KR19980077336A - 반도체소자의 도전배선 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자의 도전배선 형성방법에 관한 것으로, 반도체기판 상부에 하부도전배선층인 다결정실리콘막을 화학기상증착 ( Chemical vapor deposition, 이하 CVD라 함 ) 방법을 이용하여 소정두께 증착하고, 상기 다결정실리콘막을 세척 ( cleaning ) 한 다음, 상기 다결정실리콘막 상부에 디.씨.에스. 베이스 텅스텐 실리사이드 ( DCS base WSi₆) 를 형성하고, 수소 ( H₂) 가스를 플로우시켜 염소 ( Cl ) 와 반응시킴으로써 박막표면의 Cl 기를 제거하여 후속 공정을 용이하게 하고 반도체소자의 특성을 향상시키는 기술이다.

Description

반도체소자의 도전배선 형성방법

본 발명은 반도체소자의 도전배선 형성방법에 관한 것으로, 특히 반도체소자의 워드라인 ( word line ) 및 비트라인 ( bit line ) 에 사용되는 도전배선재료인 텅스텐 실리사이드를 DCS ( dichlorosilane :SiH₂Cl₂) 를 이용하여 화학기상증착 ( Chemical Vapor Deposition : 이하 CVD 라 함 ) 방법으로 증착하는 방법에 관한 것이다.

종래에는 WF₆와 DCS 가스, WF₆와 엠.에스. ( MS : Mono Silane, SiH₄, 이하 MS 라 함 ) 가스 또는 WF₆와 디.에스. ( DS : DiSilane, Si₂H₆, 이하 DS 라 함 ) 가스를 사용하여 텅스텐 실리사이드 ( WSi_X) 를 제조하였다.

그리고, 상기 WF₆와 DCS 가스를 이용하여 형성된 텅스텐 실리사이드 ( 이하 DCS 텅스텐 실리사이드라 함 ) 는 WF₆와 MS 가스를 사용하여 형성된 텅스텐 실리사이드 ( 이하 MS 텅스텐 실리사이드라 함 ) 또는 WF₆와 DS 가스를 사용하여 형성된 텅스텐 실리사이드 ( 이하 DS 텅스텐 실리사이드라 함 ) 보다 훨씬 적은 양의 불소를 내부에 갖게 되어 소자의 특성을 향상시킨다. 그리고, 단차피복비와 응력에 대하여 우수한 특성을 갖는다.

그러나, 상기 DCS 텅스텐 실리사이드는 MS 텅스텐 실리사이드에 비하여 많은 장점을 갖고 있어 워드라인이나 비트라인용으로 주목되고 있으나, 상기 DCS 텅스텐 실리사이드는 Cl 을 함유한 DCS 가스를 이용하여 WF₆와 환원반응을 하여 증착하는 과정에서 박막의 내부는 물론 박막 표면에 Cl 기를 형성하게 된다.

그리고, 상기 박막 표면의 Cl 기는, 강한 반응성으로 인하여 공기중에 노출시 습기 ( H₂O ) 등과 쉽게 반응하여 헤이즈 ( haze ) 형태의 잔류물 ( particle ) 을 형성하며 박막의 특성을 열화시키고, 후속 공정 패턴시 식각을 어렵게 하며, 비트라인 및 금속배선 등의 콘택저항을 악화시키는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, DCS 텅스텐 실리사이드 증착공정시 수소 가스를 플로우시켜 상기 DCS 텅스텐 실리사이드 박막 표면의 Cl 기를 제거함으로써 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키고 그에 따른 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 반도체소자의 도전배선 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이상의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체소자의 도전배선 형성방법은;

반도체기판 상부에 게이트 절연막을 증착하는 공정과;

상기 게이트 절연막 상부에 하부도전배선층인 다결정실리콘막을 CVD방법으로 증착하는 공정과;

상기 다결정실리콘막을 세척하여 자연산화막을 제거하는 공정과;

상기 다결정실리콘막 상부에 DCS 텅스텐 실리사이드를 증착하는 공정과;

상기 DCS 텅스텐 실리사이드의 증착장비 내에 수소가스를 플로우시켜 상기 DCS 텅스텐 실리사이드 표면의 Cl 기를 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원리는, DCS 텅스텐 실리사이드를 증착한 후 수소가스를 플로우시킴으로써 상기 DCS 텅스텐 실리사이드 표면에 유발되는 Cl 기를 제거하여 후속 공정인 패터닝 ( pattering ) 을 용이하게 하고, 비트라인 및 금속배선 형성시 콘택저항을 감소시키는 것이다.

이하, 본 발명을 공정순서에 따라 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 반도체기판 상부에 게이트 산화막을 형성한다.

그리고, 상기 게이트 산화막 상부에 하두도전배선층인 다결정실리콘막을 CVD 방법으로 증착한다.

이때, 상기 다결정실리콘막은 도프드 다결정실리콘이나 비정질 실리콘으로 형성한다.

그 후, 세척공정으로 상기 다결정실리콘막 상부의 자연산화막을 제거한다.

여기서, 상기 세척공정은 상기 다결정실리콘막과 텅스텐 실리사이드를 증착할 수 있는 모듈 ( module ) 장비에서 진공제동 ( vacuum break ) 없이 인 - 시튜 ( in - situ ) 방법으로 다결정실리콘막과 텅스텐 실리사이드를 연속적으로 형성함으로써 생략할 수 있다.

그 다음, 상기 다결정실리콘막 상부에 500 내지 650 ℃ 정도의 온도에서 DCS 텅스텐 실리사이드를 증착시킨다.

그 후, 상기 DCS 텅스텐 실리사이드 증착장비 내에 수소가스를 플로우시켜 상기 DCS 텅스텐 실리사이드 표면의 Cl 기와 반응시킴으로써 상기 DCS 텅스텐 실리사이드 표면에 HCl 을 순간적으로 형성하고 이를 증발시켜 상기 Cl 기를 제거한다.

이때, 상기 수소가스를 플로우시키는 조건은 500 내지 650 ℃ 정도의 온도에서 5 초 내지 2 분 동안 100 내지 2000 SCCM 정도의 유량으로 한다.

여기서, 상기 수소가스 플로우 공정은 상기 DCS 텅스텐 실리사이드 증착장비의 다른 챔버에서 실시할 수도 있다.

그리고, 상기 수소가스 플로우 공정은 상기 DCS 가스를 이용하여 형성되는 모든 종류의 실리콘 화합물 증착시 Cl 기에 의한 결함발생을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체소자의 도전배선 형성방법은, 고온의 DCS 텅스텐 실리사이드 증착장비내에 수소가스를 플로우시켜 DCS 텅스텐 실리사이드 표면의 Cl 기와 반응시킴으로써 형성되는 HCl 기를 제거하여 후속 패터닝공정과 컨택공정을 용이하고, 그에 따른 반도체소자의 특성을 향상시키며 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 반도체기판 상부에 게이트 절연막을 형성하는 공정과,

   상기 게이트 절연막 상부에 하부도전배선층인 다결정실리콘막을 CVD방법으로 증착하는 공정과,

   상기 다결정실리콘막을 세척하는 공정과,

   상기 다결정실리콘막 상부에 DCS 텅스텐 실리사이드를 증착하는 공정과,

   상기 DCS 텅스텐 실리사이드 증착장비 내에 수소가스를 플로우시키는 공정을 포함하는 반도체소자의 도전배선 형성방법.
2. 청구항 1 에 있어서,

   상기 다결정실리콘막과 상기 텅스텐 실리사이드 증착공정은 진공제동없이 인 - 시튜 방법으로 다결정실리콘막과 텅스텐 실리사이드를 연속적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 도전배선 형성방법.
3. 청구항 1 에 있어서,

   상기 수소가스 플로우 공정은 500 내지 650 ℃ 정도의 온도에서 5 초 내지 2 분 동안 100 내지 2000 SCCM 정도의 유량으로 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 도전배선 형성방법.
4. 청구항 1 또는 청구항 6 에 있어서,

   상기 수소가스 플로우는 DCS 텅스텐 실리사이드 증착장비의 다른 챔버에서 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 도전배선 형성방법.