KR20030050594A - Method for forming dual damascene pattern and method for fabricating multi-metal interconnect by using the same - Google Patents

Method for forming dual damascene pattern and method for fabricating multi-metal interconnect by using the same Download PDF

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KR20030050594A
KR20030050594A KR1020010081078A KR20010081078A KR20030050594A KR 20030050594 A KR20030050594 A KR 20030050594A KR 1020010081078 A KR1020010081078 A KR 1020010081078A KR 20010081078 A KR20010081078 A KR 20010081078A KR 20030050594 A KR20030050594 A KR 20030050594A
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Abstract

PURPOSE: A method for forming a dual damascene pattern and a method for manufacturing a multilayer metal line using the same are provided to be capable of preventing the deterioration of device characteristics due to a plurality of etching processes by simultaneously forming a line and a via hole when carrying out the following trench process without an additional via etching process. CONSTITUTION: After forming the first etch stop layer(33) on the first interlayer dielectric(32) by carrying out an ion implantation, a hole mask is formed on the first etch stop layer. After implanting doped dopants into the exposed portion of the first etch stop layer through the hole mask, the hole mask is then removed. The second interlayer dielectric(36) and the second etch stop layer(37) are sequentially formed on the resultant structure. After forming a line mask(38) on the resultant structure, a line pattern and a hole pattern are simultaneously formed by carrying out a single etching process at the resultant structure using the line mask as an etching mask.

Description

듀얼 다마신 패턴의 형성 방법 및 그를 이용한 다층 금속배선의 제조 방법{Method for forming dual damascene pattern and method for fabricating multi-metal interconnect by using the same}Method for forming dual damascene pattern and method for fabricating multi-metal interconnect by using the same

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 듀얼다마신 공정(Dual damascene process)에 의한 다층 금속배선의 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a multi-layer metal wiring by a dual damascene process.

반도체 소자 제조에 있어 고집적화될수록 RC 지연, 교류전력, 누화에 영향을 미치는 배선 캐패시턴스를 줄이기 위해 금속간절연막(Inter Metal Dielectric; IMD)으로 저유전상수(low-k)를 갖는 절연막을 적용하는 다마신 공정이 개발되고 있다.The higher the integration, the more damaging the application of an insulating film with a low dielectric constant (low-k) as an Inter Metal Dielectric (IMD) to reduce the wiring capacitance affecting RC delay, AC power, and crosstalk. Is being developed.

일반적으로 다마신 공정은 절연막을 식각하여 트렌치를 형성하고, 트렌치에 배선막을 매립시키는 공정으로, 트렌치 하부에 비아(Via)가 정렬되는 자기정렬 듀얼 다마신 공정(Self-aligned dual damascene etching)이 주로 이용되고 있다.In general, the damascene process forms a trench by etching an insulating film and fills a wiring film in the trench, and a self-aligned dual damascene etching process in which vias are aligned under the trench is mainly used. It is used.

자기정렬 듀얼 다마신 공정은 절연막을 사진 및 식각으로 식각하여 트렌치(Trench)를 형성하고, 이 트렌치에 텅스텐(W), 알루미늄, 구리 등의 도전 물질을 채워 넣고 필요한 배선 이외의 도전 물질은 에치백(Etchback)이나 화학적기계적연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 등의 기술을 이용하여 제거하므로써 처음에 형성한 트렌치 모양으로 배선을 형성하는 기술이다.In the self-aligned dual damascene process, the insulating film is etched by photo and etching to form a trench, and the trench is filled with a conductive material such as tungsten (W), aluminum, or copper, and the conductive material other than the necessary wiring is etched back. It is a technique for forming wiring in the trench shape first formed by removing using techniques such as etching or chemical mechanical polishing (CMP).

이러한 자기정렬 듀얼 다마신 기술은 주로 DRAM 등의 비트 라인(bit line) 또는 워드라인(Wordline), 금속배선 형성에 이용되며, 특히 다층 금속배선에서 라인패턴(line pattern)인 상층 금속배선과 상층 금속배선과 하층 금속배선을 접속시키기 위한 홀패턴(hole pattern)인 비아를 동시에 형성할 수 있을뿐만 아니라, 금속배선에 의해 발생하는 단차를 제거할 수 있으므로 후속 공정을 용이하게 하는 장점이 있다.The self-aligned dual damascene technology is mainly used for forming bit lines, word lines, and metal wirings of DRAMs, and the upper metal wirings and the upper metals, which are line patterns, especially in multilayer metal wirings. Not only can the via pattern, which is a hole pattern for connecting the wiring and the lower metal wiring, to be formed at the same time, but also the step difference caused by the metal wiring can be removed, thereby facilitating subsequent processes.

도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 자기정렬 듀얼 다마신 공정에 의한 다층 금속배선의 형성 방법을 도시한 공정 단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a multilayer metal wiring by a self-aligned dual damascene process according to the prior art.

도 1a에 도시된 바와 같이, 하층 금속배선(11)을 형성한 후, 하층 금속배선(11)을 포함한 전면에 제1층간절연막(12)을 형성한 후, 제1층간절연막(12)을 평탄화한 결과물 전면에 제1질화막(13)을 형성한다.As shown in FIG. 1A, after forming the lower metal wiring 11, the first interlayer insulating film 12 is formed on the entire surface including the lower metal wiring 11, and then the first interlayer insulating film 12 is planarized. The first nitride film 13 is formed on the entire surface of the resultant product.

다음으로, 제1질화막(13)상에 감광막을 도포하고 노광 및 현상으로 패터닝하여 비아 마스크(14)를 형성한 후, 비아 마스크(14)를 이용하여 제1질화막(13)을 식각한다. 이 때, 제1질화막(13)의 식각부분 즉 홀(13a)은 후에 형성될 비아홀의 폭과 동일하다.Next, after the photoresist is coated on the first nitride film 13 and patterned by exposure and development to form the via mask 14, the first nitride film 13 is etched using the via mask 14. At this time, the etching portion of the first nitride film 13, that is, the hole 13a, is equal to the width of the via hole to be formed later.

도 1b에 도시된 바와 같이, 비아 마스크(14)를 제거한 후, 홀(13a)이 형성된 제1질화막(13)을 포함한 전면에 제2층간절연막(15), 제2질화막(16)을 차례로 형성한다.As shown in FIG. 1B, after the via mask 14 is removed, the second interlayer insulating film 15 and the second nitride film 16 are sequentially formed on the entire surface including the first nitride film 13 having the holes 13a formed therein. do.

다음으로, 제2질화막(16)상에 감광막을 다시 도포하고 노광 및 현상으로 패터닝하여 트렌치 마스크(17)를 형성한다. 이 때, 트렌치 마스크(17)는 전술한 비아마스크(14)보다 선폭이 더 크다.Next, the photoresist film is again applied on the second nitride film 16 and patterned by exposure and development to form the trench mask 17. At this time, the trench mask 17 has a larger line width than the via mask 14 described above.

도 1c에 도시된 바와 같이, 도 1b의 트렌치 마스크(17)를 식각마스크로 하여 제2질화막(16)을 먼저 식각하고 연속해서 제2층간절연막(15)을 식각하여 후속 상층금속배선의 라인(line)을 위한 트렌치(18)를 형성한다.As shown in FIG. 1C, the second nitride film 16 is etched first using the trench mask 17 of FIG. 1B as an etch mask, and the second interlayer insulating film 15 is subsequently etched so that the subsequent upper metal wiring line ( to form a trench 18 for the line.

이때, 제2층간절연막(15) 식각시 제1질화막(13)에서 식각이 멈추고, 제1질화막(13)의 홀(13a)을 통해 제1층간절연막(12)이 식각됨에 따라 트렌치(18)가 형성됨과 동시에 비아홀(19)이 형성된다.At this time, when the second interlayer insulating layer 15 is etched, the etching stops in the first nitride layer 13 and the first interlayer insulating layer 12 is etched through the hole 13a of the first nitride layer 13. At the same time the via hole 19 is formed.

그리고, 비아홀(19) 형성시 제1층간절연막(12)의 식각은 하층 금속배선(11)이 노출될때까지 진행된다.When the via hole 19 is formed, the first interlayer insulating layer 12 is etched until the lower metal wiring 11 is exposed.

다음으로, 트렌치 마스크(17)를 제거하는데, 트렌치마스크(17)가 통상의 감광막을 이용하므로 감광막 스트립(strip) 공정에 의해 제거된다.Next, the trench mask 17 is removed. Since the trench mask 17 uses a conventional photoresist film, it is removed by a photoresist strip process.

그리고, 감광막 스트립공정후 부산물들을 제거하기 위해 세정(cleaning) 공정을 실시하는데, 통상적으로 알려진 EKC, ACT, R502 등의 솔벤트 용액을 이용한다.In addition, a cleaning process is performed to remove by-products after the photosensitive film strip process, and solvent solutions such as EKC, ACT, and R502 are commonly used.

다음으로, 도 1d에 도시된 바와 같이, 전면에 구리막을 증착하고 제2질화막(16)의 표면이 노출될때까지 화학적기계적연마(CMP)를 실시하여 트렌치(18) 및 비아홀(19)에 매립되는 상층 금속배선(20)을 형성한다. 여기서, 상층 금속배선(20) 형성시 하층 금속배선(11)과의 접속을 위한 비아(20a)가 동시에 형성된다.Next, as shown in FIG. 1D, a copper film is deposited on the entire surface, and chemical mechanical polishing (CMP) is performed until the surface of the second nitride film 16 is exposed to be buried in the trench 18 and the via hole 19. The upper metal wiring 20 is formed. Here, when the upper metal wiring 20 is formed, vias 20a for connection with the lower metal wiring 11 are simultaneously formed.

상술한 종래기술에서는 질화막을 식각정지막으로 이용하고 층간절연막으로는 산화막을 이용하는데, 듀얼 다마신 공정시 비아홀마스크에 의해 홀을 형성한 후에 다시 트렌치 식각을 실시하므로써 소자 제조 공정중 다수의 식각과정에 따라 층간절연막이 어택받아 금속배선의 특성이 불안정해지는 문제가 있다.In the above-described prior art, a nitride film is used as an etch stop film and an oxide film is used as an interlayer insulating film. In the dual damascene process, a trench is etched again after forming a hole by a via hole mask. As a result, the interlayer insulating film is attacked and there is a problem that the characteristics of the metal wiring become unstable.

상기한 문제점은 듀얼 다마신 공정을 이용하는 워드라인 및 비트라인 등의 듀얼 다마신 패턴 형성시에도 발생된다.The above problem occurs even when dual damascene patterns are formed, such as word lines and bit lines using the dual damascene process.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 듀얼다마신 공정시 다수의 식각과정에 따른 소자의 특성 저하를 방지하는데 적합한 듀얼 다마신 패턴의 형성 방법 및 그를 이용한 다층 금속배선의 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, a method of forming a dual damascene pattern suitable for preventing the deterioration of the characteristics of the device by a plurality of etching process during the dual damascene process and the formation of a multi-layer metal wiring using the same The purpose is to provide a method.

도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 듀얼다마신 공정에 의한 다층 금속배선의 제조 공정 단면도,1a to 1d is a cross-sectional view of the manufacturing process of the multi-layered metal wiring by the dual damascene process according to the prior art,

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 다마신 패턴의 형성 방법을 도시한 공정 단면도,2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of forming a dual damascene pattern according to an embodiment of the present invention;

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예를 적용한 듀얼다마신 공정에 의한 다층 금속배선의 제조 방법을 도시한 공정 단면도.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a multilayer metal wiring by a dual damascene process to which an embodiment of the present invention is applied.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

31 : 반도체기판 32 : 제1층간절연막31 semiconductor substrate 32 first interlayer insulating film

33 : 비도핑 폴리실리콘막 34 : 홀 마스크33 undoped polysilicon film 34 hole mask

35 : 도핑 폴리실리콘막 36 : 제2층간절연막35 doped polysilicon film 36 second interlayer insulating film

37 : 질화막 38 : 라인 마스크37: nitride film 38: line mask

39 : 트렌치 40 : 홀39: trench 40: hole

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 듀얼 다마신 패턴의 형성 방법은 제1층간절연막상에 이온주입에 의해 식각속도가 빨라지는 제1식각정지막을 형성하는 단계, 상기 제1식각정지막상에 홀마스크를 형성하는 단계, 상기 홀마스크에 의해 노출된 상기 제1식각정지막의 일부분에 불순물을 이온주입하는 단계, 상기 홀마스크를 제거하는 단계, 상기 불순물이 이온주입된 제1식각정지막을 포함한 전면에 제2층간절연막, 제2식각정지막을 차례로 형성하는 단계, 상기 제2식각정지막상에 상기 홀마스크보다 큰 선폭을 갖는 라인 마스크를 형성하는 단계, 및 상기 라인 마스크를 식각마스크로 하여 상기 제2식각정지막과 상기 제2층절연막을 식각하여 라인 패턴을 형성하면서 동시에 상기 제1층간절연막을 관통하는 홀패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.A method of forming a dual damascene pattern of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a first etch stop layer in which the etch rate is increased by ion implantation on the first interlayer insulating layer, and a hole mask on the first etch stop layer Forming an ion, implanting an impurity into a portion of the first etch stop layer exposed by the hole mask, removing the hole mask, and removing the hole mask on the entire surface including the first etch stop layer into which the impurity is implanted. Forming a second interlayer insulating film and a second etch stop film in sequence, forming a line mask having a line width larger than that of the hole mask on the second etch stop film, and using the line mask as an etch mask to stop the second etch stop. Etching a film and the second layer insulating film to form a line pattern and simultaneously forming a hole pattern penetrating the first interlayer insulating film. It features a load.

그리고, 본 발명의 다층 금속배선의 제조 방법은 제1금속배선층상에 제1층간절연막을 형성하는 단계, 상기 제1층간절연막상에 비도핑 폴리실리콘막을 형성하는 단계, 상기 비도핑 폴리실리콘막상에 비아 마스크를 형성하는 단계, 상기 비아 마스크에 의해 노출된 상기 비도핑 폴리실리콘막의 일부분을 도핑 폴리실리콘막으로 개질시키는 단계, 상기 비아 마스크를 제거하는 단계, 상기 개질된 비도핑 폴리실리콘막을 포함한 전면에 제2층간절연막, 질화막을 차례로 형성하는 단계, 상기 질화막상에 상기 비아 마스크보다 큰 선폭을 갖는 트렌치 마스크를 형성하는 단계, 상기 트렌치 마스크를 식각마스크로 하여 상기 질화막과 상기 제2층절연막을 식각하여 트렌치를 형성하면서 동시에 상기 제1층간절연막을 관통하는 비아홀을 형성하는 단계, 및 상기 트렌치 및 상기 비아홀을 통해 상기 제1금속배선층에 접속되는 제2금속배선층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing a multilayer metal wiring of the present invention includes the steps of forming a first interlayer insulating film on a first metal wiring layer, forming a undoped polysilicon film on the first interlayer insulating film, on the undoped polysilicon film Forming a via mask, modifying a portion of the undoped polysilicon film exposed by the via mask with a doped polysilicon film, removing the via mask, over the entire surface including the modified undoped polysilicon film Forming a second interlayer insulating film and a nitride film sequentially; forming a trench mask having a line width larger than that of the via mask on the nitride film; etching the nitride film and the second layer insulating film using the trench mask as an etching mask. Forming a via hole penetrating the first interlayer insulating film while forming a trench; and Wrench and features a yirueojim by forming a second metal wiring layer to be connected to the first metal wiring layer through the via hole.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 다마신 패턴의 형성 방법을 도시한 공정 단면도이다.2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of forming a dual damascene pattern according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2a에 도시된 바와 같이, 반도체기판(31)상에 제1층간절연막(32)을 형성한 후, 제1층간절연막(32)을 평탄화한 결과물 전면에 비도핑(undoping) 폴리실리콘막(33)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, after the first interlayer insulating film 32 is formed on the semiconductor substrate 31, the first silicon interlayer 32 is undoped on the entire surface of the product. ).

이 때, 제1층간절연막(32)은 HDP(High Density Plasma)-산화막, PE(plasmaenhanced)-TEOS(tetra ethyl ortho silicate), SOG(Spin On Glass) 및 저유전율(Low-k)을 갖는 산화막 중에서 선택되고, 그 두께는 3000Å∼30000Å이다.At this time, the first interlayer insulating film 32 is an oxide film having a high density plasma (HDP) -oxide film, a plasma-enhanced (PE) -tetra ethyl ortho silicate (TEOS), a spin on glass (SOG), and a low dielectric constant (Low-k). It is selected from, and the thickness is 3000 kPa-30000 kPa.

그리고, 비도핑 폴리실리콘막(33)은 500Å∼2000Å 두께로 형성된다The undoped polysilicon film 33 is formed to a thickness of 500 kPa to 2000 kPa.

다음으로, 비도핑 폴리실리콘막(33)상에 감광막을 도포하고 노광 및 현상으로 패터닝하여 홀 마스크(hole mask)(34)를 형성한 후, 홀 마스크(34)를 이온주입마스크로 이용하여 홀 마스크(34)에 의해 노출된 비도핑 폴리실리콘막(33)에 불순물(I)을 이온주입하여 도핑 폴리실리콘막(35)을 형성한다.Next, a photoresist film is coated on the undoped polysilicon film 33 and patterned by exposure and development to form a hole mask 34, and then the hole mask 34 is used as an ion implantation mask. The doped polysilicon film 35 is formed by ion implanting the impurity I into the undoped polysilicon film 33 exposed by the mask 34.

이 때, 불순물(I)로는 As, P 및 B 중에서 선택된 하나를 이용하고, 이들 불순물들(I)은 1×E10∼1×E20atom/cm2의 도즈량으로 이온주입된다.At this time, one selected from As, P, and B is used as the impurity (I), and these impurities (I) are ion implanted at a dose of 1 × E 10 to 1 × E 20 atom / cm 2 .

도 2b에 도시된 바와 같이, 홀 마스크(34)를 제거한 후, 비도핑 폴리실리콘막(33)상에 제2층간절연막(36), 질화막(37)을 차례로 형성한다.As shown in FIG. 2B, after the hole mask 34 is removed, the second interlayer insulating film 36 and the nitride film 37 are sequentially formed on the undoped polysilicon film 33.

여기서, 제2층간절연막(36)은 HDP-산화막, PE-TEOS, SOG 및 저유전율을 갖는 산화막 중에서 선택되며, 그 두께는 3000Å∼30000Å이다. 그리고, 질화막(37)은 500Å∼2000Å 두께로 형성된다.Here, the second interlayer insulating film 36 is selected from among HDP-oxide film, PE-TEOS, SOG, and oxide film having low dielectric constant, and its thickness is 3000 kPa to 30000 kPa. The nitride film 37 is formed to a thickness of 500 kPa to 2000 kPa.

다음으로, 질화막(37)상에 감광막을 다시 도포하고 노광 및 현상으로 패터닝하여 라인 마스크(38)를 형성한다. 이 때, 라인 마스크(38)는 전술한 홀 마스크(34)보다 선폭이 더 크다.Next, the photoresist film is applied again on the nitride film 37 and patterned by exposure and development to form a line mask 38. At this time, the line mask 38 has a larger line width than the above-described hole mask 34.

도 2c에 도시된 바와 같이, 도 2b의 라인 마스크(38)를 식각마스크로 하여 질화막(37)을 먼저 식각하고 연속해서 제2층간절연막(36)을 식각하여 라인(line)형태를 갖는 트렌치(39)를 형성한다.As shown in FIG. 2C, a trench having a line shape is formed by first etching the nitride layer 37 using the line mask 38 of FIG. 2B as an etch mask and subsequently etching the second interlayer insulating layer 36. 39).

이때, 제2층간절연막(36) 식각시 제2층간절연막(35)과 비도핑 폴리실리콘막 (33)의 식각선택비 차이에 따라 비도핑 폴리실리콘막(33)에서 식각이 멈추고, 비도핑 폴리실리콘막(33)내 도핑폴리실리콘막(35)은 비도핑된 폴리실리콘막(33)과의 식각속도 차이를 가져 제2층간절연막(36)을 식각하는 식각가스에 의해 식각된다.In this case, when the second interlayer insulating layer 36 is etched, the etch stops in the undoped polysilicon layer 33 according to the difference in the etching selectivity between the second interlayer insulating layer 35 and the undoped polysilicon layer 33. The doped polysilicon film 35 in the silicon film 33 is etched by an etching gas that etches the second interlayer insulating film 36 with a difference in etching speed from that of the undoped polysilicon film 33.

이와 같이 도핑 폴리실리콘막(35)이 식각되는 이유는, 폴리실리콘막은 도핑 농도가 증가할수록 식각속도가 빠르기 때문이다.The reason why the doped polysilicon film 35 is etched is because the polysilicon film has a higher etching rate as the doping concentration increases.

따라서, 도핑폴리실리콘막(35)이 식각되어 드러나는 제1층간절연막(32)이 연속적으로 식각되어 홀(40)이 형성되고, 홀(40) 형성시 제1층간절연막(32)의 식각은 하층 금속배선(31)이 노출될때까지 진행된다.Accordingly, the first interlayer dielectric layer 32, which is exposed by etching the doped polysilicon layer 35, is continuously etched to form holes 40, and when the hole 40 is formed, the first interlayer dielectric layer 32 is etched at a lower layer. It proceeds until the metal wiring 31 is exposed.

다음으로, 라인 마스크(38)를 제거하는데, 라인 마스크(38)가 통상의 감광막을 이용하므로 감광막 스트립 공정에 의해 제거되고, 감광막 스트립공정후 부산물들을 제거하기 위해 세정 공정을 실시한다. 이 때 세정공정시 통상적으로 알려진 EKC, ACT, R502 등의 솔벤트 용액을 이용한다.Next, the line mask 38 is removed, which is removed by the photoresist strip process because the line mask 38 uses a conventional photoresist film, and a cleaning process is performed to remove by-products after the photoresist strip process. In this case, a solvent solution such as EKC, ACT, or R502, which is commonly known in the washing process, is used.

상술한 실시예는 반도체 소자 제조 공정 중 듀얼 다마신 공정을 이용하는 워드라인 및 비트라인 공정시 라인패턴과 홀패턴을 동시에 형성하는 경우에 적용 가능하다.The above-described embodiment is applicable to a case in which a line pattern and a hole pattern are simultaneously formed in a word line and a bit line process using a dual damascene process in a semiconductor device manufacturing process.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예를 적용한 듀얼 다마신 공정에 의한 다층 금속배선의 제조 공정 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a multilayer metal wiring by a dual damascene process to which an embodiment of the present invention is applied.

도 3a에 도시된 바와 같이, 하층 금속배선(41)을 형성한 후, 하층금속배선(41)을 포함한 전면에 제1층간절연막(42)을 형성한 후, 제1층간절연막(42)을 평탄화한 결과물 전면에 비도핑 폴리실리콘막(43)을 형성한다.As shown in FIG. 3A, after the lower metal wiring 41 is formed, the first interlayer insulating film 42 is formed on the entire surface including the lower metal wiring 41, and then the first interlayer insulating film 42 is planarized. An undoped polysilicon film 43 is formed on the entire surface of the resultant product.

이 때, 제1층간절연막(42)은 HDP-산화막, PE-TEOS, SOG 및 저유전율을 갖는는 산화막 중에서 선택되고, 그 두께는 3000Å∼30000Å이다.At this time, the first interlayer insulating film 42 is selected from among HDP-oxide film, PE-TEOS, SOG, and oxide film having a low dielectric constant, and its thickness is 3000 kPa to 30000 kPa.

그리고, 비도핑 폴리실리콘막(43)은 500Å∼2000Å 두께로 형성된다The undoped polysilicon film 43 is formed to a thickness of 500 kPa to 2000 kPa.

다음으로, 비도핑 폴리실리콘막(43)상에 감광막을 도포하고 노광 및 현상으로 패터닝하여 비아 마스크(44)를 형성한 후, 비아 마스크(44)를 이온주입마스크로 이용하여 비아 마스크(44)에 의해 노출된 비도핑 폴리실리콘막(43)에 불순물(I)을 이온주입하여 도핑 폴리실리콘막(45)으로 개질시킨다.Next, after the photoresist is coated on the undoped polysilicon film 43 and patterned by exposure and development to form the via mask 44, the via mask 44 is used as the ion implantation mask. An impurity (I) is ion-implanted into the undoped polysilicon film 43 exposed by the dope to be modified into the dope polysilicon film 45.

이 때, 불순물(I)로는 As, P 및 B 중에서 선택된 하나를 이용하고, 이들 불순물들(I)은 1×E10∼1×E20atom/cm2의 도즈량으로 이온주입된다.At this time, one selected from As, P, and B is used as the impurity (I), and these impurities (I) are ion implanted at a dose of 1 × E 10 to 1 × E 20 atom / cm 2 .

도 3b에 도시된 바와 같이, 비아 마스크(44)를 제거한 후, 비도핑 폴리실리콘막(43)상에 제2층간절연막(46), 질화막(47)을 차례로 형성한다.As shown in FIG. 3B, after the via mask 44 is removed, the second interlayer insulating film 46 and the nitride film 47 are sequentially formed on the undoped polysilicon film 43.

여기서, 제2층간절연막(46)은 HDP-산화막, PE-TEOS, SOG 및 저유전율을 갖는 산화막 중에서 선택되며, 그 두께는 3000Å∼30000Å이다. 그리고, 질화막(47)은 500Å∼2000Å 두께로 형성된다.Here, the second interlayer insulating film 46 is selected from among HDP-oxide film, PE-TEOS, SOG, and oxide film having low dielectric constant, and its thickness is 3000 kPa to 30000 kPa. The nitride film 47 is formed to a thickness of 500 kPa to 2000 kPa.

다음으로, 질화막(47)상에 감광막을 다시 도포하고 노광 및 현상으로 패터닝하여 트렌치 마스크(48)를 형성한다. 이 때, 트렌치 마스크(48)는 전술한 비아 마스크(44)보다 선폭이 더 크다.Next, the photoresist film is applied again on the nitride film 47 and patterned by exposure and development to form the trench mask 48. At this time, the trench mask 48 has a larger line width than the via mask 44 described above.

도 3c에 도시된 바와 같이, 도 3b의 트렌치 마스크(48)를 식각마스크로 하여 질화막(47)을 먼저 식각하고 연속해서 제2층간절연막(46)을 식각하여 후속 상층 금속배선의 라인을 위한 트렌치(49)를 형성한다.As shown in FIG. 3C, the nitride film 47 is first etched using the trench mask 48 of FIG. 3B as an etch mask, and the second interlayer insulating film 46 is successively etched to form trenches for subsequent lines of upper metallization. Form 49.

이때, 제2층간절연막(46) 식각시 제2층간절연막(45)과 비도핑 폴리실리콘막 (43)의 식각선택비 차이에 따라 비도핑 폴리실리콘막(43)에서 식각이 멈추고, 비도핑 폴리실리콘막(43)내 도핑폴리실리콘막(45)은 비도핑된 폴리실리콘막(43)과의 식각속도 차이를 가져 제2층간절연막(46)을 식각하는 식각가스에 의해 식각된다.In this case, when the second interlayer insulating layer 46 is etched, the etch stops in the undoped polysilicon layer 43 according to the difference in the etching selectivity between the second interlayer insulating layer 45 and the undoped polysilicon layer 43. The doped polysilicon film 45 in the silicon film 43 is etched by an etching gas that etches the second interlayer insulating film 46 with a difference in etching speed from that of the undoped polysilicon film 43.

이와 같이 도핑 폴리실리콘막(45)이 식각되는 이유는, 폴리실리콘막은 도핑 농도가 증가할수록 식각속도가 빠르기 때문이다.The reason why the doped polysilicon film 45 is etched is because the polysilicon film has a higher etching rate as the doping concentration increases.

따라서, 도핑폴리실리콘막(45)이 식각되어 드러나는 제1층간절연막(42)이 연속적으로 식각되어 비아홀(50)이 형성되고, 비아홀(50) 형성시 제1층간절연막(42)의 식각은 하층 금속배선(41)이 노출될때까지 진행된다.Accordingly, the first interlayer insulating layer 42, which is exposed by etching the doped polysilicon layer 45, is continuously etched to form the via holes 50, and when the via holes 50 are formed, the first interlayer insulating layer 42 is etched under the lower layer. It proceeds until the metal wiring 41 is exposed.

다음으로, 트렌치 마스크(48)를 제거하는데, 트렌치마스크(48)가 통상의 감광막을 이용하므로 감광막 스트립 공정에 의해 제거되고, 감광막 스트립공정후 부산물들을 제거하기 위해 세정 공정을 실시한다. 이 때 세정공정시 통상적으로 알려진 EKC, ACT, R502 등의 솔벤트 용액을 이용한다.Next, the trench mask 48 is removed, and the trench mask 48 is removed by a photoresist strip process because it uses a conventional photoresist film, and a cleaning process is performed to remove by-products after the photoresist strip process. In this case, a solvent solution such as EKC, ACT, or R502, which is commonly known in the washing process, is used.

다음으로, 도 3d에 도시된 바와 같이, 전면에 구리 또는 알루미늄과 같은 금속막을 증착하고 질화막(47)의 표면이 노출될때까지 화학적기계적연마(CMP)를 실시하여 트렌치(49) 및 비아홀(50)에 매립되는 상층 금속배선(51)을 형성한다. 여기서, 상층 금속배선(51) 형성시 하층 금속배선(41)과의 접속을 위한 비아(51a)가 동시에 형성된다.Next, as shown in FIG. 3D, a metal film such as copper or aluminum is deposited on the entire surface, and chemical mechanical polishing (CMP) is performed until the surface of the nitride film 47 is exposed to form the trench 49 and the via hole 50. An upper metal wiring 51 embedded in the upper portion is formed. Here, when the upper metal wiring 51 is formed, vias 51a for connection with the lower metal wiring 41 are simultaneously formed.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

상술한 본 발명은 비아 식각 공정없이 후속 트렌치 공정시 라인 및 비아홀을 동시에 형성하므로써 다수의 식각과정에 따른 어택을 감소시키고 아울러 공정을 단순화시켜 소자의 특성을 안정화시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention described above has the effect of stabilizing the characteristics of the device by reducing the attack caused by a plurality of etching process by simplifying the process by forming a line and a via hole at the same time in the subsequent trench process without a via etching process.

Claims (5)

제1층간절연막상에 이온주입에 의해 식각속도가 빨라지는 제1식각정지막을 형성하는 단계;Forming a first etch stop layer on the first interlayer insulating layer, the etch rate of which is increased by ion implantation; 상기 제1식각정지막상에 홀마스크를 형성하는 단계;Forming a hole mask on the first etch stop layer; 상기 홀마스크에 의해 노출된 상기 제1식각정지막의 일부분에 불순물을 이온주입하는 단계;Implanting impurities into a portion of the first etch stop layer exposed by the hole mask; 상기 홀마스크를 제거하는 단계;Removing the hole mask; 상기 불순물이 이온주입된 제1식각정지막을 포함한 전면에 제2층간절연막, 제2식각정지막을 차례로 형성하는 단계;Sequentially forming a second interlayer insulating film and a second etch stop film on the entire surface including the first etch stop film implanted with impurities; 상기 제2식각정지막상에 상기 홀마스크보다 큰 선폭을 갖는 라인 마스크를 형성하는 단계; 및Forming a line mask having a line width greater than that of the hole mask on the second etch stop layer; And 상기 라인 마스크를 식각마스크로 하여 상기 제2식각정지막과 상기 제2층절연막을 식각하여 라인 패턴을 형성하면서 동시에 상기 제1층간절연막을 관통하는 홀패턴을 형성하는 단계Etching the second etch stop layer and the second layer insulating layer using the line mask as an etch mask to form a line pattern and simultaneously form a hole pattern penetrating the first interlayer insulating layer. 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 듀얼 다마신 패턴의 형성 방법.Method of forming a dual damascene pattern, characterized in that consisting of. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1식각정지막은 비도핑 폴리실리콘막이고, 상기 제2식각정지막은 질화막인 것을 특징으로 하는 듀얼 다마신 패턴의 형성 방법.Wherein the first etch stop layer is an undoped polysilicon layer, and the second etch stop layer is a nitride layer. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 불순물을 이온주입하는 단계에서,In the step of implanting the impurity, 상기 불순물은 As, P 및 B 중에서 선택된 하나를 이용하고, 1×E10∼1×E20atom/cm2의 도즈량으로 이온주입되는 것을 특징으로 하는 듀얼 다마신 패턴의 형성 방법.The impurity is ion-implanted in a dose of 1 × E 10 ~ 1 × E 20 atom / cm 2 using one selected from As, P and B, the dual damascene pattern forming method. 제1금속배선층상에 제1층간절연막을 형성하는 단계,Forming a first interlayer insulating film on the first metal wiring layer, 상기 제1층간절연막상에 비도핑 폴리실리콘막을 형성하는 단계;Forming an undoped polysilicon film on the first interlayer insulating film; 상기 비도핑 폴리실리콘막상에 비아 마스크를 형성하는 단계;Forming a via mask on the undoped polysilicon film; 상기 비아 마스크에 의해 노출된 상기 비도핑 폴리실리콘막의 일부분을 도핑 폴리실리콘막으로 개질시키는 단계;Modifying a portion of the undoped polysilicon film exposed by the via mask with a dope polysilicon film; 상기 비아 마스크를 제거하는 단계;Removing the via mask; 상기 개질된 비도핑 폴리실리콘막을 포함한 전면에 제2층간절연막, 질화막을 차례로 형성하는 단계;Sequentially forming a second interlayer insulating film and a nitride film on the entire surface including the modified undoped polysilicon film; 상기 질화막상에 상기 비아 마스크보다 큰 선폭을 갖는 트렌치 마스크를 형성하는 단계;Forming a trench mask having a line width greater than that of the via mask on the nitride film; 상기 트렌치 마스크를 식각마스크로 하여 상기 질화막과 상기 제2층절연막을 식각하여 트렌치를 형성하면서 동시에 상기 제1층간절연막을 관통하는 비아홀을 형성하는 단계; 및Etching the nitride layer and the second layer insulating layer using the trench mask as an etch mask to form a trench and simultaneously forming a via hole penetrating the first interlayer insulating layer; And 상기 트렌치 및 상기 비아홀을 통해 상기 제1금속배선층에 접속되는 제2금속배선층을 형성하는 단계Forming a second metal wiring layer connected to the first metal wiring layer through the trench and the via hole; 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 듀얼 다마신 공정에 의한 다층 금속배선의 형성 방법.Method for forming a multi-layer metal wiring by the dual damascene process, characterized in that made. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 비도핑 폴리실리콘막의 일부분을 도핑 폴리실리콘막으로 개질시키는 단계는, As, P 및 B 중에서 선택된 하나의 불순물을 1×E10∼1×E20atom/cm2의 도즈량으로 이온주입하여 이루어짐을 특징으로 하는 듀얼 다마신 공정에 의한 다층 금속배선의 형성 형성 방법.The step of modifying a portion of the undoped polysilicon film to a doped polysilicon film, is carried out by ion implantation of one of the impurities selected from As, P and B in a dose of 1 × E 10 ~ 1 × E 20 atom / cm 2 Forming method of forming a multi-layered metal wiring by a dual damascene process characterized in that.
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