KR100223335B1 - 반도체 소자의 콘택 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자의 콘택 형성방법에 관한 것으로, 제1도전층 상부에 평탄화층을 형성하고 상기 평탄화층을 식각하여 상기 제1도전층을 노출시키는 콘택홀을 형성한 다음, 상기 콘택홀을 매립하는 알루미늄박막을 소정두께 증착하되, 상기 콘택홀 내부에 보이드가 형성되고, 상기 알루미늄박막 상부에 상기 알루미늄박막과 유사한 특성을 가지며 융점이 낮은 금속박막을 일정온도에서 일정두께 형성하되, 상기 알루미늄박막 내부로 고용되어 상기 알루미늄합금을 형성하는 동시에 상기 보이드로 흘러내려 상기 콘택홀을 매립함으로써 제2도전층을 형성하여 고집적화에 따른 미세 콘택홀의 단차피복비 문제를 극복할 수 있으며 상기 제2도전층의 EM 특성을 향상시켜 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키고 그에 따른 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 기술이다.

Description

반도체소자의 콘택 형성방법

제 1a도 내지 제 1c도는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 콘택 형성방법을 도시한 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11:제1금속배선 13:평탄화층

15:콘택홀 17:알루미늄박막

19:마그네슘박 21:알루미늄합금

30:보이드

본 발명은 반도체 소자의 콘택 형성방법에 관한 것으로, 특히 반도체소자의 고집적화에 따른 미세콘택홀이나 비아콘택홀을 매립하는 반도체소자 제조방법에 관한 것이다.

점차적으로, 반도체소자가 고집적화됨에따라 콘택홀의 에스펙트비(aspect ratio)가 증가하게 되었다.

그에 따라 미세패턴을 형성할 수 있는 원자외선용 감광막으로 사용하게 되었다.

그러나, 높은 에스펙트비로 인하여 유발되는 낮은 단차피복비 때문에, 콘택공정시 콘택홀 내부가 완전히 매립되지 않음으로써 보이드(void)와 같은 단점을 유발하였다.

최근에는, 상기 단점을 극복하기 위하여, 상측부가 넓은 콘택홀을 형성하기 위하여 습식 등방성 식각공정과 건식 이방성 식각공정을 이용하여 콘택공정시 단차피복비를 향상시켜 사용하였다.

그러나, 상기 습식 등방성 식각공정시 감광막패턴이 리프팅되어 후속공정을 진행하기가 어렵게 되고, 건식방법만으로 콘택홀을 형성하면 단차피복비의 문제가 대두되어 반도체소자의 수율 및 생산성을 저하시키며, 반도체소자의 특성 및 신뢰성이 저하시켜 반도체소자의 고집적화를 어렵게 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기위하여, 콘택홀를 매립하는 알루미늄박막을 증착하고 그 상부에 마그네슘박막을 증착한 다음, 열공정으로 상기 마그네슘박막이 상기 알루미늄박막이 상기 알루미늄박막에 고용된 알루미늄합금을 형성하는 동시에 유동성을 향상시켜 상기 콘택홀 하부로 상기 알루미늄합금이 흘러내림으로써 상기 콘택홀을 완전히 매립하여 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키고 그에 따른 반도체소자의 고집적하를 가능하게 하는 반도체소자의 콘택 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이상의 목적을 달성하기위해 본 발명에 따른 반도체소자의 콘택 형성방법은,

제1도전층 상부에 평탄화층을 형성하는 공정과,

상기 평탄화층을 식각하여 상기 제1도전층을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 공정과,

상기 콘택홀을 매립하는 알루미늄박막을 소정두께 증착하되, 상기 콘택홀 내부에 보이드가 형성되는 공정과,

상기 알루미늄박막 상부에 상기 알루미늄박막과 유사한 특성을 가지며 융점이 낮은 금속박막을 일정온도에서 일정두께 형성하되, 상기 알루미늄박막 내부로 고용되어 상기 알루미늄합금을 형성하는 동시에 상기 보이드로 흘러내려 상기 콘택홀을 매립함으로써 제2도전층을 형성하는 공정을 포함하는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

제1a도 내지 제1c도는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 콘택 형성방법을 도시한 단면도이다.

먼저, 반도체기판(11) 상부에 제1금속배선(11)을 형성하고, 상기 제1금속배선(11) 상부에 평탄화층(13)을 형성한다. 그리고, 콘택마스크(도시안됨)를 이용한 노광 및 현상공정으로 감광막패턴(도시안됨)을 형성하고, 상기 감광막패턴을 마스크로하여 상기 제1금속배선(11)을 노출시키는 콘택홀(15)을 형성한다.

이때, 상기 감광막패턴은 I 라인용 감광막을 이용하여 형성한다. 그리고, 상기 감광막패턴을 이용한 콘택식각공정은, 습식등방성식각공정과 건식이방성식각공정으로 실시하여 상기 콘택홀(15)의 상측 표면적을 증가시킴으로써 단차피복비를 향상시킨다.

그 다음에, 상기 콘택홀(13)을 매립하는 알루미늄박막(17)을 증착한다.

이때, 상기 알루미늄박막(17)은 상기 콘택홀(15)을 완전히 매립하지 못하여 보이드(30)가 형성된다.(제1a도 참조)

그 다음에, 상기 알루미늄박막(17) 상부에 마그네슘박막(19)을 200~1000Å 정도의 두께로 증착한다. 이때, 상기 마그네슘박막(19)은 상기 반도체기판의 온도를 400~600℃정도의 온도로 하여 증착한다.

여기서, 상기 마그네슘박막(19)의 마그네슘 원자는 상기 알루미늄박막(17)의 알루미늄 원자와 크기가 비슷하고, 비저항이 크지 않으며 알루미늄에 잘 고용되어 상기 알루미늄의 녹는 온도를 660℃ 정도에서 450℃ 정도까지 감소시킨다.(제1B도 참조).

그 다음에, 상기 제1b도에서 상기 알루미늄박막(17)에 상기 마그네슘박막(19)이 고용된 알루미늄합금(21)을 형성하되, 상기 마그네슘박막(19)으로 인하여 녹는 점이 감소되어 유동성이 향상된 상기 알루미늄합금(21)이 상기 마그네슘박막(19) 증착 공정시 상기 보이드(30)로 흘러내려 매립함으로써 상기 콘택홀(15)을 완전히 매립하는 제2금속배선을 형성한다.

그리고, 상기 알루미늄박막(17)과 마그네슘박막(19)의 반응 석출물인 Mg₂Al₃가 상기 알루미늄합금의 결정립계로 석출되어 금속배선의 전자축퇴(electro migration: EM) 특성을 향상시킨다. (제1c도 참조).

본 발명의 다른 실시예는 상기 제1금속배선(11)을 반도체기판으로 하고, 상기 반도체기판에 미세 콘택홀을 통하여 접속되는 도전층을 형성하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체소자의 콘택 형성방법은, 미세콘택홀을 완전히 매립하되, 알루미늄합금의 EM 특성을 향상시켜 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키고 그에 따른 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 잇점이 있다.

Claims (4)

1. 제1도전층 상부에 평탄화층을 형성하는 공정과,

   상기 평탄화층을 식각하여 상기 제1도전층을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 공정과,

   상기 콘택홀을 매립하는 알루미늄박막을 증착하되, 상기 콘택홀 내부에 보이드가 형성되도록 하는 공정과,

   상기 알루미늄박막 상부에 마그네슘박막을 형성하되, 상기 알루미늄박막 내부로 고용되어 알루미늄합금이 형성되는 온도에서 실시하여 상기 보이드로 알루미늄합금이 흘러내려 상기 콘택홀을 매립하도록하는 공정을 포함하는 반도체소자의 콘택 형성방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1도전층은 제1금속배선인 것을 특징으로하는 반도체소자의 콘택 형성방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 마그네슘박막은 200~1000Å 정도의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 콘택 형성방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 마그네슘박막은 반도체기판의 400~500℃ 정도의 온도로 하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 콘택 형성방법.