KR940004450B1 - 반도체장치의 제조방법 - Google Patents

반도체장치의 제조방법 Download PDF

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후미토모 마츠오카
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가부시키가이샤 도시바
아오이 죠이치
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Abstract

내용 없음.

Description

반도체장치의 제조방법
제1도는 본 발명의 1실시예의 공정도.
제2도는 종래예의 공정도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체기판 2 : 소자분리용 산화막
3 : 게이트산화막 4 : 게이트전극
5 : 확산층 6 : 층간절연막
7,71: 콘택트홀 8 : 비정질 Si막
81: 단결정 Si막 9 : 단결정 Al
10 : 텅스텐
[산업상의 이용분야]
본 발명은 반도체장치의 제조방법에 광한 것으로, 특히 단결정 Al배선 및 그 접촉형성에 사용되는 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
종래의 반도체장치의 있어서, 통상 이용되고 있는 접촉 및 배선의 형성방법에 대해 그 주된 공정을 제2도를 참조해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제2a도에 나타낸 바와 같이, 예컨대 p형 반도체기판(21)상에 선택산화법에 의해 소자분리영역(22)을 형성하고, 그 후 소자영역상에 열산화법에 의해 게이트 산화막(23)을 10nm정도 형성한다. 그후, 예컨대, n형으로 도우프된 다결정실리콘을 200~300nm정도 퇴적한 후, 사진식각법을 이용해서 소정형상으로 형성하여 게이트전극(24)으로 한다. 더욱이, 그후 이 게이트전극을 마스크로 하여 자기정합적으로 확산층(25)을, 예컨대 AS를 50keV의 가속에너지로 5×1015cm-2정도 이온주입함으로써 형성한다. 그후, 층간절연막(26)으로서, 예컨대 SiO2를 화학기상성장법에 의해 500~1000nm정도 퇴적한다.
그다음에 이 층간절연막(26)을 사진식각법에 의해 소정형상으로 개구하여, 확산층 및 게이트전극과, 그후 형성되는 금속배선과의 접속구멍으로 될 콘택트홀(27)을 형성한다. 그후, 제2b도에 나타낸 바와 같이 금속배선으로서, 예컨대 Al막(28)을 스퍼터법에 의해 500nm정도 중착하고, 이것을 제2c도에 나타낸 바와(5)을, 예컨대 As를 50keV의 가속에너지로 5×1015cm-2정도 이온주입함으로써 형성한다. 그후 층간절연막(6)으로서, 예컨대 SiO를 화학기상성장법에 의해 500~1000nm정도 퇴적한다. 그 다음에 이 층간절연막(6)에 사진식각법에 의해 소정형상으로 개구하여, 확산층 및 게이트전극과, 그후 형성되는 금속배선의 접속구멍으로 될 콘택트홀(7)을 형성한다. 그후, 이 구조에 대해 화학기상성장법 등에 의해 비정질의 Si막(8)을 100nm정도 퇴적한다.
다음에 제1b도에 나타낸 바와 같이, 상술한 비정질 Si막(8)을, 예컨대 500~600℃ 정도의 열처리에 의해 콘택트홀(7)의 저부에 존재하는 기판단결정 Si시드로서 고상에픽택셜성장시켜 단결정화한다. 그후, 이 단결정화된 Si막(81)상에, 예컨대 열 CVD법 등을 이용하여 단결정의 Al(9)을 5000Å정도 퇴적한다.
그후, 제1c도에 나타낸 바와 같이 사진식각법을 이용하여 상술한 콘택트홀(7)의 영역을 포함하는 근방의 Al을 제거하고 다시 콘택트홀(71)을 형성한다.
그다음에 제1d도에 나타낸 바와 같이, 상술한 콘택트홀(71)에 대해, 예컨대 WF6를 이용한 화학기상성장법에 의해 W층(10)을 노출된 Si기판상에 선택적으로 퇴적한다. 이때, 콘택트홀(71)의 저부에 존재하는 불순물을 첨가하지 않은 Si막(81)은 W층(10)을 퇴적시킬때에 환원되어 버려, W층(10)은 불순물이 첨가된 Si확산층(5)과 직접 접촉하게 된다. 그후, 제1e도에 나타낸 바와 같이 상술한 단결정 Al층(9)을 사진식각법에 의해 소정형상으로 형성하여 금속배선층(91)을 얻는다.
제1도의 제조방법에 의하면, 단결정화된 Si막(81)상에 Al막(9)을 형성하기 때문에, 층간절연막(6)상에 직접 Al막을 형성한 경우에 비해 Al막(9)을 단결정화하기 쉽고, 양질의 단결정 Al(9)을 얻을 수 있다. 또, Al을 단결정화할때에 Si내로의 합금스파이크(alloy spike)가 문제로 되지만, 본 실시예에서는 콘택트홀 저부의 확산층(5)상에 Si막(81)을 더 퇴적하고 있기 때문에, 합금스파이크가 확산층에 돌발(突拔)하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 본 실시예에서는 콘택트홀 저부의 불순물을 첨가하지 않은 Si층(81)을 W층(10)에 의해 환원시켜 버리게 되므로, W층(10)이 기판의 확산층(5)과 직접 접촉하게 되어 확산층(5)의 도전형에 관계없이 저저항의 접촉을 형성할 수 있게 된다. 또, W층(10)이 콘택트홀(71)을 매립해 버리게 되므로, 배선층 표면을 전체적으로 평탄하게 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 본 실시예에만 한정되지 않고 여러가지의 응용이 가능하다. 예컨대, 본 실시예에 있어서는 콘택트홀 저부의 단결정 Si를 시드로 한 비정질 Si의 에피택셜성장에 있어서 고상(固相)성장을 이용하고 있지만, 이것에 한정될 필요는 없고, 용융시켜 재결정화하는 다른 방법 등을 이용해도 좋다. 또, 단결정Al을 퇴적하는 방법에 관해서는, 화학기상성장법에 한정될 필요는 없고, 클러스터 이온빔(cluster ion beam)법 등을 이용해서 행해도 좋다. 더욱이, 본 실시예에 있어서는 콘택트홀을 매립하는 방법으로서 Si상에 선택적으로 W를 형성하는 방법을 이용하고 있지만, 이것에 한정될 필요는 없고, W를 전면에 퇴적한 후 에치백(etch-back)하는 방법을 이용해도 좋다.또, 본 실시예에 있어서는 콘택트홀부의 단결정 Al을 제거하기 위한 사진식각과 금속배선을 형성하기 위한 사진식각을 별도로 행하고 있지만, 콘택트홀을 매립할 때에 이용하는 W의 퇴적을 실시예에 나타낸 바와 같은 Si에 선택적으로 퇴적하는 방법으로 하면, 상술한 사진식각은 한번에 끝마쳐도 상관없다. 또 본 발명에 있어서는, Al막 아래에 배치되는 단결정 반도체막은 순수 단결정이 아니라 다소의 입자계(입자직경이 10㎛ 이상의 단결정 또는 다결정으로 된다)가 있어도 좋다.
한편, 본 발명의 특허청구의 범위의 각 구성요건에 병기한 참조부호는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로서, 본 발명의 기술적 범위를 도면에 도시된 실시예에 한정할 의도로 병기한 것은 아니다.
[발명의 효과]
본 발명에서 설명한 제조방법을 이용함으로써, 금속배선층으로서 단결정화된 Al을 사용할 수 있기 때문에 고속·고신뢰성의 집적회로를 얻을 수 있게 된다. 또, Al을 단결정화할 때에 Si내로의 합금스파이크가 문제로 되지만, 본 발명에서는 콘택트홀 저부의 확산층상에 Si를 더 퇴적하고 있기 때문에, 합금스파이크가 확산층에 돌발하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에서는 콘택트홀 저부의 불순물을 첨가하지 않은 Si층을 W에 의해 환원시켜 버리기 때문에, W가 기판의 확산층과 직접 접촉하게 되어 확산층의 도전형에 관계없이 저저항의 접촉을 형성할 수 있게 되는 등의 잇점을 얻을 수 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 단결정의 반도체기판(1)상에 절연막(6)을 형성하는 공정과, 이 절연막(6)에 상기 반도체기판(1)에 도달하는 제1콘택트홀(7)을 형성하는 공정, 이 제1콘택트홀(7)의 내부 및 상기 절연막(6)상에 비정질 반도체막(8)을 형성하는 공정, 이 비정질 반도체막(8)을 단결정화하여 단결정 반도체막(81)을 형성하는 공정, 이 단결정 반도체막(81)상에 단결정 알루미늄(9)을 형성하는 공정, 이 단결정 알루미늄막(9)을 선택적으로 제거하여 상기 제1콘택트홀(7)과 포개지는 제2콘택트홀(71)을 형성하는 공정 및 이 제2콘택트홀(71)의 내부에 텅스텐(10)을 매립함과 더불어 상기 제2콘택트홀(71) 저부의 상기 단결정 반도체막(81)을 환원반응 시키는 공정을 갖춘 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
KR1019910003653A 1990-03-16 1991-03-07 반도체장치의 제조방법 KR940004450B1 (ko)

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