KR19990055786A - 반도체 소자의 금속배선 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자의 금속배선 형성방법에 관한 것으로, 콘택홀이 구비된 하부절연층을 반도체기판 상부에 형성하고 전체표면상부에 티타늄막과 티타늄질화막을 적층구조로 확산방지막을 형성한 다음, 상기 반도체기판을 급속열처리하여 상기 확산방지막을 티타늄막과 티타늄질화막 및 TiNF 막의 적층구조로 형성하고 상기 확산방지막 상부에 금속배선층을 형성하는 공정으로 금속배선을 형성함으로써 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키는 기술이다.

Description

반도체소자의 금속배선 형성방법

본 발명은 반도체소자의 금속배선 형성방법에 관한 것으로, 특히 티타늄막과 티타늄질화막 적층구조로 확산방지막을 형성하되, 암모니아 가스 ( NH3 ) 분위기에서 열공정을 실시하여 원자의 유동성을 증가시킴으로써 TiNF 층을 생성시켜 확산방지 특성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 소자간이나 소자와 외부회로 사이를 전기적으로 접속시키기 위한 반도체소자의 배선은, 배선을 위한 소정의 콘택홀 및 비아홀을 배선재료로 매립하여 배선층을 형성하고 후속공정을 거쳐 이루어지며, 낮은 저항을 필요로 하는 곳에는 금속배선을 사용한다.

상기 금속배선은 알루미늄(Al)에 소량의 실리콘이나 구리가 포함되거나 실리콘과 구리가 모두 포함되어 비저항이 낮으면서 가공성이 우수한 알루미늄합금이나 은 및 구리 등을 배선재료로 하여 물리기상증착 ( Physical Vapor Deposition, 이하에서 PVD 라 함 ) 방법이나 스퍼터링으로 상기의 콘택홀 및 비아홀을 매립하는 방법이 가장 널리 이용되고 있다.

도 1a 및 도 1b 는 종래기술에 따른 반도체소자의 금속배선 형성방법을 도시한 단면도이다.

먼저, 불순물 접합영역(39)을 노출시키는 금속배선 콘택홀(200)이 구비된 하부절연층(33)을 반도체기판(31) 상부에 형성한다. 이때, 상기 하부절연층(33)은 비.피.에스.지. ( boro phospho silicate glass, 이하에서 BPSG 라 함 ) 와 같이 유동성이 우수한 절연물질로 형성한다.

그리고, 전체표면상부에 티타늄막(35)과 티타늄질화막(37)의 적층구조로 확산방지막을 형성한다.

여기서, ⓐ 부분은 단차피복비가 낮은 부분을 도시한다. (도 1a)

그 다음에, 전체표면상부에 금속배선층(41)을 형성한다.

이때, 단차피복비가 낮은 ⓐ 부분에서 접합 스파이크 현상이 ⓒ 와 같이 유발되고, ⓑ 부분과 같이 금속배선층(41)이 단락되는 현상이 유발된다.

이로인하여, 접합영역에서 저항이 증가되어 소자의 특성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 급속열처리공정으로 TiNF 막을 형성하여 접합 스파이크 유발을 방지함으로써 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 반도체소자의 금속배선 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b 는 종래기술에 따른 반도체소자의 금속배선형성방법을 도시한 단면도.

도 2a 내지 도 2c 는 본 발명의 실시예에 반도체소자의 금속배선형성방법을 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11,31 : 반도체기판 13,33 : 하부절연층

15,35 : 티타늄막 17,37 : 티타늄질화막

19,39 : 접합영역 21 : 티타늄질화불화막(TiNF)

23,41 : 금속배선층 100,200 : 콘택홀

ⓐ : 단차피복비가 약화된 부분 ⓑ : 금속배선층이 단락된 부분

ⓒ : 접합 스파이킹이 유발된 부분

이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 금속배선 형성방법은,

콘택홀이 구비된 하부절연층을 반도체기판 상부에 형성하는 공정과,

전체표면상부에 티타늄막과 티타늄질화막을 적층구조로 확산방지막을 형성하는 공정과,

상기 반도체기판을 급속열처리하여 상기 확산방지막을 티타늄막과 티타늄질화막 및 TiNF 막의 적층구조로 형성하는 공정과,

상기 확산방지막 상부에 금속배선층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2c 는 본 발명의 실시예에 따른 반도체소자의 금속배선 형성방법을 도시한 단면도이다.

먼저, 불순물 접합영역(19)을 노출시키는 금속배선 콘택홀(100)이 구비된 하부절연층(13)을 반도체기판(11) 상부에 형성한다. 이때, 상기 하부절연층(33)은 BPSG 와 같이 유동성이 우수한 절연물질로 형성한다.

그리고, 전체표면상부에 티타늄막(15)과 티타늄질화막(17)의 적층구조로 확산방지막을 형성한다.

여기서, ⓐ 부분은 단차피복비가 낮은 부분을 도시한다. (도 2a)

그 다음에, 600 ∼ 900 ℃ 정도의 온도에서 급속열처리 ( RTP ) 하여 상기 티타늄막(15)과 티타늄질화막(17)의 적층구조 상부에 TiNF 막(21)을 형성함으로써 후속공정으로 상기 TiNF 막(21) 상부에 형성되는 금속배선층(23)의 유동성을 향상시킨다. 그로인하여, 상기 금속배선층(23) 증착공정시 단차피복비가 증가된다. (도 2b, 도 2c)

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 반도체소자의 금속배선 형성방법은, 급속열처리방법으로 Ti/TiN/TiNF 적층구조의 확산방지막을 형성함으로써 후속공정으로 유발될 수 있는 금속배선층의 단락, 접합 스파이킹을 방지하여 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 콘택홀이 구비된 하부절연층을 반도체기판 상부에 형성하는 공정과,

   전체표면상부에 티타늄막과 티타늄질화막을 적층구조로 확산방지막을 형성하는 공정과,

   상기 반도체기판을 급속열처리하여 상기 확산방지막을 티타늄막과 티타늄질화막 및 TiNF 막의 적층구조로 형성하는 공정과,

   상기 확산방지막 상부에 금속배선층을 형성하는 공정을 포함하는 반도체소자의 금속배선 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 급속열처리공정은 600 ∼ 900 ℃ 정도의 온도로 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 금속배선 형성방법.