KR0172755B1 - 반도체 소자의 금속층 형성방법 - Google Patents
반도체 소자의 금속층 형성방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR0172755B1 KR0172755B1 KR1019950065656A KR19950065656A KR0172755B1 KR 0172755 B1 KR0172755 B1 KR 0172755B1 KR 1019950065656 A KR1019950065656 A KR 1019950065656A KR 19950065656 A KR19950065656 A KR 19950065656A KR 0172755 B1 KR0172755 B1 KR 0172755B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal layer
- metal
- silicon substrate
- heated
- temperature
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 60
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 23
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 13
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 41
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/2855—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by physical means, e.g. sputtering, evaporation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 반도체 소자의 금속층 형성 방법에 관한 것으로, 콘택 홀(Contact hole)에서의 금속의 층덮힘(Step Coverage) 특성을 향상시키 위하여 저온에서 금속의 층덮힘 특성이 우수해지는 점과 고온에서 그레인의 성장이 향상된다는 점을 이용하여 금속을 2차 증착함으로써 소자의 전기적 특성 및 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 금속층 형성 방법에 관한 것이다.
Description
제1a내지 제1c도는 종래 반도체 소자의 금속층 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.
제2a 및 제2b도는 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한 소자의 단면도.
제3도는 본 발명의 제2실시예를 설명하기 위한 소자의 단면도.
제4도는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 그래프도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,11 : 실리콘 기판 2,12 : 절연층
3,13 : 하부 금속층 4,14 : 금속층간 절연막
5,15 : 콘택 홀 6A,6B,16A,16B : 그레인
7A,7B,17A,17B : 금속층
본 발명은 반도체 소자의 금속층 형성 방법에 관한 것으로, 특히 콘택 홀(Contact hole)에서의 금속의 층덮힘(Step Coverage) 특성을 향상시킬 수 있도록 한 반도체 소자의 금속층 형성 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 금속층은 이중 또는 다중 구조로 형성되며, 금속층간의 접속을 위한 콘택 홀의 크리도 미세화된다. 그러므로 미세 콘택 홀내에서의 금속의 층덮힘 특성은 매우 저하되고, 그로인해 금속층의 접촉 불량 또는 평탄화 저하등의 문제가 발생된다. 그러면 종래 반도체 소자의 금속층 형성 방법을 제1a 내지 제1c도를 통해 설명하면 다음과 같다.
종래 반도체 소자의 금속층 형성 방법은 제1a도에 도시된 바와 같이 절연층(2)이 형성된 실리콘 기판(1)상에 하부 금속층(3) 및 금속층간 절연막(4)을 순차적으로 형성한 후 상기 하부 금속층(3)의 소정 부분이 노출되도록 상기 금속층간 절연막(4)을 패터닝하여 콘택 홀(5)을 형성한다. 이때 상기 콘택 홀(5)의 단차를 감소시키기 위하여 상기 금속층간 절연막(4)을 소정 깊이 습식 식각(Wet Etch)한 후 나머지 두께의 상기 금속층간 절연막(4)을 건식 식각(Dry Etch)한다. 그리고 전체 상부면에 알루미늄(Al)과 같은 금속을 스퍼터링(Sputtering) 방법으로 증착하여 제1b 및 제1c도에 도시된 바와 같이 금속층(7A 및 7B)을 형성하는데, 상기 제1b도는 200℃이하의 저온에서 금속을 증착한 상태를 도시한 것으로서, 상기 콘택홀(5)에서 금속의 층덮힘은 양호하지만 그레인(6A)의 크기가 작기 때문에 소자의 신뢰성이 저하되는 단점이 있다. 즉, 소자의 동작시 상기 그레인(6A)의 계면을 통한 전자의 이동(Electro-migration)이 발생되어 상기 금속층(7A)내에 공동(Void)이 발생되고, 심한 경우 상기 금속층(7A)의 단선이 유발된다. 또한 상기 제1c도는 300℃이상의 고온에서 금속을 증착한 상태를 도시한 것으로서, 고온의 상태에서 상기 실리콘 기판(1)이 가열됨으로써 금속의 이동도(Mobility)가 증가된다. 그러므로 그레인(6B)의 크기가 증가되어 신뢰성은 향상되나, 증착시 상기 콘택 홀(5)의 측벽에 도달한 금속원자는 에너지를 낮추기 위하여 상부 또는 하부로 이동하기 때문에 결국 상기 콘택 홀(5) 측벽에서 금속층(7B)이 단선되는 경우가 발생된다.
따라서 본 발명은 저온에서 금속의 층덮힘 특성이 우수해지는 점과 고온에서 그레인의 성장이 향상된다는 점을 이용하여 금속을 2차 증착하므로써 상기한 단점을 해소할 수 있는 반도체 소자의 금속층 형성 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 절연층이 형성된 실리콘 기판상에 하부 금속층 및 금속층간 절연막을 순차적으로 형성한 후 상기 하부 금속층의 소정 부분이 노출되도록 상기 금속층간 절연막을 패터닝하여 콘택 홀을 형성하는 단계와, 상기 단계로부터 상온의 상기 실리콘 기판을 스퍼터링 반응로 내부로 로드하여 소정의 온도로 가열된 지지대에 장착시킨 후 상기 실리콘 기판이 가열되기 전에 고전력을 사용하여 전체 상부면에 금속을 1차 증착하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 실리콘 기판이 가열된 후 저전력을 사용하여 전체 상부면에 금속을 2차 증착하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 지지대는 370 내지 430℃의 온도 또는 200 내지 350℃의 온도로 가열된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
제2a 및 제2b도는 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한 소자의 단면도로서,
제2a도는 절연층(12)이 형성된 실리콘 기판(11)상에 하부 금속층(13) 및 금속층간 절연막(14)을 순차적으로 형성한 후 상기 하부 금속층(13)의 소정 부분이 노출되도록 상기 금속층간 절연막(14)을 패터닝하여 콘택 홀(15)을 형성한 상태의 단면도로서, 이때 상기 콘택 홀(15)의 단차를 감소시키기 위하여 상기 금속층간 절연막(14)을 소정깊이 습식 식각한 후 나머지 두께의 상기 금속층간 절연막(14)을 건식 식각한다. 그리고 상기 콘택 홀(15)을 형성한 후 금속의 매립 효과를 향상시키기 위하여 100℃이하의 온도에서 전체 상부면에 티타늄(Ti) 및 티타늄나이트라이드(TiN)를 순차적으로 증착하는 공정을 실시할 수 있다.
제2b도는 상온의 상기 실리콘 기판(11)을 스퍼터링 반응로내부로 로드(Load)하여 370 내지 430℃ 온도상태로 가열된 지지대에 정착시킨 후 상기 실리콘 기판(11)이 가열되기 전에 10 내지 15Kw의 고전력을 이용하여 전체 상부면에 알루미늄(Al)과 같은 금속을 소정 두께로 1차 증착한다. 그리고 상기 실리콘 기판(11)이 370 내지 430℃의 온도로 가열된 후 3 내지 5Kw의 저전력을 이용하여 전체 상부면에 나머지 두께의 금속을 2차 증착한 상태의 단면도로서, 상기 1차 증착시 상기 실리콘 기판(11)의 온도는 100℃이하이기 때문에 상기 콘택 홀(15) 측벽에서의 금속의 이동도가 저하되어 층덮힘 상태가 양호해진다. 또한 상기 2차 증착시에는 상기 1차 증착된 금속의 이동도가 증가되어 그레인(16A)의 크기가 증가되므로 전자의 이동 특성이 향상되며, 상기 콘택 홀(15) 내부가 완전히 매립되어 금속층간의 접속저항이 낮아진다. 그러면 여기서 상기 지지대에 장착된 실리콘 기판(11)이 가열되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
상기 지지대는 내부로 이르곤(Ar) 가스가 통과되도록 구성되고, 상기 아르곤(Ar) 가스는 상기 지지대의 내부를 통과하면서 가열된다. 그러므로 상기 가열된 아르곤(Ar) 가스가 상기 지지대상에 장착된 상기 실리콘 기판(11)의 후면과 충돌하면서 상기 지지대의 온도를 상기 실리콘 기판(11)으로 전달하게 되는 것이다.
제3도는 본 발명의 제2실시예를 설명하기 위한 소자의 단면도로서, 본 발명의 제2실시예는 상기 제1실시예의 제2a도에 설명된 상기 콘택 홀(15) 형성 공정을 마친 후 후속 공정을 다음과 같이 진행하므로써 얻을 수 있다.
제3도는 상기 콘택홀(15)을 형성한 후 상온의 상기 실리콘 기판(11)을 스퍼터링 반응로내부로 로드하여 200 내지 350℃ 온도 상태로 가열된 지지대에서 장착시킨 후 상기 실리콘 기판(11)이 가열되기 전에 10 내지 15Kw의 고전력을 이용하여 전체 상부면에 알루미늄(Al)과 같은 금속을 소정 두께로 1차 증착한다. 그리고 상기 실리콘 기판(11)이 200 내지 350℃의 온도로 가열된 후 3 내지 5Kw의 저전력을 이용하여 전체 상부면에 나머지 두께의 금속을 2차 증착한 상태의 단면도로서, 상기 1차 증착시 상기 실리콘 기판(11)의 온도는 100℃이하이기 때문에 상기 콘택 홀(15) 측벽에서의 금속의 이동도가 저하되어 층덮힘 상태가 양호해진다. 또한 상기 2차 증착시에는 상기 1차 증착된 금속의 이동도가 증가되어 그레인(16B)의 크기가 증가되므로 전자의 이동 특성이 향상된다.
금속의 층덮힘 특성에 따른 전기적 특성을 확인하는 방법은 다음과 같다.
예를들어 10000개의 콘택 홀을 형성하고, 금속층에 일정한 전압을 인가한 후 전류를 측정하여 저항 값을 산출한다. 그리고 상기 산출된 저항값을 상기 형성된 콘택 홀의 수로 나누면 비아(Via) 저항 값을 알 수 있다. 그러므로 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따라 금속층을 형성하면 제4도에 도시된 바와 같이 낮은 비아 저항 값을 얻을 수 있다. 참고적으로 제4도에 도시된 그래프도는 0.6×0.7㎛ 크기의 콘택 홀에 알루미늄(Al)을 증착한 경우 비아 저항 값의 측정 결과를 도시한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 저온에서 금속의 층덮힘 특성이 우수해지는 점과 고온에서 그레인의 성장이 향상된다는 점을 이용하여 금속을 2차 증착하므로써 소자의 전기적 특성 및 수율을 향상시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.
Claims (6)
- 반도체 소자의 금속층 형성 방법에 있어서, 절연층이 형성된 실리콘 기판상에 하부 금속층 및 금속층간 절연막을 순차적으로 형성한 후 상기 하부 금속층의 소정 부분이 노출되도록 상기 금속층간 절연막을 패터닝하여 콘택 홀을 형성하는 단계와, 상기 단계로부터 상온의 상기 실리콘 기판을 스퍼터링 반응로 내부로 로드하여 소정의 온도로 가열된 지지대에 장착시킨 후 상기 실리콘 기판이 가열되기 전에 고전력을 사용하여 전체 상부면에 금속을 1차 증착하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 실리콘 기판이 가열된 후 저전력을 사용하여 전체 상부면에 금속을 2차 증착하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속층 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 지지대는 370 내지 430℃의 온도로 가열된 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속층 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 지지대는 200 내지 350℃의 온도로 가열된 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속층 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 고전력은 10 내지 15Kw인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속층 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 저전력은 3 내지 5Kw인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속층 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 콘택 홀을 형성하는 단계로부터 100℃이하의 온도에서 전체 상부면에 티타늄(Ti) 및 티타늄나이트라이드(TiN)를 순차적으로 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속층 형성 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950065656A KR0172755B1 (ko) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | 반도체 소자의 금속층 형성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950065656A KR0172755B1 (ko) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | 반도체 소자의 금속층 형성방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR970052434A KR970052434A (ko) | 1997-07-29 |
| KR0172755B1 true KR0172755B1 (ko) | 1999-03-30 |
Family
ID=19447125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019950065656A KR0172755B1 (ko) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | 반도체 소자의 금속층 형성방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR0172755B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190092924A (ko) | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 주식회사 엠씨나노웍스 | 보호필름 및 이의 제조방법 |
-
1995
- 1995-12-29 KR KR1019950065656A patent/KR0172755B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970052434A (ko) | 1997-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7078811B2 (en) | Semiconductor device and method for fabricating the device | |
| US7186642B2 (en) | Low temperature nitride used as Cu barrier layer | |
| JPH0680737B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US6404058B1 (en) | Semiconductor device having interconnection implemented by refractory metal nitride layer and refractory metal silicide layer and process of fabrication thereof | |
| US7635644B2 (en) | Semiconductor device including metal interconnection and method for forming metal interconnection | |
| KR100455380B1 (ko) | 다층 배선 구조를 구비한 반도체 소자 및 그 제조 방법 | |
| US5625231A (en) | Low cost solution to high aspect ratio contact/via adhesion layer application for deep sub-half micrometer back-end-of line technology | |
| US4884120A (en) | Semiconductor device and method for making the same | |
| KR0172755B1 (ko) | 반도체 소자의 금속층 형성방법 | |
| US5982039A (en) | Completely buried contact holes | |
| JPH1012614A (ja) | 半導体装置用配線およびその製造方法 | |
| KR100307827B1 (ko) | 반도체소자의 금속배선 콘택 형성방법 | |
| JPH08139190A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CA1277435C (en) | Chip contacts without oxide discontinuities | |
| US7601632B2 (en) | Method of forming a metal line of a semiconductor device | |
| KR101005739B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성 방법 | |
| KR100215830B1 (ko) | 배선형성방법 | |
| KR100187675B1 (ko) | 반도체 소자의 베리어 금속층 형성 방법 | |
| KR100283480B1 (ko) | 반도체 디바이스용 금속 배선 및 그 제조 방법 | |
| KR100209926B1 (ko) | 반도체 소자의 금속 배선 형성방법 | |
| KR100197665B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 | |
| KR100353534B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 | |
| KR100332131B1 (ko) | 반도체 소자의 금속층 형성 방법 | |
| KR930005485B1 (ko) | 금속 배선층 형성 방법 | |
| KR970004771B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20100920 Year of fee payment: 13 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |