KR20070064095A - Method for fabricating dial damascene pattern of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a는 종래 기술에 따른 듀얼다마신 공정을 이용한 금속배선 제조 방법을 간략히 도시한 도면, Figure 1a is a simplified view showing a metal wire manufacturing method using a dual damascene process according to the prior art,
도 1b는 종래 기술에 따른 마이크로 트렌치를 나타낸 도면,Figure 1b is a view showing a micro trench according to the prior art,
도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른 비아 퍼스트 듀얼다마신(Via first Dual damascene) 공정의 일 예를 도시한 도면,2A to 2D illustrate an example of a Via first Dual damascene process according to the prior art;
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예에 따른 비아 퍼스트 듀얼다마신 공정을 도시한 공정 단면도.3A through 3E are cross-sectional views illustrating a via first dual damascene process according to an exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
31 : 하부 구조물 32 : 층간 절연막31: lower structure 32: interlayer insulating film
33a : 폴리실리콘 패턴 34 : 비아 마스크33a: polysilicon pattern 34: via mask
35 : 캡핑막 36 : 트렌치 마스크35: capping film 36: trench mask
37 : 트렌치 38 : 비아홀37: trench 38: via hole
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 마이크로 트렌치 발생이 억제된 듀얼다마신 패턴의 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근에 반도체소자의 금속배선으로 구리(Cu)를 적용하고자 라인 형태의 트렌치(Trench)와 비아홀(Via hole)을 동시에 형성하는 듀얼다마신(Dual damascene) 공정을 이용하고 있다.Recently, in order to apply copper (Cu) as a metal wiring of a semiconductor device, a dual damascene process of simultaneously forming a trench and a via hole in a line shape is used.
도 1a는 종래 기술에 따른 듀얼다마신 공정을 이용한 금속배선 제조 방법을 간략히 도시한 도면이고, 도 1b는 종래 기술에 따른 마이크로 트렌치를 나타낸 도면이다.FIG. 1A is a view schematically illustrating a method for manufacturing metal wiring using a dual damascene process according to the prior art, and FIG. 1B is a view showing a micro trench according to the prior art.
도 1a를 참조하면, 소정 공정이 완료된 하부 구조물(11)을 형성한 후, 하부 구조물(11) 상에 식각 저지막(12)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, after forming a
이어서, 식각 저지막(12) 상에 층간 절연막(ILD, 13)을 형성한다.Subsequently, interlayer insulating films ILD and 13 are formed on the
이어서, 층간 절연막(13)을 선택적으로 식각하여 트렌치 형태의 듀얼다마신 패턴(Dual damascene, 14)을 형성한다.Subsequently, the
이어서, 듀얼다마신 패턴(14)에 매립되는 금속배선(15)을 형성한다.Subsequently, the metal wiring 15 embedded in the dual
종래 기술의 듀얼다마신 공정에 있어서, 식각 저지막(12)으로 SiC, SiN 등이 사용된다. 하지만, 이들 물질은 유전율이 높다는 단점이 있다.In the dual damascene process of the prior art, SiC, SiN, or the like is used as the
이를 해결하기 위해 식각 저지막(12)을 사용하지 않을 경우에는, 도 1b에 도시된 것처럼, 듀얼다마신 패턴, 특히 트렌치의 모서리가 식각이 더 되는 마이크로 트렌치(Micro trench)가 형성되는 문제가 있다.When the
이러한 마이크로 트렌치는 금속배선의 신뢰성을 저하시킨다.Such micro trenches reduce the reliability of the metallization.
도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른 비아 퍼스트 듀얼다마신(Via first Dual damascene) 공정의 일 예를 도시한 도면이다.2A to 2D illustrate an example of a Via first Dual damascene process according to the prior art.
도 2a에 도시된 바와 같이, 금속배선 등의 하부 구조물(21) 상에 층간 절연막(22)을 형성한 후, 층간 절연막(22) 상에 캡핑막(23)을 형성한다. 이어서, 캡핑막(23) 상에 비아 마스크(24)를 형성하기 위한 PEP 공정을 진행한다.As shown in FIG. 2A, after forming the
이후, 비아 마스크(24)를 식각 마스크로 하여 캡핑막(23)과 층간 절연막(22)을 식각하여 비아홀(25)을 형성한다.Subsequently, the
도 2b에 도시된 바와 같이, 비아 마스크(24)를 스트립한 후, 비아홀(25)을 채울 때까지 노보락(Novolac, 26)을 형성한다. 이후, 노보락(26)을 리세스(recess)시켜 비아홀(25)을 일부 채우는 형태로 잔류시킨다.As shown in FIG. 2B, after the
도 2c에 도시된 바와 같이, 트렌치 마스크(27) 형성을 위한 PEP 공정을 진행한 후, 트렌치 마스크(27)를 식각 마스크로 하여 캡핑막(23)과 층간 절연막(22)을 식각하여 트렌치(28)를 형성한다.As shown in FIG. 2C, after the PEP process for forming the
이어서, 스트립 공정을 수행함으로써, 도 2d에 도시된 바와 같이, 잔류하는 트렌치 마스크(27)를 제거하는데, 이때 노보락(26)도 동시에 스트립됨으로써 비아홀(25)이 오픈된다.Subsequently, by performing a stripping process, as shown in FIG. 2D, the
그러나, 상술한 바와 같은 비아 퍼스트 듀얼다마신 공정은 비아홀을 형성한 후 트렌치를 형성하기 위해 노보락(26)과 리세스 공정이라는 추가 공정 스텝을 거쳐야 한다. 이러한 노보락 및 리세스 공정은 트렌치를 형성하는 동안 비아홀을 보호하기 위하여 필요한 공정이지만 이들 공정을 거치지 않는다면 좀 더 생산성이 향 상될 것이다.However, the via first dual damascene process, as described above, requires an additional process step, a
또한, 비아 퍼스트 듀얼다마신 공정의 트렌치 형성시 식각 저지막을 사용하지 않으므로 도 1b와 같은 마이크로 트렌치가 형성되는 것을 피할 수 없다는 문제가 있다.In addition, since the etch stop layer is not used to form the trench in the via first dual damascene process, there is a problem in that formation of the micro trench as shown in FIG. 1B is inevitable.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 듀얼다마신 공정시 트렌치의 모서리에 마이크로 트렌치가 형성되는 것을 방지할 수 있는 반도체소자의 듀얼다마신 패턴 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method of forming a dual damascene pattern of a semiconductor device capable of preventing the formation of micro trenches at the corners of the trench during the dual damascene process.
또한, 본 발명의 다른 목적은 노보락 형성 및 리세스 공정을 진행함이 없이 비아홀을 보호할 수 있는 반도체소자의 듀얼다마신 패턴 형성 방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for forming a dual damascene pattern of a semiconductor device capable of protecting via holes without proceeding with the novolak formation and recess processes.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 듀얼다마신 패턴 형성 방법은 소정 공정이 완료된 하부 구조물 상부에 층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 층간 절연막 상에 폴리실리콘을 형성하는 단계와, 상기 폴리실리콘을 선택적으로 식각하여 홀 형태의 오프닝을 갖는 폴리실리콘 패턴을 형성하는 단계와, 상기 폴리실리콘 패턴의 오프닝을 채울 때까지 전면에 캡핑막을 형성하는 단계와, 상기 캡핑막 상에 트렌치 마스크를 형성하는 단계와, 상기 트렌치 마스크를 식각 마스크로 하여 상기 캡핑막을 식각하여 트렌치를 형성함과 동시에 상기 트렌치 형성시 식각 저지막으로 사용된 상기 폴리실리콘 패턴을 식각 마스크로 상기 폴리실리콘 패턴의 오프닝 아 래의 층간 절연막을 식각하여 비아홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The dual damascene pattern forming method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming an interlayer insulating film on the lower structure, a predetermined process is completed, forming a polysilicon on the interlayer insulating film, and selectively selecting the polysilicon Forming a polysilicon pattern having an opening in the form of a hole by etching, forming a capping layer over the entire surface until the opening of the polysilicon pattern is filled, and forming a trench mask on the capping layer; Etching the capping layer using the trench mask as an etch mask to form a trench, and etching the interlayer insulating layer below the opening of the polysilicon pattern using the polysilicon pattern used as an etch stop layer when the trench is formed. To form a via hole.
또한, 본 발명에 있어서, 폴리실리콘 패턴을 형성하는 단계는 폴리실리콘 상에 감광막을 이용하여 비아홀과 동일한 크기의 오프닝을 갖는 비아 마스크를 형성하는 단계와, 비아 마스크를 식각 마스크로 하여 폴리실리콘을 식각하는 단계와, 비아 마스크를 스트립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 폴리실리콘은 2000Å∼2500Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the forming of the polysilicon pattern may include forming a via mask having an opening having the same size as the via hole on the polysilicon using a photoresist, and etching the polysilicon using the via mask as an etching mask. And a step of stripping the via mask, wherein the polysilicon is formed to a thickness of 2000 GPa to 2500 GPa.
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 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예에 따른 비아 퍼스트 듀얼다마신 공정을 도시한 공정 단면도이다.3A to 3E are cross-sectional views illustrating a via first dual damascene process according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3a에 도시된 바와 같이, 금속배선 등의 소정 공정이 완료된 하부 구조물(31) 상에 층간 절연막(32)을 형성한 후, 층간 절연막(32) 상에 폴리실리콘(33)을 증착한다. 여기서, 층간 절연막(32)은 FSG로 형성하며, 폴리실리콘(33)은 식각 저지막 역할을 한다. 바람직하게, 폴리실리콘(33)은 2000??∼2500?? 두께로 형성한다.As shown in FIG. 3A, an
이어서, 폴리실리콘(33) 상에 후속 비아홀과 동일한 크기의 오프닝(도시 생략)을 갖는 비아 마스크(Via mask, 34)를 형성하기 위한 PEP 공정을 진행한다. 즉, 폴리실리콘(33) 상에 감광막(Photoresist)를 도포(Coating)한 후, 노광(Exposure) 및 현상(Develop)을 진행하여 비아 마스크(34)를 형성한다. 이상의 공정을 'PEP 공정'이라고 일컫는다.Subsequently, a PEP process is performed on the
도 3b에 도시된 바와 같이, 비아 마스크(34)를 식각 마스크로 하여 폴리실리콘(33)을 식각하여 폴리실리콘 패턴(33a)을 형성한다. 이때, 폴리실리콘 패턴(33a)은 식각에 의해 소정 폭의 오프닝(opening, 33b)을 갖는다. 여기서, 오프닝(33b)은 홀 형태(Hole type)로서 후속 비아홀 오픈을 위한 것이다. 그리고, 폴리실리콘(33)의 식각은 RIE(Reactive Ion Etching) 방식을 이용하는데, 식각 가스로는 HBr 또는 Cl2를 사용한다.As shown in FIG. 3B, the
이후, 비아 마스크(34)를 스트립한다. 이때, 비아 마스크(34)가 감광막으로 형성된 물질이므로 애셔(Asher)를 이용하여 스트립한다.The via
도 3c에 도시된 바와 같이, 폴리실리콘 패턴(33a)의 오프닝(33b)을 채울 때까지 폴리실리콘 패턴(33a) 상에 캡핑막(35)을 증착한다. 여기서, 캡핑막(35)은 실레인(SiH4)을 소스로 이용한 산화막(Cap SiH4라 일컬음) 또는 다른 캡핑 산화막(Capping oxide)으로 형성한다. 상기 캡핑막(35)은 후속 식각을 통해 트렌치를 제공하므로, 예정된 깊이의 트렌치 깊이 타겟만큼의 두께로 형성한다.As shown in FIG. 3C, the
이어서, 캡핑막(35) 상에 트렌치 마스크(Trench mask, 36)를 형성하기 위한 PEP 공정을 진행한다. 즉, 캡핑막(35) 상에 감광막(Photoresist)를 도포(Coating)한 후, 노광(Exposure) 및 현상(Develop)을 진행하여 트렌치 마스크(36)를 형성한다. Subsequently, a PEP process is performed to form a
도 3d에 도시된 바와 같이, 트렌치 마스크(36)를 식각 마스크로 이용한 RIE 방식의 식각을 통해 트렌치(Trench, 37)와 비아홀(Via hole, 38)을 동시에 오픈시키는 듀얼다마신 공정을 진행한다. As shown in FIG. 3D, a dual damascene process for simultaneously opening the
먼저, 트렌치 마스크(36)를 식각 마스크로 하여 캡핑막(35)을 식각하여 라인 형태의 트렌치(37)를 오픈시킨다. 이때, 캡핑막(35) 아래의 폴리실리콘 패턴(33a)은 식각 저지막 역할을 한다. 즉, 트렌치(37) 형성을 위한 식각 공정시 높은 선택비를 가져 캡핑막(35) 식각시에 식각되지 않고 식각 저지막 역할을 수행한다. 이때, 폴리실리콘 패턴(33a)의 일부 손실이 발생할 수는 있으나, 후속 비아홀(38)의 오픈이 완료될 때까지 높은 선택비로 인해 여전히 남아 있게 된다.First, the
그리고, 트렌치(37) 형성시에 폴리실리콘 패턴(33a) 상부의 캡핑막(35) 식각 후 노출되는 폴리실리콘 패턴(33a)의 오프닝(33b)에 채워진 캡핑막(35)도 식각되어 폴리실리콘 패턴(33a)의 오프닝(33b)이 오픈된다.In addition, the
이처럼, 폴리실리콘 패턴(33a)이 식각 저지막 역할을 함으로써, 트렌치(37) 오픈시 트렌치(37)의 모서리에서 마이크로 트렌치가 발생하지 않는다. 그리고, 트렌치(37) 형성시에 폴리실리콘 패턴(33a)의 오프닝(33b) 아래에는 층간 절연막(32)이 존재하고, 비아홀이 아직 형성되지 않은 상태이므로 노보락 및 리세스 공정을 진행할 필요가 없다. As such, since the
연속해서, 트렌치(37) 형성시에 후에 남아있는 트렌치 마스크(36) 및 폴리실리콘 패턴(33a)을 식각 마스크로 하여 폴리실리콘 패턴(33a)의 오프닝(33b) 아래의 층간 절연막(32)을 식각되어 비아홀(38)을 오픈시킨다. 여기서, 비아홀(38)은 홀 형태가 되는데, 이는 폴리실리콘 패턴(33a)의 오프닝(33b)이 홀 형태이기 때문이다. 한편, 상기 비아홀(38)이 형성되는 동안에 폴리실리콘 패턴(33a)이 식각 저지막 역할을 하므로, 트렌치(37)는 더 이상 깊어지지 않는다. 즉, 실질적으로 비아홀(38) 오픈시에는 폴리실리콘 패턴(33a)이 식각 마스크 역할을 한다.Subsequently, the
위와 같이, 트렌치 마스크(36)를 이용한 듀얼다마신 공정시 트렌치(37)와 비아홀(38)을 동시에 오픈 시킬 때, 폴리실리콘 패턴(33a)을 식각 저지막으로 사용함으로서 마이크로 트렌치가 형성되는 것을 방지할 수 있다.As described above, when the
도 3e에 도시된 바와 같이, 트렌치 마스크(36)를 스트립한다. 이때, 트렌치 마스크(36)가 감광막으로 형성된 물질이므로 애셔(Asher)를 이용하여 스트립한다.As shown in FIG. 3E, the
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시 예는 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 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above 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 듀얼다마신 공정시 식각 저지막으로 폴리실리콘을 사용함으로써 마이크로 트렌치가 형성되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention described above has an effect of preventing the formation of micro trenches by using polysilicon as an etch stop layer during the dual damascene process.
또한, 본 발명은 듀얼다마신 공정에 있어서 노보락(Novolac) 및 리세스(Recess) 공정을 진행하지 않아도 되므로 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention does not need to proceed with the Novolac and Recess processes in the dual damascene process, thereby simplifying the process.
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KR1020050124648A KR20070064095A (en) | 2005-12-16 | 2005-12-16 | Method for fabricating dial damascene pattern of semiconductor device |
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2005
- 2005-12-16 KR KR1020050124648A patent/KR20070064095A/en not_active Application Discontinuation
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