KR19990004661A - 반도체 소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 배선의 구조를 변경하여 전자 이동(electromigration)에 따른 패일 현상을 억제할 수 있는 반도체 소자 및 그의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 반도체 기판과, 기판 상에 형성되고, 기판을 소정 부분 노출시키는 콘택홀을 구비한 절연막과, 절연막 상에 형성되고 일측이 가장 자리로부터 소정 부분 떨어져서 상기 콘택홀을 통하여 기판과 콘택함과 더불어 다른 측의 일부가 소정의 폭만큼 확장된 선폭을 갖는 금속 배선을 포함한다.

Description

반도체 소자 및 그의 제조방법

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 다층 금속 배선구조 및 그의 형성방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 고집적화에 따라 배선 설계가 자유롭고 용이하며, 배선 저항 및 전류 용량 등의 설정을 여유있게 할 수 있는 다층 배선 기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 도 1A는 종래의 반도체 소자의 다층 배선 구조를 나타낸 단면도이다. 도 1A에 도시된 바와 같이, 종래의 다층 배선 구조는 기판(1) 상에 제 1 금속 배선(2)이 형성되고, 제 1 금속 배선(2)의 가장자리 부분을 노출시키는 콘택홀에 구비된 층간절연막(3)의 개재하에, 콘택홀을 통하여 제 1 금속 배선(2)과 콘택된 제 2 금속배선(4)이 형성된 구조를 갖는다. 또한, 제 2 금속배선(4)은 도 1B에 도시된 바와 같이, 배선 선폭이 균일하게 좁게 형성된다.

한편, 다층 배선 구조의 신뢰성을 좌우하는 특성중의 하나는 전자이동(electromigration)이다. 금속배선의 전자이동은 높은 전류 밀도에 의해 전자의 흐름 방향으로 금속 원자가 이동하는 현상으로, 전자 이동에 의해, 금속 배선에서 금속 원자의 공급이 불충분해진다. 그러나, 상기한 바와 같은 종래의 금속 배선 구조는 제 1 금속 배선(2)의 가장자리에서 제 2 금속 배선(4)이 콘택되고, 균일하게 좁은 배선 선폭에 의해, 전자이동이 발생됨에 따라, 도 1A의 (A) 부분에서 보이드(void)가 발생될 뿐만 아니라, 콘택이 오픈되는 경우가 발생된다. 이에 대하여, 종래에는 전자이동을 억제시키기 위하여, 금속 배선을 알루미늄과 구리의 합금막으로 형성하였으나, 미세 선폭에서는 전자 이동에 의한 배선의 신뢰성의 문제가 계속 대두되고 있다. 또한, 금속의 적층 구조를 변경시켜 전자 이동을 억제시키는 방법도 제시되고 있으나, 이는 공정이 복잡해지는 단점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 금속 배선의 구조를 변경하여 전자 이동에 따른 배선의 패일 현상을 억제할 수 있는 반도체 소자 및 그의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1A 및 도 1B는 종래의 금속 배선 구조를 나타낸 단면도 및 상기 배선의 평면도.

도 2A 및 도 2B는 본 발명의 실시예에 따른 금속 배선 형성방법을 설명하기 위한 단면도.

도 3A 및 도 3B는 본 발명의 실시예에 따른 금속 배선의 평면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 반도체 기판 12, 14 : 제 1 및 제 2 층간 절연막

13, 15 : 제 1 및 제 2 금속 배선

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자는 반도체 기판과, 기판 상에 형성되고, 기판을 소정 부분 노출시키는 콘택홀을 구비한 절연막과, 절연막 상에 형성되고 일측이 가장 자리로부터 소정 부분 떨어져서 상기 콘택홀을 통하여 기판과 콘택함과 더불어 다른 측의 일부가 소정의 폭만큼 확장된 선폭을 갖는 금속 배선을 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 반도체 소자의 제조방법은 다음과 같다. 반도체 기판 상에 층간 절연을 위한 절연막이 형성되고, 기판이 소정 부분 노출되도록 절연막이 식각되어, 콘택홀이 형성된다. 그런 다음, 콘택홀에 매립되도록 절연막 상에 금속층이 형성된 후, 금속층이 패터닝되어 일측이 가장 자리로부터 소정 부분 떨어져서 콘택홀을 통하여 기판과 콘택함과 더불어 다른 측의 일부가 소정의 폭만큼 확장된 선폭을 갖는 금속 배선이 형성된다.

상기한 본 발명에 따르면, 금속 배선의 일측이 가장자리로부터 소정 부분 떨어져서 하부 금속과 콘택됨과 더불어, 다른측은 일부가 소정의 폭만큼 확장된 선폭을 갖도록 패터닝된다. 이에 따라, 콘택 주위나 금속 배선 내에 금속 원자의 공급처가 부가되어, 전자 이동에 의한 금속 원자의 손실이 충분히 보충될 수 있다.

[실시예]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 2A 및 도 2B는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 다층 금속 배선 형성방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3A 및 도 3B는 도 2A 및 도 2B의 제 1 및 제 2 금속 배선만을 나타낸 평면도이다.

먼저, 도 2A에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(11) 상에 제 1 층간절연막(12)이 형성되고, 기판(11)의 소정 부분이 노출되도록 제 1 층간절연막(12)이 식각되어 제 1 콘택홀이 형성된다. 제 1 콘택홀에 매립되도록 제 1 층간절연막(12) 상에 제 1 금속 배선 물질막이 증착된다. 제 1 금속 배선 물질막이 일측의 가장 자리로부터 소정 부분 떨어져서 기판(11)과 제 1 콘택(C1)됨과 더불어, 다른 측의 일부가 소정의 폭만큼 확장된 선폭을 갖도록, 패터닝되어 도 2A 및 도 3A에 도시된 바와 같은 제 1 금속 배선(13)이 형성된다.

도 2B에 도시된 바와 같이, 기판 전면에 제 2 층간절연막(14)이 증착되고, 제 1 금속 배선(13)의 상기 일측의 가장자리로부터 소정 부분 떨어진 부분이 노출되도록 제 2 층간절연막(14)이 식각되어, 제 2 콘택홀이 형성된다. 그런 다음, 제 2 콘택홀에 매립되도록 제 2 금속 배선 물질막이 증착된다. 제 2 금속 배선 물질막이 일측의 가장자리로부터 소정 부분 떨어져서 제 1 금속 배선(13)과 제 2 콘택(C2)됨과 더불어, 다른 측의 일부가 소정의 폭만큼 확정된 선폭을 갖도록 패터닝되어, 도 2B 및 도 3B에 도시된 바와 같은 제 2 금속 배선(13)이 형성된다.

상기 실시예에 의하면, 금속 배선의 일측은 가장자리로부터 소정 부분 떨어져서 하부 금속과 콘택됨과 더불어, 다른측은 일부가 소정의 폭만큼 확장된 선폭을 갖도록 패터닝됨으로써, 콘택 주위나 금속 배선 내에 금속 원자의 공급처가 부가된다. 이에 따라, 전자 이동에 의한 금속 원자의 손실이 충분히 보충될 수 있게 되어, 금속 배선의 신뢰성이 향상된다. 또한, 금속 배선 물질의 패터닝을 달리하여 형성할 수 있기 때문에, 종래의 금속 배선 물질의 조성 변경 및 적층 구조의 변경 방법보다 간단한 장점을 갖는다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

Claims (4)

1. 반도체 기판 상에 층간 절연을 위한 절연막을 형성하는 단계; 상기 기판이 소정 부분 노출되도록 상기 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀이 매립되도록 상기 절연막 상에 금속층을 형성하는 단계; 및, 상기 금속층을 패터닝하여 일측이 가장 자리로부터 소정 부분 떨어져서 상기 콘택홀을 통하여 상기 기판과 콘택하는 금속 배선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 배선을 형성하는 단계에서, 상기 금속 배선의 다른 측의 일부가 소정의 폭만큼 확장된 선폭을 갖도록 패터닝하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
3. 반도체 기판과, 상기 기판 상에 형성되고, 상기 기판을 소정 부분 노출시키는 콘택홀을 구비한 절연막과, 상기 절연막 상에 형성되고 일측이 가장 자리로부터 소정 부분 떨어져서 상기 콘택홀을 통하여 상기 기판과 콘택하는 금속 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 금속 배선의 다른 측의 일부가 소정의 폭만큼 확장된 선폭을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.