KR20010061033A - 반도체소자의 제조방법 - Google Patents

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한희현
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Abstract

본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로서, 금속배선 형성공정시 확산방지층인 Ti/TiN막을 금속배선 콘택홀 내부에만 형성시켜 콘택식각시 형성된 하지층의 결정결함을 보완하기 위해 후속 패시베이션공정에서 형성된 수소가 필요없는 부분으로 흡수되는 것을 방지하여 소자의 리프레쉬특성을 향상시키고 그에 따른 공정 수율을 향상시키는 기술이다.

Description

반도체소자의 제조방법{Manufacturing method of semiconductor device}
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 금속배선 콘택홀을 형성하고 콘택저항을 감소시키고 일렉트로미그레이션(electromigration)현상을 방지하기 위하여 형성되는 확산방지막을 콘택홀 내부에만 형성하여 소자의 리프레쉬특성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 소자간이나 소자와 외부회로 사이를 전기적으로 접속시키기 위한 반도체소자의 배선은, 배선을 위한 소정의 콘택홀 및 비아홀을 배선재료로 매립하여 배선층을 형성하고, 후속 공정을 거쳐 이루어지며 낮은 저항을 필요로 하는 곳에는 금속배선을 사용한다.
상기 금속배선은 알루미늄(Al)에 소량의 실리콘이나 구리(Cu)가 포함되거나 실리콘과 구리가 모두 포함되어 비저항이 낮으면서 가공성이 우수한 알루미늄합금을 배선재료로 하여 물리기상증착(physical vapor deposition, 이하 PVD 라함)방법의 스퍼터링으로 상기의 콘택홀 및 비아홀을 매립하는 방법으로 형성된다.
근래에는 반도체소자의 초고집적화에 따라 금속배선 콘택의 크기는 작아지고, 단차비는 높아져서 스퍼터링에 의한 금속배선의 층덮힘이 불량하게 되어 신뢰성을 얻기가 어려워졌다.
이하, 첨부된 도면을 참고로하여 종래기술에 대하여 살펴보기로 한다.
도 1a 내지 도 1c 는 종래기술에 따른 반도체소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.
먼저, 워드라인, 비트라인 및 캐패시터(13) 등의 하부구조물이 구비되어 있는 반도체기판(11) 상부에 층간절연막(15)을 형성하여 평탄화시킨다. (도 1a참조)
다음, 금속배선 콘택마스크를 이용하여 상기 층간절연막(15)에 금속배선 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 금속배선 콘택홀(17)을 형성한다. (도 1b참조)
그 다음, 상기 구조 상부에 확산방지막(19)을 형성하되, 상기 금속배선 콘택홀(17)이 매립되지 않도록 형성한다. 상기 확산방지막(19)은 후속공정으로 형성되는 금속배선과 상기 금속배선과 연결되는 물질과의 접촉저항을 감소시키고, 일렉트로미그레이션현상을 방지하기 위하여 Ti/TiN막을 형성한다.
그 후, 상기 확산방지막(19) 상부에 Al막을 형성한 다음, 금속배선 마스크를 이용한 식각공정으로 금속배선(21)을 형성한다. (도 1c참조)
상기와 같이 종래기술에 따른 반도체소자의 제조방법은, 금속배선과 하부의 연결되는 박막과의 접촉저항을 감소시키고, 일렉트로미그레이션을 방지하기 위하여 Ti/TiN막을 형성한 다음, 소자의 동작속도를 향상시키기 위하여 Al막을 사용하여 금속배선을 형성하지만, 후속공정에서 실시되는 패시베이션공정시 발생되는 다량의 수소가 상기 Ti막에 흡수되어 소자의 리프레쉬 특성을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 확산방지막으로 사용되는 Ti/TiN막을 콘택홀 내부에만 형성하여 패시베이션공정에서 발생하는 다량의 수소가 반도체기판의 접합영역까지 도달하여 소자의 전기적 특성을 향상시키는 반도체소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1c 는 종래기술에 따른 반도체소자의 제조방법을 도시한 단면도.
도 2a 내지 도 2d 는 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법을 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
11, 31 : 반도체기판 13, 33 : 캐패시터
15, 35 : 층간절연막 17, 37 : 콘택홀
19 : 확산방지막 21, 41 : 금속배선
39 : 확산방지막 패턴
이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법은,
소정의 하부구조물이 형성되어 있는 반도체기판 상부에 금속배선 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 금속배선 콘택홀이 구비된 층간절연막을 형성하는 공정과,
전체표면 상부에 확산방지막인 Ti/TiN막을 형성하되, 상기 금속배선 콘택홀이 매립되지 않도록 형성하는 공정과,
상기 확산방지막 상부에 희생절연막을 형성하여 평탄화시키는 공정과,
상기 희생절연막과 확산방지막을 식각하여 상기 희생절연막 패턴과 확산방지막 패턴이 상기 금속배선 콘택홀 내부에만 남도록하는 공정과,
상기 희생절연막을 제거한 다음, 전체표면 상부에 상기 금속배선 콘택홀이 매립되도록 금속층을 하는 공정과,
금속배선 마스크를 이용하여 상기 금속층을 식각하여 금속배선을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2d 는 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.
먼저, 워드라인, 비트라인 및 캐패시터(33) 등 소정의 하부구조물이 구비되어 있는 반도체기판(31) 상부에 층간절연막(35)을 형성한다. (도 2a참조)
다음, 금속배선 콘택마스크를 식각마스크로 이용하여 상기 층간절연막(35)을 식각하여 금속배선 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 금속배선 콘택홀(37)을 형성한다. (도 2b참조)
그 다음, 상기 구조 상부에 Ti/TiN막으로 확산방지막을 형성한다.
다음, 전체표면 상부에 희생절연막(도시안됨)을 형성하고, 상기 희생절연막과 Ti/TiN막을 순차적으로 식각하여 상기 금속배선 콘택홀(37) 내부에 상기 희생절연막 패턴과 확산방지막 패턴(39)이 남게 한다. 이때, 상기 식각공정은전면식각(etch back)공정 또는 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing, 이하 CMP 라 함)공정으로 실시한다.
그 후, 상기 금속배선 콘택홀(37) 내부의 희생절연막 패턴을 제거하여 확산방지막 패턴(39)만 남게 한다. (도 2c참조)
다음, 상기 금속배선 콘택홀(37)에 매립되도록 Al막을 형성하고, 금속배선 마스크를 이용하여 상기 Al막을 식각하여 금속배선(41)을 형성한다. (도 2d참조)
상기 반도체소자의 제조방법에서 금속배선(41)은 제1금속배선 또는 제2금속배선일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법은, 금속배선 형성공정시 확산방지층인 Ti/TiN막을 금속배선 콘택홀 내부에만 형성시켜 콘택식각시 형성된 하지층의 결정결함을 보완하기 위해 후속 패시베이션공정에서 형성된 수소가 필요없는 부분으로 흡수되는 것을 방지하여 소자의 리프레쉬특성을 향상시키고 그에 따른 공정 수율을 향상시키는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 소정의 하부구조물이 형성되어 있는 반도체기판 상부에 금속배선 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 금속배선 콘택홀이 구비된 층간절연막을 형성하는 공정과,
    전체표면 상부에 확산방지막인 Ti/TiN막을 형성하되, 상기 금속배선 콘택홀이 매립되지 않도록 형성하는 공정과,
    상기 확산방지막 상부에 희생절연막을 형성하여 평탄화시키는 공정과,
    상기 희생절연막과 확산방지막을 식각하여 상기 희생절연막 패턴과 확산방지막 패턴이 상기 금속배선 콘택홀 내부에만 남도록하는 공정과,
    상기 희생절연막을 제거한 다음, 전체표면 상부에 상기 금속배선 콘택홀이 매립되도록 금속층을 하는 공정과,
    금속배선 마스크를 이용하여 상기 금속층을 식각하여 금속배선을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 희생절연막과 Ti/TiN막은 전면식각공정 또는 화학적 기계적 연마공정으로 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속층은 Al막을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속배선은 제1금속배선 또는 제2금속배선인 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100752167B1 (ko) * 2005-12-28 2007-08-24 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 배선 형성방법

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