삼아 패터닝 하여 상기 절연막에 나선형 홈을 형성하는 단계, 상기 나선형 홈에 금속 박막을 채우는 단계, 상기 절연막 상부에 형성된 상기 금속 박막을 연마하여 제거함으로써 금속 코일을 형성하는 단계, 그리고 상기 금속 코일의 양 끝단에 금속 배선을 연결하는 단계를 포함한다.In the RF coil forming method of a semiconductor device according to the present invention, forming an insulating film on a semiconductor substrate having a predetermined substructure, forming a spirally patterned photosensitive film on the insulating film, patterning the photosensitive film using a mask as a mask Forming a spiral groove in the groove, filling the thin metal film in the spiral groove, forming a metal coil by polishing and removing the metal thin film formed on the insulating layer, and connecting metal wires to both ends of the metal coil. It includes a step.
상기 금속 박막을 채우는 단계 이전에 상기 나선형 홈의 내벽과 상기 절연막 위에 베리어 금속막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.The method may further include forming a barrier metal film on the inner wall of the spiral groove and the insulating film before the filling of the metal thin film.
상기 베리어 금속막은 티타늄 및 티타늄나이트라이드, 탄탈늄 및 탄탈나이트라이드로 구성하는 것이 바람직하다.The barrier metal film is preferably composed of titanium and titanium nitride, tantalum and tantalum nitride.
상기 티타늄 및 상기 티타늄나이트라이드로 형성된 상기 베리어 금속막 위에 화학 기상 증착 방식으로 텅스텐을 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable to form tungsten on the barrier metal film formed of the titanium and the titanium nitride by chemical vapor deposition.
상기 탄탈늄 및 상기 탄탈나이트라이드로 형성된 상기 베리어 금속막 위에 구리를 전기 도금하여 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable to form copper by electroplating on the barrier metal film formed of the tantalum and the tantalum nitride.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 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.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 위에 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 바로 위에 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, area, plate, etc. is over another part, this includes not only the part directly above the other part but also another part in the middle. On the contrary, when a part is just above another part, it means that there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 RF 코일 형성 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.An RF coil forming method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 반도체 소자의 RF 코일 형성 방법을 제조 공정 별로 도시한 도면이다. 1 to 3 are diagrams illustrating a method of forming an RF coil of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention for each manufacturing process.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 RF 코일 형성 방법은 우선, 소자 전극 또는 전도층이 형성된 박막을 포함하는 반도체 기판 위에 절연막(inter metal dielectrics, IMD)(1)을 형성하고, 절연막(1) 위에 감광막(2)을 형성한다. As shown in FIG. 1, an RF coil forming method of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention may first include intermetal dielectrics (IMDs) 1 on a semiconductor substrate including a thin film on which device electrodes or conductive layers are formed. ), And the
감광막(2)은 나선형으로 패터닝한다. 이어, 절연막(1)을 감광막(2)을 마스크로 삼아 식각한다. 이때, 식각은 건식 식각 방식으로 한다. 그런 다음, 감광막(2)을 제거한다.The
이와 같이 하면 절연막(1)에는 나선형의 홈(5)이 형성된다. In this way, a
그 다음, 도 2에 도시한 바와 같이, 절연막(1) 위에 베리어 금속막(3)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2, the
베리어 금속막(3)은 티타늄(Ti) 및 티타늄나이트라이드(TiN), 탄탈늄(Ta) 및 탄탈나이트라이드(TaN)로 구성될 수 있다.The
베리어 금속막(3)은 탄탈늄 등을 수백 Å의 두께로 증착하여 형성한다. 이러한 베리어 금속막(3)은 고유저항(resistivity)이 크기 때문에 전기 분해 (electroplating process deposition : EPD)에 의한 금속 박막의 형성 공정에서 박막 표면에 전자 공급을 원활히 하기 위하여 베리어 금속막(3) 상부에 금속 씨드 (seed)막을 수백 Å의 두께로 증착한다. The
다음, 텅스텐을 화학 기상 증착하거나 구리를 전기 도금하여 나선형 홈(5)을 채는 금속 박막(4)을 형성한다.Next, tungsten is chemically vapor deposited or copper is electroplated to form a metal
여기서 베리어 금속막(3)을 티타늄(Ti) 및 티타늄나이트라이드(TiN)로 형성할 경우에는 텅스텐을 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD)하여 금속 박막(4)을 형성하고, 베리어 금속막(3)을 탄탈늄(Ta) 및 탄탈나이트라이드(TaN)로 형성할 경우에는 구리(Cu)를 전기 도금하여 금속 박막(4)을 형성한다.In the case where the
그 다음, 도 3에 도시한 바와 같이, CMP 공정에 의해 절연막(1) 상부의 베리어 금속막(3)과 텅스텐 또는 구리로 구성된 금속 박막(4)을 연마하여 제거함으로써 안정적인 금속 코일(6)을 형성한다. 3, the
이와 같은 방법으로 형성된 금속 코일(6)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 간격이 일정하게 형성된다. 이렇게 형성된 금속 코일(6)의 양 끝단은 금속 배선(7, 8)과 연결한다. 여기서 금속 배선(7, 8)은 금속 코일(6)에 전기 신호를 전달한다.As shown in FIG. 4, the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 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, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.
본 발명에 따르면 절연막에 나선형 홈을 형성하고 나선형 홈에 금속을 채워 절연막 사이에 매립시킴으로써 안정적으로 RF 코일을 형성할 수 있다. According to the present invention, the RF coil can be stably formed by forming a spiral groove in the insulating film and filling the spiral groove with a metal to fill the insulating film.
또한, 금속 코일의 간격을 일정하게 할 수 있어서 보다 안정적인 RF 코일을 구현 할 수 있다.In addition, since the spacing of the metal coils can be made constant, more stable RF coils can be realized.
또한, 미세한 선폭의 금속 코일을 형성할 수 있어서 코일 디자인을 자유롭게 할 수 있고, 이에 따라 RF 코일의 특성을 향상시킬 수 있다. In addition, it is possible to form a metal coil having a fine line width to free the coil design, thereby improving the characteristics of the RF coil.
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2004
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