KR19990080510A - 반도체소자의 배선형성방법 - Google Patents

Abstract

베리어막상에 주배선을 형성할 때 반응성 이물질이 생기는 것을 막아서 배선의 신뢰성을 향상시키기에 알맞은 반도체소자의 배선형성방법을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 반도체소자의 배선형성방법은 반도체기판에 베리어막과 주배선을 차례로 형성하는 공정과, 상기 주배선이 형성된 반도체 기판을 어닐링하여 상기 베리어막 하부에 실리사이드층을 형성하는 공정을 포함하여 제조함을 특징으로 한다.

Description

반도체소자의 배선형성방법

본 발명은 반도체 배선에 대한 것으로, 특히 반응성 이물질이 형성되지않는 신뢰성 있는 배선을 형성하기 위한 반도체소자의 배선형성방법에 관한 것이다.

첨부 도면을 참조하여 종래 반도체소자의 배선형성방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 반도체소자의 배선형성방법을 나타낸 공정단면도이다.

종래 반도체 소자의 배선형성방법은 도면에는 도시되지 않았지만 반도체 기판(1)에 형성된 불순물영역과 콘택되도록 배선을 형성하는 것으로써 먼저 도 1a에 도시한 바와 같이 반도체기판(1)상에 베리어금속막으로 티타늄(Ti)막(2)과 티타늄 나이트라이드(TiN)막(3)을 차례로 증착한다. 이때 티타늄막(2)과 티타늄 나이트라이드막(3)은 압착(Compression)되어서 접촉하는 면이 볼록한 형태를 이루고 있다.

다음에 도 1b에 도시한 바와 같이 650℃의 온도로 어닐링공정을 실시하여서 반도체기판(1)과 접하고 있는 티타늄막(2)의 하부에 티타늄실리사이드(TiSi₂)층(4)이 형성되어서 낮은 저항을 갖게되고, 티타늄막(2)과 티타늄나이트라이드막(3)간에 스트레스가 압착상태에서 장력(Tensility)상태로 변함에 따라서 티타늄나이트라이드막(3)에 미세 크랙이 발생한다.

이후에 도 1c에 도시한 바와 같이 주배선인 텅스텐막(5)을 화학증착법으로 증착한다. 이때 텅스텐막(5)을 증착할 때 사용되는 WF₆가스가 티타늄나이트라이드막(3)의 미세 크랙에 의해 티타늄물질과 반응하여 반응성 이물질이 형성되고 텅스텐의 핵형성을 방해하게 된다.

상기와 같이 종래 반도체소자의 배선형성방법은 다음과 같은 문제가 있다.

배선과 반도체 기판과의 접촉저항을 낮추기 위해서 어닐링공정을 실시할 때 주배선인 텅스텐막을 증착하기 전에 어닐링공정을 하면 티타늄나이트라이드막에 미세 크랙이 발생되고 이후에 형성된 텅스텐막에 반응성 이물질이 발생되고 또한 텅스텐의 핵 형성도 잘되지 않으므로 배선의 신뢰성이 떨어진다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로 특히, 베리어막상에 주배선을 형성할 때 반응성 이물질이 생기는 것을 막아서 배선의 신뢰성을 향상시키기에 알맞은 반도체소자의 배선형성방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 반도체소자의 배선형성방법을 나타낸 공정단면도

도 2a 내지 도 2c는 본 발명 반도체소자의 배선형성방법을 나타낸 공정단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11: 반도체기판 12: 티타늄막

13: 티타늄 나이트라이드막 14: 텅스텐막

15: 티타늄 실리사이드층

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 반도체소자의 배선형성방법은 반도체기판에 베리어막과 주배선을 차례로 형성하는 공정과, 상기 주배선이 형성된 반도체 기판을 어닐링하여 상기 베리어막 하부에 실리사이드층을 형성하는 공정을 포함하여 제조함을 특징으로 한다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명 반도체소자의 배선형성방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도면에는 도시되지 않았지만 반도체기판(11)에 형성된 불순물영역과 콘택되도록 배선을 형성하는 공정에 관한 것이다. 먼저 도 2a에 도시한 바와 같이 반도체기판(11)상에 베리어금속막으로 티타늄(Ti)막(12)과 티타늄 나이트라이드(TiN)막(13)을 차례로 증착한다. 이때 티타늄막(12)과 티타늄 나이트라이드막(13)은 압착(Compression)되어서 접촉하는 면이 볼록한 형태를 나타내고 있다.

다음에 도 2b에 도시한 바와 같이 티타늄 나이트라이드막(13)상에 Wf₆가스를 이용한 화학증착법으로 텅스텐막(14)을 증착한다. 이때 텅스텐막(14)은 티타늄 나이트라이드막(13)에 크랙이 발생되어 있지 않기 때문에 그 접촉면에서 반응성 이물질이 발생하지 않으며 텅스텐 핵형성도 용이하다. 그리고 Compression 상태인 티타늄막(12)과 티타늄 나이트라이드막(13)상에 텅스텐막(14)을 증착하면 텅스텐막(14)과 티타늄 나이트라이드막(13)의 계면에는 장력(Tensility)이 발생한다.

이후에 도 2c에 도시한 바와 같이 650℃ 정도의 온도로 어닐링한다. 어닐링공정을 함에 따라서 반도체기판(11)과 접촉하고 있는 티타늄막(12)의 하부에는 티타늄실리사이드층(15)이 형성되어서 낮은 저항을 갖게되고, 전체적으로 장력(Tensility)이 발생하기 때문에 접촉면이 아래로 오목한 형태를 이룬다.

상기와 같은 본 발명 반도체소자의 배선형성방법은 다음과 같은 효과가 있다.

베리어막인 티타늄 나이트라이드(TiN)막상에 주배선인 텅스텐막을 연속으로 증착한 후에 어닐링공정을 하므로 TiN에 미세 크랙(crack)이 발생하는 것을 방지하여 반응성 이물질이 발생하는 것을 억제하고 또한 텅스텐 핵형성도 용이하게 할 수 있다. 따라서 신뢰성 있는 배선을 제조할 수 있다.

Claims (4)

1. 반도체기판에 베리어막과 주배선을 차례로 형성하는 공정과,

   상기 주배선이 형성된 반도체 기판을 어닐링하여 상기 베리어막 하부에 실리사이드층을 형성하는 공정을 포함하여 제조함을 특징으로 하는 반도체소자의 배선형성방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 베리어막은 티타늄막과 티타늄나이트라이드막을 차례로 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 배선형성방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 주배선은 텅스텐막을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 배선형성방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 어닐링 공정은 650℃ 정도의 온도에서 실시함을 특징으로 하는 반도체 소자의 배선형성방법.