KR100260521B1 - Method of manufacturing a semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 제조 공정중 하부층이 텅스텐 폴리사이드(W-polycide) 구조로 형성되고, 이러한 하부층이 콘택홀을 형성 과정에서 플라즈마 식각 분위기에 노출되면서 표면에 형성되는 이물질층(예를 들어, 텅스텐 화합물; WOx)을 고온 열처리로 금속성 도체로 그 특성을 변화시켜 콘택 저항을 낮추므로써, 제품의 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정중 전극 형성 공정에 있어, 전극의 도전성을 증대시키기 위해 폴리실리콘층과 텅스텐 실리사이드층이 적층된 텅스텐 폴리사이드 구조가 널리 적용되고 있다.In general, a tungsten polyside structure in which a polysilicon layer and a tungsten silicide layer are laminated is widely used in an electrode forming step of a semiconductor device manufacturing process to increase the conductivity of an electrode.
도 1(a) 및 도 1(b)는 텅스텐 폴리사이드 구조가 적용되는 종래 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.1 (a) and 1 (b) are cross-sectional views of a device for explaining a method of manufacturing a conventional semiconductor device to which a tungsten polyside structure is applied.
도 1(a)를 참조하면, 반도체 소자를 형성하기 위한 여러 요소가 형성된 구조의 기판(1)상에 폴리실리콘과 텅스텐 실리사이드가 적층된 텅스텐 폴리사이드 구조의 하부층(2)이 형성된다. 하부층(2)을 포함한 전체 구조상에 층간 절연막(3)이 형성된다. 층간 절연막(3)의 선택된 부분을 식각 하여 하부층(2)이 노출되는 콘택홀(4)이 형성된다. 콘택홀(4)은 감광막을 마스크층으로 한 식각 공정으로 형성되고, 이후에 감광막을 제거하여야 하는데, 이때 산소 플라즈마 식각 공정으로 감광막을 제거하게 된다. 산소 플라즈마 식각 공정시에 콘택홀(4)을 저면을 이루는 텅스텐 폴리사이드 구조의 하부층(2)의 표면에 이물질층(5)이 형성된다. 이물질층(5)은 하부층(2)의 텅스텐 이온과 플라즈마 식각 분위기 가스인 산소 이온이 반응하여 텅스텐 화합물(WOx)이 생성되어 형성된다.Referring to FIG. 1A, a
도 1(b)를 참조하면, 콘택 저항을 낮추기 위해 HF 용액이나 BOE 용액을 사용하여 세정 공정을 실시한 후에 콘택홀(4)을 통해 하부층(2)과 접촉되는 상부층(6)을 형성한다. 상부층(6)은 폴리실리콘 또는 폴리실리콘/텅스텐 실리사이드로 형성된다.Referring to FIG. 1B, after the cleaning process is performed using an HF solution or a BOE solution in order to lower contact resistance, an
상기한 공정에서, 콘택홀(4)의 저면을 이루는 하부층(2)의 표면에 플라즈마 식각 분위기에 의한 텅스텐 화합물로 된 이물질층(5)이 형성되는데, 이 이물질층(5)은 HF 용액 또는 BOE 용액으로 완벽하게 제거되지 않아, 도 1(B)에 도시된 바와 같이, 하부층(2)과 상부층(6)의 콘택 부분에 남아있게 된다. 이로 인하여 하부층(2)과 상부층(6)의 콘택 저항이 증가되어, 예를 들어, 수십
따라서, 본 발명은 반도체 소자의 제조 공정중 하부층이 텅스텐 폴리사이드(W-polycide) 구조로 형성되고, 이러한 하부층이 콘택홀을 형성 과정에서 플라즈마 식각 분위기에 노출되면서 표면에 형성되는 이물질층을 금속성 도체로 그 특성을 변화시켜 콘택 저항을 낮추므로써, 제품의 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a metallic conductor having a lower layer formed of a tungsten polycide (W-polycide) structure during the manufacturing process of a semiconductor device, and the lower layer being exposed to a plasma etching atmosphere in the process of forming a contact hole. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can improve the characteristics of a product by changing the characteristics of the contact to lower the contact resistance.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 제조 방법은 반도체 소자를 형성하기 위한 여러 요소가 형성된 구조의 기판 상에 폴리실리콘과 텅스텐 실리사이드가 적층된 텅스텐 폴리사이드 구조의 하부층을 형성하는 단계; 상기 하부층을 포함한 전체 구조상에 층간 절연막을 형성하고, 상기 층간 절연막의 선택된 부분을 식각 하여 하부층이 노출되는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀 저면을 이루는 상기 하부층의 표면에 형성된 텅스텐 화합물로 된 이물질층을 고온 열처리 공정으로 금속성 도체로 변화시키는 단계; 및 상기 콘택홀을 세정한 후, 상기 콘택홀을 통해 상기 하부층과 접촉되는 상부층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, including forming a lower layer of a tungsten polyside structure in which polysilicon and tungsten silicide are stacked on a substrate having a structure in which various elements are formed; Forming an interlayer insulating film on the entire structure including the lower layer, and etching a selected portion of the interlayer insulating film to form a contact hole through which the lower layer is exposed; Converting a foreign material layer of a tungsten compound formed on a surface of the lower layer forming the bottom of the contact hole into a metallic conductor by a high temperature heat treatment process; And after cleaning the contact hole, forming an upper layer in contact with the lower layer through the contact hole.
도 1(a) 및 도 1(b)는 종래 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.1 (a) and 1 (b) are cross-sectional views of a device for explaining a method of manufacturing a conventional semiconductor device.
도 2는 도 1(b)에 도시된 콘택 부분의 사진.Figure 2 is a photograph of the contact portion shown in Figure 1 (b).
도 3(a) 내지 도 3(c)는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.3A to 3C are cross-sectional views of devices for explaining a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3(b)의 열처리 온도의 변화에 따른 콘택 저항의 특성 변화를 나타낸 그래프.4 is a graph showing a change in characteristics of the contact resistance according to the change in the heat treatment temperature of FIG.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 및 11: 기판 2 및 12: 하부층1 and 11:
3 및 13: 층간 절연막 4 및 14: 콘택홀3 and 13: interlayer insulating film 4 and 14: contact hole
5 및 15: 이물질층 15A: 금속성 도체5 and 15:
6 및 16: 상부층6 and 16: top layer
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3(a) 내지 도 3(c)는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.3A to 3C are cross-sectional views of devices for explaining a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 3(a)를 참조하면, 반도체 소자를 형성하기 위한 여러 요소가 형성된 구조의 기판(11)상에 폴리실리콘과 텅스텐 실리사이드가 적층된 텅스텐 폴리사이드 구조의 하부층(12)이 형성된다. 하부층(12)을 포함한 전체 구조상에 층간 절연막(13)이 형성된다. 층간 절연막(13)의 선택된 부분을 식각 하여 하부층(12)이 노출되는 콘택홀(14)이 형성된다. 콘택홀(14)은 감광막을 마스크층으로 한 식각 공정으로 형성되고, 이후에 감광막을 제거하여야 하는데, 이때 산소 플라즈마 식각 공정으로 감광막을 제거하게 된다. 산소 플라즈마 식각 공정시에 콘택홀(14)을 저면을 이루는 텅스텐 폴리사이드 구조의 하부층(12)의 표면에 이물질층(15)이 형성된다. 이물질층(15)은 하부층(12)의 텅스텐 이온과 플라즈마 식각 분위기 가스인 산소 이온이 반응하여 텅스텐 화합물(WOx)이 생성되어 형성된다.Referring to FIG. 3A, a
도 3(b)를 참조하면, 고온 열처리 공정을 실시하여 텅스텐 화합물로 된 이물질층(15)을 금속성 도체(15A)로 변화시킨다.Referring to FIG. 3B, a high temperature heat treatment process is performed to change the
상기에서, 고온 열처리 공정은 400 내지 1100℃의 온도에서 수 내지 수십 초간 실시한다. 최고 온도는 이미 형성된 소자에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 설정할 수 있다.In the above, the high temperature heat treatment process is carried out for several to several tens of seconds at a temperature of 400 to 1100 ℃. The maximum temperature can be set within a range that does not affect the devices already formed.
도 3(c)를 참조하면, 자연 산화막 등 콘택 저항을 증가시킬 수 있는 요인들을 제거하기 위해 HF 용액이나 BOE 용액을 사용하여 세정 공정을 실시하고, 이후 콘택홀(14)을 통해 하부층(12)과 접촉되는 상부층(16)을 형성한다. 상부층(16)은 폴리실리콘, 폴리실리콘/텅스텐 실리사이드 또는 도전성 금속 물질로 형성된다.Referring to FIG. 3 (c), a cleaning process is performed using HF solution or BOE solution to remove factors that may increase contact resistance such as a natural oxide film, and then the
상기한 공정에서, 콘택홀(14)의 저면을 이루는 하부층(12)의 표면에 플라즈마 식각 분위기에 의한 형성된 텅스텐 화합물로 된 이물질층(15)은 열처리에 의해 금속성 도체(15A)로 변하게 되어 이후에 형성되는 상부층(16)과의 콘택 저항이 감소하게 된다.In the above process, the
도 4는 도 3(b)의 열처리 온도의 변화에 따른 하부층(12)과 상부층(16)사이의 콘택 저항의 특성 변화를 나타낸 그래프로서, 열처리 온도가 높은 수록 수백
상술한 바와 같이, 본 발명은 반도체 소자의 제조 공정중 하부층이 텅스텐 폴리사이드 구조로 형성되고, 이러한 하부층이 콘택홀을 형성하는 과정에서 플라즈마 식각 분위기에 노출되면서 표면에 형성되는 텅스텐 화합물과 같은 이물질층을 고온 열처리로 금속성 도체로 그 특성을 변화시켜 콘택 저항을 낮추므로써, 제품의 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, in the present invention, a lower layer is formed of a tungsten polyside structure during the manufacturing process of a semiconductor device, and the lower layer is a foreign material layer such as a tungsten compound formed on the surface while being exposed to a plasma etching atmosphere in the process of forming a contact hole. The characteristics of the product can be improved by changing the characteristics of the metallic conductor by high temperature heat treatment to lower the contact resistance.
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- 1997-12-30 KR KR1019970079264A patent/KR100260521B1/en not_active IP Right Cessation
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