KR19980053654A - Via hole formation method of semiconductor device - Google Patents

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KR19980053654A KR1019960072782A KR19960072782A KR19980053654A KR 19980053654 A KR19980053654 A KR 19980053654A KR 1019960072782 A KR1019960072782 A KR 1019960072782A KR 19960072782 A KR19960072782 A KR 19960072782A KR 19980053654 A KR19980053654 A KR 19980053654A
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via hole
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조광행
윤현구
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김영환
현대전자산업 주식회사
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Abstract

본 발명은 층간 절연막과 식각 선택도가 다른 포토레지스트막을 이용하여 건식 식각만으로 비아홀을 형성하여 금속 배선층의 스텝 커버리지를 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 비아홀 형성방법을 제공하는 것으로, 제 1 전도층 패턴이 형성된 반도체 기판 상에 층간 절연막을 형성하는 단계 ; 상기 제 1 전도층 패턴 상의 층간 절연막을 제 1 건식식각하여 상기 제 1 전도층 패턴을 소정 부분 노출시키는 단계 ; 상기 노출 부위에 매립하도록 상기 제 1 전도층 패턴 및 상기 층간 절연막 상에 상기 층간 절연막과 식각 선택도가 다른 유기물층을 형성하는 단계 ; 상기 유기물층을 상기 노출 부위 양 측의 층간 절연막 높이의 소정 부분만 남도록 1차 식각공정으로 제거하는 단계 ; 층간절연막을 제 2 건식식각하는 단계 ; 상기 남은 유기물층을 2차 식각 공정으로 완전히 제거하여 비아홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a method for forming a via hole in a semiconductor device, which can improve step coverage of a metal wiring layer by forming a via hole using only dry etching using a photoresist film having a different etching selectivity from an interlayer insulating film. Forming an interlayer insulating film on the formed semiconductor substrate; Performing first dry etching of the interlayer insulating layer on the first conductive layer pattern to expose a predetermined portion of the first conductive layer pattern; Forming an organic material layer having an etch selectivity different from that of the interlayer insulating layer on the first conductive layer pattern and the interlayer insulating layer so as to be buried in the exposed portion; Removing the organic layer by a first etching process so that only a predetermined portion of the height of the interlayer insulating film on both sides of the exposed portion remains; Second dry etching the interlayer insulating film; And removing the remaining organic material layer completely by a secondary etching process to form a via hole.

Description

반도체 소자의 비아홀 형성방법Via hole formation method of semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 다층 금속 배선에서 스텝 커버리지를 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 비아홀 형성방법에 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 via hole in a semiconductor device capable of improving step coverage in a multilayer metal wiring.

반도체 소자의 고집적화에 따르는 다층 금속 배선은 소자의 교차 배선을 가능하게 하고, 다층 금속 배선에 따른 배선 간격의 길이의 단축으로 인하여 저항과 캐패시터가 감소되어 소자 지연 시간이 감축된다.The multi-layered metal wiring according to the high integration of the semiconductor device enables cross wiring of the devices, and the shortening of the length of the wiring gap along the multi-layered metal wiring reduces the resistance and the capacitor, thereby reducing the device delay time.

상기한 다층 배선 간을 연결시키기 위하여 전기적 콘택을 이루게 되는데, 다층 배선에서의 콘택을 비아 콘택이라 하고, 이러한 비아 콘택을 이루기 위하여 비아홀을 형성하게 된다.An electrical contact is formed to connect the multilayer interconnections. A contact in the multilayer interconnection is referred to as a via contact, and a via hole is formed to form such a via contact.

이어서, 상기한 비아홀의 형성방법을 도 1을 통하여 살펴본다.Next, the method of forming the via hole will be described with reference to FIG. 1.

도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 금속배선층(2)이 형성된 반도체 기판(1) 상에 금속 층간의 절연을 위한 층간절연막(3)을 형성하고, 제 1 금속배선층(2) 상의 층간절연막(3)을 식각하여 제 1 금속배선층(2)을 소정 부분 노출시켜 비아홀(4)을 형성한다. 이때, 층간절연막(3)의 식각은 습식식각 공정으로 1차 식각하고, 이어서 건식식각 공정으로 2차 식각하게 된다.As shown in FIG. 1, an interlayer insulating film 3 for insulating between metal layers is formed on a semiconductor substrate 1 on which a first metal wiring layer 2 is formed, and an interlayer insulating film on the first metal wiring layer 2 ( 3) is etched to expose a first portion of the first metal wiring layer 2 to form a via hole 4. At this time, the etching of the interlayer insulating film 3 is first etched by a wet etching process, and then second etching is performed by a dry etching process.

그러나, 상기한 식각 방식에 의한 종래의 비아홀 형성방법에서는 습식식각에 이은 건식식각으로 인해 습식 및 건식 식각 프로파일이 만나는 부위에서 첩점(a)이 발생하였다. 이에 따라, 금속 배선층의 스텝 커버리지가 저하될 뿐만 아니라, 토플로지가 가장 열악한 부위에서 금속 배선층이 오픈되는 문제를 야기되어 소자의 신뢰성을 저하시키는 문제가 있었다.However, in the conventional via hole forming method using the etching method, a patch (a) is generated at the site where the wet and dry etching profiles meet due to the wet etching followed by the dry etching. As a result, not only the step coverage of the metal wiring layer is lowered, but also a problem is caused that the metal wiring layer is opened at a site having the worst topologies, thereby degrading the reliability of the device.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 층간 절연막과 식각 선택도가 다른 포토레지스트막을 이용하여 건식 식각만으로 비아홀을 형성하여 금속 배선층의 스텝 커버리지를 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 비아홀 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and forms a via hole using only a dry etching using a photoresist film having an etch selectivity different from an interlayer insulating layer to form stepped via holes in a semiconductor device. The purpose is to provide a method.

도 1은 종래의 반도체 소자의 비아홀 형성방법을 설명하기 위한 단면도.1 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a via hole in a conventional semiconductor device.

도 2A 내지 도 2E는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 비아홀 형성방법을 설명하기 위하여 순차적으로 나타낸 공정 단면도.2A through 2E are cross-sectional views sequentially illustrating a method of forming a via hole in a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

11 : 반도체 기판12 : 제 1 금속 배선층11 semiconductor substrate 12 first metal wiring layer

13 : 층간 절연막14 : 포토레지스트막13 interlayer insulating film 14 photoresist film

15 : 비아홀15: Via Hole

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 비아홀 형성방법은 제 1 전도층 패턴이 형성된 반도체 기판 상에 층간 절연막을 형성하는 단계 ; 상기 제 1 전도층 패턴 상의 층간 절연막을 제 1 건식식각하여 상기 제 1 전도층 패턴을 소정 부분 노출시키는 단계 ; 상기 노출 부위에 매립하도록 상기 제 1 전도층 패턴 및 상기 층간 절연막 상에 상기 층간 절연막과 식각 선택도가 다른 유기물층을 형성하는 단계 ; 상기 유기물층을 상기 노출 부위 양 측의 층간 절연막 높이의 소정 부분만 남도록 1차 식각공정으로 제거하는 단계 ; 층간절연막을 제 2 건식식각하는 단계 ; 상기 남은 유기물층을 2차 식각 공정으로 완전히 제거하여 비아홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of forming a via hole in a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object includes forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate on which a first conductive layer pattern is formed; Performing first dry etching of the interlayer insulating layer on the first conductive layer pattern to expose a predetermined portion of the first conductive layer pattern; Forming an organic material layer having an etch selectivity different from that of the interlayer insulating layer on the first conductive layer pattern and the interlayer insulating layer so as to be buried in the exposed portion; Removing the organic layer by a first etching process so that only a predetermined portion of the height of the interlayer insulating film on both sides of the exposed portion remains; Second dry etching the interlayer insulating film; And removing the remaining organic material layer completely by a secondary etching process to form a via hole.

상기 구성으로 된 본 발명에 의하면, 층간 절연막과 식각 선택도가 다른 유기물층을 이용하여 건식 식각만으로 비아홀을 형성함에 따라, 금속 배선층의 스텝 커버리지를 향상시킬 수 있다.According to the present invention having the above constitution, the step coverage of the metal wiring layer can be improved by forming the via hole using only dry etching using the organic material layer having different interlayer insulating film and etching selectivity.

[실시예]EXAMPLE

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention.

도 2A 내지 도 2E는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 비아홀 형성방법을 설명하기 위하여 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.2A through 2E are cross-sectional views sequentially illustrating a method of forming a via hole in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 2A에 도시된 바와 같이, 제 1 금속배선층(12)이 형성된 반도체 기판(11) 상에 금속 층 사이의 전기적인 절연을 위한 층간절연막(13)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, an interlayer insulating film 13 for electrical insulation between metal layers is formed on the semiconductor substrate 11 on which the first metal wiring layer 12 is formed.

도 2B에 도시된 바와 같이, 제 1 금속배선층(12) 상의 층간절연막(13)을 제 1 건식식각하여 제 1 금속배선층(12)의 소정 부분을 노출시켜 제 1 비아홀(도시되지 않음)을 형성한다. 이어서, 상기 제 1 비아홀에 매립하도록 제 1 금속배선층(12) 및 층간절연막(13) 상에 포토레지스트막(14)을 형성한다.As shown in FIG. 2B, the interlayer insulating layer 13 on the first metal wiring layer 12 is first etched to expose a predetermined portion of the first metal wiring layer 12 to form a first via hole (not shown). do. Subsequently, a photoresist film 14 is formed on the first metal wiring layer 12 and the interlayer insulating film 13 to fill the first via hole.

도 2C에 도시된 바와 같이, O3플라즈마를 이용하여 포토레지스트막(14)을 상기 제 1 비아홀에 소정 부분만 남도록 제거한다. 이때, 상기 제 1 비아홀에 남은 포토레지스트막(14)은 상기 제 1 비아홀 높이의 60 내지 70% 정도가 되도록 한다.As shown in FIG. 2C, the photoresist film 14 is removed using an O 3 plasma so that only a predetermined portion remains in the first via hole. In this case, the photoresist film 14 remaining in the first via hole is about 60 to 70% of the height of the first via hole.

도 2D에 도시된 바와 같이, 층간절연막(13)을 제 2 건식식각하여 포토레지스트막(14) 상의 상기 제 1 비아홀 양측의 층간절연막(13)의 가장자리 부분을 식각한다.이때, 건식 식각은 플라즈마를 이용한 블랭킷 식각으로 진행하게 되는데, 식각시 상기 제 1 비아홀 양측의 층간절연막(13)의 가장자리 부분에는 고전계가 걸려 측면 식각되어 경사가 지게 된다.As shown in Fig. 2D, the interlayer insulating film 13 is secondly etched to etch edge portions of the interlayer insulating film 13 on both sides of the first via hole on the photoresist film 14. At this time, the dry etching is performed by plasma The etching proceeds to a blanket, using a high electric field applied to the edge portions of the interlayer insulating layer 13 at both sides of the first via hole, and the side is etched to be inclined.

도 2E에 도시된 바와 같이, 제1 비아홀에 남은 포토레지스트막(14)을 층간절연막(13)과의 식각 선택도를 이용하여 제거함으로써, 제 1 금속배선층(12)과 전기적 연결을 위한 비아홀(15)을 완성한다.As shown in FIG. 2E, the photoresist layer 14 remaining in the first via hole is removed using an etch selectivity with the interlayer insulating layer 13, thereby forming a via hole for electrical connection with the first metal wiring layer 12. Complete 15).

상기 실시예에 의하면, 층간 절연막과 식각 선택도가 다른 포토레지스트막을 이용하여 건식 식각만을 비아홀을 형성함에 따라, 금속 배선층의 스텝 커버리지를 향상시킴으로써, 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the above embodiment, as the via holes are formed only by using the photoresist film having different etching selectivity from the interlayer insulating film, the step coverage of the metal wiring layer can be improved, thereby improving the reliability of the device.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.In addition, this invention is not limited to the said Example, It can variously deform and implement within the range which does not deviate from the technical summary of this invention.

Claims (6)

제 1 전도층 패턴이 형성된 반도체 기판 상에 층간 절연막을 형성하는 단계 ;Forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate on which the first conductive layer pattern is formed; 상기 제 1 전도층 패턴 상의 층간 절연막을 제 1 건식식각하여 상기 제 1 전도층 패턴을 소정 부분 노출시키는 단계 ;Performing first dry etching of the interlayer insulating layer on the first conductive layer pattern to expose a predetermined portion of the first conductive layer pattern; 상기 노출 부위에 매립하도록 상기 제 1 전도층 패턴 및 상기 층간 절연막 상에 상기 층간 절연막과 식각 선택도가 다른 유기물층을 형성하는 단계 ;Forming an organic material layer having an etch selectivity different from that of the interlayer insulating layer on the first conductive layer pattern and the interlayer insulating layer so as to be buried in the exposed portion; 상기 유기물층을 상기 노출 부위 양 측의 층간 절연막 높이의 소정 부분만 남도록 1차 식각공정으로 제거하는 단계 ;Removing the organic layer by a first etching process so that only a predetermined portion of the height of the interlayer insulating film on both sides of the exposed portion remains; 층간절연막을 제 2 건식식각하는 단계 ; 및,Second dry etching the interlayer insulating film; And, 상기 남은 유기물층을 2차 식각 공정으로 완전히 제거하여 비아홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 비아홀 형성방법.And forming a via hole by completely removing the remaining organic material layer by a secondary etching process. 제 1 항에 있어서, 상기 유기물층은 포토레지스트막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 비아홀 형성방법.The method of claim 1, wherein the organic material layer is a photoresist film. 제 2 항에 있어서, 상기 유기물층의 1차 식각공정은 O3플라즈마를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 비아홀 형성방법.The method of claim 2, wherein the first etching process of the organic material layer uses an O 3 plasma. 제 3 항에 있어서, 상기 1차 식각 공정 후 상기 유기물질이 상기 노출 부위 양 측의 층간 절연막 높이의 60 내지 70% 정도 남도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 비아홀 형성방법.The method of claim 3, wherein after the first etching process, the organic material leaves about 60 to 70% of the height of the interlayer insulating layer on both sides of the exposed portion. 제 2 항에 있어서, 상기 유기물층의 2차 식각 공정은 상기 유기물층과 상기 층간절연막과의 식각 선택도를 이용하여 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 비아홀 형성방법.The method of claim 2, wherein the second etching process of the organic material layer is performed using an etch selectivity between the organic material layer and the interlayer insulating layer. 제 1 항에 있어서, 상기 층간절연막의 2차 건식식각은 플라즈마를 이용한 블랭킷 식각공정으로 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 비아홀 형성방법.The method of claim 1, wherein the secondary dry etching of the interlayer insulating layer is performed by a blanket etching process using plasma.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19990052529A (en) * 1997-12-22 1999-07-15 윤종용 Method for forming conductive line in semiconductor device
KR20010113458A (en) * 2000-06-16 2001-12-28 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 Method of manufacturing a semiconductor device embedding material for use therewith, and semiconductor device

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