KR100835414B1 - Method for manufacturing in semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 도 1j는 종래 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 도면, 1A to 1J illustrate a method of manufacturing a conventional semiconductor device,
도 2a 및 도 2b는 종래 반도체 소자의 제조과정에 의해 비아 개방 페일(Via Open fail)이 발생된 도면, 2A and 2B are diagrams illustrating a via open fail caused by a manufacturing process of a conventional semiconductor device;
도 3은 종래 반도체 소자의 제조과정에 의해 Fence 모양의 abnormal profile이 형성된 도면, 3 is a view in which an abnormal profile of a shape of a fence is formed by a process of manufacturing a conventional semiconductor device
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 과정별로 도시한 도면,4A to 4I are diagrams illustrating processes of a method of manufacturing a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5i는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 과정별로 도시한 도면,5A through 5I are diagrams illustrating processes for manufacturing a semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구리 제조 공정에 있어서, 비아(Via) 형성 다음 공정인 트랜치 식각 전에 진행되는 노블락 공정을 실시하지 않으면서 비아 및 트랜치를 형성할 수 있는 방법에 관한 것이 다. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, in a copper manufacturing process, vias and trenches can be formed without performing a no-block process performed before trench etching, which is a process after via formation. It's about how.
주지된 바와 같이, 구리 제조 공정에 있어서, 비아 및 트랜치를 형성하기 위한 공정은 도 1에 도시된 바와 같다.As noted, in the copper manufacturing process, the process for forming vias and trenches is as shown in FIG.
먼저, 구리 제조 공정에서 비아 및 트랜치를 형성하기 위해 질화실리콘(SiN)(101) 상부에 층간 물질(Intermetallic dielectric, IMD)을 다층으로, 예컨대, IMD1(103), IMD2(105), IMD1(107)을 순차적으로 증착시킨 상태에서 IMD2(105)와 IMD1(107)에 대하여 도 1a에 도시된 바와 같이 하부 메탈(Cu)(109)을 형성하고, 그 위에 SiN(111)을 전면 증착하고, 이어서 SiN(111)상부에 IMD1(113), IMD2(115), IMD1(117)을 순차적으로 증착한 다음에, 포토 리소그라피(Photo lithography) 공정을 실시하여 전면 증착된 PR의 일부를 선택적으로 제거함으로써, 일 예로서 도 1a에 도시된 바와 같이, IMD1(117) 상부에 비아(Via) 영역을 정의하기 위한 PR 패턴(119)을 형성한다. First, in order to form vias and trenches in a copper manufacturing process, interlayer material (IMD) in multiple layers, for example, IMD1 (103), IMD2 (105), and IMD1 (107) on top of silicon nitride (SiN) 101 is formed. ), The lower metal (Cu) 109 is formed on the
다음에, 상술한 바와 같이 형성된 PR 패턴(119)을 마스크로 식각 공정을 실시하여 순차적으로 증착된 IMD1(113), IMD2(115), IMD1(117)에 대하여 제거함으로써, 도 1b에 도시된 바와 같이 SiN(111)을 스톱 레이어(Stop layer)로 실시하여 SiN(111) 상에 비아(Via)(121)를 형성한다. Next, the
이어서, SiN(111) 상에 형성된 비아(Via)(121)와 IMD1(117) 상부에 일 예로, 도 1c에 도시된 바와 같이 노블락(Novolac) PR(123)을 전면 증착한다. Subsequently, a Novolac PR 123 is entirely deposited on the
다음으로, 전면 증착된 노블락 PR(123)에 대하여 스트리핑 공정을 실시하여 일 예로, 도 1d에 도시된 바와 같이 비아(121) 내부에 일부 남아있도록 PR(123)을 제거한다. Next, a stripping process is performed on the front-deposited
다음에, PR(123)이 비아(121) 내부에 일부 남아있는 상태에서, 포토 리소그라피 공정을 실시하여 전면 증착된 PR의 일부를 선택적으로 제거함으로써, 일 예로서 도 1e에 도시된 바와 같이, IMD1(117) 상부에 트랜치(Trench) 영역을 정의하기 위한 PR 패턴(125)을 형성한다. Next, with the
상술한 바와 같이 형성된 PR 패턴(125)을 마스크로 식각 공정을 실시하여 순차적으로 증착된 IMD2(115), IMD1(117)에 대하여 제거함으로써, 도 1f에 도시된 바와 같이 트랜치(127)를 형성한다. 이후, 스트리핑 공정을 실시하여 일 예로, 도 1g에 도시된 바와 같이 비아(121) 내에 일부 남아있는 PR(123a)과 IMD(117) 상에 일부 남아있는 PR(125a)을 제거한다. The
다음에, 트랜치(127) 및 비아(121)가 형성된 IMD를 배리어(Barrier)로 하부 메탈(109) 상의 SiN(111)을 식각하여 일 예로, 도 1h에 도시된 바와 같이 비아와 트랜치 영역(129)을 형성한다. Next, the SiN 111 on the
이어서, 비아와 트랜치 영역(129)과 IMD1(117) 상부에 일 예로, 도 1i에 도시된 바와 같이 배리어 메탈(Ta/TaN)(131)을 전면 증착한다. Subsequently, a barrier metal (Ta / TaN) 131 is deposited on the via,
마지막으로, 전면 증착된 배리어 메탈(Ta/TaN)(131)에 대하여 평탄화 공정인 CMP(Chemical Mechanical Polishing)를 통해 도 1j와 같이 평탄화하여 비아와 트랜치(133)를 형성한다. Finally, the via and
상술한 바와 같이, 구리 제조 공정에서 비아와 트랜치를 형성시키는 도 1a 내지 도 1j의 방식으로 공정을 진행할 경우, 비아 형성 뒤 트랜치 RIE 전 비아 부 위에 채워둔 노블락 PR(123)이 완전히 제거되지않아 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 비아 개방 페일(Via Open fail)을 야기시킬 수 있다.As described above, when the process is performed in the manner of FIGS. 1A to 1J in which trenches and vias are formed in the copper manufacturing process, the
또한, 노블락 PR(123)이 채워진 상태에서 진행되는 트랜치 식각을 실시할 경우, 노블락 경계부위에 IMD식 각을 방해받아 일 예로, 도 3에 도시된 바와 같이 Fence 모양의 abnormal profile이 형성되어 신뢰성에 심각한 악영향을 줄 수 있는 문제점을 갖는다. In addition, when the trench etching is performed while the
이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 구리 제조 공정에 있어서, 비아(Via) 형성 다음 공정인 트랜치 식각 전에 진행되는 노블락 공정을 실시하지 않으면서 비아 및 트랜치를 형성할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공함에 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, the object is to form vias and trenches in the copper manufacturing process, without performing the no-block process before the trench etching, which is the next process after the via formation (Via) The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일관점에서 반도체 소자의 제조 방법은 (a) 반도체 기판 상에 IMD를 증착하고, 증착된 IMD 상부에 비아(Via) 영역을 정의하기 위한 PR 패턴을 형성하는 단계와, (b) 상기 (a)단계에서 형성된 PR 패턴을 마스크로 식각 공정을 실시하여 비아 영역을 정의하고, 정의된 비아 영역 및 IMD 상에 SiN을 증착한 다음에, 식각 공정을 실시하여 스페이서를 형성하는 단계와, (c) 상기 (b)단계에서 형성된 스페이서와 IMD 상부에 트랜치(Trench) 영역을 정의하기 위한 PR 패턴을 형성하는 단계와, (d) 상기 (c)단계에서 형성된 PR 패턴을 마스크로 비아 상부의 크기를 크게 1차 트랜치 및 비아 식각을 실시함과 동시에 2차 식각을 실시하여 비아와 트랜치 영역을 형성하는 단계와, (e) 상기 (d)단계에서 형성된 비아와 트랜치 영역과 그리고 IMD 상부에 배리어 메탈을 증착하고, 증착된 배리어 메탈을 평탄화시켜 비아 및 트랜치를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In a consistent aspect of the present invention for achieving the above object, a method of manufacturing a semiconductor device includes (a) depositing an IMD on a semiconductor substrate and forming a PR pattern to define a via region on the deposited IMD. And via (b) etching the PR pattern formed in step (a) with a mask to define a via region, depositing SiN on the defined via region and the IMD, and then performing an etching process to form a spacer. Forming a PR pattern to define a trench region on the spacer formed in the step (b) and the IMD, and (d) the PR pattern formed in the step (c). Forming a via and a trench region by first etching and via etching the second via at the same time as the mask, and then performing second etching, and (e) the via and trench regions formed in step (d). And on top of IMD Depositing a barrier metal and planarizing the deposited barrier metal to form vias and trenches.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점에서 반도체 소자의 제조 방법은 (a1) 반도체 기판 상에 IMD를 증착하고, 증착된 IMD 상부에 비아(Via) 영역을 정의하기 위한 PR 패턴을 형성하는 단계와, (b1) 상기 (a1)단계에서 형성된 PR 패턴을 마스크로 식각 공정을 실시하여 비아 영역을 정의하고, 정의된 비아 영역 및 IMD 상에 SiN을 증착한 다음에, 식각 공정을 실시하여 스페이서를 형성하는 단계와, (c1) 상기 (b1)단계에서 형성된 스페이서와 IMD 상부에 트랜치(Trench) 영역을 정의하기 위한 PR 패턴을 형성하는 단계와, (d1) 상기 (c1)단계에서 형성된 PR 패턴을 마스크로 비아 상부의 크기를 일정하게 1차 트랜치 및 비아 식각을 실시함과 동시에 2차 식각을 실시하여 비아와 트랜치 영역을 형성하는 단계와, (e1) 상기 (d1)단계에서 형성된 비아와 트랜치 영역과 그리고 IMD 상부에 배리어 메탈을 증착하고, 증착된 배리어 메탈을 평탄화시켜 비아 및 트랜치를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, in another aspect of the present invention for achieving the above object, a method of manufacturing a semiconductor device includes (a1) depositing an IMD on a semiconductor substrate, and forming a PR pattern to define a via region on the deposited IMD. And forming a via region by (b1) etching the PR pattern formed in step (a1) with a mask, defining a via region, depositing SiN on the defined via region and the IMD, and then performing an etching process. Forming a spacer, (c1) forming a PR pattern to define a trench region on the spacer formed in the step (b1) and the IMD, and (d1) forming the step (c1). Forming a via and a trench region by performing a first trench and a via etch with a PR pattern as a mask, and performing a second etch at the same time, and (e1) a via formed in the step (d1). And trench area And depositing a barrier metal on the IMD and planarizing the deposited barrier metal to form vias and trenches.
이하, 본 발명의 실시예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다. Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention may exist, and a preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Those skilled in the art will appreciate the objects, features and advantages of the present invention through this embodiment.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 과정별로 도시한 도면이다. 4A to 4I are diagrams illustrating processes of a method of manufacturing a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
즉, 도 4a를 참조하면, 스핀 코팅 등의 도포 공정을 실시하여 반도체 기판(P-Substrate)(예컨대, 실리콘 기판, 세라믹 기판, 고분자 기판 등)(401) 상에 IMD(403)를 증착한다. That is, referring to FIG. 4A, an IMD 403 is deposited on a semiconductor substrate (P-Substrate) (eg, a silicon substrate, a ceramic substrate, a polymer substrate, etc.) 401 by performing a coating process such as spin coating.
다음으로, 목표로 하는 임의의 패턴으로 설계된 레티클을 이용하는 노광 공정과 현상 공정인 포토 리소그라피(Photo lithography) 공정을 실시하여 전면 증착된 PR의 일부를 선택적으로 제거함으로써, 일 예로서 도 4b에 도시된 바와 같이, IMD(403) 상부에 비아(Via) 영역을 정의하기 위한 PR 패턴(405)을 형성한다. Next, a photolithography process, which is an exposure process using a reticle designed in an arbitrary pattern of interest, and a photolithography process, which are developed, are selectively performed to remove a part of the front surface deposited PR, as an example illustrated in FIG. 4B. As described above, a
다음에, 상술한 바와 같이 형성된 PR 패턴(405)을 마스크로 식각 공정을 실시하여 증착된 IMD(403)에 대하여 제거함으로써, 도 4c에 도시된 바와 같이 비아 영역(407)을 정의한다. 이때, 비아 영역(407)은 drawn size(design rule size)보다 크게 정의한다. Next, the
이어서, 비아 영역(407)이 정의된 IMD(403) 상에 SiN(409)을 일 예로, 도 4d에 도시된 바와 같이 증착한 다음에, 식각(예컨대, 드라이 식각) 공정을 실시하여 일 예로, 도 4e에 도시된 바와 같이 SiN 스페이서(409a)를 형성한다. Subsequently, an SiN 409 is deposited on the IMD 403 in which the
다음에, 형성된 SiN 스페이서(409a)와 IMD(403) 상부에 포토 리소그라피 공정을 실시하여 전면 증착된 PR의 일부를 선택적으로 제거함으로써, 일 예로서 도 4f에 도시된 바와 같이, IMD(403) 상부에 트랜치(Trench) 영역을 정의하기 위한 PR 패턴(411)을 형성한다. Next, a photolithography process is performed on the formed SiN spacer 409a and the
다음으로, 상술한 바와 같이 형성된 PR 패턴(411)을 마스크로 1차 트랜치 및 비아 식각 공정을 실시한다. 이때, SiN의 식각비가 산화막(oxide)의 식각비 보다 2배 빠른 조건, 즉 SiN의 식각비율과 산화막(oxide)의 식각비율을 2:1로 식각하여 도 4g에 도시된 바와 같이 비아 상부의 크기를 크게 형성(413)함과 동시에, 2차 식각을 실시하여 도 4h에 도시된 바와 같이 비아와 트랜치 영역(415)을 동시에 형성한다. 이후, 스트리핑 공정을 실시하여 IMD(403) 상에 일부 남아있는 PR 패턴(411)을 제거한다. Next, the first trench and the via etching process are performed using the
마지막으로, 비아와 트랜치 영역(415)과 IMD(403) 상부에 배리어 메탈(Ta/TaN)을 전면 증착하고, 전면 증착된 배리어 메탈(Ta/TaN)에 대하여 평탄화 공정인 CMP를 통해 일 예로, 도 4i에 도시된 바와 같이 평탄화하여 비아와 트랜치(417)를 형성한다. Lastly, barrier metal (Ta / TaN) is deposited on the via,
한편, 도 5a 내지 도 5i는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 과정별로 도시한 도면이다. 5A to 5I are diagrams illustrating processes for manufacturing a semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention.
즉, 도 5a를 참조하면, 스핀 코팅 등의 도포 공정을 실시하여 반도체 기판(P-Substrate)(예컨대, 실리콘 기판, 세라믹 기판, 고분자 기판 등)(501) 상에 IMD(503)를 증착한다. That is, referring to FIG. 5A, an
다음으로, 목표로 하는 임의의 패턴으로 설계된 레티클을 이용하는 노광 공정과 현상 공정인 포토 리소그라피(Photo lithography) 공정을 실시하여 전면 증착된 PR의 일부를 선택적으로 제거함으로써, 일 예로서 도 5b에 도시된 바와 같이, IMD(503) 상부에 비아(Via) 영역을 정의하기 위한 PR 패턴(505)을 형성한다. Next, a photolithography process, which is an exposure process and a development process using a reticle designed in an arbitrary pattern of interest, is performed to selectively remove a portion of the front-deposited PR, as an example illustrated in FIG. 5B. As described above, a
다음에, 상술한 바와 같이 형성된 PR 패턴(505)을 마스크로 식각 공정을 실시하여 증착된 IMD(503)에 대하여 제거함으로써, 도 5c에 도시된 바와 같이 비아 영역(507)을 정의한다. 이때, 비아 영역(507)은 drawn size(design rule size)보다 크게 정의한다. Next, the via
이어서, 비아 영역(507)이 정의된 IMD(503) 상에 SiN(509)을 일 예로, 도 5d에 도시된 바와 같이 증착한 다음에, 식각(예컨대, 드라이 식각) 공정을 실시하여 일 예로, 도 5e에 도시된 바와 같이 SiN 스페이서(509a)를 형성한다. Subsequently,
다음에, 형성된 SiN 스페이서(509a)와 IMD(503) 상부에 포토 리소그라피 공정을 실시하여 전면 증착된 PR의 일부를 선택적으로 제거함으로써, 일 예로서 도 5f에 도시된 바와 같이, IMD(503) 상부에 트랜치(Trench) 영역을 정의하기 위한 PR 패턴(511)을 형성한다. Next, a photolithography process is performed on the formed SiN spacer 509a and the
다음으로, 상술한 바와 같이 형성된 PR 패턴(511)을 마스크로 1차 트랜치 및 비아 식각 공정을 실시한다. 이때, SiN의 식각비와 산화막(oxide)의 식각비를 1:1의 조건으로 식각하여 도 5g에 도시된 바와 같이 비아 상부의 크기가 일정하게 형성(513)함과 동시에, 2차 식각을 실시하여 도 5h에 도시된 바와 같이 비아와 트랜치 영역(515)을 동시에 형성한다. 이후, 스트리핑 공정을 실시하여 IMD(503) 상에 일부 남아있는 PR 패턴(511)을 제거한다. Next, the first trench and the via etching process are performed using the
마지막으로, 비아와 트랜치 영역(515)과 IMD(503) 상부에 배리어 메탈(Ta/TaN)을 전면 증착하고, 전면 증착된 배리어 메탈(Ta/TaN)에 대하여 평탄화 공정인 CMP를 통해 일 예로, 도 5i에 도시된 바와 같이 평탄화하여 비아와 트랜 치(517)를 형성한다. Finally, barrier metal (Ta / TaN) is deposited on the via,
따라서, 본 발명에 따르면, 구리 제조 공정에 있어서, 비아(Via) 형성 다음 공정인 트랜치 식각 전에 진행되는 노블락 공정을 실시하지 않으면서 비아 및 트랜치를 형성함으로써, 기존에서와 같이 노블락 공정에 의해 발생되는 비아 개방 페일(Via Open fail) 현상과, 또한 Fence 모양의 abnormal profile이 형성되어 신뢰성에 심각한 악영향을 줄 수 있는 문제점을 해결할 수 있다. Therefore, according to the present invention, in the copper manufacturing process, vias and trenches are formed without performing the no-block process performed before the trench etching, which is the next process after the via formation. Via open fail, and also the formation of a fence-shaped abnormal profile can solve the problem that can seriously affect the reliability.
또한, 본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 권리로서 개시하고 있으므로, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의의 변형, 이용 및/또는 개작을 포함할 수도 있으며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 특허청구범위의 제한 범위 내에 포함되는 모든 사항을 포함한다. In addition, since the present invention is disclosed as a right within the spirit and claims of the present invention, the present invention may include any modification, use and / or adaptation using general principles, and the present invention as a matter deviating from the description of the present specification. It includes everything that falls within the scope of known or customary practice in the art to which it belongs and falls within the scope of the appended claims.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 구리 제조 공정에 있어서, 비아(Via) 형성 다음 공정인 트랜치 식각 전에 진행되는 노블락 공정을 실시하지 않으면서 비아 및 트랜치를 형성함으로써, 기존에서와 같이 노블락 공정에 의해 발생되는 비아 개방 페일(Via Open fail) 현상과, 또한 Fence 모양의 abnormal profile이 형성되어 신뢰성에 심각한 악영향을 줄 수 있는 문제점을 해결할 수 있어 반도체 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, in the copper manufacturing process, by forming the via and the trench without performing the no-block process performed before the trench etching, which is the next process after the via formation, the no-block process is performed by the no-block process. Via open fail and the occurrence of an abnormal profile of a shape of a fence are formed to solve a problem that may seriously affect reliability, thereby improving yield and reliability of a semiconductor device.
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KR1020060122197A KR100835414B1 (en) | 2006-12-05 | 2006-12-05 | Method for manufacturing in semiconductor device |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000269329A (en) | 1999-03-16 | 2000-09-29 | Nec Corp | Manufacture for semiconductor device |
KR20010017903A (en) * | 1999-08-16 | 2001-03-05 | 윤종용 | Method of Forming Dual Damascene Interconnection |
KR20040008507A (en) * | 2002-07-18 | 2004-01-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of forming a metal line in semiconductor device |
-
2006
- 2006-12-05 KR KR1020060122197A patent/KR100835414B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000269329A (en) | 1999-03-16 | 2000-09-29 | Nec Corp | Manufacture for semiconductor device |
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