KR19990004397A - Metal wiring formation method of semiconductor device - Google Patents

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박정수
노태성
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김영환
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Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술 분야1. The technical field to which the invention described in the claims belongs

본 발명은 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법에 관한 것임.The present invention relates to a method for forming metal wiring of a semiconductor device.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제2. Technical problem to be solved by the invention

금속 배선을 위한 비아 홀 형성시 식각 가스의 불소 성분이 난반사막과 반응하여 생성된 불순물에 의해 접촉 저항이 증가되는 문제를 해결하기 위함.This is to solve the problem that the contact resistance is increased by the impurities generated by the reaction of the fluorine component of the etching gas with the diffuse reflection film when forming the via hole for the metal wiring.

3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention

비아 홀 형성 후 후속 열처리 공정에서 질소를 흘려주고 챔버의 온도를 상승시켜 불소 이온을 탈기시키므로써 접촉 저항의 증가를 방지할 수 있음.In the subsequent heat treatment process after the via hole is formed, nitrogen is flowed and the temperature of the chamber is increased to degas the fluorine ions, thereby preventing the increase of the contact resistance.

Description

반도체 소자의 금속 배선 형성 방법Metal wiring formation method of semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 금속 배선 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 metal wiring of a semiconductor device.

일반적으로 금속 배선을 위한 비아 홀 형성시에는 건식 식각 가스로 CF4, CHF3, 아르곤(Ar) 등을 사용한다. 이때 불소 성분(F+)이 스핀 온 글라스(Spin On Glass ;SOG), 금속간 산화막(Inter Metal Oxide ;IMO) 등의 산화막과 반응하여 홀을 형성한다. 비아 홀의 완전한 오픈(open)을 위해 일반적으로 산화막 두께의 1.4 내지 1.8배의 타겟으로 식각을 실시한다. 이때 제 1 금속층의 오픈된 비아 홀 부분 상부의 난반사막인 티타늄과 불소 이온이 반응하여 TiF3의 불순물이 생성된다. 이러한 TiF3의 생성에 의해 제 2 금속층 증착시 콘택 저항이 증가되는 문제점이 있다.In general, CF 4 , CHF 3 , argon (Ar), etc. are used as a dry etching gas when forming via holes for metal wiring. In this case, the fluorine component (F +) reacts with oxide films such as spin on glass (SOG) and intermetal oxide (IMO) to form holes. For complete opening of the via holes, etching is typically performed with a target of 1.4 to 1.8 times the thickness of the oxide film. At this time, titanium and fluorine ions, which are diffuse reflection films on the open via hole portions of the first metal layer, react with each other to generate impurities of TiF 3 . Due to the generation of TiF 3 there is a problem that the contact resistance is increased during the deposition of the second metal layer.

따라서, 본 발명은 비아 홀 형성 후 후속 열처리 공정에서 질소를 흘려주고 챔버의 온도를 상승시켜 불소 이온을 탈기시키므로써 접촉 저항의 증가를 방지할 수 있는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a method for forming a metal wiring of a semiconductor device capable of preventing an increase in contact resistance by flowing nitrogen and degassing fluorine ions in a subsequent heat treatment process after via holes are formed. There is a purpose.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법은 반도체 기판 상부에 티타늄/티타늄 나이트라이드막, 제 1 금속층 및 난반사막을 순차적으로 형성한 후 선택된 영역을 패터닝하는 단계와, 전체 구조 상부에 산화막 평탄화층을 형성하는 단계와, 상기 산화막 평탄화층을 감광막을 이용하여 식각하므로써 비아 홀을 형성하는 단계와, 상기 감광막을 제거한 후 열처리 공정을 실시하는 단계와, 상기 열처리 공정 후 제 2 금속층을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of forming a metal wiring of a semiconductor device, the method comprising: sequentially forming a titanium / titanium nitride film, a first metal layer, and a diffuse reflection film on a semiconductor substrate, and then patterning the selected region; Forming an oxide planarization layer on the structure, forming a via hole by etching the oxide planarization layer using a photoresist film, removing the photoresist film, and then performing a heat treatment process; Characterized in that the step of forming a metal layer.

첨부도면은 본 발명에 따른 금속 배선 형성 방법을 설명하기 위해 도시한 소자의 단면도.The accompanying drawings are cross-sectional views of the elements shown for explaining the metal wiring formation method according to the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 반도체 기판 2 : Ti/TiN막1 semiconductor substrate 2 Ti / TiN film

3 : 제 1 금속층 4 : 난반사막3: first metal layer 4: diffuse reflection film

5a : IMO 1 5b : SOG5a: IMO 1 5b: SOG

5c : IMO 2 5 : 산화막 평탄화층5c: IMO 2 5: oxide film planarization layer

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면은 본 발명에 따른 금속 배선 형성 방법을 설명하기 위해 도시한 소자의 단면도이다. 반도체 기판(1) 상부에 티타늄/티타늄 나이트라이드(Ti/TiN)막(2), 제 1 금속층(2) 및 난반사막(4)을 순차적으로 형성한 후 선택된 영역을 패터닝한다. 이때 난반사막(4)으로는 티타늄(Ti)이 사용된다. 이후 전체 구조 상부에 산화막 평탄화층(5)을 형성한다. 산화막 평탄화층(5)은 IMO 1(5a), SOG(5b) 및 IMO 2(5c)의 세 층으로 구성된다. 이후 비아 홀을 형성하기 위해 식각 공정을 실시한 후 감광막을 제거한다. 이때 식각 가스로는 CF4, CHF3등을 사용하며 감광막은 감광막 제거 모듈(module)인 ATC(After Treatment Chamber) 또는 DSQ(Decoupled Source Quartz)에서 산소(O2) 가스를 이용하여 제거한다. 이때 챔버의 온도는 200 내지 280℃로 하여 감광막 버닝이 발생하지 않도록 한다. 감광막을 제거한 후 질소 가스를 100 내지 300sccm 투입하고 챔버 온도를 350 내지 500℃이상으로 증가시키면 고온의 질소 분위기에서 불소 성분이 탈기하게 된다. 이에 따라 불소와 난반사막의 결합으로 인한 불순물인 TiF3의 발생을 막을 수 있고 제 2 금속층 증착시 접촉 저항의 증가를 방지할 수 있다.The accompanying drawings are cross-sectional views of the devices shown for explaining the metal wiring formation method according to the present invention. The titanium / titanium nitride (Ti / TiN) film 2, the first metal layer 2, and the diffuse reflection film 4 are sequentially formed on the semiconductor substrate 1, and then the selected region is patterned. At this time, titanium (Ti) is used as the diffuse reflection film (4). Thereafter, the oxide film planarization layer 5 is formed on the entire structure. The oxide film planarization layer 5 is composed of three layers of IMO 1 (5a), SOG 5b, and IMO 2 (5c). Thereafter, an etching process is performed to form a via hole, and then the photoresist film is removed. At this time, as an etching gas, CF 4 , CHF 3, etc. are used, and the photoresist is removed using oxygen (O 2 ) gas from an ATC (After Treatment Chamber) or DSQ (Decoupled Source Quartz), which is a photoresist removal module. At this time, the temperature of the chamber is set to 200 to 280 ° C. to prevent photosensitive film burning. After removing the photoresist, nitrogen gas is added to 100 to 300 sccm, and the chamber temperature is increased to 350 to 500 ° C. or higher to degas the fluorine in a high temperature nitrogen atmosphere. Accordingly, it is possible to prevent the generation of TiF 3 , which is an impurity due to the combination of the fluorine and the diffuse reflection film, and to prevent an increase in contact resistance during deposition of the second metal layer.

이와 같은 방법으로 금속 배선을 위한 모든 비아 홀에 대해 불순물의 발생을 막을 수 있고 접촉 저항의 증가를 방지할 수 있다.In this way, the generation of impurities can be prevented for all via holes for the metal wiring and the increase in contact resistance can be prevented.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 질소 가스를 이용한 고온의 열처리 공정에 의해 식각 가스와 난반사막과의 결합으로 인한 불순물의 발생을 방지하여 금속층 간의 접촉 저항을 감소시킬 수 있고 소자의 수율을 향상시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by the high temperature heat treatment process using nitrogen gas, it is possible to prevent the generation of impurities due to the combination of the etching gas and the diffuse reflection film, thereby reducing the contact resistance between the metal layers and improving the yield of the device. That has an excellent effect.

Claims (3)

반도체 기판 상부에 티타늄/티타늄 나이트라이드막, 제 1 금속층 및 난반사막을 순차적으로 형성한 후 선택된 영역을 패터닝하는 단계와, 전체 구조 상부에 산화막 평탄화층을 형성하는 단계와, 상기 산화막 평탄화층을 감광막을 이용하여 식각하므로써 비아 홀을 형성하는 단계와, 상기 감광막을 제거한 후 열처리 공정을 실시하는 단계와, 상기 열처리 공정 후 제 2 금속층을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.Sequentially forming a titanium / titanium nitride film, a first metal layer and a diffuse reflection film on the semiconductor substrate, patterning the selected region, forming an oxide planarization layer on the entire structure, and forming a photoresist film on the oxide planarization layer. Forming a via hole by etching, performing a heat treatment process after removing the photosensitive film, and forming a second metal layer after the heat treatment process. 제 1 항에 있어서, 상기 열처리 공정은 질소 가스를 100 내지 300sccm 투입하여 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법,The method of claim 1, wherein the heat treatment step is performed by adding nitrogen gas at 100 to 300 sccm. 제 1 항에 있어서, 상기 열처리 공정은 챔버의 온도를 350 내지 500℃로 하여 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.The method for forming a metal wiring of a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat treatment step is performed at a temperature of 350 to 500 deg.
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KR100412145B1 (en) * 2002-01-18 2003-12-31 주식회사 하이닉스반도체 A method for forming via hole of semiconductor device

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