KR20010008581A - 반도체장치의 콘택 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체장치의 콘택 형성 방법에 관한 것으로, 반도체 기판(10) 위에 소자간 격리를 위한 필드산화막(20)을 형성한 후 게이트산화막(30)과 폴리실리콘층(40)을 증착하여 게이트전극을 형성하고 스페이서(50)와 확산층(60)을 형성하고 전면에 금속층을 증착하는 단계와, 금속층을 증착한 후 제 1차 열처리를 진행하여 금속 실리사이드층(70)을 형성한 후 제 1차 습식 에치를 통해 미반응 금속층을 제거하는 단계와, 상기 결과물을 저온 플라즈마 질화처리하고 제 2차 열처리하여 산화질화막(80)을 형성한 후 제 2차 습식 에치를 하는 단계, 상기 결과물위로 층간절연막(90)을 증착하고 평탄화한 후 콘택홀(100)을 패터닝하는 단계를 포함하여 이루어져 콘택홀(100)의 확산층에 대한 오버랩 마진이 작은 고집적 소자에서 콘택홀(100) 형성시 필드산화막(20)의 표면을 플라즈마 질화시킴으로써 산화질화막(80)을 형성하여 에치속도를 감소시킴으로써 필드산화막(20)의 손실에 의하여 접합 누설전류가 급격히 증가하는 문제를 방지하여 신뢰성있는 고집적 소자를 제조할 수 있다는 이점이 있다.
Description
본 발명은 반도체장치의 콘택 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘택홀의 확산층에 대한 오버랩 마진이 작은 고집적 소자에서 콘택홀 형성시 필드산화막의 표면을 플라즈마 질화시킴으로써 산화질화막을 형성하여 에치속도를 감소시킴으로써 필드산화막의 손실에 의하여 접합 누설전류가 급격히 증가하는 문제를 방지하여 신뢰성있는 고집적 소자를 제조하기 위한 반도체장치의 콘택 형성 방법에 관한 것이다.
최근에는 반도체 디자인 룰이 점점 미세화됨에 따라 반도체 소자를 다층배선 형태로 제조하고 있어 다층 금속배선간을 연결하기 위한 콘택이 매우 중요한 위치를 차지하게 되었다.
즉, 콘택을 통해 금속배선간의 신호전달이 이루어지기 때문에 접촉상태와 접촉저항에 따라 신호의 전달특성이 좌우되기 때문에 소자의 특성향상에 중요한 요인이된다.
특히, 0.25㎛ 이하의 고집적 소자에서는 확산 영역에서 콘택홀의 오버랩 마진이 작아 콘택홀이 확산 영역의 대부분을 차지하게 된다. 따라서 이런 경우 콘택 노광시 배열(Align)이 조금이라도 벗어나게 되면 어떤 콘택 영역에서는 필드산화막 끝 부분외에도 콘택홀이 형성되게 된다. 이렇게 되면 콘택 에치시 소자와 금속층을 절연하기 위한 산화막이 에치되고 나서 멈추지 않고 필드산화막이 에치됨으로써 심하게 되면 접합층이 금속 콘택에 바로 노출되어 접합 누설전류가 급격히 증가하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마 질화법을 이용하여 저온에서 패터닝없이 필드산화막과 1차 열처리된 금속 실리사이드 표면을 질화시킨 후 중온 열처리를 통해 필드산화막 표면에 산화질화막을 만들어 콘택 에치시 에치 속도를 낮추고 동시에 금속 실리사이드의 2차 열처리를 행하는 공정을 포함하여 배열이 벗어났을 때 콘택홀 형성 식각시 정지막으로 사용되도록 한 반도체장치의 콘택 형성 방법을 제공함에 있다.
도 1내지 도 4는 본 발명에 의한 반도체장치의 콘택 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
10 : 기판 20 : 필드산화막
30 : 게이트산화막 40 : 폴리실리콘층
50 : 스페이서 60 : 확산층
70 : 금속 실리사이드층 80 : 산화질화막
90 : 층간절연막 100 : 콘택홀
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 반도체 기판위에 소자간 격리를 위한 필드산화막을 형성한 후 게이트산화막과 폴리실리콘층을 증착하여 게이트전극을 형성하고 스페이서와 확산층을 형성하고 전면에 금속층을 증착하는 단계와, 금속층을 증착한 후 제 1차 열처리를 진행하여 금속 실리사이드를 형성한 후 제 1차 습식 에치를 통해 미반응 금속층을 제거하는 단계와, 상기 결과물을 저온 플라즈마 질화처리하고 제 2차 열처리를 하여 산화질화막을 형성한 후 제 2차 습식 에치를 하는 단계, 상기 결과물위로 층간절연막을 증착하고 평탄화한 후 콘택홀을 패터닝하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
위와 같이 이루어진 구성에 의한 본 발명에 의하면, 금속 접촉 영역이 좁은 고집적 반도체소자에서 오버랩 마진이 적어 필드산화막 끝부분에 콘택홀이 정의될 때 콘택홀을 형성하기 위한 식각시 필드산화막 표면에 형성된 산화질화막이 식각 정지막으로 작용하여 필드산화막이 식각되는 것을 방지함으로써 접합 누설전류가 낮은 금속 배선을 형성 할 수 있어 신뢰성이 높은 고집적 반도체 소자를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.
도 1내지 도 4는 본 발명에 의한 반도체장치의 콘택 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1에 도시된 바와 같이 포토리소그래피 기술을 이용하여 기판(10) 위로 소자간 격리를 위한 필드산화막(20)을 형성하고 게이트산화막(30)과 폴리실리콘층(40)을 증착하여 폴리게이트전극을 형성한다. 그리고 차례로 LDD구조를 형성하고, 게이트전극 측벽에 스페이서(50)를 형성하고, 소오스와 드레인영역에 불순물을 주입하여 확산층(60)을 형성한다.
그리고, 도 2와 같이 상기 결과물 전면에 금속 실리사이드 형성을 위한 티타늄이나 코발트로 이루어진 금속층을 증착한다.
이후 제 1차 열처리를 급속열처리 장비로 650℃∼750℃의 질소 분위기에서 수십초간 진행하여 금속 실리사이드층(70)을 형성한 후 제 1차 선택적 습식 에치로 미반응 금속인 금속층을 제거한다.
이때 금속층이 티타늄인 경우에는 NH4OH : H2O2: H2O = 1:1:5 혼합액에서 에치하고 코발트인 경우에는 H2SO4: H2O2= 4 : 1 혼합액에서 에치한다.
그런다음, 도 3에 도시된 바와 같이 습식에치한 결과물을 600℃이내의 저온에서 진공장비를 이용하여 질소 플라즈마로 수분∼수십분 처리하는 저온 플라즈마 질화처리를 행하고 제 2차 급속 열처리를 800℃∼900℃의 질소 분위기에서 수십초 진행하여 금속 실리사이드층(70)을 비저항이 낮은 상으로 상변태시키고 필드산화막(20) 표면에 산화질화막(80)을 형성한다.
그리고 금속 실리사이드층(70) 위에 형성된 금속 질화물을 제거하기 위하여 제 2차 습식 에치를 행한다.
그런다음 도 4와 같이 상기 결과물에 층간절연막(90)과 금속 배선용 콘택홀(100)을 형성하게 되는데 'A'의 타원에 둘러 쌓인 영역처럼 필드산화막(20) 끝 부분에 콘택홀(100)이 형성될 경우 산화질화막(80)이 식각 정지막 역할을 하여 필드산화막(20)의 에치 없이 콘택홀(100)을 형성할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명은 필드산화막 표면에 저온 플라즈마 질화처리와 열처리 공정을 통해 산화질화막을 형성함으로써 콘택홀 에치시 필드산화막이 과에치 되어 접합 영역이 파괴되어 누설전류가 증가하는 것을 막을 수 있다는 이점이 있다.
또한, 실리사이드 형성시 함께 열처리를 함으로써 추가적인 열처리 공정없이 열처리를 진행하여 소자의 열화를 막을 수 있다는 이점이 있다.
Claims (7)
- 반도체 기판위에 소자간 격리를 위한 필드산화막을 형성한 후 게이트산화막과 폴리실리콘층을 증착하여 게이트전극을 형성하고 스페이서와 확산층을 형성하고 전면에 금속층을 증착하는 단계와,상기 금속층을 증착한 후 제 1차 열처리를 진행하여 금속 실리사이드를 형성한 후 제 1차 습식 에치를 통해 미반응 금속층을 제거하는 단계와,상기 결과물을 저온 플라즈마 질화처리하고 제 2차 열처리하여 산화질화막을 형성한 후 제 2차 습식 에치를 하는 단계,상기 결과물위로 층간절연막을 증착하고 평탄화한 후 콘택홀을 패터닝하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 콘택 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 금속층은티타늄이나 코발트중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 콘택 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1차 열처리는급속 열처리 장비로 650℃∼750℃의 질소분위기에서 수십초간 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 콘택 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2차 열처리는급속 열처리 장비로 800℃∼900℃에서 질소분위기에서 수십초간 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 콘택 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1차 및 제 2차 습식 에치시상기 금속층이 티타늄인 경우 NH4OH : H2O2: H2O = 1 : 1 : 5 혼합액에서 에치하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 콘택 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1차 및 제 2차 습식 에치시상기 금속층이 코발트인 경우 H2SO4: H2O2= 4 : 1 혼합액에서 에치하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 콘택 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 질화처리는600℃이내의 저온에서 진공장비를 이용하여 질소 플라즈마로 수분∼수십분 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 콘택 형성 방법.
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