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KR0135528B1 - Method for forming a contact via - Google Patents

Method for forming a contact via

Info

Publication number
KR0135528B1
KR0135528B1 KR1019890004586A KR890004586A KR0135528B1 KR 0135528 B1 KR0135528 B1 KR 0135528B1 KR 1019890004586 A KR1019890004586 A KR 1019890004586A KR 890004586 A KR890004586 A KR 890004586A KR 0135528 B1 KR0135528 B1 KR 0135528B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
refractory metal
forming
uniform
conductive
Prior art date
Application number
KR1019890004586A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR900017087A (en
Inventor
리오우 후-따이
오티스 밀러 로버트
엠. 파라하니 모하메드
- 핀 한 유
Original Assignee
뽈 발로
에스지에스 톰슨 마이크로일렉트로닉스 인코오포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 뽈 발로, 에스지에스 톰슨 마이크로일렉트로닉스 인코오포레이티드 filed Critical 뽈 발로
Priority to KR1019890004586A priority Critical patent/KR0135528B1/en
Publication of KR900017087A publication Critical patent/KR900017087A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR0135528B1 publication Critical patent/KR0135528B1/en

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof

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Abstract

내용 없음No content

Description

컨택/비어 형성방법 및 그 구조체Contact / via formation method and structure

제 1도는 실리콘 기판 또는 메탈층 위에 형성된 옥사이층과 이 옥사이드층을 통하여 형성된 컨택/비어를 갖추고 있는 수직 단면도,1 is a vertical cross-sectional view having an oxia layer formed on a silicon substrate or metal layer and a contact / via formed through the oxide layer,

제 2도는 제1도의 구조위에 얇은 옥사이드 층이 형성되어 있는 구조를 도시한 도면,2 is a view showing a structure in which a thin oxide layer is formed on the structure of FIG.

제 3도는 컨택/비어 내에 측벽 옥사이드를 형성하기 위해 옥사이드 상부층이 에칭되어 없어진 상태의 제2도의 수직 단면도,3 is a vertical cross-sectional view of FIG. 2 with the oxide top layer etched away to form sidewall oxide in the contact / via,

제 4도는 제3도의 구조위에 구조위에 얇은층의 내화성 메탈이 형성되어 있는 구조를 도시한 도면,4 shows a structure in which a thin layer of refractory metal is formed on the structure of FIG.

제 5도는 내화성 메탈이 내화성 물질의 경계(barrier)층으로 변환되어 있는 제4도 구조의 수직 단면도,5 is a vertical cross-sectional view of the structure of FIG. 4 in which the refractory metal is converted into a barrier layer of the refractory material,

제 6도는 경계층상에 CVD로 형성된 내화성물질층을 갖추고 있는 제5도 구조의 수직단면도,6 is a vertical sectional view of the structure of FIG. 5 having a layer of refractory material formed by CVD on the boundary layer,

제 6a도 제 6b도는 실리사이드층을 형성하기 위하여 제5도의 구조상에 폴리 실리콘층을 형성하고 그 위에 내화성메탈층을 형성한 제6도의 내화성 물질의 CVD층 형성에 대한 변형 방법을 나타내는 수직 단면도,6A and 6B are vertical cross-sectional views showing a modification method for forming a CVD layer of the refractory material of FIG. 6, in which a polysilicon layer is formed on the structure of FIG. 5 to form a silicide layer, and a refractory metal layer is formed thereon;

제 7도는 PVD기술로 스퍼링된 메탈층을 기판위에 가지고 있는 제6도 구조의 수직단면도이다.7 is a vertical sectional view of the structure of FIG. 6 having a metal layer sputtered by PVD technology on the substrate.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of symbols for main parts of the drawings *

12 : 옥사이드14 : 비어12: oxide 14: beer

16,18 : 측벽19 : 컨택/비어16,18 side wall 19 contact / via

20 : 절연층22,24 : 측벽 옥사이드 층20: insulation layer 22, 24 sidewall oxide layer

26 : 내화성 메탈층28 : TiSi226: fire resistant metal layer 28: TiSi 2 layer

30 : TiN층36 : 폴리실리콘층30: TiN layer 36: polysilicon layer

38 : 메탈층38: metal layer

본 발명은 반도체 공정에 이용되고 있는 컨택과 비어(VIA)에 관계된 것으로 특히 컨택과 비어의 스탭 커버리지(step coverage)를 증진시키는 것에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to contacts and vias (VIA) that are used in semiconductor processes, and more particularly to enhancing step coverage of contacts and vias.

반도체 공정에서, 결정적인 공정 단계들중의 하나는, 특히 전도층 중의 하나가 상부 메탈층일 때 절연층으로 분리되는 다른 레벨의두 전도층간의 상호연결이다.In a semiconductor process, one of the critical process steps is the interconnection between two conductive layers of different levels, which are separated into an insulating layer, especially when one of the conductive layers is an upper metal layer.

현재는 아래 깔리는 전도층은 옥사이드 층으로 덮여있고, 선택된 영역에서 아래 깔려있는 전도층의 표면이 노출시키기 위해 컨택이나 비어가 옥사이드층내에 형성된다.The underlying conductive layer is now covered with an oxide layer, and contacts or vias are formed in the oxide layer to expose the surface of the underlying conductive layer in the selected area.

상부 전도층은 이때 패턴화되어, 컨택이나 비어를 통하여 아래의 전도체와 연결된다.The upper conductive layer is then patterned and connected to the underlying conductor through contacts or vias.

아래 깔리는 전도체는 폴리실리콘이나 메탈 또는 실리콘 표면자체로 이루어지고 있다.The underlying conductor is made of polysilicon, metal or silicon surface itself.

두층간의 연결을 확실히 하기 위하여, 아래 깔리는 메탈이나 실리콘 사이의 컨택 접촉 영역은 특히 재료가 실리콘일 경우 그 특성을 변화함이 없이 낮은 저항을 갖도록 하는 것이 중요한다.To ensure the connection between the two layers, it is important that the contact contact area between the underlying metal or silicon has a low resistance without changing its properties, especially if the material is silicon.

또한 컨택접촉영역 그 자체와 상부 메탈층 사이의 저항도 또한 낮은 저항값을 갖도록 하는 것이 필요하다.It is also necessary to make the resistance between the contact contact area itself and the upper metal layer also have a low resistance value.

과거 공정 기술의 한 단점은 컨택오프닝이나 비어의 수직 표면상에서 나타나는 상부 메탈층의 보이드(void)이었다.One disadvantage of past process technology was the void of the top metal layer appearing on the contact surface or on the vertical surface of the via.

이것은 많은 요인으로 부터 올 수 있다.This can come from many factors.

공정상에서 특유한 한 요인으로는 스퍼터링이나 PVD기술이 메탈층을 데포지션하는 데 이용될 때, 피복도가 균일하지 않다는 것이다.One factor unique to the process is the uneven coverage when sputtering or PVD techniques are used to deposit the metal layer.

이것은 이방성 공정이므로, 컨택 오프닝이나 비어의 수직표면은 컨택오프닝이나 비어의 상부에지를 따라 두껍게 형성되는 수직벽 상에 상당히 얇은 금속층이 형성된다. 보이드는 전형적으로 이 수직표면을 따라 나타나고 있다. 이 문제는 CVD를 이용하여 해결할 수 있다.Since this is an anisotropic process, a considerably thin metal layer is formed on the vertical wall where the vertical surface of the contact opening or via is thickened along the upper edge of the contact opening or via. The voids typically appear along this vertical surface. This problem can be solved using CVD.

그러나, CVD공정은 보통 알루미늄 메탈리제이션 공정과 같은 상부 레벨에 요구 되는 메탈 종류에는 적합하지 않다.However, CVD processes are not usually suitable for the type of metal required at the top level, such as aluminum metallization processes.

본 발명의 상세한 설명과 특허청구의 범위는 다른 레벨의 두 전도층 사이에 컨택을 형성하는 방법으로 구성되어 있다.The detailed description and claims of the present invention consist of a method of forming a contact between two conductive layers of different levels.

실리콘 기판이나 제1전도층은 하부레벨 전도체를 형성한다.The silicon substrate or first conductive layer forms a lower level conductor.

이층은 중간레벨 옥사이드층으로 덮이게 된다.This layer is covered with an intermediate level oxide layer.

오프닝은 이 옥사이드층을 통하여 형성되며 내화성 물질의 균일층이 균일한 두께로 오프닝의 측벽을 덮기 위하여 이 구조상에 데포지션된다.An opening is formed through this oxide layer and a uniform layer of refractory material is deposited on this structure to cover the sidewall of the opening with a uniform thickness.

이것은 중간레벨 옥사이드층으로 분리되어 있느 양 레벨사이를 도전시켜준다.This conducts between both levels separated by an intermediate level oxide layer.

메탈층은 이때 내화성 물질층의 상부 부위와 상부 레벨상의 다른 구조체 사이를 연결하기 위하여 상부 표면상에 스퍼터링 된다.The metal layer is then sputtered on the top surface to connect between the top portion of the layer of refractory material and other structures on the top level.

본 발명의 또 다른 실시에 있어서는, 내화성 물질이 중간 레벨 옥사이드층의 전표면과 하부 레벨에 인접한 오프닝의 바닥표면상에 데포지션된다.In another embodiment of the present invention, a refractory material is deposited on the bottom surface of the opening adjacent the lower surface and the entire surface of the middle level oxide layer.

이때 경계(barrier)메탈이 내화성 물질의 균일층과 하부 전도레벨 사이에 데포지션된다.Barrier metal is then deposited between the uniform layer of the refractory material and the lower conduction level.

본 발명의 또다른 실시에서는, 측벽 옥사이드 층이 경사진 프로파일을 가진 오프닝의 측벽상에 형성된다. 경사진 프로파일은 상부 레벨의 좁은 부위로 부터 하부 레벨의 넓은 부위까지 연장되며, 이때 상부 레벨에서의 오프닝이 더 크다.In another embodiment of the present invention, a sidewall oxide layer is formed on the sidewall of the opening with an inclined profile. The inclined profile extends from the narrow portion of the upper level to the large portion of the lower level, with a larger opening at the upper level.

이것은 균일한 내화성 물질층을 형성할 수 있도록 좀 더 증진된 단계를 제공해주고 있다.This provides a further step towards forming a uniform layer of refractory material.

좀더 바람직한 실시에 있어서, 내화성 물질은 텅스텐 실리사이드(WSi2)이다.In a more preferred embodiment, the refractory material is tungsten silicide (WSi 2 ).

본 발명의 완전한 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면을 이용하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate a thorough understanding of the invention.

제1도는 반도체 구조물(10)상에 형성되어 있는 중간레벨 옥사이드(12)의 수직단면도를 나타내고 있다.FIG. 1 shows a vertical cross-sectional view of the intermediate level oxide 12 formed on the semiconductor structure 10.

바람직한 실시에서는, 반도체 구조물(10)은 실리콘이다. 그러나, 본 발명을 설명하기 위하여, 구조물(10)은 이하 상세히 설명되는 제1레벨 전도체를 나타내고 있다. 옥사이드층(12)은 보통 약 5000-10000Å의 두께를 가지고 있는 중간 레벨 옥사이드로서 언급되고 있다. 옥사이드(12) 형성후에, 컨택 또는 비어(14)가 옥사이드층(12)내에 형성되며, 이것은 이후로 비어(14)로서 언급될 것이다.In a preferred implementation, the semiconductor structure 10 is silicon. However, to illustrate the present invention, structure 10 represents a first level conductor, which is described in detail below. Oxide layer 12 is usually referred to as a medium level oxide having a thickness of about 5000-10000 kPa. After the formation of the oxide 12, a contact or via 14 is formed in the oxide layer 12, which will hereinafter be referred to as the via 14.

도면에서 알 수 있듯이, 비어(14)는 두 수직측벽(16)(18)을 가지고 있으며, PR(photoresist)작업으로 옥사이드층(12)의 표면을 패턴화하고, 이방성 플라즈마 에칭으로 가려지지 않은 부분의 옥사이드를 에칭하여 수직 측벽(16)(18)을 형성함으로써 이루어진다. 비어(14) 형성후에, 절연물질(20)로 된 균일층이 수직측벽(16)(18)을 형성함으로써 이루어진다. 비어(14) 형성후에, 절연물질(20)로된 균일층이 수직측벽(16)(18)과 컨택/비어(19)의 바닥 표면을 균일하게 코팅하기 위해 비어(14)와 옥사이드층(12)상에 데포지션된다.As can be seen in the figure, the via 14 has two vertical side walls 16 and 18, patterning the surface of the oxide layer 12 by a photoresist (PR) operation, and not covering by anisotropic plasma etching. By etching oxides to form vertical sidewalls 16 and 18. After the via 14 is formed, a uniform layer of insulating material 20 is formed by forming the vertical side walls 16 and 18. After the via 14 is formed, a uniform layer of insulating material 20 is applied to the via 14 and the oxide layer 12 to uniformly coat the bottom surface of the vertical side walls 16 and 18 and the contact / via 19. Deposition on).

졸욘층(20)은 SiO2또는 SiO3N4를 데포지션 시켜서 형성하는 것이 장점이 있다.The solyon layer 20 is advantageously formed by depositing SiO 2 or SiO 3 N 4 .

이것은 종래기술이나 또는 CVD 기술을 이용한 저온 반응 공정을 이용하여 데포지션된다.It is deposited using a low temperature reaction process using prior art or CVD techniques.

층(20)은 수천 Å 두께로 형성되며, 바람직하게는 2000Å두께로 형성되는 것이 좋다.The layer 20 is formed to a thickness of several thousand micrometers, preferably 2000 micrometers.

상기 설명한 바와같이, 층(20)은 비어(14)의 모양을 고수하게 되며, 수직측벽(16)(18)에 부착된다.As described above, the layer 20 adheres to the shape of the vias 14 and is attached to the vertical side walls 16 and 18.

제3도에 도시된 바와 같이, 절연층(20)은 측벽(16)(18)이 비교적 두꺼운 측벽옥사이드층(22)(24)으로 각각 덮여지는 구조를 가지고 이방성 에칭으로 제거된다.As shown in FIG. 3, the insulating layer 20 has a structure in which the sidewalls 16 and 18 are respectively covered with relatively thick sidewall oxide layers 22 and 24, and is removed by anisotropic etching.

만일 절연층(20)의 두께가 2000Å이었다면, 측벽 옥사이드(22)(24)의 측면 두께 바닥표면(19) 가까이에서는 약 2000Å이고 옥사이드층(2t)의 상부표면 가까이에서는 약간 더 얇아진다.If the thickness of the insulating layer 20 was 2000 kPa, it is about 2000 kPa near the side surface bottom surface 19 of the sidewall oxides 22 and 24 and slightly thinner near the top surface of the oxide layer 2t.

그러므로, 측벽 옥사이드 층(22)(24)은 수직 표면보다는 경사진 표면을 가질 것이다.Therefore, sidewall oxide layers 22 and 24 will have a sloped surface rather than a vertical surface.

이하 설명하는 바와 같이, 이것은 비어(14)내에 전도층을 형성하기 위하여 둥근 호상의 표면으로 나타난다.As will be explained below, this appears as a round arc surface to form a conductive layer in the via 14.

절연층(20)은 여러 가지 기술에 의하여 이방성으로 제거될 수 있다.The insulating layer 20 may be anisotropically removed by various techniques.

바람직하게는 중요한 언더컷팅이나 측면에칭없이 단지 수직방향으로 절연층(20)을 에칭하는 에칭방법이 이용되고 있다.Preferably, an etching method is used in which the insulating layer 20 is etched only in the vertical direction without significant undercutting or side etching.

측벽 옥사이드는 여러 가지 목적으로 이 분야에서 널리 이용되고 있다.Sidewall oxides are widely used in this field for various purposes.

한가지 목적으로는 MOS 트랜지스터의 게이트와 같은 여러 가지 전도 구조체상에서 측벽을 봉하거나, 이온주입기술에서 수직벽으로 부터 스페이서를 주기 위해 이용되고 있다. 측벽 옥사이드 형성 공정은 Horng - Sen Fu, et, al.에 의해 1982년 10월 26일 등록된 미합중국특허제 4,356,040호에 상세히 설명되어 있으며, 참고문헌으로 여기에서 인용한다.One purpose is to seal sidewalls on various conductive structures, such as the gates of MOS transistors, or to provide spacers from vertical walls in ion implantation techniques. The sidewall oxide formation process is described in detail in US Pat. No. 4,356,040, filed October 26, 1982 by Horng-Sen Fu, et, al., Incorporated herein by reference.

측벽 옥사이드층(22)(24)형성후에, 얇은 내화성메탈(26)층이 약500Å두께로 기판위에 스퍼터링된다.After the formation of the sidewall oxide layers 22 and 24, a thin layer of refractory metal 26 is sputtered onto the substrate at a thickness of about 500 microseconds.

바람직한 구체적 실시에서, 이용된 내화성 메탈은 Ti이다.In a preferred specific implementation, the refractory metal used is Ti.

이때, Ti는 N2또는 NH3분위기에서 RTA(repid thermal anneal)를 필요로 하며, 이것은 비어(14)의 바닥(19)에 근접한 실리콘 기판(10)의 표면 근처에는 TiSiO2층(28)을 형성키시고, 비어(14)의 나머지 부분, 측벽 층(22)(24)의 외부표면 및 옥사이드 층(12)의 상부표면상에 TiN 층(30)을 형성시키는 결과를 가져온다,At this time, Ti requires a rapid thermal anneal (RTA) in an N 2 or NH 3 atmosphere, which causes a TiSiO 2 layer 28 near the surface of the silicon substrate 10 proximate to the bottom 19 of the via 14. Resulting in the formation of the TiN layer 30 on the remainder of the via 14, the outer surface of the sidewall layers 22, 24 and the top surface of the oxide layer 12.

Ti층 (26)내의 Ti이 TiSi2을 형성하기 위하여 N2분위기에서 반응시킬 때, 이 공정은 실리콘상에서 나타나는 두가지 반응을 가져오게 된다.When Ti in the Ti layer 26 is reacted in an N 2 atmosphere to form TiSi 2 , this process results in two reactions appearing on the silicon.

제1반응은 가스상태로 부터 아래로 성장하는 TiN의 형성이고, 제2반응은 실리콘 접촉영역으로 부터 위로 성장하는 TiSi2의 형성 반응이다.The first reaction is the formation of TiN that grows down from the gaseous state, and the second reaction is the formation of TiSi 2 that grows up from the silicon contact region.

이 두 반응은 다른 활성화 에너지를 가지고 있으므로, TiN/TiSi2두께비는 온도에 민감하다.Since these two reactions have different activation energies, the TiN / TiSi 2 thickness ratio is temperature sensitive.

그러나, TiN 층(30)에서는 실리콘 위에는 미리 설정된 양의 TiN가 형성되며, 이것은 옥사이드 층위에 놓이는 나머지 TiN 층(30)부위보다 더 얇아지는 결과를 가져오게 된다.However, in the TiN layer 30, a predetermined amount of TiN is formed on the silicon, which results in thinner than the remaining TiN layer 30 on the oxide layer.

TiSi2층(28)과 TiN층(30)은 둘다 TiN층(30)의 부위와 경계메탈을 형성하는 비어(14)의 바닥(19)에 근접한 TiSi2층(28)으로 되어 도전성을 갖게된다.Both the TiSi 2 layer 28 and the TiN layer 30 become conductive due to the TiSi 2 layer 28 proximate to the bottom 19 of the via 14 forming the boundary metal and the portion of the TiN layer 30. .

층(28)(30)의 형성이 제5도에 나타나 있다.The formation of layers 28 and 30 is shown in FIG.

하부 레벨 전도체가 비어(14)의 바닥(19)에 놓이고 하부 레벨전도체가 실리콘으로 이루어지지 않았거나 실리콘을 포함하지 않는다면, TiSi2층(28)은 형성되지 않는다는 것을 주의하여야 한다.It should be noted that if the lower level conductor lies on the bottom 19 of the via 14 and the lower level conductor is not made of silicon or does not contain silicon, then the TiSi 2 layer 28 is not formed.

TiN 층(30)의 목적은 이후 형성되는 층들과 실리콘과 같은 아래 깔리는 층 사이에 연결을 주기 위한 경계(barrier)를 제공하고 있다.The purpose of the TiN layer 30 is to provide a barrier for providing a connection between the layers subsequently formed and the underlying layer, such as silicon.

그러나, 밑에 깔리는 층이 알루미늄과 같은 메탈이라면, TiN는 Ti의 RTA 공정대신 직접 알루미늄 표면상에 스퍼터링 되어야 한다.However, if the underlying layer is a metal such as aluminum, TiN should be sputtered directly on the aluminum surface instead of Ti's RTA process.

예를 들면, 메탈이 직접 실리콘상에 데포지션 된다면, 스파이킹(spiking)이나 터널링이 일어날 것이며, 이 현상은 이 분야에서 잘 알려져 있다.For example, if metal is deposited directly on silicon, spikes or tunneling will occur, which is well known in the art.

비어(14)의 바닥표면(19)의 TiN 층(30) 형성후에, 균일한 전도층(32)이 약 2000Å 두께로 TiN 층(30)상에 형성된다.After the TiN layer 30 is formed on the bottom surface 19 of the via 14, a uniform conductive layer 32 is formed on the TiN layer 30 to a thickness of about 2000 microns.

균일층을 형성하기 위하여 CVD 기술이 이용되고 있다. 본 실시예에서는 WSi2가 CVD 방법으로 데포지션된다.CVD techniques are used to form uniform layers. In this embodiment, WSi2 is deposited by the CVD method.

여러 가지 실리사이드 중에서 WSiO2는 현재 균일한 층을 주기 위해 CVD를 이용하여 편리하게 데포지션될 수 있는 유일한 것이다.Of the various silicides, WSiO 2 is currently the only one that can be conveniently deposited using CVD to give a uniform layer.

반대로 전도층을 주기위한 알루미늄과 같은 스퍼터링물질은 PVD 공정을 요한다.In contrast, sputtering materials such as aluminum to give the conductive layer require a PVD process.

이것은 수직표면 근처에서 심한 스텝 커버리지를 주는 이방성 공정이다.This is an anisotropic process that gives severe step coverage near the vertical surface.

그러므로, 비어(14)의 측벽에 고도의 전도층을 형성하기 위하여 어떤 공정을 이용하는 것이 본 발명의 중요한 특징이다.Therefore, it is an important feature of the present invention to use any process to form a highly conductive layer on the sidewalls of the vias 14.

이하 상세히 설명되듯이, 전도성에 있어서 중요한 부분은 측벽 옥사이드층(22)(24)의 외부 표면에 근접한 균일층(32)부위와 이로부터 TiN 층(30)에 의해 분리되어 있는 부위이다.As will be described in detail below, an important part of the conductivity is the portion of the homogeneous layer 32 proximate to the outer surface of the sidewall oxide layers 22 and 24 and the portion separated by the TiN layer 30 therefrom.

이것은 전도 수단을 제공해 주고 있다.This provides a means of evangelism.

균일한(32)의 성질과 그로인한 스텝 커버리지는 경사진 스페이서로 작업되어진 측벽 옥사이드층(22)(24)을 이용하여 향상된다.The property of the uniform 32 and thus the step coverage is improved by using sidewall oxide layers 22 and 24 which have been worked with inclined spacers.

바람직한 실시에서 CVD 기술로 WSi2를 직접 데포지션 하더라도, 고도로 전도성을 갖는 층을 데포지션 하기 위해서는 여러 가지 기술들이 이용될 수 있다는 것을 알아야 한다.Although in the preferred embodiment the WSi 2 is deposited directly by the CVD technique, it should be understood that various techniques can be used to deposit highly conductive layers.

예를 들면, 폴리실리콘이 이용될 수 있으며, 이것은 CVD 공정에는 적합하지만 그 시트 저항이 너무 커서 전도체의 도전 성질을 악화시킨다.For example, polysilicon may be used, which is suitable for CVD processes but its sheet resistance is so large that it worsens the conductive properties of the conductor.

이용될 수 있는 또 다른 기술이 제6a도 및 제6b도에 도시되어 있다.Another technique that can be used is shown in FIGS. 6A and 6B.

제6a도에서 Ti 층(34)은 약 100℃의 온도, 진공중에서 약 800Å의 두께로 기판상에 스퍼터링된다.In FIG. 6A, the Ti layer 34 is sputtered onto the substrate at a temperature of about 100 ° C. and about 800 kPa in vacuum.

상기 공정은 약 1500Å두께로 CVD 기술로 데포지션된 도우핑된 폴리실리콘이나 도우핑되지 않은 폴리실리콘층(36)다음에 따른다.The process is followed by a doped polysilicon or undoped polysilicon layer 36 deposited with CVD techniques at a thickness of about 1500 microns.

이때 기판은 TiSi2를 형성하기 위하여 약 30초 동안 950℃정도에서 RTA 공정을 거치게 된다.At this time, the substrate undergoes an RTA process at about 950 ° C. for about 30 seconds to form TiSi 2 .

TiSi2영역은 약 2000-3000Å 두께이다.The TiSi 2 region is about 2000-3000 mm thick.

본 실시에 TiSi2가 이용되었더라도, MOSi2또는 TaSi2와 같은 다른 실리사이드가 이용될 수도 있다.Although TiSi 2 is used in this embodiment, other silicides such as MOSi 2 or TaSi 2 may be used.

TiSi2형성 반응후에, 전도층(32)은 TiSi2로 형성되어 있을 것이다.After the TiSi 2 formation reaction, the conductive layer 32 will be formed of TiSi 2 .

PVD 방법으로 데포지션된 박막은 그 불균일한 단점 때문에 주로 두꺼운 막에 적용되고 있다.Thin films deposited by the PVD method are mainly applied to thick films because of their nonuniform disadvantages.

이러한 상태는 얇은 박막(즉 Ti)을 PVD 공정으로하고 CVD 막(즉 폴리실리콘)을 덮으므로서 어느 정도 까지는 완화되고 있다.This condition has been alleviated to some extent by using a thin film (ie Ti) as a PVD process and covering the CVD film (ie polysilicon).

제 7도를 참고하면, 전도층(32)형성후에, 메탈층(38)이 층(32)위에 스퍼터링된다.Referring to FIG. 7, after the conductive layer 32 is formed, the metal layer 38 is sputtered on the layer 32.

바람직한 실시에서, 메탈층(38)은 약 5000-8000Å두께로 스퍼터링된 알루미늄이다.In a preferred implementation, metal layer 38 is aluminum sputtered to about 5000-8000 mm thick.

알루미늄층(38)은 옥사이드층(12)상에 놓이는 부분에서는 비교적 일정한 두께를 가지고 있는 것을 알 수 있다.It can be seen that the aluminum layer 38 has a relatively constant thickness at the portion placed on the oxide layer 12.

그러나, 비어(14)상에 놓이는 부분은 두께가 가변된다. 이 두께는 스퍼터링 공정의 이방성 성질에 기인한다.However, the portion lying on the via 14 is variable in thickness. This thickness is due to the anisotropic nature of the sputtering process.

비어(14)내에서 연속적인 피복도가 나타난다 하더라도 아직 보이드가 나타날 수 있는 가능성이 있다.Although there is a continuous coverage in the vias 14, there is a possibility that voids may still appear.

보이드의 가능성은 경사진 표면으로 되어있는 층(22)(24)으로 인해 다소 사라지며, 균일한 층(32)은 뾰족한 에지나 단차 보다는 경사진 표면으로 되어있다.The likelihood of voids is somewhat lost due to the layers 22 and 24, which are inclined surfaces, and the uniform layer 32 is inclined rather than pointed edges or steps.

그러나, 비어(14)의 바닥(19)이 TiN 층(30)과 균일한 WSi2층(32)으로 되어있어 도전 가능한 연결을 주므로, 알루미늄 층(38)에 나타나는 뽀족한 에지나 단차가 있는지 없는지는 중요하지 않다.However, since the bottom 19 of the via 14 is a TiN layer 30 and a uniform WSi2 layer 32, providing a conductive connection, whether or not there are sharp edges or steps appearing in the aluminum layer 38 It doesn't matter.

상기 설명한 바와같이, 실리콘 표면과 메탈층(38)을 연결한 목적이나 또는 아래깔리는 전도층의 경우에 있어서, 도전 가능한 연결을 주는 균일층(30)(32)의 유일한 부위는 상부 레벨로 부터 하부 레벨까지 연장되는 부위이다. 그러므로 이러한 부위는 메탈층(38)과 비어(14)의 바닥표면(19) 사이에 신뢰성 있는 연결을 주기 위해 반드시 필요한다.As described above, in the case of the purpose of connecting the silicon surface and the metal layer 38, or in the case of the underlying conductive layer, the only part of the homogeneous layer 30, 32 that provides a conductive connection is from the top to the bottom. It is a part that extends to the level. This area is therefore necessary to give a reliable connection between the metal layer 38 and the bottom surface 19 of the via 14.

TiN 과 WSi2로 된 균일층(30)(32)의 수평 표면이 금속층(38)과 비어(14)의 바닥 표면(19) 사이에 도전 가능한 연결을 주기 위한 역할을 하지 않더라도, 이들은 채택되며 어떤 경우에는 향상된 일렉트로 마이그레이션 저항 메탈 시스템을 주기도 한다.Although the horizontal surfaces of the homogeneous layers 30 and 32 of TiN and WSi2 do not serve to provide a conductive connection between the metal layer 38 and the bottom surface 19 of the vias 14, they are adopted and in some cases It also provides an improved electromigration resistance metal system.

요약하면, 본 발명은 스텝커버리지와 비어/콘택 오프닝의 신뢰성을 증진시키기 위한 공정을 제공하였다.In summary, the present invention provides a process for enhancing the reliability of step coverage and via / contact opening.

본 공정은 비어/콘택오프닝의 바닥 표면에 경계 금속층을 형성한 후 비어/콘택오프닝의 바닥 표면에 경계 금소층을 형성한 후 비어/콘택 오프닝의 수직벽에 형성되는 측벽 옥사이드 스페이서를 이용하는 것이다.The process utilizes sidewall oxide spacers formed on the bottom surface of the via / contact opening and then forming a boundary layer on the bottom surface of the via / contact opening and then formed on the vertical wall of the via / contact opening.

이때 실리사이드와 같은 내화성 물질의 균일층이 측벽 스페이서의 외부표현을 포함하고 있는 비어/콘택 오프닝의 표면을 균일하게 덮기 위해 구조체 위해 데포지션된다.A homogeneous layer of refractory material, such as silicide, is then deposited for the structure to uniformly cover the surface of the via / contact opening that includes the external representation of the sidewall spacers.

측벽 스페이서는 비어/컨택 오프닝의 바닥표면에 대해 어떤 각도로 연장되어있는 경사진 표면을 가지고 제공된다.The sidewall spacer is provided with an inclined surface extending at an angle to the bottom surface of the via / contact opening.

이때, 스퍼터링 공정의 스탭커버리지 문제를 극복할 수 있도록 상부레벨과 하부레벨 사이에 도전 가능한 연결을 주는 메탈층이 균일층상에 스퍼터링된다.At this time, the metal layer is sputtered on the uniform layer to provide a conductive connection between the upper level and the lower level to overcome the step coverage problem of the sputtering process.

본 발명이 상세하게 설명되었지만, 여러 가지 변화, 대처 및 변형이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 이루어질 수 있다.Although the present invention has been described in detail, various changes, modifications and variations can be made without departing from the spirit of the invention.

Claims (19)

전도성 실리콘영역(10) 위로 절연층(12)을 형성하고; 전도성 실리콘영역의 일부(19)가 노출되도록 상기 절연층에, 실질적인 수직측벽(16)(18)을 갖는, 오프닝(14)을 형성하고; 절연층 위와 오프닝내에 균일절연층(20)을 형성하고; 수직측벽오프닝을 따라 측벽스페이서영역(22)(24)을 형성하고 전도성 실리콘 영역을 노출시키기 위해 균일절연층 이방성으로 에칭하고, 상기 측벽스페이서영역을 노출시키기 위해 균일절연층을 이방성으로 에칭하고, 상기 측벽스페이서영역은 상기 절연층의 상부표면에서보다 전도성실리콘영역 근처에서 더 두꺼우며; 절연층, 측벽스페이서영역과 노출된 전도성 실리콘영역 위에 내화성 메탈층(26)을 형성하고; 질소분위기에서 상기 구 특허 조체를 가열하고, 여기서 내화성메탈층의 일부는 노출된 전도성 실리콘영역 위에서 내화성 메탈실리사이드(28)로 전환되고, 내화성 메탈층의 나머지 부분은 내화성 메탈 니트라이드(30)로 전환되며; 내화성 메탈니트라이드 위로 내화성 메탈을 포함하는 균일전도층(32)을 형성하고; 상기 균일전도층 위로 알루미늄(38)을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체집적회로장치의 컨택형성방법.Forming an insulating layer 12 over the conductive silicon region 10; Forming an opening (14) having substantially vertical sidewalls (16) (18) in said insulating layer so that a portion (19) of the conductive silicon region is exposed; Forming a uniform insulating layer 20 over and in the opening; Forming a sidewall spacer regions 22 and 24 along the vertical sidewall opening and etching anisotropically uniformly layered to expose the conductive silicon regions, and anisotropically etching the uniformly insulating layer to expose the sidewall spacer regions, and Sidewall spacer regions are thicker near the conductive silicon region than at the upper surface of the insulating layer; Forming a fire resistant metal layer 26 over the insulating layer, the sidewall spacer region and the exposed conductive silicon region; The old patent bath is heated in a nitrogen atmosphere, where part of the refractory metal layer is converted to refractory metal silicide 28 over the exposed conductive silicon region and the remainder of the refractory metal layer is converted to refractory metal nitride 30. Become; Forming a uniform conductive layer 32 comprising the refractory metal over the refractory metal nitride; And forming aluminum (38) over the uniformly conductive layer. 제1항에 있어서, 알루미늄층(38)을 형성하는 상기 단계후에 상호연결을 위해 알루미늄층을 패터닝(patterning)하는 것을 특징으로하는 반도체 집적회로장치의 컨택형성방법.2. The method of claim 1, wherein after the step of forming the aluminum layer (38), the aluminum layer is patterned for interconnection. 제1항에 있어서, 균일전도층(32)을 형성하는 상기 단계는 화학증기데포지션을 사용하여 내화성 메탈니트라이드(30) 위로 텅스텐 실리사이드를 데포지션하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로하는 반도체집적회로장치의 컨택형성방법.2. The semiconductor as claimed in claim 1, wherein the step of forming the uniform conductive layer (32) further comprises depositing tungsten silicide over the refractory metal nitride (30) using chemical vapor deposition. A contact formation method for an integrated circuit device. 제1항에 있어서, 상기 균일전도층을 형성하는 단계는 내화성 메탈니트라이드(30)위로 제2내화성 메탈층(34)을 데포지션 하고; 제2내화성 메탈층 위로 폴리크리스탈린 실리콘층(36)을 데포지션 하고; 상기 폴리크리스탈린 실리콘과 제2내화성 메탈층을 내화성 메탈실리사이드층(32)으로 전환시키기 위해 구조물을 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로하는 반도체집적회로장치의 컨택형성방법.The method of claim 1, wherein the forming of the uniform conductive layer comprises: depositing a second refractory metal layer (34) on the refractory metal nitride (30); Depositing a polycrystalline silicon layer 36 over the second refractory metal layer; And heating the structure to convert the polycrystalline silicon and the second refractory metal layer into a refractory metal silicide layer (32). 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화성 메탈층(26)은 티탄늄층인 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치의 컨택형성방법.The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the refractory metal layer (26) is a titanium layer. 제4항에 있어서, 제2내화성 메탈층(34)은 티탄늄을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로장치의 컨택형성방법.5. The method of claim 4, wherein the second refractory metal layer (34) comprises titanium. 제1항 내지 제4항 증 어느 한 항에 있어서, 내화성 메탈의 상기 균일전도층은 실질적으로 균일한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로 장치의 컨택형성방법.The contact forming method of a semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 4, wherein the uniform conductive layer of the refractory metal has a substantially uniform thickness. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화성 메탈 실리사이드(28)는 티탄늄 실리사이드인 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로 장치의 컨택형성방법.5. The method of claim 1, wherein the refractory metal silicide is titanium silicide. 6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화성 메탈 니트라이드(30)는 티타늄인 것을 특징으로 하는 반도체 직접회로 장치의 컨택형성방법.5. The method of claim 1, wherein the refractory metal nitride (30) is titanium. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 층(38)은 상기 절연층 위의 상기 균일 전도층 위에 놓이고, 상기 내화성 메탈 실리사이드 층(28)과 상기 내화성 메탈 니트라이드 층(30)과 상기 균일 전도층을 통하여 상기 전도성 실리콘 영역(10)으로부터 상시 알루미늄층으로 전도적인 연결이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로 장치의 컨택형성방법.The layer of claim 1, wherein the aluminum layer 38 overlies the uniform conductive layer over the insulating layer, wherein the refractory metal silicide layer 28 and the refractory metal nitride layer ( 30) and a conductive connection from the conductive silicon region (10) to the aluminum layer at all times through the uniform conductive layer. 집적회로에 있어서, 실질적인 수직측벽(16)(18)을 가지고 절연층을 통해 뻗어 있는 오프닝(14)과 여기서 제1레벨도체의 일부(19)가 사이 오프닝내에 노출되고; 상기 오프닝의 측벽을 덮는 절연측벽스페이서영역(22)(24)과, 여기서 측벽스페이서영역이 절연층의 상부표면보다 제1레벨 실리콘도체 부근에서 더 두꺼우며; 제1레벨 실리콘도체의 노출된 부분을 덮는 내화성 메탈 실리사이층(28)과; 내화성 메탈실리사이드층과 측벽스페이서 영역 및 절연층의 상부표면의 일부를 덮는 내화성 메탈니트라이드층(30)과; 내화성 메탈니트라이드(30)을 덮는 내화성 메탈을 포함하는 균일전도층(32)을 포함하여 구성되며, 제2레벨 메탈도체는 균일전도층을 덮는 알루미늄으로 구성되는 것을 특징으로하는 절연층(12)에 의해 분리된 제1레벨실리콘도체(10)와 제2레벨 메탈도체(38)을 연결하기 위한 컨택 구조체.In an integrated circuit, an opening (14) extending through an insulating layer with substantially vertical sidewalls (16) (18) and wherein a portion (19) of the first level conductor is exposed within the opening; Insulating side wall spacer regions (22) and (24) covering the sidewalls of the opening, wherein the sidewall spacer regions are thicker near the first level silicon conductor than the upper surface of the insulating layer; A refractory metal silicide layer 28 covering the exposed portion of the first level silicon conductor; A refractory metal nitride layer 30 covering a part of the upper surface of the refractory metal silicide layer, the sidewall spacer region and the insulating layer; Insulating layer 12 comprising a uniform conductive layer 32 comprising a refractory metal covering the refractory metal nitride 30, the second level metal conductor is composed of aluminum covering the uniform conductive layer 12 Contact structure for connecting the first level silicon conductor (10) and the second level metal conductor (38) separated by. 제11항에 있어서, 상기 균일전도층(32)은 내화성 메탈실리사이드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 컨택구조체.12. The contact structure of claim 11, wherein the uniform conductive layer comprises a refractory metal silicide. 제12항에 있어서, 상기 균일전도층(32)은 실질적으로 균일한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 컨택구조체.13. The contact structure of claim 12, wherein the uniform conductive layer (32) has a substantially uniform thickness. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 균일전도층(32)은 텅스텐 디실리사이드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 컨택구조체.The contact structure according to claim 12 or 13, wherein the uniform conductive layer (32) comprises tungsten dissilicide. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 균일전도층(32)은 티타늄 실리사이드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 컨택구조체.The contact structure according to claim 12 or 13, wherein the uniform conductive layer (32) comprises titanium silicide. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화성 메탈실리사이드층(28)은 티타늄 실리사이드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 컨택구조체.The contact structure according to any one of claims 11 to 13, wherein the refractory metal silicide layer (28) comprises titanium silicide. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화성 메탈니트라이드층(30)은 티타늄 니트라이드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 컨택구조체.The contact structure according to any one of claims 11 to 13, wherein the refractory metal nitride layer (30) comprises titanium nitride. 제16항에 있어서, 상기 내화성 메탈니트라이드층(36)은 티타늄 니트라이드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 컨택구조체.17. The contact structure of claim 16, wherein the refractory metal nitride layer comprises titanium nitride. 제11항에 있어서, 상기 제2레벨 도체(38)은 상기 절연층(12)위의 상기 균일 전도층(32)위에 놓이며, 상기 내화성 메탈 실리사이드 층(28)과 상기 내화성메탈 니트라이드 층(30)과 상기 균일 전도층을 통하여 상기 제1레벨 도체로부터 상기 제2레벨 도체로 전도적인 연결이 형성되는 것을 특징으로 하는 컨택구조체.12. The refractory metal silicide layer (28) and refractory metal nitride layer (12) are disposed on the uniform conductive layer (32) on the insulating layer (12). 30) and a conductive connection from said first level conductor to said second level conductor through said uniform conductive layer.
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