KR19990054905A - 반도체장치의 금속배선 형성방법 - Google Patents
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Abstract
금속배선으로 사용되는 도전층의 건식식각 공정에서 발생되는 염소를 제거하여, 후속공정에서 도전층이 부식되는 것을 최소화할 수 있는 금속배선 형성방법에 관해 개시한다. 본 발명은, 반도체기판 상에 형성된 금속도전층에 금속배선을 형성하기 위한 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트패턴에 염소성분을 포함한 식각가스를 이용한 건식식각공정을 적용하여 금속배선패턴을 형성하는 단계와; 상기 건식식각공정 후 잔류하는 금속염화물을 제거하기 위해, 상기 금속배선패턴이 형성된 반도체기판을 H2O 플라즈마로 처리하는 단계와; 상기 포토레지스트패턴을 제거하기 위해, 상기 H2O 플라즈마로 처리된 기판을 O2플라즈마로 처리하는 단계를 구비하는 반도체장치의 금속배선 형성방법을 제공한다. 본 발명에 의하면, 도전층의 측벽에 주로 발생되는 염소함유 폴리머층이 제거되므로, 금속배선의 부식이 방지되며, 이에 따라 반도체장치의 수율향상을 도모할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체장치의 금속배선 형성방법에 관한 것으로, 특히 금속배선으로 사용되는 도전층의 건식식각 공정에서 발생되는 염소(chlorine)를 제거하여, 후속공정에서 도전층이 부식되는 것을 최소화할 수 있는 금속배선 형성방법에 관한 것이다.
반도체장치의 금속배선은 반도체 장치의 속도, 수율 및 신뢰성에 큰 영향을 미치기 때문에, 반도체장치의 제조공정중 금속배선의 형성은 매우 중요한 위치를 차지하고 있다.
일반적으로, 금속배선 형성공정중에서 발생하는 문제점의 하나인 금속 부식(metal corrosion)은 주로 금속의 건식식각공정 후 잔류하는 염소에 의해 발생된다.
종래기술에 의한 금속배선 공정의 일 예를 들어, 이와 같은 문제점을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 반도체기판 상에 실리콘과 도전층용 금속물질과의 확산을 방지하기 위한 확산방지막을 형성하고, 그 위에 금속을 증착하여 도전층을 형성한 다음, 이 도전층 상에 포토레지스트를 도포한다. 이어서, 금속배선 형성을 위한 마스크패턴을 적용하여 상기 도전층 상에 포토레지스트패턴을 형성한다. 그 다음, 상기 포토레지스트패턴을 식각마스크로 하여 상기 도전층을, 예컨대 반응성 이온에칭(Reactive Ion Etching)방법을 사용하여 식각하고, 상기 도전층에 대한 과도식각(over-etch)을 실시하여 상기 확산방지막을 식각한다.
여기에서, 상기 도전층 및 확산방지막은 일반적으로 BCl3/Cl2/CHF3의 가스를 이용하여 식각하며, 상기 도전층을 식각하기 전에, 자연산화막(native oxide)을 제거하는 공정을 추가로 진행하는 경우가 대부분이다.
이 때, 상기 도전층 및 확산방지막 식각시 사용되는 상기 가스들이 반응하여 상기 도전층 및 확산방지막의 측벽에는 염소(chlorine; Cl)계 폴리머층이 형성된다.
그 다음, 상기 염소계 폴리머층이 형성된 결과물에 대해 O2플라즈마 처리를 실시하여 상기 포토레지스트패턴을 제거한다.
상술한 바와 같은 종래의 금속배선 형성공정에 의하면, 상기 도전층 식각공정시 발생된 염소를 함유하는 폴리머, 예컨대 도전층 금속물질이 알루미늄인 경우, AlCl3등을 함유한 폴리머가 금속배선 형성공정에서 불완전하게 제거되어 염소가 잔류하게 되고, 이후의 공정에서 상기 기판이 대기 중에 노출됨에 따라 금속배선의 부식을 유발하게 된다.
이 현상은 알루미늄이나, 구리를 첨가한 알루미늄-실리콘-구리 합금(alloy)을 도전층용 금속물질로 사용할 경우 더욱 심각하게 나타난다.
따라서, 본 발명의 목적은 염소를 함유하는 폴리머층을 제거하여, 염소에 의한 금속배선의 부식을 최소화할 수 있는 반도체장치의 금속배선 형성방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
반도체기판 상에 형성된 금속도전층에 금속배선을 형성하기 위한 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트패턴에 염소성분을 포함한 식각가스를 이용한 건식식각공정을 적용하여 금속배선패턴을 형성하는 단계와; 상기 건식식각공정 후 잔류하는 금속염화물을 제거하기 위해, 상기 금속배선패턴이 형성된 반도체기판을 H2O 플라즈마로 처리하는 단계와; 상기 포토레지스트패턴을 제거하기 위해, 상기 H2O 플라즈마로 처리된 기판을 O2플라즈마로 처리하는 단계를 구비하는 반도체장치의 금속배선 형성방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 O2플라즈마 처리단계 이후에, 상기 H2O 플라즈마 처리단계의 적용결과 발생하는 염화수소(HCl)를 제거하기 위해 용제화학물질을 작용시키는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하며, 상기 O2플라즈마 처리단계는 H2O 플라즈마 처리단계에 대해 인시튜로 진행하여 외부 공기에 포함된 수증기가 유입되는 것을 방지하는 것이 더욱 바람직하다. 수증기가 유입될 경우, 염소와 합쳐져 금속을 부식시키는 부작용이 있기 때문이다.
상기 실시예는 도전층용 금속이 알루미늄 또는 알루미늄합금인 경우 특히 유용하다.
이하, 도전층용 금속물질로서 알루미늄을 사용하는 경우를 예로 들어, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
반도체기판 상에 형성된 도전층을 식각하는 공정은, 반도체기판 상에 실리콘과 도전물과의 확산을 방지하기 위하여, 예컨대 티타늄나이트라이드/티타늄을 증착하여 확산방지막을 형성하고, 상기 확산방지막 상에 금속배선을 위하여, 알루미늄을 증착하여 도전층을 형성한다. 그 다음, 상기 도전층 상에 포토레지스트를 도포하고, 포토리소그래피공정 및 건식식각공정을 이용하여 포토레지스트패턴을 형성한 다음, 상기 포토레지스트패턴을 식각마스크로 적용하여, 상기 도전층을 식각한다. 계속해서, 상기 도전층에 대한 과도식각(over-etch)을 실시하여 상기 도전층 하부에 형성된 상기 확산방지막을 식각한다.
여기에서, 상기 도전층 및 확산방지막은 일반적으로 BCl3/Cl2/CHF3의 가스를 이용하여 식각하며, 상기 도전층을 식각하기 전에, 기판 상에 형성되어 도전층의 식각을 방해하는 자연산화막(native oxide)을 제거하는 공정을 추가로 진행한다.
이때, 종래에서와 마찬가지로 상기 도전층 및 확산방지막 식각시 사용되는 상기 가스들이 반응하여 상기 도전층 및 확산방지막의 측벽에는 반응 부산물로서 폴리머층이 형성된다. 여기에서 상기 폴리머층은, AlCl3와 같이 염소가 함유된 폴리머로 형성된다. 이 폴리머의 성분 중에서 염소가 대기중의 물성분과 반응하여 금속배선의 부식을 유발한다.
이러한 금속배선의 부식을 방지하기 위해, 상기 건식식각공정 후 잔류하는 금속염화물은 제거되어야 하므로, 상기 금속배선패턴이 형성된 반도체기판을 H2O 플라즈마로 처리하는 과정을 거친다. 이 과정은 건식식각공정과 같은 반응챔버에서 진행하는, 소위 인시튜(in-situ)공정을 채택하여, 외부 공기의 유입을 방지한다. 이 단계는 아래와 같은 화학식에 의해 염소성분을 제거할 수 있게 해준다.
그 다음, 상기 포토레지스트패턴을 제거하기 위해, 상기 H2O 플라즈마로 처리된 기판을 O2플라즈마로 처리하는 공정을 거치게 한다. 이 공정도 역시 인시튜로 진행한다.
그 다음, 잔류한 HCl성분을 제거하기 위해 용제 화학물질을 적용하는 공정을 거치게 하여, 염소성분을 최종 제거한다.
이상 실시예를 통하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.
상기한 본 발명의 금속배선 형성방법에 따르면, 도전층의 측벽에 주로 발생되는 염소함유 폴리머층이 제거되므로, 금속배선의 부식이 방지되며, 이에 따라 반도체장치의 수율향상을 도모할 수 있다.
Claims (4)
- 반도체기판 상에 형성된 금속도전층에 금속배선을 형성하기 위한 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와;상기 포토레지스트패턴에 염소성분을 포함한 식각가스를 이용한 건식식각공정을 적용하여 금속배선패턴을 형성하는 단계와;상기 건식식각공정 후 잔류하는 금속염화물을 제거하기 위해, 상기 금속배선패턴이 형성된 반도체기판을 H2O 플라즈마로 처리하는 단계와;상기 포토레지스트패턴을 제거하기 위해, 상기 H2O 플라즈마로 처리된 기판을 O2플라즈마로 처리하는 단계를 구비하는 반도체장치의 금속배선 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 O2플라즈마 처리단계 이후에, 상기 H2O 플라즈마 처리단계의 적용결과 발생하는 HCl을 제거하기 위해 용제화학물질을 작용시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 금속배선 형성방법.
- 제2항에 있어서, 상기 H2O 플라즈마 및 O2플라즈마 처리단계는 상기 건식식각공정에 대해 인시튜로 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 금속배선 형성방법.
- 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 금속은 알루미늄 또는 알루미늄합금인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 금속배선 형성방법.
Priority Applications (1)
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| KR1019970074782A KR19990054905A (ko) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 반도체장치의 금속배선 형성방법 |
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| KR1019970074782A KR19990054905A (ko) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 반도체장치의 금속배선 형성방법 |
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| KR19990054905A true KR19990054905A (ko) | 1999-07-15 |
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| KR (1) | KR19990054905A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100450565B1 (ko) * | 2001-12-20 | 2004-09-30 | 동부전자 주식회사 | 반도체 소자의 금속 배선 후처리 방법 |
| KR100721243B1 (ko) * | 2005-12-29 | 2007-05-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 |
-
1997
- 1997-12-26 KR KR1019970074782A patent/KR19990054905A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100450565B1 (ko) * | 2001-12-20 | 2004-09-30 | 동부전자 주식회사 | 반도체 소자의 금속 배선 후처리 방법 |
| KR100721243B1 (ko) * | 2005-12-29 | 2007-05-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 |
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