KR950009281B1 - 알루미늄 금속배선 형성방법 - Google Patents

알루미늄 금속배선 형성방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

알루미늄 금속배선 형성방법
본 발명은 고집적 반도체 소자의 알루미늄 금속배선 형성방법에 관한 것으로, 특히 클로린(Cl2)을 포함하는 플라즈마로 알루미늄 금속배선의 패턴을 형성한 다음, 알루미늄 금속배선 표면에 잔류되는 클로린에 의해 알루미늄 금속배선이 부식(corrosion)되는 것을 방지하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 알루미늄 금속배선을 형성하기 위하여 알루미늄 금속층을 형성하고, 그 상부에 감광막 패턴을 형성한 후, 클로린을 포함하는 플라즈마를 이용하여 감광막 패턴 저부의 노출된 알루미늄 금속층을 식각하여 알루미늄 금속배선의 패턴을 형성하고, 남아있는 감광막 패턴을 제거하였다. 그러나, 이러한 공정으로 이루어진 알루미늄 금속배선이 대기중에 노출되면 알루미늄 금속배선의 표면에 남아있는 클로린에 의해 알루미늄 금속배선이 부식된다.
따라서, 종래 기술에서는 상기한 알루미늄 금속배선이 부식되는 문제점을 해결하기 위하여 알루미늄 금속배선을 형성한 다음 다음과 같은 방법을 사용하였다.
첫째는D.I수(D.I water)로 클로린 화합물을 씻어내는 방법이 있다.
둘째는 열처리 공정으로 잔류하는 클로라이드 화합물을 증발(Voporaze)시키는 방법이 있다.
셋째는 CHF3등의 플라즈마를 이용하여 형성된 알루미늄 금속배선 측벽에 폴리머(Polymer)를 형성시켜 잔류의 클로라이트 화합물을 덮어씌우는(encapsulation) 방법이 있다.
넷째는 CF4플라즈마를 이용하여 플루오린(F)으로 잔류 클로린을 대치시키는 방법이 있다.
그러나, 상기 첫째방법은 장기적으로 부식을 방지할 수 없으며, 둘째방법은 열처리시 300℃ 이상이 되면 힐록(hillocks), 세그리게이션(Segregation), 재결합화(recrystalization)등의 문제점이 있으며, 셋째방법은 대기중에 알루미늄 금속배선이 노출될 때 종종 생성된 보호층 폴리머가 파손되어 알루미늄 금속배선이 부식된다. 또한, 넷째방법은 잔류하는 클로린을 완전히 제거하기 위하여 과도의 CF4플라즈마 처리를 요구하며 이때 베리어 금속층인 TiN 또는 TiW의 언더킷(undercut)과 하부 옥사이드층의 과도한 손실을 유도한다.
그로인하여 현재에는 대부분의 금속식각장비에 O2플라즈마 에쉬 챔버(Ash Chamber)를 부착하여 금속배선이 대기에 노출되기전에 인-시투 공정으로 플라즈마를 이용하여 감광막을 제거하고 동시에 알루미늄 산화막을 형성하여 금속배선의 부식을 방지하고 있다.
그러나, 본 발명은 알루미늄 금속층을 식각하여 알루미늄 금속배선을 형성한 다음, 감광막 패턴을 제거하는 동시에 잔류클로린을 효과적으로 제거하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하에서 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
절연층 상부에 알루미늄 금속층을 증착하고, 상기 알루미늄 금속층의 패턴을 형성하기 위해 알루미늄 금속층 상부에 감광막을 도포하고, 리소그라피 기술로 감광막 패턴을 형성한 다음, 노출된 알루미늄 금속층을 클로린(Cl2)이 포함된 플라즈마로 식각하여 알루미늄 금속배선을 형성하는 단계까지의 공지의 기술과 동일하다. 그리고 상기 감광막 패턴을 O2플라스마 에쉬 챔버에서 제거할때 본 발명은 O2플라즈마 에쉬 챔버(ash chamber)에 알킬케톤또는 알킬에테르(R-O-R')를 첨가시켜서 감광막 패턴을 제거하는 동시에 잔류클로린을 효과적으로 제거하는 것이다.
본 발명의 원리는 알킬케톤이나 알킬에테르(R-O-R')는 플라즈마내에서 다음의 (1) 및 (2)식과 같이 분리된다.
여기서 생성된 알킬레디칼(2R·)은 금속배선상의 잔류클로린과 결합하여 다음(3)식과 같이 2RCl로 결합하여 증발된다.
2R·+Cl→ 2RCl↑ ………………………………………… (3)
또한 상기 (2)식에서 생성된 옥시젼 레디칼(O')은 감광막 패턴 제거와 금속배선 표면의 산화막 형성에 효과적으로 기여할 수 있다.
상기한 바와같이 본 발명은 기존의 O2에쉬 챔버에 알킬케톤이나 알킬에테르(R-O-R')를 첨가함으로써, 생성되는 알킬레디칼로 잔류클로린을 제거하므로 장기간의 침식작용을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 금속배선의 상(profile)이나 하부옥사이드층의 감소가 전혀없이 잔류클로린을 제거할 수 있다.

Claims (2)

  1. 알루미늄 금속층 상부에 감광막 패턴을 형성한 다음, 클로린이 포함된 플라즈마로 노출된 알루미늄 금속층을 식각하여 알루미늄 금속패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 제거하는 공정으로 이루어지는 알루미늄 금속배선 형성방법에 있어서, 알루미늄 금속배선의 표면에 클로린이 잔류하여 알루미늄 금속배선이 부식되는 것을 방지하기 위하여, 상기 감광막 패턴을 제거하기 위한 O2플라즈마 에쉬 챔버에 알킬케톤을 첨가하여 감광막 패턴을 제거하는 동시에 알루미늄 금속배선의 표면에 잔류하는 클로린을 제거하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 금속배선 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 O2플라즈마 에쉬 챔버에 첨가하는 알킬페톤대신에 알킬에테르(R-O-R')를 첨가하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 금속배선 형성방법.
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