CN101246846A - 在半导体器件中形成金属线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了在半导体器件中形成金属线的方法，包括以下步骤：在半导体衬底上形成第一绝缘层、导电层和覆盖层，在覆盖层上形成硬掩模图案，利用硬掩模图案通过蚀刻工艺蚀刻覆盖层和导电层以形成金属线，除去硬掩模图案，和在包括金属线的半导体衬底上形成第二绝缘层以使得金属线彼此绝缘。

Description

在半导体器件中形成金属线的方法

相关申请的交叉引用

本发明要求2007年2月15日提交的韩国专利申请2007-15904的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及在半导体器件中形成金属线的方法，更具体地涉及在半导体器件中形成金属线的方法，用于防止金属线的电阻增加。

背景技术

在快闪存储器件中，通过镶嵌结构形成金属线，这在简化制造方法和缺陷管理方面有利。然而，随着器件变得高度集成以得到60nm或更小的金属线宽度，通过反应性离子蚀刻(RIE)方案形成金属线以实现具有较小宽度的金属线的低电阻和低电容。

最近，由于用于形成金属线的蚀刻工艺中的图案的小型化，使用KrF(氟化氪)光源的曝光设备已经被使用ArF(氟化氩)光源的曝光设备替代。由于曝光设备的替代，光刻胶层的厚度应该降低。然而，如果应用常规的光刻胶方案，则损伤具有降低厚度的光刻胶层，从而导致器件外形变化。为防止产生上述问题，形成用于金属线的硬掩模层，其中在导电层上形成非晶碳层。

然而，在除去光刻胶层的工艺和清洗工艺中应该除去非晶碳层，应该在除去非晶碳层的状态下实施形成用于使金属线彼此隔离的绝缘层的工艺。此时，利用高密度等离子体(HDP)氧化物层作为绝缘层。如果利用高密度等离子体(HDP)氧化物层作为绝缘层，则利用溅射方法，通过该方法将偏压施加于在其上放置晶片的衬托器区域(susceptorregion)上以产生离子轰击效应。由于上述溅射方法，一些金属线的上部受损，并且通过金属线的受损区域沉积气体可以进入金属线，从而增加金属线的比电阻。

另外，在溅射方法期间，构成金属线的钨(W)原子在金属线之间再沉积以形成连接金属线的桥。

发明内容

因为在形成绝缘层以使金属线彼此隔离的工艺中利用溅射方法，因此由于加速的高能离子的碰撞使得一些金属线受损。然而，在本发明的方法中，在金属线上形成覆盖层，因此能防止金属线受损。

根据本发明一个实施方案，在半导体器件中形成金属线的方法包括如下步骤：在半导体衬底上形成第一绝缘层、导电层和覆盖层；在覆盖层上形成硬掩模图案；利用硬掩模图案通过蚀刻工艺来蚀刻覆盖层和导电层以形成金属线；除去硬掩模图案；和在包括金属线的半导体衬底上形成第二绝缘层以使金属线彼此绝缘。

在一个优选实施方案中，另外在第一绝缘层和导电层之间形成阻挡金属层。覆盖层优选由氮化硅(SiN)层、二氧化硅(SiO₂)层或氧氮化硅(SiON)层形成。覆盖层优选具有100～1000的厚度。硬掩模图案优选具有由非晶碳层和氧氮化硅层组成的堆叠结构。

通过溅射方法形成第二绝缘层，并且该第二绝缘层优选由高密度等离子体(HDP)氧化物层形成。在形成第二绝缘层的工艺期间，通过溅射方法可以任选地部分损伤覆盖层的上部。

附图说明

结合附图考虑时候，通过参考以下详细说明，本发明的上述及其他特征和优点将变得显而易见，其中：

图1A～图1D是用于说明根据本发明的一个实施方案在半导体器件中形成金属线的方法的半导体器件的截面图。

具体实施方式

以下，将参考附图更详细地解释本发明的优选实施方案。

图1A～图1D是说明根据本发明的一个实施方案在半导体器件中形成金属线的方法的半导体器件的截面图。

参考图1A，在其上形成有预定结构例如隔离层、晶体管、源极接触塞等的半导体衬底100上形成第一绝缘层102，然后蚀刻第一绝缘层102以形成接触孔(未显示)。为减少接触电阻，实施离子注入工艺以在半导体衬底100中形成结区(未显示)，然后进行热处理过程以活化注入的离子。

随后，在接触孔中形成第一阻挡金属层(未显示)，然后在包括接触孔的半导体衬底100上形成第一导电层以填充接触孔。在该实施方案中，第一导电层由钨(W)层形成。实施化学机械抛光(CMP)工艺直到暴露出第一绝缘层102的上部，以形成接触塞(未显示)。

然后，在第一绝缘层102上顺序形成第二阻挡金属层104、用于金属线的第二导电层106和覆盖层108。在该实施方案中，第二导电层106由钨(W)层形成，覆盖层108优选由氮化硅(SiN)层、二氧化硅(SiO₂)层或氧氮化硅(SiON)层形成。为了防止覆盖层被溅射方法损伤和在形成第二绝缘层的后续工艺期间反应气体流入金属线，覆盖层优选具有100～1000的厚度。

随后，在覆盖层108上形成硬掩模层110和光刻胶层112。在该实施方案中，硬掩模层110具有由非晶碳层110a和氧氮化硅(SiON)层110b组成的堆叠结构。

参考图1B，通过曝光工艺和显影工艺来蚀刻光刻胶层112以形成光刻胶图案112a，然后通过光刻胶图案112a作为蚀刻掩模来蚀刻硬掩模层110。利用光刻胶图案112a和蚀刻的硬掩模层110作为蚀刻掩模来蚀刻覆盖层108、第二导电层106和第二阻挡金属层104形成金属线106a。

参考图1C，在除去光刻胶图案112a之后，实施清洗工艺以除去硬掩模层110。

参考图1D，为了使金属线106a彼此隔离，在包括金属线106a的半导体衬底100上形成第二绝缘层114。在该实施方案中，通过溅射方法和由高密度等离子体(HDP)氧化物层形成第二绝缘层114。

因为在形成第二绝缘层114的工艺中利用溅射方法，所以由于加速的高能离子的碰撞导致一些覆盖层108的上部被损伤。然而，由于覆盖层108的作用金属线106a没有受损。由于上述现象，可防止金属线106的电阻增加。另外，因为覆盖层108保留在金属线106上，因此可抑制在形成第二绝缘层114的工艺中使用的反应气体流向金属线106a。

另外，在金属线106a上不形成覆盖层的情况中，在形成第二绝缘层114的工艺期间通过溅射方法在金属线106a之间再沉积钨(W)原子，以形成连接金属线106a的桥。然而，由于形成在金属线106a上的覆盖层108，因此可防止形成上述桥。

如上所述的本发明具有一个或多个如下的优点。

第一，因为在形成第二绝缘层114的工艺中利用溅射方法，所以由于加速的高能离子的碰撞导致一些覆盖层108的上部受损。然而，由于形成在金属线上的覆盖层，因此可防止金属线受损。

第二，因为形成第二绝缘层时通过覆盖层防止金属线的受损，因此可防止金属线的电阻增加。

第三，因为覆盖层108保留在金属线106上，因此可抑制在形成第二绝缘层114的工艺中使用的反应气体流向金属线。

尽管已经参考许多说明性的实施方案说明了各实施方案，应该理解，本领域技术人员可以作出很多其它的改变和实施方案，其落入本发明原理的精神和范围内。更具体地，在本发明说明书、附图和所附的权利要求的范围内，在构成部件和/或对象组合排列的布置中可能有各种的变化和改变。除构成部件和/或布置的变化和改变之外，替代对本领域技术人员而言也是显而易见的。

Claims (7)

1.一种在半导体器件中形成金属线的方法，包括步骤：

在半导体衬底上形成第一绝缘层、导电层和覆盖层；

在所述覆盖层上形成硬掩模图案；

利用所述硬掩模图案通过蚀刻工艺来蚀刻所述覆盖层和所述导电层，以形成金属线；

除去所述硬掩模图案；和

在包括所述金属线的半导体衬底上形成第二绝缘层，以使所述金属线彼此绝缘。

2.权利要求1的在半导体器件中形成金属线的方法，还包括在所述第一绝缘层和所述导电层之间形成阻挡金属层的步骤。

3.权利要求1的在半导体器件中形成金属线的方法，包括由氮化硅(SiN)层、二氧化硅(SiO₂)层或氧氮化硅(SiON)层形成所述覆盖层。

4.权利要求1的在半导体器件中形成金属线的方法，包括形成厚度为100～1000的所述覆盖层。

5.权利要求1的在半导体器件中形成金属线的方法，其中所述硬掩模图案具有由非晶碳层和氧氮化硅层组成的堆叠结构。

6.权利要求1的在半导体器件中形成金属线的方法，包括通过溅射方法形成所述第二绝缘层。

7.权利要求1的在半导体器件中形成金属线的方法，包括由高密度等离子体(HDP)氧化物层形成所述第二绝缘层。

Images