KR100559036B1 - 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 게이트 라인과 상층 금속 배선간의 접촉 저항을 줄일 수 있도록한 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법에 관한 것으로, 반도체 기판상에 게이트 산화막,제 1 전극 물질층,제 2 전극 물질층을 차례로 적층 형성하는 단계;상기 제 1,2 전극 물질층을 선택적으로 식각하여 제 1,2 전극 물질 패턴층이 적층되는 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 게이트 전극의 양측 반도체 기판의 표면내에 불순물 이온을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계;전면에 층간 절연막을 형성하고 층간 절연막 및 상기 제 2 전극 물질 패턴층을 일정 깊이 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계;상기 콘택홀을 포함하는 전면에 금속 배선 물질층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
금속배선,콘택저항
Description
도 1은 종래 기술의 반도체 소자의 배선간의 콘택 구조를 나타낸 단면도
도 2a내지 도 2f는 본 발명에 따른 반도체 소자의 배선 콘택을 위한 공정 단면도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
21. 반도체 기판 22. 게이트 산화막
23. 제 1 전극 물질층 24. 제 2 전극 물질층
25. 게이트 전극 26a.26b. 소오스/드레인
27. 층간 절연막 28. 콘택홀
29. 상부 배선 물질층
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 게이트 라인과 상층 금속 배선간의 접촉 저항을 줄일 수 있도록한 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 반도체 소자의 금속 배선 및 콘택 공정에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술의 반도체 소자의 배선간의 콘택 구조를 나타낸 단면도이다.
종래 기술에서 게이트 전극과 상부 배선간의 콘택 공정은 먼저, 반도체 기판(1)상에 게이트 산화막(2)을 형성하고 게이트 산화막(2)상에 게이트 형성용 물질층, 예를들면 폴리 실리콘을 증착하고 선택적으로 패터닝하여 게이트 전극(3)을 형성한다.
그리고 상기 게이트 전극(3)을 마스크로 반도체 기판(1)의 표면내에 불순물 이온을 주입하여 소오스/드레인(4a)(4b)을 형성한다.
이어, 전면에 층간 절연층으로 산화막(5)을 증착하고 선택적으로 패터닝하여 콘택홀을 형성한다.
여기서, 콘택홀 형성은 상기 게이트 전극(3)이 노출되도록 형성한다.
그리고 상기 콘택홀을 포함하는 전면에 스퍼터링 공정으로 금속층(6)을 증착 형성하여 상부 배선을 형성한다.
이와 같은 종래 기술의 금속 배선 및 콘택 공정에서는 상부 금속 물질과 게이트 전극 물질간의 저항 및 콘택 면적에 따른 저항등이 소자의 특성에 영향을 준다.
이와 같은 종래 기술의 반도체 소자의 금속 배선 및 콘택 공정에 있어서는 다음과 같은 문제가 있다.
첫째, 게이트 전극을 구성하는 폴리 실리콘과 상부 배선을 구성하는 금속간의 콘택 저항이 커 소자의 동작 신뢰성에 영향을 준다.
둘째, 콘택홀 형성시에 단층으로 구성된 게이트 전극의 신호 전달 특성을 보호하기 위하여 식각 깊이를 크게 할 수 없으므로 콘택 저항이 크다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 반도체 소자의 금속 배선 형성 및 콘택 공정의 문제를 해결하기 위한 것으로, 게이트 라인과 상층 금속 배선간의 접촉 저항을 줄일 수 있도록한 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법은 반도체 기판상에 게이트 산화막,제 1 전극 물질층,제 2 전극 물질층을 차례로 적층 형성하는 단계;상기 제 1,2 전극 물질층을 선택적으로 식각하여 제 1,2 전극 물질 패턴층이 적층되는 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 게이트 전극의 양측 반도체 기판의 표면내에 불순물 이온을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계;전면에 층간 절연막을 형성하고 층간 절연막 및 상기 제 2 전극 물질 패턴층을 일정 깊이 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계;상기 콘택홀을 포함하는 전면에 금속 배선 물질층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형 성 및 콘택 공정에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a내지 도 2f는 본 발명에 따른 반도체 소자의 배선 콘택을 위한 공정 단면도이다.
본 발명은 게이트 전극을 다층으로 구성하고 식각 깊이를 충분히 갖도록하여 상부 배선과의 접촉 저항을 줄일 수 있도록한 것이다.
먼저, 도 2a에서와 같이, 반도체 기판(21)상에 게이트 산화막(22),제 1 전극 물질층(23),제 2 전극 물질층(24)을 차례로 형성한다.
여기서, 상기 제 1 전극 물질층(23)은 550℃ 이하의 저온 증착 공정으로 형성되는 저온 폴리 실리콘층이고, 제 2 전극 물질층(24)은 550℃ 이상의 고온 증착 공정으로 형성되는 고온 폴리 실리콘층이다.
이때, 제 2 전극 물질층(24)을 고온 폴리 실리콘으로 형성하는 공정시에 비결정 폴리 실리콘이 동시에 증착된다.
그리고 제 2 전극 물질층(24)은 제 1,2 전극 물질층(23)(24)의 전체 두께의 50%가 넘는 두께로 형성한다.
이어, 도 2b에서와 같이, 상기 제 1,2 전극 물질층(23)(24)을 선택적으로 식각하여 제 1 전극 물질 패턴층(23a),제 2 전극 물질 패턴층(24a)이 적층되는 게이트 전극(25)을 형성한다.
그리고 도 2c에서와 같이, 상기 게이트 전극(25)을 마스크로하여 반도체 기판(21)의 표면내에 불순물 이온을 주입하여 소오스/드레인 영역(26a)(26b)을 형성한다.
이어, 도 2d에서와 같이, 상기 셀 트랜지스터가 형성된 전면에 층간 절연막(27)을 형성한다.
상기 층간 절연막(27)은 산화막을 사용한다.
그리고 도 2e에서와 같이, 상기 층간 절연막(27)을 선택적으로 식각하여 콘택홀(28)을 형성한다.
여기서, 상기 콘택홀(28)은 제 2 전극 물질 패턴층(24a)의 두께의 20% ~ 80%의 두께가 제거되도록 형성한다.
이어, 도 2f에서와 같이, 상기 콘택홀(28)을 포함하는 전면에 스퍼터링 공정으로 상부 배선 물질층(29)을 형성한다.
이와 같은 본 발명에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성 및 콘택 공정은 게이트 전극을 다중층으로 형성하여 게이트 주배선으로 사용되는 하부의 전극 물질층은 콘택홀 형성시에 식각되지 않도록하고 상부의 전극 물질층을 식각하여 콘택 면적을 충분히 확보한다.
게이트 전극으로의 특성에 적합한 물질로 하부층을 구성하고 콘택저항이 작은 물질로 상부층을 구성하여 콘택 저항을 줄일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
게이트 전극과 상부의 금속 배선과의 접촉 면적을 충분히 확보할 수 있고, 상부 게이트층을 형성하기 위한 저온 폴리 실리콘 증착시에 비결정 실리콘이 증착 되어 금속과의 콘택 저항을 줄일 수 있다.
이는 소자의 동작 특성 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (5)
- 반도체 기판상에 게이트 산화막,제 1 전극 물질층,제 2 전극 물질층을 차례로 적층 형성하는 단계;상기 제 1,2 전극 물질층을 선택적으로 식각하여 제 1,2 전극 물질 패턴층이 적층되는 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 게이트 전극의 양측 반도체 기판의 표면내에 불순물 이온을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계;전면에 층간 절연막을 형성하고 층간 절연막 및 상기 제 2 전극 물질 패턴층을 일정 깊이 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계;상기 콘택홀을 포함하는 전면에 금속 배선 물질층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 전극 물질층은 550℃ 이하의 저온 증착 공정으로 형성되는 저온 폴리 실리콘이고, 제 2 전극 물질층은 550℃ 이상의 고온 증착 공정으로 형성되는 고온 폴리 실리콘인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 제 2 전극 물질층을 제 1,2 전극 물질층의 전체 두께의 50%가 넘는 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방 법.
- 제 1 항에 있어서, 콘택홀을 제 2 전극 물질 패턴층 두께의 20% ~ 80%의 두께가 제거되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 2 전극 물질층으로 고온 폴리 실리콘을 증착하는 공정시에 비결정 실리콘이 동시에 증착되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법.
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