KR100872712B1 - 반도체소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 반도체 소자는 기판 위에 형성된 금속배선; 상기 금속배선 위에 형성된 임퓨어(Impure) Ti막; 및 상기 임퓨어(Impure) Ti막 상에 형성된 TiN막;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
현상용역(Developer), 링 타입 디펙트(Ring Type Defect), 반사방지막(ARC layer:Anti Reflecting Coating Layer)
Description
도 1 내지 도 2는 종래기술에 의한 반도체소자 제조공정 중에 발생하는 디펙트에 대한 사진.
도 3은 본발명의 제1 실시예에 따른 반도체소자의 단면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체소자의 제조공정의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
110: 기판 115: 금속배선
120: 임퓨어(Impure) Ti막 130: TiN막
210: Ti 타겟물질
본 발명은 반도체 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자를 형성하는 금속배선 공정에 사용되는 물질로 Al-Cu0.5%가 널리 사용되고 있다.
그런데, AlCu는 금속자체의 반사도가 커서 사진공정을 위해서는 반사방지막(ARC layer:Anti Reflecting Coating Layer)가 필요하다. 또한, 층간절연층인 SiO2로의 확산현상이 있어서 하부와 상부에 각각 확산방지막을 증착해 주어야 한다.
종래기술에서는 AlCu 박막 상부에 TiN or Ti/TiN 스택(Stack)을 증착해서 ARC 역할과 확산방지막 역할을 동시에 수행하고 있다.
그런데, AlCu/TiN 구조를 사용하는 경우에는 TiN 박막 자체의 구조가 주상(Columnar) 구조로 되어 있어서 사진공정 시 사용되는 현상용액 침투에 취약한 면이 있다.
도 1은 종래기술에 의한 반도체소자 제조공정 중에 발생하는 디펙트에 대한 사진으로서, 현상용역(Developer)이 TiN 을 통해 AlCu 박막까지 침투하면 식각공정 진행시 케미컬 이온(Chemical Ion)의 식각(Etching)을 방해(Blocking)하는 역할을 하게 되어 도 1과 같은 링 타입 디펙트(Ring Type Defect)(R)가 남아서 소자에 불량을 야기하는 문제가 발생한다.
한편, AlCu/Ti/TiN 구조를 사용하는 경우에는 TiN 하부에 존재하는 Ti 박막 구조가 주상구조가 아니며, TiN 박막에 비해 아주 조밀한 구조를 가지므로 현상액(Developer)의 침투를 효과적으로 막아내는 역할을 한다.
하지만, 이 경우에는 AlCu 와 Ti 박막이 접합 되는 경우에는 도 2와 같이 TiAl3 라는 화합물이 형성하게 된다.
패키지(Package:Assembly) 공정 시 금 와이어(Gold Wire)가 본딩(Bonding) 되는 패드(Pad:Top Metal) 지역은 상부의 Ti/TiN 을 모두 제거해야 하는 영역으로 TiAl3 화합물이 AlCu표면에 남아 있으면 금(Gold)과 AlCu간 접촉(Adhesion) 상태가 좋지않아 와이어(Wire)가 떨어지는 불량이 발생하는 문제가 발생한다.
본 발명은 현상액(Developer)의 침투를 효과적으로 막아냄과 동시에 TiAl3 화합물을 생성하지 않는 임퓨어(Impure) Ti 박막을 제조하여 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있는 반도체소자 및 그 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자는 기판 위에 형성된 금속배선; 상기 금속배선 위에 형성된 임퓨어(Impure) Ti막; 및 상기 임퓨어(Impure) Ti막 상에 형성된 TiN막;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조방법은 기판 위에 금속배선을 형성하는 단계; 상기 금속배선 위에 임퓨어(Impure) Ti막을 형성하는 단계; 및 상기 임퓨어(Impure) Ti막 상에 TiN막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면 본 발명에 의하면 현상액(Developer)의 침투를 효과적으로 막아냄과 동시에 TiAl3 화합물을 생성하지 않는 임퓨어(Impure) Ti 박막을 제조할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 반도체 소자 및 그 제조방법의 실시예들을 첨부된 도 면을 참조하여 상세히 설명한다.
(실시예 1)
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체소자의 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체소자는 기판(110) 위에 형성된 금속배선(115); 상기 금속배선(115) 위에 형성된 임퓨어(Impure) Ti막(120); 및 상기 임퓨어(Impure) Ti막(120) 상에 형성된 TiN막(130);을 포함할 수 있다.
상기 임퓨어(Impure) Ti막(120)은 약 50Å ~ 약 200Å으로 형성됨으로써 현상액(Developer)의 침투를 효과적으로 막아냄과 동시에 TiAl3 화합물을 생성하지 않는 효과가 있다. 상기 임퓨어(Impure) Ti막(120)이 50Å 미만의 경우에는 현상액의 침투를 효과적으로 막지 못하는 문제가 있으며, 200Å 초과의 경우에는 순수(Pure) Ti막의 성질을 나타냄으로써 그 하측에 형성되는 금속배선(115)과의 반응에 의해 TiAl3를 생성하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 임퓨어(Impure) Ti막(120)은 질소(N)성분을 약 1.0 wt%~ 5.0 wt% 함유함으로써, Ti막과 TiN막의 중간성질을 가질 수 있다. 즉, 상기 임퓨어(Impure) Ti막(120)은 저항은 Ti막의 성질을 가지고, 반사도는 TiN막의 성질을 가짐으로써 확산방지막 및 반사방지막으로서의 기능을 효과적으로 해내는 효과가 있다.
결국, 본 발명의 제1 실시예에 의한 반도체소자에 의하면 현상액(Developer)의 침투를 효과적으로 막아냄과 동시에 TiAl3 화합물을 생성하지 않는 임퓨어(Impure) Ti 박막을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 깨끗한 메탈패드(Metal Pad)를 얻어 패키지(package:Assembly)의 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
(실시예 2)
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체소자의 제조공정을 설명한다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체소자의 제조공정의 단면도이다.
표1은 본 제2 실시예에 따른 반도체소자의 제조공정의 임퓨어(Impure) Ti 막 및 TiN막을 증착하는 레서피이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체소자의 제조공정은 기판 위에 금속배선을 형성하는 단계; 상기 금속배선 위에 임퓨어(Impure) Ti막을 형성하는 단계; 및 상기 임퓨어(Impure) Ti막 상에 TiN막을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
우선, 도 4 및 표 1과 같이(Step 1), 챔버 내에서 순수 Ti 타겟물질을 로딩하고 N2가스를 약 55sccm 플로우한다.
이때, Ti 타겟물질(210)에 N2가스를 플로우함으로써 상기 Ti 타겟물질(210)의 표면에 얇은 TiN막(220)을 형성한다.
상기 얇은 TiN막(220)은 약 10Å~20Å 형성됨으로써 후속하는 임퓨어(Impure) Ti막을 형성하기 위한 타겟물질이 된다.
다음으로(Step 2), 챔버에 Ar 가스만을 약 55sccm 플로우하면서 전력을 약 500W로 가하여 이그니션(Ignition)한다. 이때에는 N2가스는 플로우하지 않음으로써 상기 얇은 TiN막(220)이 형성된 Ti 타겟물질(210)의 N(질소)의 성분의 양을 유지시킨다. 만약, N2가스를 플로우하면 Ti 타겟물질(210)의 N(질소)의 성분이 증가하여 후속 임퓨어(Impure) Ti막이 TiN막의 성질에 가까워져 Ti막과 TiN막의 중간성질을 가지는 임퓨어(Impure) Ti막을 얻을 수 없는 문제가 발생한다.
다음으로, 도 5 및 표 1과 같이(Step 3), 금속배선(115)이 형성된 기판(110)을 챔버에 로딩하고, 쳄버에 Ar 가스만을 약 55sccm 플로우하면서 상기 얇은 TiN막(220)이 형성된 Ti 타겟물질(210)을 이용하여 상기 금속배선(115) 위에 임퓨어(Impure) Ti막(120)을 약 50~200Å의 두께로 형성한다.
상기 임퓨어(Impure) Ti막(120)을 약 50~200Å의 두께로 형성하기 위해서 상기 공정을 약 2초~7초 동안 진행할 수 있다.
상기 임퓨어(Impure) Ti막(120)은 약 50Å ~ 약 200Å으로 형성됨으로써 현상액(Developer)의 침투를 효과적으로 막아냄과 동시에 TiAl3 화합물을 생성하지 않는 효과가 있다. 상기 임퓨어(Impure) Ti막(120)이 50Å 미만의 경우에는 현상액의 침투를 효과적으로 막지 못하는 문제가 있으며, 200Å 초과의 경우에는 순수(Pure) Ti막의 성질을 나타냄으로써 금속배선(115)과의 반응에 의해 TiAl3를 생성하는 문제가 발생할 수 있다.
다음으로(Step 4 및 5), 챔버 내에서 N2가스 및 Ar 가스를 각각 약 70sccm씩 플로우 한다. 그 후 쳄버에 N2가스는 약 40sccm, Ar 가스는 약 55sccm 플로우하면서 전력을 약 500W로 가하여 이그니션(Ignition)한다.
다음으로, 도 6 및 표 1과 같이(Step 6), 임퓨어(Impure) Ti막(120)이 형성된 기판(110)이 로딩된 상태에서, 쳄버에 N2가스 및 Ar 가스를 각각 약 55sccm 플로우하면서 상기 얇은 TiN막(220)이 형성된 Ti 타겟물질(210)을 이용하여 상기 임퓨어(Impure) Ti막(120) 상에 TiN막(130)을 형성한다.
그 후 (Step 7), 상기 챔버를 펌프하고 상기 TiN막(130)이 형성된 기판(110)을 언로딩하여 상기 공정을 마무리한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 소자 및 그 제조방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
우선, 본 발명에 의하면 현상액(Developer)의 침투를 효과적으로 막아냄과 동시에 TiAl3 화합물을 생성하지 않는 임퓨어(Impure) Ti 박막을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 AlCu 박막 상부의 Ti 박막과 TiN 박막을 1개의 동일한 Chamber에서 증착하므로 생산성(Throuput)을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 별도의 타겟 물질을 사용하는 것이 아니라 기존의 타겟 물질에 공정조건을 개선할 수 있음으로 원자재(Target물질) 사용량 감소로 원가절감 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 깨끗한 메탈 패드(Metal Pad)를 얻어 패키지(package:Assembly)의 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (8)
- 기판 위에 형성된 금속배선;상기 금속배선 위에 형성된 임퓨어(Impure) Ti막; 및상기 임퓨어(Impure) Ti막 상에 형성된 TiN막;을 포함하며,상기 임퓨어(Impure) Ti막은질소(N)성분을 1.0 wt% 내지 5.0wt% 미만을 포함하고,상기 임퓨어(Impure) Ti막은Ti막과 TiN막의 중간성질을 가짐으로써 저항은 Ti막의 성질을 가지고, 반사도는 TiN막의 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체소자.
- 제1 항에서,상기 임퓨어(Impure) Ti막은50~200Å으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자.
- 삭제
- 기판 위에 금속배선을 형성하는 단계;상기 금속배선 위에 임퓨어(Impure) Ti막을 형성하는 단계; 및상기 임퓨어(Impure) Ti막 상에 TiN막을 형성하는 단계;를 포함하며,상기 임퓨어(Impure) Ti막을 형성하는 단계는질소(N)성분을 1.0 wt% 내지 5.0wt% 미만을 포함하며,상기 임퓨어(Impure) Ti막은Ti막과 TiN막의 중간성질을 가짐으로써 저항은 Ti막의 성질을 가지고, 반사도는 TiN막의 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
- 제4 항에서,상기 임퓨어(Impure) Ti막을 형성하는 단계는50~200Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
- 제4 항에서,상기 임퓨어(Impure) Ti막을 형성하는 단계는2초~7초 동안 임퓨어(Impure) Ti막을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
- 제4 항에서,상기 임퓨어(Impure) Ti막을 형성하는 단계는Ti 타겟물질에 N2가스를 플로우하여 상기 Ti 타겟물질의 표면에 얇은 TiN막을 형성하는 단계; 및상기 얇은 TiN막이 형성된 Ti 타겟물질을 이용하여 Ar 가스 분위기에서 상기 금속배선 상에 임퓨어(Impure) Ti막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
- 제7 항에서,상기 얇은 TiN막이 형성된 Ti 타겟물질에서상기 얇은 TiN막은 10~20Å 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
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| KR20080019920A (ko) | 2008-03-05 |
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