KR19980057055A - 반도체 금속배선의 배리어 메탈 및 그 형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 Ti/TiON/TiO2의 구조를 가지는 배리어 메탈(barrier metal) 및 그를 제조하는 방법에 관한 것으로써, 접합 스파이킹( junction spiking) 방지 및 메탈 콘택저항을 개선함으로 반도체 소자의 신뢰성 및 수율 향상에 기여한다.
Description
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히, 금속배선의 새로운 구조의 배리어 메탈(barrier metal)과 그를 제조하는 방법에 관한 것이다. 반도체소자의 집적도의 증가에 따라 적중되는 도전선 및 절연막의 수가 증가하게 되었으며, 이에 따라 각 도전선과 소자로의 파워 전달 및 도전선들을 조절하는 마지막 금속층의 연결을 위한 콘택 깊이가 깊어지게 되었다. 이러한 깊은 콘택 의 경우, 종횡비(aspect ratio)가 보통 1-2 정도가 된다 한편, 금속배선 공정에서, 금속선과 실리콘 기판 간의 콘택 부위에 발생되는 접합 스파이킹(junction spiking)을 방지하기 위해 금속선을 중착하기 전에 배리어 메탈을 형성하고 있는데, 종래의 배리어 메탈은 주로 Ti/TiN 구조를 가지고 있어서, 소자의 고집적화에 따른 종횡비 중가로 배리어 메탈을 두껍게 가져가는 방법을 주로 도입했으나, 잦은 페일(fail)발생으로 이를 개선하기 위한 따른 방법이 필요하게 되었다. 또한, 콘택(contact) 저항도 더욱 낮게 제어할 필요가 많아지게 되었다.
본 발명의 목적은 접합 스파이킹( junction spiking) 방지 및 메탈 콘택 저항을 개선함으로 반도체 소자의 신뢰성 및 수율 향상에 기여하는 반도체 금속배선의 배리어 메탈 및 그 형성 방법을 제공하는데 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 배리어 메탈 형성 공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 실리콘 기판 2 : 절연막
3 : TI 4 : TiON
5 : TiO2
본 발명의 반도체 소자는 금속선과 반도체 기판의 콘택 지역에서 발생되는 접합 스파이킹을 방지하기 위해, 금속콘택 홀이 형성된 웨이퍼 상에 차례로 적층된 Ti, TiON, 및 TiO2으로 이루어진 배리어 메탈을 구비한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 먼저, 도 1c에 도시된 바와같이, 본 발명의 배리어 메탈은 금속 콘택홀이 형성된 웨이퍼 전면에 Ti(3), TiON(4), 및 TiO2(5)이 차례로 적층된 구조를 하고 있다. 이와같은 구조는 접합 스파이킹 방지 효과가 우수하고 콘택 저항을 낮추어 준다. 그러한 구조를 갖는 배리어 메탈 형성 방법 도 1a 내지 도 1c를 통해 살펴본다. 도 1a는 절연막(2)이 식각되어 실리콘 기판(1)이 노출된 웨이퍼 전면에 Ti막(3)을 스퍼터링 증착한 상태로서, 50∼150℃의 온도와 1∼KW의 파워에서 30∼80sccm의 Ar 가스 플라즈마를 사용하여 장치내에 구비된 Ti 타겟으로부터 Ti를 스퍼터링 증착한다. 이때 두께는 200∼600Å의 두께로 형성한다. 이어서, 도 1b는 Ti막(3)상에 TiON막(4)을 스퍼터링 증착한 상태로서,50∼150℃의 온도와 4∼8KW의 파워에서 150∼500 sccm의 Ar 가스와 20∼100 sccm의 N2가스와 1∼5 sccm의 O2가스 플라즈마를 이용하여 장치내에 구비된 Ti 타켓으로부터 Ti를 스퍼터링하면서 TiON막(4)을 증착한다. 이때 두께는 500∼1200Å의 두께로 형성한다. 이어서, 도 1c는 TiON막(4)상에 TiO2막(5)을 스퍼터링 중착한 상태로서,50∼150℃의 온도와 1∼4KW의 파워에서 30∼80 sccm의 Ar 가스와 1∼5 sccm의 O2가스 플라즈마를 애용하여 장치내에 구비된 Ti 타켓으로부터 Ti를 스퍼터링하면서 TiO2막(5)을 증착한다. 이때 두께는 300∼700Å의 두께로 형성한다. 여기서, 각 Ti/TiON/TiO2는 하나의 챔버 혹은 2개의 챔버에서 인-시튜(in-situ)로 공정이 이루어진다. 이상에서 설명한 바와같이 본 발명은, 종래의 Ti/TiN구조의 배리어 메탈을 Ti/TiON/TiO2의 구조로 바꿈으로 인해서 배리어 메탈 본래의 역할인 접합 스파이킹방지 및 콘택 저항의 개선을 가져올 수 있었다. 이는 TiON 박막을 채용함으로써 비저항이 높아져 배리어 특성을 강화했을 뿐만 아니라, TiO2박막을 사용하여 배선용 메탈(Al)과는 부식문제를 개선하고 전체적으로 콘택 저항을 낮추는 결과를 가져올 수 있게 된다.
본 발명은 접합 스파이킹 방지 효과가 우수하고 콘택 저항을 낮추어 반도체 소자의 신뢰성 및 수율 향상에 기여한다.
Claims (6)
- 금속선과 반도체 기판의 콘택 지역에서 발생되는 접합 스파이킹을 방지하기 위해, 금속콘택 홀이 형성된 웨이퍼 상에 차례로 적층된 Ti, TiON, 및 TiO2으로 이루어진 배리어 메탈을 구비하는 반도체 소자.
- 제 1항에 있어서, 상기 Ti, TiON, 및 TiO2는 각기 200∼600Å, 500∼1200Å, 300∼700Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
- 금속콘택홀이 형성된 웨이퍼 상에 스퍼터링 방식으로 Ti막을 형성하는 단계, 상기 Ti막상에 TiON막을 스퍼터링 중착하는 단계, 및 상기 TiON막상에 TiO2막을 스퍼터링 증착하는 단계를 포함하여 이루어지는 반도체 금속배선의 배리어 메탈 형성 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 각 Ti, TiON, 및 TiO2은 인-시튜 공정으로 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 금속배선의 배리어 메탈 형성 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 TiON막은 50∼150℃의 온도에서 150∼500sccm의 Ar 가스와 20∼100sccm의 N2가스와 1∼5 sccn의 O2가스 플라즈마를 이용하여 장치내에 구비된 Ti 타겟으로부터 Ti를 스퍼터링하면서 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 금속배선의 배리어 메탈 형성 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 TiO2막은 50∼150℃의 온도에서 30∼80 sccm의 Ar 가스와 1∼5 sccm의 O2가스 플라즈마를 이용하여 장치내에 구비된 Ti 타젯으로부터 Ti를 스퍼터링하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 금속배선의 배리어 메탈 형성 방법.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100537320B1 (ko) * | 2001-11-14 | 2005-12-16 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | 배리어 금속막 제조 장치 및 배리어 금속막 제조 방법 |
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1996
- 1996-12-30 KR KR1019960076325A patent/KR19980057055A/ko not_active Application Discontinuation
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