KR20070105827A - Method for manufacturing semiconductor device having repair fuse - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 리페어 퓨즈를 구비한 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도,1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a repair fuse according to the prior art;
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리페어 퓨즈를 구비한 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도. 2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a repair fuse according to a preferred embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
31 : 기판 32 : 제1층간절연막31
33 : 제1금속배선 34 : 제2층간절연막33: first metal wiring 34: second interlayer insulating film
35 : 비아콘택 36 : Al35: Via contact 36: Al
37 : TiN 38 : 보호막용 산화막37 TiN 38 oxide film for protective film
39 : 보호막용 질화막 40 : 마스크 패턴(포토레지스트 패턴)39 nitride film for
41 : 패드 오픈부 42 : 퓨즈 오픈부41: pad open part 42: fuse open part
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 리페어(Repair) 퓨즈(Fuse)를 구비한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device having a repair fuse.
반도체 소자의 결함(fail)이 발생한 경우에 결함이 발생한 부분을 리페어하기 위하여 퓨즈를 사용하고 있는데, 퓨즈는 추가적인 공정으로 따로 형성하는 것은 아니고 비트라인(Bit line), 워드라인(Word line) 또는 캐패시터의 플레이트 라인(Plate line)을 이루는 도전층을 이용하여 형성한다. 통상적으로, 리페어 퓨즈 상에는 얇은 절연막을 구비된 리페어 오픈부가 형성된다. In the case of a semiconductor device failure, a fuse is used to repair the defective part. The fuse is not formed by an additional process, but a bit line, a word line, or a capacitor is used. It is formed using a conductive layer forming a plate line. Typically, a repair open part having a thin insulating film is formed on the repair fuse.
또한 반도체 소자는 후속 와이어 본딩을 위한 패드(Pad) 오픈부를 구비한다.The semiconductor device also has a pad opening for subsequent wire bonding.
이러한 반도체 소자를 제조함에 있어, 리페어 오픈부와 패드 오픈부는 한번의 마스크 및 식각 공정(Mask & Etch Process)으로 함께 형성되거나 별도의 마스크 및 식각 공정으로 각각 형성될 수 있다.In manufacturing the semiconductor device, the repair open part and the pad open part may be formed together in one mask and etching process or may be formed in separate mask and etching processes, respectively.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 리페어 퓨즈를 구비한 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도로서, 리페어 오픈부와 패드 오픈부를 별도의 마스크 및 식각 공정으로 각각 형성하는 것을 보여주고 있다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device having a repair fuse according to the related art, and show that the repair open part and the pad open part are formed by separate mask and etching processes, respectively.
도 1a에 도시된 바와 같이, DRAM과 같은 반도체 소자를 구현하기 위한 소정의 구조가 형성된 기판(11) 상부에 제1층간절연막(12)이 형성된다. 제1층간절연막(12) 상에는 제1금속배선(13a)이 형성된다. 제1금속배선(13)은 예컨대 알루미 늄(Al)과 같은 금속층으로 형성한다. 한편, 제1금속배선(13a)으로 사용된 금속층은 기판의 퓨즈 영역에도 패터닝되어 리페어 퓨즈(13b)로서 형성된다.As shown in FIG. 1A, a first interlayer
다음으로, 제1금속배선(13a)을 포함하는 전면에 제2층간절연막(14)을 형성하고, 제2층간절연막(14)의 소정 영역을 관통하는 비아 콘택(15)을 형성한다. 그리고 나서, 비아 콘택(15)과 연결되도록 제2층간절연막(14) 상에 제2금속배선(100)이 형성된다. 여기서, 제2금속배선(100)은 Al(16)과 TiN(17)이 적층된 구조가 사용된다. 계속해서, 제2금속배선(100)을 포함하는 전체구조 상에 보호막(passivation layer)로서 산화막(18)과 질화막(19)이 적층된다. Next, a second
다음으로, 퓨즈 마스크 및 식각 공정으로 퓨즈 오픈부(20)가 형성된다. 이때 질화막(19), 산화막(18) 및 제2층간절연막(14)을 차례로 식각되며, 제2층간절연막(14)은 리페어 퓨즈(13b) 상에 얇은 두께(예컨대 300∼500㎚)를 남기는 타겟으로 식각이 진행된다. Next, the fuse
도 1b에 도시된 바와 같이, 패드 마스크 및 식각 공정에 의해 패드오픈부(21)가 형성된다. 이때 질화막(19), 산화막(18) 및 TiN(17)이 차례로 식각되어 Al(16)이 노출된다. As shown in FIG. 1B, the pad opening portion 21 is formed by a pad mask and an etching process. At this time, the
상술한 바와 같이, 종래 기술에는 소자가 고집적화됨에 따라 플레이트 라인 상부에 있는 배선용 금속을 퓨즈로 사용하는 추세이다. 그리고, 퓨즈 오픈부와 패드 오픈부를 별도의 마스크 및 식각 공정으로 각각 형성하고 있다. 이와 같이 배선용 금속층을 퓨즈로 사용하는 경우에는 별도의 마스크 및 식각 공정으로 패드 오픈부 및 퓨즈오픈부를 형성할수 밖에 없었는데, 그 이유는 식각 타겟의 부족으로 패 드 오픈부의 페일(fail)이 발생할 수 있기 때문이다.As described above, in the prior art, as the device is highly integrated, a wiring metal on the plate line is used as a fuse. The fuse open part and the pad open part are formed by separate mask and etching processes, respectively. As such, when the wiring metal layer is used as a fuse, the pad opening part and the fuse opening part have to be formed by a separate mask and etching process, because the lack of an etching target may cause the pad opening part to fail. Because.
구체적으로, DRAM 소자의 구조상 제1금속배선층 아래의 다른 하부 도전층(예컨대 비트라인용 도전층, 캐패시터의 전극용 도전층 등)을 퓨즈로 사용하면 그 만큼 퓨즈 오픈부를 위한 절연층의 식각 두께가 두껍다. 따라서 식각 타겟이 충분하여 패드 오픈부의 TiN을 충분히 오픈시킬 수 있기 때문에 하나의 마스크만을 사용할 수 있다. 그러나 제1금속배선용 금속층을 퓨즈로 사용하는 경우 퓨즈 오픈부를 위한 절연층의 식각 두께가 상대적으로 적어서 TiN의 식각 타겟 부족으로 패드 오픈부가 페일(fail)될 수 있다. 그래서 종래에는 별도의 마스크 공정을 수행한 것이다.Specifically, when a lower lower conductive layer (eg, a bit line conductive layer, a capacitor conductive electrode layer, etc.) under the first metal wiring layer is used as a fuse, the etching thickness of the insulating layer for the fuse opening may be increased. thick. Therefore, since the etching target is sufficient to open the TiN of the pad opening part sufficiently, only one mask can be used. However, when the metal layer for the first metal wiring is used as a fuse, the etching thickness of the insulating layer for the fuse open part is relatively small, and thus the pad open part may fail due to insufficient etching target of TiN. Thus, a conventional mask process is performed.
그러나, 이와 같이 두개의 마스크를 사용하는 경우, 두번의 포토리소그라피 공정을 수행하여야 하기 때문에, 공정이 복잡하고 제조 비용이 증가되며 생산 속도 역시 감소하게 된다.However, when using two masks as described above, since two photolithography processes have to be performed, the process is complicated, manufacturing costs are increased, and production speed is also reduced.
이와 같은 문제는 제1금속배선용 금속층을 퓨즈로 사용하지 않는다 하더라도, 퓨즈 오픈부을 위한 절연층의 식각 두께가 상대적으로 얇은 상태에서 패드 오픈부를 형성하고자 할 때 발생될 수 있다. Such a problem may occur when the pad opening portion is formed in a state where the etching thickness of the insulating layer for the fuse opening portion is relatively thin, even when the first metal wiring metal layer is not used as the fuse.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 퓨즈 오픈부를 위한 절연층의 식각 두께가 적다 하더라도, 퓨즈 오픈부와 패드 오픈부를 하나의 마스크를 사용하여 형성할 수 있는 반도체 소자 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, and even if the etching thickness of the insulating layer for the fuse open portion is small, a semiconductor device fabrication capable of forming the fuse open portion and the pad open portion using a single mask. The purpose is to provide a method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체소자 제조 방법은,The semiconductor device manufacturing method of the present invention for achieving the above object,
기판 상부에 리페어 퓨즈를 형성하는 단계; 상기 리페어 퓨즈를 포함한 전체구조 상에 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 층간절연막의 상에 패드용 금속배선 - 상기 금속배선은 제1금속층 및 제2금속층이 적층된 구조임 - 을 형성하는 단계; 상기 금속배선을 포함하는 전체구조 상에 보호막을 형성하는 단계; 패드 오픈부 및 퓨즈 오픈부를 위한 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 리페어 퓨즈 상에 소정 두께의 층간절연막을 잔류되면서 상기 제2금속층 상에 폴리머가 생성되는 처리(recipe)로, 상기 보호막과 상기 층간절연막을 식각하는 단계; 상기 폴리머를 제거하는 단계; 및 상기 제2금속층을 식각하는 단계를 포함한다.Forming a repair fuse on the substrate; Forming an interlayer insulating film on the entire structure including the repair fuse; Forming a pad metal wiring on the interlayer insulating film, wherein the metal wiring has a structure in which a first metal layer and a second metal layer are stacked; Forming a protective film on the entire structure including the metal wires; Forming a mask pattern for the pad open portion and the fuse open portion; Etching the passivation layer and the interlayer insulating layer by a process in which a polymer is formed on the second metal layer while the interlayer insulating layer having a predetermined thickness is left on the repair fuse; Removing the polymer; And etching the second metal layer.
바람직하게, 상기 마스크 패턴은 포토레지스트 패턴이며, 상기 제2금속층을 식각하는 단계 후 상기 포토레지스트 패턴을 스트립하고 세정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또는 상기 폴리머 제거 단계에서 상기 포토레지스트 패턴도 함께 제거될 수 있다.Preferably, the mask pattern is a photoresist pattern, and the method may further include stripping and cleaning the photoresist pattern after the etching of the second metal layer. Alternatively, the photoresist pattern may be removed together in the polymer removing step.
바람직하게, 상기 층간절연막은 산화물이고, 상기 보호막은 산화물과 질화물이 적층된 것일 수 있다. 이때, 상기 보호막과 상기 층간절연막을 식각하는 상기 처리는, CF4, CHF3, 및 Ar의 혼합 가스를 사용할 수 있고, 상기 혼합가스에서 CF4/CHF3 비율을 4 보다 작게 하여 폴리머 생성을 유도할 수 있다. 또한, 상기 보호막과 상기 층간절연막을 식각하는 상기 처리는, 하이 카본/플로린 비율(High Carbon/Fluorine Ratio)를 갖는 가스를 사용할 수 있다.Preferably, the interlayer insulating film is an oxide, and the protective film may be a laminate of an oxide and a nitride. In this case, the treatment of etching the protective film and the interlayer insulating film may use a mixed gas of CF 4 , CHF 3 , and Ar, and induces the formation of a polymer by reducing the CF 4 / CHF 3 ratio to 4 in the mixed gas. can do. In addition, the process of etching the protective film and the interlayer insulating film may use a gas having a high carbon / fluorine ratio (High Carbon / Fluorine Ratio).
바람직하게, 상기 제2금속층은 TiN일 수 있고, 그의 식각은 Cl2 포함된 가스를 사용하는 것에 의해 층간절연막의 손실이 없도록 할 수 있다. 예컨대 상기 Cl2 포함된 가스는 Cl2/BCl3 또는 Cl2/Ar 혼합 가스일 수 있다.Preferably, the second metal layer may be TiN, and the etching thereof may be such that there is no loss of the interlayer insulating film by using a gas containing Cl 2 . For example, the gas containing Cl 2 may be Cl 2 / BCl 3 or Cl 2 / Ar mixed gas.
바람직하게 상기 금속배선은 상부 금속배선이고, 상기 리페어 퓨즈는 하부 금속배선용 금속층으로 패턴된 것일 수 있다.Preferably, the metal wiring is an upper metal wiring, and the repair fuse may be patterned with a metal layer for lower metal wiring.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, 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.
(제1실시예)(First embodiment)
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도이다.2A through 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a first embodiment of the present invention.
도 2a에 도시된 바와 같이, DRAM과 같은 반도체 소자를 구현하기 위한 소정의 구조가 형성된 기판(31) 상에 제1층간절연막(32)을 형성한다. 패드 영역의 제1층간절연막(32) 상에는 제1금속배선(33a)이 형성된다. 제1금속배선(33a)은 예컨대 알루미늄(Al)과 같은 금속층으로 형성한다. 한편, 제1금속배선(33a)으로 사용된 금속층은 기판의 퓨즈 영역에도 패터닝되어 리페어 퓨즈(33b)로서 형성된다.As shown in FIG. 2A, a first interlayer
다음으로, 제1금속배선(33a)과 리페어 퓨즈(33b)를 포함하는 전체구조 상에 제2층간절연막(34)을 형성하고, 제2층간절연막(34)의 소정 영역을 관통하는 비아 콘택(35)을 형성한다. 제2층간절연막(34)은 산화물이 이용될 수 있다. 그리고 나서, 비아 콘택(35)과 연결되도록 제2층간절연막(34) 상에 제2금속배선(200)을 형성한다. 여기서, 제2금속배선(200)은 Al(36)과 TiN(37)이 적층된 구조로 형성될 수 있다. 계속해서, 제2금속배선(200)을 포함하는 전체구조 상에 보호막(passivation layer)로서 산화막(38)과 질화막(39)을 적층한다. 보호막은 산화막/질화막의 적층 구조 이외에 산화물과 질화물의 단층 또는 복층 구조도 사용 가능하다.Next, a second
이어서, 질화막(39) 상에 패드 오픈부 및 퓨즈 오픈부를 형성하기 위한 마스크패턴(40)을 형성한다. 마스크 패턴(40)은 포토레지스트 패턴 또는 희생하드마스크 패턴일 수 있의나, 본 실시예에서는 포토레지스트 패턴을 예로서 설명한다Subsequently, a
도 2b에 도시된 바와 같이, 마스크 패턴(40)을 식각 베리어로 보호막(39, 38) 및 제2층간절연막(34)을 식각하여 퓨즈 오픈부(42) 및 패드 오픈부(41)를 형성한다. 이때, 리페어 퓨즈(33b) 상에 소정 두께의 제2층간절연막(34)이 잔류되면서 TiN(37) 상에 폴리머(P)가 생성되는 처리(recipe)로 식각을 실시한다.As shown in FIG. 2B, the
그 식각 처리를 구체적으로 살피면, 식각 가스로는 CF4, CHF3, 및 Ar의 혼합 가스를 사용할 수 있다. 이때, 혼합 가스에서 Ar을 제외한 CF4 와 CHF3의 비율을 4 보다 작게, 즉 CF4/CHF3〈 4 로 한다. 이는 리페어 식각시 폴리머를 상대적으로 많이 발생시켜 제2층간절연막(34)의 식각율이 급격히 증가되는 것을 막기 위함이다.Salpimyeon the etching process, specifically, the etching gas may be a mixed gas of CF 4, CHF 3, and Ar. At this time, CF 4 except Ar in the mixed gas The ratio of and CHF 3 is smaller than 4, that is, CF 4 / CHF 3 <4. This is to prevent a rapid increase in the etching rate of the second
또한, CF4, CHF3, 및 Ar의 혼합 가스 대신에 하이 카본/플로린 비율(High Carbon/Fluorine Ratio)를 갖는 가스를 사용하여 폴리머(P) 발생을 유도할 수 있다.In addition, a gas having a high carbon / flourine ratio may be used instead of the mixed gas of CF 4 , CHF 3 , and Ar to induce polymer (P) generation.
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, O2 가스를 사용하여 잔류하는 폴리머(P)를 제거한다. 그리고, Al(36)이 드러나는 타겟으로 TiN(37)을 식각한다. 여기서, 패드 오픈부(41)에 노출된 Al(36)은 이후, 패키지 공정에서 와이어(Wire)가 본딩(Bonding)될 부분이다. TiN(37)의 식각은 Cl2이 포함된 가스를 사용할 수 있고, 예컨대, Cl2/BCl3 또는 Cl2/Ar 혼합 가스의 플라즈마 식각을 사용할 수 있다. Cl2이 포함된 가스의 플라즈마 식각시 산화물인 제2층간절연막(34)의 손실의 거의 없다.Then, as shown in FIG. 2C, the remaining polymer P is removed using O 2 gas. Then, the
이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, O2 플라즈마 스트립(Plasma Strip) 공정으로 포토레지스트 패턴을 제거하고, 습식 세정(Wet cleaning)을 실시하여 공정 잔유물을 제거하므로 패드 오픈부(41)과 퓨즈 오픈부(42)의 형성을 마무리 한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 2D, the pad
한편, 도면에 도시하지는 않았지만 패드 오픈부(41)과 퓨즈 오픈부(42)의의 측면에 질화막 스페이서를 형성하여 추가로 패시베이션(Passivation) 시킬 수 있다. 이는, 측벽으로 수분이나 불순물들의 흡입을 최대한 방지하기 위함이다.Although not shown in the drawings, a nitride spacer may be formed on side surfaces of the
이후 공정으로, 칩 보호용 픽스막(PIX)을 형성하고, 픽스막을 열공정을 통해 치밀화한다. 픽스막은 카본(Carbon)을 포함한 막으로서, 이후 외부 환경으로 유입될 수 있는 X-선 등으로부터 칩을 보호하는 역할을 한다.Subsequently, the chip protection fix film PIX is formed, and the fix film is densified through a thermal process. Fix film is a film containing carbon (carbon), and serves to protect the chip from X-rays and the like that can be introduced into the external environment.
한편, 본 발명의 실시예에서, 도 2d 까지의 공정을 수행한 후, 폴리머(P) 제거시 포토레지스트 패턴을 함께 제거할 수 있다. 즉, 후속 TiN(37)의 식각시 마스크 패턴(40)인 포토레지스트 패턴(40)이 없다 하더라도, Cl2 를 포함하는 플라즈마 식각시 산화물 및 질화물로 구성된 보호막(39, 38)과 제2층간절연막(34)의 손실이 거의 없기 때문이다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, after performing the process up to FIG. 2D, the photoresist pattern may be removed together when the polymer P is removed. That is, even if there is no
또한, 본 실시예에서는 다중 금속배선(Multi Layer Metallization; MLM) 구조에서 하부 금속배선용 금속층으로 리페어 퓨즈(33b)를 형성한 것이 설명되어 있으나, 리페어 퓨즈는 하부 금속배선 이외에 다른 도전층으로 사용가능하며, 예컨대 DRAM 소자 같은 경우 비트라인용 도전층, 커패시터의 전극용 도전층 등이 사용 가능하다.In addition, in the present embodiment, the
이렇듯, 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.As such, although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above-described 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.
본 발명은 식각 타겟의 마진이 없다 하더라도, 한 번의 포토 마스킹 작업을 통해 퓨즈 오픈부와 패드 오픈부를 형성할 수 있으므로, 공정 시간을 단축할 수 있고 이로 인해 원가 절감에 유리한 효과가 있다.According to the present invention, even if there is no margin of the etch target, since the fuse open portion and the pad open portion can be formed through one photo masking operation, the process time can be shortened, thereby reducing the cost.
Claims (15)
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US11/645,760 US20070254470A1 (en) | 2006-04-27 | 2006-12-27 | Method for fabricating a semiconductor device having a repair fuse |
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KR1020060126367A KR20070105827A (en) | 2006-04-27 | 2006-12-12 | Method for manufacturing semiconductor device having repair fuse |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101049383B1 (en) * | 2008-07-04 | 2011-07-14 | 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | Method for manufacturing semiconductor device |
CN112201615A (en) * | 2020-09-09 | 2021-01-08 | 长江存储科技有限责任公司 | Method for manufacturing bonding pad of semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
CN112201615B (en) * | 2020-09-09 | 2024-04-19 | 长江存储科技有限责任公司 | Method for manufacturing bonding pad of semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
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2006
- 2006-12-12 KR KR1020060126367A patent/KR20070105827A/en not_active Application Discontinuation
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CN112201615B (en) * | 2020-09-09 | 2024-04-19 | 长江存储科技有限责任公司 | Method for manufacturing bonding pad of semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
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---|---|---|---|
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Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20080522 Effective date: 20081124 |