KR100340899B1 - Method of forming a silicide layer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리사이드층 형성방법에 관한 것으로서, 특히, 폴리실리콘층 상에 형성되는 실리사이드층을 불순물 이온으로 추가 도핑시켜 실리사이드층 자체의 비저항을 감소시키고 또한 제 1 폴리사이드 구조와 제 2 폴리사이드 구조의 각각의 실리사이드층의 상부 표면과 하부 표면을 불순물 이온으로 도핑시켜 제 1 폴리사이드와 제 2 폴리사이드의 접촉 저항을 감소시키도록 한 반도체장치의 폴리사이드 구조를 갖는 실리사이드층 형성방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 실리사이드층 형성방법은 기판상에 불순물로 도핑된 폴리실리콘층을 형성하는 단계와, SiH2Cl2가스와 PH3가스를 상기 폴리실리콘층 상에 고온에서 열분해시켜 형성하여 실리콘과 인으로 이루어진 가스분위기를 형성하는 제 1 단계와, 상기 가스분위기 하에서 상기 폴리실리콘층상에 상기 인으로 도핑되고 상기 실리콘이 풍부한 제 1 실리사이드층을 제 1 두께로 형성하는 제 2 단계와, 상기 제 1 실리사이드층 상에 제 2 실리사이드층을 제 2 두께로 형성하는 제 3 단계와, 상기 제 2 실리사이드층의 표면을 상기 인이 도핑되고 상기 실리콘이 풍부한 상태로 만드는 제 4 단계와, 상기 폴리실리콘층, 상기 제 1 및 제 2 실리사이드층에 열처리를 실시하는 단계를 포함하여 이루어진다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a silicide layer, and in particular, by further doping a silicide layer formed on a polysilicon layer with impurity ions to reduce the resistivity of the silicide layer itself, A method of forming a silicide layer having a polyside structure of a semiconductor device in which a top surface and a bottom surface of each silicide layer is doped with impurity ions to reduce contact resistance between the first polyside and the second polyside. The silicide layer forming method according to the present invention comprises forming a polysilicon layer doped with an impurity on a substrate, and forming SiH 2 Cl 2 gas and PH 3 gas by pyrolysing at high temperature on the polysilicon layer to form silicon and phosphorus. A first step of forming a gas atmosphere comprising a second step of forming a first silicide layer doped with phosphorus and enriched with silicon on the polysilicon layer under the gas atmosphere at a first thickness, and the first silicide A third step of forming a second silicide layer on the layer to a second thickness, a fourth step of bringing the surface of the second silicide layer into the phosphorus-doped and silicon-rich state, the polysilicon layer, the And heat-treating the first and second silicide layers.

Description

실리사이드층 형성방법{METHOD OF FORMING A SILICIDE LAYER}Silicide layer formation method {METHOD OF FORMING A SILICIDE LAYER}

본 발명은 실리사이드층 형성방법에 관한 것으로서, 특히, 폴리실리콘층 상에 형성되는 실리사이드층을 불순물 이온으로 추가 도핑시켜 실리사이드층 자체의 비저항을 감소시키고 또한 제 1 폴리사이드 구조와 제 2 폴리사이드 구조의 각각의 실리사이드층의 상부 표면과 하부 표면을 불순물 이온으로 도핑시켜 제 1 폴리사이드와 제 2 폴리사이드의 접촉 저항을 감소시키도록 한 반도체장치의 폴리사이드 구조를 갖는 실리사이드층 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a silicide layer, and in particular, by further doping a silicide layer formed on a polysilicon layer with impurity ions to reduce the resistivity of the silicide layer itself, A method of forming a silicide layer having a polyside structure of a semiconductor device in which a top surface and a bottom surface of each silicide layer is doped with impurity ions to reduce contact resistance between the first polyside and the second polyside.

반도체장치가 고집적화됨에 따라 소오스 및 드레인영역으로 이용되는 불순물영역과 게이트의 폭이 감소되고 있다. 이에 따라, 반도체장치는 불순물영역의 접촉 저항 및 게이트의 시트 저항이 증가하여 동작 속도가 저하되는 문제점이 발생되었다.As semiconductor devices are highly integrated, the widths of impurity regions and gates used as source and drain regions are reduced. As a result, the semiconductor device has a problem in that an operating speed decreases due to an increase in contact resistance of an impurity region and sheet resistance of a gate.

그러므로, 반도체장치 내의 소자들의 배선을 알루미늄 합금 및 텅스텐 등의 저저항 물질로 형성하거나, 또는, 게이트전극을 폴리실리콘으로 형성하는 경우에 실리사이드층을 형성하여 저항을 감소시킨다. 상기에서 다결정실리콘으로 형성된 게이트에 실리사이드층을 형성할 때 불순물영역의 표면에도 실리사이드층을 형성하여 접촉 저항을 감소시킨다.Therefore, when the wirings of the elements in the semiconductor device are formed of a low resistance material such as aluminum alloy and tungsten, or when the gate electrode is formed of polysilicon, a silicide layer is formed to reduce the resistance. When the silicide layer is formed on the gate formed of polycrystalline silicon, a silicide layer is also formed on the surface of the impurity region to reduce the contact resistance.

위에서 설명한 바와 같이, 반도체소자의 디자인 룰(design rule)이 더욱 엄격해짐에 따라 게이트에서의 높은 저항은 소자의 동작속도를 저하시키는 주요 원인이 된다. 따라서, 저저항의 게이트전극의 제조가 소자동작속도 개선에 필수적이다. 이러한 저항개선을 위하여 비저항값이 낮은 내열금속으로 형성된 실리사이드(refractory metal silicide)를 갖는 게이트전극을 제조한다. 이러한 구조의 게이트전극을 폴리사이드형(polycide, silicide on doped polycrystalline silicon) 게이트전극이라 한다.As described above, as the design rule of the semiconductor device becomes more strict, the high resistance at the gate becomes a major cause of lowering the operation speed of the device. Therefore, fabrication of the low resistance gate electrode is essential for improving the device operation speed. In order to improve the resistance, a gate electrode having a silicide (refractory metal silicide) formed of a heat resistant metal having a low specific resistance is manufactured. The gate electrode having such a structure is called a polycide (silicide on doped polycrystalline silicon) gate electrode.

폴리사이드 구조의 형성을 위하여 가장 널리 사용되는 것이 WSi2이다. 소자의 집적도가 증가하여 단위소자가 차지하는 면적이 감소함에 따라 더욱 낮은 저항값을 갖는 실리사이드의 형성이 요구되고 있다. 이때, WSi2의 비저항값은 60 내지 200 μΩ-㎝이다.The most widely used for the formation of polyside structures is WSi 2 . As the integration of devices increases and the area occupied by unit devices decreases, formation of silicides having lower resistance values is required. At this time, the specific resistance value of WSi2 is 60-200 micrometer-cm.

폴리사이드 구조의 형성방법은 크게 두가지로 나눌 수 있다.The method of forming a polyside structure can be broadly divided into two methods.

첫째, 도전성을 갖는 도핑된 폴리실리콘층 위에 금속층을 증착한 후 이를 열처리하여 금속과 실리콘의 반응으로 실리사이드를 형성한다. 그러나, 이때 형성되는 금속-실리콘의 실리사이드는 두껍고 균일한 두께를 갖는 실리사이드층의 형성이 곤란하다.First, a metal layer is deposited on a conductive doped polysilicon layer and then heat-treated to form silicide by reaction of metal and silicon. However, the silicide of the metal-silicon formed at this time is difficult to form a silicide layer having a thick and uniform thickness.

둘째, 열공정 대신 도전성을 갖는 도핑된 폴리실리콘층 위에 직접 실리사이드 물질을 증착하는 방법이 있다. 일반적으로, 스퍼터링방법으로 도핑된 폴리실리콘층위에 실리사이드 콤포짙 타겟(silicide composite target)을 이용하여 실리사이드층을 직접 형성한다.Second, there is a method of depositing a silicide material directly on a conductive doped polysilicon layer instead of a thermal process. In general, a silicide layer is directly formed on a polysilicon layer doped by a sputtering method using a silicide composite target.

종래 기술에 따른 SiH2Cl2를 사용하는 WSix실리사이드는 SiH2Cl2와 WF6를 사용한 화학기상증착으로 형성하며, 이때 화학반응은 다음과 같이 일어난다.WSi x silicide using SiH 2 Cl 2 according to the prior art is formed by chemical vapor deposition using SiH 2 Cl 2 and WF 6 , wherein the chemical reaction takes place as follows.

SiH2Cl2+ WF6→WSix+ HF + 부산물SiH 2 Cl 2 + WF 6 → WSi x + HF + by-product

이와 같은 화학반응을 진행시키기 위하여, 불순물 이온으로 도핑된 폴리실리콘층 상에 SiH2Cl2가스량을 증가시키고 WF6가스량을 감소시켜 실리콘이 풍부한 핵형성과정(nucleation)을 거치게 한 다음, 적정량의 SiH2Cl2와 WF6를 챔버내로 인입하여 실리사이드층인 주(main) WSix층을 형성한다.In order to proceed with this chemical reaction, the SiH 2 Cl 2 gas amount is increased on the polysilicon layer doped with impurity ions, and the WF 6 gas amount is reduced to allow silicon-rich nucleation, and then the appropriate amount of SiH 2 Cl 2 and WF 6 are introduced into the chamber to form the main WSi x layer, the silicide layer.

그리고, 주 WSix층상에 SiH2Cl2가스만을 흘려서 막질 표면의 실리콘을 풍부하게 만들면서 일부 Si원자들을 WSix층에 침투시켜 막 증착시 발생하는 높은 스트레스를 감소시킨다.In addition, only SiH 2 Cl 2 gas flows on the main WSi x layer to enrich the silicon of the film surface, while some Si atoms penetrate the WSi x layer to reduce the high stress generated during film deposition.

도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 반도체장치의 실리사이드층 형성방법을 도시한 공정단면도이며, 이때, 형성되는 실리사이드층은 각각 제 1 폴리사이드 구조와 제 2 폴리사이드 구조의 일부가 된다.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of forming a silicide layer of a semiconductor device according to the prior art, wherein the silicide layers formed are part of a first polyside structure and a second polyside structure, respectively.

도 1a를 참조하면, 층간절연층이 형성된 반도체기판인 실리콘기판(10)의 소정 부분에 LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 방법 등의 소자격리방법에 의해 필드산화막(도시안함)을 형성하여 소자의 활성영역과 소자격리영역을 형성한다.Referring to FIG. 1A, a field oxide film (not shown) is formed on a predetermined portion of a silicon substrate 10, which is a semiconductor substrate on which an interlayer insulating layer is formed, by a device isolation method such as a local oxide of silicon (LOCOS) method. A region and an element isolation region are formed.

그리고 반도체기판(10)의 표면을 열산화하여 게이트절연막으로 게이트산화막(도시안함)을 형성한다.The surface of the semiconductor substrate 10 is thermally oxidized to form a gate oxide film (not shown) as the gate insulating film.

그다음, 게이트전극을 포함하는 워드라인을 형성하기 위하여 게이트산화막 위에 불순물이 도핑된 제 1 폴리실리콘층(in-situ doped polycrystalline silicon)(11)을 화학기상증착법으로 증착하여 형성하거나, 도핑되지 않은 폴리실리콘층(undoped polycrystalline silicon)을 화학기상증착법으로 증착한 후 이온주입을 실시하여 도핑시킨다. 이와 같이 형성된 폴리실리콘층(11)은 이후 공정에서 패터닝되어 게이트전극 및 워드라인의 하부구조를 이루게 된다.Then, an impurity doped first polysilicon layer 11 is formed by chemical vapor deposition on the gate oxide layer to form a word line including the gate electrode, or a non-doped poly The undoped polycrystalline silicon is deposited by chemical vapor deposition and then doped by ion implantation. The polysilicon layer 11 formed as described above is patterned in a subsequent process to form a lower structure of the gate electrode and the word line.

그리고, 제 1 폴리실리콘층(11)상에 고온에서 SiH2Cl2가스를 흘린다. 이때, 고온에서 열분해된 SiH2Cl2가스는 기판상에 Si 분위기를 형성한다.Then, the first poly sheds the SiH 2 Cl 2 gas at a high temperature in the silicon layer (11). At this time, the SiH 2 Cl 2 gas pyrolyzed at high temperature forms a Si atmosphere on the substrate.

그리고, 이미 형성된 Si 분위기 하에서 주 실리사이드층 형성시와 비교하여 SiH2Cl2양을 증가시키고 WF6양을 감소시킨 조건으로 이들 가스를 반응시켜 제 1 폴리실리콘층(11)상에 실리콘이 풍부한(Si rich) WSix 핵이 되는 씨드층(seed layer, 도시안함)을 형성한다.Then, these gases were reacted under conditions of increasing the SiH 2 Cl 2 amount and decreasing the WF 6 amount under the Si atmosphere, which was formed in the already formed Si atmosphere, thereby increasing the amount of silicon-rich on the first polysilicon layer 11 ( Si rich) A seed layer (not shown) to be a WSix nucleus is formed.

그 다음, SiH2Cl2가스와 WF6가스를 일정 비율로 혼합하여 제 1 실리사이드층(12)인주WSix(12)층을 형성한다.Then, the SiH 2 Cl 2 gas and the WF 6 gas are mixed at a predetermined ratio to form a main WSi x (12) layer, which is the first silicide layer 12.

그리고, 제 1 실리사이드층(12)상에 SiH2Cl2가스만을 흘려서 제 1 실리사이드층(12)의 표면을 실리콘이 풍부한 상태로 만들어 막 형성시 발생한 스트레스를 감소시킨다. 이때, 실리콘 원자들은 WSix로 이루어진 제 1 실리사이드층(12)에 침투하게 된다.In addition, only SiH 2 Cl 2 gas flows on the first silicide layer 12 to make the surface of the first silicide layer 12 rich in silicon, thereby reducing stress generated during film formation. At this time, silicon atoms penetrate the first silicide layer 12 made of WSi x .

이와 같이 형성된 WSix층은 디램 등의 소자에서 게이트라인과 비트라인 등의 재질로 사용된다.The WSi x layer thus formed is used as a material for gate lines and bit lines in devices such as DRAMs.

도 1b를 참조하면, 제 1 실리사이드층과 인(P) 등의 불순물로 도핑된 제 1 폴리실리콘층에 어닐링 등의 열처리를 실시한다. 따라서, 도핑된 제 1 폴리실리콘층에 포함된 인 성분은 WSix와의 농도 차이에 의하여 제 1 실리사이드층으로 확산된다.Referring to FIG. 1B, heat treatment such as annealing is performed on the first silicide layer and the first polysilicon layer doped with impurities such as phosphorus (P). Therefore, the phosphorus component included in the doped first polysilicon layer is diffused into the first silicide layer by the concentration difference from WSix.

그 결과, 제 1 폴리실리콘층(110)의 도핑 농도가 감소하고, 제 1 실리사이드층(120)에 인 등의 불순물이 포함되어 제 1 폴리실리콘층(110)의 비저항이 증가한 제 1 폴리사이드 구조(110,120)가 형성된다.As a result, the doping concentration of the first polysilicon layer 110 decreases, and the first polyside structure in which the specific resistance of the first polysilicon layer 110 is increased by including impurities such as phosphorus in the first silicide layer 120. 110 and 120 are formed.

그 다음 제 1 실리사이드층(120)과 제 1 폴리실리콘층(110)을 포토리쏘그래피로 패터닝하여 게이트라인을 형성한다.Next, the first silicide layer 120 and the first polysilicon layer 110 are patterned by photolithography to form a gate line.

그리고, 불순물 이온이 확산된 제 1 실리사이드층(120) 상에 산화막 등을 증착하여 층간절연층(13)을 형성한 다음 포토리쏘그래피로 소정 부위를 제거하여 패터닝된 제 1 실리사이드층(120)의 소정 부위를 노출시키는 개구부를 형성한다. 이후, 게이트라인인 제 1 폴리사이드 구조의 소정 부위를 노출시키는 개구부를 통하여 주변회로부에서 비트라인으로 사용되는 제 2 폴리사이드 구조가 후속 공정으로 형성되게 된다.The interlayer insulating layer 13 is formed by depositing an oxide film or the like on the first silicide layer 120 having impurity ions diffused therein, and then removing a predetermined portion by photolithography to form the patterned first silicide layer 120. The opening which exposes a predetermined site | part is formed. Subsequently, a second polyside structure, which is used as a bit line in the peripheral circuit portion, is formed in a subsequent process through an opening exposing a predetermined portion of the first polyside structure, which is a gate line.

도 1c를 참조하면, 개구부에 의하여 노출된 제 1 실리사이드층(120)의 표면을 포함하는 층간절연층(13)상에 소정의 도핑농도를 갖는 인(P) 등의 불순물 이온으로 도핑된 제 2 폴리실리콘층(14)을 화학기상증착 등의 방법으로 증착하여 형성한다.Referring to FIG. 1C, a second doped with an impurity ion such as phosphorus (P) having a predetermined doping concentration on an interlayer insulating layer 13 including a surface of the first silicide layer 120 exposed by an opening. The polysilicon layer 14 is formed by vapor deposition by a method such as chemical vapor deposition.

도 1d를 참조하면, 제 2 폴리실리콘층(14)상에 고온에서 SiH2Cl2가스를 흘린다. 이때, 고온에서 열분해된 SiH2Cl2가스는 기판상에 Si 분위기를 형성한다.Referring to FIG. 1D, SiH 2 Cl 2 gas is flowed on the second polysilicon layer 14 at a high temperature. At this time, the SiH 2 Cl 2 gas pyrolyzed at high temperature forms a Si atmosphere on the substrate.

그리고, 이미 형성된 Si 분위기 하에서, 주 실리사이드층 형성시와 비교하여, SiH2Cl2양을 증가시키고 WF6양을 감소시킨 조건으로 이들 가스를 반응시켜 제 2 폴리실리콘층(14)상에 실리콘이 풍부한(Si rich) WSix 핵이 되는 씨드층(seed layer, 도시안함)을 형성한다.Under the Si atmosphere already formed, these gases were reacted under conditions in which the amount of SiH 2 Cl 2 was increased and the amount of WF 6 was reduced as compared with the formation of the main silicide layer, so that silicon was deposited on the second polysilicon layer 14. Si rich WSix nucleus to form a seed layer (not shown).

그 다음, SiH2Cl2가스와 WF6가스를 일정 비율로 혼합하여 제 2 실리사이드층(15)인 주WSix(15)층을 형성한다.Next, the SiH 2 Cl 2 gas and the WF 6 gas are mixed at a predetermined ratio to form a main WSi x (15) layer, which is the second silicide layer 15.

그리고, 제 2 실리사이드층(15) 상에 SiH2Cl2가스만을 흘려서 제 2 실리사이드층(15)의 표면을 실리콘이 풍부한 상태로 만들어 막 형성시 발생한 스트레스를 감소시킨다. 이때, 실리콘 원자들은 WSix로 이루어진 제 2 실리사이드층(15)에 침투하게 된다.Then, only SiH 2 Cl 2 gas flows on the second silicide layer 15 to make the surface of the second silicide layer 15 rich in silicon, thereby reducing stress generated during film formation. At this time, the silicon atoms penetrate into the second silicide layer 15 made of WSi x .

이와 같이 형성된 WSix층은 디램 등의 소자에서 비트라인의 재질로 사용된다.The WSi x layer thus formed is used as a material for bit lines in devices such as DRAMs.

도 1e를 참조하면, 제 2 실리사이드층과 인(P) 등의 불순물로 도핑된 제 2 폴리실리콘층에 어닐링 등의 열처리를 실시한다. 따라서, 도핑된 제 2 폴리실리콘층에 포함된 인 성분은 WSix와의 농도 차이에 의하여 제 2 실리사이드층과 제 2 폴리실리콘층 하부에 위치한 제 1 실리사이드층(121)으로 확산된다. 이때, 확산정도는 제 1 실리사이드층(120) 보다 제 2 실리사이드층(150)으로의 확산이 더 크다.Referring to FIG. 1E, heat treatment such as annealing is performed on the second silicide layer and the second polysilicon layer doped with impurities such as phosphorus (P). Therefore, the phosphorus component included in the doped second polysilicon layer is diffused into the first silicide layer 121 disposed under the second silicide layer and the second polysilicon layer by the concentration difference with WSix. In this case, the diffusion degree is larger than that of the first silicide layer 120 to the second silicide layer 150.

그 결과, 제 2 폴리실리콘층(140)의 도핑 농도가 크게 감소하고, 제 2 실리사이드층(150)에 인 등의 불순물이 포함되어 제 2 폴리실리콘층(140)의 비저항이 크게 증가한 제 2 폴리사이드 구조(150,140)가 형성된다.As a result, the doping concentration of the second polysilicon layer 140 is greatly reduced, and the second polysilicon in which the resistivity of the second polysilicon layer 140 is greatly increased by including impurities such as phosphorus in the second silicide layer 150. Side structures 150 and 140 are formed.

그 다음 제 2 실리사이드층(150)과 제 2 폴리실리콘층(140)을 포토리쏘그래피로 패터닝하여 비트라인을 형성한다.The second silicide layer 150 and the second polysilicon layer 140 are then patterned by photolithography to form bit lines.

종래 기술에 따른 폴리사이드 구조 형성방법은 폴리실리콘만으로 이루어진 구조에 비하여 WSix층의 낮은 비저항 특성 및 강한 열적 내성으로 인하여 소자의 고집적화 추세에 적합한 배선재료로 사용된다.The method of forming a polyside structure according to the prior art is used as a wiring material suitable for the trend of high integration of devices due to the low resistivity and strong thermal resistance of the WSi x layer, compared to a structure made of only polysilicon.

그러나, 종래 기술에따라 제조된 WSix막질의 스트레스가 높고, 제 1 폴리사이드와 제 2 폴리사이드간의 접촉이 필요한 소자구조에 있어서 이들 사이의 접촉저항이 증가하게 되어 소자 결함을 야기할 수 있다.However, in the device structure in which the stress of the WSi x film produced according to the prior art is high and the contact between the first polyside and the second polyside is required, the contact resistance therebetween increases, which may cause device defects.

즉, 종래 기술은 제 1 폴리실리콘층과 제 2 폴리실리콘층의 불순물 도핑농도 감소는 전자를 이동시키기 위한 에너지장벽 준위를 상승시키게 되어 접촉저항을 상승시키는 문제점이 있다.That is, the prior art has a problem in that the impurity doping concentration reduction of the first polysilicon layer and the second polysilicon layer increases the energy barrier level for moving electrons, thereby increasing the contact resistance.

따라서, 본 발명의 목적은 폴리실리콘층 상에 형성되는 실리사이드층을 불순물 이온으로 추가 도핑시켜 실리사이드층 자체의 비저항을 감소시키는 반도체장치의 폴리사이드 구조를 갖는 실리사이드층 형성방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a silicide layer forming method having a polyside structure of a semiconductor device which further reduces the resistivity of the silicide layer itself by further doping the silicide layer formed on the polysilicon layer with impurity ions.

또 다른 본 발명의 목적은 제 1 폴리사이드 구조와 제 2 폴리사이드 구조의 각각의 실리사이드층의 상부 표면과 하부 표면을 불순물 이온으로 도핑시켜 제 1 폴리사이드와 제 2 폴리사이드의 접촉 저항을 감소시키도록 한 반도체장치의 폴리사이드 구조를 갖는 실리사이드층 형성방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to reduce the contact resistance of the first polyside and the second polyside by doping the upper surface and the lower surface of each silicide layer of the first polyside structure and the second polyside structure with impurity ions. A silicide layer forming method having a polyside structure of a semiconductor device is provided.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 실리사이드층 형성방법은 기판상에 불순물로 도핑된 폴리실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 폴리실리콘층상에 실리콘과 인으로 이루어진 가스분위기를 형성하는 제 1 단계와, 상기 가스분위기 하에서 상기 폴리실리콘층상에 상기 인으로 도핑되고 상기 실리콘이 풍부한 제 1 실리사이드층을 제 1 두께로 형성하는 제 2 단계와, 상기 제 1 실리사이드층 상에 제 2 실리사이드층을 제 2 두께로 형성하는 제 3 단계와, 상기 제 2 실리사이드층의 표면을 상기 인이 도핑되고 상기 실리콘이 풍부한 상태로 만드는 제 4 단계와, 상기 폴리실리콘층, 상기 제 1 및 제 2 실리사이드층에 열처리를 실시하는 단계를 포함하여 이루어진다.According to one or more exemplary embodiments, a method of forming a silicide layer may include forming a polysilicon layer doped with an impurity on a substrate, and forming a gas atmosphere made of silicon and phosphorus on the polysilicon layer. A first step, a second step of forming a silicon-rich first silicide layer having a first thickness on the polysilicon layer under the gas atmosphere, and a second silicide layer on the first silicide layer; A third step of forming a second thickness, a fourth step of making the surface of the second silicide layer doped with phosphorus and rich in silicon, the polysilicon layer, the first and second silicide layers It includes the step of performing a heat treatment.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리사이드층 형성방법은 기판상에 불순물로 도핑된 제 1 폴리실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 폴리실리콘층상에 상기 불순물로 도핑되고 실리콘이 풍부한 상태의 제 1 금속-실리사이드층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 금속-실리사이드층 상에 상기 금속으로 이루어진 제 2 금속-실리사이드층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 금속-실리사이드층의 표면을 상기 불순물과 상기 실리콘이 풍부한 상태로 만드는 단계와, 상기 제 1 폴리실리콘층, 상기 제 1 및 제 2 금속-실리사이드층에 어닐링을 실시하는 단계와, 상기 제 1 및 제 2 금속-실리사이드층과 상기 제 1 폴리실리콘층을 패터닝하여 제 1 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 패턴을 포함하는 상기 기판상에 상기 제 1 패턴의 소정부위를 노출시키는 개구부를 갖는 층간절연층을 형성하는 단계와, 상기 노출된 상기 제 1 패턴의 표면을 포함하는 상기 층간절연층상에 상기 불순물로 도핑된 제 2 폴리실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 폴리실리콘층 상에 상기 불순물로 도핑되고 실리콘이 풍부한 상태의 제 3 금속-실리사이드층을 형성하는 단계와, 상기 제 3 금속-실리사이드층 상에 상기 금속으로 이루어진 제 4 금속-실리사이드층을 형성하는 단계와, 상기 제 4 금속-실리사이드층의 표면을 상기 불순물과 상기 실리콘이 풍부한 상태로 만드는 단계와, 상기 제 2 폴리실리콘층, 상기 제 3 및 제 4 금속-실리사이드층에 어닐링을 실시하는 단계와, 상기 제 3 및 제 4 금속-실리사이드층과 상기 제 2 폴리실리콘층을 패터닝하여 제 2 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.According to another aspect of the present invention, a method of forming a silicide layer may include forming a first polysilicon layer doped with an impurity on a substrate, and doping the silicon with the impurity on the first polysilicon layer. Forming a first metal-silicide layer in this rich state, forming a second metal-silicide layer of the metal on the first metal-silicide layer, and a surface of the second metal-silicide layer Making an impurity and the silicon-rich state, annealing the first polysilicon layer, the first and second metal-silicide layers, and the first and second metal-silicide layers; Patterning the first polysilicon layer to form a first pattern, and depositing a predetermined portion of the first pattern on the substrate including the first pattern Forming an interlayer insulating layer having openings to be ejected, forming a second polysilicon layer doped with the impurity on the interlayer insulating layer including the exposed surface of the first pattern, and the second layer Forming a third metal-silicide layer doped with the impurity and enriched in silicon on the polysilicon layer, and forming a fourth metal-silicide layer made of the metal on the third metal-silicide layer Making the surface of the fourth metal-silicide layer rich in the impurities and the silicon, annealing the second polysilicon layer, the third and fourth metal-silicide layers, Patterning the third and fourth metal-silicide layers and the second polysilicon layer to form a second pattern.

도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 반도체장치의 실리사이드층 형성방법을 도시한 공정단면도1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of forming a silicide layer of a semiconductor device according to the related art.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 반도체장치의 실리사이드층 형성방법을 도시한 공정단면도2A through 2E are cross-sectional views illustrating a method of forming a silicide layer of a semiconductor device according to the present invention.

반도체장치의 소자들이 고집적화를 요구하게 됨에 따라, 디램 등의 소자에서 게이트라인 및 비트라인의 재질이 도핑된 폴리실리콘에서 도핑된 폴리실리콘과 실리사이드로 이루어진 폴리사이드 구조를 사용한다.As devices of semiconductor devices require high integration, polysilicon structures including doped polysilicon and silicide in polysilicon doped with gate and bit line materials are used in devices such as DRAMs.

본 발명은 종래의 텅스텐 실리사이드의 낮은 비저항 및 열적 내성이 우수한 장점을 살리면서 제 1 폴리사이드와 제 2 폴리사이드의 스트레스 및 접촉저항을 감소시키기 위하여, SiH2Cl2를 베이스로 하는 WSix를 형성시, PH3 가스를 사용하여 WSix 막질내에 인(phosphorus)을 추가한다.The present invention forms WSi x based on SiH 2 Cl 2 to reduce the stress and contact resistance of the first and second polysides while taking advantage of the low resistivity and thermal resistance of conventional tungsten silicides. PH3 gas is used to add phosphorus into the WSix membrane.

즉, 본 발명에서는 실리사이드층인 WSix층을 SiH2Cl2와 WF6를 베이스로 하는 화학기상증착으로 형성할 때, 인을 추가하므로서 실리사이드층의 비저항 및 스트레스를 감소시키고 제 1 폴리사이드와 제 2 폴리사이드 접촉시 폴리실리콘층의 도핑 불순물인 인 이온의 WSix층으로의 아웃-디퓨젼(out-diffusion)을 방지하여 접촉저항의 상승을 방지한다.That is, in the present invention, when the WSi x layer, which is a silicide layer, is formed by chemical vapor deposition based on SiH 2 Cl 2 and WF 6 , phosphorus is added to reduce the specific resistance and stress of the silicide layer, and 2, poly-silicon contact prevents out-diffusion of the phosphorus ion, which is a doping impurity of the polysilicon layer, into the WSi x layer, thereby preventing an increase in contact resistance.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 폴리사이드의 WSix형성방법을 변경한다. 즉, WSix층 형성 전후에 걸쳐서 PH3가스를 WSix층에 흘려주므로서 인위적으로 WSix층 상부 표면과 하부 표면에 인을 주입시킨다.The present invention changes the WSi x formation method of polysides to solve the problems of the prior art. That is, the PH 3 gas before and after the formation over a WSi x layer because WSi x layer flowing on standing thereby artificially injecting the WSi x layer on the upper surface and the lower surface.

이때, 제 1 폴리사이드의 WSix층 전체에 실리콘이 풍부한 상태로 형성하여 열처리시 인의 확산을 미리 용이하게 만들어 제 2 폴리사이드의 폴리실리콘층으로 부터의 확산을 낮추도록 하는 방법도 있으며, 제 1 폴리사이드의 WSix층 전체 막질 특성을 실리콘이 풍부하게 존재하도록 형성하는 방법만으로도 접촉저항을 낮추는 효과가 나타난다.In this case, there is also a method of forming the entire WSi x layer of the first polyside in a silicon-rich state to facilitate diffusion of phosphorus during heat treatment in advance to lower the diffusion from the polysilicon layer of the second polyside. The method of lowering the contact resistance can be achieved only by forming the entire film quality of the polyside in the presence of abundant silicon.

본 발명의 구성 및 동작은 종래 기술의 증착 과정과 대비하여 아래와 같은 특징을갖고 있다.The configuration and operation of the present invention has the following characteristics as compared to the deposition process of the prior art.

제 1 단계(SiH2Cl2& PH3pre-flowing)로, SiH2Cl2가스와 PH3가스를 도핑된 폴리실리콘층 상에 프리-플로우(pre-flow) 시킨다. 이때, 고온에서 열분해된 SiH2Cl2가스와 PH3가스는 기판상에 'Si + P' 분위기를 제공한다.In a first step (SiH 2 Cl 2 & PH 3 pre-flowing), SiH 2 Cl 2 gas and PH 3 gas are pre-flowed onto the doped polysilicon layer. At this time, SiH 2 Cl 2 gas and PH 3 gas pyrolyzed at high temperature provide a 'Si + P' atmosphere on the substrate.

제 2 단계(nucleation)로, 'Si + P' 분위기 하에서 도핑된 폴리실리콘층의 표면에 WSix가 성장하기 위하여 인이온이 도핑되고 실리콘이 풍부한 씨드층(seed layer)을 형성한다. 이때, 주 WSix층의 형성과 비교하여 PH3가스를 추가하고 SiH2Cl2유량을 늘리며 WF6유량은 줄여서 P가 도핑된 WSix막질을 소정 두께로 형성한다.In the second nucleation, a seed layer rich in phosphorus ions is formed to form WSi x in order to grow WSi x on the surface of the doped polysilicon layer under a 'Si + P' atmosphere. In this case, compared to the formation of the main WSi x layer, the addition of PH 3 gas, increasing the SiH 2 Cl 2 flow rate and WF 6 flow rate is reduced to form a P-doped WSi x film quality to a predetermined thickness.

제 3 단계(forming main WSixlayer)로, SiH2Cl2가스와 WF6가스를 일정 비율로 하여 주 WSix층을 형성한다. 이때, 화학반응식은 <SiH2Cl2+ WF6→ WSix+ HF + 부산물>이며, 제 1 폴리사이드의 WSix형성을 실리콘이 풍부하도록 형성하여 인의 도핑을 용이하게 한다.Claim to a step 3 (forming main WSi x layer) , and the SiH 2 Cl 2 gas and WF 6 gas at a predetermined ratio to form a main WSi x layer. In this case, the chemical reaction is <SiH 2 Cl 2 + WF 6 → WSi x + HF + by-products>, and the WSi x formation of the first polyside is formed to be rich in silicon to facilitate doping of phosphorus.

제 4 단계(SiH2Cl2& PH3post-flowing)로, SiH2Cl2가스와 PH3가스를 주 WSix층상에 흘려서 주 WSix층의 표면을 인이 도핑되고 실리콘이 풍부한 상태로 만든다. 이때, 일부의 실리콘 원자 및 인 원자는 WSix층 내로 침투하며 막 형성시 발생한 스트레스를 저하시킨다.In the fourth step (SiH 2 Cl 2 & PH 3 post-flowing), SiH 2 Cl 2 gas and PH 3 gas are flowed onto the main WSi x layer, making the surface of the main WSi x layer phosphorus doped and silicon rich. . At this time, some silicon atoms and phosphorus atoms penetrate into the WSi x layer and lower the stress generated during film formation.

상기한 바와 같은 단계로 형성된 WSix층은 종래 기술에 의하여 제조된 막질과 대비하여, WSix층의 상하 부위에 실리콘이 풍부한 특성은 동일하지만, 인을 포함하고 있는 상태가 차별되므로 이 부위의 특성이 인으로 도핑된 폴리실리콘과 유사한 구조를 갖게 된다.The WSi x layer formed by the above-described steps has the same properties as silicon-rich in the upper and lower portions of the WSi x layer in contrast to the film quality prepared by the prior art, but the characteristics of this region are different because the state containing phosphorus is different. This phosphor has a structure similar to polysilicon doped with phosphorus.

또한, 일부 인 원자는 WSix층 내부에도 포함되어 있으며, 제 1 폴리사이드의 WSix층의 막질을 SiH2Cl2/WF6비율을 실리콘이 우세하도록 하여 형성하면 WSix층에 포함되는 인의 양이 증가하게 된다.In addition, some of the atoms is an amount of phosphorus contained in the WSi x layer when the WSi x layer is included in the inside, a first poly-SiH 2 Cl 2 / WF 6 ratio the film quality of the WSi x layer side formed so as to silicon is dominant Will increase.

디램등의 반도체장치에 있어서, 제 1 폴리사이드 구조를 게이트라인 형성 재질로 사용하고 제 2 폴리사이드 구조를 비트라인 형성 재질로 사용하는 경우, 이들 라인들은 메모리 셀부에서 서로 전기적으로 절연되지만, 주변회로부에서 서로 전기적으로 접촉하게 된다.In a semiconductor device such as a DRAM, when the first polyside structure is used as the gate line forming material and the second polyside structure is used as the bit line forming material, these lines are electrically insulated from each other in the memory cell portion, but the peripheral circuit portion In electrical contact with each other.

이러한 두 개의 폴리사이드 구조가 중첩되어 접촉시 본 발명에 의하여 접촉저항이 낮아지는 원리는 다음과 같다.The principle that the contact resistance is lowered by the present invention when the two polycide structures overlap and contact is as follows.

제 1 폴리사이드의 도핑된 제 1 폴리실리콘층과 제 1 텅스텐-실리사이드층의 구조는 열처리 과정을 통하여 제 1 텅스텐-실리사이드층의 상하면이 모두 인으로 도핑되어 있으므로 제 1 폴리실리콘의 인 원자들의 확산이 감소한다.In the structures of the doped first polysilicon layer and the first tungsten-silicide layer of the first polyside, both upper and lower surfaces of the first tungsten-silicide layer are doped with phosphorus through a heat treatment process, so that phosphorus atoms of the first polysilicon are diffused. This decreases.

제 2 폴리사이드 구조에 있어서도, 역시 열처리 과정을 거치면서 제 2 폴리실리콘층의 도핑된 인 이온들의 확산이 일어나지만 상기한 이유와 동일한 이유로 그 확산정도가 크게 감소한다. 이때, 제 1 텅스텐-실리사이드층을 SiH2Cl2/WF6비율을 조정하여 실리콘이 우세한 상태로 만들면 이와 같은 효과가 더 커지게 되어 제 1 폴리사이드와 제 2 폴리사이드 사이의 접촉저항을 더욱 낮출 수 있다.Also in the second polyside structure, diffusion of doped phosphorus ions of the second polysilicon layer also occurs during the heat treatment, but the diffusion degree is greatly reduced for the same reasons as described above. In this case, when the first tungsten-silicide layer is adjusted to the SiH 2 Cl 2 / WF 6 ratio to make the silicon predominate, such an effect becomes larger, thereby lowering the contact resistance between the first polyside and the second polyside. Can be.

이는 전자를 이동시키기 위한 에너지장벽 준위를 종래 기술에 대비하여 현격하게 낮추므로서 폴리사이드간의 접촉저항을 낮출 수 있는 것이다.This can lower the contact resistance between polysides by significantly lowering the energy barrier level for moving electrons compared to the prior art.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 반도체장치의 실리사이드층 형성방법을 도시한 공정단면도로서, 디램 등에서 게이트라인으로 사용되는 제 1 폴리사이드와 비트라인으로 사용되는 제 2 폴리사이드의 접촉 부위를 클로우즈-엎 시킨 도면이다.2A to 2E are process cross-sectional views illustrating a method of forming a silicide layer of a semiconductor device according to the present invention, in which a contact portion between a first polyside used as a gate line in a DRAM and a second polyside used as a bit line is closed. -The drawing is upset.

도 2a를 참조하면, 층간절연층이 형성된 반도체기판인 실리콘기판(20)의 소정 부분에 LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 방법 등의 소자격리방법에 의해 필드산화막(도시안함)을 형성하여 소자의 활성영역과 소자격리영역을 형성한다.Referring to FIG. 2A, a field oxide film (not shown) is formed on a predetermined portion of a silicon substrate 20, which is a semiconductor substrate on which an interlayer insulating layer is formed, by a device isolation method such as a local oxide of silicon (LOCOS) method. A region and an element isolation region are formed.

그리고 반도체기판(20)의 표면을 열산화하여 게이트절연막으로 게이트산화막(도시안함)을 형성한다.The surface of the semiconductor substrate 20 is thermally oxidized to form a gate oxide film (not shown) as the gate insulating film.

그다음, 게이트전극을 포함하는 게이트라인을 형성하기 위하여 게이트산화막 위에 인 등의 불순물이 도핑된 제 1 폴리실리콘층(in-situ doped polycrystalline silicon)(21)을 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 증착하여 형성하거나, 도핑되지 않은 폴리실리콘층(undoped polycrystalline silicon)을 화학기상증착법으로 증착한 후 이온주입을 실시하여 도핑시킨다. 이와 같이 형성된 제 1 폴리실리콘층(21)은 이후 공정에서 패터닝되어 제 1 폴리사이드 구조의 게이트전극 및 워드라인의 하부구조를 이루게 된다.Subsequently, in order to form a gate line including a gate electrode, a first polysilicon layer 21 doped with an impurity such as phosphorus on the gate oxide layer 21 is chemical vapor deposition (CVD). It is formed by evaporation or doped by depositing an undoped polycrystalline silicon layer by chemical vapor deposition and then ion implantation. The first polysilicon layer 21 formed as described above is patterned in a subsequent process to form a lower structure of the gate electrode and the word line of the first polyside structure.

그리고, 제 1 폴리실리콘층(21)상에 고온에서 SiH2Cl2가스와 PH3가스를 흘린다. 이때, 고온에서 열분해된 SiH2Cl2가스와 PH3가스는 기판상에 'Si + P' 분위기를 형성한다.Then, the first poly sheds the SiH 2 Cl 2 gas and PH 3 gas at a high temperature in the silicon layer 21. At this time, the SiH 2 Cl 2 gas and the PH 3 gas pyrolyzed at high temperature form a 'Si + P' atmosphere on the substrate.

그리고, 이미 형성된 'Si + P' 분위기 하에서, 이후 형성될 주 실리사이드층 형성시와 비교하여, PH3가스를 추가하고 SiH2Cl2양을 증가시키며 WF6양을 감소시킨 조건으로 이들 가스를 반응시켜 제 1 폴리실리콘층(21)상에 인으로 도핑되고 실리콘이 풍부한(Si rich) 하부 WSix막(a1 부분)을 형성한다.And, under the 'Si + P' atmosphere already formed, these gases are reacted under the condition of adding a PH 3 gas, increasing the amount of SiH 2 Cl 2 and decreasing the amount of WF 6 as compared with the formation of the main silicide layer to be formed later. To form a silicon-rich lower WSi x film (a1 portion) on the first polysilicon layer 21.

그 다음, SiH2Cl2가스와 WF6가스를 일정 비율로 혼합하여 기판상에 흘려서 주WSix층(a1과 a2 사이 부분)을 형성한다. 이때, 화학반응식은 <SiH2Cl2+ WF6→ WSix+ HF + 부산물>이며, 제 1 폴리사이드의 WSix형성을 실리콘이 풍부하도록 형성하여 인의 도핑을 용이하게 할 수 있다. 또한, 주WSix층에 도핑된 인 때문에 전체적인 WSix층의 전기전도도가 개선된다.Then, the SiH 2 Cl 2 gas and the WF 6 gas are mixed at a ratio to flow on the substrate to form a main WSi x layer (part between a1 and a2). At this time, the chemical reaction is <SiH 2 Cl 2 + WF 6 → WSi x + HF + by-products>, and the WSi x formation of the first polyside may be formed to be rich in silicon to facilitate doping of phosphorus. In addition, the electrical conductivity of the overall WSi x layer is improved because of the phosphorus doped in the main WSi x layer.

그리고, SiH2Cl2가스와 PH3가스를 주WSix층상에 흘려서 인이 도핑되고 실리콘이 풍부한 상태를 갖는 상부 WSix막(a2)을 형성한다. 이때, 일부의 실리콘 원자 및 인 원자는 주WSix층 내로 침투하며 막 형성시 발생한 스트레스를 저하시킨다.The SiH 2 Cl 2 gas and the PH 3 gas are then flowed onto the main WSi x layer to form an upper WSi x film a2 having a phosphorus doped and silicon rich state. At this time, some silicon atoms and phosphorus atoms penetrate into the main WSi x layer and lower the stress generated during film formation.

따라서, 하부 WSix막/주WSix층/상부 WSix막으로 이루어지고 상부와 하부면이 주로 인으로 도핑된 제 1 실리사이드층(22)인 제 1 WSix층(22)이 형성된다.Thus, a first WSi x layer 22 is formed, which is a first silicide layer 22 composed of a lower WSix film / main WSix layer / upper WSix film and mainly doped with phosphorus at its upper and lower surfaces.

이와 같이 형성된 WSix층은 디램 등의 소자에서 게이트라인의 재질로 사용된다.The WSi x layer thus formed is used as a gate line material in devices such as DRAM.

도 2b를 참조하면, 제 1 실리사이드층과 인(P) 등의 불순물로 도핑된 제 1 폴리실리콘층에 어닐링 등의 열처리를 실시한다. 따라서, 제 1 실리사이드층의 상면과 하면에 도핑된 인이온 때문에 제 1 폴리실리콘층에 포함된 인 성분은 WSix와의 농도 차이가 작으므로 제 1 실리사이드층으로 거의 확산되지 않는다.Referring to FIG. 2B, annealing or the like is performed on the first silicide layer and the first polysilicon layer doped with impurities such as phosphorus (P). Therefore, due to phosphorus ions doped on the upper and lower surfaces of the first silicide layer, the phosphorus component included in the first polysilicon layer is hardly diffused into the first silicide layer since the concentration difference with WSix is small.

그 결과, 열처리 후의 제 1 폴리실리콘층(210)의 도핑 농도가 거의 그대로 유지되므로 비저항의 증가가 방지되며, 제 1 실리사이드층(220)에 인 등의 불순물이 포함되어 제 1 실리사이드층의 전기전도도가 증가하여 전체적인 저항이 낮아진 제 1 폴리사이드 구조(210,220)가 형성된다.As a result, since the doping concentration of the first polysilicon layer 210 after the heat treatment is almost maintained, the increase in specific resistance is prevented, and impurities such as phosphorus are included in the first silicide layer 220, so that the electrical conductivity of the first silicide layer is increased. Is increased to form the first polyside structures 210 and 220 with lower overall resistance.

그 다음 제 1 실리사이드층(220)과 제 1 폴리실리콘층(210)을 포토리쏘그래피로 패터닝하여 게이트라인을 형성한다.Next, the first silicide layer 220 and the first polysilicon layer 210 are patterned by photolithography to form a gate line.

그리고, 제 1 실리사이드층(220) 상에 산화막 등을 증착하여 층간절연층(23)을 형성한 다음 포토리쏘그래피로 소정 부위를 제거하여 패터닝된 제 1 실리사이드층(220)의 소정 부위를 노출시키는 개구부를 형성한다. 이후, 게이트라인인 제 1 폴리사이드 구조의 소정 부위를 노출시키는 개구부를 통하여 주변회로부에서 비트라인으로 사용되는 제 2 폴리사이드 구조가 후속 공정으로 형성되게 된다.An interlayer insulating layer 23 is formed by depositing an oxide film or the like on the first silicide layer 220, and then removing a predetermined portion by photolithography to expose a predetermined portion of the patterned first silicide layer 220. Form an opening. Subsequently, a second polyside structure, which is used as a bit line in the peripheral circuit portion, is formed in a subsequent process through an opening exposing a predetermined portion of the first polyside structure, which is a gate line.

도 2c를 참조하면, 개구부에 의하여 노출된 제 1 실리사이드층(220)의 표면을 포함하는 층간절연층(23)상에 소정의 도핑농도를 갖는 인(P) 등의 불순물 이온으로 도핑된 제 2 폴리실리콘층(24)을 화학기상증착 등의 방법으로 증착하여 형성한다.Referring to FIG. 2C, a second doped with impurity ions such as phosphorous (P) having a predetermined doping concentration on the interlayer insulating layer 23 including the surface of the first silicide layer 220 exposed by the opening. The polysilicon layer 24 is formed by evaporation by chemical vapor deposition or the like.

그 다음, 제 2 폴리실리콘층(24)상에 고온에서 SiH2Cl2가스와 PH3가스를 흘린다.이때, 고온에서 열분해된 SiH2Cl2가스와 PH3가스는 기판상에 'Si + P' 분위기를 다시 형성한다.Then, the second poly sheds the SiH 2 Cl 2 gas and PH 3 gas at a high temperature in the silicon layer 24. At this time, the thermal decomposition at high temperatures, SiH 2 Cl 2 gas and PH 3 gas are 'Si + P on the substrate Reshaping the atmosphere.

그리고, 이미 형성된 'Si + P' 분위기 하에서, 이후 형성될 주 실리사이드층 형성시와 비교하여, PH3가스를 추가하고 SiH2Cl2양을 증가시키며 WF6양을 감소시킨 조건으로 이들 가스를 반응시켜 제 2 폴리실리콘층(24)상에 인으로 도핑되고 실리콘이 풍부한(Si rich) 하부 WSix막(a3 부분)을 형성한다.And, under the 'Si + P' atmosphere already formed, these gases are reacted under the condition of adding a PH 3 gas, increasing the amount of SiH 2 Cl 2 and decreasing the amount of WF 6 as compared with the formation of the main silicide layer to be formed later. To form a silicon rich lower WSi x film (a3 portion) on the second polysilicon layer 24.

그 다음, SiH2Cl2가스와 WF6가스를 일정 비율로 혼합하여 기판상에 흘려서 주WSix층(a3과 a4 사이 부분)을 형성한다. 이때, 화학반응식은 <SiH2Cl2+ WF6→ WSix+ HF + 부산물>이며, 제 2 폴리사이드의 WSix형성을 실리콘이 풍부하도록 형성하여 인의 도핑을 용이하게 할 수 있다. 또한, 주WSix층에 도핑된 인 때문에 전체적인 WSix층의 전기전도도가 개선된다.Then, the SiH 2 Cl 2 gas and the WF 6 gas are mixed at a ratio to flow on the substrate to form a main WSi x layer (part between a3 and a4). At this time, the chemical reaction is <SiH 2 Cl 2 + WF 6 → WSi x + HF + by-products>, and the WSi x formation of the second polyside may be formed to be rich in silicon to facilitate doping of phosphorus. In addition, the electrical conductivity of the overall WSi x layer is improved because of the phosphorus doped in the main WSi x layer.

그리고, SiH2Cl2가스와 PH3가스를 주WSix층상에 흘려서 주WSix층의 일부를 인이 도핑되고 실리콘이 풍부한 상태를 갖는 상부 WSix막(a4)으로 만든다. 이때, 일부의 실리콘 원자 및 인 원자는 주WSix층 내로 침투하며 막 형성시 발생한 스트레스를 저하시킨다.Then, SiH 2 Cl 2 gas and PH 3 gas are flowed on the main WSi x layer to make a part of the main WSix layer into the upper WSi x film a4 having a phosphorus doped and silicon rich state. At this time, some silicon atoms and phosphorus atoms penetrate into the main WSi x layer and lower the stress generated during film formation.

따라서, 하부 WSix막/주WSix층/상부 WSix막으로 이루어지고 상부와 하부면이 주로 인으로 도핑된 제 2 실리사이드층(25)인 제 2 WSix층(25)이 형성된다.Thus, a second WSi x layer 25 is formed, which is a second silicide layer 25 composed of a lower WSix film / main WSix layer / upper WSix film and mainly doped with phosphorus at its upper and lower surfaces.

이와 같이 형성된 WSix층은 디램 등의 소자에서 비트라인의 재질로 사용된다.The WSi x layer thus formed is used as a material for bit lines in devices such as DRAMs.

도 2d를 참조하면, 제 2 실리사이드층과 인(P) 등의 불순물로 도핑된 제 2 폴리실리콘층에 어닐링 등의 열처리를 실시한다. 따라서, 제 1 실리사이드층(220)의 상면에 도핑된 인이온과 제 2 실리사이드층(250)의 하면에 도핑된 인 이온 때문에 제 2 폴리실리콘층(25)에 포함된 인 성분은 WSix와의 농도 차이가 작으므로 제 1 및 제 2 실리사이드층(221,250)으로 거의 확산되지 않는다.Referring to FIG. 2D, heat treatment such as annealing is performed on the second silicide layer and the second polysilicon layer doped with impurities such as phosphorus (P). Therefore, the phosphorus component included in the second polysilicon layer 25 may have a concentration of WSi x due to the phosphorus ion doped on the upper surface of the first silicide layer 220 and the phosphorus ion doped on the lower surface of the second silicide layer 250. Since the difference is small, it is hardly diffused into the first and second silicide layers 221 and 250.

그 결과, 열처리 후의 제 1 및 제 2 폴리실리콘층(240,210)의 도핑 농도가 거의 그대로 유지되므로 비저항의 증가가 방지되며, 제 1 및 제 2 실리사이드층(221,250)에 인 등의 불순물이 포함되어 전기전도도가 증가하고, 제 1 실리사이드층(221)과 제 2 폴리실리콘층(240)의 접촉저항이 감소하여 전체적인 저항이 낮아진 제 2 폴리사이드 구조(250,240)가 형성된다.As a result, the doping concentrations of the first and second polysilicon layers 240 and 210 after the heat treatment are maintained almost intact, so that an increase in specific resistance is prevented, and the first and second silicide layers 221 and 250 contain impurities such as phosphorus and are electrically The conductivity increases, and the contact resistance between the first silicide layer 221 and the second polysilicon layer 240 decreases, thereby forming second polyside structures 250 and 240 having low overall resistance.

그 다음 제 2 실리사이드층(250)과 제 2 폴리실리콘층(240)을 포토리쏘그래피로 패터닝하여 비트라인을 형성한다.The second silicide layer 250 and the second polysilicon layer 240 are then patterned by photolithography to form bit lines.

따라서, 본 발명은 실리사이드 자체를 인으로 도핑시키므로 실리사이드의 비저항을 낮출 수 있다. 즉, 실리사이드의 비저항이 낮아지므로 동일 소자의 형성 두께를 잔출 수 있으므로 제조공정상 많은 장점을 갖는다.Therefore, the present invention can lower the specific resistance of the silicide since the silicide itself is doped with phosphorus. In other words, since the specific resistance of the silicide is lowered, the formation thickness of the same device can be retained, which has many advantages in the manufacturing process.

또한, 본 발명은 게이트라인과 비트라인의 접촉 부위에서의 전자를 이동시키기 위한 에너지장벽 준위를 낮추므로 제 1 폴리사이드와 제 2 폴리사이드간의 접촉저항을 크게 낮추는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of significantly lowering the contact resistance between the first polyside and the second polyside because the energy barrier level for moving electrons in the contact portion of the gate line and the bit line is lowered.

Claims (9)

기판상에 불순물로 도핑된 폴리실리콘층을 형성하는 단계와,Forming a polysilicon layer doped with an impurity on the substrate, SiH2Cl2가스와 PH3가스를 상기 폴리실리콘층 상에 고온에서 열분해시켜 형성하여 실리콘과 인으로 이루어진 가스분위기를 형성하는 제 1 단계와,Forming a gas atmosphere made of silicon and phosphorus by thermally decomposing SiH 2 Cl 2 gas and PH 3 gas at high temperature on the polysilicon layer; 상기 가스분위기 하에서 상기 폴리실리콘층상에 상기 인으로 도핑되고 상기 실리콘이 풍부한 제 1 실리사이드층을 제 1 두께로 형성하는 제 2 단계와,Forming a first silicide layer doped with phosphorus and enriched with silicon on the polysilicon layer under the gas atmosphere to a first thickness; 상기 제 1 실리사이드층 상에 제 2 실리사이드층을 제 2 두께로 형성하는 제 3 단계와,Forming a second silicide layer in a second thickness on the first silicide layer; 상기 제 2 실리사이드층의 표면을 상기 인이 도핑되고 상기 실리콘이 풍부한 상태로 만드는 제 4 단계와,A fourth step of bringing the surface of the second silicide layer into the phosphorus-doped and silicon-rich state, 상기 폴리실리콘층, 상기 제 1 및 제 2 실리사이드층에 열처리를 실시하는 단계로 이루어진 실리사이드층 형성방법.And heat-treating the polysilicon layer and the first and second silicide layers. 삭제delete 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제 1 실리사이드층은 PH3가스를 추가하고 SiH2Cl2유량을 늘리며 WF6유량은 줄여서 상기 인이 도핑된 WSix막질을 소정 두께로 형성하는 것이 특징인 실리사이드층 형성방법.The first silicide layer is a method of forming a silicide layer, characterized in that the addition of PH 3 gas, increase the SiH 2 Cl 2 flow rate and reduce the WF 6 flow rate to form the WSi x film quality doped with phosphorus. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제 2 실리사이드층은 SiH2Cl2가스와 WF6가스를 일정 비율로 하여 주 WSix층을 형성하는 것이 특징인 실리사이드층 형성방법.And the second silicide layer forms a main WSi x layer using a SiH 2 Cl 2 gas and a WF 6 gas at a predetermined ratio. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제 4 단계는 SiH2Cl2가스와 PH3가스를 상기 주 WSix층상에 흘려서 상기 주 WSix층의 표면을 상기 인이 도핑되고 상기 실리콘이 풍부한 상태로 형성하는 것이 특징인 실리사이드층 형성방법.In the fourth step, the SiH 2 Cl 2 gas and the PH 3 gas are flowed on the main WSi x layer to form a surface of the main WSi x layer in the phosphorus-doped and silicon-rich state. . 기판상에 불순물로 도핑된 제 1 폴리실리콘층을 형성하는 단계와,Forming a first polysilicon layer doped with an impurity on the substrate, 상기 제 1 폴리실리콘층상에 상기 불순물로 도핑되고 실리콘이 풍부한 상태의 제 1 금속-실리사이드층을 형성하는 단계와,Forming a first metal-silicide layer doped with the impurity and rich in silicon on the first polysilicon layer; 상기 제 1 금속-실리사이드층 상에 상기 금속으로 이루어진 제 2 금속-실리사이드층을 형성하는 단계와,Forming a second metal-silicide layer made of the metal on the first metal-silicide layer; 상기 제 2 금속-실리사이드층의 표면을 상기 불순물과 상기 실리콘이 풍부한 상태로 만드는 단계와,Making the surface of the second metal-silicide layer rich in the impurities and the silicon; 상기 제 1 폴리실리콘층, 상기 제 1 및 제 2 금속-실리사이드층에 어닐링을 실시하는 단계와,Annealing the first polysilicon layer and the first and second metal-silicide layers; 상기 제 1 및 제 2 금속-실리사이드층과 상기 제 1 폴리실리콘층을 패터닝하여 제 1 패턴을 형성하는 단계와,Patterning the first and second metal-silicide layers and the first polysilicon layer to form a first pattern; 상기 제 1 패턴을 포함하는 상기 기판상에 상기 제 1 패턴의 소정부위를 노출시키는 개구부를 갖는 층간절연층을 형성하는 단계와,Forming an interlayer insulating layer having an opening for exposing a predetermined portion of the first pattern on the substrate including the first pattern; 상기 노출된 상기 제 1 패턴의 표면을 포함하는 상기 층간절연층상에 상기 불순물로 도핑된 제 2 폴리실리콘층을 형성하는 단계와,Forming a second polysilicon layer doped with the impurity on the interlayer insulating layer including the exposed surface of the first pattern; 상기 제 2 폴리실리콘층 상에 상기 불순물로 도핑되고 실리콘이 풍부한 상태의 제 3 금속-실리사이드층을 형성하는 단계와,Forming a third metal-silicide layer doped with the impurity and rich in silicon on the second polysilicon layer; 상기 제 3 금속-실리사이드층 상에 상기 금속으로 이루어진 제 4 금속-실리사이드층을 형성하는 단계와,Forming a fourth metal-silicide layer made of the metal on the third metal-silicide layer, 상기 제 4 금속-실리사이드층의 표면을 상기 불순물과 상기 실리콘이 풍부한 상태로 만드는 단계와,Making the surface of the fourth metal-silicide layer rich in the impurities and the silicon; 상기 제 2 폴리실리콘층, 상기 제 3 및 제 4 금속-실리사이드층에 어닐링을 실시하는 단계와,Annealing the second polysilicon layer, the third and fourth metal-silicide layers; 상기 제 3 및 제 4 금속-실리사이드층과 상기 제 2 폴리실리콘층을 패터닝하여 제 2 패턴을 형성하는 단계로 이루어진 반도체장치의 실리사이드층 형성방법.And patterning the third and fourth metal-silicide layers and the second polysilicon layer to form a second pattern. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 금속은 텅스텐이고 상기 금속-실리사이드층은 텅스텐-실리사이드층으로 형성하는 것이 특징인 반도체장치의 실리사이드층 형성방법.And said metal is tungsten and said metal-silicide layer is formed of a tungsten-silicide layer. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 불순물은 인(P)인 것이 특징인 반도체장치의 실리사이드층 형성방법.And the impurity is phosphorus (P). 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제 1 패턴은 디램 메모리소자의 게이트라인이고 상기 제 2 패턴은 상기 디램 메모리소자의 비트라인인 것이 특징인 반도체장치의 실리사이드층 형성방법.And wherein the first pattern is a gate line of a DRAM memory device and the second pattern is a bit line of the DRAM memory device.
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