KR100408721B1 - 반도체 소자의 콘택 제조 방법 - Google Patents

반도체 소자의 콘택 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 콘택 제조 방법에 관한 것으로, 보더리스 콘택(borderless contact) 형성공정에서 코발트(Co)와 반응하지 않는 캐핑(Capping) 물질이 적층된 Co를 이용하여 콘택영역에 형성되는 CoSi2막을 형성하되, 상기 CoSi2막의 결정 구조를 (111) 구조로 형성하여 NMOS 트랜지스터의 활성영역 상의 CoSi2층에서 이상산화현상이 발생하는 것을 억제함으로써 보더리스 콘택홀의 오픈 페일(open fail) 또는 과도식각공정에 의해 콘택영역이 손상되는 것을 방지하여 콘택 특성을 향상시키고 그에 따른 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 기술이다.

Description

반도체 소자의 콘택 제조 방법{Method for manufacturing contact of semiconductor device}
본 발명은 반도체 소자의 콘택 제조 방법에 관한 것으로, 특히 캐핑(Capping) 물질 없이 코발트(Co)를 이용하여 CoSi2막을 형성함으로써 NMOS 트랜지스터의 콘택영역인 CoSi2막 상에서 이상산화현상이 발생되는 것을 억제하여 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 반도체 소자의 콘택 제조 방법에 관한 것이다.
일반적인 콘택홀 형성 시, 활성영역 상에 형성되는 콘택홀의 크기가 게이트전극과 소자분리절연막 사이의 활성영역 상에 충분히 위치할 수 있는 공간에 적합하다면 소자분리절연막의 손실을 고려할 필요가 없다. 따라서, 콘택홀은 소자분리절연막과 중첩되는 부위 없이 활성영역 상에만 형성되게 된다.
실제로, 활성영역이 반도체기판 상의 접합영역이거나 코발트(Co), 티타늄(Ti) 등의 살리사이드(Self-ALIgned siliCIDE : SALICIDE)인 경우에도 활성영역과 소자분리절연막의 경계부가 콘택홀 형성을 위한 식각공정 시 식각되지 않으므로 소자분리절연막의 손실이 없으며, 활성영역과 소자분리영역의 경계 부위에서도 누설전류가 발생하지 않게 된다.
그러나, 반도체기판 상의 활성영역과 소자분리영역에 걸쳐서 형성되는 보더리스 콘택(borderless contact) 형성 공정 시 콘택홀의 크기와 비교하여 소자분리영역과 게이트전극 사이의 활성영역의 크기가 상대적으로 작은 경우와 콘택홀이 소자분리절연막과 활성영역에 걸쳐서 형성되는 경우에는 층간절연막 식각 시 중첩되는 소자분리절연막의 손실이 과도식각공정에 의해 발생된다.
이러한 경우, 셀(Cell)의 격리 문제뿐만 아니라, 과도식각된 부위에서 노출된 기판의 실리콘이 플라즈마(Plasma)에 의해 손상되어 누설전류가 발생하게 된다.
따라서, 소자분리절연막을 보호할 수 있는 질화막을 게이트전극 형성 후 또는 활성영역 상에 살리사이드를 형성한 후 소자분리절연막 상에 증착한다.
일반적인 콘택 형성 시 콘택홀 식각 후 별도의 식각방지층이 없으므로 별 문제가 없지만, 보더리스 콘택 형성 시 층간절연막을 식각한 후 별도의 질화막 식각공정이 요구된다. 이때, 상기 질화막에 대해 실리콘 및 살리사이드와의 높은 식각선택비가 요구된다.
도 1a 내지 도 1i는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 콘택 제조 방법을 도시한 단면도이다.
도 1a를 참조하면, PMOS영역과 NMOS영역으로 이루어지는 반도체기판(10)에서 소자분리영역으로 예정되는 부분에 트렌치를 이용한 소자분리절연막(11)을 형성한다.
그리고, 전체표면 상부에 게이트절연막과 게이트전극용 도전층을 형성한다.
이어, 게이트전극 마스크를 이용한 사진식각공정으로 상기 게이트전극용 도전층과 게이트절연막을 식각하여 상기 PMOS영역과 NMOS영역에 게이트전극(13)과 게이트절연막패턴(12)의 적층구조를 형성한다.
그리고, 상기 적층구조의 양측 반도체기판(10)에 저농도의 불순물을 이온주입하여 LDD(Lightly Doped Drain)영역(14)을 형성한다.
그 후, 전체표면 상부에 제1HLD(high temperature low deposition)막과 절연막을 순차적으로 형성한다. 이때, 상기 절연막은 질화막으로 형성되고, 상기 제1HLD막은 상기 질화막과 게이트전극(13) 간의 스트레스(Stress)를 완화시키는 버퍼(Buffer)로 사용된다.
그리고, 상기 절연막과 제1HLD막을 전면식각하여 상기 적층구조의 측벽에 절연막 스페이서(Spacer)(16)와 제1HLD막 패턴(15)을 형성한다.
도 1b를 참조하면, 전체표면 상부에 상기 PMOS영역을 노출시키는 제1감광막패턴(17)을 형성한다.
그리고, 상기 제1감광막패턴(17)을 이온주입마스크로 이용하여 상기 PMOS영역에 고농도의 p+ 이온을 이온주입하여 p+ 소오스/드레인영역(18)을 형성한다. (도1b 참조)
도 1c를 참조하면, 상기 제1감광막패턴(17)을 제거한다.
그리고, 전체표면 상부에 상기 NMOS영역을 노출시키는 제2감광막패턴(19)을 형성한다.
이어, 상기 제2감광막패턴(19)을 이온주입마스크로 이용하여 상기 NMOS영역에 고농도의 n+이온을 이온주입하여 n+ 소오스/드레인영역(20)을 형성한다. 이때, 상기 이온주입공정은 40 ∼ 50keV의 이온주입에너지로 1E15 ∼ 1E16/㎠의 도즈(Dose)량의 비소(As) 이온을 주입하여 실시된 것이다.
도 1d를 참조하면, 상기 제2감광막패턴(19)을 제거한다.
그리고, 전체표면 상부에 소정 두께의 Co/Ti막(21)을 형성한다.
도 1e를 참조하면, 상기 구조를 제1급속열처리 하여 상기 Co/Ti막(21)의 Co와 게이트전극(13) 및 반도체기판(10)의 활성영역을 반응시켜 CoSi2막(22)을 형성시킨다. 이때, 상기 제1급속열처리공정은 500 ∼ 600℃의 N2분위기에서 40 ∼ 80초간 실시된다.
그리고, 상기 제1급속열처리공정으로 반응되지 않은 Co와 Ti를 습식식각공정에 의해 제거한다.
이어, 제2급속열처리공정을 실시한다. 이때, 상기 제2급속열처리공정은 700 ∼ 750℃의 N2분위기에서 20 ∼ 40초간 실시된다.
도 1f를 참조하면, 전체표면 상부에 식각방지막으로 사용되는 제2HLD막(23)과 질화막(24)을 순차적으로 형성한다. 상기 제2HLD막(43)과 질화막(44)은 500 ∼ 700℃의 온도에서 LPCVD(Low pressure chemical vapor deposition)방법으로 형성된 것이다. 이때, 상기 제2HLD막(23)은 상기 질화막(24)과 반도체기판(10) 간의 스트레스를 감소시키기 위한 버퍼로 사용된다.
도 1g를 참조하면, 상기 질화막(24) 상부에 층간절연막(25)을 형성한다. 이때, 상기 층간절연막(25)은 상기 질화막(24)에 대하여 식각선택비 차이를 갖는 박막으로 형성된다.
도 1h를 참조하면, 다음, 상기 층간절연막(25)을 전면식각공정 또는 화학적 기계 연마 공정으로 평탄화시킨다.
그 다음, 상기 평탄화된 층간절연막(25) 상부에 보더리스 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 제3감광막패턴(26)을 형성한다.
도 1i를 참조하면, 상기 제3감광막패턴(26)을 식각마스크로 이용한 식각공정으로 상기 층간절연막(25), 질화막(24) 및 제2HLD막(23)을 제거하여 콘택홀(도시안됨)을 형성한다. 이때, 상기 NMOS영역 상의 질화막(24) 및 제2HLD막(23)이 완전히 식각되지 않아 콘택홀이 오픈되지 않는다.
그 다음, 상기 제3감광막패턴(26)을 제거한다.
다음, 전체표면 상부에 도전층을 형성하고 전면식각 또는 화학적 기계 연마 공정으로 상기 도전층을 평탄화시켜 상기 콘택홀을 매립시키는 보더리스 콘택플러그(27)를 형성한다.
도 2는 Co/Ti 구조로 형성된 CoSi2결정 방위를 X-선 회절분석기로 분석한 결과를 도시한 그래프로서, CoSi2막의 우선방위가 (220)인 것을 알 수 있다.
도 3은 Co/Ti 구조로 형성된 CoSi2막 내의 Ti 이온 농도를 이차이온 질량 분석기로 분석한 결과를 도시한 그래프로서, As 이온의 프로파일(Profile)이 CoSi2막 내에 연속적으로 분포되어 있고, CoSi2막 표면과 실리콘 표면에서 고농도를 갖음을 알 수 있다. 즉, As 이온은 실리콘 기판에서 이상산화현상이 발생한 CoSi2막 표면에 까지 연속적으로 분포하는 것으로, CoSi2막이 이상산화현상 발생 시 As 이온의 외확산을 나타내고, CoSi2막 내에 CoSi2막 표면 가까이에서 As 이온이 많은 것으로 실리콘 기판에서 외확산된 As 이온이 CoSi2막 표면에 축적되는 것을 나타낸다. 또한, 실리콘은 실리콘 기판에서 외학산하여 CoSi2막 표면으로 외확산하여 산소와 반응함으로써 산화막을 형성한다. 또 Ti는 CoSi2막 내에 위치함을 나타낸다.
Co막에 Ti막을 캐핑하여 CoSi2막을 형성하는 경우, 1차 RTP(rapid thermal process)공정 후 Ti가 Co, 반도체기판 및 게이트전극으로 침투하여 가장 상부는 TiN막이 형성되고, 그 아래에는 CoTi막이 형성되며, 반도체기판 및 게이트전극과 반응한 부분에 CoSi막이 형성된다.
다음, 반응되지 않은 Co 및 Ti의 제거공정을 진행하면 CoSi막만 남게 되고 2차 RTP공정으로 상기 CoSi막이 CoSi2막으로 형성된다. 이때, CoSi막 내에 있던 Ti가 2차 RTP공정에에서 CoSi막이 CoSi2막으로 변하는 과정에 관여하여 CoSi2막의 형성을 늦추는 역할을 하여 CoSi2막의 결정 구조가 (220) 우선방위를 얻게 된다.
상기 CoSi2막의 결정 구조가 (220)인 경우 상내의 결함이 많고 상배열이 조밀하지 않기 때문에 그 후, 보더리스 콘택 공정을 진행하면 PMOS영역의 p+ 소오스/드레인영역에서 CoSi2막 상에서 산화가 발생하지 않지만, NMOS영역 n+ 소오스/드레인영역에서 CoSi2막의 이상산화현상이 발생하게 된다.
이는 Co-Si-As 구조에서 디실리사이드(disilicide)와 As가 도핑된 Si 사이에 안정된 구조가 존재하지 않기 때문에 As가 도핑된 Si는 CoSi2막 아래에서 불안정하기 때문이다. 따라서, CoSi2막의 결정 구조에 결함이 많으면 As가 도핑된 Si로부터 외확산이 발생하여 NMOS영역의 CoSi2막 상에서 이상산화현상이 발생한다.
상기와 같이 종래기술에 따른 반도체소자의 콘택 형성방법은, 이상산화현상에 의해 보더리스 콘택을 형성하기 위한 콘택홀 형성 시 NMOS영역 상의 콘택홀이 완전히 뚫리지 않는 오픈 페일(open fail)이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로 보더리스 콘택 형성공정에서 Co와 반응하지 않는 캐핑물질이 적층된 Co를 이용하여 콘택영역에 (111) 우선방위를 갖는 CoSi2막을 형성함으로써 NMOS영역의 CoSi2막에서 이상산화현상이 발생하는 것을 방지하여 소자의 동작 특성 및 신뢰성을 향상시키는 반도체 소자의 콘택 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1i는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 콘택 제조 방법을 도시한 단면도.
도 2는 Co/Ti 구조로 형성된 CoSi2결정 방위를 X-선 회절분석기(X-ray diffraction, XRD)로 분석한 결과를 도시한 그래프.
도 3은 Co/Ti 구조로 형성된 CoSi2막 내의 Ti 이온 농도를 이차이온 질량 분석기(secondary ion mass spectrometry, SIMS)로 분석한 결과를 도시한 그래프.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 콘택 제조 방법을 도시한 단면도.
도 5는 Co/TiN 구조로 형성된 CoSi2결정 방위를 XRD로 분석한 결과를 도시한 그래프.
도 6은 Co/TiN 구조로 형성된 CoSi2막 내의 Ti 이온 농도를 SIMS로 분석한 결과를 도시한 그래프.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 30 : 반도체 기판 11, 31 : 소자분리절연막
12, 32 : 게이트절연막 패턴 13, 33 : 게이트전극
14, 34 : LDD영역 15, 35 : 제1HLD막패턴
16, 36 : 절연막 스페이서 17, 37 : 제1감광막패턴
18, 38 : p+ 소오스/드레인영역 19, 39 : 제2감광막패턴
20, 40 : n+ 소오스/드레인영역 21 : Co/Ti막
22, 42 : CoSi2막 23, 43 : 제2HLD막
24, 44 : 질화막 25, 45 : 층간절연막
26, 46 : 제3감광막패턴 27, 47 : 보더리스 콘택플러그
41 : Co막
본 발명의 반도체 소자의 콘택 제조 방법은 PMOS영역 및 NMOS영역으로 구성되는 반도체기판의 소자분리영역에 트랜치를 이용하여 소자분리절연막을 형성하는 공정, 상기 반도체기판에 게이트전극 및 소오스/드레인영역으로 구성되는 모스전계효과 트랜지스터를 형성하는 공정, 전체표면 상부에 Co막을 소정 두께 형성하는 공정, 상기 구조를 제1RTP하여 상기 게이트전극 및 소오스/드레인영역의 표면에 CoSi막을 형성하는 공정, 상기 CoSi막으로 형성되지 않은 Co막을 제거하는 공정, 상기 구조를 제2RTP하여 상기 CoSi막을 CoSi2막으로 형성하는 공정, 전체표면 상부에 버퍼층과 질화막을 순차적으로 형성하는 공정, 상기 질화막 상부에 평탄화된 층간절연막을 형성하는 공정, 보더리스 콘택 마스크를 이용한 사진식각공정으로 상기 층간절연막, 질화막 및 버퍼층을 식각하여 보더리스 콘택홀을 형성하는 공정 및 상기 보더리스 콘택홀을 매립하는 보더리스 콘택플러그를 형성하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명의 원리는 Co와 반응하지 않는 캐핑물질이 적층된 Co막을 이용한 살리사이드공정으로 콘택영역에 막질이 조밀하고 결함이 적은 (111) 결정 구조의 CoSi2막을 형성함으로써 NMOS 트랜지스터의 CoSi2막 상에서 이상산화현상이 발생하는 것을 방지하는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 소자의 콘택 제조 방법에 대하여 상세히 설명을 하기로 한다.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명에 따른 반도체소자의 콘택 제조 방법을 도시한 단면도이다.
도 4a를 참조하면, PMOS영역과 NMOS영역으로 이루어지는 반도체기판(30)에서 소자분리영역으로 예정되는 부분에 트렌치를 이용한 소자분리절연막(31)을 형성한다.
그리고, 전체표면 상부에 게이트절연막과 게이트전극용 도전층을 형성한다.
이어, 게이트전극 마스크를 이용한 사진식각공정으로 상기 게이트전극용 도전층과 게이트절연막을 식각하여 상기 PMOS영역과 NMOS영역에 게이트전극(33)과 게이트절연막패턴(32)의 적층구조를 형성한다.
그리고, 상기 적층구조의 양측 반도체기판(30)에 저농도의 불순물을 이온주입하여 LDD영역(34)을 형성한다.
그 후, 전체표면 상부에 제1HLD막(도시안됨)과 절연막(도시안됨)을 순차적으로 형성한다. 이때, 상기 절연막은 질화막으로 형성되고, 상기 제1HLD막은 상기 질화막과 게이트전극(33) 간의 스트레스를 완화시키는 버퍼로 사용된다.
그리고, 상기 절연막과 제1HLD막을 전면식각하여 상기 적층구조의 측벽에 절연막 스페이서(36)와 제1HLD막 패턴(35)을 형성한다.
도 4b를 참조하면, 전체표면 상부에 상기 PMOS영역을 노출시키는 제1감광막패턴(37)을 형성한다.
그리고, 상기 제1감광막패턴(37)을 이온주입마스크로 이용하여 상기 PMOS영역에 고농도의 p+ 이온을 이온주입하여 p+ 소오스/드레인영역(38)을 형성한다.
도 4c를 참조하면, 상기 제1감광막패턴(37)을 제거한다.
그리고, 전체표면 상부에 상기 NMOS영역을 노출시키는 제2감광막패턴(39)을 형성한다.
이어, 상기 제2감광막패턴(39)을 이온주입마스크로 이용하여 상기 NMOS영역에 고농도의 n+이온을 이온주입하여 n+ 소오스/드레인영역(40)을 형성한다. 이때, 상기 이온주입공정은 40 ∼ 50keV의 이온주입에너지로 1E15 ∼ 1E16/㎠의 도즈량의 As 이온을 주입하여 실시된 것이다.
도 4d를 참조하면, 상기 제2감광막패턴(39)을 제거한다.
그리고, 전체표면 상부에 소정 두께의 Co막(41)을 형성한다. 여기서, 상기 Co막(41) 상부에 상기 Co막(41)과 반응하지 않는 캐핑 물질을 적층시킬 수도 있다. 이때, 상기 캐핑 물질로서 TiN막이 사용될 수도 있다.
도 4e를 참조하면, 제1급속열처리공정을 실시하여 상기 Co막(41)의 Co와 게이트전극(33) 및 반도체기판(30)의 활성영역을 반응시켜 CoSi막을 형성시킨다. 이때, 상기 제1급속열처리공정은 500 ∼ 600℃의 N2분위기에서 40 ∼ 80초간 실시된다.
그리고, 상기 제1급속열처리공정으로 반응되지 않은 Co막을 제거한다.
이어, 제2급속열처리공정을 실시하여 상기 CoSi막을 CoSi2막(42)으로 형성한다. 상기 CoSi2막(42)은 (111) 우선방위를 갖는 결정 구조로 형성된다.
이때, 상기 제2급속열처리공정은 700 ∼ 750℃의 N2분위기에서 20 ∼ 40초간 실시된다.
도 4f를 참조하면, 전체표면 상부에 식각방지막으로 사용되는 제2HLD막(43)과 질화막(44)을 순차적으로 형성한다. 상기 제2HLD막(43)과 질화막(44)은 500 ∼ 700℃의 온도에서 LPCVD방법으로 형성된 것이다. 이때, 상기 제2HLD막(43)은 상기 질화막(44)과 반도체기판(10) 간의 스트레스를 감소시키기 위한 버퍼로 사용된다.
도 4g를 참조하면, 상기 질화막(44) 상부에 층간절연막(45)을 형성한다. 이때, 상기 층간절연막(45)은 상기 질화막(44)에 대하여 식각선택비 차이를 갖는 박막으로 형성된다.
도 4h를 참조하면, 상기 층간절연막(45)을 전면식각공정 또는 CMP공정으로 평탄화시킨다.
그리고, 상기 평탄화된 층간절연막(45) 상부에 보더리스 콘택으로 예정되는 부분을 노출시키는 제3감광막패턴(46)을 형성한다.
도 4i를 참조하면, 상기 제3감광막패턴(46)을 식각마스크로 이용한 식각공정으로 상기 층간절연막(45), 질화막(44) 및 제2HLD막(43)을 제거하여 콘택홀(도시안됨)을 형성한다.
그리고, 상기 제3감광막패턴(46)을 제거한다.
이어, 전체표면 상부에 도전층을 형성하고 전면식각 또는 CMP 공정으로 상기 도전층을 평탄화시켜 상기 콘택홀을 매립시키는 보더리스 콘택플러그(47)를 형성한다.
도 5는 Co/TiN 구조로 형성된 CoSi2결정 방위를 X-선 회절분석기로 분석한 결과를 도시한 그래프로서, CoSi2막의 우선방위가 (111)인 것을 알 수 있다.
도 6은 Co/TiN 구조로 형성된 CoSi2막 내의 Ti 이온 농도를 이차이온 질량 분석기로 분석한 결과를 도시한 그래프로서, CoSi2막내에 Ti가 적게 분포되어 있다.
즉, 코발트와 실리콘의 반응 시 TiN이 반응에 참여하지 않는 것이다.
또 As 이온은 CoSi2막내에 감소하는데 이는 보더리스 콘택홀 공정에서 후속 열 공정 시 CoSi2막내에 있던 As 이온은 CoSi2막 표면으로 이동하지만 실리콘 기판에 있던 As 이온은 CoSi2막 표면으로 이동하지 못한 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 보더리스 콘택 형성공정에서 Co와 반응하지 않는 캐핑물질이 적층된 Co 를 이용하여 콘택영역에 형성되는 CoSi2막을 형성하되, 상기 CoSi2막의 결정 구조를 (111) 구조로 형성하여 NMOS 트랜지스터의 활성영역 상의 CoSi2층에서 이상산화현상이 발생하는 것을 억제함으로써 보더리스 콘택홀의 오픈 페일 또는 과도식각공정에 의해 콘택영역이 손상되는 것을 방지하여 콘택 특성을 향상시키고 그에 따른 소자의 공정 수율 및 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. PMOS영역 및 NMOS영역으로 구성되는 반도체기판의 소자분리영역에 트랜치를 이용하여 소자분리절연막을 형성하는 공정과,
    상기 반도체기판에 게이트전극 및 소오스/드레인영역으로 구성되는 모스전계효과 트랜지스터를 형성하는 공정과,
    전체표면 상부에 Co막을 소정 두께 형성하는 공정과,
    상기 구조를 제1RTP하여 상기 게이트전극 및 소오스/드레인영역의 표면에 CoSi막을 형성하는 공정과,
    상기 CoSi막으로 형성되지 않은 Co막을 제거하는 공정과,
    상기 구조를 제2RTP하여 상기 CoSi막을 CoSi2막으로 형성하는 공정과,
    전체표면 상부에 버퍼층과 질화막을 순차적으로 형성하는 공정과,
    상기 질화막 상부에 평탄화된 층간절연막을 형성하는 공정과,
    보더리스 콘택 마스크를 이용한 사진식각공정으로 상기 층간절연막, 질화막 및 버퍼층을 식각하여 보더리스 콘택홀을 형성하는 공정과,
    상기 보더리스 콘택홀을 매립하는 보더리스 콘택플러그를 형성하는 공정을 포함하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 NMOS영역의 소오스/드레인영역은 40 ∼ 50keV의 이온주입에너지로 1E15 ∼ 1E16/㎠의 도즈량의 As 이온을 이온주입하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼층은 HLD(high temperature low deposition)막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼층과 질화막은 LPCVD방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 CoSi2막은 우선방위가 (111)인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
  6. PMOS영역 및 NMOS영역으로 구성되는 반도체기판의 소자분리영역에 트랜치를 이용하여 소자분리절연막을 형성하는 공정과,
    상기 반도체기판에 게이트전극 및 소오스/드레인영역으로 구성되는 모스전계효과 트랜지스터를 형성하는 공정과,
    전체표면 상부에 Co/TiN막을 소정 두께 형성하는 공정과,
    상기 구조를 제1RTP하여 상기 게이트전극 및 소오스/드레인영역의 표면에 CoSi막을 형성하는 공정과,
    상기 CoSi막으로 형성되지 않은 Co/TiN막을 제거하는 공정과,
    상기 구조를 제2RTP하여 상기 CoSi막을 CoSi2막으로 형성하는 공정과,
    전체표면 상부에 버퍼층과 질화막을 순차적으로 형성하는 공정과,
    상기 질화막 상부에 평탄화된 층간절연막을 형성하는 공정과,
    보더리스 콘택 마스크를 이용한 사진식각공정으로 상기 층간절연막, 질화막 및 버퍼층을 식각하여 보더리스 콘택홀을 형성하는 공정과,
    상기 보더리스 콘택홀을 매립하는 보더리스 콘택플러그를 형성하는 공정을 포함하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09251967A (ja) * 1996-03-15 1997-09-22 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
KR20000040447A (ko) * 1998-12-18 2000-07-05 김영환 반도체장치의 콘택 형성방법
KR20000066158A (ko) * 1999-04-13 2000-11-15 황인길 반도체 소자의 게이트 전극 및 샐리사이드 콘택 형성 방법
KR20010006796A (ko) * 1999-06-29 2001-01-26 사와무라 시코 반도체 장치 및 그의 제조방법
KR20010008581A (ko) * 1999-07-02 2001-02-05 김영환 반도체장치의 콘택 형성 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09251967A (ja) * 1996-03-15 1997-09-22 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
KR20000040447A (ko) * 1998-12-18 2000-07-05 김영환 반도체장치의 콘택 형성방법
KR20000066158A (ko) * 1999-04-13 2000-11-15 황인길 반도체 소자의 게이트 전극 및 샐리사이드 콘택 형성 방법
KR20010006796A (ko) * 1999-06-29 2001-01-26 사와무라 시코 반도체 장치 및 그의 제조방법
KR20010008581A (ko) * 1999-07-02 2001-02-05 김영환 반도체장치의 콘택 형성 방법

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