KR20050009426A - 반도체의 아이엠디 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체의 IMD 형성방법에 관한 것으로, HDP로 메탈과 메탈 사이를 좁게 만든 후, PECVD을 이용하여 보이드(void)를 형성하여 알루미늄(Al) 디바이스에서 RC 딜레이(delay)를 최소화하도록 하는 목적을 갖는다. 이러한 목적을 달성하기 위한 공정 과정은 메탈이 증착(deposition)된 웨이퍼 상에 PR를 도포하고, 감광하여 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 메탈 마스크 패턴을 형성한 후, HDP를 이용하여 라이너 산화막(liner oxide)을 형성하는 단계와, 형성된 라이너 산화막에 대하여 건식 식각을 수행하여 메탈 상부의 HDP 산화막을 제거하고, 메탈 측벽의 상부를 라운딩하는 단계와, 메탈 상부의 HDP 산화막이 제거된 상태에서, PECVD를 이용하여 캡 산화막(cap oxide)을 증착하여 보이드를 형성시킨 후, 캡 산화막을 CMP하여 평탄화하는 단계를 포함한다. 따라서, 로우(low) k 재료에 의해 전기적 특성이 열악하고, 후속 구리(Cu) CMP 시 기계적으로 잘 견디지 못하게 되는 결점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체의 아이엠디 형성방법{METHOD FOR FORMATING IMD IN SEMICONDUCTOR}
본 발명은 반도체의 아이엠디(inter metal dielectric, IMD) 형성방법에 관한 것으로, 특히, HDP로 메탈과 메탈 사이를 좁게 만든 후, 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)을 이용하여 보이드(void)를 형성하여 알루미늄(Al) 디바이스에서 RC 딜레이(delay)를 최소화하도록 하는 방법에 관한 것이다.
통상적으로, IMD는 도 1a에 도시된 바와 같이, 메탈(10)이 증착(deposition)된 웨이퍼 상에 포토 레지스트(Photo Resist, PR)(20)를 도포하고, 감광하여 RIE(Reactive Ion Etch, RIE)를 위한 PR(20) 패턴을 형성한다.
이후, 도 1b를 참조하면, RIE 공정을 통해 메탈 라인을 형성한 후, HDP를 이용하여 IMD 갭 필(gap fill)(30)을 실시한 다음에, 도 1c와 같이, PECVD(40)를 이용하여 캡 산화막(cap oxide)을 형성하고 이를 CMP하여 평탄화한다.
이와 같이, IMD는 갭 필(gap fill)을 가장 중요하게 다루는 부분이다. 즉, 디바이스(device) 전체 신호의 딜레이가 백 엔드, 다시 말해서, 메탈과 IMD에 의한 RC 딜레이에 의존하는 실정이다.
이에, 메탈은 알루미늄(Al)에서 구리(Cu)로 변화해 가는 실정이고, IMD는 SiO2에서 FSG(Fluorine doped Silicon Glass)로 변화해 가는 실정이며, 현재에는 이보다 더 낮은 k 값을 갖는 로우(low) k로 변화해 간다.
그러나, 로우(low) k 재료는 전기적 특성이 열악하고, 후속 구리(Cu) CMP 시 기계적으로 잘 견디지 못하게 되는 문제점을 갖고 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 HDP로 메탈과 메탈 사이를 좁게 만든 후, PECVD을 이용하여 보이드(void)를 형성하여 알루미늄(Al) 디바이스에서 RC 딜레이(delay)를 최소화하도록 하는 반도체의 IMD 형성방법을 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 반도체의 IMD 형성방법은 메탈이 증착(deposition)된 웨이퍼 상에 PR를 도포하고, 감광하여 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 메탈 마스크 패턴을 형성한 후, HDP를 이용하여 라이너 산화막(liner oxide)을 형성하는 단계와, 형성된 라이너 산화막에 대하여 건식 식각을 수행하여 메탈 상부의 HDP 산화막을 제거하고, 메탈 측벽의 상부를 라운딩하는 단계와, 메탈 상부의 HDP 산화막이 제거된 상태에서, PECVD를 이용하여 캡 산화막(cap oxide)을증착하여 보이드를 형성시킨 후, 캡 산화막을 CMP하여 평탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 기존 반도체의 아이엠디 형성방법에 대하여 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 반도체의 아이엠디 형성방법에 대하여 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체의 IMD 형성방법에 대하여 도시한 도면이다.
즉, 도 2a를 참조하면, 메탈(10)이 증착(deposition)된 웨이퍼 상에 PR(20)를 도포하고, 감광하여 마스크 패턴을 형성한다. 이때, 메탈은 베리어 메탈(barrier metal)/알루미늄(Al)/베리어 메탈의 시퀀스(sequence)로 수행한다.
이후, 도 2b를 참조하면, RIE 공정을 통해 메탈(10) 패턴을 형성한 후, 도 2c에 도시된 바와 같이, HDP를 이용하여 라이너 산화막(liner oxide)(50)을 형성한다. 이때, 형성되는 라이너 산화막은 USG(Undoped Silicon Glass)나 FSG(Fluorine doped Silicon Glass)이다.
다음으로, 도 2d를 참조하면, 형성된 라이너 산화막(50)에 대하여 건식 식각을 수행하여 메탈(10) 상부의 HDP 산화막을 제거하고, 측벽의 상부를 라운딩(rounding)한다. 이때, 하부 HDP 산화막도 일부 제거됨에 따라 갭 필(gap fill)이 어렵게 되는 것이다.
이후, 도 2e에 도시된 바와 같이, 메탈(10) 상부의 HDP 산화막이 제거된 상태에서, PECVD(60)를 이용하여 캡 산화막(cap oxide)을 증착한다. 이때, PECVD(60)는 SiH4를 기본 가스(gas)로 한 USG 또는 FSG로 한다. 이로 인하여, PE-SiH4 CVD의특성상 좁아진 메탈과 메탈 갭 사이에 보이드(void)(70)가 형성되는 것이다.
최종적으로, 도 2f와 같이, 보이드가 형성된 캡 산화막을 CMP(80)하여 평탄화한다.
따라서, HDP로 메탈과 메탈 사이를 좁게 만든 다음에, PECVD를 이용하여 인위적으로 보이드를 형성하는 과정으로 RC 딜레이에서 가장 중요한 메탈간의 k 값이 낮아지도록 한다.
상기와 같이 설명한 본 발명은 HDP로 메탈과 메탈 사이를 좁게 만든 후, PECVD을 이용하여 보이드(void)를 형성하여 알루미늄(Al) 디바이스에서 RC 딜레이(delay)를 최소화함으로써, 로우(low) k 재료에 의해 전기적 특성이 열악하고, 후속 구리(Cu) CMP 시 기계적으로 잘 견디지 못하게 되는 결점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 반도체의 아이엠디(inter metal dielectric, IMD) 형성방법에 있어서,
    메탈이 증착(deposition)된 웨이퍼 상에 PR를 도포하고, 감광하여 마스크 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 메탈 마스크 패턴을 형성한 후, HDP를 이용하여 라이너 산화막(liner oxide)을 형성하는 단계와,
    상기 형성된 라이너 산화막에 대하여 건식 식각을 수행하여 상기 메탈 상부의 HDP 산화막을 제거하고, 상기 메탈 측벽의 상부를 라운딩하는 단계와,
    상기 메탈 상부의 HDP 산화막이 제거된 상태에서, PECVD를 이용하여 캡 산화막(cap oxide)을 증착하여 보이드를 형성시킨 후, 상기 캡 산화막을 CMP하여 평탄화하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체의 IMD 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이너 산화막은, USG(Undoped Silicon Glass)나 FSG(Fluorine doped Silicon Glass)인 것을 특징으로 하는 반도체의 IMD 형성방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이너 산화막은, 100∼1000Å의 두께인 것을 특징으로 하는 반도체의IMD 형성방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메탈 측벽의 상부를 라운딩하여 상기 메탈 하부 HDP 산화막을 일부 제거하여 갭 필(gap fill)을 어렵게 하는 것을 특징으로 하는 반도체의 IMD 형성방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 PECVD는, SiH4를 기본 가스(gas)로 한 USG 또는 FSG인 것을 특징으로 하는 반도체의 IMD 형성방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 PECVD는, 1000∼20000Å의 두께인 것을 특징으로 하는 반도체의 IMD 형성방법.
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