KR19980054485A - Metal wiring formation method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
반도체 장치 제조방법.Semiconductor device manufacturing method.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
콘택홀 입구의 첨점을 제거함과 동시에 콘택홀 하부에 까지 금속막을 완전히 매립시키기 위한 반도체 장치의 금속배선 형성방법을 제공하고자 함.The present invention provides a method for forming a metal wiring in a semiconductor device to remove the peaks of the contact hole inlet and to completely fill the metal film to the bottom of the contact hole.
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
본 발명은 등방성 습식식각 및 건식 식각 공정에 의해 와인 글래스형 콘택홀을 형성하고, 전체구조 상부에 스페이서 형성용 물질막을 형성한 다음, 전면성 식각하여 상기 콘택홀 측벽에 스페이서를 형성함과 동시에 콘택홀 입구에 형성된 첨점을 제거함으로써, 금속배선 형성용 금속막의 필링 톡성을 향상시키기 위한 반도체 장치의 금속배선 형성방법을 제공하고자 함.The present invention forms a wine glass contact hole by an isotropic wet etching process and a dry etching process, forms a material film for forming a spacer on the entire structure, and then forms a spacer on the sidewalls of the contact hole by etching the entire surface. The present invention provides a method for forming metal wirings in a semiconductor device to improve the peeling talk of a metal film for forming metal wirings by removing a dot formed at a hole inlet.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
반도체 장치의 금속배선 형성 공정에 이용됨.Used in the metallization process of semiconductor devices.
Description
본 발명은 반도체 소자 제조 공정중 캐패시터 형성 이후의 공정으로 금속배선을 사용하여 인터-커넥션(Inter-Connection)을 형성하는 DLM(Double Layer Metalization) 공정에 관한 것으로, 특히 콘택홀 하부에 까지 금속막을 완전히 매립시키기 위한 반도체 장치의 금속배선 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a double layer metallization (DLM) process in which an interconnection is formed by using metal wiring as a process after the formation of a capacitor during a semiconductor device manufacturing process. A metal wiring forming method of a semiconductor device for embedding.
일반적으로, DLM(Double Layer Metalization) 공정은 디램(DRAM) 소자의 기초가 되는 트랜지스터와 캐패시터가 형성된 이후의 공정으로 정보 전달의 원활화(High Speed)와 소자 크기의 감소를 위한 금속 배선을 정의하는 공정이다.In general, the DLM (Double Layer Metalization) process is a process after transistors and capacitors, which are the basis of DRAM devices, are formed to define metal wiring for high speed and reduction of device size. to be.
반도체 소자가 고집적화되어감에 따라 콘택홀 사이즈(Contact Hole Size)가 감소하고 에스펙트 비(Aspect Ratio)가 증가하게 되어 점차 단차 피복성(Step Coverage)이 나빠지게됨에 따라 금속배선 형성을 위한 금속막의 충분한 필링(Filling)이 이루어지지 않고 있다.As the semiconductor device becomes more integrated, the contact hole size decreases and the aspect ratio increases, and as step coverage becomes worse, the metal film for forming the metal wiring is formed. There is not enough filling.
이하, 종래기술에 따른 금속배선 형성 공정을 개략적으로 살펴본다.Hereinafter, the metal wire forming process according to the prior art will be described.
먼저, 하부 금속배선이 기형성된 반도체 기판상에 층간 절연 및 평탄화를 위한 절연막을 형성하고, 금속배선 콘택홀 형성용 마스크를 사용하여 소정부위의 하부 금속배선이 노출될때까지 상기 층간 절연 및 평탄화를 위한 절연막을 식각하여 금속배선 콘택홀을 형성한 다음, 상부 금속배선용 금속막을 형성하였다.First, an insulating film for interlayer insulation and planarization is formed on a semiconductor substrate on which lower metal wiring is already formed, and the interlayer insulation and planarization is performed until the lower metal wiring of a predetermined portion is exposed using a mask for forming a metal wiring contact hole. The insulating film was etched to form a metal wiring contact hole, and then an upper metal wiring metal film was formed.
그러나, 상기와 같은 종래기술에 의해 형성된 금속배선 콘택홀은 거의 직각모양의 프로파일(Profile)을 갖게 됨에 따라 콘택홀 입구에 첨점(도면부호, A)이 형성되며, 이후의 금속배선 형성을 위한 금속막 형성 공정시 상기 콘택홀 입구의 첨점부위에서 금속막이 끊어지는 현상이 발생하게 될 뿐만 아니라, 열악한 단차 피복성으로 인하여 미처 콘택홀 하부에 까지 금속막이 매립되지 못하여 이후의 신뢰성 테스트 중의 하나인 PCT 실험후 수분에 의한 소자의 페일이 발생하게 되는 문제점이 있었다.However, as the metal wiring contact hole formed by the conventional technique has a nearly right-shaped profile, a point (a reference numeral A) is formed at the entrance of the contact hole, and the metal for forming the metal wiring thereafter. In the film formation process, not only the metal film is broken at the tip of the contact hole inlet, but also due to the poor step coverage, the metal film is not buried under the contact hole. There was a problem that the failure of the device by the moisture generated after.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 콘택홀 입구의 첨점을 제거함과 동시에 콘택홀 하부에 까지 금속막을 완전히 매립시키기 위한 반도체 장치의 금속배선 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention The present invention devised to solve the above problems is to provide a method for forming a metal wiring of a semiconductor device for completely filling a metal film to a lower portion of a contact hole while removing the peaks of the contact hole inlet.
도 1A 내지 도 1D는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 금속배선 형성 공정 단면도.1A to 1D are cross-sectional views of metal wire forming processes in a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 반도체 기판20 : 하부 금속배선10: semiconductor substrate 20: lower metal wiring
30, 70 : 산화질화막40 : SOG막30, 70: oxynitride film 40: SOG film
50 : 실리콘 리치 산화막60 : 포토레지스트 패턴50 silicon rich oxide film 60 photoresist pattern
80 : 티타늄막90 : 상부 금속배선80: titanium film 90: upper metal wiring
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소정의 하부 금속배선이 형성된 반도체 기판상에 층간절연막을 형성하는 단계; 금속배선 콘택홀 형성용 마스크를 사용한 등방성 습식식각에 의해 소정두께의 층간절연막을 식각하는 단계; 상기 금속 배선 콘택홀 형성용 마스크를 사용한 건식식각 공정에 의해 잔류두께의 층간 절연막을 식각하여 소정부위의 반도체 기판이 노출되는 콘택홀을 형성하는 단계; 전체구조 상부에 스페이서용 물질막을 형성하고, 마스크없이 전면식각하여 상기 콘택홀 측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 및 전체구조 상부에 장벽금속막 및 상부 금속배선용 금속막을 차례로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate formed with a predetermined lower metal wiring; Etching the interlayer insulating film having a predetermined thickness by isotropic wet etching using a metal wiring contact hole forming mask; Etching the interlayer insulating film having a residual thickness by a dry etching process using the metal wiring contact hole forming mask to form a contact hole exposing a semiconductor substrate of a predetermined portion; Forming a spacer material layer over the entire structure and forming a spacer on the sidewall of the contact hole by etching the entire surface without a mask; And sequentially forming a barrier metal film and an upper metal wiring metal film on the entire structure.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 1A 내지 도 1D는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 금속 배선 형성 공정 단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views of a metal wiring forming process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 1A는 소정의 반도체 기판(10)상에 제 1 알루미늄막을 형성하고, 금속 배선 형성용 마스크를 사용하여 상기 제 1 알루미늄막을 식각하여 하부 금속배선(20)을 형성한 후, 전체구조 상부에 제 1 산화질화막(30), SOG막(40) 및 실리콘 리치 산화막(50)을 차례로 형성하여 이후에 형성될 상부 금속배선과의 절연 및 평탄화를 실현한 다음, 상기 실리콘 리치 산화막(50) 상부에 포토레지스트를 도포한 다음, 금속배선 콘택홀 형성용 마스크를 사용한 노광·현상 공정에 의해 포토레지스트 패턴(60)을 형성한 것을 도시한 것이다.First, FIG. 1A illustrates forming a first aluminum film on a predetermined semiconductor substrate 10, etching the first aluminum film using a metal wiring forming mask to form a lower metal wiring 20, and then overlying the entire structure. The first oxynitride film 30, the SOG film 40, and the silicon rich oxide film 50 are sequentially formed on the substrate to realize insulation and planarization with the upper metal wiring to be formed later, and then the upper portion of the silicon rich oxide film 50. The photoresist is applied to the photoresist, and then the photoresist pattern 60 is formed by an exposure and development process using a mask for forming a metal wiring contact hole.
이때, 상기 실리콘 리치 산화막(50) 대신 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ; 이하 PECVD라 칭함) 방식에 의한 산화막을 형성할 수 있다.In this case, instead of the silicon rich oxide film 50, an oxide film may be formed by a Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) method.
이어서, 도 1B는 상기 포토레지스트 패턴(60)을 식각마스크로 BOE 용액을 사용한 등방성 습식 식각 공정에 의해 소정두께의 실리콘 리치 산화막(50)을 제거하여 콘택홀 입구를 넓히고, 상기 포토레지스트 패턴(60)을 식각마스크로하여 소정부위의 하부 금속배선(20)이 노출될때까지 잔류 실리콘 리치 산화막(50), SOG막(40) 및 제 1 산화질화막(30)을 차례로 식각하여 와인 글래스형 콘택홀을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴(60)을 제거한 다음, 전체구조 상부에 스페이서용 물질막으로 제 2 산화질화막(70)을 형성한 것을 도시한 것으로, 이때 콘택홀 입구부위에 첨점(도면부호, A, B)이 발생한다.Subsequently, in FIG. 1B, a silicon-rich oxide film 50 having a predetermined thickness is removed by an isotropic wet etching process using a BOE solution using the photoresist pattern 60 as an etch mask to widen the contact hole entrance, and the photoresist pattern 60 is removed. ) As an etch mask, the residual silicon rich oxide film 50, the SOG film 40, and the first oxynitride film 30 are sequentially etched until the lower metal wiring 20 of the predetermined portion is exposed to form a wine glass contact hole. After the formation, the photoresist pattern 60 is removed, and then the second oxynitride layer 70 is formed as a spacer material layer on the entire structure. A, B) occurs.
한편, 상기 스페이서용 물질막인 제 2 산화질화막(70) 대신 이후에 형성될 장벽금속용 물질인 티타늄막, 티타늄나이트라이드막 또는 티타늄막/티타늄나이트라이드막을 형성할 수 있다.Meanwhile, a titanium film, a titanium nitride film, or a titanium film / titanium nitride film, which is a barrier metal material to be formed later, may be formed instead of the second oxynitride film 70 serving as the spacer material film.
계속해서, 도 1C는 상기 제 2 산화질화막(70)을 마스크없이 전면성 식각하여 상기 건식식각에 의해 콘택홀이 열린 부위 즉, 상기 제 1 산화질화막(30), SOG막(40) 및 소정부위의 실리콘 리치 산화막(50) 측벽에 제 2 산화질화막 스페이서(70a)를 형성하는 것을 도시한 것으로, 이때 상기 제 2 산화질화막 스페이서(70a)형성을 위한 전면성 식각 공정시 상기 첨점(A, B)이 제거된다.Subsequently, in FIG. 1C, the entire surface of the second oxynitride layer 70 is etched without a mask, and the contact hole is opened by the dry etching, that is, the first oxynitride layer 30, the SOG film 40, and the predetermined portion. The second oxynitride layer spacer 70a is formed on the sidewalls of the silicon rich oxide layer 50 of the silicon rich oxide layer 50. In this case, the peaks A and B are formed during the entire surface etching process for forming the second oxynitride layer spacer 70a. Is removed.
마지막으로, 도 1D는 전체구조 상부에 장벽금속막인 티타늄막(80) 및 상부 금속배선용 제 2 알루미늄막을 차례로 형성한 다음, 금속배선 형성용 마스크를 사용하여 상기 제 2 알루미늄막 및 티타늄막(80)을 차례로 식각하여 상부 금속배선(90)을 형성한 것을 도시한 것이다.Finally, FIG. 1D sequentially forms a titanium film 80 as a barrier metal film and a second aluminum film for upper metal wiring on the entire structure, and then uses the mask for forming metal wiring to form the second aluminum film and the titanium film 80. ) Is sequentially etched to form the upper metal wiring 90.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 등방성 습식식각 및 건식 식각 공정에 의해 와인 글래스형 콘택홀을 형성하고, 전체구조 상부에 스페이서 형성용 물질막을 형성한 다음, 전면성 식각하여 상기 콘택홀 측벽에 스페이서를 형성함과 동시에 콘택홀 입구에 형성된 첨점을 제거함으로써, 금속배선 형성용 금속막의 필링 톡성을 향상시켜 이후의 PCT 페일을 방지할 수 있어 반도체 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the wine glass contact hole is formed by an isotropic wet etching process and a dry etching process, a material film for forming a spacer is formed on the entire structure, and then the entire surface is etched to form a spacer on the sidewall of the contact hole. At the same time, by removing the peaks formed at the inlet of the contact hole, it is possible to improve the peeling talkability of the metal film for forming the metal wiring to prevent the PCT fail later to improve the yield and reliability of the semiconductor device.
Claims (2)
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KR1019960073648A KR19980054485A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Metal wiring formation method of semiconductor device |
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Publications (1)
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KR1019960073648A KR19980054485A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Metal wiring formation method of semiconductor device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100562314B1 (en) * | 2003-10-06 | 2006-03-17 | 동부아남반도체 주식회사 | A semiconductor device, and a manufacturing method thereof |
KR100600293B1 (en) * | 1999-06-25 | 2006-07-13 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of manufacturing a semiconductor device |
-
1996
- 1996-12-27 KR KR1019960073648A patent/KR19980054485A/en not_active Application Discontinuation
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KR100600293B1 (en) * | 1999-06-25 | 2006-07-13 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of manufacturing a semiconductor device |
KR100562314B1 (en) * | 2003-10-06 | 2006-03-17 | 동부아남반도체 주식회사 | A semiconductor device, and a manufacturing method thereof |
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