KR20050000968A - 금속배선 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절연막 사이의 전도체 패턴에 전기화학적으로 금속을 선택적으로 증착할 수 있는 금속 배선을 형성하는 금속배선 형성 방법에 관해 개시한 것으로서, 웨이퍼 위에 소정 형상의 전도체 패턴을 형성하는 단계와, 전도체 패턴을 포함한 웨이퍼 상에 절연막을 형성하는 단계와, 절연막을 선택 식각하여 상기 전도체 패턴의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와, 콘택홀을 포함한 웨이퍼에 전기도금 공정을 실시하여 선택적으로 콘택홀을 매립시키는 금속배선을 형성하는 단계를 포함한다.

따라서, 본 발명은 금속도금 공정을 적용시켜 선택적으로 콘택홀을 매립시키는 금속배선을 형성함으로써, 금속막 씨엠피 공정이 생략 가능여 전체 공정이 단순화되고, 생산 원가가 절감되는 이점이 있다.

Description

금속배선 형성 방법{method for fabricating metal line}

본 발명은 반도체소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 절연막 사이의 전도체 패턴에 전기화학적으로 금속을 선택적으로 증착할 수 있는 금속 배선을 형성하는 금속배선 형성 방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 다마신 금속 배선 형성 공정은 금속배선이 형성될 절연막의 소정 부분에 CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 전기도금(electroplating) 공정을 통해 금속막을 증착하고, 상기 금속막에 금속배선의 격리를 위해 CMP(Chemical Mechnical Polishing:이하, 씨엠피라 칭함)를 실시함으로서 형성된다.

도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 금속 배선 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.

종래 기술에 따른 금속 배선 형성 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1) 위에 웨이퍼 소정 부위에 잔류되는 전도체 패턴(2)을 형성한 다음, 상기 구조 전면에 절연막(3)을 형성한다. 이어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 절연막(3) 위에 전도체 패턴(2)과 대응된 부분을 일부 노출시키는 감광막 패턴(6)을 형성하고 나서, 상기 감광막 패턴(6)을 마스크로 하여 상기 절연막을 식각하여 콘택홀(4)을 형성한다.

그런 다음, 감광막 패턴을 제거하고 나서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 전면에 CVD 또는 PVD 공정을 진행시켜 금속막(5)을 형성한다.

이 후, 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 금속막에 씨엠피 공정을 진행하여 콘택홀(4)을 매립시키는 금속 배선(5a)을 형성한다.

그러나, 종래의 기술에서는 CVD 또는 PVD 공정을 적용하여 금속막을 형성할 경우, 금속막이 콘택홀 내부 뿐만 아니라 절연막의 상부 일정부분까지 증착되어지게 되므로, 절연막의 상부 일정 부분에 형성된 금속막을 제거하기 위해, 필수적으로 금속막 씨엠피 공정이 수반된다. 따라서, 금속막 씨엠피 공정 추가로 인해 공정이 복잡해지고 생산 원가가 증가되는 문제점이 있었다.

따라서, 상술한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 전기도금 공정을 적용시켜 금속막을 선택적으로 콘택홀 내부에만 증착함으로써, 별도의 금속막 씨엠피 공정이 불필요한 금속배선 형성 방법을 제공하려는 것이다.

도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 금속 배선 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예로서, 전기 도금 공정을 적용하여 선택적으로 금속 배선을 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도.

도 3은 전기도금장치의 단면도.

도 4는 전기도금 공정에 의해 웨이퍼의 콘택홀에 선택적으로 금속을 증착시킨 것을 보인 웨이퍼 단면도.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명에 따른 금속배선 형성 방법은 웨이퍼 위에 소정 형상의 전도체 패턴을 형성하는 단계와, 전도체 패턴을 포함한 웨이퍼 상에 절연막을 형성하는 단계와, 절연막을 선택 식각하여 상기 전도체 패턴의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와, 콘택홀을 포함한 웨이퍼에 전기도금 공정을 실시하여 선택적으로 콘택홀을 매립시키는 금속배선을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전기도금 공정은, 웨이퍼에 금속을 증착하되 콘택홀의 일정 높이까지 증착하는 단계와, 금속 증착이 완료된 웨이퍼를 회전시키는 단계를 추가한다.

(실시예)

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예로서, 전기 도금 공정을 적용하여 선택적으로 금속 배선을 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.

또한, 도 3은 전기도금장치의 단면도이며, 도 4는 전기도금 공정에 의해 웨이퍼의 콘택홀에 선택적으로 금속을 증착시킨 것을 보인 웨이퍼 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속배선 형성 방법은, 먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(10) 위에 웨이퍼 소정 부위에 잔류되는 전도체 패턴(11)을 형성한 다음, 상기 구조 전면에 절연막(12)을 형성한다.

이어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 절연막(12) 위에 전도체 패턴(11)과 대응된 부분을 노출시키는 감광막 패턴(15)을 형성하고, 상기 감광막 패턴(15)을 마스크로 절연막을 식각하여 콘택홀(13)을 형성한다.

그런 다음, 감광막 패턴을 제거하고 나서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 전기도금 공정을 실시하여 콘택홀(13)을 매립시키는 금속 배선(14)을 형성한다.

이하에서, 전기 도금 공정에 의해 금속 배선(14)이 증착되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 실리콘 웨이퍼(10)를 작업 셀(20)에 장착시킨 다음, 작업 셀(20)에 기준 전극(22)과 상대전극(23)을 각각 설치한다. 이때, 기준전극(22)으로는 수소기준전극을 들 수 있으며, 상대전극(23)으로는 백금전극을 들 수 있다. 상기 작업셀(20)은 금속 양이온(M+)이 포함되어 있는 전해질(21)이 저장되어 있는 용기를 의미한다. 또한, 웨이퍼(10) 하부에는 웨이퍼를 회전시킬 수 있는 장치가 부착되어 있다.

이어, 전해질(21) 내의 금속 양이온(M+)이 웨이퍼(10) 상의 절연막(12) 사이로 노출된 전도체 패턴(11) 부분에서 금속으로 환원될 수 있는 환원전위 만큼 인가한다. 상기 전위를 인가함에 따라, 절연막(12) 사이의 전도체 패턴(11) 부분에 금속이 증착되기 시작하며, 상기 금속이 절연막(12)의 상부 일정부분까지 증착되어지면 실리콘 웨이퍼를 회전시킨다. 이때, 상기 웨이퍼를 회전시키게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 표면에 전해질의 흐름(flux)이 생기고, 상기 전해질의 유속에 따라 절연막 사이에 소용돌이(vortex)(30)가 발생하게 된다. 이러한소용돌이(30)는 절연막(12) 사이에 증착된 금속막에 수직 방향으로 발생하면서 그 깊이에 따라 전해질 유속의 크기가 달라지게 된다. 이렇게 발생하는 깊이에 따른 유속의 차이는전도체 패턴(11) 부분에 전달되는 전해질 속의 금속이온의 농도 차이를 유발하게 되고, 소용돌이(30)의 중심부에서는 전해질의 흐름이 없게 되어 전달되는 금속이온의 농도가 제로(zero)가 되는 지점(31)이 나타나게 된다.

따라서, 금속이온의 농도가 제로가 되는 지점(31)에서는 전기화학적으로 반응할 수있는 반응물의 농도가 제로가 되므로, 더 이상 금속증착이 일어나지 않는다.

이처럼, 금속이온의 농도가 제로가 되는 지점(31)은 웨이퍼 표면에 형성되는 전해질 유속과, 금속이 증착되어지는 절연막 사이의 간격, 전해질 속의 금속이온의 농도에 의해 결정되어지므로, 상기 3가지 요소를 조절하면 원하고자 하는 지점까지 금속을 증착시킬 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 금속도금 공정을 적용시켜 선택적으로 콘택홀을 매립시키는 금속배선을 형성함으로써, 별도의 금속막 씨엠피 공정이 불필요하게 된다. 즉, 본 발명에서는 금속이 콘택홀 내부에만 선택적으로 증착됨으로써, 기존의 절연막의 상부 일정 부분에 형성된 금속막을 제거하기 위해, 필수적으로 수반되는 금속막 씨엠피 공정이 불필요하게 된다.

따라서, 본 발명은 금속막 씨엠피 공정이 생략되어 전체 공정이 단순화되고, 생산 원가가 절감되는 이점이 있다.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (2)

1. 웨이퍼 위에 소정 형상의 전도체 패턴을 형성하는 단계와,

   상기 전도체 패턴을 포함한 웨이퍼 상에 절연막을 형성하는 단계와,

   상기 절연막을 선택 식각하여 상기 전도체 패턴의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계와,

   상기 콘택홀을 포함한 웨이퍼에 전기도금 공정을 실시하여 선택적으로 콘택홀을 매립시키는 금속배선을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 금속배선 형성 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전기도금 공정은,

   상기 웨이퍼에 금속을 증착하되, 상기 콘택홀의 일정 높이까지 증착하는 단계와,

   상기 금속 증착이 완료된 웨이퍼를 회전시키는 단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 금속배선 형성 방법.