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KR100548570B1 - Metal wiring formation method of semiconductor device - Google Patents

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KR100548570B1
KR100548570B1 KR1020030079892A KR20030079892A KR100548570B1 KR 100548570 B1 KR100548570 B1 KR 100548570B1 KR 1020030079892 A KR1020030079892 A KR 1020030079892A KR 20030079892 A KR20030079892 A KR 20030079892A KR 100548570 B1 KR100548570 B1 KR 100548570B1
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Abstract

본 발명은 반도체소자의 금속배선 형성 방법에 관해 개시한 것으로서, 셀영역과 페리영역이 정의된 반도체 기판을 제공하는 단계와, 기판 상에 플로팅게이트/유전체막/콘트롤게이트가 적층된 게이트 구조및 상기 게이트 구조 양측의 기판에 각각의 소오스/드레인을 각각 형성하는 단계와, 결과물 전면에 제 1옥사이드막 및 셀영역의 소오스, 드레인 및 페리영역의 게이트, 드레인과 대응된 부위에 듀얼다마신 트렌치 구조를 가진 제 2옥사이드막을 차례로 형성하는 단계와, 제 2옥사이드막의 트렌치를 매립시키는 제1확산방지막을 형성하는 단계와, 제 1확산방지막을 포함한 기판 전면에 제 1금속막을 형성하는 단계와, 제 1금속막 위에 셀영역의 소오스, 드레인 및 페리영역의 게이트, 드레인과 대응된 부위를 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 제 1금속막 및 제 1확산방지막을 식각하여 금속 하드마스크를 형성하는 단계와, 감광막 패턴을 제거하는 단계와, 금속 하드마스크를 식각 베리어로 하고 상기 막들을 식각하여 셀영역의 소오스, 드레인 및 페리영역의 게이트, 드레인을 각각 노출시키는 콘택홀을 형성하되, 콘택홀에 의해 상기 게이트의 플로팅게이트가 노출되는 단계와, 콘택홀을 매립시키는 플러그를 형성하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for forming a metal wiring of a semiconductor device, comprising the steps of: providing a semiconductor substrate having a cell region and a ferry region defined therein; a gate structure in which a floating gate / dielectric film / control gate is stacked on the substrate; Forming respective sources / drains on the substrates on both sides of the gate structure, and forming a dual damascene trench structure on a portion corresponding to the gates and drains of the source, drain and ferry regions of the first oxide layer and the cell region on the entire surface of the resultant. Forming a second oxide film in sequence, forming a first diffusion barrier film filling the trench of the second oxide film, forming a first metal film on the entire surface of the substrate including the first diffusion barrier film, and first metal Forming a photoresist pattern on the film, the photoresist pattern exposing portions corresponding to the gate and the drain of the source, the drain, and the ferry region; Etching the first metal layer and the first diffusion barrier layer using a photoresist pattern as a mask to form a metal hard mask, removing the photoresist pattern, and etching the layers by using a metal hard mask as an etching barrier. Forming a contact hole for exposing the gate and the drain of the source, the drain, and the ferry region, respectively, exposing the floating gate of the gate by the contact hole, and forming a plug to fill the contact hole. .

Description

반도체소자의 금속배선 형성방법{method for forming metal line of semiconductor device}Method for forming metal line of semiconductor device

도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of forming metal wirings of a semiconductor device according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 금속배선만을 보인 확대도.Figure 2 is an enlarged view showing only metal wiring according to the present invention.

본 발명은 반도체소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다마신 구조를 가진 반도체소자의 금속배선 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming metal wiring of a semiconductor device having a damascene structure.

반도체 소자의 다마신 구조에서, 기판과 콘택 저항 확보를 위해 웨트 세정 공정을 사용하게 되는데, 이때, 식각정지막으로 사용되는 실리콘 질화막과 상기 실리콘 질화막의 상하부에 형성된 옥사이드막과의 식각비 차이가 발생된다. 이때, 심할 경우 옥사이드막이 붕괴되거나 이 후의 공정에서 금속막의 매립 공정이 제대로 수행되지 않아 이웃한 패턴과의 전기적 쇼트가 발생된다.또한, 금속배선용 금속막이 매립되는 옥사이드막의 트렌치가 양방향으로 웨트(wet) 식각되고, 이로 인해 크로스토크가 증가하게 된다. 따라서, 100nm 이하의 미세 트렌치를 형성하기 위한 노 광과 식각 공정에서는 금속막에서 발생되는 크로스토크를 개선하기 위해 옥사이드 바(bar) CD(Critical Dimension)확보가 중요하게 되고, 이로 인해 상대적으로 금속막이 매립되는 옥사이드막의 트렌치 또는 콘택의 CD가 작아져서 식각 베리어(etch barrier) 역할을 하는 감광막의 결정에 어려움을 가지고 있다. 즉, 고단차의 미세 트렌치나 콘택을 식각하기 위해서는 3:1∼5:1의 단차비를 가진 감광막을 사용하게 되고, 이로 인해 감광막 붕괴 또는 DOF(Depth Of Focus)마진 문제가 발생된다. In the damascene structure of a semiconductor device, a wet cleaning process is used to secure a contact resistance with a substrate, wherein an etching ratio difference between a silicon nitride film used as an etch stop film and an oxide film formed above and below the silicon nitride film occurs. do. At this time, if the oxide film is severely collapsed or the metal film embedding process is not performed properly in the subsequent process, an electrical short with the neighboring pattern is generated. In addition, the trench of the oxide film in which the metal film for metal wiring is embedded is wet in both directions. Etching results in increased crosstalk. Therefore, in the exposure and etching process for forming a fine trench of 100 nm or less, it is important to secure an oxide bar CD (Critical Dimension) to improve the crosstalk generated in the metal film. Since the CD of the trench or contact of the oxide layer to be buried becomes smaller, it is difficult to determine the photoresist that serves as an etch barrier. In other words, in order to etch the high trench fine trench or contact, a photoresist having a step ratio of 3: 1 to 5: 1 is used, which causes a photoresist collapse or DOF (Depth Of Focus) margin problem.

한편, 단일 다마신(single damascene)방식 또는 텅스텐 금속막의 에치백(etch back)방식을 적용하여 금속배선을 형성하게 되면, 미세 콘택일 경우 상부 금속배선과의 접촉면적이 협소하여 전기적 저항이 상대적으로 커지게 된다.On the other hand, when a single damascene method or an etch back method of a tungsten metal film is applied to form a metal wiring, in the case of a micro contact, the contact area with the upper metal wiring is narrow and the electrical resistance is relatively low. It becomes bigger.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 식각정지막으로서 감광막 대신 금속 하드마스크를 적용하여 미세 크기의 금속배선용 콘택홀을 형성함으로써, 크로스토크와 토포로지에 의한 DOF 마진을 개선할 수 있는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법을 제공하려는 것이다.The present invention is to solve the above problems, by forming a metal wiring contact hole by applying a metal hard mask instead of a photoresist film as an etch stop film, a semiconductor device that can improve the DOF margin due to crosstalk and topology It is to provide a method of forming metal wiring.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법은 셀영역과 페리영역이 정의된 반도체 기판을 제공하는 단계와, 상기 반도체 기판 상에 플로팅게이트/유전체막/콘트롤게이트가 적층된 게이트 구조를 형성하고 상기 반도체 기판의 상기 게이트 구조 양측에 소오스/드레인을 형성하는 단계와, 상기 결과물 전면에 제 1옥사이드막 및 셀영역의 소오스, 드레인 및 페리영역의 게이트, 드레인과 대응된 부위에 듀얼다마신 트렌치 구조를 가진 제 2옥사이드막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 제 2옥사이드막에 형성된 상기 트렌치를 매립시키는 제1확산방지막을 형성하는 단계와, 상기 제 1확산방지막을 포함한 상기 제 2 옥사이드막 상의 전면에 제 1금속막을 형성하는 단계와, 상기 제 1금속막 상에 상기 셀영역의 상기 소오스/드레인과 상기 페리영역의 게이트 및 드레인과 대응되는 부분을 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 제 1금속막 및 제 1확산방지막을 식각하여 금속 하드마스크를 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계와, 상기 금속 하드마스크를 식각 베리어로 하고 상기 막들을 식각하여 상기 셀영역의 상기 소오스/드레인과 상기 페리영역의 게이트 및 드레인을 각각 노출시키는 콘택홀을 형성하되 상기 콘택홀에 의해 상기 게이트의 플로팅게이트가 노출되도록 하는 단계와, 상기 콘택홀을 매립시키는 플러그를 형성하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of forming a metal wiring of a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of providing a semiconductor substrate having a cell region and a ferry region defined, and the floating gate / dielectric film / control gate stacked on the semiconductor substrate Forming a gate structure and forming a source / drain on both sides of the gate structure of the semiconductor substrate, and corresponding portions of the first oxide layer and the source and drain regions of the cell region and the gate and drain regions of the cell region on the entire surface of the resultant substrate. Sequentially forming a second oxide film having a dual damascene trench structure, forming a first diffusion barrier layer filling the trench formed in the second oxide layer, and the second diffusion layer including the first diffusion barrier layer. Forming a first metal film on an entire surface of an oxide film, and forming the source / cell of the cell region on the first metal film. Forming a photoresist pattern exposing a portion corresponding to a gate and a drain of the lane and the ferry region, and etching the first metal layer and the first diffusion barrier layer using the photoresist pattern as a mask to form a metal hard mask And removing the photoresist pattern, and forming a contact hole exposing the source / drain of the cell region and the gate and drain of the ferry region, respectively, by etching the layers with the metal hard mask as an etch barrier. However, the method may include exposing the floating gate of the gate to be exposed by the contact hole, and forming a plug to fill the contact hole.

상기 제 1옥사이드막 형성공정 이후에, 상기 제 1옥사이드막 위에 식각정지막 및 제 2옥사이드막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 식각정지막이 노출되는 시점까지 상기 제 2옥사이드막을 식각하는 단계를 추가하는 것이 바람직하다.After the forming of the first oxide film, the step of sequentially forming an etch stop film and a second oxide film on the first oxide film, and adding the step of etching the second oxide film until the etch stop film is exposed. desirable.

상기 식각정지막을 실리콘산화막 및 실리콘질화막 중 어느 하나로 형성하며, 여기서, 상기 실리콘산화막을 SiN막 및 SiON막 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.The etch stop film is formed of any one of a silicon oxide film and a silicon nitride film, wherein the silicon oxide film is preferably formed of any one of a SiN film and a SiON film.

상기 식각정지막을 퍼니스 내에서 LPCVD 및 PECVD 중 어느 하나의 방식으로 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable to form the etch stop film by any one of LPCVD and PECVD in the furnace.

상기 콘택홀 내에 플러그를 형성하는 단계는 상기 콘택홀을 포함한 기판 전면에 제 2확산방지막 및 제 2금속막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 제 2옥사이드막이 노출되는 시점까지 제 2금속막 및 제 2확산방지막을 씨엠피하여 상기 콘택홀을 매립시키는 플러그를 형성하는 단계를 더 추가하는 것이 바람직하다.The forming of the plug in the contact hole may include sequentially forming a second diffusion barrier layer and a second metal layer on the entire surface of the substrate including the contact hole, and the second metal layer and the second diffusion layer until the second oxide layer is exposed. It is preferable to further add a step of forming a plug for embedding the contact hole by the CMP to prevent the barrier film.

상기 씨엠피 공정은 pH2∼8, 파티클 크기를 50∼150nm의 증기 형태의(humed) SiO2 및 반구형태의 Al2O3를 이용하여 상기 제 2금속막을 제거하는 것이 바람직하다.In the CMP process, it is preferable to remove the second metal film by using a vaporized SiO 2 and a hemispherical Al 2 O 3 having a pH of 2 to 8 and a particle size of 50 to 150 nm.

상기 제 1확산방지막 및 제 2확산방지막을 PVD방식의 Ti/TiN막, CVD방식의 Ti/TiN막 및 WN막 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.Preferably, the first diffusion barrier and the second diffusion barrier are formed of any one of a PVD Ti / TiN film, a CVD Ti / TiN film, and a WN film.

상기 금속 하드마스크 형성 공정과 상기 콘택홀 형성공정을 하나의 챔버 내에서 인-시튜로 진행하거나, 다중 챔버 내에서 진행하는 것이 바람직하다.The metal hard mask forming process and the contact hole forming process may be performed in-situ in one chamber or in a multiple chamber.

상기 제 2옥사이드막을 BPSG, PSG, FSG, PE-TEOS, PE-SiH4, HDP-USG, HDP-PSG 및 APL 방식의 옥사이드막 중 어느 하나로 2000∼4000Å 두께로 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable to form the second oxide film with a thickness of 2000 to 4000 microns using any one of an oxide film of BPSG, PSG, FSG, PE-TEOS, PE-SiH4, HDP-USG, HDP-PSG, and APL.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of forming metal wirings of a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of forming metal wirings of a semiconductor device according to the present invention.

본 발명에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 먼저 셀영역과 페리영역이 각각 정의된 반도체기판(1)을 제공한다. 이어, 상기 기판(1) 상에 게이트절연막(2)을 개재시켜 플로팅게이트(3), 유전체막(4) 및 콘트롤 게이트(5)가 차례로 적층된 게이트 구조를 형성한다. 이때, 상기 콘트롤게이트(5)는 다결정 실리콘막/텅스텐 실리사이드막/하드마스크용 실리콘 질화막의 3중 적층구조를 채택한다.In the method for forming metal wirings of a semiconductor device according to the present invention, as shown in FIG. 1A, first, a semiconductor substrate 1 in which a cell region and a ferry region are defined is provided. Subsequently, a gate structure in which the floating gate 3, the dielectric film 4, and the control gate 5 are sequentially stacked is formed on the substrate 1 through the gate insulating film 2. At this time, the control gate 5 adopts a triple stacked structure of a polycrystalline silicon film / tungsten silicide film / hard silicon nitride film.

그런 다음, 상기 게이트 구조 양측에 절연 스페이서(6)를 형성하고, 이온주입을 실시하여 상기 게이트 구조의 양측 하부에는 소오스/드레인(미도시)을 각각 형성한다. 이후, 상기 결과의 기판 전면에 제 1 실리콘 질화막(7)을 증착하고 선택 식각하여 페리영역의 게이트 구조의 상부 일부위를 노출시킨다. Then, insulating spacers 6 are formed on both sides of the gate structure, and ion implantation is performed to form a source / drain (not shown) on both sides of the gate structure, respectively. Thereafter, the first silicon nitride layer 7 is deposited on the entire surface of the resultant substrate and selectively etched to expose the upper portion of the gate structure of the ferry region.

이어, 상기 결과물 위에 제 1옥사이드막(9) 및 제 2옥사이드막(11)을 차례로 형성한다. 그런 다음, 상기 제 2옥사이드막(11) 위에 제 2 실리콘 질화막(13) 및 제 3옥사이드막(15)을 차례로 형성한 다음, 상기 제 3옥사이드막(15), 제 2 실리콘 질화막(13) 및 제 2옥사이드막(11)을 순차적으로 식각하여 듀얼다마신 트렌치 구조를 형성한다. 상기에서 듀얼다마신 트렌치 구조는 상기 제 2 실리콘 질화막(13)을 식각정지막으로 하여 상기 제 3옥사이드막(15)만을 선택적으로 식각하는 것에 의해 형성될 수도 있다. 상기에서 제 2 실리콘 질화막(13)을 퍼니스(furnace) 내에서 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 및 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 중 어느 하나의 방식으로 SiN막 또는 SiON막을 증착하는 것에 의해 형성한다.Subsequently, a first oxide layer 9 and a second oxide layer 11 are sequentially formed on the resultant. Then, a second silicon nitride film 13 and a third oxide film 15 are sequentially formed on the second oxide film 11, and then the third oxide film 15, the second silicon nitride film 13, and The second oxide layer 11 is sequentially etched to form a dual damascene trench structure. The dual damascene trench structure may be formed by selectively etching only the third oxide layer 15 using the second silicon nitride layer 13 as an etch stop layer. The second silicon nitride film 13 is formed by depositing a SiN film or a SiON film in any one of a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) and a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) in a furnace. .

또한, 상기 제 3옥사이드막(15)의 패턴은 셀영역의 소오스, 드레인 및 페리영역의 게이트, 드레인과 대응된 부위에 듀얼다마신 트렌치 구조를 가진다. 여기서, 상기에서 제 3옥사이드막(15)은 BPSG(BoroPhosphoric Silicate Glass), PSG(Phosphoric Silicate Glass), FSG(Fulorine-doped Silicate Glass), PE-TEOS(Plasma Enhanced-BoroPhosphoric Silicate Glass), PE-SiH4, HDP-USG(High Density Plasma-Undoped Silicage Glass), HDP-PSG 및 APL(Advanced Planarization Layer) 방식의 옥사이드막 중 어느 하나를 이용하여 2000∼4000Å 두께로 형성된다.In addition, the pattern of the third oxide layer 15 has a dual damascene trench structure at portions corresponding to the gates and drains of the source, drain, and ferry regions of the cell region. Here, the third oxide film 15 may include BoroPhosphoric Silicate Glass (BPSG), Phosphoric Silicate Glass (PSG), Fulorine-doped Silicate Glass (FSG), Plasma Enhanced-BoroPhosphoric Silicate Glass (PE-TEOS), and PE-SiH4. It is formed to a thickness of 2000 ~ 4000Å using any one of the oxide film of HDP-USG (High Density Plasma-Undoped Silicage Glass), HDP-PSG and APL (Advanced Planarization Layer).

한편, 미설명된 도면부호 13은 상기 식각 공정 후, 잔류된 제 2실리콘 질화막(13)을 나타낸 것이다.Meanwhile, reference numeral 13, which is not described, shows the second silicon nitride layer 13 remaining after the etching process.

이 후, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 제 3옥사이드막(15)의 패턴은 듀얼다마신 트렌치 구조를 매립시키도록 제 1확산방지막(17)을 형성한 다음, 상기 제 1확산방지막(17)을 포함한 기판 전면에 제 1금속막(19)을 형성한다. 이때, 상기 제 1확산방지막(17)의 재질로는 PVD(Physical Vapor Deposition)방식의 Ti/TiN막, CVD방식의 Ti/TiN막 및 WN막 중 어느 하나를 이용하며, 또한, 상기 제 1금속막(19)의 재질로는 CVD방식의 텅스텐막, TiSiX막, TiN막, Cu막 및 Al막 중 어느 하나를 이용한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, the pattern of the third oxide layer 15 forms a first diffusion barrier layer 17 to fill the dual damascene trench structure, and then the first diffusion barrier layer 17. The first metal film 19 is formed on the entire surface of the substrate including the (). At this time, the material of the first diffusion barrier 17 is any one of a PVD (Physical Vapor Deposition) Ti / TiN film, CVD Ti / TiN film and WN film, and the first metal As the material of the film 19, any one of a CVD tungsten film, a TiSiX film, a TiN film, a Cu film, and an Al film is used.

한편, 본 발명에서는 듀얼다마신 트렌치 구조의 제 3옥사이드막 패턴 형성한 후, 별도의 습식 세정 공정없이 제 1금속막 형성 공정을 진행하는데, 저항에는 전혀 영향이 없다.Meanwhile, in the present invention, after forming the third oxide film pattern having the dual damascene trench structure, the first metal film forming process is performed without a separate wet cleaning process, but there is no effect on the resistance.

이어, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1금속막(19)을 포함한 기판 전면 에 감광막을 도포하고 노광 및 현상하여 금속배선용 콘택영역(미도시) 즉, 셀영역의 소오스, 드레인 및 페리영역의 게이트, 드레인과 대응된 부위를 노출시키는 감광막 패턴(21)을 형성한다. 이때, 도면에 도시되지 않았지만, 상기 제 1금속막(19)과 감광막 패턴(21) 사이에 반사방지막을 개재시키는 과정이 생략되었다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, a photoresist film is coated on the entire surface of the substrate including the first metal film 19, and then exposed and developed to provide a metal wiring contact region (not shown), that is, a source, drain and ferry region of the cell region. A photosensitive film pattern 21 is formed to expose a portion corresponding to the gate and the drain. In this case, although not shown in the drawing, a process of interposing the anti-reflection film between the first metal film 19 and the photoresist pattern 21 is omitted.

이어, 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 감광막 패턴(21)을 마스크로 하여 상기 제 1금속막(19) 및 확산방지막(17)을 식각하여 금속 하드마스크(19a)를 형성한다. 그리고, 감광막 패턴(21)을 제거한다. Subsequently, as shown in FIG. 1D, the first metal layer 19 and the diffusion barrier layer 17 are etched using the photoresist pattern 21 as a mask to form a metal hard mask 19a. Then, the photosensitive film pattern 21 is removed.

그런 다음, 도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 금속 하드마스크(19a)를 식각베리어로 이용하여 상기 막들을 식각하여 셀영역의 소오스, 드레인 및 페리영역의 게이트, 드레인을 각각 노출시키는 원통 형태의 콘택홀(22)을 형성한다. 이때, 상기 페리영역의 게이트를 노출시키는 콘택홀(22) 형성 시, 콘트롤게이트 및 유전체막을 식각하여 플로팅게이트의 상부표면이 노출되도록 패터닝한다. Then, as illustrated in FIG. 1E, the films are etched using the metal hard mask 19a as an etch barrier to expose the source, drain and gate of the cell region and the gate and drain of the ferry region, respectively. The hole 22 is formed. In this case, when the contact hole 22 exposing the gate of the ferry region is formed, the control gate and the dielectric layer are etched to pattern the upper surface of the floating gate.

한편, 도 1d 및 도 1e에 해당되는 상기 금속 하드마스크(19a) 형성공정과 콘택홀 형성공정은 하나의 챔버(chamber) 내에서 인-시튜(in-situ)로 진행하거나, 또는 다중 챔버(multi-chamber)내에서 진행가능하다.Meanwhile, the metal hard mask 19a forming process and the contact hole forming process corresponding to FIGS. 1D and 1E may be performed in-situ in one chamber or may be multi-chambered. can proceed in -chamber.

이 후, 도 1f에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀(22)을 포함한 기판 전면에 습식세정 방식 또는 건식세정 방식 등의 세정공정(미도시)을 실시한 다음, 세정 공정이 완료된 기판 전면에 제 2확산방지막(23) 및 제 2금속막(24)을 차례로 형성한다. 이때, 상기 세정 공정은 기판과의 콘택저항을 감소시키기 위한 것이다. 또한, 상기 세정 공정시, 잔류된 제 1확산방지막(17)이 베리어로 작용하기 때문에 제 3옥사이드막(15)의 옥사이드 성분이 손실될 우려가 없다. 상기에서 제 2확산방지막(23)은 제1확산방지막(17)과 동일한 방식과 재질을 이용하며, 제 2금속막(24)은 제 1금속막(19)과 동일한 방식과 재질을 이용하여 형성될 수 있다.Thereafter, as illustrated in FIG. 1F, a cleaning process (not shown), such as a wet cleaning method or a dry cleaning method, is performed on the entire surface of the substrate including the contact hole 22, and then a second surface of the substrate is cleaned. The diffusion barrier 23 and the second metal layer 24 are sequentially formed. At this time, the cleaning process is to reduce the contact resistance with the substrate. In addition, during the cleaning process, since the remaining first diffusion barrier layer 17 acts as a barrier, there is no fear that the oxide component of the third oxide layer 15 may be lost. The second diffusion barrier 23 is formed using the same method and material as the first diffusion barrier 17, and the second metal layer 24 is formed using the same method and material as the first metal layer 19. Can be.

이어, 도 1g에 도시된 바와 같이, 상기 제 3옥사이드막(15) 표면이 노출되는 시점까지 제 2금속막(24), 제 2확산방지막(22) 및 금속 하드마스크(19a)를 차례로 씨엠피(Chemical Mechnical Polishing)하여 원통 형태의 콘택홀(22)을 매립시키는 원기둥 형태의 플러그인 금속배선(25)을 형성한다. 여기서, 금속 하드마스크(19a)는 콘택홀(22) 형성에서 식각베리어 역할을 할 뿐만 아니라 플러그인 금속배선(25) 형성을 위한 제 2금속막 씨엠피 공정에서는 단차를 줄여 주는 역할을 한다. 한편, 상기 씨엠피 공정은 pH2∼8, 파티클 크기를 50∼150nm의 humed SiO2 및 반구형태의 Al2O3를 이용하여 상기 제 2금속막을 제거한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1G, the CMP of the second metal layer 24, the second diffusion barrier 22, and the metal hard mask 19a is sequentially turned on until the surface of the third oxide layer 15 is exposed. (Chemical Mechnical Polishing) to form a cylindrical plug-in metal wiring 25 for embedding the cylindrical contact hole (22). Here, the metal hard mask 19a not only serves as an etch barrier in forming the contact hole 22 but also serves to reduce the step in the second metal film CMP process for forming the plug-in metal wiring 25. In the CMP process, the second metal film is removed using humed SiO 2 having a pH of 2 to 8 and a particle size of 50 to 150 nm and Al 2 O 3 having a hemispherical shape.

도 2는 본 발명에 따른 금속배선만을 보인 확대도이다.Figure 2 is an enlarged view showing only metal wiring according to the present invention.

본 발명에서 금속배선(25)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 플러그 및 플러그의 상부를 에워싸고 있는 제 1확산방지막(17)을 포함한 구조를 가진다. 따라서, 상기 구조를 가지는 금속배선에 의해 금속배선의 저항 증가 및 단락을 방지할 뿐만 아니라 크로스토크를 줄일 수 있다. In the present invention, as shown in FIG. 2, the metal wiring 25 has a structure including a plug and a first diffusion barrier film 17 surrounding an upper portion of the plug. Therefore, the metal wiring having the above structure can not only prevent resistance increase and short circuit of the metal wiring, but can also reduce crosstalk.

이상에서와 같이, 본 발명은 금속배선용 미세크기의 콘택홀 형성을 위한 식각 공정에서 식각정지막으로 마진이 부족한 기존의 감광막을 사용하는 대신 제 1금속막을 이용하여 금속 하드마스크를 형성하고, 이를 이용하여 콘택홀 식각 공정과 제 2금속막 매립 및 씨엠피 공정을 진행하여 금속배선을 형성함으로써, 크로스토크와 토포로지에 의한 DOF 마진을 개선할 수 있다. 또한, 본 발명은 금속배선용 금속막에서의 크로스토크를 줄일 수 있음에 따라, 소자의 신뢰성, 동작속도 향상 및 수 율 향상 등의 이점이 있다.As described above, the present invention forms a metal hard mask using a first metal film instead of using a conventional photoresist film which lacks a margin as an etch stop film in an etching process for forming a contact hole of a metal size for wiring. By performing the contact hole etching process, the second metal film filling process, and the CMP process to form the metal wiring, the DOF margin due to the crosstalk and the topology can be improved. In addition, the present invention can reduce the crosstalk in the metal film for metal wiring, there is an advantage such as the reliability of the device, the operation speed improvement and the yield improvement.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. In addition, this invention can be implemented in various changes within the range which does not deviate from the summary.

Claims (13)

셀영역과 페리영역이 정의된 반도체 기판을 제공하는 단계와,Providing a semiconductor substrate in which a cell region and a ferry region are defined; 상기 반도체 기판 상에 플로팅게이트/유전체막/콘트롤게이트가 적층된 게이트 구조를 형성하고 상기 반도체 기판의 상기 게이트 구조 양측에 소오스/드레인을 형성하는 단계와,Forming a gate structure in which a floating gate / dielectric film / control gate is stacked on the semiconductor substrate, and forming a source / drain on both sides of the gate structure of the semiconductor substrate; 상기 결과물 전면에 제 1옥사이드막 및 셀영역의 소오스, 드레인 및 페리영역의 게이트, 드레인과 대응된 부위에 듀얼다마신 트렌치 구조를 가진 제 2옥사이드막을 차례로 형성하는 단계와,Sequentially forming a first oxide film and a second oxide film having a dual damascene trench structure in a region corresponding to a source, a drain, and a gate and a drain of a cell region on the entire surface of the resultant; 상기 제 2옥사이드막에 형성된 상기 트렌치를 매립시키는 제1확산방지막을 형성하는 단계와,Forming a first diffusion barrier layer filling the trench formed in the second oxide layer; 상기 제 1확산방지막을 포함한 상기 제 2 옥사이드막 상의 전면에 제 1금속막을 형성하는 단계와,Forming a first metal film on the entire surface of the second oxide film including the first diffusion barrier film; 상기 제 1금속막 상에 상기 셀영역의 상기 소오스/드레인과 상기 페리영역의 게이트 및 드레인과 대응되는 부분을 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계와,Forming a photoresist pattern on the first metal layer to expose portions corresponding to the source / drain of the cell region and gates and drains of the ferry region; 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 제 1금속막 및 제 1확산방지막을 식각하여 금속 하드마스크를 형성하는 단계와,Etching the first metal layer and the first diffusion barrier layer using the photoresist pattern as a mask to form a metal hard mask; 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계와,Removing the photoresist pattern; 상기 금속 하드마스크를 식각 베리어로 하고 상기 막들을 식각하여 상기 셀영역의 상기 소오스/드레인과 상기 페리영역의 게이트 및 드레인을 각각 노출시키는 콘택홀을 형성하되 상기 콘택홀에 의해 상기 게이트의 플로팅게이트가 노출되도록 하는 단계와,The metal hard mask is used as an etch barrier and the layers are etched to form contact holes for exposing the source / drain of the cell region and the gate and drain of the ferry region, respectively, wherein the floating gate of the gate is formed by the contact hole. To expose it, 상기 콘택홀을 매립시키는 플러그를 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속 배선 형성 방법.And forming a plug to fill the contact hole. 제 1항에 있어서, 상기 제 1옥사이드막 형성공정 이후에, According to claim 1, After the first oxide film forming step, 상기 제 1옥사이드막 위에 식각정지막 및 제 2옥사이드막을 차례로 형성하는 단계와, Sequentially forming an etch stop film and a second oxide film on the first oxide film; 상기 식각정지막이 노출되는 시점까지 상기 제 2옥사이드막을 식각하는 단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속 배선 형성 방법.And etching the second oxide film until a point where the etch stop layer is exposed. 제 2항에 있어서, 상기 식각정지막을 실리콘산화막 및 실리콘질화막 중 어느하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속 배선 형성 방법.The method of claim 2, wherein the etch stop film is formed of any one of a silicon oxide film and a silicon nitride film. 제 3항에 있어서, 상기 실리콘질화막을 SiN막 및 SiON막 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속 배선 형성 방법.4. The method of claim 3, wherein the silicon nitride film is formed of any one of an SiN film and a SiON film. 제 3항에 있어서, 상기 식각정지막을 퍼니스 내에서 LPCVD 및 PECVD 중 어느 하나의 방식으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속 배선 형성 방법.4. The method of claim 3, wherein the etch stop film is formed in a furnace by any one of LPCVD and PECVD. 제 1항에 있어서, 상기 콘택홀 내에 플러그를 형성하는 단계는The method of claim 1, wherein the forming of the plug in the contact hole is performed. 상기 콘택홀을 포함한 기판 전면에 제 2확산방지막 및 제 2금속막을 차례로 형성하는 단계와,Sequentially forming a second diffusion barrier layer and a second metal layer on the entire surface of the substrate including the contact hole; 상기 제 2옥사이드막이 노출되는 시점까지 제 2금속막 및 제 2확산방지막을 씨엠피하여 상기 콘택홀을 매립시키는 플러그를 형성하는 단계를 더 추가하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속 배선 형성 방법.And forming a plug to fill the contact hole by CMPing the second metal film and the second diffusion barrier layer until the second oxide film is exposed. 제 6항에 있어서, 상기 씨엠피 공정은 pH2∼8, 파티클 크기를 50∼150nm의 SiO2 및 반구형태의 Al2O3를 이용하여 상기 제 2금속막을 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속 배선 형성 방법.The method of claim 6, wherein the CMP process removes the second metal film using SiO 2 having a pH of 2 to 8 and particle size of 50 to 150 nm, and Al 2 O 3 having a hemispherical shape. 제 6항에 있어서, 상기 제 1확산방지막 및 제 2확산방지막을 PVD방식의 Ti/TiN막, CVD방식의 Ti/TiN막 및 WN막 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속 배선 형성 방법.7. The metal line formation of the semiconductor device according to claim 6, wherein the first diffusion barrier and the second diffusion barrier are formed of any one of a PVD Ti / TiN film, a CVD Ti / TiN film, and a WN film. Way. 제 6항에 있어서, 상기 제 1금속막 및 제 2금속막을 텅스텐, TiSiX, TiN, Cu 및 Al 중 어느 하나를 CVD방식으로 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속 배선 형성 방법.7. The method of claim 6, wherein the first metal film and the second metal film are formed by depositing any one of tungsten, TiSiX, TiN, Cu, and Al by CVD. 제 1항에 있어서, 상기 금속 하드마스크 형성 공정과 상기 콘택홀 형성공정을 하나의 챔버 내에서 인-시튜로 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속 배선 형성 방법.The method of claim 1, wherein the metal hard mask forming process and the contact hole forming process are performed in-situ in one chamber. 제 1항에 있어서, 상기 금속 하드마스크 형성 공정과 상기 콘택홀 형성공정을 다중 챔버 내에서 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속 배선 형성 방법.The method of claim 1, wherein the metal hard mask forming process and the contact hole forming process are performed in multiple chambers. 제 1항에 있어서, 상기 제 2옥사이드막을 BPSG, PSG, FSG, PE-TEOS, PE-SiH4, HDP-USG, HDP-PSG 및 APL 방식의 옥사이드막 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속 배선 형성 방법.The semiconductor device of claim 1, wherein the second oxide layer is formed of one of BPSG, PSG, FSG, PE-TEOS, PE-SiH4, HDP-USG, HDP-PSG, and APL oxide films. How to form metal wiring. 제 1항에 있어서, 상기 제2옥사이드막을 2000∼4000Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속 배선 형성 방법.2. The method for forming a metal wiring of a semiconductor device according to claim 1, wherein the second oxide film is formed to a thickness of 2000 to 4000 micrometers.
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