KR100233879B1 - 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법에 관한 것으로서, 실리콘기판위에 내열금속층을 형성하기 전에, 게이트터미널과 소스/드레인 확산영역의 노출된 표면의 표면처리를 행함으로써, 게이트터미널과 소스/드레인 확산영역의 표면거칠기를 증가시키고, 그에 따라, 결정핵의 수를 증가시키고 결정온도를 낮출 수 있도록 한 것이다.
Description
본 발명은 반도체 제조방법에 관한 것으로서, 특히 셀프얼라인형(self-aligned) 규소화합물의 제조방법에 관한 것이다.
반도체소자의 집적수준이 높아짐에 따라, 반도체소자의 설계치수가 점차 작아져서, MOS소자의 소스터미널과 드레인터미널의 저항이 MOS채널에 비교되는 수준까지 증가한다. 드레인터미널과 소스터미널의 시이트저항을 조절하고, 금속과 MOS층간의 얇은 접촉면을 온전하게 유지하기 위해, 소위 셀프얼라인형 규소화합물의 제조공정이 채용되고 있으며, 이 제조공정은 라인폭이 0.5㎛이하인 초고밀도집적회로(VLSI)의 제조공정의 일부로 되어가고 있다.
티타늄은 규소화합물을 제조하는데 있어 가장 일반적으로 쓰이는 내열성 금속중의 하나이다.(그외에 플라티늄이나 코발트 등의 금속이 사용되기도 한다.) 통상의 규소화합물 제조공정은, 스퍼터링(sputtering)에 의해 실리콘칩을 한정하는 게이트상에 얇은 티타늄층을 형성하는 과정과, 고온을 이용하여 게이트터미널과 소스터미널 및 드레인터미널 상에서 티타늄을 폴리실리콘층과 반응시켜 티타늄규소화합물을 형성하는 과정을 포함한다. 여기서 반응하지 않은 티타늄층이 습식 에칭(etching)법에 의해 제거된 후에는 게이트, 소스 및 드레인의 세 개의 MOS터미널의 각각에 얇은 티타늄규소화합물층이 남게 된다. 셀프얼라인형 규소화합물의 제조공정은, 포토리쏘그래픽(photolithographic)공정에 의하지 않고도 실리콘과 폴리실리콘의 표면에 티타늄규소화합물과 같은 낮은 저항의 금속규소화합물을 형성하기 때문에, 이러한 규소화합물의 처리공정중의 고속 열적 어닐링(annealing)의 진행상태가 주의깊게 관찰되어야 한다는 점을 제외하고는, 비교적 단순하다.
종래의 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법을 제조공정의 일 예를 들어 설명하기로 한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체의 실리콘기판(10)이 마련되어 있고, 이 실리콘기판(10)상에, 필드산화층(12)과, 폴리실리콘 게이트터미널전극(16) 및 산화층(14)으로 구성되는 게이트터미널과 소스/드레인 확산영역(20)을 포함하는 트랜지스터가 형성되어 있다. 또한, 측벽스페이서(sidewall spacer)(18)가 게이트터미널의 양측벽에 형성되어 있다.
그런 다음, 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 티타늄, 코발트 또는 플라티늄과 같은 내열성 금속(22)이 DC스퍼터링법에 의해 실리콘기판(10)위에 형성된다. 본 예에서는 티타늄층(22)이 형성되어 있다.
마지막으로, 도 1c에 도시되어 있는 바와 같이, 고온에서 고속열처리를 이용하여, 게이트터미널과 소스/드레인 확산영역에 접하고 있는 티타늄이 게이트터미널과 소스/드레인 터미널의 표면에서 반응하여 얇은 티타늄규소화합물층(24, 26)을 형성한다. 다른 영역에서는, 티타늄층(22)이 반응하지 않은 채로 남아 있어서 이후의 습식에칭법(wet etching)에 의해 제거된다.
라인폭이 0.4㎛미만인 소자의 경우, 고속과 저에너지의 소자를 얻는데 있어 제조공정에서 주어지는 낮은 시이트저항과 접촉저항이 매우 중요하기 때문에, 이러한 셀프얼라인형 티타늄규소화합물을 사용하는 것은, 반도체제조공정에서 필수적인 부분으로 되었다.
종래의 제조방법에서는, 일반적으로, 티타늄층의 도금을 두껍게 할수록 시이트저항과 접촉저항이 개선되어 더 나은 티타늄규소화합물을 형성할 수 있다. 그러나, 그에 의해 얻어지는 접합깊이가 낮아지게 되어 누설전류가 커지게 되는 불리한 결과를 가져올 수 있다. 더구나, 규소화합물의 형성단계에 필요한 고온의 제어가 곤란하다. 이 공정에서는 고속열처리법이 폭넓게 적용되고 있지만, 이러한 고속열처리기법은 비교적 새로운 기술이기 때문에, 제조공정상의 다른 요소들과도 관련하여, 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법에 의한 생산수율은 종래의 방법에 비해 아직 훨씬 낮은 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은, 실리콘기판상에 내열금속층을 형성하기 이전에, 게이트터미널과 소스/드레인 확산영역의 노출된 표면을 처리하여 표면거칠기를 증가시키고, 그에 따라, 결정핵의 수를 증가시키며 결정온도를 낮출 수 있도록 하는 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법을 제공하는 것이다. 이러한 처리는 시이트저항과 접촉저항을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 누설전류도 감소시킬 수 있는 것이다.
제1a도 내지 제1c도는 종래기술에 따른 셀프얼라인형 규소화합물의 제조공정을 나타내는 단면도.
제2a도 내지 제2d도는 본 발명의 실시예에 따른 셀프얼라인형 규소화합물의 제조공정을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법은, (a) 양측벽을 갖는 게이트터미널과 소스/드레인 확산영역을 포함하여 트랜지스터를 실리콘기판상에 형성하고, 상기 게이트터미널의 양측벽에 측벽스페이서를 형성하는 단계와, (b) 상기 게이트터미널과 상기 소스/드레인 확산영역의 노출면에 표면처리를 시행하여, 표면거칠기와 결정핵의 수를 증가시키고 결정온도를 낮추는 단계와, (c) 상기 실리콘기판상에 내열금속층을 형성하는 단계와, (d) 제1 고속열적 어닐링을 시행하여, 상기 게이트터미널과 상기 소스/드레인 확산영역과 접하는 상기 내열금속층을 반응시켜 내열금속규소화합물층을 형성하는 한편, 상기 측벽스페이서와 접하는 부분의 상기 내열금속층은 무반응상태로 유지되도록 하는 단계와, (e) 상기 무반응 내열금속층을 제거하는 단계와, (f) 제2 고속열적 어닐링을 시행하여, 상기 내열금속규소화합물층을 결정화시킴으로써 시이트저항과 접촉저항을 저하시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점들은 바람직하지만 비한정적인 실시예에 관한 이하의 상세한 설명에 개시되어 있다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 셀프얼라인형 규소화합물의 제조공정을 나타내는 단면도이다. 먼저, 도 2a에는 도 1a에 도시된 것과 같은 반도체소자가 도시되어 있는데, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호가 부여되어 있다.
반도체소자는 실리콘기판(10)위에 형성된, 필드산화층(12)과, 폴리실리콘 게이트터미널전극(16) 및 산화층(14)으로 구성된 게이트터미널과 소스/드레인 확산영역(20)을 포함하는 트랜지스터로 이루어진다. 또한, 측벽스페이서(18)가 게이트터미널의 양측벽에 형성된다.
다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 게이트터미널과 소스/드레인 확산영역(20)의 노출된 표면에 표면처리를 행하여, 도 2b상의 확대도에 도시된 것과 같은 거친면(23)이 형성되어 결정핵수가 증가되고 결정온도가 낮추어 진다. 표면처리공정에서는, 예를 들어, 아르곤플라즈마법 또는 습식에칭법을 한 번 또는 연속하여 두 번에 걸쳐 시행하여 폴리실리콘 표면의 거칠기를 증가시킬 수 있다. 아르곤플라즈마에 의한 반응은, 예를 들어, 약 60sccm의 아르곤가스유량과 약 100mTorr의 압력하에서 약 800W로 설정된 전극판 전원공급에 의해 시행될 수 있다. 그리고, 습시에칭법에 사용되는 에칭용액의 예로서는 NH4F/NH4H2PO/H2O를 포함하는 미국회사의 MSDS-PME를 들 수 있다.
그런 다음, 도 2c에 도시된 바와 같이, 예를 들어 플라티늄, 코발트, 티타늄의 내열금속층이 DC스퍼터링(sputtering)방법에 의해 실리콘기판위에 침착되며, 본 실시예에서는 두께 400Å 내지 500Å의 티타늄층(25)이 침착된다. 그후 제1 고속열적 어닐링을 시행하여, 티타늄층(25)과 접촉하고 있는 게이트터미널과 소스/드레인 확산영역(20)을 반응시켜 타타늄규소화합물을 형성하게 한다. 어닐링은, 예를 들어, 먼저 질소환경에서 약 650℃의 온도로 약 30초간 시행되고, 그런 다음, 온도를 약 750℃로 설정하여 약 30초간 또 한 번의 어닐링을 수행한다.
마지막으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 제1 어닐링후에 게이트터미널과 소스/드레인의 확산영역(20)에 티타늄규소화합물층(27, 29)이 형성되고, 반응하지 않은 나머지 금속티타늄층은 선택적 습식에칭법에 의해 제거된다. 선택적 습식에칭법에서는, 예를 들어, 약 75 ℃의 온도에서 1 : 1 : 5의 체적비를 갖는 암모니아수/과산화수소/DI수를 5분동안 사용하여 미반응 금속티타늄층을 제거하고, 그런 다음, 1 : 4의 체적비를 갖는 황산/물용액을 사용하여 잔류하고 있는 금속티타늄층을 제거한다. 다음에는, 제2 고속열적 어닐링을 시행하여 티타늄규소화합물층(27, 29)을 결정화(상변화)함으로써 시이트저항과 접촉저항을 저하시킨다. 이러한 제2 어닐링은, 예를 들어, 약 825℃의 온도에서 질소환경하에 약 20초간 연속적으로 수행된다.
이와 같이, 본 발명에 따라 제조된 셀프얼라인형 티타늄규소화합물층은 낮은 시이트저항과 접촉저항을 갖게 된다. 이에 의해, 종래의 제조방법에서 높은 누설전류가 발생하는 단점을 극복할 수 있고, 작은 설계치수 및/또는 고속/저전력 특성을 갖는 소자의 제조에 적합하다.
여기서, 본 발명은 하나의 예로서 바람직한 실시예로 기술되었는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 반면에, 본 발명은 많은 변형과 청구범위에 포함되는 여러 가지 변형과 유사한 구성을 포괄하여, 모든 변형과 유사한 구성을 포괄하도록 폭넓게 해석되어야 한다.
Claims (10)
- (a) 양측벽을 갖는 게이트터미널과 소스/드레인 확산영역을 포함하는 트랜지스터를 실리콘기판상에 형성하고, 상기 게이트터미널의 양측벽에 측벽스페이서를 형성하는 단계와 ;(b) 상기 게이트터미널과 상기 소스/드레인 확산영역의 노출면에 표면처리를 시행하여, 표면거칠기와 결정핵의 수를 증가시키고 결정온도를 낮추는 단계와 ;(c) 상기 실리콘기판상에 내열금속층을 형성하는 단계와 ;(d) 제1 고속열적 어닐링을 시행하여, 상기 게이트터미널과 상기 소스/드레인 확산영역을 접하는 상기 내열금속층을 반응시켜 내열금속규소화합물층을 형성하는 한편, 상기 측벽스페이서와 접하는 부분의 내열금속층은 무반응상태로 유지되도록 하는 단계와 ;(e) 상기 무반응 내열금속층을 제거하는 단계와 ;(f) 제2 고속열적 어닐링을 시행하여, 상기 내열금속규소화합물층을 결정화시킴으로써 시이트저항과 접촉저항을 저하시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (b)단계의 상기 표면처리는 아르곤플라즈마법을 사용하고 시행하고, 반응조건은 약 60sccm의 아르곤가스유량, 약 100mTorr의 압력 및 약 800W의 전극판전력을 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (b)단계의 상기 표면처리는, MSDS-PME를 포함한 습식에칭용액을 사용하는 습식에칭법에 의해 시행되는 것을 특징으로 하는 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (b)단계의 상기 표면처리는, 아르곤플라즈마법과 습식에칭법과 의해 2회 시행되며, 상기 아르곤플라즈마법의 반응조건은 약 60sccm의 아르곤가스유량, 약 100mTorr의 압력 및 약 800W의 전극판전력을 포함하고, 상기 습식에칭법의 습식에칭용액은 MSDS-PME용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 내열금속층의 재질은 티타늄인 것을 특징으로 하는 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 내열금속규소화합물은 티타늄규소화합물인 것을 특징으로 하는 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (d)단계의 상기 제1 고속열적 어닐링은, 질소가스내에서, 약 650℃의 온도에서 30초간 어닐링을 시행한 후에, 약 750℃의 온도에서 30초간 어닐링을 시행하는 것을 특징으로 하는 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법
- 제1항에 있어서, 상기 (f)단계의 상기 제2 고속열적 어닐링은, 질소가스내에서 약 825℃의 온도로 30초간 지속적으로 어닐링을 시행하는 것을 특징으로 하는 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (e)단계는, 약 75℃의 온도하에서, 1 : 1 : 5의 체적비를 갖는 암모니아수/과산화수소수/물용액으로 상기 무반응 내열금속층을 에칭한 후에, 1 : 4의 체적비를 갖는 황산/물용액으로 잔류한 상기 내열금속층을 에칭하는 것을 특징으로 하는 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 내열금속층 약 400Å 내지 500Å 범위의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960063359A KR100233879B1 (ko) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960063359A KR100233879B1 (ko) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR19980045197A KR19980045197A (ko) | 1998-09-15 |
| KR100233879B1 true KR100233879B1 (ko) | 1999-12-15 |
Family
ID=19486727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960063359A KR100233879B1 (ko) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 개선된 셀프얼라인형 규소화합물의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100233879B1 (ko) |
-
1996
- 1996-12-09 KR KR1019960063359A patent/KR100233879B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980045197A (ko) | 1998-09-15 |
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