KR100256375B1 - 절연층 매몰 실리콘 기판상의 금속 배선형성 방법 - Google Patents

Abstract

절연층매몰 실리콘(SOI)기판상의 금속배선을 형성하는 방법이 제공된다.

이 방법은 메사식각법으로 소자분리시 비등방 식각액으로 필드부분의 표면실리콘층 식각을 종료하고, 상부에 전극이 형성되는 표면실리콘 표면의 산화막을 제거한 다음 등방성 식각액을 이용하여 표면실리콘을 그 표면실리콘층의 가장자리를 둥글게 식각 처리한 후 그 상부에 통상의 방법에 따라 전극을 형성함을 포함한다.

이에 따라, 상부에 전극이 형성되는 표면실리콘층의 가장자리가 둥글게 형성됨으로써 단차가 적어져서 그 부분의 전극층 두께가 두텁게 유지되어 배선이 끊어질 염려가 없게 된다.

Description

절연층 매몰 실리콘 기판상의 금속 배선형성 방법

제1도는 절연층 매몰 실리콘(Silicon-on-insulator, SOI) 기판의 단면도.

제2도는 제1도 기판상에 산화막을 성장시킨 실리콘 기판의 단면도.

제3도는 제2도 기판에서 필드부분 실리콘을 메사식각 시킨 후의 기판 단면도.

제4도는 제3도 메사식각된 기판 표면을 다시 등방식각한 후의 기판 단면도.

제5도는 제4도 기판 표면을 산화시킨 후의 기판 단면도.

제6도는 제5도 기판상에 전극을 형성하여 소자제조를 완료한 후의 기판 단면도 및 그 일부 확대도.

제7도는 종래의 방법으로 메사식각한 후의 소자제조를 완료한 후의 기판 단면도 및 그 일부 확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실리콘 기판 2 : 실리콘 기판 내부에 매몰된 절연 산화층

3 : 매몰 산화층 상부에 형성된 단결정 표면 실리콘층(SOI 층)

3' : 에피성장된 SOI 층

4 : SOI 층 상부에 열산화시켜 성장된 실리콘 산화막

5 : 산화막 6 : Al-전극

본 발명은 절연층 매몰 실리콘(silicon-on-insulator, 이하 'SOI'라 한다)기판상에 소자를 제조하는 방법에 관한 것이며, 보다 상세히는 SOI 기판상에 소자를 제조시 금속배선이 끊어지는 현상을 방지하는 방법에 관한 것이다.

SOI는 실리콘 기판의 내부에 주로 실리콘 산화막으로 이루어진 절연층이 매몰되고 그 상부에 단결정 실리콘층이 존재하는 구조로써 소자가 제조되는 표면 실리콘층 즉 SOI 층은 매몰 절연층에 의해 기판과 전기적으로 절연된 구조를 갖는다.

이같은 SOI 기판, 즉 절연층 매몰 실리콘 기판은 그 구조상 내고온성, 내방사성, 고집적용이성 및 소자동작 속도의 고속성등 여러가지 장점을 갖고 있다.

이같은 SOI 기판에 소자를 제조할 때 깊이 방향으로는 매몰 절연층(산화층)이 존재하므로 측방향의 전기적 절연만 이루게 되면 완벽한 소자 분리가 가능하게 된다.

SOI 구조에서 소자분리는 일반적으로 2가지 방법이 사용되고 있다.

첫번째는 LOCOS(local oxidation of silicon)라고 알려진 방법으로서, 소자가 제조되는 이외의 필드부분의 실리콘을 선택적으로 매몰 산화층까지 산화시키는 방법이고,

두번째는, 메사 식각법(mesa etching)이라고 알려진 방법으로서, 필드부분의 실리콘을 비등방 식각법으로 매몰 산화층이 노출될 때까지 식각시켜 소자분리를 이루는 방법이다.

메사식각법은 LOCOS 방법에 비해 공정이 간단하다는 장점이 있는 반면 실로콘의 비등방 식각을 이용하므로 실리콘층의 두께가 두꺼운 경우 단차가 커져서 전극을 이루는 금속배선이 실리콘층의 가장자리에서 끊어질 우려가 있는 것이다.

이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 메사식각법의 문제점을 해결하여 소자제조시 금속배선이 끊어지는 현상을 방지할 수 있는 SOI 기판상에 금속배선 형성방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면, SOI 기판을 이용하여 소자를 제조함에 있어서, 메사식각법으로 소자 분리를 행하는 단계에서 비등방 식각액으로 필드부분의 표면 실리콘층 식각이 종료된 후 전극이 형성되는 표면실리콘 상부의 산화막을 제거한 다음 등방성 식각액을 이용하여 표면실리콘을 식각시킴으로서 표면실리콘층의 가장 자리를 둥글게 처리한 후 통상의 방법에 따라 그 상부에 전극을 형성하는 금속배선 형성방법이 제공된다.

이같이 표면실리콘층의 가장자리를 둥글게 처리함으로써 금속배선이 끊어지는 현상을 감소할 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 일실시예는 첨부도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 매몰산화층(2)이 있는 SOI 웨이퍼의 단면도를 나타낸 것이다. 먼저 소자제조에 필요한 두께로 SOI층(3)의 두께를 증가시키기 위하여 에피성장을 행한 후 실리콘 웨이퍼의 표면에 제2도와 같이 산화막(4)을 성장시킨다. 이 산화막의 역할은 사진식각 공정으로 SOI 층을 선택식각시키기 위한 것으로 선택식각할 SOI 층의 두께에 따라 약 50-500nm의 두께로 성장시킨다. 사진식각 공정으로 필드부분의 산화막을 선택적으로 제거한 후 수산화칼륨 혹은 TMAH(tetra methy1 ammonium hydroxide)등의 비등방성 식각액을 이용하여 필드부분의 실리콘층을 식각시켜내면 제3도와 같이 된다. 웨이퍼 표면의 산화막을 불산 용액을 이용하여 제거한 후 불산/질산 혼합 용액을 이용하여 10-60초간 실리콘을 등방성 식각시키면 제4도와 같이 실리콘층의 가장자리가 둥글게 된다. SOI 층의 도핑농도를 변화시킬 필요가 있을 때에는 이온 주입 혹은 열산화법으로 도펀트 불순물을 도핑한 후 다시 약 500nm의 산화막(5)을 성장시키면 제5도와 같이 된다. 사진식각 공정을 이용하여 접촉창을 형성하고 알루미늄 전극(6)을 형성하면 제6도와 같이 되어 소자제조공정이 완료된다. 본 발명의 방법으로 제조된 제6도의 소자와 비교하기 위하여 제7도에 종래의 메사식각법으로 제조된 소자를 나타내었다.

제6도에 나타낸 바와 같이 본 발명의 방법에 따라 등방성 식각되어 가장자리가 둥글게 된 SOI 층상의 산화막상에 형성된 금속배선은 두텁게 형성되어 끊어질 염려가 없는 반면, 종래의 방법에 따라 제조된 제7도의 금속배선은 그 하부의 SOI 가장자리가 단차를 이루고 있어 얇게 형성됨으로써 배선이 끊어질 우려가 있는 것이다.

Claims (1)

1. SOI 기판을 이용하여 소자를 제조함에 있어서, 메사식각법으로 소자분리를 행하는 단계에서 비등방 식각액으로 필드부분의 표면실리콘층 식각이 종료된 후, 전극이 형성되는 표면실리콘 상부의 산화막을 제거한 다음, 등방성 식각액을 이용하여 표면실리콘을 식각시켜 표면실리콘층의 가장자리를 둥글게 처리한 후, 통상의 방법에 따라 그 상부에 전극을 형성함을 특징으로 하는 절연층 매몰 실리콘 기판상의 금속 배선 형성방법.