KR0126124B1 - 반도체 장치의 금속배선 형성 방법 - Google Patents
반도체 장치의 금속배선 형성 방법Info
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Abstract
본 발명은 반도체 소자 제조 공정중 매립된 금속층 증착 후에 불순물 층을 증착하여 그 위에 배선용 금속을 증착한 후 고온 열처리 함으로써 아래의 불순물층이 배선용 금속으로 확산되어 들어가 특성이 개선된 배선용 합금으로 만드는 방법에 관한 것으로, 반도체기판(1) 상부에 절연층(2)을 도포하고 상기 절연층(2)을 정된 크기로 식각하여 콘택홀을 형성한 다음에 확산 방지 금속층(3)을 증착하는 제1단계, 상기 제1단계 후에 불순물층(4)을 증착하는 제2단계, 상기 제2단계 후에 배선용 합금층(5)을 증착하고 빛의 반사를 막기 위한 반사 방지층(7)을 증착하는 것을 특징으로 하는 금속 배선용 합금의 불순물 주입 방법에 관한 것이다.
Description
제1A도 내지 제1C도는 본 발명의 일실시예에 따른 금속배선 공정도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 반도체 기판2 : 절연층
3 : 확산방지금속층4 : 불순물층
5 : 배선용 금속층6 : 불순물이 확산된 배선용 합금층
7 : 반사방지층
본 발명은 반도체 제조 분야에 관한 것으로, 특히 반도체 장치의 금속배선 형성 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 고집적화에 따라 반도체 기판 또는 도전층에 콘택하는 금속 콘택의 크기가 서브 마이크론으로 감소하고, 그 높이가 1.0 마이크론 이상을 증가하여, 일반적으로 사용되는 스퍼터링 방법 등으로는 충분한 단차피복성(step coverage)을 가진 금속층(일례로써 알루미늄 박막)을 얻을 수 없어, 화학기상증착법을 이용한 알루미늄 증착, 또는 공용(eutectic)점이 낮은 알루미늄 합금(Al-Ge)을 이용한 물리기상증착이 많이 연구되고 있다.
그러나, 이러한 화학기상증착법 또는 물리기상증착에 의한 금속 배선층 형성 방법은 충분한 단차피복성은 얻을 수 있으나, 배선용 합금에 불순물 성분을 원하는 대로 얻을 수 없기 때문에 배선 신뢰성에 문제점은 야기시키게 되었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 우수한 단차피복성과 원하는 불순물 주입을 동시에 만족시킬 수 있는 배선용 합금을 형성하여, 고집적 반도체 장치의 신뢰성을 향상시키는 반도체 장치의 금속배선 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 주입하고자 하는 불순물층을 먼저 형성하고, 이 불순물층을 시드(seed) 생성층으로 이용하여 배선용금속을 화학기상증착, 물리가상증착법, 또는 무전해 도금등의 방법으로 증착한 후 고온으로 유지하여 불순물층의 불순물 원자가 배선용 금속으로 확산되어 들어가 새로운 합금으로 바꾸는 것을 그 특징으로 하고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명하면, 도면에서 1은 반도체 기판 2는 절연층, 3은 확산방지금속층(Barrier metal layer), 4는 불순물층, 5는 배선용 금속층, 6은 불순물이 확산된 배선용 합금층, 7은 방사방지층을 각각 나타낸다.
우선, 제1A도는 반도체기판(1) 상부에 절연층(2)을 도포하고 절연층(2)을 예정된 크기로 식각하여 소정 부위의 반도체 기판(1)이 노출되도록 콘택홀을 형성한 다음에 확산 방지금속층(3), 불순물(Si, Ge, Pd)층(4)을 차례로 증착한 단면도로서, 상기 불순물층(4)의 불순물 원자는 후속 공정에서 배선용 금속에 확산되어지게 되며, 불순물층(4)은 화학기상증착법, 물리기상증착법 등을 통해 가능한한 균일한 두께를 가지도록 형성한다.
이어서, 제1B도는 불순물층(4) 상에 배선용 금속층(5)을 단차피복성이 우수한 화학기상증착 물리기상증착 또는 무전해 도금등의 방법으로 형성한 상태의 단면도이다.
이어서, 제1C도는 상기 제1B도의 구조를 갖는 웨이퍼를 고진공 전달 챔버를 통해 고온, 고진공으로 유지된 챔버에서 일정 시간 어닐링하여 배선용 금속층에 불순물층의 원자들이 확산되어 들어가 불순물이 확산된 배선용 합금층(6)을 형성한 다음, 마스크 공정시의 금속층에서 발생하게되는 빛의 반사는 막기 위한 반사방지층(7)을 형성한 상태의 단면도이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 알루미늄 합금(Al-Ge, Al-Si 등)과 같은 금속배선을 형성하고자 할때, 불순물층(Si, Ge)으로부터 단차피복성이 우수한 방법으로 증착된 배선용 금속층(알루미늄)으로의 확산을 이용하여 배선용 합금을 형성하는 것에 그 요지가 있는 것으로, 본 실시예에서, 배선용 금속층의 증착시 온도를 일정 온도 이상으로 유지하여 배선용 금속층이 증착됨과 동시에 불순물층의 원자들이 배선용 금속층으로 확산해 들어가 주입되도록 함으로써, 배선용 합금이 형성됨과 동시에 배선용합금층의 평탄화가 이루어지게 할 수 있다.
그리고, 금속배선 형성은 반도체 기판(1)에 접속 시키는데에 국한되지 않고 기타 다른 전도물질에도 폭 넓게 응용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 단차피복성이 우수한 화학기상증착 또는 물리기상증착 또는 무전해 도금 등의 방법으로 알루미늄 또는 알류미늄 합금을 증착하되 그 하부에 실리콘과 같은 불순물층을 먼저 증착하여, 열처리 공정에 의해 불순물층의 원자가 배선용 금속에 확산해 들어가게 함으로써, 우수한 단차피복성과 원하는 불순물 주입을 동시에 만족시킬 수 있는 배선용 합금용 형성하여, 고집적화된 반도체 장치의 미세 금속콘택 신뢰성을 이룰 수 있어 소자의 배선 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (3)
- 금속배선이 콘택될 도전층의 소정부위만을 노출시킨 절연층을 형성하는 단계; 전체구조 상부 표면을 따라 일정두께로 확산방지금속층을 형성하는 단계; 이후에 증착될 배선용 금속층에 주입하고자 하는 불순물 소오스가 되는 불순물층을 상기 확산방지금속층 상에 형성하는 단계; 및 상기 불순물층 상에 배선용 금속층을 형성하고 어닐링하여, 상기 불순물층의 불순물 원자가 상기 배선용 금속층에 확산된 배선용 합금층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 반도체 장치의 금속배선 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 불순물층 상에 배선용 금속층을 형성하는 방법은, 화학기상증착 또는 물리기상증착법 또는 무전해 도금 방법 중 어느한 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 금속배선 형성방법.
- 제1항에 또는 제2항에 있어서, 상기 금속배선이 콘택될 도전층을 반도체 기판임을 특징으로 하는 반도체 장치의 금속배선 형성방법.
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