KR100246102B1 - 반도체장치의 상부배선층 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하부배선 상에 적층된 층간절연막 상에 상부배선을 형성하는 반도체장치의 제조방법에 있어서, 상기 층간절연막의 상부면을 사진 식각공정을 통하여 일정 폭과 깊이를 갖는 CD를 형성하는 단계와, 상기 단계 후에 CD가 형성된 절연층 상에 일정한 두께로 금속층을 적층하는 단계와, 상기 단계 후에 각각의 금속층 상에 CD의 폭보다 큰 폭으로 감광막을 도포하는 단계와, 상기 단계 후에 감광막이 도포되지 않은 금속층 및 층간절연막을 일정깊이로 차례로 식각하여 금속층을 상부배선층으로 형성하는 단계로 이루어진 반도체장치의 상부배선층 형성방법인 바, 상부배선의 폭을 CD의 폭보다 길게 형성하므로 소자의 고집화에도 불구하고 상부배선의 저항을 작게 유지하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

Description

반도체장치의 상부배선층 형성방법
본 발명은 반도체장치에서 배선을 형성하는 방법에 관한 것으로, 특히, 층간절연막 상에 일정 폭과 깊이를 갖는 CD를 형성하고, 이 CD에 여러 가지의 금속층을 적층하고서 감광막을 이 CD의 폭보다 크게하여 금속층 상에 형성시키고, 층간절연막을 과도하게 식각하여 상부배선을 형성하여 상부배선의 폭을 CD의 폭보다 크게 형성하므로 소자의 고집화에도 불구하고 상부배선의 저항을 작게 유지하도록 하는 반도체장치의 상부배선층 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체장치의 집적도가 점차적으로 증대함에 따라 소자 사이의 간격이 좁아지게 되고, 그로 인하여 반도체장치의 소자를 제조하는 공정이 정밀하고, 정교하게 진행되어야만 소자의 배선 사이에 쇼트등이 발생하는 것을 방지하게 되어 반도체장치의 불량 발생율을 저하시킬 수가 있다.
이와 같이, 반도체장치가 고집적화됨에 따라 각종의 배선사이의 간격이 좁아지게 되고, 이러한 배선(특히, 상부배선)의 간격이 좁아짐에 따라 전류의 흐름에 따른 저항이 증대하게 되어 소자에 과열이 발생되거나 소자의 동작 성능이 저하되는 등의 단점을 지니고 있다.
도 1은 일반적인 반도체장치의 상,하부배선을 형성한 상태를 주요부분을 개략적으로 보인 도면으로서, 반도체기판(1) 상에 증착과 식각공정을 통하여 하부배선(2)을 형성하고, 이 하부배선(2)의 상부면에 산화막을 형성하고, 이 산화막(3)의 상부면에 상부배선층과 하부배선층간의 절연을 수행하기 위하여 여러 가지의 절연층을 층층이 형성한 층간절연막(4)을 형성하게 된다.
이와 같이, 상기 층간절연막(4)은 IMO, BPSG, SOG, IPO막 등을 적절하게 조합하여 다수개의 층으로 형성되어지며, 이 층간절연막(4)을 감광막을 증착하여 식각공정을 통하여 하부배선(2)과 연결되는 일정깊이의 콘택을 형성하고, 금속층을 증착하여 식각하고서 상부배선(5)을 형성하는 것으로서, 여기서, 상부배선(5)은 Ti층, TiN층, Metal층, TiN층등이 적층되어 형성되는 복층 구조로 형성되어진다.
그런데, 상기한 바와 같이, 반도체 소자가 고밀도, 고집적화가 진행함에 따라 상부배선 사이의 간격이 점차적으로 좁아지게 되고, 이로부터 상부배선으로 전류가 흐르게 될 때 약한 전류의 흐름에도 상부배선의 저항이 커지게 되어 반도체소자가 과열되거나 과열로 인한 쇼트가 발생되는 등의 문제점을 지니고 있었다.
또한, 상기 상부배선의 폭이 반도체소자의 고집적화에 따라 좁아지게 되고, 상부배선에 감광막을 증착하여 금속층을 에칭할 때 금속층이 제대로 에칭되지 않고 잔류물질등이 잔류하게 되어 소자의 성능에 문제를 야기하였으며, 이를 해결하기 위하여 과도에칭(Over Etching)을 수행하는 경우에는 하부층과 쇼트등이 발생하는 단점 등을 지니고 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 층간절연막의 상에 일정 폭과 깊이를 갖는 CD를 형성하고, 이 CD에 여러 가지의 금속층을 적층하고서 감광막을 이 CD의 폭보다 크게하여 금속층 상에 형성시키고, 층간절연막을 과도하게 식각하여 상부배선을 형성하여 상부배선의 폭을 CD의 폭보다 크게 형성하므로 소자의 고집적화에도 불구하고 상부배선의 단면적을 크게하여 저항을 작게 유지하므로 반도체소자의 성능을 향상시키는 것이 목적이다.
도 1은 일반적인 반도체장치의 상,하부배선을 형성한 상태를 개략적으로 보인 도면이고,
도 2 내지 도6은 본 발명에 따른 상부배선층을 형성하는 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
10 : 반도체기판 20 : 하부배선
30 : 산화막 40 : 층간절연막
50 : CD 60 : 금속층
70 : 감광막 80 : 상부배선
이러한 목적은 하부배선 상에 적층된 층간절연막 상에 상부배선을 형성하는 반도체장치의 제조방법에 있어서, 상기 층간절연막의 상부면을 사진 식각공정을 통하여 일정 폭과 깊이를 갖는 CD(Critical Dimension)를 형성하는 단계와, 상기 단계 후에 CD가 형성된 절연층 상에 일정한 두께로 금속층을 적층하는 단계와, 상기 단계 후에 각각의 금속층 상에 CD의 폭인 " L "보다 큰 폭으로 감광막을 도포하는 단계와, 상기 단계 후에 감광막이 도포되지 않은 금속층 및 층간절연막을 일정깊이 " D "로 차례로 식각하여 금속층을 상부배선층으로 형성하는 단계로 이루어진 반도체장치의 상부배선층 형성방법을 제공함으로써 달성된다.
그리고, 상기 층간절연막은 IPO/BPSG/IMO막 혹은 IPO/BPSG/IMO막을 차례로 적층하여 이루어지는 것이 바람직하고 상기 상부배선은 Ti/TiN/Metal/TiN층이 차례로 적층되어 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속층 및 층간절연막을 식각하는 깊이 " D "는 CD의 깊이 보다 약간 얕게 형성시키는 것이 바람직하며, 상기 상부배선층의 폭은 CD의 폭인 " L "보다 길게 형성되어지며, 이로써 상부배선의 단면적을 크게하여 저항이 작아지도록 하는 효과를 지니게 된다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명에 따른 상부배선층을 형성하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체기판(10) 상에 금속층을 적층하여 시각하여서 하부배선을 형성하고, 이 하부배선(20)의 상부면에 산화막(30) 및 IPO/BPSG/IMO막 혹은 IPO/BPSG/IMO막을 차례로 적층하여 이루어진 층간절연막(40)을 적층하도록 한다.
그리고, 도 3은 상기 층간절연막(40)의 상부면을 사진 식각공정을 통하여 일정한 폭 " L "과 일정한 깊이를 갖는 CD(50)를 형성하는 상태를 보인 도면이다.
또한, 도 4는 상기 단계 후에 CD(50)가 형성된 층간절연층(40) 상에 일정한 두께로 Ti/TiN/Metal/TiN층이 차례로 적층되어 있는 금속층(60)을 적층하는 상태를 보인 도면이다.
그리고, 5는 상기 단계 후에 각각의 CD상부의 금속층(60) 상에 CD(50)의 폭인 " L "보다 큰 폭으로 감광막(70)을 도포하는 상태를 보인 도면이다.
또한, 도6은 상기 단계 후에 감광막(70)이 도포되지 않은 금속층(60) 및 층간절연막(40)을 일정깊이 " D "로 차례로 식각하여 금속층(60)을 상부배선층(80)으로 형성하는 상태를 보이고 있으며, 상기 금속층(60) 및 층간절연막(40)을 식각하는 깊이 " D "는 CD(50)의 깊이 보다 약간 얕게 형성시키도록 한다.
이와 같이, 상기 상부배선(80)이 형성되는 형상을 보면 CD(50)의 폭인 " L "보다 길게 형성되고, 상부배선(80)의 측면으로 일정깊이 " D " CD(50)의 깊이와 거의 유사한 깊이로 형성되므로 상부배선(60)의 폭이 커지게 되어 상부배선(80)의 단면적이 실질적으로 증가되어 전류의 흐름으로 인한 저항이 커지는 상황을 방지하는 효과를 얻게 된다.
따라서, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 상부배선층 형성방법을 사용하게 되면, 층간절연막의 상에 일정 폭과 깊이를 갖는 CD를 형성하고, 이 CD에 여러 가지의 금속층을 적층하고서 감광막을 이 CD의 폭보다 크게하여 금속층 상에 형성시키고, 층간절연막을 과도하게 식각하여 상부배선을 형성하여 상부배선의 폭을 CD의 폭보다 길게 형성하므로 소자의 고집적화에도 불구하고 상부배선의 단면적을 크게하여 저항을 작게 유지하므로 소자의 과열을 방지하고 소자의 동작성능을 향상시키도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명인 것이다.
또한, 금속층과 층간절연층을 절연하는 깊이가 CD의 깊이인 " D "정도로 깊게 이루어지므로 상부배선 사이에 형성되는 잔류믈질 등의 형성을 방지할 수 있는 잇점을 지닌 발명이다.

Claims (5)

  1. 하부배선 상에 적층된 층간절연막 상에 상부배선을 형성하는 반도체장치의 제조방법에 있어서,
    상기 층간절연막의 상부면을 사진 식각공정을 통하여 일정 폭과 깊이를 갖는 CD를 형성하는 단계와;
    상기 단계 후에 CD가 형성된 절연층 상에 일정한 두께로 금속층을 적층하는 단계와;
    상기 단계 후에 각각 CD상부의 금속층 상에 CD의 폭보다 큰 폭으로 감광막을 도포하는 단계와;
    상기 단계 후에 감광막이 도포되지 않은 금속층 및 층간절연막을 일정깊이로 차례로 식각하여 금속층을 상부배선층으로 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 상부배선층 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 층간절연막은 IPO/BPSG/IMO막이 차례로 적층되어 이루어진 것을 특징을 하는 반도체장치의 상부배선층 형성방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 층간절연막은 IPO/BPSG/IMO막이 차례로 적층되어 이루어진 것을 특징을 하는 반도체장치의 상부배선층 형성방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부배선은 Ti/TiN/Metal/TiN층이 차례로 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 상부배선층 형성방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속층 및 층간절연막을 식각하는 깊이는 CD의 깊이 보다 약간 얕게 형성되는 것을 특징을 하는 반도체장치의 상부배선층 형성방법.
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