KR20070071045A - Metal wiring formation method of semiconductor device and semiconductor device manufacturing method using same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지 센서에 있어서 구리배선 형성시 화소 영역의 기판 결함 발생을 방지하여 수율을 증가시킬 수 있는 반도체 소자의 금속배선 형성방법 및 이를 이용한 반도체 소자 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 기판 상부에 컨택 플러그가 개재된 제1 층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 제1 층간 절연막의 일부를 식각하여 상기 컨택 플러그를 노출시키는 홀을 형성하는 단계와, 상기 기판 표면에 존재하는 OH기를 탈착(脫着)시키기 위해 수소가스를 이용한 제1 어닐링 공정을 실시하는 단계와, 상기 제1 층간 절연막의 식각시 상기 기판 표면에 발생된 결함을 제거하기 위하여 수소 라디컬을 이용한 제2 어닐링 공정을 실시하는 단계와, 상기 컨택 플러그와 접속되도록 상기 트렌치 내에 고립된 제1 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 금속배선 형성방법을 제공한다.The present invention is to provide a method for forming a metal wiring of a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device using the same, which can increase the yield by preventing the occurrence of substrate defects in the pixel region when forming the copper wiring in the image sensor. Forming a first interlayer insulating film having a contact plug interposed therebetween; forming a hole for exposing the contact plug by etching a portion of the first interlayer insulating film; and forming an OH group on the surface of the substrate. Performing a first annealing process using hydrogen gas for desorption and a second annealing process using hydrogen radicals to remove defects generated on the surface of the substrate during etching of the first interlayer insulating film. And forming an isolated first metal layer in the trench to be in contact with the contact plug. The present invention provides a method for forming metal wiring of a semiconductor device.
Description
도 1 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 금속배선 형성방법 및 이를 이용한 반도체 소자 제조방법을 설명하기 위해 도시한 공정 단면도.1 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of forming a metal wiring of a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device using the same according to an embodiment of the present invention.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-
10 : 기판10: substrate
11, 19, 25, 28 : 층간 절연막11, 19, 25, 28: interlayer insulating film
12 : 컨택 플러그12: contact plug
14 : 홀14: Hall
16 : 베리어막16: barrier film
17 : 시드층17 seed layer
17a, 23, 26, 29 : 구리 배선17a, 23, 26, 29: copper wiring
18, 24, 27 : 식각 정지막18, 24, 27: etching stop film
20 : 패턴 홀20: pattern hole
30 : 패시베이션막30: passivation film
33 : 범프33: bump
본 발명은 반도체 소자의 금속배선 형성방법 및 이를 이용한 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로 특히, 이미지 센서의 구리배선 형성방법 및 이를 이용한 이미지 센서 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a metal wiring of a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device using the same, and more particularly, to a method of forming a copper wiring of an image sensor and a method of manufacturing an image sensor using the same.
최근 들어, 이미지 센서(Image Sensor) 제조에 있어서 노이즈(Noise)를 감소시키기 위해 금속배선 간의 층간 두께를 감소시키기 위한 시도가 많이 진행되고 있다. 그 중 하나가 다마신(Damascene) 공정을 이용하여 구리(Cu) 배선을 형성하는 것이다. 이는, 구리가 알루미늄(Al)에 비하여 전기 전도도가 낮기 때문에 얇은 두께에서도 우수한 배선 특성을 유지하기 때문이다. Recently, many attempts have been made to reduce the interlayer thickness between metal wires in order to reduce noise in manufacturing an image sensor. One of them is to form copper (Cu) wiring using a damascene process. This is because copper maintains excellent wiring characteristics even at a thin thickness because copper has lower electrical conductivity than aluminum (Al).
한편, 이러한 구리배선은 구리의 특성상 고온 열처리시 배선의 신뢰성이 열화되는 문제가 있어 후속 공정 진행시 고온 열처리가 어렵다는 단점이 있다. 이러한 사항을 고려하여 볼 때, 식각공정이나 기타 공정에 의해 이미지 센서의 포토 다이오드 및 복수의 트랜지스터를 포함하는 화소(Pixel)가 형성될 화소 영역에 결함(defect)이 발생할 경우에는 후속 공정으로 수소를 이용한 고온 열처리를 진행하기 어렵다는 문제가 있다. On the other hand, such a copper wiring has a problem in that the reliability of the wiring deteriorates during the high temperature heat treatment due to the characteristics of copper, so that the high temperature heat treatment is difficult during the subsequent process. Considering this, when a defect occurs in the pixel region where the pixel including the photodiode and the plurality of transistors of the image sensor is to be formed by an etching process or other processes, hydrogen is transferred to a subsequent process. There is a problem that it is difficult to proceed with the high temperature heat treatment used.
특히, 화소 영역에 발생되는 결함은 화소를 구성하는 트랜지스터가 형성되는 영역의 기판 결함을 말한다. 기판 결함이란 식각공정시 이용되는 플라즈마에 기인하여 기판 표면에 손상이 발생함에 따라 발생한다. 특히, 이러한 기판 결함들은 중성(neutral)이 아니라 극성을 갖는 것들도 있으므로 트랜지스터를 이용한 신호 전달시 트랩(Trap) 역할을 하여 소자의 오동작을 유발한다.In particular, a defect generated in the pixel region refers to a substrate defect in a region where a transistor constituting the pixel is formed. Substrate defects are caused by damage to the substrate surface due to the plasma used in the etching process. In particular, since these substrate defects are not neutral, but also have polarities, they act as traps in signal transmission using transistors, causing device malfunction.
이와 같은 수소를 이용한 고온 열처리는 최종 금속배선 형성공정이 완료된 후 이미지 센서를 리커버리(recovery)하기 위하여 진행된다. 그런데, 종래 기술에서는 이러한 고온 열처리가 어렵게 되므로 이미지 센서의 수율이 저하되는 문제점이 발생한다. The high temperature heat treatment using hydrogen is performed to recover the image sensor after the final metallization process is completed. However, in the related art, such high temperature heat treatment becomes difficult, resulting in a decrease in yield of the image sensor.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 이미지 센서에 있어서 구리배선 형성시 화소 영역의 기판 결함 발생을 방지하여 수율을 증가시킬 수 있는 반도체 소자의 금속배선 형성방법 및 이를 이용한 반도체 소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention proposed to solve the problems of the prior art as described above, the method of forming a metal wiring of a semiconductor device that can increase the yield by preventing the occurrence of substrate defects in the pixel area when forming a copper wiring in the image sensor and using the same Its purpose is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.
상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 기판 상부에 컨택 플러그가 개재된 제1 층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 제1 층간 절연막의 일부를 식각하여 상기 컨택 플러그를 노출시키는 홀을 형성하는 단계와, 상기 기판 표면에 존재하는 OH기를 탈착(脫着)시키기 위해 수소가스를 이용한 제1 어닐링 공정을 실시하는 단계와, 상기 제1 층간 절연막의 식각시 상기 기판 표면에 발생된 결함을 제거하기 위하여 수소 라디컬을 이용한 제2 어닐링 공정을 실시하는 단계와, 상기 컨택 플러그와 접속되도록 상기 트렌치 내에 고립된 제1 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 금속배선 형성방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method including forming a first interlayer insulating layer having a contact plug interposed therebetween, and etching a portion of the first interlayer insulating layer to expose the contact plug. Forming an oxide, performing a first annealing process using hydrogen gas to desorb OH groups on the surface of the substrate, and defects generated on the surface of the substrate during etching of the first interlayer insulating layer. And a second annealing process using hydrogen radicals to form a first metal layer in the trench to be connected to the contact plug. .
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 제1 금속층을 형성한 후, 상기 제1 금속층을 포함한 상기 제1 층간 절연막 상에 상기 제1 금속층을 노출시키는 제1 패턴 홀이 형성된 제2 층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 어닐링 공정을 실시하고 상기 전체 구조물을 냉각시키는 단계와, 상기 제1 패턴 홀 내에 고립된 제2 금속층을 형성하는 단계와, 상기 제2 금속층을 포함한 상기 제2 층간 절연막 상에 상기 제2 금속층을 노출시키는 제2 패턴 홀이 형성된 제3 층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 어닐링 공정을 실시하고 상기 전체 구조물을 냉각시키는 단계와, 상기 제2 패턴 홀 내에 고립된 제3 금속층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one aspect of the present invention, after the first metal layer is formed, a second interlayer insulating film having a first pattern hole for exposing the first metal layer is formed on the first interlayer insulating film including the first metal layer. Performing the first and second annealing processes and cooling the entire structure, forming an isolated second metal layer in the first pattern hole, and the second interlayer including the second metal layer. Forming a third interlayer insulating film having a second pattern hole exposing the second metal layer on the insulating film, performing the first and second annealing processes and cooling the entire structure, and the second pattern The method may further include forming an isolated third metal layer in the hole.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 제2 어닐링 공정시 상기 기판으로 주입된 상기 수소 라디컬을 상기 제1 층간 절연막 내에 트랩시키기 위해 상기 제2 어닐링 공정이 완료된 전체 구조물을 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In an aspect of the present invention, the method may further include cooling the entire structure of the second annealing process to trap the hydrogen radicals injected into the substrate in the first interlayer insulating film during the second annealing process. Can be.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은, 상기 제2 및 제3 금속층을 형성하는 방법을 이용해 최상부 금속층이 형성된 기판을 제공하는 단계와, 상기 최상부 금속층을 덮는 패시베이션막을 형성하는 단계와, 상기 패시베 이션막의 일부를 식각하여 상기 최상부 금속층을 노출시키는 홀을 형성하는 단계와, 상기 홀이 매립되도록 범프를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a substrate on which a top metal layer is formed using a method of forming the second and third metal layers, and forming a passivation film covering the top metal layer. And forming a hole for exposing the top metal layer by etching a portion of the passivation film, and forming a bump to fill the hole.
바람직하게, 상기 범프는 니켈로 형서한다.Preferably, the bumps are formatted with nickel.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호는 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and in the case where the layers are said to be "on" another layer or substrate, they may be formed directly on another layer or substrate or Or a third layer may be interposed therebetween. Also, throughout the specification, the same reference numerals denote the same components.
실시예Example
도 1 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 금속배선 형성방법 및 이를 이용한 반도체 소자 제조방법을 설명하기 위해 도시한 공정 단면도이다. 1 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of forming metal wirings of a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device using the same according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 하부층(미도시)을 형성한 후, 하부층을 덮도록 층간 절연막(11; 이하, 제1 층간 절연막이라 함)을 증착한다. 이어서, 제1 층간 절연막(11) 내에 하부층과 전기적으로 접속되는 컨택 플러그(12) 를 형성한다. 여기서, 하부층이란 트랜지스터의 게이트 전극, 소오스/드레인 등을 포함할 수 있다.First, as shown in FIG. 1, after forming a lower layer (not shown) on the
또한, 제1 층간 절연막(11)은 산화막 계열의 물질로 형성한다. 예컨대, 제1 층간절연막(11)은 HDP(High Density Plasma) 산화막, BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)막, PSG(Phosphorus Silicate Glass)막, PETEOS(Plasma Enhanced Tetra Ethyle Ortho Silicate)막, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)막, USG(Un-doped Silicate Glass)막, FSG(Fluorinated Silicate Glass)막, CDO(Carbon Doped Oxide)막 및 OSG(Organic Silicate Glass)막 중 어느 하나를 이용하여 단층막 또는 이들이 적층된 적층막으로 형성한다. In addition, the first
이어서, 제1 층간 절연막(11) 상에 층간 절연막(13; 이하, 제2 층간 절연막이라 함)을 증착한 후, 마스크 공정 및 식각공정을 실시하여 제2 층간 절연막(13) 내에 일정 깊이의 홀(14)를 형성한다. 여기서, 홀(14)은 금속 배선이 형성될 영역을 정의하기 위한 것이다.Subsequently, an interlayer insulating film 13 (hereinafter referred to as a second interlayer insulating film) is deposited on the first interlayer
이어서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 수소 분위기에서 2차례에 걸친 어닐링(Annealing) 공정을 실시하여 홀(14) 형성을 위한 식각공정시 기판(10) 표면에 발생하는 결함(defect)을 제거한다.Subsequently, as illustrated in FIGS. 2 and 3, annealing is performed twice in a hydrogen atmosphere to generate defects on the surface of the
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 수소(Hydrogen, H2) 가스를 이용한 제1 어닐링 공정을 실시하여 기판(10) 표면에 존재하는 수분, 즉 OH기를 탈착시킨다. 이러한 수분은 후속공정시 소자의 특성을 저하시키는 원인이 될 수 있기 때문이다. 여기서, 제1 어닐링 공정은 300~450℃에서 H2의 유량을 10~500sccm으로 하여 1~5분간 실시한다. 바람직하게는, 450℃의 H2 분위기에서 실시한다.First, as shown in FIG. 2, the first annealing process using hydrogen (Hydrogen, H 2 ) gas is performed to desorb water, that is, OH groups, present on the surface of the
이러한, 제1 어닐링 공정은 기판(10)에 흡착된 OH기를 탈착시키는 디가스(Degas) 역할을 할 뿐만 아니라 홀(14) 형성을 위한 식각공정시 컨택 플러그(12)의 안테나(anttena) 역할에 의해 기판(10) 내에 발생한 플라즈마 인듀스드 데미지(Plasma Induced Damage)를 수소로 트랩(trap)시켜 결함(Defect)을 중성화(neutral)시키는 역할을 한다.The first annealing process not only serves as a degas that desorbs OH groups adsorbed on the
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 수소 라디컬을 이용한 제2 어닐링 공정을 실시하여 기판(10)을 표면처리 함으로써, 홀(14) 형성을 위한 식각공정시 기판(10) 표면에 발생된 결함을 제거한다. Subsequently, as shown in FIG. 3, the surface of the
여기서, 제2 어닐링 공정은 리모트 플라즈마(remote plasma) 방식을 이용하여 실시한다. 예컨대, 수소가스 및 불활성 가스를 챔버(Chamber) 내로 주입한 후, RF 파워만을 인가하여 수소가스(H2)를 수소 라디컬(H+)로 변환시키고, 이처럼 활성화(Activation)된 H+를 이용하여 기판(10) 표면의 결함제거를 확실히 할 수 있다. Here, the second annealing process is performed by using a remote plasma method. For example, after injecting hydrogen gas and inert gas into the chamber, only RF power is applied to convert hydrogen gas (H 2 ) into hydrogen radical (H + ), and thus activated H + is used. Thus, defects on the surface of the
이와 같이 H+를 이용하면, 홀(14) 저부로 노출된 컨택 플러그(12)의 표면을 환원시켜 컨택 저항을 개선시킬 뿐만 아니라, 활성화된 H+를 기판(10) 내로 확산(Diffusion)시킴으로써 기판(10) 표면의 결함제거 효율을 향상시킬 수 있다.By using H + as described above, the surface of the
특히, 이러한 제2 어닐링 공정시에 인가되는 RF 파워는 400~750W의 범위를 갖고 불활성 가스로는 아르곤(Ar) 가스를 이용한다. 바람직하게, 제2 어닐링 공정시 주입되는 H2 및 Ar의 가스비를 0~0.8:0.2~1로 한다. 또한, 제2 어닐링 공정은 200~400℃의 온도 내에서 실시한다.In particular, the RF power applied during the second annealing process has a range of 400 to 750 W, and argon (Ar) gas is used as the inert gas. Preferably, the gas ratio of H 2 and Ar to be injected during the second annealing process is 0 to 0.8: 0.2 to 1. In addition, a 2nd annealing process is implemented within the temperature of 200-400 degreeC.
이어서, 도면에 도시하진 않았지만, 제2 어닐링 공정시 기판(10)으로 확산된 H+를 제2 층간 절연막(13) 내에 트랩(Trap)시키기 위하여 제2 어닐링 공정이 완료된 전체 구조물을 냉각(Cooling)시킨다. 바람직하게는, 제2 어닐링 공정시 상승된 온도를 상온보다 낮은 온도로 하강시킨다.Subsequently, although not shown in the drawings, the entire structure in which the second annealing process is completed is trapped to trap H + diffused into the
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 홀(14, 도 3 참조)을 포함한 제2 층간 절연막(13) 상부의 단차를 따라 베리어막(16) 및 시드층(17)을 순차적으로 증착한다. 여기서, 시드층(17)은 후속 증착될 금속배선 물질의 시드(seed)로서 구리로 이루어진다.Subsequently, as shown in FIG. 4, the
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 시드층(17) 상에 홀(14, 도 3 참조)이 매립되도록 금속배선용 금속층(미도시)으로 구리를 증착한다. 그런 다음, 금속층 및 베리어막(16)을 제2 층간 절연막(13)의 상부까지 평탄화하여 홀(14) 내에 고립되는 금속 배선, 즉 구리 배선(17a; 이하, 제1 구리 배선이라 함)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 5, copper is deposited on a metal layer (not shown) for metal wiring so that holes 14 (see FIG. 3) are embedded on the
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 구리 배선(17a)을 포함한 제2 층간 절연막(13) 상에 식각 정지막(18)을 증착한 후, 식각 정지막(18) 상에 층간 절연막(19; 이하, 제3 층간 절연막이라 함)을 증착한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 6, after the
이어서, 듀얼 다마신 기법을 적용하여 제3 층간 절연막(19) 및 식각 정지막(18)의 일부를 식각하여 제3 층간 절연막(19) 내에 제1 구리 배선(17a)을 노출시키는 패턴 홀(20)을 형성한다. 이때, 패턴 홀(20)은 듀얼 다마신 형태를 갖는다.Subsequently, a
이어서, 도 6 및 도 7에서와 같이 수소 분위기에서 2차례에 걸친 어닐링 공정을 실시하여 패턴 홀(20) 형성을 위한 식각공정시 기판(10) 표면에 발생하는 결함을 제거한다. 여기서, 실시하는 2차례의 어닐링 공정은 도 2 및 도 3에서 전술한 공정과 동일한 공정으로 그 레시피(recipe) 또한 동일하고, 이에 대한 효과 또한 동일하므로 더이상의 언급은 생략하기로 한다.Subsequently, as shown in FIGS. 6 and 7, the annealing process is performed twice in a hydrogen atmosphere to remove defects generated on the surface of the
이어서, 도면에 도시하진 않았지만, 제2 어닐링 공정시 기판(10)으로 확산된 H+를 절연막 내에 트랩시키기 위하여 제2 어닐링 공정이 완료된 전체 구조물을 냉각시킨다. 바람직하게는, 제2 어닐링 공정시 상승된 온도를 상온보다 낮은 온도로 하강시킨다.Subsequently, although not shown in the figure, the entire structure in which the second annealing process is completed is cooled to trap H + diffused into the
이어서, 도면에 도시하진 않았지만, 베리어막 및 시드층 형성공정을 진행하여 패턴 홀(20)의 내부면을 따라 베리어막을 더 형성할 수도 있다.Subsequently, although not shown in the drawing, the barrier layer and the seed layer forming process may be performed to further form the barrier layer along the inner surface of the
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 패턴 홀(20, 도 7 참조)이 매립되도록 금속배선용 금속층(미도시)으로 구리를 증착한 후, 이를 평탄화하여 패턴 홀(20) 내에 고립되는 구리 배선(23; 이하, 제2 구리 배선이라 함)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 8, copper is deposited with a metal layer (not shown) for metal wiring so that the pattern holes 20 (refer to FIG. 7) are embedded, and then planarizes the copper wirings isolated in the pattern holes 20 ( 23, hereinafter referred to as second copper wiring).
이어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 도 6 내지 도 8과 동일한 방식을 적용하여 복수의 구리 배선이 개재된 층간 절연막을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 9, the same method as in FIGS. 6 to 8 is applied to form an interlayer insulating film interposed between a plurality of copper wires.
예컨대, 제2 구리 배선(23)을 포함한 제3 층간 절연막(19) 상에 식각 정지막(24) 및 층간 절연막(25; 이하, 제4 층간 절연막이라 함)을 증착한다. 이어서, 듀얼 다마신 기법을 적용하여 제2 구리 배선(23)을 노출시키는 듀얼 다마신 형태의 패턴 홀(미도시)을 제4 층간 절연막(25) 내에 형성한다.For example, an
이어서, 수소 분위기에서 2차례에 걸친 어닐링 공정을 실시하여 패턴 홀 형성을 위한 식각공정시 기판(10) 표면에 발생하는 결함을 제거한다. 여기서, 실시하는 2차례의 어닐링 공정은 도 2 및 도 3에서 전술한 공정과 동일한 공정으로 그 레시피 또한 동일하고, 이에 대한 효과 또한 동일하다. 단, 이때부터는 제1 어닐링 공정시에 도 6에서보다 낮은 온도, 예컨대 200~400℃의 온도로 실시한다.Subsequently, an annealing process is performed twice in a hydrogen atmosphere to remove defects generated on the surface of the
이어서, 도면에 도시하진 않았지만, 제2 어닐링 공정시 기판(10)으로 확산된 H+를 절연막 내에 트랩시키기 위하여 제2 어닐링 공정이 완료된 전체 구조물을 냉각시킨다. 바람직하게는, 제2 어닐링 공정시 상승된 온도를 상온보다 낮은 온도로 하강시킨다.Subsequently, although not shown in the figure, the entire structure in which the second annealing process is completed is cooled to trap H + diffused into the
이어서, 패턴 홀 내에 고립되는 구리 배선(26; 이하, 제3 구리 배선이라 함)을 형성한다.Next, a copper wiring 26 (hereinafter referred to as a third copper wiring) is formed in the pattern hole.
이어서, 제3 구리 배선(26)을 포함한 제4 층간 절연막(25) 상에 식각 정지막(27) 및 층간 절연막(28; 이하, 제5 층간 절연막이라 함)을 증착한다. 이어서, 듀얼 다마신 기법을 적용하여 제3 구리 배선(26)을 노출시키는 듀얼 다마신 형태의 패턴 홀(미도시)을 제5 층간 절연막(28) 내에 형성한다.Next, an
이어서, 수소 분위기에서 2차례에 걸친 어닐링 공정을 실시하여 패턴 홀 형성을 위한 식각공정시 기판(10) 표면에 발생하는 결함을 제거한다.Subsequently, an annealing process is performed twice in a hydrogen atmosphere to remove defects generated on the surface of the
이어서, 도면에 도시하진 않았지만, 제2 어닐링 공정시 기판(10)으로 확산된 H+를 절연막 내에 트랩시키기 위하여 제2 어닐링 공정이 완료된 전체 구조물을 냉각시킨다. 바람직하게는, 제2 어닐링 공정시 상승된 온도를 상온보다 낮은 온도로 하강시킨다.Subsequently, although not shown in the figure, the entire structure in which the second annealing process is completed is cooled to trap H + diffused into the
이어서, 최상부 금속배선으로 패턴 홀 내에 고립되는 구리 배선(29; 이하, 제4 구리 배선이라 함)을 형성한다.Next, a copper wiring 29 (hereinafter referred to as a fourth copper wiring) isolated in the pattern hole is formed by the uppermost metal wiring.
이어서, 제4 구리 배선(29)을 포함한 제5 층간 절연막(28) 상에 패시베이션막(30)을 증착한 후, 이를 선택적으로 식각하여 제4 구리 배선을 노출시키는 홀(미도시)을 형성한다.Subsequently, the
이어서, 도 9 및 도 10에서와 같이 수소 분위기에서 2차례에 걸친 어닐링 공정을 실시하여 홀 형성을 위한 식각공정시 기판(10) 표면에 발생하는 결함을 제거한다. 여기서, 실시하는 2차례의 어닐링 공정은 도 2 및 도 3에서 전술한 공정과 동일한 공정으로 그 레시피 또한 동일하고, 이에 대한 효과 또한 동일하다. Next, as shown in FIGS. 9 and 10, two annealing processes are performed in a hydrogen atmosphere to remove defects generated on the surface of the
이어서, 도 11에서와 같이 범프 물질로 니켈(Ni)을 도금한 후, 이를 리플로우(reflow)시켜 돔 형태의 범프(33, Bump)를 형성한다.Subsequently, nickel (Ni) is plated with a bump material as shown in FIG. 11 and then reflowed to form a dome-shaped
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여 야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기판 상부에 금속층을 노출시키는 홀(또는, 패턴 홀) 형성 후, 수소 분위기에서 2차례에 걸친 어닐링 공정을 실시하여 패턴 홀 형성을 위한 플라즈마를 이용한 식각공정시 기판 표면에 발생하는 결함을 제거할 수 있다. 따라서, 이미지 센서에 있어서도 플라즈마 인듀스드 데미지를 효율적으로 제거하여 수율을 증가시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, after forming a hole (or a pattern hole) exposing a metal layer on the substrate, an etching process using plasma for forming the pattern hole is performed by performing an annealing process twice in a hydrogen atmosphere. Defects generated on the surface of the substrate can be eliminated. Therefore, even in the image sensor, the plasma-induced damage can be efficiently removed to increase the yield.
또한, 최상부 금속배선에 바로 연결되는 범프를 형성시킴으로써 패드 형성을 위한 식각공정에 의한 결함을 감소시킬 수 있다. In addition, by forming a bump directly connected to the uppermost metal wiring, it is possible to reduce defects due to the etching process for forming the pad.
또한, 수소 라디컬을 이용하여 기판 결함을 제거하면서 기판 표면을 전처리 할 수 있어 반도체 소자의 제조공정을 단순화할 수 있다.In addition, hydrogen radicals can be used to pretreat the substrate surface while removing substrate defects, thereby simplifying the manufacturing process of the semiconductor device.
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2005
- 2005-12-29 KR KR1020050134188A patent/KR20070071045A/en not_active Withdrawn
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