KR20060118078A - Method of manufacturing the stacked semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 스택형 반도체 장치에서 콘택 플러그 형성시에 발생하는 불량을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a defect occurring when forming a contact plug in a conventional stacked semiconductor device.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 실리사이드막을 포함하는 스택형 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. 2 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a stacked semiconductor device including a metal silicide film according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 단결정 실리콘막 및 상기 단결정 실리콘막과 접속하는 콘택 플러그가 구비된 스택형 반도체 장치의 제조 방법이 개시되어 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device. More specifically, a method of manufacturing a stacked semiconductor device provided with a single crystal silicon film and a contact plug for connecting with the single crystal silicon film is disclosed.
반도체 장치를 계속적으로 집적화시키기 위해, 칩 상에 형성되는 패턴의 크기 및 상기 형성된 패턴 사이의 거리를 점차 감소시키고 있다. 그런데, 상기와 같이 패턴의 크기를 감소시키는 경우에 도전성 패턴의 저항이 매우 증가되는 등의 문제가 발생된다. 때문에, 상기 패턴의 크기를 감소시킴으로서 집적도를 증가시키는데에는 한계가 있다. 따라서, 최근에는 상기 반도체 장치를 고도로 집적화시키기 위해, 기판 위로 MOS 트랜지스터와 같은 반도체 단위 소자들이 적층된 스택형 반도체 장치들이 개발되고 있다. In order to continuously integrate a semiconductor device, the size of a pattern formed on a chip and the distance between the formed patterns are gradually reduced. However, when the size of the pattern is reduced as described above, a problem such as the resistance of the conductive pattern is greatly increased. Therefore, there is a limit to increasing the degree of integration by reducing the size of the pattern. Therefore, recently, in order to highly integrate the semiconductor device, stack type semiconductor devices in which semiconductor unit elements such as MOS transistors are stacked on a substrate have been developed.
특히, 반도체 메모리 장치 중에 SRAM장치의 경우, 단위 셀이 6개의 트랜지스터로 구현되므로 셀 면적이 매우 커질 수밖에 없다. 그러므로, 상기 단위 셀을 구현하는 각 트랜지스터를 수직 방향으로 적층시킴으로써 셀 면적을 감소시키고 있다. In particular, in the SRAM device of the semiconductor memory device, since the unit cell is implemented with six transistors, the cell area is very large. Therefore, the cell area is reduced by stacking transistors constituting the unit cell in the vertical direction.
예를 들어, 더블 스택형 SRAM 장치는 2개의 풀다운(pull-down) 소자 및 2개의 억세스(access) 소자인 NMOS 트랜지스터가 반도체 기판에 구현되고, 상기 기판 상에 위치하는 단결정 실리콘막에 상기 NMOS 트랜지스터와 연결되는 2개의 풀업 소자인 PMOS 트랜지스터가 구현된다. 또한, 트리플 스택형 SRAM 장치는 2개의 풀다운(pull-down) 소자인 NMOS 트랜지스터가 반도체 기판에 구현되고, 상기 기판 상에 위치하는 제1 단결정 실리콘막에 상기 NMOS 트랜지스터와 연결되는 2개의 풀업(pull-up) 소자인 PMOS 트랜지스터가 구현되고, 상기 제1 단결정 실리콘막 상에 위치하는 제2 단결정 실리콘막 상에 2개의 억세스(access) 소자인 NMOS 트랜지스터가 구현된다.For example, in a double stack type SRAM device, two pull-down devices and two access devices, an NMOS transistor, are implemented in a semiconductor substrate, and the NMOS transistor is disposed in a single crystal silicon film located on the substrate. Two pull-up devices, PMOS transistors, connected to are implemented. In addition, a triple stack type SRAM device has two pull-down devices, NMOS transistors are implemented in a semiconductor substrate, and two pull-ups connected to the NMOS transistors in a first single crystal silicon film located on the substrate. A PMOS transistor, which is an up-up device, is implemented, and two NMOS transistors, which are two access devices, are implemented on a second single crystal silicon film positioned on the first single crystal silicon film.
한편, 상기 스택형 SRAM장치를 구현하기 위해서는 상기 기판 또는 단결정 실리콘 상에 적층되어 있는 각 트랜지스터의 게이트 또는 콘택 영역들이 서로 전기적으로 접속되어야 한다. 이를 위하여, 상기 기판 및 단결정 실리콘막 사이에는 상기 단결정 실리콘막 및 트랜지스터의 게이트 전극이 직접적으로 접촉하는 구조의 콘택 플러그가 구비되어야 한다. 또한, 상기 콘택 플러그의 접촉 저항이 매우 작아야 하 므로, 통상적으로 상기 콘택 플러그는 금속 물질로 이루어지고 있다.In order to implement the stacked SRAM device, gate or contact regions of each transistor stacked on the substrate or single crystal silicon must be electrically connected to each other. For this purpose, a contact plug having a structure in which the single crystal silicon film and the gate electrode of the transistor are in direct contact between the substrate and the single crystal silicon film should be provided. In addition, since the contact resistance of the contact plug must be very small, typically the contact plug is made of a metallic material.
상기 스택형 SRAM장치를 불량없이 구현하기 위해서는 상기 SRAM장치의 단위 셀의 복잡한 연결 구조를 만족시킬 수 있도록 정확한 위치에 상기 콘택 플러그를 형성하는 것이 매우 중요하다. 그러나, 상기 콘택 플러그를 형성하기 위해 수반되는 식각 공정에서 식각해야 할 막의 종류가 다양하여 정확한 위치에 콘택홀을 형성하기가 어렵다. 또한, 상기 콘택홀 내에 상기 콘택 플러그를 형성할 경우 상기 콘택 프러그는 상기 콘택 플러그와 접하는 막들과 예기치 않은 반응이 일어날 수 있다. 때문에, 상기 콘택 플러그를 형성할 시에 공정 불량이 빈번하게 발생되고 있다. In order to implement the stack-type SRAM device without defects, it is very important to form the contact plug at the correct position to satisfy the complex connection structure of the unit cells of the SRAM device. However, it is difficult to form a contact hole at an accurate position because there are various kinds of films to be etched in the etching process involved in forming the contact plug. In addition, when the contact plug is formed in the contact hole, the contact plug may unexpectedly react with the films in contact with the contact plug. Therefore, process defects frequently occur when the contact plug is formed.
도 1은 종래의 스택형 반도체 장치에서 콘택 플러그 형성시에 발생하는 불량을 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a defect occurring when forming a contact plug in a conventional stacked semiconductor device.
상기 콘택 플러그(30)는 콘택홀 형성, 베리어 금속막(18) 형성 및 금속막(22) 형성 공정을 수행함으로서 형성될 수 있다. 상기 콘택홀의 형성 시에 상기 콘택홀에 상기 단결정 실리콘막(14)의 측벽이 일부 노출시킴으로서, 상기 콘택 플러그(30)가 단결정 실리콘막(14)으로 제공되는 상부 액티브 영역과 접속된다.The
상기 콘택홀의 측벽 및 저면에 약 75Å의 두께를 갖는 베리어 금속막(18)을 형성할 경우 이후 어닐링 공정에서 상기 노출된 단결정 실리콘막(14)의 측벽에는 상기 베리어 금속막(18)과 실리콘이 반응하게 되어 과도한 두께를 갖는 금속 실리사이드막(20)이 형성된다. In the case of forming the
이러한 과도한 두께를 갖는 상기 금속 실리사이드막(20)은 상기 단결정 실리 콘막(14) 내의 실리콘 원자들이 실리사이드 반응에 참여하기 위해 상기 금속 실리사이드막(20)쪽으로 일부 이동함으로서 상기 단결정 실리콘막(14)에는 보이드(24)가 생성된다. 이렇게 생성된 보이드(24)는 이 후 금속막(22)을 증착하여 콘택 플러그(30)를 형성할 경우 금속 물질이 채워지게 된다.The
상기와 같은 이유로, 상기 콘택 플러그를 형성할 시에 상기 단결정 실리콘막이 형성되어야 할 부위에까지 상기 금속 실리사이드 및 금속 물질이 형성되는 등의 공정 불량이 빈번하게 발생하게 된다.For the above reason, when the contact plug is formed, process defects such as the formation of the metal silicide and the metal material to the portion where the single crystal silicon film is to be formed frequently occur.
특히, 상기 콘택 플러그와 접속하는 부위의 단결정 실리콘막에는 트랜지스터의 콘택 영역(도시안됨)이 주로 형성되며, 상기와 같은 공정 불량이 발생하는 경우에는 상기 콘택 영역을 이루는 불순물 이온들이 대부분 침식됨으로서 상기 콘택 영역이 정상적으로 형성되지 못하게 된다. 이로 인해, 반도체 장치의 동작 불량이 발생하게 되고 신뢰성이 저하된다.Particularly, a contact region (not shown) of a transistor is mainly formed in a single crystal silicon film of a portion to be connected to the contact plug, and in the case where such a process defect occurs, most of the impurity ions forming the contact region are eroded. The area will not be formed normally. As a result, an operation failure of the semiconductor device occurs and the reliability is lowered.
본 발명의 목적은 서로 다른 두께를 갖는 금속 실리사이드막을 포함하는 스택형 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a stacked semiconductor device including a metal silicide film having a different thickness.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스택형 반도체 장치는 제조 방법에 있어서, 단결정 실리콘 기판에 형성된 층간 절연막들 및 상부 액티브 영역으로 이용되는 단결정 실리콘막 패턴을 상기 층간절연막들 사이에 형성한다. 이어서, 상기 단결정 실리콘 기판의 표면이 노출되도록 상기 층간 절연막들을 순차적으로 식각하여 상기 단결정 실리콘막 패턴의 측벽 및 상기 단결정 실리콘 기판의 일부분을 노출시키는 콘택홀을 형성한다. 이어서, 상기 콘택홀에 노출된 단결정 실리콘막 패턴의 측벽 표면에 질소를 이온 주입하여 질소 도핑영역을 형성한다. 이어서, 상기 층간 절연 구조물의 상부 표면, 콘택홀의 측벽 및 저면에 연속적으로 베리어 금속막을 형성한다. 상기 베리어 금속막에 열처리 공정을 수행하여 콘택홀에 노출된 단결정 실리콘 기판에 하부 금속 실리사이드막을 상기 질소 도핑영역이 형성된 단결정 실리콘막의 측벽에 측부 금속 실리사이드막을 형성한다. 그 결과 금속 실리사이드막을 포함하는 스택형 반도체 장치가 완성될 수 있다.In the stack-type semiconductor device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the interlayer insulating films formed on a single crystal silicon substrate and the single crystal silicon film pattern used as the upper active region are interposed between the interlayer insulating films. To form. Subsequently, the interlayer insulating layers are sequentially etched to expose the surface of the single crystal silicon substrate to form contact holes exposing sidewalls of the single crystal silicon pattern and portions of the single crystal silicon substrate. Subsequently, nitrogen is ion implanted into the surface of the sidewall of the single crystal silicon film pattern exposed to the contact hole to form a nitrogen doped region. Subsequently, a barrier metal film is continuously formed on the upper surface of the interlayer insulating structure, the sidewalls and the bottom of the contact hole. The barrier metal film is heat-treated to form a lower metal silicide film on the single crystal silicon substrate exposed to the contact hole, and a side metal silicide film is formed on the sidewall of the single crystal silicon film having the nitrogen doped region. As a result, a stacked semiconductor device including a metal silicide film can be completed.
상기 설명한 바와 같이, 상기 콘택홀에 의해 노출되는 단결정 실리콘막 측벽에 질소 도핑영역을 형성함으로써 단결정 실리콘 기판과 단졀정 실리콘 막에서 균일한 두께를 갖는 금속 실리사이드막을 형성할 수 있다. 즉, 상기 콘택홀의 측벽에 형성된 질소 도핑영역이 측부 금속 실리사이드막을 형성하기 위해 적용되는 실리콘의 확산을 방지할 수 있기 때문에 상기 단결정 실리콘막 패턴은 거의 침식되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 단결정 실리콘막 패턴의 침식으로 인해 발생되는 스택형 반도체 장치의 동작 불량을 감소시킬 수 있으며 궁극적으로는 스택형 반도체 장치의 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, by forming a nitrogen doped region on the sidewall of the single crystal silicon film exposed by the contact hole, a metal silicide film having a uniform thickness can be formed in the single crystal silicon substrate and the single crystal silicon film. That is, since the nitrogen doped region formed on the sidewall of the contact hole can prevent the diffusion of silicon applied to form the side metal silicide film, the single crystal silicon film pattern can be prevented from being substantially eroded. Therefore, the malfunction of the stacked semiconductor device caused by the erosion of the single crystal silicon film pattern may be reduced, and ultimately, the yield and reliability of the stacked semiconductor device may be improved.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 실리사이드막을 포함하는 스택형 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. 2 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a stacked semiconductor device including a metal silicide film according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 단결정 실리콘 기판(100) 상에 제1 층간 절연막(102)을 형성한다. 상기 제1 층간 절연막(102)은 실리콘 산화물을 증착시켜 형성할 수 있다. 일예로, 상기 제1 층간 절연막(102)은 고밀도 플라즈마(HDP) 산화물 또는 BPSG(BoroPhosphor Silicate Glass)을 이용하여 형성할 수 있다. 여기서, 상기 기판(100) 상에는 트랜지스터와 같은 반도체 단위 소자가 형성되어 있는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, a first interlayer
이어서, 상기 제1 층간 절연막(102)을 부분적으로 식각함으로서 상기 기판(100) 표면을 선택적으로 노출시키는 개구부(104)를 형성한다. 상기 개구부(104)를 형성한 후 상기 기판(100)의 표면 상에 형성되는 자연 산화막과 개구부 내에 존재하는 잔류물을 제거하기 위한 세정공정을 더 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 세정공정은 불화수소산(HF)을 포함하는 식각용액을 사용하여 수행할 수 있다.Subsequently, the first
상기 개구부(104) 저면에 노출되는 기판으로부터 상기 개구부(104) 내부를 완전히 채우도록 예비 에피택시얼막(도시안됨)을 성장시킨다. 상기 예비 에피택시얼막을 성장시킬 때 공정 온도가 약 750℃ 미만이면 성장이 용이하게 이루어지지 않기 때문에 바람직하지 않고, 상기 공정 온도가 약 1,250℃를 초과하면 에피택시얼막의 성장에 따른 공정 제어가 용이하지 않으므로 바람직하지 않다.A preliminary epitaxial layer (not shown) is grown to completely fill the inside of the
따라서, 상기 예비 에피택시얼막의 성장은 약 750 내지 1,250℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하고, 약 800 내지 900℃의 온도에서 수행하는 것이 보다 바람직하다.Therefore, the growth of the preliminary epitaxial film is preferably performed at a temperature of about 750 to 1,250 ° C, and more preferably at a temperature of about 800 to 900 ° C.
상기 예비 에피택시얼막을 형성하기 위한 상기 반응 가스는 실리콘 소스 가 스를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 소스 가스는 예컨대 실리콘테트라클로라이드(SiCl4), 실란(SiH4), 디클로로실란(SiH2Cl2), 트리클로로염화실란(SiHCl3) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하는 것이 바람직하고, 경우에 따라서 둘 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 본 실시예에서는 상기 반응 가스로서 주로 실리콘테트라클로라이드를 사용한다.Preferably, the reaction gas for forming the preliminary epitaxial film includes a silicon source gas. Examples of the silicon source gas include silicon tetrachloride (SiCl 4 ), silane (SiH 4 ), dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), trichlorochloride silane (SiHCl 3 ), and the like. It is preferable to use these individually, and you may mix and use two or more as needed. In this embodiment, mainly silicon tetrachloride is used as the reaction gas.
상기 예비 에피택시얼막을 연마하여 상기 제1 층간 절연막(102) 상부면과 동일 평면 상에 위치한 상부면을 갖는 에피택시얼막(106)을 형성한다. The preliminary epitaxial film is polished to form an
도 3을 참조하면, 상기 제1 층간 절연막(102) 및 에피택시얼막(106) 상에 비정질 실리콘막(도시안됨)을 형성한다. 상기 비정질 실리콘막은 일 예로 화학기상증착 공정을 수행하여 형성할 수 있다. Referring to FIG. 3, an amorphous silicon film (not shown) is formed on the first interlayer
이어서, 상기 비정질 실리콘막에 열처리하여 상기 비정질 실리콘막을 상변화시킨다. 상기 상변화에 의해 비정질 실리콘막은 단결정 실리콘막(108)전환된다. Subsequently, the amorphous silicon film is heat-treated to change the amorphous silicon film. The amorphous silicon film is switched to the single
구체적으로, 상기 열처리 공정에 의해 상기 비정질 실리콘막이 상변화되고, 이 때 상기 에피택시얼막(106)의 실리콘 물질이 시드로 작용함으로서 상기 비정질 실리콘막의 결정 구조가 단결정으로 변화된다.Specifically, the amorphous silicon film is phase-changed by the heat treatment process, and the silicon material of the
도 4를 참조하면, 상기 단결정 실리콘막(108)을 선택적으로 식각함으로서 상부 액티브 영역으로 제공되기 위한 단결정 실리콘막 패턴(108a)을 형성한다. 상기 단결정 실리콘막 패턴(108a)상에도 트랜지스터를 포함하는 단위 소자들을 다양하게 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4, the single
이어서, 상기 단결정 실리콘막 패턴(108a) 및 제1 층간 절연막(102) 상에 제2 층간 절연막(110)을 형성하다.Next, a second
도 5를 참조하면, 상기 제2 층간 절연막(110)을 부분적으로 식각함으로써 제2 콘택홀(112)을 형성한다. 계속하여, 상기 제1 층간 절연막(102)을 부분적으로 식각함으로써 상기 제2 콘택홀(112)과 연통하는 제1 콘택홀(114)을 형성한다. 이하에서는, 상기 제2 콘택홀(112) 및 제1 콘택홀(114)을 통칭하여 콘택홀(116)이라고 설명한다. 상기 콘택홀(116)을 형성함으로서, 상기 제2 층간 절연막(110) 및 제1 층간 절연막(102)은 제2 층간 절연막 패턴(110a) 및 제1 층간 절연막 패턴(102a)으로 전환된다. 이 때, 상기 콘택홀(116)은 그 내부면에 상기 단결정 실리콘막 패턴(108a)의 일부분이 노출되도록 형성된다. Referring to FIG. 5, the
상기 콘택홀(116)이 도 4에 도시된 에피택시얼막(106) 부위에 형성되는 경우에는 상기 제1 층간 절연막(102)뿐 아니라 상기 에피택시얼막(106)을 식각하는 공정도 함께 수행하여야 한다.When the
도 6을 참조하면, 상기 콘택홀(116)에 의해 노출되는 단결정 실리콘막 패턴(108a)의 측벽으로 질소를 이온 주입하여 상기 단결정 실리콘막 패턴의 측벽 표면에 질소 도핑 영역(118)을 형성한다.Referring to FIG. 6, nitrogen is ion implanted into the sidewall of the single crystal
상기 질소 도핑 영역을 형성하기 위한 질소 이온을 경사 이온 주입하여 형성하는 것이 바람직하다. 상기 경사 이온 주입은 상기 콘택홀 입구의 직경과 제2 층간절연막의 두께에 따라 이온 주입 각도가 선택적으로 달라질 수 있다. It is preferable to form nitrogen ions for forming the nitrogen doped region by gradient ion implantation. In the inclined ion implantation, the ion implantation angle may be selectively changed according to the diameter of the contact hole inlet and the thickness of the second interlayer insulating layer.
상기 질소 도핑 영역(118)은 질소 이온을 1 내지 20eV 에너지로 질소 이온을 이온 주입하여 형성할 수 있고, 특히 약 10eV 에너지로 질소 이온을 이온 주입하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 질소 도핑영역(118)은 0.1E15 내지 9 E15개의 질소 이온을 경사 이온 주입하여 형성하고, 특히 0.5E15 내지 5 E15개의 질소 이온을 경사 이온 주입하여 형성 할 수 있다.The nitrogen doped
상기한 방법으로 단결정 실리콘막 패턴(108a)의 측벽 표면에 형성된 질소 도핑 영역(118)은 이후 측벽 금속 실리사이드막(미도시)을 형성할 경우 상기 단결정 실리콘막 패턴에 포함된 실리콘(Si)이 베리어 금속막으로 확산되는 것을 방지할 수 있는 블러킹막으로 사용된다. 따라서, 상기 단결정 실리콘막 패턴의 측벽 표면에 형성되는 측벽 금속 실리사이드막의 형성 두께를 조절할 수 있다.In the method described above, the nitrogen doped
도 7을 참조하면, 상기 콘택홀(116)의 측벽, 저면, 상기 질소 도핑 영역(118)을 포함하는 단결정 실리콘막 패턴(180a)의 측벽 및 상기 제2 층간 절연막 패턴(110a) 상부면에 연속적으로 베리어 금속막(120)을 형성한다.Referring to FIG. 7, the sidewalls and bottom surfaces of the
상기 베리어 금속막(120)은 예컨대 티타늄, 탄탈륨, 코발트, 티타늄 질화물, 탄탈늄 질화물 및 코발트 질화물등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하는 것이 바람직하고, 경우에 따라서 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 즉, 상기 제1 베리어 금속막(120)은 단일 금속막 구조를 갖거나 금속막/금속질화막이 적층된 구조를 갖도록 형성할 수 있다. 본 실시예의 베리어 금속막(120)은 티타늄막/티타늄질화막이 적층된 구조를 갖는 것이 바람직하다. 상기 베리어 금속막(120)은 제1 두께를 갖는 제1 금속 실리사이드막을 형성하기 위한 충분한 두께의 금속막을 포함하는 것이 바람직하다.The
또한, 상기 베리어 금속막(120)은 화학적 기상증착 공정으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 화학적 기상증착 공정은 콘택홀 내에 실질적으로 동일한 두께를 갖는 베리어 금속막을 형성할 수 있다. 일 예로 상기 베리어 금속막(130)인 티타늄막은 상기 콘택홀 내로 TiCl4가스를 플로우시킨 이후 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the
한편, 상기 베리어 금속막을 증착시키는 공정은 고온에서 진행되기 때문에 베리어 금속막과 기판과 실리콘막의 실리콘이 불가피하게 실리사이드 반응을 할 수 있다.On the other hand, since the process of depositing the barrier metal film proceeds at a high temperature, the silicon of the barrier metal film, the substrate and the silicon film may inevitably undergo a silicide reaction.
도면에 도시하지 않았지만, 상기 베리어 금속막(120)에 에치백 공정을 더 수행할 수 있다. 상기 에치백 공정은 상기 화학적 기상증착 공정으로 형성된 베리어 금속막으로 인해 불량하진 콘택홀(116) 입구의 프로파일을 개선하기 위하여 수행된다. 이후, 상기 베리어 금속막(120)이 형성된 콘택홀 내에 잔류하는 식각 잔류물을 제거하기 위한 세정공정을 더 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 세정공정은 불화수소산(HF)을 포함하는 식각용액을 사용하여 수행할 수 있다.Although not illustrated, an etch back process may be further performed on the
도 8을 참조하면, 급속 열처리 공정을 수행하여 상기 콘택홀에 노출된 단결정 실리콘 기판(100) 즉, 콘택홀의 저면에 하부 금속 실리사이드막(142)을 형성하고, 상기 질소 도핑 영역이 형성된 단결정 실리콘막 패턴(108a)의 측벽에 측부 금속 실리사이드막(144)을 형성한다. Referring to FIG. 8, a single
상기 하부 금속 실리사이드막(142)은 상기 기판을 약 850 이하의 온도에서 급속 열처리할 경우 상기 콘택홀에 노출된 단결정 실리콘 기판의 실리콘과 상기 기판에 면접되는 베리어 금속막(120)이 실리사이드 반응하여 형성된다. 상기 콘택홀(116)의 저면에 하부 금속 실리사이드막(142)이 형성됨에 따라 콘택 저항이 감소된다. 베리어 금속막이 티타늄막을 포함할 경우 상기 열처리 온도는 약 650℃를 갖는 것이 바람직하다. The lower
상기 제2 금속 실리사이드막(144)은 상기 기판을 약 850 이하의 온도에서 급속 열처리할 경우 상기 질소 도핑 영역(118)이 형성된 단결정 실리콘막 패턴의 측벽에 포함된 실리콘과 상기 실리콘막 패턴의 측벽과 면접되는 베리어 금속막(120)이 실리사이드 반응하여 형성된다. 이때, 상기 질소 도핑 영역이 실리콘의 확산을 차단하기 때문에 상기 단결정 실리콘막 패턴의 측벽에는 하부 금속 실리사이드와 실질적으로 균일한 두께 또는 보다 작은 두께를 갖는 측부 금속 실리사이드막이 형성된다.The second
설명한 바와 같이, 질소 이온을 경사 이온주입으로 형성된 질소 도핑 영역은 상기 제1 금속 실리사이드막(142)과 제2 금속 실리사이드막(144)이 서로 다른 두께를 갖도록 형성하는데 기여함으로써 상기 단결정 실리콘막 패턴(108a)까지 금속 실리사이드막이 침투함에 따라 발생하는 불량을 감소시킬 수 있다. As described above, the nitrogen doped region in which the nitrogen ions are formed by the gradient ion implantation contributes to forming the first
도 9를 참조하면, 상기 금속 실리사이드막이 형성된 결과물의 콘택홀(116)을 매몰하도록 금속막(도시안됨)을 증착하고, 상기 제2 층간 절연막 패턴(110a)이 노출되도록 평탄화함으로써 상기 콘택홀(116) 내부에 매몰된 금속막 패턴(150)인 콘택 플러그를 형성한다. 상기 콘택 플러그(150)는 텅스텐, 알루미늄 또는 구리를 사 용하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 9, a metal layer (not shown) is deposited to bury the
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 질소 도핑영역을 이용하여 하부 금속 실리사이드막과 즉부 금속 실리사이드막을 균일하게 형성할 수 있도록 함으로써 스택형 반도체 소자의 콘택 플러그 형성시 빈번히 발생하는 단결정 실리콘막 패턴의 침식을 감소시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to uniformly form the lower metal silicide film and the instant metal silicide film by using the nitrogen doped region, thereby preventing the erosion of the single crystal silicon film pattern frequently generated when forming the contact plug of the stacked semiconductor device. Can be reduced.
또한, 상기 단결정 실리콘막 패턴으로 금속 실리사이드막 패턴 또는 금속막 패턴이 침식함으로써 단결정 실리콘막 패턴에 형성되는 각 트랜지스터들에 발생되는 동작 불량을 최소화할 수 있다. In addition, since the metal silicide film pattern or the metal film pattern is eroded by the single crystal silicon film pattern, malfunction of the transistors formed in the single crystal silicon film pattern may be minimized.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020050040538A KR20060118078A (en) | 2005-05-16 | 2005-05-16 | Method of manufacturing the stacked semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020050040538A KR20060118078A (en) | 2005-05-16 | 2005-05-16 | Method of manufacturing the stacked semiconductor device |
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KR20060118078A true KR20060118078A (en) | 2006-11-23 |
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ID=37705356
Family Applications (1)
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KR1020050040538A KR20060118078A (en) | 2005-05-16 | 2005-05-16 | Method of manufacturing the stacked semiconductor device |
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-
2005
- 2005-05-16 KR KR1020050040538A patent/KR20060118078A/en not_active Application Discontinuation
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