KR960019591A - 반도체 소자 및 이의 형성 방법 - Google Patents

반도체 소자 및 이의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 디바이스 및 이를 만드는 공정에 관한 것인데, 이는 대머신 도체, 특히 큰 도체에 손상(예를 들면, 디싱, 스미어링, 과대 에칭)이 가해지는 것을 방지하기 위해 삽입형 필라를 이용한다. 예를 들어, 채널 내에 있는 하나 이상의 절연성 필라들이 채널 에칭 중에 그대로 남아 있도록 절연층 내에 채널이 형성될 수 있다. 도전막을 절연층 상에 피착될 수 있고, 양호하게는 Al, Cu, 또는 Al-Cu 합금들과 같은 저자항성이며 상대적으로 연성인 물질로 대개 구성된다. 그다음, 화학-기계적 폴리싱은 인레이드 도체를 형성하기 위해 절연층의 비채널된 영역을 덮고 있는 도전막의 일부를 제거하는데 사용된다. 넓은 도체 또는 패드들은 폴리싱 중에 좁은 도체보다 더 많은 손상을 입는 것으로 알려져 있다. 따라서, 필라들은 도체의 폴리싱 손상을 제어하기 위해 넓은 도체에 사용된다.

Description

반도체 소자 및 이의 형성 방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제3도 및 4-6도는 본 발명에 따라 형성된 대머신 상호접속층 형성시의 몇몇 단계에서, 선 4-4를 따라 절취하여 도시한 평면도 및 단면도.

Claims (25)

  1. 인레이드(inlaid) 도체를 포함하는 반도체 디바이스를 형성하는 방법으로서, 상기 반도체 디바이스는 기판 상에 피착된 절연층을 포함하고, 상기 절연층은 평면형 상부면을 포함하는 방법에 있어서, (a) 상기 반도체 디바이스 상의 선정된 영역 내에 있는 상기 절연층 중 최소한 최상부를 제거하여, 상기 상부면 내에 인접 채널을 형성하는 단계; (b) 상기 상부면과 동일면 상에 있는 최상부면을 갖고 있는 최소한 하나의 필라(pillar)를 상기 채널 내에 형성하는 단계; (c) 상기 절연층 상에 도전막을 피착하는 단계; 및 (d) 상기 도전막의 최상부면이 상기 절연층의 상기 상부면과 동일면 상에 있게 되도록 상기 반도체 디바이스를 폴리싱하여, 상기 채널 내에 상기 인레이드 도체를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 필라는 상기 폴리싱 단계 중에 상기 인레이드 도체의 손상을 방지하기 위한 스톱(stop)으로서 작용하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연층은 2개 이상의 서브층들로 구성되어 있고, 인접하여 있는 상기 서브층들은 서로 조성(composition)이 다른 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 서브층들은 실리콘 이산화물, 실리콘 질화물, 및 이의 조합들로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질들로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 채널의 최소한 일부는 상기 선정된 영역으로부터 상기 서브층들의 최상부를 에칭하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 에칭 단계는 상기 절연층 내에 비아들을 형성하는데 사용되기도 하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 필라는 상기 절연층과 일체로 되며, 상기 단계 (a) 및 (b)는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  7. 제1항에 있어서, 최소한 하나의 필라를 형성하는 상기 단계는 상기 절연층 및 상기 채널 상에 필라막을 피착하고, 상기 필라막을 패터닝 및 에칭하여, 상기 채널내에 상기 필라를 형성하는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 도전막은 2개 이상의 서브층들로 구성되고, 인접하는 상기 서브층들은 조성이 서로 다른 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 서브층들은 Ti, TiN, TiW, W, Al, Cu, Pd, 및 이의 조합들로 구성되는 그룹으로부터 선택된 물질들로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 서브층들 중 최소한 하나는 일치되게(conformally) 피착되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 서브층들 중 최상부는 Al, Cu, 및 이의 조합들로 구성되는 그룹으로부터 선택된 물질들의 최소한 90%로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 폴리싱 단계는 연마재 성분 및 화학 반응성 성분 둘 다를 제공하는 슬러리(slurry)로 화학-기계적 폴리싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  13. 대머신(damascene) 상호접속층을 갖고 있는 반도체 디바이스를 형성하는 방법으로서, 상기 반도체 디바이스는 기판 상에 피착된 제1절연층을 갖고 있고, 상기 제1절연층이 평면 상부면을 갖고 있는 방법에 있어서, (a) 상기 제1절연층 중 적어도 최상부의 섹션(sections)들을 선정된 패턴으로 제거하여, 상기 상부면에 다수의 비인접 채널들을 형성하는 단계로서, 상기 채널들 중 최소한 하나가 상기 상부면의 레벨까지 연장되는 최소한 하나의 필라를 감싸는 한 세트의 인접 채널 세그먼트들을 포함하는 단계; (b) 상기 제1절연층 상에 도전막을 피착하는 단계; 및 (c) 상기 도전막의 최상부면이 상기 제1절연층의 상기 상부면과 동일면이 될 때까지, 상기 제1연층을 제거하는 속도보다 빠르게 상기 도전막을 선택적으로 제거하는 방식으로 상기 반도체 디바이스를 화학-기계적으로 폴리싱하여, 상기 채널 내에 다수의 인레이드 도체들을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 필라는 상기 폴리싱 단계 중에 상기 필라의 레벨에 및 아래에 인접하는 상기 도전막의 일부에 가해지는 손상을 방지하기 위한 스톱으로서 작용하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1절연층 및 상기 인레이드 도체 상에 제2절연층을 피착하는 단게를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2절연층을 통해 상기 대머신 상호접속층에 전기적으로 접속된 금속화층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 금속화층 형성 단계는 대머신 공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 형성 방법.
  17. 반도체 디바이스가 상부에 갖고 있는 대머신 금속화 구조물에 있어서, (a) 기판 상에 형성되어 있으며, 다수의 채널들이 내부에 형성되어 있는 평면 상부면을 갖고 있는 절연층; 및 (b) 도체들의 최상부면이 상기 절연층 상부면과 동일면이 되도록 상기 채널 내에 인레이드된 도체들을 포함하고, 상기 도체들 중 최소한 하나는 상기 상부면의 레벨까지 연장되는 최소한 하나의 필라를 감싸도록 인레이드된 한 세트의 인접하는 도전성 세그먼트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 대머신 금속화 구조물.
  18. 제17항에 있어서, 상기 필라는 절연 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 대머신 금속화 구조물.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제1절연층 및 상기 도체들 상에 제2절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대머신 금속화 구조물.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2절연층을 통해 상기 대머신 금속화 구조물에 전기적으로 접속된 금속화층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대머신 금속화 구조물.
  21. 기판 상에 피착되어 있고 평면 상부면을 갖고 있는 절연층을 포함하는 반도체 디바이스 상에 인레이드 도체를 형성하는 방법에 있어서, (a) 최소한 하나의 필라가 채널 내에 있게 되도록 인접 채널을 상기 절연층 내에 형성하는 단계; (b) 상기 절연층 상에 도전막을 피착하는 단계; 및 (c) 상기 도전막의 최상부면이 상기 절연층의 상기 상부면과 동일면이 되도록 상기 반도체 디바이스를 폴리싱하여 상기 채널 내에 상기 인레이드 도체를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 필라는 상기 폴리싱 단계 중에 상기 인레이드 도체에 가해지는 손상을 방지하기 위한 스톱으로서 작용하는 것을 특징으로 하는 인레이드 도체 형성 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 필라는 상기 절연층 물질과 동일한 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 인레이드 도체 형성 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 필라는 상기 절연층을 형성하는 물질과는 다른 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 인레이드 도체 형성 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 필라는 절연 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 인레이드 도체 형성 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 필라는 도전 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 인레이드 도체 형성 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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