KR20020002991A - 반도체 소자의 금속배선 형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 금속배선 형성방법에 관한 것으로서, 특히, 콘택 플러그의 표면에서 동공(void)이 발생되는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자의 금속배선 형성방법을 개시한다.
개시된 본 발명은 반도체 소자의 금속배선 형성방법에 있어서, 반도체 기판 또는 도전체에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막 상부에 콘택홀 형성을 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴을 식각 장벽으로 하여 반도체 기판 또는 도전체가 노출되도록 상기 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀 내부에 확산 방지막층을 형성하는 단계; 상기 확산 방지막층 상부에 CVD 방법을 통하여 알루미늄 합금을 증착하고, 연속해서, 일렉트로플레이팅 방법으로 상기 알루미늄 합금을 증착하여 금속 배선을 형성하는 단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 금속배선 형성방법에 관한 것으로서, 특히, 콘택 플러그의 표면에서 동공(void)이 발생되는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자의 금속배선 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판과 배선 사이, 또는, 상·하층 배선 사이를 전기적으로 연결하기 위한 접속 통로로서 콘택홀을 형성하고 있으며, 이러한 콘택홀을 매립하기 위한 금속 배선의 재료로는 전도도가 높고, 경제성이 있는 알루미늄 금속막및 그의 합금이 주로 이용되고 있다.
그러나, 콘택홀의 크기가 감소함에 따라, 종래의 일반적인 PVD 방법으로는 콘택홀 내에 알루미늄 금속막을 완전히 매립시키지 못하기 때문에, 콘택 내부의 불연속적 증착은 최종 알루미늄 합금 증착 공정 후 콘택 내부에 동공(void)이 형성되어 금속 배선 신뢰성에 악영향을 주게 된다.
이에따라, 스탭 커버리지의 특성을 향상시키기 위하여 알루미늄 합금 증착시, CVD 공정을 수행하여 콘택 내부에 동공이 형성되는 것을 억제하여 콘택홀 내부에 알루미늄 합금을 증착한다.
그러나, 종래의 반도체 소자의 금속배선 형성 방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있다.
콘택홀 내부에 CVD공정을 수행하여 상기 알루미늄 합금을 증착하면, 스탭 커버리지는 향상되나, 고온에서의 불완전한 열분해로 인하여 콘택홀 내부에 탄소와 산소와 같은 불순물들이 다량 함유되며, 표면 거칠기가 심하다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, CVD 공정을 수행한 후, 연속해서 일렉트로플래이팅(Electroplating) 공정을 수행함으로써, 콘택 내부에서 알루미늄 합금의 불연속 증착 및 동공 형성을 방지할 수 있는 반도체 소자의 금속배선 형성 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 반도체 소자의 금속배선 형성방법을 설명하기 위한 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
10 : 반도체 기판 11 : 게이트 전극
12 : 층간 절연막 13 : 콘택홀
14 : 확산 방지막 15 : 알루미늄 합금
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 반도체 소자의 금속배선형성방법에 있어서, 반도체 기판 또는 도전체에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막 상부에 콘택홀 형성을 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴을 식각 장벽으로 하여 반도체 기판 또는 도전체가 노출되도록 상기 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀 내부에 확산 방지막층을 형성하는 단계; 상기 확산 방지막층 상부에 CVD 방법을 통하여 알루미늄 합금을 증착하고, 연속해서, 일렉트로플레이팅 방법으로 상기 알루미늄 합금을 증착하여 금속 배선을 형성하는 단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 CVD 공정을 이용한 알루미늄 합금 증착은 전구체인 (CH3)3Al을 이용하여 콘택홀 하부층에 50 ~ 500Å의 두께로 증착한다.
그런다음, 상기 일렉트로플레이팅 공정에서 사용되는 증착용 수용액은 AlCl3 400g/l + LiAlH4 2g/l in Diethyl ether을 이용한다.
이 때, 상기 AlCl3의 농도는 바람직하게 100 ~ 500g/l 이고, LiAlH4 의 농도는 1 ~ 50g/l 정도를 이용한다.
아울러, 상기 일렉트로플레이팅 공정에서의 증착온도는 10 ~ 300℃ 범위내에서 전기 포텐셜은 50 ~ 500A/m2을 인가하여 바람직하게 증착 두께가 2000 ~ 10000Å의 범위내로 증착한다.
(실시예)
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법을 상세히 설명한다.
도 1a를 참조하면, 게이트 전극(11)을 구비한 반도체 기판(10) 상부에 금속 배선의 콘택을 위한 층간 절연막(12)을 증착한다.
그 다음으로 도 1b를 참조하면, 상기 층간 절연막(12) 내에 콘택홀 형성영역을 한정하는 감광막 패턴(도시되지 않음)을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 식각 장벽으로 하여 상기 반도체 기판(10)이 노출될 때까지 식각 공정을 수행함으로써 콘택홀(13)을 형성한다.
도 1c를 참조하면, 상기 콘택홀(13) 내부에 반도체 기판과 후속의 금속배선용 금속막과의 접촉 특성을 향상시키기 위하여 확산 방지막(14)용 Ti/TiN막을 증착한다. 그런다음, 상기 확산 방지막(14) 상부에 금속 배선용 금속막으로 알루미늄 합금(15)을 증착하는데, 제 2단계 방법으로 연속해서 증착한다. 먼저, 제1 단계 방법으로 화학 기상 증착(이하, CVD)을 이용하여 알루미늄 합금의 전구체로 (CH3)3Al)를 사용함으로써, 증착 두께를 50 ~ 500Å 범위로하여 증착한다. 그런다음, 연속해서 제2 단계 방법으로 상기 결과물 상부에 일렉트로플레이팅(electroplating) 공정을 이용하여 바람직하게 2000 ~ 10000Å의 두께로 알루미늄 합금을 증착한다. 여기서, 상기 일렉트로플레이팅 공정에서 사용되는 증착용 수용액은 AlCl3 400g/l + LiAlH4 2g/l in Diethyl ether을 이용한다. 이 때, 상기 AlCl3의 농도는 바람직하게 100 ~ 500g/l 이고, LiAlH4 의 농도는 1 ~ 50g/l 정도를 사용한다. 아울러, 상기 일렉트로플레이팅 공정에서의 증착온도는 10 ~ 300℃ 범위내에서 전기 포텐셜은 50 ~ 500A/m2을 인가하여 알루미늄 합금(15)을 증착한다.
즉, 상기 금속배선 형성시, 비교적 저온 범위에서 CVD 공정을 수행하여 제1차 알루미늄 합금을 증착하고, 연속해서 일렉트로플레이팅 공정으로 제2 차 알루미늄 합금을 증착하여 초고집적 반도체 소자의 금속배선 형성 공정 적용시 콘택홀의 매립이 용이하여 소자 특성 및 신뢰성 향상시킨다.
이상에서 자세히 설명한 바와같이, 본 발명의 반도체 소자의 금속배선 형성방법에 있어서, 반도체 기판과 배선 사이, 또는, 상·하층 배선 사이를 전기적으로 연결하기 위한 접속 통로로서 콘택홀을 형성한 다음, 상기 콘택홀 내에 CVD을 이용하여 제1 차 알루미늄 합금을 증착하고, 연속해서 일렉트로플레이팅 공정을 적용하여 제2 차 알루미늄 합금을 증착함으로써, 기존의 PVD 공정의 스텝 커버리지 문제와 CVD 공정을 이용하여 알루미늄 증착시 탄소나 산소와 같은 불순물 함유 문제를 해결하여 반도체 소자의 금속 배선 형성 공정시 콘택 저항을 감소시켜 반도체 소자 특성 및 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
Claims (8)
- 반도체 소자의 금속배선 형성방법에 있어서, 반도체 기판 또는 도전체에 절연막을 형성하는 단계;상기 절연막 상부에 콘택홀 형성을 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계;상기 감광막 패턴을 식각 장벽으로 하여 반도체 기판 또는 도전체가 노출되도록 상기 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계;상기 콘택홀 내부에 확산 방지막층을 형성하는 단계; 및상기 확산 방지막층 상부에 CVD 방법을 통하여 알루미늄 합금을 증착하고, 연속해서, 일렉트로플레이팅 방법으로 상기 알루미늄 합금을 증착하여 금속 배선을 형성하는 단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 형성방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 CVD 공정을 이용한 알루미늄 합금 증착은 전구체인 (CH3)3Al을 이용하여 콘택홀 하부층에 50 ~ 500Å의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 형성방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 일렉트로플레이팅 공정에서 사용되는 증착용 수용액은 AlCl3 400g/l + LiAlH4 2g/l in Diethyl ether을 이용하는 것을 특징으로 하는반도체 소자의 금속배선 형성방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 AlCl3의 농도는 바람직하게 100 ~ 500g/l 정도인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 형성방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 LiAlH4 의 농도는 바람직하게 1 ~ 50g/l 정도인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 형성방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 일렉트로플레이팅 공정으로 알루미늄 합금 증착시, 증착온도는 10 ~ 300℃ 범위내에서 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 형성방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 일렉트로플레이팅 공정으로 알루미늄 합금 증착시, 전기 포텐셜은 50 ~ 500A/m2을 인가하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 형성방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 일렉트로플레이팅 공정으로 알루미늄 합금 증착시, 바람직하게 증착 두께가 2000 ~ 10000Å의 범위내로 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 형성방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |