KR100849821B1 - Method for fabricating semiconductor devices - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배선에서의 힐락(Hillock) 오류를 방지하기 위한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 기판 또는 하부 막질 위에 배선층을 형성한 후 패터닝을 실시하고, 패터닝된 상기 배선층 위에 전면적으로 제 1 산화막을 형성한다. 그리고, 상기 제 1 산화막을 전면 식각하여 식각된 막질이 상기 배선층의 측벽을 커버하도록 한 후에 전면적으로 저유전율의 제 2 산화막을 증착하는 공정을 갖게 된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device for preventing a hilelock error in wiring. According to the present invention, after forming a wiring layer on a substrate or a lower film, patterning is performed, and a first oxide film is formed on the entire surface of the patterned wiring layer. Then, the first oxide film is etched entirely so that the etched film covers the sidewall of the wiring layer, and then the second oxide film having the low dielectric constant is deposited on the entire surface.
따라서, 본 발명에 의하면, 고온 또는 고전류의 구동조건에서도 도전막 패턴간의 전류 누설이 발생되지 않아서 설계된 반도체 장치의 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, the current leakage between the conductive film patterns does not occur even under the driving conditions of high temperature or high current, so that the characteristics of the designed semiconductor device can be obtained.
힐락, 배선, 산화막, 화학기상증착, 전면식각, 반도체Hillock, Wiring, Oxide, Chemical Vapor Deposition, Full Etch, Semiconductor
Description
도 1a 내지 도 1c는 종래의 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 공정 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10, 20 : 반도체 기판 12, 22 : 금속하부막10, 20:
14, 24 : 금속배선층 16, 26 : 금속상부막14, 24:
18, 28, 30, 32, 34 : 산화막18, 28, 30, 32, 34: oxide film
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 높은 전류가 흐르는 배선의 측벽의 힐락 오류에 의해 누설전류가 발생되는 것을 방지하도록 하는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device to prevent leakage current from being generated by a hill lock error of a side wall of a wiring through which a high current flows.
고집적 반도체 장치를 제조하는 기술이 발달함에 따라 배선 사이를 채우는 산화막으로 저유전율(Low-K)막을 채용하고 있는데, 그 미세구조가 포러스(Porous) 하기 때문에 강도가 매우 약하다. 따라서, 고온에서 높은 전류가 흐르는 경우 배선층에 보이드(Void)와 함께 배선물질의 측면을 통해 산화막을 뚫고 나가는 힐락(Hillock) 오류가 발생되는 문제가 있다.As a technology for manufacturing a highly integrated semiconductor device is developed, a low dielectric constant (Low-K) film is used as an oxide film filling between wirings, and its strength is very weak because its microstructure is porous. Therefore, when a high current flows at a high temperature, there is a problem in that a Hilar error (Hillock) that penetrates the oxide film through the side of the wiring material together with the voids occurs in the wiring layer.
이러한 예로서 도 1a 내지 도 1c에 도시된 종래의 반도체 장치의 제조 방법의 예를 들 수 있다.As such an example, the example of the manufacturing method of the conventional semiconductor device shown to FIG. 1A-FIG. 1C is mentioned.
도 1a를 참조하면, 반도체 기판(10) 상에 그의 하부에는 티타늄(Ti) 또는 티타늄 나이트라이드(TiN) 등의 하부막(12)이 형성되고, 상부에는 티타늄 나이트라이드 등의 상부막(16)이 형성된 금속배선층(14) 패턴을 형성한다. 여기서, 금속배선층(14) 패턴은 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 재질의 패턴일 수 있다. 또한, 상부막(16)은 이후 형성되는 패턴과 금속배선층(14) 패턴과의 단락(Short)을 방지한다. 그런 다음, 하부막(12), 금속배선층(14) 패턴 및 상부막(16)을 패터닝(Patterning) 하여 기판(10)의 표면이 노출되도록 식각하여 홀(Hole)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, a
그리고, 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 그 위에 절연막(18)을 증착하여 각 금속배선층(14) 패턴간의 절연이 이루어지도록 하며, 그 후 평탄화 공정을 수행하여 절연막(18)을 평탄화한 후에 후속공정을 실시하게 된다.1B and 1C, an
그런데, 이와 같이 형성된 배선들에 고온에서 높은 전류가 흐를 때 각 배선의 측면(A 및 B)을 통해 산화막을 뚫고 나가는 힐락이 발생하였다.However, when a high current flows at high temperatures in the wirings formed as described above, hillocks that penetrate the oxide film through the side surfaces A and B of the respective wirings are generated.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 어떤 구동조건에서도 도전막 패턴간의 전류 누설이 발생되지 않도록 하기 위한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving such a problem is to provide a method for manufacturing a semiconductor device for preventing current leakage between conductive film patterns under any driving conditions.
본 발명의 다른 목적은, 도전막 패턴의 측벽에 강도가 높은 절연막을 형성함으로써 힐락 발생을 억제하도록 하는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which suppresses the occurrence of hillock by forming an insulating film having a high strength on the sidewall of the conductive film pattern.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 장치의 제조 방법은, 기판 또는 하부 막질 위에 배선층을 형성한 후 패터닝을 실시하는 단계와, 패터닝된 상기 배선층 위에 제 1 산화막을 전면적으로 형성하는 단계와, 상기 제 1 산화막을 전면 식각하여 식각된 막질이 상기 배선층의 측벽을 커버하도록 하는 단계, 그리고, 전면적으로 저유전율의 제 2 산화막을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A semiconductor device manufacturing method according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of performing a patterning after forming a wiring layer on the substrate or the lower film quality, forming a first oxide film on the patterned wiring layer entirely; Etching the entire surface of the first oxide film to cover the sidewalls of the interconnection layer; and depositing a second dielectric film having a low dielectric constant on the entire surface.
상기 제 1 산화막은, 스핀 코팅 또는 화학기상증착 중 어느 하나의 방법에 의해 형성되며, 상기 제 2 산화막보다 강도가 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.The first oxide film is formed by any one of spin coating or chemical vapor deposition, and is preferably formed to have a higher strength than the second oxide film.
이하, 본 발명의 실시예에 대한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 아래에 기재된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명하기 위한 것에 불과한 것으로, 본 발명의 권리범위가 여기에 한정되는 것으로 이해되어서는 안될 것이다. 아래의 실시예로부터 다양한 변형, 변경 및 수정이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백한 것이다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention described below are merely for illustrating the technical idea of the present invention by way of example, it should not be understood that the scope of the present invention is limited thereto. Various modifications, changes and variations are possible in the following examples which will be apparent to those of ordinary skill in the art.
도 2a를 참조하면, 종래와 같이 반도체 기판(20) 상에 하부막(22)이 형성되고, 그 위에는 금속배선층(24)을 형성한 후 상부에는 상부막(26)을 형성한다. 그런 다음, 하부막(22), 금속배선층(24) 및 상부막(26)을 패터닝 하여 기판(20)의 표면이 노출되도록 식각에 의해 홀이 형성되어 있는 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 2A, a
그 후 도 2b를 참조하면, 홀이 형성되어 있는 기판에 전면적으로 절연막(28)이 증착된다. 상기 절연막(28)은 화학기상증착에 의해 형성되며, 그 재질은 산화막이 될 수 있다. 또한 상기 산화막은 화학기상증착에 의한 방법 외에 스핀 코팅(Spin Coating)에 의해서도 형성될 수 있다.Thereafter, referring to FIG. 2B, an
이와 같이 형성된 절연막(28)은 전면 식각(Blanket Etch or Etch Back)에 의해 전체적으로 식각되는데, 상기 금속배선층(24)이 형성된 패턴의 측면에는 일정 두께의 절연막이 형성될 정도로 식각을 진행한다. 즉, 도 2c와 같은 패턴이 형성되도록 식각공정을 진행하는 것이다.The
그리고, 그 위에 또 다른 절연막(32)을 증착하게 되는데, 도 2d를 참조하면, 절연막(30)이 형성된 부분을 포함하는 전면에 걸쳐서 절연막(32)이 증착된다. 상기 절연막(32)은 유전율이 3.5 이하인 저유전율의 산화막이 될 수 있다.Then, another
여기서, 절연막(30)과 절연막(32)은 강도면에서 차이가 있는데, 저유전율의 절연막(32)에 비해 절연막(30)이 더 큰 강도를 갖게 형성된다. 이로써 유전율 손실을 최소로 하면서 저유전율의 막질을 사용하면서도 배선 신뢰성을 확보할 수 있게 되는 것이다.Here, the
마지막으로, 상기 절연막(32) 위에 또 다른 절연막(34)을 증착하여 필요에 따라 패터닝하여 후속공정에 연계하여 사용되도록 한다.Finally, another
이상과 같이 본 발명에 의한 실시예에 의하면, 도전층의 측면에 강도가 큰 산화막을 형성함으로써 이후 공급되는 전류의 누설이 발생되지 않게 되는 이점이 있다.According to the embodiment according to the present invention as described above, there is an advantage that the leakage of the current to be supplied subsequently does not occur by forming a high-strength oxide film on the side of the conductive layer.
따라서, 본 발명에 의하면, 고온 또는 고전류의 구동조건에서도 도전막 패턴간의 전류 누설이 발생되지 않아서 설계된 반도체 장치의 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, the current leakage between the conductive film patterns does not occur even under the driving conditions of high temperature or high current, so that the characteristics of the designed semiconductor device can be obtained.
그리고, 도전막 패턴의 측벽에 강도가 높은 절연막을 형성함으로써 유전율이 높은 절연막으로의 힐락 발생이 예방되는 효과가 있다.In addition, by forming an insulating film having a high strength on the sidewall of the conductive film pattern, there is an effect of preventing the occurrence of hillock to the insulating film having a high dielectric constant.
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