KR19990030794A - Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device manufactured accordingly - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체장치의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 반도체장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device manufactured accordingly.
본 발명은, 반도체기판 상에 티타늄막을 형성시킨 후, 상기 티타늄막의 하부는 티타늄실리사이드막으로, 상부는 티타늄나이트라이드막으로 전환시키는 공정을 수행하는 단계; 상기 전환공정의 수행으로 전환된 티타늄나이트라이드막 상에 티타늄나이트라이드막을 형성시킨 후, 상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정을 수행하는 단계; 및 상기 티타늄나이트라이드막 상에 텅스텐막을 형성시키는 단계를 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.The present invention, after forming a titanium film on a semiconductor substrate, performing a process of converting the lower part of the titanium film into a titanium silicide film, the upper part to a titanium nitride film; Forming a titanium nitride film on the titanium nitride film converted by performing the conversion process, and then performing a step of strengthening the titanium nitride film; And forming a tungsten film on the titanium nitride film.
따라서, 텡스텐막의 형성시 발생되는 불량을 제거시킴으로써 생산성이 향상되는 효과가 있다.Therefore, there is an effect that the productivity is improved by removing the defects generated during the formation of the tungsten film.
Description
본 발명은 반도체장치의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 반도체장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체기판 상에 형성되는 티타늄막(Ti Film)을 그 하부는 티타늄실리사이드막(TiSi3Film)으로, 그 상부는 티타늄나이트라이드막(TiN Film)으로 전환시킨 반도체장치의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 반도체장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device manufactured according to the present invention, and more particularly, to a titanium film formed on a semiconductor substrate, a lower part of which is a titanium silicide film (TiSi 3 Film). The upper part relates to a manufacturing method of a semiconductor device converted to a titanium nitride film (TiN Film) and a semiconductor device manufactured accordingly.
일반적으로 반도체장치의 제조에서는 공정수행시 하부막에 대한 손상정도를 감소시키기 위하여 티타늄막 및 티타늄나이트라이드막을 순차적으로 형성시킨 후, 금속막을 형성시킨다.In general, in the manufacture of a semiconductor device, a titanium film and a titanium nitride film are sequentially formed in order to reduce the degree of damage to the underlying film during the process, and then a metal film is formed.
그리고 상기 금속막은 주로 알루미늄막(Al Film)을 형성시키고 있으나, 최근의 반도체장치의 제조에서는 텅스텐막(W Film) 등과 같은 금속막을 형성시키기도 한다.In addition, the metal film mainly forms an aluminum film, but in recent years, a semiconductor film may be formed of a metal film such as a tungsten film.
여기서 종래의 텅스텐막을 형성시키는 공정은 먼저, 도1에 도시된 바와 같이 반도체기판(10) 상에 티타늄막(12) 및 티타늄나이트라이드막(14)을 순차적으로 형성시킨다.In the conventional process of forming a tungsten film, first, as shown in FIG. 1, the titanium film 12 and the titanium nitride film 14 are sequentially formed on the semiconductor substrate 10.
여기서 상기 티타늄나이트라이드막(14)의 형성시 상기 티타늄나이트라이드막(14)에는 밤부(Bamboo)구조가 나타나는 것이 일반적이다.Here, when the titanium nitride film 14 is formed, the titanium nitride film 14 generally has a bamboo structure.
이에 따라 질소가스(N2Gas) 또는 암모니아가스(NH3Gas) 등을 이용한 공정을 수행한다.Accordingly, a process using nitrogen gas (N 2 gas) or ammonia gas (NH 3 gas) is performed.
따라서 도2에 도시된 바와 같이 상기 반도체기판(10) 상에 형성된 티타늄막(12)의 하부를 티타늄실리사이드막(15)으로 전환시키고, 상기 티타늄나이트라이드막(14)의 밤부구조를 치밀한 구조로 전환시킨다.Therefore, as shown in FIG. 2, the lower portion of the titanium film 12 formed on the semiconductor substrate 10 is converted into the titanium silicide film 15, and the chest structure of the titanium nitride film 14 is made into a compact structure. Switch.
즉, 상기와 같은 공정의 수행으로 상기 티타늄막(12)의 하부를 티타늄실리사이드막(15)을 전환시킴으로써 콘택(Contact)저항을 향상시키고, 또한 상기 티타늄나이트라이드막(14)의 구조를 치밀한 구조로 강화시킨다.That is, the contact resistance is improved by switching the titanium silicide film 15 on the lower part of the titanium film 12 by performing the above process, and the structure of the titanium nitride film 14 is dense. To be strengthened.
그러나 상기와 같은 공정의 수행에도 불구하고 종래에는 후속되는 텅스텐막의 형성시 생성되는 육불화텅스텐가스(WF6Gas)가 상기 티타늄나이트라이드막(14)을 뚫고 티타늄막(12)과 반응하는 현상이 빈번하게 발생하였다.However, in spite of performing the above process, conventionally, a phenomenon in which tungsten hexafluoride gas (WF 6 Gas) generated during the formation of a subsequent tungsten film reacts with the titanium film 12 through the titanium nitride film 14 is observed. Occurred frequently.
이에 따라 상기 육불화텅스텐가스와 티타늄막(12)이 반응하여 상기 티타늄막(12)이 손상되는 불량이 발생하였다.As a result, the tungsten hexafluoride gas reacts with the titanium film 12, resulting in a defect in which the titanium film 12 is damaged.
따라서 종래의 반도체장치의 제조에서는 텅스텐막의 형성시 불량이 빈번하게 발생하여 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.Therefore, in the manufacture of a conventional semiconductor device, there is a problem in that defects frequently occur during the formation of a tungsten film and the productivity is lowered.
본 발명의 목적은, 텅스텐막의 형성시 발생하는 불량을 제거함으로써 생산성을 향상시키기 위한 반도체장치의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 반도체장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device for improving productivity by eliminating defects occurring during formation of a tungsten film, and a semiconductor device manufactured accordingly.
도1 및 도2는 종래의 반도체장치의 제조방법을 나타내는 단면도이다.1 and 2 are cross-sectional views showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
도3 내지 도6은 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.3 to 6 are cross-sectional views showing one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing
10, 20 : 반도체기판 12, 22 : 티타늄막10, 20: semiconductor substrate 12, 22: titanium film
14, 25, 26 : 티타늄나이트라이드막 15, 23 : 티타늄실리사이드막14, 25, 26: titanium nitride film 15, 23: titanium silicide film
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법은, 반도체기판 상에 형성되는 티타늄막을 그 하부는 티타늄실리사이드막으로, 상부는 티타늄나이트라이드막으로 전환시키는 공정을 수행하는 단계를 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, the method including converting a titanium film formed on a semiconductor substrate into a titanium silicide film and a titanium nitride film. Characterized in that made.
상기 티타늄막은 550Å 내지 650Å 정도의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.The titanium film is preferably formed to a thickness of about 550 kPa to 650 kPa.
상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 500℃ 이상의 온도로 공정을 수행하는 것이 바람직하다.The process of converting the titanium film is preferably carried out at a temperature of 500 ℃ or more.
상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 30초 이상의 시간으로 공정을 수행하는 것이 바람직하다.In the process of converting the titanium film, it is preferable to perform the process for a time of 30 seconds or more.
상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 질소가스를 이용하여 공정을 수행하는 것이 바람직하다.In the process of converting the titanium film, it is preferable to perform the process using nitrogen gas.
상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 암모니아가스를 이용하여 공정을 수행하는 것이 바람직하다.In the process of converting the titanium film, it is preferable to perform the process using ammonia gas.
본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법은, 반도체기판 상에 티타늄막을 형성시킨 후, 상기 티타늄막의 하부는 티타늄실리사이드막으로, 상부는 티타늄나이트라이드막으로 전환시키는 공정을 수행하는 단계; 상기 전환공정의 수행으로 전환된 티타늄나이트라이드막 상에 티타늄나이트라이드막을 형성시킨 후, 상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정을 수행하는 단계; 및 상기 티타늄나이트라이드막 상에 텅스텐막을 형성시키는 단계를 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device includes: forming a titanium film on a semiconductor substrate, and then performing a process of converting a lower part of the titanium film into a titanium silicide film and an upper part of a titanium nitride film; Forming a titanium nitride film on the titanium nitride film converted by performing the conversion process, and then performing a step of strengthening the titanium nitride film; And forming a tungsten film on the titanium nitride film.
상기 티타늄막은 550Å 내지 650Å 정도의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.The titanium film is preferably formed to a thickness of about 550 kPa to 650 kPa.
상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 500℃ 이상의 온도로, 30초 이상의 시간으로 공정을 수행하는 것이 바람직하다.The process of converting the titanium film is preferably carried out at a temperature of 500 ° C. or more and a time of 30 seconds or more.
상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 질소가스 또는 암모니아가스를 이용하여 공정을 수행하는 것이 바람직하다.The process of converting the titanium film is preferably performed using nitrogen gas or ammonia gas.
상기 티타늄나이트라이막은 800Å 내지 1,000Å 정도의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.The titanium nitride film is preferably formed in a thickness of about 800 kPa to 1,000 kPa.
상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정은 500℃ 이상의 온도로 공정을 수행하는 것이 바람직하다.The step of strengthening the titanium nitride film is preferably carried out at a temperature of 500 ℃ or more.
상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정은 30초 이하의 시간으로 공정을 수행하는 것이 바람직하다.The step of strengthening the titanium nitride film is preferably performed in a time of 30 seconds or less.
상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정은 질소가스 또는 암모니아가스를 이용하여 공정을 수행하는 것이 바람직하다.The step of strengthening the titanium nitride film is preferably carried out using nitrogen gas or ammonia gas.
상기 텅스텐막은 화학기상증착법공정을 수행하여 형성시키는 것이 바람직하다.The tungsten film is preferably formed by performing a chemical vapor deposition process.
본 발명에 따른 반도체장치는, 티타늄막을 그 하부는 티타늄실리사이드막으로, 그 상부는 티타늄나이트라이드막으로 전환시킨 전환막을 구비함을 특징으로 한다.A semiconductor device according to the present invention is characterized by comprising a switching film in which a titanium film is converted into a titanium silicide film and a top thereof is converted into a titanium nitride film.
상기 전환막으로 전환되는 티타늄막은 550Å 내지 650Å 정도의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.The titanium film to be converted to the conversion film is preferably formed to a thickness of about 550 kPa to 650 kPa.
상기 전환막 상에 티타늄라나이트라이드막 및 텅스텐막이 순차적으로 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that a titanium nitride film and a tungsten film are sequentially formed on the conversion film.
상기 티타늄나이트라이드막은 800Å 내지 1,000Å 정도의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.The titanium nitride film is preferably formed to a thickness of about 800 kPa to 1,000 kPa.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도3 내지 도6은 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.3 to 6 are cross-sectional views showing one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
먼저, 도3은 반도체기판(20) 상에 티타늄막(22)을 형성시킨 상태를 나타내고, 도4는 상기 티타늄막(22)을 그 하부는 티타늄실리사이드막(23)으로, 그 상부는 티타늄나이트라이드막(25)으로 전환시킨 상태를 나타낸다.First, FIG. 3 shows a state in which the titanium film 22 is formed on the semiconductor substrate 20. FIG. 4 shows the titanium film 22, the lower part of which is a titanium silicide layer 23, and the upper part of titanium nitride. The state switched to the ride film 25 is shown.
여기서 본 발명은 상기 티타늄막(22)을 550Å 내지 650Å 정도의 두께로 형성시킬 수 있고, 실시예에서는 600Å의 두께로 형성시킨다.In the present invention, the titanium film 22 can be formed to a thickness of about 550 kPa to about 650 kPa, and in the embodiment, it is formed to a thickness of 600 kPa.
그리고 본 발명은 질소가스 또는 암모니아가스를 이용하여 500℃ 이상의 온도에서 30초 이상의 시간으로 공정을 수행함으로써 상기 티타늄막(22)을 티타늄실리사이드막(23)과 티타늄나이트라이드막(25)으로 전환시킬 수 있고, 실시예는 질소가스를 이용하고, 550℃의 온도에서 40초동안 공정을 수행한다.In addition, the present invention converts the titanium film 22 to the titanium silicide film 23 and the titanium nitride film 25 by performing the process for 30 seconds or more at a temperature of 500 ° C. or more using nitrogen gas or ammonia gas. An embodiment uses nitrogen gas and performs the process for 40 seconds at a temperature of 550 ° C.
여기서 상기 티타늄막(22)을 전환시키는 공정은 수행은 상기 티타늄막(22)의 두께에 따라 공정의 수행시간이 다소 차이가 있을 수 있다.Here, the process of converting the titanium film 22 may be slightly different depending on the thickness of the titanium film 22.
또한 본 발명은 상기 공정을 충분한 시간동안 수행하여 상기 티타늄막(22)을 상기 티타늄실리사이드막(23) 및 티타늄나이트라이드막(25)으로 거의 모두 전환되도록 한다.In addition, the present invention performs the process for a sufficient time to convert almost all of the titanium film 22 to the titanium silicide film 23 and the titanium nitride film 25.
그리고 도5는 상기 티타늄막(22)의 상부가 티타늄나이트라이드막(25)으로 전환된 상부에 티타늄라이트라이드막(26)을 형성시킨 상태를 나타내고, 도6은 상기 티타늄나이트라이드막(26)의 형성시 나타나는 밤부구조를 치밀한 구조로 강화시킨 상태를 나타낸다.5 shows a state in which the titanium nitride film 26 is formed on the upper portion of the titanium film 22 converted to the titanium nitride film 25, and FIG. 6 shows the titanium nitride film 26. It shows a state in which the chestnut structure that appears during the formation of is reinforced with a dense structure.
여기서 본 발명은 상기 티타늄나이트라이드막(26)을 800Å 내지 1,000Å 정도의 두께로 형성시킬 수 있고, 실시예에서는 900Å의 두께로 형성시킨다.In the present invention, the titanium nitride film 26 can be formed to a thickness of about 800 kPa to about 1,000 kPa, and in the embodiment, it is formed to a thickness of 900 kPa.
또한 본 발명은 상기 티타늄나이트라이드막(26)을 강화시키는 공정을 질소가스 또는 암모니아가스를 이용하여 500℃ 이상의 온도에서 30초 이하의 시간으로 공정을 수행할 수 있고, 실시예에서는 질소가스를 이용하여 550℃의 온도에서 25초의 시간으로 공정을 수행한다.In addition, the present invention can perform the step of strengthening the titanium nitride film 26 for 30 seconds or less at a temperature of 500 ℃ or more using nitrogen gas or ammonia gas, in the embodiment using nitrogen gas The process is carried out in a time of 25 seconds at a temperature of 550 ℃.
계속해서 화학기상증착공정을 수행하여 상기 티타늄나이트라이드막(26) 상에 텅스텐막(도시되지 않음)을 형성시킨다.Subsequently, a chemical vapor deposition process is performed to form a tungsten film (not shown) on the titanium nitride film 26.
본 발명은 상기 티타늄나이트라이드막(26)의 밤부구조가 치밀한 구조로 강화시키고, 또한 상기 티타늄막(22)을 티타늄실리사이드막(23) 및 티타늄나이트라이드막(25)으로 전환시킴으로 인해 텅스텐막의 형성시 발생하는 불량을 제거할 수 있다.According to the present invention, the titanium nitride film 26 is reinforced with a dense structure, and the titanium film 22 is converted into a titanium silicide film 23 and a titanium nitride film 25 to form a tungsten film. You can remove the defect that occurs during
전술한 구성으로 이루어지는 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 작용 및 효과에 대하여 설명한다.Actions and effects of specific embodiments of the present invention having the above-described configuration will be described.
먼저, 반도체기판(20) 상에 티타늄막(22)을 600Å의 두께로 형성시킨 후, 질소가스를 이용하여 550℃의 온도에서 40초의 시간으로 공정을 수행한다.First, after forming the titanium film 22 on the semiconductor substrate 20 to a thickness of 600Å, the process is performed for 40 seconds at a temperature of 550 ℃ using nitrogen gas.
여기서 상기 질소가스가 반도체기판(20)과 반응을 하여 상기 티타늄막(22)의 하부를 티타늄실리사이드막(23)으로 전환시키고, 상부는 티타늄막(22)과 반응을 하여 티타늄나이트라이드막(25)으로 전환시킨다.Here, the nitrogen gas reacts with the semiconductor substrate 20 to convert the lower portion of the titanium film 22 to the titanium silicide film 23, and the upper part reacts with the titanium film 22 to form the titanium nitride film 25. ).
그리고 상기 전환공정의 수행으로 전환된 티타늄나이트라이드막(25) 상에 티타늄나이트라이드막(26)을 900Å의 두께로 형성시킨다.Then, the titanium nitride film 26 is formed to a thickness of 900 kPa on the titanium nitride film 25 converted by performing the conversion process.
계속해서 상기 티타늄나이트라이막(26)의 형성시 상기 티타늄나이트라이드막(26)에 나타나는 밤부구조를 치밀한 구조로 강화시키는 공정을 수행한다.Subsequently, when the titanium nitride film 26 is formed, a step of strengthening the chest structure appearing on the titanium nitride film 26 to a dense structure is performed.
여기서 상기 티타늄나이트라이드막(26)을 강화시키는 공정은 질소가스를 이용하여 550℃의 온도에서 25초의 시간으로 공정을 수행한다.In this case, the titanium nitride film 26 is strengthened using a nitrogen gas at a temperature of 550 ° C. for 25 seconds.
그리고 화학기상증착공정을 수행하여 상기 티타늄나이트라이드막(26) 상에 텅스텐막(도시되지 않음)을 형성시킨다.A chemical vapor deposition process is performed to form a tungsten film (not shown) on the titanium nitride film 26.
이러한 구성으로 이루어지는 본 발명은 상기 티타늄막(22)을 티타늄실리사이드막(23) 및 티타늄나이트라이드막(25)으로 전환시켜 텅스텐막의 형성시 발생되는 육불화텅스텐가스와 반응을 일으키는 대상을 제거함으로써 이에 따른 불량을 제거할 수 있다.According to the present invention having the above configuration, the titanium film 22 is converted into the titanium silicide film 23 and the titanium nitride film 25 to thereby remove the object causing the reaction with the tungsten hexafluoride gas generated when the tungsten film is formed. Defects can be eliminated.
또한 상기 티타늄나이트라이막(26)을 형성시킨 후, 상기 티타늄나이트라이드막(26)을 강화시키는 공정을 수행하여 치밀한 구조로 형성시킴으로써 상기 텡스텐막의 형성시 발생하는 불량을 제거할 수 있다.In addition, after the titanium nitride layer 26 is formed, the titanium nitride layer 26 may be strengthened to form a dense structure, thereby removing defects generated during the formation of the tungsten layer.
따라서, 본 발명에 의하면 텡스텐막의 형성시 발생되는 불량을 제거시킴으로써 생산성이 향상되는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, the productivity is improved by eliminating the defects generated during the formation of the tungsten film.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.
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- 1997-10-06 KR KR1019970051214A patent/KR19990030794A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |