KR20040001524A - 반도체소자의 확산방지막 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체소자의 확산방지막 형성방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 반도체소자의 확산방지막 형성방법은, 반도체기판상에 다수의 TiN 박막을 증착하는 단계; 및 상기 다수의 TiN 박막사이에 알루미늄층을 증착하는 단계를 더 포함하여 구성되며, 반도체소자의 메탈 확산방지막으로 사용되는 TiN 박막의 확산방지 능력을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

반도체소자의 확산방지막 형성방법{Method for forming diffusion preventing layer of semiconductor device}
본 발명은 반도체소자의 확산방지막 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체소자의 메탈 확산방지막으로 사용되는 TiN 박막의 확산방지 능력을 향상시키고자 한 반도체소자의 확산방지막 형성방법에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 확산방지막은 PVD, TiCl4-CVD, MOCVD 방법으로 형성한TiN 박막을 주로 사용하고 있다. 하지만, PVD나 TiCl4-CVD TiN 의 경우는 결정이 주상정 구조를 하고 있어 결정간의 결정입계가 주요 확산경로가 되어 고온이나 Cu 물질을 메탈로 사용할 경우 확산방지 능력을 쉽게 잃게 된다.
또한, MOCVD TiN의 경우 비정질상으로 형성되어 확산방지능력은 좋을 수 있으나, TiCl4-CVD TiN에 비해 계단 도포성이 좋지 않으며, 박막내에 탄소함량이 많아 저항이 시간경과에 따라 증가하게 된다.
최근에는 이러한 현상을 억제하기 위해 후속으로 플라즈마 처리를 하고 있지만 여전히 불순물은 박막내에 존재하며, 저항은 PVD나 TiCl4-CVD TiN에 비해 높다.
그리고, 플라즈마 처리로 인해 결정화가 되어 이 결정의 입계가 금속물질의 확산통로가 된다.
따라서, 현재 주요 확산통로인 결정입계가 없는 비정질상의 확산방지막을 개발하기 위해 많은 3원계 물질의 확산방지막을 연구하고 있지만, 아직까지 만족할 만한 확산방지막 개발에는 미흡하다.
이에 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 고온에서도 구리나 알루미늄 등의 금속물질의 확산을 억제할 수 있는 우수한 확산방지막을 형성할 수 있는 반도체소자의 확산방지막 형성방법을 제공함 에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체소자의 확산방지막 형성공정을 설명하기 위한 공정단면도.
도 2는 본 발명에 따른 반도체소자의 확산방지막 형성방법을 설명하기 위한 증착조건에 대한 개략도.
[도면부호의설명]
11 : 반도체기판13 : 1차 TiN박막
15 : Al층17 : 2차 TiN박막
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자의 확산방지막 형성방법은, 반도체기판상에 다수의 TiN 박막을 증착하는 단계; 및 상기 다수의 TiN 박막사이에 알루미늄층을 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로한다.
여기서, 상기 다수의 TiN 박막 증착은, 소오스가스를 공급한후 퍼지가스를 공급하여 퍼지시키는 단계와; 반응가스를 공급한후 퍼지시키는 단계를 거쳐 증착공정을 진행하는 것을 특징으로한다.
또한, 상기 TiN 박막 증착과정을 수십 내지 수천회 반복하여 진행하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 TiN 소오스가스로는 무기물 또는 유기물 소오스가스를 사용하는 것을 특징으로한다.
또한, 상기 반응가스로는 NH3를 사용하고, 상기 TiN소오스와 반응가스 공급시간은 0.05 내지 10초이고, 공정압력은 0.1 내지 100 Torr 인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 TiN 박막 증착온도는 200 내지 700 ℃이고, 상기 퍼지가스로는 불활성가스 또는 수소를 사용하여 0.05 내지 10초동안 공급하는 것을 특징으로한다.
한편, 상기 알루미늄층 증착공정은, Al 소오스가스를 공급한후 퍼지가스를 공급하여 퍼지시키는 단계와; 반응가스를 공급한후 퍼지시키는 단계를 거쳐 증착공정을 진행하는 것을 특징으로한다.
또한, 상기 알루미늄층 증착과정을 수회 내지 수십회 반복하여 진행하는 것을 특징으로한다.
그리고, 상기 알루미늄 소오스가스로는 무기물 또는 유기물 소오스가스를 사용하는 것을 특징으로한다.
또한, 상기 알루미늄 소오스가스와 반응가스는 0.05 내지 10초동안 공급하는 것을 특징으로한다.
그리고, 상기 퍼지가스로는 불활성가스 또는 수소를 사용하여 0.05 내지 10초동안 공급하는 것을 특징으로한다.
(실시예)
이하, 본 발명에 따른 반도체소자의 확산방지막 마스크패턴 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체소자의 확산방지막 형성방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체소자의 확산방지막 형성방법을 설명하기 위한 증착조건에 대한 개략도이다.
본 발명에 따른 반도체소자의 확산방지막 형성방법은, 도 1에 도시된 바와같이, 먼저 반도체기판(11)상에 1차로 TiN 박막(13)을 증착한후 상기 TiN 박막(13)상에 얇게 유기 나 무기물질, 예를들어 Al층(15)을 증착하고, 이어 상기 Al층(15)상에 2차로 TiN 박막(17)을 증착하여 확산방지막(21)을 완성한다. 이때, 상기 확산방지막(210은 상기 1차 TiN 박막(13)과 얇은 Al층(15) 및 2차 TiN 박막(17)을 수십 내지 수천번 반복 증착하는 공정을 거쳐 형성한다.
한편, 이러한 막들의 증착공정을 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와같이, 1차 및 2차 TiN 박막(13)(17)은 동일한 조건하에서 증착하는데, 소오스 가스로는 유기나 무기물 소스를 사용하며, 공급시간은 0.05 ∼ 10초로 한다. 이때, 소오스 공급후 퍼지가스를 0.5 ∼ 10초동안 공급하여 잔류하는 소오스와 부산물을 퍼지시키며, 퍼지가스로는 불활성가스(inert gas)를 사용하거나, 수소(H2) 가스도 사용할 수 있다. 이때, 상기 TiN 박막은 200 내지 700 ℃ 온도에서 증착하며, 공정압력은 0.1 ∼ 100 torr로 한다. 또한, 퍼지가스로는 불활성 가스나 수소를 사용한다.
그다음, 화학적으로 흡착된 TiClx(x=1∼4)와 반응시켜 TiN을 형성하기 위해 반응가스로 NH3를 0.5 ∼ 10초동안 공급하며, 반응가스를 공급한후 다시 퍼지가스로 잔류하는 반응가스와 부산물을 퍼지시킨다. 이때, 퍼지가스는 TiCl4를 공급한후 퍼지가스와 다른 가스를 사용할 수도 있다.
위의 소오스 공급단계와 퍼지단계 및 반응가스공급단계 및 퍼지단계를 하나의 사이클(cycle)이라고 하고, 이러한 사이클을 수십 ∼ 수천번 반복하므로서 원하는 두께의 TiN 박막(13)을 얻는다.
이때, 본 발명에서는 TiN 박막 형성을 위해 수십 ∼ 수천번 사이클을 반복하는 중간에 수시로 유기나 무기 Al 소스를 다음의 예와 같이 공급하여 TiN 박막의 중간 중간에 여러층의 얇은 Al 원자층(15)을 생성시킨다. 즉, 1차로 TiN 박막을 증착한후 Al 소스를 공급한다음 퍼지가스를 공급하고, 이어 반응가스를 공급한다음 퍼지가스를 공급하는 순으로 진행되는 사이클을 수회 내지 수십회 반복하여 얇은 Al 원자층(15)을 증착한다. 이때, 퍼지가스로는 불활성 가스나 수소를 사용한다.
상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 반도체소자의 확산방지막 형성방법에 의하면, 기존의 TiN 박막의 문제점인 결정입계에 의한 확산을 방지하기 위해 얇은 Al 층을 TiN 박막사이에 형성하므로써 후속 공정진행시 대기노출이나 열처리공정을 거치면서 TiN 박막사이에 존재하는 Al 원자의 TiN 결정입계로 확산과 산화로 인해 TiN 박막에 존재하는 결정입계에 Al2O3의 화합물을 생성시키므로써 생성된 Al2O3는 확산의 주요 경로인 결정입계를 막는 역할을 하게 되어 후속공정에서 금속물질이나 기타 다른 물질들의 확산을 억제하게 된다.
한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 반도체기판상에 TiN 소오스가스를 공급한후 퍼지가스를 공급하여 퍼지시킨후 반응가스를 공급한후 퍼지시키는 단계를 거쳐 1차로 TiN 박막을 증착하는 단계;
    Al 소오스가스를 공급한후 퍼지가스를 공급하여 퍼지시킨후 반응가스를 공급한후 퍼지시키는 단계를 거쳐 Al층을 증착하는 단계; 및
    TiN 소오스가스를 공급한후 퍼지가스를 공급하여 퍼지시킨후 반응가스를 공급한후 퍼지시키는 단계를 거쳐 2차로 TiN 박막을 증착하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 확산방지막 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 1차 및 2차 TiN 박막 증착과정을 수십 내지 수천회 반복하여 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 확산방지막 형성방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 TiN 소오스가스로는 무기물 또는 유기물 소오스가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 확산방지막 형성방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반응가스로는 NH3를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 확산방지막 형성방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 TiN소오스와 반응가스 공급시간은 0.05 내지 10초이고, 공정압력은 0.1 내지 100 Torr 인 것을 특징으로 하는 반도체소자의 확산방지막 형성방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 TiN 박막 증착온도는 200 내지 700 ℃인 것을 특징으로 하는 반도체소자의 확산방지막 형성방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 퍼지가스로는 불활성가스 또는 수소를 사용하여 0.05 내지 10초동안 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 확산방지막 형성방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄층 증착과정을 수회 내지 수십회 반복하여 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 확산방지막 형성방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 소오스가스로는 무기물 또는 유기물 소오스가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 확산방지막 형성방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 소오스가스와 반응가스는 0.05 내지 10초동안 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 확산방지막 형성방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 퍼지가스로는 불활성가스 또는 수소를 사용하여 0.05내지 10초동안 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 확산방지막 형성방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100973978B1 (ko) * 2007-10-08 2010-08-05 대덕피에스텍 (주) 플랫폼 스크린도어용 조립식 비상문장치

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