KR100871554B1 - 텅스텐 씨엠피 방법 및 슬러리 - Google Patents
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Abstract
실시예에서는 텅스텐 씨엠피(CMP) 방법 및 텅스텐을 씨엠피 하기 위한 슬러리에 관해 개시된다.
실시예에 따른 텅스텐 씨엠피 방법은 비아홀과 상기 비아홀이 형성된 층간 절연막 상에 텅스텐을 형성하는 단계; 상기 텅스텐에 슬러리를 투입하고 상기 텅스텐의 표면을 산화시켜 산화된 텅스텐을 제거하는 단계; 및 공정 온도를 변화시켜 상기 텅스텐의 표면을 산화시켜 산화된 텅스텐을 제거하는 단계가 포함된다.
텅스텐
Description
도 1 내지 도 3은 실시예에 따른 텅스텐 CMP 방법을 설명하는 도면.
실시예에서는 텅스텐 씨엠피(CMP) 방법 및 텅스텐을 씨엠피 하기 위한 슬러리에 관해 개시된다.
반도체 디자인이 고 집적화 됨에 따라 텅스텐(W) CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정은 에치 백(Etch back) 공정을 대신하여 점차 선호도가 높아지고 있다.
텅스텐을 에치 백 공정으로 제거하는 경우 공정에서 발생되는 디펙(defect), 잔류물(Residue), 이물질(Particle) 등의 문제가 발생된다.
한편, 텅스텐을 CMP 공정으로 제거하는 경우에도 비아에 디펙이 발생되거나 산화막이 침식(erosion)되는 문제가 발생되는 문제가 있다.
실시예는 텅스텐을 CMP 공정으로 제거하는 방법 및 텅스텐 CMP에 적절한 슬 러리를 제공한다.
실시예는 수율이 향상되고 낮은 비용으로 실시할 수 있는 텅스텐 CMP 방법 및 그에 적합한 슬러리를 제공한다.
실시예에 따른 텅스텐 씨엠피 방법은 비아홀과 상기 비아홀이 형성된 층간 절연막 상에 텅스텐을 형성하는 단계; 상기 텅스텐에 슬러리를 투입하고 상기 텅스텐의 표면을 산화시켜 산화된 텅스텐을 제거하는 단계; 및 공정 온도를 변화시켜 상기 텅스텐의 표면을 산화시켜 산화된 텅스텐을 제거하는 단계가 포함된다.
실시예에 따른 슬러리는 텅스텐 씨엠피 공정에 사용되는 슬러리에 있어서, 상기 슬러리는 연마입자가 0.2~1중량%, 산화제 및 촉매제가 포함된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 텅스텐 CMP 방법 및 슬러리에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 3은 실시예에 따른 텅스텐 CMP 방법을 설명하는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에서는 반도체 기판(10)에 층간 절연막(20)이 형성되고, 상기 층간 절연막(20)에 텅스텐 플러그(32)를 형성하는 과정이 예시되어 있다.
상기 반도체 기판(10)에는 트랜지스터와 같은 반도체 소자, 금속 배선 등이 형성될 수 있고, 다만, 본 실시예에서는 상세한 도시 및 설명을 생략한다.
상기 층간 절연막(20)은 산화막(Oxide)으로 형성될 수 있고, 상기 층간 절연 막(20)에는 다수의 비아홀(21)이 형성된다.
상기 비아홀(21) 및 층간 절연막(20)의 상측에는 텅스텐 플러그(32)를 형성하기 위한 텅스텐(30)이 형성된다.
텅스텐 플러그(32)를 형성하기 위해서 상기 비아홀(21)과 비아홀(21) 사이의 층간 절연막(20) 상측에 위치한 텅스텐(30)을 제거하여 텅스텐 플러그(32)와 텅스텐 플러그(32)가 전기적으로 연결되지 않도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 텅스텐(30)은 CMP 공정을 통해 제거된다.
텅스텐 CMP 공정은 텅스텐(30) 표면을 산화시키는 공정과, 산화된 텅스텐(31)을 제거하는 공정이 포함된다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 텅스텐(30)의 표면을 산화시켜 산화된 텅스텐(31)을 CMP 공정으로 제거한다.
텅스텐의 산화 공정은 다음과 같은 화학식에 의할 수 있다.
W+6Fe(CN)6 -3+3H20 --> WO3+6Fe(CN)6 -4+6H+
텅스텐 CMP 공정에서 산화된 텅스텐(31)의 제거는 슬러리와 텅스텐의 화학적인 반응 속도가 중요한 요인으로 작용한다.
실시예에서 슬러리는 2.5~4 PH의 산도를 가지고, 연마입자가 0.2~1중량%, 산화제, 촉매제, 에칭 억제제(etch inhibitor)가 포함된다.
상기 연마입자는 퓸드 실리카(fumed silica)가 사용되고, 상기 산화제는 H2O2가 사용되며, 상기 촉매제는 Fe가 포함된 화합물이 사용될 수 있다.
상기 에칭 억제제는 상기 텅스텐 표면이 산화되는 것을 억제한다. 또한, 상기 에칭 억제제는 탄소화합물이 포함된 폴리머 계열의 물질이 될 수 있다. 상기 에칭 억제제는 20~30℃의 온도에서 텅스텐(30)의 산화를 억제하는 특성을 갖는다. 따라서, 공정 온도를 제어함으로서 텅스텐(30)의 제거 속도를 제어할 수 있다.
실시예에서는 상기 슬러리를 DIW(DeIonized Water)과 0.5~2:1의 비율로 희석하여 사용한다. 상기 DIW는 상기 슬러리의 용매가 된다.
실시예에 따른 슬러리는 연마입자의 함량이 적으며, 슬러리와 DIW를 0.5~2:1의 비율로 희석하여 사용한다. 따라서, 슬러리의 가격이 저렴한 장점이 있다.
또한, 상기 연마입자는 서로 뭉치려는 성질이 강해 함량이 적게 포함될수록 불량이 발생되지 않고 공정이 안정적으로 진행될 수 있다.
실시예에 따른 슬러리는 컨택 앵글(Contant angle)이 작다. 컨택 앵글이 작을수록 친수성 정도가 큰 것을 의미하고, 친수성이 클수록 파티클(particle)의 재흡착이 어려워 결과적으로 세정 효과가 좋게 나타난다.
종래의 슬러리의 컨택 앵글이 24°정도 임에 반하여 실시예에 따른 슬러리는 컨택 앵글이 10~12°범위가 된다.
한편, 텅스텐의 CMP 공정은 도 2에 도시된 바와 같은 산화-제거 공정을 반복적으로 수행하여 진행된다. 이때, 상기 텅스텐 CMP 공정은 50~60℃의 온도와 45~55psi의 압력에서 이루어진다.
도 3은 텅스텐의 CMP 공정이 완료된 상태를 도시한 도면이다.
실시예에 따른 텅스텐 CMP 방법은 층간 절연막(20)의 침식이 최소화한 상태 에서 텅스텐 플러그(32)가 형성된다.
산화막의 침식(erosion)은 비아홀의 밀도가 높은 곳과 낮은 영역이 서로 인접해 있는 경우 텅스텐이 제거되는 정도와 산화막이 제거되는 정도의 차이에서 비롯된다.
텅스텐과 산화막의 선택비는 80~100:1 정도가 되는데, 산화막이 제거되는 정도는 연마입자의 함량에 비례한다.
실시예에서는 연마입자가 0.2~1중량%가 포함되어 종래의 슬러리에 비해 1/10 정도만 포함되어 있어 산화막이 제거되는 정도가 감소된다. 실시예에 따르면, 산화막의 침식은 종래의 슬러리에 비해 60% 이상 감소되었다.
실시예는 텅스텐을 CMP 공정으로 제거하는 방법 및 텅스텐 CMP에 적절한 슬러리를 제공할 수 있다.
실시예는 수율이 향상되고 낮은 비용으로 실시할 수 있는 텅스텐 CMP 방법 및 그에 적합한 슬러리를 제공할 수 있다.
Claims (8)
- 비아홀과 상기 비아홀이 형성된 층간 절연막 상에 텅스텐을 형성하는 단계;상기 텅스텐에 20~30℃의 제1 온도에서 텅스텐의 산화를 억제하는 에칭 억제제가 포함된 슬러리를 투입하고, 50~60℃의 제2 온도에서 상기 텅스텐의 표면을 산화시켜 산화된 텅스텐을 제거하는 단계; 및상기 텅스텐의 제거 속도를 제어하기 위하여 공정 온도를 상기 제2 온도에서 상기 제1 온도로 변화시켜 상기 텅스텐의 표면을 산화시켜 산화된 텅스텐을 제거하는 단계가 포함되는 텅스텐 씨엠피 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 텅스텐 제거 공정은 45~55psi의 압력에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 텅스텐 씨엠피 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 슬러리에는 연마입자가 0.2~1중량%가 포함된 것을 특징으로 하는 텅스텐 씨엠피 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 슬러리는 DIW(DeIonized Water)와 0.5~2:1의 비율로 희석하여 사용되는 것을 특징으로 하는 텅스텐 씨엠피 방법.
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| KR20020032738A (ko) * | 2000-10-27 | 2002-05-04 | 박종섭 | 반도체 소자의 텅스텐 플러그 형성방법 |
| KR20040059573A (ko) * | 2002-12-27 | 2004-07-06 | 제일모직주식회사 | 연마속도와 분산안정성이 향상된 알루미늄 배선 연마용슬러리조성물 |
| KR20050042707A (ko) * | 2003-11-04 | 2005-05-10 | 동부아남반도체 주식회사 | 반도체 소자의 산화막 형성 방법 |
| KR20050052180A (ko) * | 2003-11-29 | 2005-06-02 | 테크노세미켐 주식회사 | 다기능성 첨가제를 포함하는 화학적 기계적 연마용 슬러리 |
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| KR20020032738A (ko) * | 2000-10-27 | 2002-05-04 | 박종섭 | 반도체 소자의 텅스텐 플러그 형성방법 |
| KR20040059573A (ko) * | 2002-12-27 | 2004-07-06 | 제일모직주식회사 | 연마속도와 분산안정성이 향상된 알루미늄 배선 연마용슬러리조성물 |
| KR20050042707A (ko) * | 2003-11-04 | 2005-05-10 | 동부아남반도체 주식회사 | 반도체 소자의 산화막 형성 방법 |
| KR20050052180A (ko) * | 2003-11-29 | 2005-06-02 | 테크노세미켐 주식회사 | 다기능성 첨가제를 포함하는 화학적 기계적 연마용 슬러리 |
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