KR950007571B1 - 반도체소자의 금속배선 형성방법 - Google Patents
반도체소자의 금속배선 형성방법 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제1a도 내지 제1d도는 종래기술의 공정방법에 의해 형성된 금속배선의 단면도.
제2a도 내지 제2d도는 본 발명에 의해 형성된 금속배선의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 실리콘 기판 2 : 산화막
3 : 제1금속박막 4 : 제2금속박막
5 : 금속배선 마스크 6 : 제1폴리머막
7 : 제2폴리머막
본 발명은 반도체소자의 금속배선 형성방법에 관한 것으로, 특히 금속배선을 형성하기 위한 식각공정후 발생하는 금속배선 측벽의 폴리머를 제거하기 위하여 플라즈마 처리를 실시하는 반도체소자의 금속배선 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자의 금속배선 형성시 가장 중요한 것은 금속배선의 대기중에서의 부식(corrosion)으로 인한 소자의 신뢰성 저하 문제이므로 금속 배선 형성을 위한 식각공정시 CHF3가스를 이용하여 Cl 성분을 F기로 치환하는 단계를 실시하여 금속배선의 부식을 방지하고 있다.
이하 제1a도 내지 제1d도에 도시한 도면을 참조하여 종래의 기술방법에 의해 형성된 금속배선의 문제점을 설명하기로 한다.
제1a도는 실리콘기판(1) 상부에 일정두께의 산화막(2)을 적층하고 제1금속박막(3)과 제2금속막(4)을 증착한 후 감광막을 도포하여 금속배선 마스크(5)를 형성한 단면도로서 제1금속박막(3)은 확산방지금속막으로서 TiN, TiW, Ti등을 증착하며 제2금속막(4)은 알루미늄합금을 증착한다.
제1b도는 금속배선 형성을 위한 식각시 주식각단계(main etch)만을 실시한 단면도로서 이때 제2금속막(4)인 알루미늄합금배선이 식각되며 알루미늄합금배선의 측벽에 탄소(carbon), 산호(oxygen), 알루미늄(Aluminum), 염소(chlorine)등으로 된 제1폴리머막(6)이 형성된다.
제1c도는 금속배선 형성을 위한 식각시 추가식각(over etch)단계를 실시하여 제1금속박막(3)을 완전히 식각한 단면도로서, 탄소, 산소, 알루미늄, 염소 및 하층의 산화막(2)에서 스파터링된 실리콘(Si)성분을 포함한 제2폴리머막(7)이 형성된다.
제1d도는 CHF3가스를 이용하여 Cl를 F기로 치환하므로써 대기중에서의 금속배선 부식을 방지하는 공정을 실시하여 금속배선을 형성한 단면도로서, 제1b도와 제1c도의 주식각단계 및 추가식각단계에서 생성된 폴리머막이 제거되지 않은 상태에서 금속배선 부식방지를 위한 치환을 실시함으로써, 어느 정도의 부식방지 효과는 있으나 완전한 부식발생을 억제하지는 못하므로 금속배선의 신뢰성을 저하시키고 있다.
따라서 본 발명은 주식각단계 및 추가식각단계에서 생성된 제1폴리머막과 제2폴리머막을 제거하기 위한 플라즈마처리를 실시한 후 금속배선의 부식방지를 위한 치환공정을 실시하여 금속배선의 신뢰성을 향상시키는 금속배선의 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 제2a도 내지 제2d도는 본 발명에 의하여 형성된 금속배선의 단면도로서, 제2a도는 실리콘기판(1) 상부에 산화막(2)을 적층하고 제1금속박막(3)과 제2금속막(4)을 순차적으로 증착한 후 감광막을 도포하여 금속배선마스크(5)를 형성한 단면도로서 제1금속박막(3)은 확산방지용 금속박막으로 TiN, TiW, Ti등을 증착하여 제2금속박막(3)은 알루미늄합금을 증착한다.
제2b도는 금속배선을 형성하기 위하여 건식식각방법으로 주식각단계만 진행하여 제2금속막(4)인 알루미늄합금만을 식각한 단면도로서 알루미늄합금을 측벽에 제1폴리머막(6)이 형성됨을 나타낸다.
제2c도는 금속배선 형성을 위하여 건식식각방법으로 추가식각단계를 진행하여 제1금속박막(3)을 완전히 식각한 단면도이며 금속배선의 측벽에 제2폴리머막(7)이 형성됨을 나타낸다.
제2d도는 본 발명에 의한 두 단계(Two step)의 플라즈마처리를 실시하여 제1폴리머막(6) 및 제2폴리머막(7)을 제거한 후 CHF3가스를 이용하여 치환공정을 실시하여 금속배선을 형성한 단면도로서 먼저 첫 단계는 추가식각으로 인하여 생성된 제2폴리머막(7)을 제거하기 위하여 CF4플라즈마를 사용하며 두번째 단계에서는 CF4/O2가스를 이용한 플라즈마처리를 하여 제1폴리머막(6)을 제거한다.
첫 단계에서 사용된 CF4플라즈마는 제1폴리머막(7)성분중 추가식각단게에서 하층의 산화막(2)에서 스파터링(sputtering)된 실리콘성분의 폴리머제거에 용이하여 두번째 단계에서의 CF4/O2플라즈마는 주식각단계에서 생성된 탄소, 산소, 알루미늄, 염소성분의 폴리머를 쉽게 제거할 수 있다.
본 발명에 의하면, 두 단계의 플라즈마처리를 실시한 후 CHF3가스를 이용한 Cl기의 F기 치환공정을 진행함으로써 금속배선 측벽의 폴리머를 제거하여 금속배선의 부식발생을 완전히 억제할 수 있으며 금속배선의 전도성 및 일렉트로마이그레이션(elect romigration), 스트레스마이그레이션(stressmigration)등의 전기적 특성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 소자의 신뢰성을 증가시킬 수 있다.
Claims (2)
- 실리콘 기판 상부에 산화막, 제1금속박막, 제2금속막을 순차적으로 증착한 후 감광막을 이용하여 금속배선 마스크를 형성하는 단계와, 주식각단계에 의하여 제2금속막을 식각하는 단계와, 추가식각에 의하여 제1금속막을 형성하는 단계와, CHF3가스를 이용하여 Cl기의 F기로 치환하는 단계로 형성된 반도체소자의 금속배선 형성방법에 있어서, 상기 주식단계와 추가식각단계에서 생성된 폴리머막을 제거하기 위하여 두단계의 플라즈마 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속배선 형성방법.
- 제1항에 있어서 상기 두단계의 플라즈마 처리는, 첫단계에서 CF4플라즈마와 두번째 단계에서 CF4/O2플라즈마를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속배선 형성방법.
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