KR19980029372A - Method for forming wiring layer of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 배선층 형성 방법에 대해 기재되어 있다.This invention is described about the wiring layer formation method of a semiconductor element.
이는, 반도체 기판 상에 도전 물질과 절연 물질을 차례로 증착하여 제 1 배선층과 제 1 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 1 절연막/제 1 배선층을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 제 1 절연막/제 1 배선층이 형성된 반도체 기판 상에 SOG(Silicon On Glass) 물질을 증착하여 제 2 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 1 절연막이 드러날 때까지 상기 제 2 절연막을 에치백(etch back)하는 단계; 상기 반도체 기판 상에 절연 물질을 증착하여 제 3 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 3 절연막의 소정 영역을 식각하는 단계; 및 상기 반도체 기판 상에 도전 물질을 증착한 후 패터닝하여 제 2 배선층을 형성하는 단계로 이루어진다.The method may include forming a first wiring layer and a first insulating layer by sequentially depositing a conductive material and an insulating material on a semiconductor substrate; Patterning the first insulating film / first wiring layer; Depositing a silicon on glass (SOG) material on the semiconductor substrate on which the patterned first insulating film / first wiring layer is formed to form a second insulating film; Etching back the second insulating film until the first insulating film is exposed; Depositing an insulating material on the semiconductor substrate to form a third insulating film; Etching a predetermined region of the third insulating film; And depositing and patterning a conductive material on the semiconductor substrate to form a second wiring layer.
즉, 하부 배선층인 제 1 배선층 상부에 SOG 물질이 존재하지 않아 패터닝된 제 1 배선층과 제 2 배선층 사이에서 보이드(Void)가 발생하지 않고 상기 제 1 배선층과 제 2 배선층 사이에 형성되는 기생 용량(parastic capacitance)을 감소시키므로 저항(R)과 용량(C)에 의한 시간 지연(RC delay)이 개선되는 잇점이 있다.That is, a parasitic capacitance formed between the first wiring layer and the second wiring layer without generating voids between the patterned first wiring layer and the second wiring layer because no SOG material is present on the first wiring layer. Since the parastic capacitance is reduced, the RC delay due to the resistance R and the capacitance C is improved.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 배선층 사이의 절연막에 보이드(Void)가 발생하는 것을 방지하기 위한 반도체 소자의 배선층 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming a wiring layer of a semiconductor device for preventing voids from occurring in an insulating film between wiring layers.
반도체 소자가 고집적화됨에따라 배선층 사이의 간격도 감소하고 있다.As semiconductor devices are highly integrated, the spacing between wiring layers is also decreasing.
또한 다층 배선 구조에서 평탄도를 이루기 위해 배선 사이에 절연막을 형성하는데 상기 절연막은 산화막/SOG(Silicon On Glass)/산화막 구조, 즉 SOG(Silicon On Glass) 물질의 상부와 하부에 화학 기상 증착(CVD)된 산화막이 형성된 다층 구조로 이루어진다.In addition, an insulating film is formed between the wiring lines to achieve flatness in the multi-layer wiring structure. The insulating film is formed by chemical vapor deposition (CVD) on top and bottom of an oxide film / silicon on glass (SOG) structure, that is, a silicon on glass (SOG) material. ) Has a multilayer structure in which the oxide film is formed.
상기 SOG 물질로는 Hydrogen Siliquioxane(HSQ), Benzocycrobutene (BCB), Fluorinated poly aryl ether 등의 폴리머가 있는데, 이는 저 유전 물질로써 배선층 사이에의 기생 용량(parastic capacitance)을 줄이기 위한 것이다.The SOG material includes a polymer such as Hydrogen Siliquioxane (HSQ), Benzocycrobutene (BCB), or fluorinated poly aryl ether, which is a low dielectric material to reduce parasitic capacitance between wiring layers.
그러나 상기 SOG 물질은 배선층 사이에서 보이드(Void)를 발생시키는 문제점이 있다.However, the SOG material has a problem of generating voids between wiring layers.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 배선층 사이의 절연막에 보이드(Void)가 발생하는 것을 방지하기 위한 반도체 소자의 배선층 형성 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a wiring layer forming method of a semiconductor device for preventing the generation of voids in the insulating film between the wiring layers.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명에 의한 반도체 소자의 배선층 형성 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of forming a wiring layer of a semiconductor device according to the present invention.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명은, 반도체 기판 상에 도전 물질과 절연 물질을 차례로 증착하여 제 1 배선층과 제 1 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 1 절연막/제 1 배선층을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 제 1 절연막/제 1 배선층이 형성된 반도체 기판 상에 SOG(Silicon On Glass) 물질을 증착하여 제 2 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 1 절연막이 드러날 때까지 상기 제 2 절연막을 에치백(etch back)하는 단계; 상기 반도체 기판 상에 절연 물질을 증착하여 제 3 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 3 절연막의 소정 영역을 식각하는 단계; 및 상기 반도체 기판 상에 도전 물질을 증착한 후 패터닝하여 제 2 배선층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 배선층 형성 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of depositing a conductive material and an insulating material on a semiconductor substrate in order to form a first wiring layer and a first insulating film; Patterning the first insulating film / first wiring layer; Depositing a silicon on glass (SOG) material on the semiconductor substrate on which the patterned first insulating film / first wiring layer is formed to form a second insulating film; Etching back the second insulating film until the first insulating film is exposed; Depositing an insulating material on the semiconductor substrate to form a third insulating film; Etching a predetermined region of the third insulating film; And forming a second wiring layer by depositing and patterning a conductive material on the semiconductor substrate.
상기 제 2 절연막은 Hydrogen Siliquioxane(HSQ), Benzocycrobutene(BCB), Fluorinated poly aryl ether 등의 폴리머중 어느 하나를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.The second insulating film is preferably formed using any one of a polymer such as Hydrogen Siliquioxane (HSQ), Benzocycrobutene (BCB), Fluorinated poly aryl ether.
상기 제 1 절연막은 1000Å 이하로 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable to form the said 1st insulating film in 1000 micrometers or less.
따라서, 본 발명에 의한 반도체 소자의 배선층 형성 방법은 하부 배선층인 제 1 배선층 상부에 SOG 물질이 존재하지 않아 패터닝된 제 1 배선층과 제 2 배선층 사이에서 보이드(Void)가 발생하지 않고 상기 제 1 배선층과 제 2 배선층 사이에 형성되는 기생 용량(parastic capacitance)을 감소시키므로 저항(R)과 용량(C)에 의한 시간 지연(RC delay)이 개선되는 잇점이 있다.Accordingly, in the method for forming a wiring layer of a semiconductor device according to the present invention, no void occurs between the first wiring layer and the second wiring layer patterned because SOG material is not present on the first wiring layer, which is a lower wiring layer, and the first wiring layer is not generated. Since the parasitic capacitance formed between the second wiring layer and the second wiring layer is reduced, the RC delay due to the resistance R and the capacitor C is improved.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명에 의한 반도체 소자의 배선층 형성 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of forming a wiring layer of a semiconductor device according to the present invention.
도면 참조 번호 1은 반도체 기판을, 3은 패턴을, 5는 제 1 절연막을, 7·7a는 제 1 배선층을, 9·9a는 제 2 절연막을, 11·11a는 제 3 절연막을, 13은 제 4 절연막을, 15a·15b는 제 2 배선층을 각각 나타낸다.Reference numeral 1 is a semiconductor substrate, 3 is a pattern, 5 is a first insulating film, 7 · 7a is a first wiring layer, 9 · 9a is a second insulating film, 11 · 11a is a third insulating film, and 13 is 15a and 15b represent a 2nd wiring layer, respectively.
도 1a를 참조하면, 패턴(3)이 형성된 반도체 기판(1) 상에 제 1 절연막(5), 제 1 배선층(7), 제 2 절연막(9)을 차례로 형성한다.Referring to FIG. 1A, a first insulating film 5, a first wiring layer 7, and a second insulating film 9 are sequentially formed on the semiconductor substrate 1 on which the pattern 3 is formed.
상기 패턴(3)은 게이트, 스토리지 전극, 비트 라인 등이 될 수 있다.The pattern 3 may be a gate, a storage electrode, a bit line, or the like.
상기 제 1 배선층(7)을 블랭킷(Blanket) 금속을 사용하여 형성한다.The first wiring layer 7 is formed using a blanket metal.
상기 제 2 절연막(9)은 화학 기상 증착(CVD) 또는 플라즈마 기상 증착(PVD) 방법을 이용하여 산화막으로 형성하거나 SiON, SiOF를 사용하여 형성하는데, 그 두께는 1000Å 이하로 형성한다.The second insulating film 9 is formed of an oxide film by using a chemical vapor deposition (CVD) or a plasma vapor deposition (PVD) method, or by using SiON and SiOF, the thickness of which is 1000 Å or less.
도 1b를 참조하면, 사진 식각 방법을 이용하여 상기 제 2 절연막(9)/제 1 배선층(7)의 소정 영역을 식각하여 패터닝된 제 2 절연막(9a)/제 1 배선층(7a)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, a predetermined region of the second insulating layer 9 / first wiring layer 7 is etched using a photolithography method to form a patterned second insulating layer 9a / first wiring layer 7a. .
도 1c를 참조하면, 상기 제 2 절연막(9a)/제 1 배선층(7a)이 형성된 반도체 기판(1) 전면에 저 유전 물질인 SOG(Silicon On Glass)을 증착하여 제 3 절연막(11)을 형성한다.Referring to FIG. 1C, a low dielectric material SOG (Silicon On Glass) is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 on which the second insulating layer 9a / the first wiring layer 7a are formed to form the third insulating layer 11. do.
상기 제 3 절연막(11)은 Hydrogen Siliquioxane(HSQ), Benzocycrobutene(BCB) 또는 Fluorinated poly aryl ether를 스핀 온 코팅(spin on coating)함으로써 형성한다.The third insulating layer 11 is formed by spin on coating Hydrogen Siliquioxane (HSQ), Benzocycrobutene (BCB) or Fluorinated poly aryl ether.
도 1d를 참조하면, 상기 제 2 절연막(9a)이 드러날 때까지 상기 제 3 절연막(11)을 에치백(etch back)하여 제 3 절연막(11a)을 형성한다.Referring to FIG. 1D, the third insulating layer 11 is etched back to form the third insulating layer 11a until the second insulating layer 9a is exposed.
도 1e를 참조하면, 상기 반도체 기판(1) 상에 제 4 절연막(13)을 형성한다.Referring to FIG. 1E, a fourth insulating layer 13 is formed on the semiconductor substrate 1.
상기 제 4 절연막(13)은 화학 기상 증착(CVD) 또는 플라즈마 기상 증착(PVD) 방법을 이용하여 산화막으로 형성하거나 SiON, SiOF를 사용하여 형성한다.The fourth insulating layer 13 is formed of an oxide film using a chemical vapor deposition (CVD) or a plasma vapor deposition (PVD) method, or formed using SiON or SiOF.
도 1f를 참조하면, 상기 제 4 절연막(13) 상에 감광막(도시하지 않음)을 증착하는 공정, 상기 제 1 배선층(7a)중 소정 영역을 노출하기 위한 마스크를 이용하여 상기 감광막을 패터닝하는 공정, 상기 감광막을 마스크로하여 상기 제 4 절연막(13)과 상기 제 3 절연막(9a)을 식각하여 콘택 홀(14)을 형성하는 공정, 상기 감광막을 제거하는 공정, 상기 반도체 기판(1) 상에 도전 물질을 증착한 후 패터닝하여 제 2 배선층(15a, 15b)을 형성하는 공정을 차례로 진행한다.Referring to FIG. 1F, a process of depositing a photoresist film (not shown) on the fourth insulating layer 13, and patterning the photoresist film by using a mask for exposing a predetermined region of the first wiring layer 7a. And etching the fourth insulating film 13 and the third insulating film 9a by using the photosensitive film as a mask to form the contact hole 14, removing the photosensitive film, and on the semiconductor substrate 1. After the deposition of the conductive material, the process of forming the second wiring layers 15a and 15b by patterning is sequentially performed.
상기 제 2 배선층(15a)은 상기 콘택 홀(14)을 통해 상기 제 1 배선층(7a)과 연결된 형태를 가진다.The second wiring layer 15a is connected to the first wiring layer 7a through the contact hole 14.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to this, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical idea of the present invention.
이상, 설명된 바와 같이 본 발명에 의한 반도체 소자의 배선층 형성 방법은 하부 배선층인 제 1 배선층 상부에 SOG 물질이 존재하지 않아 패터닝된 제 1 배선층과 제 2 배선층 사이에서 보이드(Void)가 발생하지 않고 상기 제 1 배선층과 제 2 배선층 사이에 형성되는 기생 용량(parastic capacitance)을 감소시키므로 저항(R)과 용량(C)에 의한 시간 지연(RC delay)이 개선되는 잇점이 있다.As described above, in the method for forming a wiring layer of the semiconductor device according to the present invention, no void occurs between the patterned first wiring layer and the second wiring layer because SOG material is not present on the first wiring layer, which is a lower wiring layer. Since the parasitic capacitance formed between the first wiring layer and the second wiring layer is reduced, the RC delay due to the resistance R and the capacitor C is improved.
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