KR101044612B1 - Method of manufacturing a semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 층간 절연막에 형성된 다마신 패턴 내부에 층간 절연막보다 낮은 높이로 금속 배선을 형성하고 단차가 발생되지 않도록 나머지 공간에 절연막과 전극층을 형성하여, 금속 배선/절연막/전극층으로 이루어진 MIM 구조의 커패시터를 형성함과 동시에, 다른 소자와 연결되지 않는 플로팅 상태의 금속 배선 상에 형성된 전극층으로는 박막 저항을 형성함으로써, 공정 단계를 감소시키면서 커패시터와 박막 저항을 동시에 형성할 수 있다. The present invention relates to a method for fabricating a semiconductor device, wherein the metal wiring is formed inside the damascene pattern formed in the interlayer insulating film at a height lower than that of the interlayer insulating film, and the insulating film and the electrode layer are formed in the remaining space so that no step is generated. At the same time, a capacitor having a MIM structure composed of an insulating film / electrode layer is formed, and a thin film resistor is formed on an electrode layer formed on a floating metal wiring which is not connected to other devices, thereby simultaneously forming a capacitor and a thin film resistor while reducing process steps. can do.
MIM, 커패시터, 박막 저항, 단차MIM, Capacitors, Thin Film Resistors, Steps
Description
도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 MIM 커패시터 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도들이다.1A to 1E are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a MIM capacitor of a semiconductor device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도들이다.
2A to 2G are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
101, 201 : 반도체 기판 104, 106, 209 : 전극층101, 201:
102, 108, 202, 205, 210 : 층간 절연막102, 108, 202, 205, 210: interlayer insulating film
103, 109, 203, 207, 211 : 금속 배선103, 109, 203, 207, 211: metal wiring
105, 208 : 절연막 107, 204 : 확산 방지막105, 208:
206 : 다마신 패턴
206: damascene pattern
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 MIM(Metal-Insulator-Metal) 구조로 이루어진 커패시터와 박막 저항을 동시에 형성하는 반도체 소자의 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 for simultaneously forming a capacitor having a metal-insulator-metal (MIM) structure and a thin film resistor.
높은 정밀도를 요구하는 CMOS IC 논리 소자에 적용되는 아나로그 커패시터는 개량된 아나로그 MOS 기술, 특히 A/D 컨버터나 switched-capacitor filter 분야의 핵심 요소이다. 이와 같은 커패시터의 구조로는 폴리실리콘 대 폴리실리콘, 폴리실리콘 대 실리콘, 금속 대 실리콘, 금속 대 폴리실리콘 및 금속 대 금속 등 다양한 커패시터 구조들이 사용되어 왔다. 이들 중 금속 대 금속(Metal to metal) 구조(MIM 구조)는 직렬 저항(Series resistance)이 낮아 높은 정전용량을 갖는 커패시터를 만들 수 있으며, 열부담(Thermal budget) 및 Vcc가 낮은 장점으로 인하여 현재 아나로그 커패시터 구조로 널리 이용되고 있다. 이러한 MIM 구조의 커패시터 제조 방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.Analog capacitors in high-precision CMOS IC logic devices are key elements in advanced analog MOS technology, particularly in A / D converters and switched-capacitor filters. As the structure of such a capacitor, various capacitor structures such as polysilicon to polysilicon, polysilicon to silicon, metal to silicon, metal to polysilicon, and metal to metal have been used. Among them, the metal-to-metal structure (MIM structure) has a low series resistance, which makes it possible to make a capacitor having a high capacitance, and is currently known due to its low thermal budget and low Vcc. It is widely used as a log capacitor structure. Brief description of the capacitor manufacturing method of such a MIM structure is as follows.
도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 커패시터와 박막 저항 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도들이다.1A to 1E are cross-sectional views of a device for describing a capacitor and a thin film resistor forming method of a semiconductor device according to the prior art.
도 1a를 참조하면, 전체 구조 상부에 층간 절연막(102)이 형성되고 층간 절연막(102)에 형성된 다마신 패턴에는 금속 배선(103)이 형성된 반도체 기판(101) 상에 제1 금속층(104), 절연막(105) 및 제2 금속층(106)을 순차적으로 형성한다. Referring to FIG. 1A, a
여기서, 제1 금속층(104)은 하부 전극이 되고, 절연막(105)은 유전체막이 되며, 제2 금속층(106)은 상부 전극이된다. 이때, 제1 금속층(104)이나 제2 금속층 (106)은 TaN 또는 TiN으로 형성할 수 있으며, 절연막(105)은 Al2O3, HfO2, ZrO2 및 Ta2O5 중 선택된 어느 하나로 형성할 수 있다. Here, the
도 1b를 참조하면, 커패시터가 형성될 영역에만 잔류되도록 제2 금속층(106), 절연막(105) 및 제1 금속층(104)을 순차적으로 식각한다. Referring to FIG. 1B, the
도 1c를 참조하면, 후속 공정에서 제1 금속층(104) 상에 플러그를 형성하기 위하여 제1 금속층(104) 상부에 형성된 제2 금속층(106)의 일부를 제거한다. 이때, 절연막(105)이 식각 방지막의 역할을 하면서 제1 금속층(104)은 식각되지 않는다.Referring to FIG. 1C, a portion of the
도 1d를 참조하면, 전체 구조 상에 확산 방지막(107) 및 층간 절연막(108)을 형성한다. 이어서, 제1 금속층(104) 및 제2 금속층(106)이 각각 노출되도록 다마신 패턴을 형성한 후 다마신 패턴을 금속 물질로 매립하여 금속 배선(109)을 형성한다. Referring to FIG. 1D, a
상기에서 서술한 커패시터 제조 방법은 포토 마스크 공정과 단계별 세정 공정이 많이 공정 단순화 및 제조 비용에서 불리한 측면이 있다.
In the capacitor manufacturing method described above, the photomask process and the step-by-step cleaning process are disadvantageous in terms of process simplification and manufacturing cost.
이에 대하여, 본 발명이 제시하는 반도체 소자의 제조 방법은 층간 절연막에 형성된 다마신 패턴 내부에 층간 절연막보다 낮은 높이로 금속 배선을 형성하고 단차가 발생되지 않도록 나머지 공간에 절연막과 전극층을 형성하여, 금속 배선/절연막/전극층으로 이루어진 MIM 구조의 커패시터를 형성함과 동시에, 다른 소자와 연결되지 않는 플로팅 상태의 금속 배선 상에 형성된 전극층으로는 박막 저항을 형성함으로써, 공정 단계를 감소시키면서 커패시터와 박막 저항을 동시에 형성할 수 있다. On the other hand, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a metal wiring is formed inside the damascene pattern formed in the interlayer insulating film at a height lower than that of the interlayer insulating film, and the insulating film and the electrode layer are formed in the remaining space so that a step is not generated. By forming a capacitor having a MIM structure consisting of wiring / insulating film / electrode layer, and forming a thin film resistor on an electrode layer formed on a floating metal wiring that is not connected to other devices, the capacitor and the thin film resistor can be reduced while reducing process steps. It can be formed at the same time.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 소정의 패턴으로 제1 금속 배선이 형성된 반도체 기판 상에 층간 절연막을 형성하는 단계와, 층간 절연막을 식각하여 커패시터 영역 및 일반 배선 영역에는 상기 제1 금속 배선이 노출되는 제1 다마신 패턴을 형성하면서, 박막 저항 영역에는 트렌치 형태의 제2 다마신 패턴을 형성하는 단계와, 제1 및 제2 다마신 패턴에 층간 절연막보다 낮은 높이로 제2 금속 배선을 형성하는 단계와, 제2 금속 배선 상부의 다마신 패턴에 절연막 및 전극층을 적층 구조로 형성하여, 커패시터 영역에는 제2 금속 배선, 절연막 및 전극층으로 이루어진 커패시터를 형성하고, 박막저항 영역에는 전극층으로 이루어진 박막 저항을 형성하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate on which a first metal wiring is formed in a predetermined pattern, etching the interlayer insulating film, and forming the first interlayer insulating film on the capacitor region and the general wiring region. Forming a second damascene pattern in the form of a trench in the thin film resistance region while forming a first damascene pattern to which the metal wiring is exposed; and forming a second damascene pattern in the first and second damascene patterns at a height lower than that of the interlayer insulating layer. Forming a wiring, and forming an insulating film and an electrode layer in a stacked structure on the damascene pattern above the second metal wiring, forming a capacitor including a second metal wiring, an insulating film and an electrode layer in the capacitor region, and an electrode layer in the thin film resistance region. Forming a thin film resistor consisting of.
상기에서, 전극층을 형성한 후, 전극층을 포함한 전체 구조 상에 상부 층간 절연막을 형성하는 단계와, 커패시터 영역에서는 전극층이 노출되고, 일반 배선 영역에서는 제2 금속 배선이 노출되며, 박막 저항 영역에서는 전극층이 노출되는 다마신 패턴을 상부 층간 절연막에 형성하는 단계, 및 상부 층간 절연막의 다마신 패턴에 제3 금속 배선을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. In the above, after forming the electrode layer, forming an upper interlayer insulating film on the entire structure including the electrode layer, the electrode layer is exposed in the capacitor region, the second metal wiring is exposed in the general wiring region, the electrode layer in the thin film resistance region The method may further include forming the exposed damascene pattern in the upper interlayer insulating layer, and forming a third metal wire in the damascene pattern of the upper interlayer insulating layer.
한편, 제1 금속 배선 또는 제2 금속 배선은 구리로 형성할 수 있으며, 전극층은 TiN 또는 TaNx로 형성할 수 있다. 그리고, 절연막은 SiN, Al2O3, Ta2O5 또는 HfO 중 선택된 어느 하나로 형성하거나 두개 이상 적층된 구조로 형성할 수 있다. Meanwhile, the first metal wire or the second metal wire may be formed of copper, and the electrode layer may be formed of TiN or TaNx. The insulating film may be formed of any one selected from SiN, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5, or HfO, or may be formed in a structure in which two or more layers are stacked.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be implemented in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Only this embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform those skilled in the art, the scope of the present invention should be understood by the claims of the present application.
한편, 어떤 막이 다른 막 또는 반도체 기판의 '상'에 있다라고 기재되는 경우에 상기 어떤 막은 상기 다른 막 또는 반도체 기판에 직접 접촉하여 존재할 수 있고, 또는 그 사이에 제3의 막이 개재되어질 수도 있다. 또한 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.On the other hand, when a film is described as being "on" another film or semiconductor substrate, the film may exist in direct contact with the other film or semiconductor substrate, or a third film may be interposed therebetween. In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for clarity and convenience of explanation. Like numbers refer to like elements on the drawings.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도들이다.2A to 2G are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 반도체 소자를 형성하기 위한 여러 요소(도시되지 않음)가 형성된 반도체 기판(201)이 제공된다. 예를 들면, 반도체 기판(201)에는 트랜지스터(도시되지 않음)와 같은 요소들이 형성될 수 있다. 이어서, 반도체 기판(201) 상에 제1 층간 절연막(202)을 형성한 후, 듀얼 다마신 공정으로 제1 층간 절연막(202)에 콘택홀(도시되지 않음)과 트렌치로 이루어진 듀얼 다마신 패턴을 형성하고, 듀얼 다마신 패턴을 전도성 물질로 매립하여 제1 금속 배선(203)을 형성한다. 이때, 제1 금속 배선(203)은 구리로 형성할 수 있다. 한편, 제1 금속 배선(203)의 금속 성분이 제1 층간 절연막(202)으로 확산되는 것을 방지하기 위하여 제1 금속 배선(203)과 제1 층간 절연막(202) 사이에 장벽 전극층(도시되지 않음)을 형성할 수도 있다. Referring to FIG. 2A, a
이어서, 제1 금속 배선(203)을 포함한 전체 구조 상에 확산 방지막(204) 및 제2 층간 절연막(205)을 순차적으로 형성한다. 확산 방지막(204)은 제1 금속 배선(203)의 금속 성분이 제2 층간 절연막(205)으로 확산되는 것을 방지하는 역할을 함과 동시에, 제2 층간 절연막(205)에 듀얼 다마신 패턴 형성 시 식각 방지막의 역할을 한다. Subsequently, the
도 2b를 참조하면, 듀얼 다마신 공정을 적용하여 제2 층간 절연막(205)에 다마신 패턴(206)을 형성한다. 이때, 일부 영역에서는 다마신 패턴(206)이 비아홀이나 트렌치의 형태로만 형성될 수 있으며, 후속 공정에서 형성될 금속 배선과 제1 금속 배선(203)을 연결시키는 영역에서는 트렌치와 비아홀이 동시에 형성될 수 있다. 예를 들면, 커패시터가 형성될 영역에서는 트렌치와 비아홀이 동시에 형성될 있으며, 박막 저항이 형성될 영역에서는 트렌치만 독립적으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2B, a
이로써, 제1 금속 배선(203)의 일부 영역이 다마신 패턴(206)을 통해 노출된다.
As a result, a portion of the
도 2c를 참조하면, 다마신 패턴(206)을 금속 물질로 매립하여 제2 금속 배선(207)을 형성한다. 여기서, 제2 금속 배선(207)은 구리로 형성할 수 있으며, 다마신 패턴(206)이 완전히 매립되도록 시드층(도시되지 않음)을 이용한 전기 도금법으로 전극층을 형성한 후, 화학적 기계적 연마 공정으로 제2 절연막(206) 상부의 전극층을 제거하면서 다마신 패턴(206) 내부에만 잔류시키는 방식으로 형성할 수 있다. 이때, 화학적 기계적 연마 공정을 과도하게 실시하여 제2 금속 배선(207)을 제2 층간 절연막(205)의 높이보다 낮게 잔류시킨다. Referring to FIG. 2C, the
다마신 패턴(206)에서 제2 금속 배선(207)이 낮게 형성되면서 남게된 공간에는 후속 공정에서 커패시터의 유전체막을 형성하기 위한 절연막과 상부 전극을 형성하기 위한 전극층이 형성된다. 따라서, 이들이 형성된 후에도 단차가 발생되지 않도록, 이들 두께를 고려하여 제2 금속 배선(207)의 과도 연마량을 조절하는 것이 바람직하다. An insulating layer for forming a dielectric film of a capacitor and an electrode layer for forming an upper electrode are formed in a space left in the
도 2d를 참조하면, 제2 금속 배선(207)을 포함한 전체 구조 상에 절연막(208) 및 전극층(209)을 순차적으로 형성한다. 이때, 절연막(208)은 커패시터의 유전체막을 형성하기 위한 것으로, SiN, Al2O3, Ta2O5 또는 HfO 중 선택된 어느 하나로 형성하거나 두개 이상 적층시켜 할 수 있다. 그리고, 전극층(209)은 커패시터의 상부 전극이나 박막 저항을 형성하기 위한 것으로, TiN 이나 TaN으로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 2D, the insulating
도 2e를 참조하면, 절연막(208)과 전극층(209)을 제2 금속 배선(207) 상에만 잔류시킨다. 예를 들어, 제2 층간 절연막(205)이 노출될때까지 화학적 기계적 연마 공정을 실시하면 절연막(208)과 전극층(209)을 제2 금속 배선(207) 상에만 잔류시킬 수 있다. Referring to FIG. 2E, the insulating
이로써, 제1 금속 배선(203), 절연막(208) 및 전극층(209)으로 이루어진 커패시터(C200)와, 전극층(209)으로 이루어진 박막 저항(R200)이 형성된다. 박막 저항(R200)이 형성되는 영역에서는 절연막(208)에 의해 전극층(209)이 제2 금속 배선(207)과 전기적으로 격리되기 때문에 전극층(209)만으로 박막 저항(R200)이 형성된다. As a result, the capacitor C200 including the
이하, 커패시터(C200)와 박막 저항(R200)을 주변 소자들과 연결시키기 위한 배선을 형성하는 방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of forming a wiring for connecting the capacitor C200 and the thin film resistor R200 with the peripheral devices will be described.
도 2f를 참조하면, 후속 공정에서 형성될 금속 배선과 제2 금속 배선(207)을 직접 연결시켜야 할 부분에서는 전극층(209)을 선택적으로 제거한다. 즉, 박막 저항(R200)이나 커패시터(C200)가 형성되는 영역 이외의 영역에 형성된 전극층(209)을 제거한다. Referring to FIG. 2F, the
이로써, 전극층(209)이 제거된 영역에서는 절연막(208)이 노출된다. As a result, the insulating
도 2g를 참조하면, 전극층(209)을 포함한 전체 구조 상에 제3 층간 절연막(210)을 형성한다. 이후, 다마신 공정으로 제3 층간 절연막(210)의 일부 영역과 제3 층간 절연막(210)이 식각되면서 노출된 절연막(208)을 연속적으로 식각하여 다마신 패턴을 형성한다. 이어서, 다마신 패턴을 금속 물질로 매립하여 제3 금속 배선(211)을 형성한다. 이로써, 커패시터(C200)의 상부 전극인 전극층(209)과, 배선을 형성하기 위한 제2 금속 배선(207)과 박막 저항(R200)인 전극층(209)의 양 가장자리가 각각의 제3 금속 배선(211)과 연결된다. Referring to FIG. 2G, a third
상술한 바와 같이, 본 발명은 층간 절연막에 형성된 다마신 패턴 내부에 층간 절연막보다 낮은 높이로 금속 배선을 형성하고 단차가 발생되지 않도록 나머지 공간에 절연막과 전극층을 형성하여, 금속 배선/절연막/전극층으로 이루어진 MIM 구조의 커패시터를 형성함과 동시에, 다른 소자와 연결되지 않는 플로팅 상태의 금속 배선 상에 형성된 전극층으로는 박막 저항을 형성함으로써, 공정 단계를 감소시키면서 커패시터와 박막 저항을 동시에 형성할 수 있다. As described above, the present invention forms a metal wiring at a lower height than the interlayer insulating film inside the damascene pattern formed in the interlayer insulating film, and forms an insulating film and an electrode layer in the remaining space so that no step occurs, thereby forming a metal wiring / insulating film / electrode layer. By forming a capacitor having a MIM structure, a thin film resistor is formed on an electrode layer formed on a floating metal wiring that is not connected to another device, thereby simultaneously forming a capacitor and a thin film resistor while reducing a process step.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020055174A (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-08 | 박종섭 | Method for fabricating analog device |
KR20030002800A (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-09 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming the resister polysilicon in semiconductor device |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020055174A (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-08 | 박종섭 | Method for fabricating analog device |
KR20030002800A (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-09 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming the resister polysilicon in semiconductor device |
JP2004193602A (en) | 2002-12-02 | 2004-07-08 | Chartered Semiconductor Mfg Ltd | Method for manufacturing metal-insulator-metal (mim) capacitor and metal register for subsequent process (beol) with copper |
KR20040050514A (en) * | 2002-12-10 | 2004-06-16 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of manufacturing analog device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9299659B2 (en) | 2013-08-19 | 2016-03-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices including multiple interconnection structures |
US9190402B2 (en) | 2013-08-30 | 2015-11-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device comprising capacitor and method of manufacturing the same |
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