KR940005709B1 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
제 1 도(a)~(e)는 각각 본 발명의 1실시예에 따른 반도체장치에 이용되는 접속전극 및 금속배선의 제조 공정을 차례차례 나타낸 단면도.1A to 1E are cross-sectional views sequentially showing a manufacturing process of a connecting electrode and a metal wiring used in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, respectively.
제 2 도는 종래외 반도체장치에 이용되는 접속전극 및 금속배선의 구성을 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing the configuration of a connection electrode and a metal wiring used in a conventional semiconductor device.
제 3 도는 상기 제 2 도에 있어서 마스크 정합여유가 없는 경우의 문제점을 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a problem when there is no mask matching margin in FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 반도체기판 2 : 확산층1
3, 12 : 층간절연막 4, 7, 11 : 버퍼층3, 12: interlayer
8 : 접속공 9, 15 : 배선층8:
10 : 접속전극 13 : VIA 접속공10
14 : W막(텅스텐막)14 W film (tungsten film)
[산업상의 이용분야][Industrial use]
본 발명은 반도체장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체 집직회로에BACKGROUND OF THE
[종래의 기술 및 그 문제점][Traditional Technology and Problems]
제 2 도는 종래의 반도체장치에 이용되는 접속전극 및 금속배선의 구성을 나타낸 단면도로서, 이하, 이 도면을 참조하여 종래의 제조방법을 설명한다.2 is a cross-sectional view showing the structure of a connection electrode and a metal wiring used in a conventional semiconductor device. Hereinafter, a conventional manufacturing method will be described with reference to this drawing.
반도체기판(21)상에 불순물을 도입시켜서 확산층(22)을 형성한 후, 제 1 층간절연막(23)을 형성한다. 이어서 RIE법(반응성 이온 에칭법)등을 이용하여 상기 확산층(22)상의 층간절연막(23)에 구멍을 뚫어서 확산층(22)과의 접속공(24 , Contact 孔)을 형성한다. 그후, 상기 접속공(24)을 피복하도록 층간절연막(23)상에 제 1 금속층을 형성하고 포토 리소그래피 기술을 이용하여 마스킹 및 패터닝하여 제 1 배선층(25,26)을 형성한다. 그리고 이 배선층(25,26)상에 제 2 층간절연막(27)을 형성하고 그중 배선층(26)상의 층간절연막(27)에 구멍을 뚫어서 배선층(26)과의 VIA 접속공(28)을 형성한다. 그후, 접속공(28)을 피복하도록 층간절연막(27)상에 제 2 배선층(29)을 형성하고 패터닝한다.After the impurity is introduced on the
상기한 제조방법에 있어서는 도면에 a,b,c,d로 나타낸 마스크 정합여유(Mask 整合余裕)가 취해지고 있다. 즉, a는 확산층(22)과 접속공(24)과의 정합여유, b는 배선층(25)과 접속공(24)과의 정합여유, c는 배선층(26)과 접속공(28)과의 정합여유, d는 배선층(29)과 접속공(28)과의 정합여유이다.In the above manufacturing method, a mask matching margin shown by a, b, c, and d in the drawing is taken. That is, a denotes a matching margin between the
만약, 상기 정합여유(a,b,c,d)를 0으로 한다면, 정합 어긋남이 일어난 경우, 예컨대 제 3 도에 나타낸 것처럼 접속공(24)의 형성시에 화살표 방향으로 마스크가 어긋나면, 에칭비(선택비)가 달라서 확산층(22)으로 부터 벗어난 부분의 기판(21)을 에칭하게 된다. 상기 배선층(25)은 가공시에 화살표(32)의 방향으로 마스크가 어긋난 경우이다. 또한, 접속공(28)의 형성시, 화살표(31)의 방향으로 마스크가 어긋나면 에칭비(선택비)가If the matching margins (a, b, c, d) are set to 0, when a misalignment occurs, for example, as shown in FIG. 3, when the mask is shifted in the direction of the arrow when forming the
상기한 것처럼, 마스크 정합여유가 없게 된다면, 약간이라도 정합 어긋남이 일어난 경우, 제 2 배선층과 기판간의 전기적인 단락이 있게 되는 등, 여러가지 폐해가 생길 위험성이 있다.As described above, if there is no mask matching margin, there is a risk that various damages occur, such as an electrical short between the second wiring layer and the substrate, if a slight misalignment occurs.
따라서 각 배선층간에서는 마스크 정합 및 가공의 오차틀 보증하기 위해 상기 a, b, c, d로서 예컨대 0.5∼1.0㎛ 정도로 큰 정(+)의 값을 설정할 필요가 있다. 그런데, 그러한 마스크 정합여유는 배선이나 접속 사이즈의 미세화를 현저하게 방해한다.Therefore, it is necessary to set positive values as large as, for example, about 0.5 to 1.0 mu m as the a, b, c, and d in order to guarantee an error frame of mask matching and processing between the wiring layers. However, such mask matching margins significantly hinder the miniaturization of wiring and connection size.
상기한 것처럼, 종래에는 각 배선층 사이에서 마스크 정합 및 가공상의 오차를 보증하기 위해 마스크 정합여유로서 큰 정(+)의 값을 설정할 필요가 있다. 그러나 그렇게 되면 배선이나 접속 사이즈의 미세화가 현저하게 방해받게 된다.As described above, it is conventionally necessary to set a large positive value as the mask matching margin in order to guarantee mask matching and processing errors between the respective wiring layers. However, the miniaturization of the wiring and the connection size is significantly prevented.
[발명의 목적][Purpose of invention]
본 발명은 상기한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 소정값의 마스크 정합여유를 적극적으로 취할 필요가 없는 배선구조를 갖추고서 미세화된 신뢰성이 높은 반도체장치 및 그 제조방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor device miniaturized with a wiring structure that does not need to actively take a mask matching margin of a predetermined value and a method of manufacturing the same.
[발명의 구성][Configuration of Invention]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체장치는, 제 1 도전형의 반도체기판과, 이 반도체기판상에 형성된 제 1 층간절연막, 이 제 1 층간절연막상에 형성된 제 1 버퍼층, 상기 제 1 층간절연막중에 바닥부분을 갖는 제 1 개공부(第 1 開孔部), 이 제 1 개공부의 측벽에 형성된 제 2 버퍼층, 이 제 2 버퍼층에 의해 개공폭(開孔幅)이 좁혀지며A semiconductor device of the present invention for achieving the above object includes a first conductive semiconductor substrate, a first interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate, a first buffer layer formed on the first interlayer insulating film, and the first interlayer insulating film. The opening width is narrowed by the first opening having a bottom portion in the middle, the second buffer layer formed on the side wall of the first opening, and the second buffer layer.
또한, 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법은, 제 1 도전형 반도체기판상에 제 1 층간절연막을 형성하는 공정과, 이 제 1 층간절연막상에 제 1 버퍼층 및 스토퍼 절연막(Stopper 絶緣膜)을 형성하는 공정, 상기 제 1 층간절연막중에 바닥부분을 갖는 제 1 개공부를 선택적으로 형성하는 공정, 상기 스토퍼 절연막상 및 상기 제 1 개공부를 덮는 제 2 버퍼층을 형성하는 공정, 이방성 에칭법을 이용하여 상기 제 1 개공부의 측벽에 제 2 버퍼층을 잔존시키는 공정, 상기 제1,제 2 버퍼층을 마스크로 이용하여 이방성 에칭을 실시해서 상기 제 1 개공부의 바닥부분을 관통하며 상기 반도제기판 표면을 노출시키게 되는 제 2 개공부를 형성하는 공정, 배선용금속을 상기 제 2 개공부내에 충전시킴과 더불어 상기 제 2 버퍼층상에 퇴적시키는 공정, 상기 배선용 금속을 에칭하여 상기 제 1 개공부의 선폭(線幅)을 갖는 정도로 접속전극을 형성함과 더불어 상기 제 1 버퍼층상에 선택적으로 제 1 배선층을 형성하는 공정, 제 3 버퍼층을 퇴적시켜서 이방성 에칭을 실시함으로써 상기 접속전극 및 제 1 배선층의 각 측벽에 이 제 3 버퍼층을 잔존시키는 공정, 제 2 층간절연막을 형성하고 이 제 2 층간절연막에 상기 제 1 배선층이 노출되도록 제 3In addition, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes forming a first interlayer insulating film on a first conductive semiconductor substrate, and forming a first buffer layer and a stopper insulating film on the first interlayer insulating film. Forming a step, selectively forming a first opening having a bottom portion in the first interlayer insulating film, forming a second buffer layer on the stopper insulating film and covering the first opening, an anisotropic etching method And leaving a second buffer layer on the sidewalls of the first openings, and performing anisotropic etching using the first and second buffer layers as masks to penetrate the bottom portion of the first openings and to surface the semiconductor substrate. Forming a second opening to expose the metal; and filling the second opening with the metal for wiring, and depositing the metal on the second buffer layer. Forming a connecting electrode to an extent having a line width of the first opening, and selectively forming a first wiring layer on the first buffer layer; and depositing a third buffer layer to perform anisotropic etching. A step of leaving the third buffer layer on each sidewall of the connecting electrode and the first wiring layer; forming a second interlayer insulating film and exposing the first wiring layer to the second interlayer insulating film;
(작용)(Action)
상기한 것처럼 구성된 본 발명에서는 제 1 개공부의 측면에 형성한 제 2 버퍼층(Side Wall)이 제 2 개공부 형성시의 실효적인 정합여유로 된다. 또한, 제 1 배선층의 측면에 형성된 제 3 버퍼층(Side Wall)이 제 3 개 공부 형성시 제 1 배선층에 대한 실효적인 정합여유로 된다.In the present invention configured as described above, the second buffer layer (Side Wall) formed on the side surface of the first opening is an effective matching margin when the second opening is formed. In addition, the third buffer layer (Side Wall) formed on the side of the first wiring layer becomes an effective matching margin for the first wiring layer when forming the third study.
(실시예)(Example)
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
제 1 도(a)~(e)는 각각 본 발명의 1실시예 방법에 의한 반도체장치에 사용되는 접속전극 및 금속배선의 제조공정을 차례차례 나타낸 단면도이다.1 (a) to 1 (e) are cross-sectional views sequentially showing the manufacturing process of the connecting electrode and the metal wiring used in the semiconductor device according to the first embodiment method of the present invention.
반도체기판(1)상에 웰영역(Well 領域)을 형성한 후 소자분리를 하고(도시하지 않았음), 소자영역상에 선택적으로 불순물을 도입시켜서 확산층(2)을 형성한다. 다음에는 CVD법(화학기상성장법)을 이용하여 SiO2막을 퇴적하고 계속해서 상기 SiO2막상에 BPSG막(보론 인 규화 유리)을 퇴적한 다음, 표면을 평탄화하기 위한 저온 리플로우공정(低溫 Reflow 工程)을 거쳐서 제 1 층간절연막(3)을 형성한다. 다음에는 예컨대 다결정실리콘이나 고융점 금속 규화물로 이루어진 제 1 버퍼층(4)을 CVD법을 이용해서 2000Å정도의 두께로 형성하고, 이어서 제 1 버퍼층(4)의 산화막(5; Stopper 절연막)을 형성한다[제 1 도(a)].After forming a well region on the
다음에는 RIE법(반응성 이온에칭법)을 이용하여 확산층(2)의 상부에 제 1 개공부(6 , 第 1 開孔部)를 뚫는다. 이 개공부(6)는 소정의 에칭시간으로 뚫는 바, 층간절연막(3)의 중간에서 에칭이 정지되게끔 하여 뚫는다[제 1 도(b)].Next, the
다음에는 예컨대 다결정실리콘이나 고융점 금속 규화물로 이루어진 제 2 버퍼층(7)을 3000Å정도로 형성한 후 RIE법을 이용하여 에칭해서 상기 제 1 개공부(6)의 측면에 버퍼층(7)을 잔존시킨다. 다음에는 이들 제1, 제 2 버퍼층(4,7)을 마스크로 이용하여 기판표면상의 확산층(2)의 일부영역이 노출되도록 접속공(8)을 형성한다[제 1 도(c)].Next, for example, the
다음에는 Al-Si-Cu 합금을 스퍼터법으로 증착시킨 후, 400∼500℃로 열처리하여 접속공(8)내에 용융·충전시키고, 다시 Al-Si-Cu 합금을 증착시킨다. 그후, 패터닝하여 제 1 배선층(9)과 그 동일층인 접속전극(10)을 형성한다[제 1 도(d)].Next, an Al-Si-Cu alloy is deposited by a sputtering method, and then heat-treated at 400 to 500 ° C to melt and fill the
다음에는 300~400℃의 저온 플라즈마 CVD법(SiH4還元法)을 이용하여 예컨대 다결정실리콘이나 고융점 금속 규화물로 이루어진 제 3 버퍼층(11)을 상기 제 2 버퍼층(4)보다도 충분히 두껍게 퇴적시키고, RIE법을 이용하여 에칭한다. 이로써 상기 제 1 배선층(9) 및 접속전극(10)의 측면에만 버퍼층(11)을 잔존시킨다. 그후, 플라즈마 CVD법을 이용하여 제 2 층간절연막(12)을 형성한다. 다음에는 에칭법을 이용하여 상기 제 2 층간절연막(12)의 평탄화를 실시하고 상기 제 1 배선층(9)이 노출되는 VIA 접속공(13)을 뚫는다. 그후, CVD법을 이용하여 상기 VIA 접속공(13)내에 선택적으로 W막(14 ; 텅스텐막)을 퇴적한다. 다음에는 Al-Si-Cu 합금으로 이루어진 제 2 배선층(15)을 증착시키고 패터닝하여 상기 W막(14)상에 제 2 배선층(15)을 형성한다[제Next, a
상기 실시예의 방법에 의하면, 접속공(8)의 일부 측면에 형성된 측벽(버퍼층 7)이 접속공(8) 개공시의 확산층(2) 및 접속전극(10)에 대한 실효적인 정합여유로 된다. 이와 같이 하면, 도시하지 않았지만 확산층(2)을 사이에 두고 기판(1)상에 게이트전극이 형성되어 있는 경우, 확산층을 작게 형성할 수 있어서 소자의 미세화가 용이하게 된다.According to the method of the above embodiment, the side wall (buffer layer 7) formed on the side surface of the
또한, 상기 제 1 배선층(9)의 측면에 형성된 측벽(버퍼층 11)이 VIA 접속공(13)의 개공시에 제 1 배선층(9)에 대한 실효적인 정합여유로 된다.Moreover, the side wall (buffer layer 11) formed in the side surface of the said
상기 배선층(9) 및 접속전극(10)은 측면의 측벽(버퍼층 11)에 의해 순 테이퍼(順 Taper)를 갖는 형상(形狀)으로 된다. 이로써, 층간절연막(12)의 평탄화가 용이해지게 된다.The
한편, 상기 실시예에 의하면 제 1 도(d)에 있어서 Al 합금의 용융화에 의해 접속공(8)내를 충전시키고 있지만, 이와 달리 다결정실리콘이나 W(텅스텐)등의 고융점 금속을 충전시켜도 상관없다. 또한, 접속공(8)내에 용융·충전되는 Al 합금의 받침으로 예컨대 TiN/Ti 적층구조 등과 같은 배리어 메탈층(Barrier Metal 層)을 이용하면, 열처리에 의한 Al의 기판 침입을 방지할 수 있다.On the other hand, according to the above embodiment, although the inside of the
[발명의 효과][Effects of the Invention]
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 접속공 및 배선의 측면에 측벽을 형성하고 이를 실효적인 마스크 정합여유로 삼는 배선구조를 구현할 수 있으므로, 마스크 정합여유로서 소정의 값을 적극적으로 취할 필요가 없게 된다. 그 결과, 미세화된 고신뢰성의 반도체장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, since a wiring structure can be formed in which sidewalls are formed on the sidewalls of the connection hole and the wiring, and this is used as an effective mask matching margin. do. As a result, a highly reliable semiconductor device and a manufacturing method thereof can be provided.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
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1991
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