KR19990055175A - 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 전기적 연결을 위한 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법에 관한것으로서, 종래에 단차피복성 향상을 위하여 실시되었던 와인글래스형의 콘택홀이 식각 패턴의 페일 및 브리지를 유발하는 문제점을 갖기 때문에, 이러한 문제점을 극복하기 위하여 비등방성 건식식각만으로 콘택홀을 형성한후, 전도막의 매립 특성 및 단차피복성이 우수한 미세 콘택홀을 매립하는 TIBA막을 형성한후, 후속 공정을 진행함으로써 비등방성 프로파일을 갖는 미세 콘택홀에 매립 특성 및 단차피복성이 우수한 금속막을 형성할 수 있다.

Description

반도체 소자의 금속 배선 형성 방법

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 소자의 전기적 연결을 위한 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법에 관한것이다.

잘 알려진 바와 같이, 소자가 고집적화되어 감에 따라 적층형 구조의 소자 형성 방법이 성행하고 있으며, 각각의 적층된 소자들의 절연을 위하여 층간절연막을 형성하고 있다. 그리고, 이러한 각각의 절연된 소자들의 전기적 연결은 층간절연막을 선택적 식각 하여 형성되는 콘택홀을 통하여 하부의 전도막과 콘택 되도록 함으로써 각 적층된 소자들의 전기적 연결을 이룬다.

일반적으로 소자가 고집적화 됨에 따라, 실리콘 기판 상부에 층간절연막을 형성하고, 콘택홀 형성용 식각마스크를 사용한 식각공정을 진행하는데, 콘택홀에 매립되는 물질의 단차피복성을 향상시키기 위하여 입구가 넓은 와인글래스형의 콘택홀을 형성한다. 이러한 와인글래스형 콘택홀은 먼저, 식각마스크를 사용한 습식식각 공정을 진행한 후, 같은 식각마스크를 사용하여 건식식각을 진행하여 형성한다. 그리고, 이러한 와인글래스형 콘택홀을 매립하도록 알루미늄 등의 전도막을 형성하여, 금속 배선 공정을 이룬다.

그러나 소자의 고집적화로 금속 콘택홀의 크기가 축소되고 형성되는 콘택홀이 깊이가 또한 깊어지는 경향이다. 이러한 콘택홀에 매립되는 금속막의 증착시 단차피복성의 불량으로 소자의 전기적 특성이 저하된다.

이를 극복하기 위하여 전술한 바와 같이, 와인글래스형 콘택홀을 형성하여 단차피복성을 향상시키지만, 소자의 고집적화로 콘택홀과 다른 콘택홀 사이의 간극이 좁아지는 경우 콘택홀사이의 패턴페일이 발생되고, 브리지 현상이 발생되므로 소자의 오동작을 유발하는 등 소자의 특성을 열화시킨다.

따라서 이러한 문제점을 극복할 수 있는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법의 개발이 필요하게 되었다.

전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 반도체 소자의 금속 배선 형성시, 작아지는 콘택홀 내에서 콘택저항을 증가시키지 않을수 있는 반도체 소자의 배선 형성 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

도1a 내지 도1d는 본 발명의 일실시예에 따른 금속 배선 형성 방법을 나타내는 공정 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명

11 : 전도막 12 : 층간절연막

13 : TIBA막 14 : 알루미늄막

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법은, 층간절연막을 선택식각하여 하부의 전도막을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 제1단계; 상기 콘택홀의 측면 및 저면에 트리소뷰틸 알루미늄막을 형성하는 제2단계; 및 상기 트리소뷰틸 알루미늄막과 연결되는 알루미늄막을 형성하는 제3단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명은, 미세 콘택홀에 매립되는 알루미늄막의 단차피복성을 향상시키기 위하여 단차피복성 특성이 우수한 TIBA(pyrolysis of TriIsoButyl Aluminum)막을 형성한후, 그 상부에 배선용 알루미늄막을 형성 하므로써, 미세 콘택홀의 입구를 넓히기 위하여 진행하는 등방성 습식식각을 진행하지 않으면서도, 매립특성이 우수한 금속 배선 공정을 실시할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도1a 내지 도1d는 본 발명의 일실시예에 따른 금속 배선 형성 방법을 나타내는 공정 단면도이다.

먼저, 도1a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판 및 전도막(11)상부에 층간절연막(12)을 형성한후, 층간절연막(12)을 선택적 식각공정을 진행하여 전도막(11)의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성한다. 이어서, 전체구조 상부에 TIBA막(13)을 형성한다. 여기서 이러한, TIBA막(13)은 미세 콘택홀 내로의 매립 특성이 우수하며, 이를 위하여 공정 온도는 250℃, 공정 압력은 150토르의 공정 분위기에서 형성됨에 유의해야 한다.

다음으로, 도1b에 도시된 바와 같이, 포토마스크(A)를 이용한 리소그래피 공정을 진행하여 형성된 콘택홀과 오버랩되는 포토레지스트 패턴(101)을 형성한다. 여기서 형성되는 포토레지스트 패턴(101)은 콘택홀을 매립하는 TIBA막(13)을 덮을 뿐만 아니라, 식각공정 및 금속배선 공정의 마진향상을 위하여 콘택홀 크기보다 크게 형성되도록 한다.

다음으로, 도1c에 도시된 바와 같이, 형성된 포토레지스트 패턴(101)을 사용한 식각공정을 진행하여 TIBA막(13)을 식각한다.

다음으로, 도1d에 도시된 바와 같이, 패터닝된 TIBA막(13) 상부에 알루미늄막(14)을 형성하여 금속배선을 완성한다. 도시된 바와 같은 B는 TIBA막(13)과 알루미늄막14)과의 연결 부분으로 전기적 연결을 원활하게 하는 역할을 한다.

전술한 바와 같이 실시되는 본 발명은, 종래에 실시되었던 와인글래스형의 콘택홀이 식각 패턴의 페일 및 브리지를 유발하는 문제점을 갖기 때문에, 이러한 문제점을 극복하기 위하여 비등방성 건식식각만으로 콘택홀을 형성한후, 전도막의 매립 특성 및 단차피복성이 우수한 미세 콘택홀 을 매립하는 TIBA막을 형성한후, 후속 공정을 진행함으로써 비등방성 프로파일을 갖는 미세 콘택홀에 매립 특성 및 단차피복성이 우수한 금속막을 형성할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명이 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 미세한 콘택홀에 TIBA막을 형성한후, 그 상부에 알루미늄을 연결하는 금속 배선 공정을 진행함으로써 종래의 단차피복성 향상을 위하여 진행하는 등방성 습식식각 공정을 진행하지 않고도, 알루미늄막의 매립 불량이나, 콘택홀 측벽으로 전도막이 단락 되는 현상을 방지하여 결과적으로는 소자의 고집적화가 가능하며 동시에 생산성 및 수율을 증대시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 층간절연막을 선택식각하여 하부의 전도막을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 제1단계;

   상기 콘택홀의 측면 및 저면에 트리소뷰틸 알루미늄막을 형성하는 제2단계; 및

   상기 트리소뷰틸 알루미늄막과 연결되는 알루미늄막을 형성하는 제3단계

   를 포함하여 이루어지는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2단계가

   200℃ 내지 300℃의 공정 온도, 100토르 내지 200토르의 공정 압력에서 진행되는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.