KR19990030794A - 반도체장치의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 반도체장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체장치의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 반도체장치에 관한 것이다.

본 발명은, 반도체기판 상에 티타늄막을 형성시킨 후, 상기 티타늄막의 하부는 티타늄실리사이드막으로, 상부는 티타늄나이트라이드막으로 전환시키는 공정을 수행하는 단계; 상기 전환공정의 수행으로 전환된 티타늄나이트라이드막 상에 티타늄나이트라이드막을 형성시킨 후, 상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정을 수행하는 단계; 및 상기 티타늄나이트라이드막 상에 텅스텐막을 형성시키는 단계를 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.

따라서, 텡스텐막의 형성시 발생되는 불량을 제거시킴으로써 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Description

반도체장치의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 반도체장치.

본 발명은 반도체장치의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 반도체장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체기판 상에 형성되는 티타늄막(Ti Film)을 그 하부는 티타늄실리사이드막(TiSi₃Film)으로, 그 상부는 티타늄나이트라이드막(TiN Film)으로 전환시킨 반도체장치의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 반도체장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체장치의 제조에서는 공정수행시 하부막에 대한 손상정도를 감소시키기 위하여 티타늄막 및 티타늄나이트라이드막을 순차적으로 형성시킨 후, 금속막을 형성시킨다.

그리고 상기 금속막은 주로 알루미늄막(Al Film)을 형성시키고 있으나, 최근의 반도체장치의 제조에서는 텅스텐막(W Film) 등과 같은 금속막을 형성시키기도 한다.

여기서 종래의 텅스텐막을 형성시키는 공정은 먼저, 도1에 도시된 바와 같이 반도체기판(10) 상에 티타늄막(12) 및 티타늄나이트라이드막(14)을 순차적으로 형성시킨다.

여기서 상기 티타늄나이트라이드막(14)의 형성시 상기 티타늄나이트라이드막(14)에는 밤부(Bamboo)구조가 나타나는 것이 일반적이다.

이에 따라 질소가스(N₂Gas) 또는 암모니아가스(NH₃Gas) 등을 이용한 공정을 수행한다.

따라서 도2에 도시된 바와 같이 상기 반도체기판(10) 상에 형성된 티타늄막(12)의 하부를 티타늄실리사이드막(15)으로 전환시키고, 상기 티타늄나이트라이드막(14)의 밤부구조를 치밀한 구조로 전환시킨다.

즉, 상기와 같은 공정의 수행으로 상기 티타늄막(12)의 하부를 티타늄실리사이드막(15)을 전환시킴으로써 콘택(Contact)저항을 향상시키고, 또한 상기 티타늄나이트라이드막(14)의 구조를 치밀한 구조로 강화시킨다.

그러나 상기와 같은 공정의 수행에도 불구하고 종래에는 후속되는 텅스텐막의 형성시 생성되는 육불화텅스텐가스(WF₆Gas)가 상기 티타늄나이트라이드막(14)을 뚫고 티타늄막(12)과 반응하는 현상이 빈번하게 발생하였다.

이에 따라 상기 육불화텅스텐가스와 티타늄막(12)이 반응하여 상기 티타늄막(12)이 손상되는 불량이 발생하였다.

따라서 종래의 반도체장치의 제조에서는 텅스텐막의 형성시 불량이 빈번하게 발생하여 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 텅스텐막의 형성시 발생하는 불량을 제거함으로써 생산성을 향상시키기 위한 반도체장치의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 반도체장치를 제공하는 데 있다.

도1 및 도2는 종래의 반도체장치의 제조방법을 나타내는 단면도이다.

도3 내지 도6은 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 20 : 반도체기판 12, 22 : 티타늄막

14, 25, 26 : 티타늄나이트라이드막 15, 23 : 티타늄실리사이드막

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법은, 반도체기판 상에 형성되는 티타늄막을 그 하부는 티타늄실리사이드막으로, 상부는 티타늄나이트라이드막으로 전환시키는 공정을 수행하는 단계를 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 티타늄막은 550Å 내지 650Å 정도의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.

상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 500℃ 이상의 온도로 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 30초 이상의 시간으로 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 질소가스를 이용하여 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 암모니아가스를 이용하여 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법은, 반도체기판 상에 티타늄막을 형성시킨 후, 상기 티타늄막의 하부는 티타늄실리사이드막으로, 상부는 티타늄나이트라이드막으로 전환시키는 공정을 수행하는 단계; 상기 전환공정의 수행으로 전환된 티타늄나이트라이드막 상에 티타늄나이트라이드막을 형성시킨 후, 상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정을 수행하는 단계; 및 상기 티타늄나이트라이드막 상에 텅스텐막을 형성시키는 단계를 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 티타늄막은 550Å 내지 650Å 정도의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.

상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 500℃ 이상의 온도로, 30초 이상의 시간으로 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 질소가스 또는 암모니아가스를 이용하여 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 티타늄나이트라이막은 800Å 내지 1,000Å 정도의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.

상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정은 500℃ 이상의 온도로 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정은 30초 이하의 시간으로 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정은 질소가스 또는 암모니아가스를 이용하여 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 텅스텐막은 화학기상증착법공정을 수행하여 형성시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 반도체장치는, 티타늄막을 그 하부는 티타늄실리사이드막으로, 그 상부는 티타늄나이트라이드막으로 전환시킨 전환막을 구비함을 특징으로 한다.

상기 전환막으로 전환되는 티타늄막은 550Å 내지 650Å 정도의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.

상기 전환막 상에 티타늄라나이트라이드막 및 텅스텐막이 순차적으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 티타늄나이트라이드막은 800Å 내지 1,000Å 정도의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3 내지 도6은 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.

먼저, 도3은 반도체기판(20) 상에 티타늄막(22)을 형성시킨 상태를 나타내고, 도4는 상기 티타늄막(22)을 그 하부는 티타늄실리사이드막(23)으로, 그 상부는 티타늄나이트라이드막(25)으로 전환시킨 상태를 나타낸다.

여기서 본 발명은 상기 티타늄막(22)을 550Å 내지 650Å 정도의 두께로 형성시킬 수 있고, 실시예에서는 600Å의 두께로 형성시킨다.

그리고 본 발명은 질소가스 또는 암모니아가스를 이용하여 500℃ 이상의 온도에서 30초 이상의 시간으로 공정을 수행함으로써 상기 티타늄막(22)을 티타늄실리사이드막(23)과 티타늄나이트라이드막(25)으로 전환시킬 수 있고, 실시예는 질소가스를 이용하고, 550℃의 온도에서 40초동안 공정을 수행한다.

여기서 상기 티타늄막(22)을 전환시키는 공정은 수행은 상기 티타늄막(22)의 두께에 따라 공정의 수행시간이 다소 차이가 있을 수 있다.

또한 본 발명은 상기 공정을 충분한 시간동안 수행하여 상기 티타늄막(22)을 상기 티타늄실리사이드막(23) 및 티타늄나이트라이드막(25)으로 거의 모두 전환되도록 한다.

그리고 도5는 상기 티타늄막(22)의 상부가 티타늄나이트라이드막(25)으로 전환된 상부에 티타늄라이트라이드막(26)을 형성시킨 상태를 나타내고, 도6은 상기 티타늄나이트라이드막(26)의 형성시 나타나는 밤부구조를 치밀한 구조로 강화시킨 상태를 나타낸다.

여기서 본 발명은 상기 티타늄나이트라이드막(26)을 800Å 내지 1,000Å 정도의 두께로 형성시킬 수 있고, 실시예에서는 900Å의 두께로 형성시킨다.

또한 본 발명은 상기 티타늄나이트라이드막(26)을 강화시키는 공정을 질소가스 또는 암모니아가스를 이용하여 500℃ 이상의 온도에서 30초 이하의 시간으로 공정을 수행할 수 있고, 실시예에서는 질소가스를 이용하여 550℃의 온도에서 25초의 시간으로 공정을 수행한다.

계속해서 화학기상증착공정을 수행하여 상기 티타늄나이트라이드막(26) 상에 텅스텐막(도시되지 않음)을 형성시킨다.

본 발명은 상기 티타늄나이트라이드막(26)의 밤부구조가 치밀한 구조로 강화시키고, 또한 상기 티타늄막(22)을 티타늄실리사이드막(23) 및 티타늄나이트라이드막(25)으로 전환시킴으로 인해 텅스텐막의 형성시 발생하는 불량을 제거할 수 있다.

전술한 구성으로 이루어지는 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 작용 및 효과에 대하여 설명한다.

먼저, 반도체기판(20) 상에 티타늄막(22)을 600Å의 두께로 형성시킨 후, 질소가스를 이용하여 550℃의 온도에서 40초의 시간으로 공정을 수행한다.

여기서 상기 질소가스가 반도체기판(20)과 반응을 하여 상기 티타늄막(22)의 하부를 티타늄실리사이드막(23)으로 전환시키고, 상부는 티타늄막(22)과 반응을 하여 티타늄나이트라이드막(25)으로 전환시킨다.

그리고 상기 전환공정의 수행으로 전환된 티타늄나이트라이드막(25) 상에 티타늄나이트라이드막(26)을 900Å의 두께로 형성시킨다.

계속해서 상기 티타늄나이트라이막(26)의 형성시 상기 티타늄나이트라이드막(26)에 나타나는 밤부구조를 치밀한 구조로 강화시키는 공정을 수행한다.

여기서 상기 티타늄나이트라이드막(26)을 강화시키는 공정은 질소가스를 이용하여 550℃의 온도에서 25초의 시간으로 공정을 수행한다.

그리고 화학기상증착공정을 수행하여 상기 티타늄나이트라이드막(26) 상에 텅스텐막(도시되지 않음)을 형성시킨다.

이러한 구성으로 이루어지는 본 발명은 상기 티타늄막(22)을 티타늄실리사이드막(23) 및 티타늄나이트라이드막(25)으로 전환시켜 텅스텐막의 형성시 발생되는 육불화텅스텐가스와 반응을 일으키는 대상을 제거함으로써 이에 따른 불량을 제거할 수 있다.

또한 상기 티타늄나이트라이막(26)을 형성시킨 후, 상기 티타늄나이트라이드막(26)을 강화시키는 공정을 수행하여 치밀한 구조로 형성시킴으로써 상기 텡스텐막의 형성시 발생하는 불량을 제거할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 텡스텐막의 형성시 발생되는 불량을 제거시킴으로써 생산성이 향상되는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (19)

1. 반도체기판 상에 형성되는 티타늄막(Ti Film)을 그 하부는 티타늄실리사이드막(TiSi₃Film)으로, 상부는 티타늄나이트라이드막(TiN Film)으로 전환시키는 공정을 수행하는 단계를 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 티타늄막은 550Å 내지 650Å 정도의 두께로 형성시킴을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 500℃ 이상의 온도로 공정을 수행함을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 30초 이상의 시간으로 공정을 수행함을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 질소가스(N₂Gas)를 이용하여 공정을 수행함을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 암모니아가스(NH₃Gas)를 이용하여 공정을 수행함을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.
7. 반도체기판 상에 티타늄막을 형성시킨 후, 상기 티타늄막의 하부는 티타늄실리사이드막으로, 상부는 티타늄나이트라이드막으로 전환시키는 공정을 수행하는 단계;

   상기 전환공정의 수행으로 전환된 티타늄나이트라이드막 상에 티타늄나이트라이드막을 형성시킨 후, 상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정을 수행하는 단계; 및

   상기 티타늄나이트라이드막 상에 텅스텐막(W Film)을 형성시키는 단계;

   를 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 티타늄막은 550Å 내지 650Å 정도의 두께로 형성시킴을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 500℃ 이상의 온도로, 30초 이상의 시간으로 공정을 수행함을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 티타늄막을 전환시키는 공정은 질소가스 또는 암모니아가스를 이용하여 공정을 수행함을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 티타늄나이트라이드막은 800Å 내지 1,000Å 정도의 두께로 형성시킴을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정은 500℃ 이상의 온도로 공정을 수행함을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.
13. 제 7 항에 있어서,

    상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정은 30초 이하의 시간으로 공정을 수행함을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.
14. 제 7 항에 있어서,

    상기 티타늄나이트라이드막을 강화시키는 공정은 질소가스 또는 암모니아가스를 이용하여 공정을 수행함을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.
15. 제 7 항에 있어서,

    상기 텅스텐막은 화학기상증착공정(CVD)을 수행하여 형성시킴을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.
16. 티타늄막을 그 하부는 티타늄실리사이드막으로, 그 상부는 티타늄나이트라이드막으로 전환시킨 전환막을 구비함을 특징으로 하는 반도체장치.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 전환막으로 전환되는 티타늄막은 550Å 내지 650Å 정도의 두께로 형성시킴을 특징으로 하는 상기 반도체장치.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 전환막 상에 티타늄나이트라이드막 및 텅스텐막이 순차적으로 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 티타늄나이트라이드막은 800Å 내지 1,000Å 정도의 두께로 형성시킴을 특징으로 하는 상기 반도체장치의 제조방법.