JP2005150702A - Spin-on glass composite and method of forming silicone oxide film using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spin-on glass composite and a method of forming a silicon oxide film using the same. <P>SOLUTION: According to the spin-on glass composite which has the excellent property of flattening a bump and has no void, and a method of forming the silicon oxide film using the same, the spin-on glass composite containing polysilazane whose structural formula is -(SiH<SB>2</SB>NH)<SB>n</SB>-(where n represents a positive integer) and weight-average molecular weight is 3,300 to 3,700 is applied on a semiconductor substrate having a bump formed on its top surface, so that a flat spin-on glass film is formed. The spin-on glass film is cured to be transformed into a flat silicon oxide film. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体製造工程でシリコン酸化膜を形成するためのスピンオンガラス(Spin On Glass:SOG)組成物及びこれを用いたシリコン酸化膜形成方法に関し、より詳細には、本発明は、ポリシラザン(polysilazane)を含むスピンオンガラス組成物及びこれを用いて半導体装置のシリコン酸化膜を形成する方法に関するものである。   The present invention relates to a spin-on-glass (SOG) composition for forming a silicon oxide film in a semiconductor manufacturing process and a silicon oxide film forming method using the same, and more particularly, the present invention relates to polysilazane ( The present invention relates to a spin-on glass composition containing polysilazane) and a method for forming a silicon oxide film of a semiconductor device using the same.

最近、コンピュータのような情報媒体の急速な普及によって、半導体装置も飛躍的に発展している。特に、その機能面において、半導体装置は高速で動作すると共に、大容量の保存能力を有することが要求される。このような要求に応じて半導体装置は、集積度、信頼性、及び応答速度等を向上させる方向に製造技術が発展されている。   Recently, semiconductor devices have also been dramatically developed due to the rapid spread of information media such as computers. In particular, in terms of its function, the semiconductor device is required to operate at a high speed and to have a large capacity storage capability. In response to such demands, the manufacturing technology of semiconductor devices has been developed to improve the degree of integration, reliability, response speed, and the like.

一般に、集積回路は、単一基板上に多くのアクティブ素子を形成することにより製造される。各素子が形成され絶縁された後、所望する回路機能を得るために、製造工程の途中に特定素子は電気的に互いに連結される。例えば、MOS、バイポーラVLSI、及びULSI装置は、多くの数の素子が電気的に互いに連結された多層相互連結(multilevel interconnection)構造を有する。このような相互連結構造において、膜の数が増加するにつれて、最上層(top layer)の形状(topography)は、より屈曲している形状を有することになる。   In general, integrated circuits are manufactured by forming many active devices on a single substrate. After each element is formed and insulated, the specific elements are electrically connected to each other during the manufacturing process to obtain the desired circuit function. For example, MOS, bipolar VLSI, and ULSI devices have a multilevel interconnection structure in which a large number of elements are electrically connected to each other. In such an interconnection structure, as the number of films increases, the top layer topography has a more bent shape.

例えば、二つ又はその以上の金属層が形成されている半導体ウェーハを製造する方法は次のようである。多数の酸化膜、多結晶シリコン導電膜、及び第1金属配線膜を半導体ウェーハに形成する。次いで、第1絶縁膜を半導体結果物上に形成する。第2金属配線膜への回路経路を提供するために、ビアホールを第1絶縁膜に形成する。この際、第1絶縁膜の下部に存在する膜が平坦ではないため、第1絶縁膜の表面も平坦ではない。第2金属配線膜を第1絶縁膜上に直接形成すると、第1絶縁膜内の突出部やクラックのために、第2金属配線膜に亀裂が発生する。更に、金属膜の蒸着率が不良になると、半導体素子の製造収率が低下する。従って、一般に多層金属接続構造(multilevel metal interconnection)では、ビア又は第2金属配線層を形成する前に、絶縁膜を平坦化させる。   For example, a method for manufacturing a semiconductor wafer on which two or more metal layers are formed is as follows. A large number of oxide films, polycrystalline silicon conductive films, and first metal wiring films are formed on a semiconductor wafer. Next, a first insulating film is formed on the semiconductor result. In order to provide a circuit path to the second metal wiring film, a via hole is formed in the first insulating film. At this time, since the film existing below the first insulating film is not flat, the surface of the first insulating film is not flat. When the second metal wiring film is formed directly on the first insulating film, a crack is generated in the second metal wiring film due to a protruding portion or a crack in the first insulating film. Further, when the deposition rate of the metal film becomes poor, the manufacturing yield of the semiconductor element is lowered. Therefore, in general, in a multilevel metal interconnection structure, an insulating film is planarized before forming a via or a second metal wiring layer.

絶縁膜を平坦化させる多様な方法が開発されている。このような方法は、優れたリフロー特性を有するBPSG(Borophosphorous Silicate Glass)膜やスピンオンガラス(Spin On Glass:SOG)膜を用いる方法や、化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)方法を含む。一般に、金属配線間のギャップを埋め立てるための絶縁膜では、BPSGを用いる方法が広く用いられてきた。しかし、BPSGを蒸着する工程は、用いられる設備のための特定な蒸着変数を設定するのに優先的に依存するという問題がある。更に、前記工程に用いられるガスは、高価であるのみならず、毒性が強い。   Various methods for planarizing the insulating film have been developed. Such a method includes a method using a BPSG (Borophosphorous Silicate Glass) film or a spin-on glass (SOG) film having excellent reflow characteristics, and a chemical mechanical polishing (CMP) method. . In general, a method using BPSG has been widely used for an insulating film for filling a gap between metal wirings. However, the process of depositing BPSG has the problem that it preferentially depends on setting specific deposition variables for the equipment used. Furthermore, the gas used in the process is not only expensive, but also highly toxic.

更に、集積度が増加してデザインルールが減少するにつれて、現在の256メガDRAM級以上のVLSIを製造するために、BPSGを用いて層間絶縁膜を形成して、配線間のギャップを埋め立てる場合には、ボイド生成によるブリッジの形成によって、収率が低下するか、後続工程で用いられるエッチング阻止膜が損傷される虞がある。従って、これを解決するために、追加的なリフロー工程と高費用のCMP工程を行う必要性がある。   Further, as the degree of integration increases and the design rule decreases, an interlayer insulating film is formed using BPSG to fill a gap between wirings in order to manufacture a VLSI of 256 mega DRAM class or more. However, the formation of a bridge due to void generation may reduce the yield or damage an etching stopper film used in a subsequent process. Therefore, in order to solve this, it is necessary to perform an additional reflow process and an expensive CMP process.

これに対して、SOG膜を用いて絶縁膜を形成する工程は、単純なコーティングにより平坦な絶縁膜を形成できる工程として広く知られている。例えば、特許文献1には、ポリシラザン層を形成した後、ポリシラザン層を酸素雰囲気下で加熱(firing)してシリコン酸化膜に転換させる方法が開示されている。又、特許文献2には、無機性SOGを蒸着した後、2段階の熱処理工程を経てシリコン酸化膜に転換させる方法が開示されている。   On the other hand, the process of forming an insulating film using an SOG film is widely known as a process capable of forming a flat insulating film by simple coating. For example, Patent Document 1 discloses a method of forming a polysilazane layer and then converting the polysilazane layer to a silicon oxide film by heating in a oxygen atmosphere. Patent Document 2 discloses a method in which an inorganic SOG is deposited and then converted into a silicon oxide film through a two-step heat treatment process.

ポリシラザン系のSOG組成物は、基本構造がSi−N、Si−H、及びN−H結合で構成される。酸素及び水を含む雰囲気でベーキングすると、Si−N結合がSi−O結合に置換される。このようなSOG組成物を用いてシリコン酸化膜に転換する方法は、簡単なスピンコーティング方法と硬化工程により行うことができるため、費用が節減されるという長所を有する。   The basic structure of the polysilazane-based SOG composition is composed of Si—N, Si—H, and N—H bonds. When baking is performed in an atmosphere containing oxygen and water, Si—N bonds are replaced with Si—O bonds. Such a method of converting to a silicon oxide film using an SOG composition can be performed by a simple spin coating method and a curing process, and thus has an advantage that costs are reduced.

しかし、全てのSi−N結合がSi−O結合に置換されるのではないと知られている(特許文献3参照)。従って、前記シリコン酸化膜は、BPSG膜又はTEOS膜を用いて形成された純粋なシリコン酸化膜とは異なる絶縁性及び電気的特性を有しているので、前記シリコン酸化膜を絶縁膜で用いるのには問題点がある。更に、SOG膜は、スピンコーティング方式で形成されるので、形成されたシリコン酸化膜の厚さが充分ではないため、ゲート電極と金属配線膜のような導電層を完全に覆うことができない。
米国特許第5,310,720号 米国特許第5,976,618号 日本国特開平11−145286号
However, it is known that not all Si—N bonds are replaced by Si—O bonds (see Patent Document 3). Therefore, since the silicon oxide film has different insulating properties and electrical characteristics from a pure silicon oxide film formed using a BPSG film or a TEOS film, the silicon oxide film is used as an insulating film. Has problems. Furthermore, since the SOG film is formed by a spin coating method, the thickness of the formed silicon oxide film is not sufficient, so that the conductive layer such as the gate electrode and the metal wiring film cannot be completely covered.
US Pat. No. 5,310,720 US Pat. No. 5,976,618 Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-145286

このような問題点を解決するために、本出願人は、高いアスペクト比を有するVLSI級金属配線間のギャップを埋め立てることができ、機械的な平坦化過程を経なくても基板のギャップを埋め立てることができ、基板表面の凸凹を緩慢にして化学気相蒸着による酸化膜とほぼ同じ特性を有する酸化膜を生成できるペルヒドロポリシラザンを含むスピンオンガラス組成物を開発して、これを2000年10月12日付けで米国特許出願番号第09/686,624号(韓国特許出願第2000−23448号の優先権主張出願である韓国特許出願第2000−59635号に対応)(SPIN−ON GLASS COMPOSITION AND METHOD OF FORMING SILICON OXIDE LAYER IN SEMICONDUCTOR MANUFACTURING PROCESS USING THE SAME)として出願したことがある。   In order to solve such problems, the present applicant can fill a gap between VLSI class metal wirings having a high aspect ratio, and fills a gap in a substrate without performing a mechanical planarization process. And developed a spin-on glass composition containing perhydropolysilazane which can produce an oxide film having the same characteristics as an oxide film formed by chemical vapor deposition by slowing the unevenness of the substrate surface. US Patent Application No. 09 / 686,624 dated 12th (corresponding to Korean Patent Application No. 2000-59635, which is a priority claim application of Korean Patent Application No. 2000-23448) (SPIN-ON GLASS COMPOSTION AND METHOD OF FORMING SILICON OXIDE LAYER IN SEMI ONDUCTOR MANUFACTURING PROCESS USING THE SAME) may be filed as.

前記方法に開示されたことによると、段差部を有する基板上に構造式が−(SiH2NH2−(式のうち、nは正の整数)であり、重量平均分子量が4000〜8000であり、分子量分布度が3.0〜4.0であるポリシラザンを含むSOG溶液を塗布して硬化することにより、平坦な表面を有するシリコン酸化膜を形成できる。 According to what was disclosed in the method, structure on a substrate having a stepped portion is - (SiH 2 NH 2) n - ( of the formula, n represents a positive integer), and the weight average molecular weight of from 4000 to 8000 A silicon oxide film having a flat surface can be formed by applying and curing an SOG solution containing polysilazane having a molecular weight distribution of 3.0 to 4.0.

前記シリコン酸化膜としては、STI(Shallow Trench Isolation)構造を有する素子分離構造(Isolation structure)を形成するための溝と突出部により形成された段差部を有する半導体基板上に形成されたSTI構造の素子分離膜を例として挙げられる。   The silicon oxide film has an STI structure formed on a semiconductor substrate having a step portion formed by a groove and a protrusion for forming an element isolation structure having an STI (Shallow Trench Isolation) structure. An element isolation film is given as an example.

前記硬化段階は、予備ベーキングする段階と主ベーキングする段階で構成される。予備ベーキングは約100〜500℃、好ましくは約100〜400℃の温度で約1〜5分間、好ましくは約2〜3分間行われ、主ベーキングは約900〜1050℃の温度で行われる。   The curing step includes a preliminary baking step and a main baking step. The pre-baking is performed at a temperature of about 100-500 ° C, preferably about 100-400 ° C for about 1-5 minutes, preferably about 2-3 minutes, and the main baking is performed at a temperature of about 900-1050 ° C.

ここで形成されたシリコン酸化膜は、0.1〜1μmのギャップを含むSTI構造用として優れたギャップ−フィリング特性を有する。しかし、ウェットエッチング比率テストによると、主ベーキングの温度が増加するほど、エッチング比率が減少して、シリコン酸化膜がシリコン基板表面部分とアクティブ領域に形成される問題点がある。   The silicon oxide film formed here has excellent gap-filling characteristics for an STI structure including a gap of 0.1 to 1 μm. However, according to the wet etching ratio test, as the main baking temperature increases, the etching ratio decreases, and a silicon oxide film is formed on the silicon substrate surface portion and the active region.

図1は、トレンチ内部表面に形成された酸化膜の断面図である。図1に図示された半導体装置は、次の方法で製造される。パッド酸化膜がシリコン基板100上に形成され、窒化膜と高温酸化膜が順次にパッド酸化膜上に形成される。前記窒化膜は、後続工程であるCMP工程でエッチング阻止層として作用し、前記高温酸化膜はハードマスク層として作用する。   FIG. 1 is a cross-sectional view of an oxide film formed on the inner surface of a trench. The semiconductor device shown in FIG. 1 is manufactured by the following method. A pad oxide film is formed on the silicon substrate 100, and a nitride film and a high temperature oxide film are sequentially formed on the pad oxide film. The nitride film functions as an etch stop layer in the subsequent CMP process, and the high-temperature oxide film functions as a hard mask layer.

次いで、高温酸化膜上にシリコン窒酸化物(SiON)を形成することにより、反射防止膜(図示せず)を形成し、フォトリソグラフィ工程を行ってアクティブパターンを定義するための高温酸化膜パターン116を形成する。   Next, silicon nitride oxide (SiON) is formed on the high temperature oxide film to form an antireflection film (not shown), and a high temperature oxide film pattern 116 for defining an active pattern by performing a photolithography process. Form.

前記高温酸化膜パターン116をエッチングマスクとして用いて、窒化膜とパッド酸化膜を順次にエッチングして、窒化膜パターン114とパッド酸化膜パターン112を形成する。前記窒化膜パターンと隣接した基板の上部をエッチングしてトレンチ118を形成する。   Using the high temperature oxide film pattern 116 as an etching mask, the nitride film and the pad oxide film are sequentially etched to form a nitride film pattern 114 and a pad oxide film pattern 112. A trench 118 is formed by etching an upper portion of the substrate adjacent to the nitride pattern.

その次に、トレンチエッチング工程を行う時、高エネルギーのイオン注入によるシリコンの損傷を治癒するために、酸素雰囲気でトレンチ118の露出された部分を熱処理する。この際、酸化剤と露出されたシリコンとの酸化反応によりトレンチの底面と側面を含んだトレンチ内部にトレンチ内壁酸化膜120が形成される。   Next, when the trench etching process is performed, the exposed portion of the trench 118 is heat-treated in an oxygen atmosphere in order to cure silicon damage caused by high energy ion implantation. At this time, a trench inner wall oxide film 120 is formed inside the trench including the bottom and side surfaces of the trench by an oxidation reaction between the oxidant and the exposed silicon.

本出願人は提案した前記SOG組成物でトレンチ118を埋め立てながら半導体基板100上にSOG組成物を蒸着させてSOG膜を形成する。その後、前記SOG膜をベーキングさせる。予備ベーキングは、約100〜500℃、好ましくは約100〜400℃の温度で約1〜5分間、好ましくは約2〜3分間行う。主ベーキングは、約900〜1050℃の温度で行ってシリコン酸化膜を形成する。これにより、図1に図示されたように、トレンチを埋め立てる酸化膜130が形成される。前記酸化膜130は、SOG膜から形成されたものである。この際、図1の円で表示された部分のように、トレンチ内壁酸化膜120のうち、側壁部分の酸化膜が底面部分の酸化膜より厚いというのを確認できる。前記酸化膜を形成する酸化物は、SOG膜を酸化雰囲気で1000℃或いはその以上の温度で硬化する時、半導体基板100のシリコンと酸化ガスに含まれた酸素の酸化反応により形成されると推定される。   The present applicant forms an SOG film by depositing the SOG composition on the semiconductor substrate 100 while filling the trench 118 with the proposed SOG composition. Thereafter, the SOG film is baked. The preliminary baking is performed at a temperature of about 100 to 500 ° C., preferably about 100 to 400 ° C., for about 1 to 5 minutes, preferably about 2 to 3 minutes. The main baking is performed at a temperature of about 900 to 1050 ° C. to form a silicon oxide film. As a result, as shown in FIG. 1, an oxide film 130 filling the trench is formed. The oxide film 130 is formed of an SOG film. At this time, as in the portion indicated by a circle in FIG. 1, it can be confirmed that the oxide film on the side wall portion of the inner wall oxide film 120 in the trench is thicker than the oxide film on the bottom surface portion. It is estimated that the oxide forming the oxide film is formed by an oxidation reaction of silicon contained in the semiconductor substrate 100 and oxygen contained in the oxidizing gas when the SOG film is cured at 1000 ° C. or higher in an oxidizing atmosphere. Is done.

このような酸化物の生成は、CMP工程を行った後に溝のように凹んでいる部分において、形態的な欠点を誘発するか、又はアクティブ領域の大きさを変化させたりする。   The generation of such an oxide induces a morphological defect or changes the size of the active region in a concave portion such as a groove after the CMP process.

又、本出願人は高いアスペクト比を有するVLSIの金属配線間のギャップを埋め立てることができ、機械的な平坦化過程を経なくても、基板のギャップを埋め立てることができ、基板表面の凸凹を緩慢にして化学気相蒸着による酸化膜とほぼ同じ特性を有する酸化膜を生成することができるペルヒドロポリシラザンを含むスピンオンガラス組成物を開発して、これを2002年10月24日付けで米国特許出願第09/985,615号(METHOD OF FORMING SILICON OXIDE LAYER IN SEMICONDUCTOR MANUFACTURING PROCESS USING SPIN−ON GLASS COMPOSITION AND ISOLATION METHOD USING THE SAME METHOD)(韓国特許出願第2001−31633号出願に対応)として出願し、これは米国特許第6,279,205号で特許を受けたことがある。   In addition, the present applicant can fill a gap between VLSI metal wirings having a high aspect ratio, and can fill a gap in a substrate without performing a mechanical flattening process. We developed a spin-on glass composition containing perhydropolysilazane that can be slowed down to produce an oxide film having characteristics similar to those of chemical vapor deposition oxides, which was issued on October 24, 2002 as a US patent. Application No. 09 / 985,615 E the METHOD) (filed as corresponding) to the application Korean Patent Application No. 2001-31633, which have received patents in the U.S. Patent No. 6,279,205.

従って、本発明の目的は、高集積度を有し、高いアスペクト比を有する半導体装置において、非常に隣接に配置された金属配線間のギャップを埋め立てることができるスピンオンガラス組成物を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a spin-on glass composition capable of filling a gap between metal wirings arranged very adjacent to each other in a semiconductor device having a high degree of integration and a high aspect ratio. is there.

本発明の他の目的は、機械的な平坦化工程を行わず基板表面の凸凹を緩慢にしてギャップを埋め立てることができる組成物を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a composition capable of filling the gap by slowing the unevenness of the substrate surface without performing a mechanical planarization step.

本発明の他の目的は、化学気相蒸着方法により生成された半導体装置の酸化膜とほぼ同じ特性を有するスピンオンガラス組成物を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a spin-on glass composition having substantially the same characteristics as an oxide film of a semiconductor device produced by a chemical vapor deposition method.

本発明の他の目的は、前述したスピンオンガラス組成物を用いて、半導体製造工程で酸化膜を形成する方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method of forming an oxide film in a semiconductor manufacturing process using the spin-on glass composition described above.

前述した本発明の目的を達成するために、本発明の好ましい一実施例には、構造式が−(SiHNH)−(式のうち、nは正の整数)であり、重量平均分子量が約3000〜6000であり、10〜30重量%のポリシラザンと、約70〜90重量%の溶媒を含むスピンオンガラス組成物を提供する。 In order to achieve the above-described object of the present invention, a preferred embodiment of the present invention includes a structural formula of — (SiH 2 NH) n — (wherein n is a positive integer), and a weight average molecular weight. Is about 3000-6000, and provides a spin-on glass composition comprising 10-30 wt% polysilazane and about 70-90 wt% solvent.

前述した本発明の他の目的を達成するために、本発明の好ましい一実施例による酸化膜形成方法によると、上面上に段差部を有する半導体基板上に、構造式が−(SiHNH)−(式のうち、nは正の整数)であり、重量平均分子量が約3000〜6000であり、10〜30重量%のポリシラザンと約70〜90重量%の溶媒を含むスピンオンガラス組成物を塗布して、スピンオンガラス膜を形成する。スピンオンガラス膜を硬化してシリコン酸化膜を形成する。 To achieve the object of the present invention described above, according to a preferred oxide film forming method according to an embodiment of the present invention, on a semiconductor substrate having a step portion on the top surface, the structural formula - (SiH 2 NH) n - (of the formula, n is a positive integer) is from about 3000 to 6000 weight average molecular weight, the spin-on glass composition comprising 10-30% by weight of polysilazane and about 70 to 90 wt% of the solvent Apply to form a spin-on glass film. The spin-on glass film is cured to form a silicon oxide film.

本発明の多様な実施例によると、約5:1〜10:1程度のアスペクト比を有するか、或いは表面の不連続性がひどい導電膜を塗布できるスピンオンガラス組成物を用いて、実質的にあまりボイドがない均一なシリコン酸化膜を形成することができる。   According to various embodiments of the present invention, using a spin-on glass composition having an aspect ratio on the order of about 5: 1 to 10: 1 or capable of applying a conductive film with severe surface discontinuity, A uniform silicon oxide film having few voids can be formed.

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例によるスピンオンガラス組成物及びこれを用いて半導体装置で酸化膜を形成する方法を詳細に説明する。   Hereinafter, a spin-on glass composition according to a preferred embodiment of the present invention and a method of forming an oxide film in a semiconductor device using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本明細書において、物質や膜、又は構造が異なる物質や膜、又は層上に蒸着されるか、形成されると言及される場合、これは、更に異なる層や物質、又は構造がその間に形成されているという意味も含むことができる。   In this specification, when it is mentioned that a substance, film, or structure is deposited or formed on a different substance, film, or layer, this means that another layer, substance, or structure is formed between them. It can also mean that it is.

本発明のスピンオンガラス組成物は、米国特許出願第09/686,624号に開示されており、好ましくは構造式が−(SiHNH−(式のうち、nは正の整数)であり、重量平均分子量が4000〜8000であり、分子量分布度が3.0〜4.0であるポリシラザンを含む。本発明の詳細な説明において、分子量分布度とは、重量平均分子量と数平均分子量の比を意味する。 The spin-on glass composition of the present invention is disclosed in US patent application Ser. No. 09 / 686,624, preferably having the structural formula — (SiH 2 NH 2 ) n — (where n is a positive integer). A polysilazane having a weight average molecular weight of 4000 to 8000 and a molecular weight distribution of 3.0 to 4.0. In the detailed description of the present invention, the molecular weight distribution means the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight.

ポリシラザンの製造方法は公知されている。代表的な方法としては、ハロシランとルイス塩基の反応から生成された複合化合物(complex compound)をアンモニアと反応させてポリシラザンが製造される。   Methods for producing polysilazanes are known. As a typical method, a polysilazane is produced by reacting a complex compound formed from the reaction of a halosilane and a Lewis base with ammonia.

又は、SiCl又はSiHClのようなシリコンハライドとアミンを反応させポリシラザンを合成する方法、シラザンをアルカリ金属ハライド触媒を用いてポリシラザンに転換する方法、遷移金属複合化合物(transition complex metal compound)を用いてアミン化合物でシラン化合物を脱水素(dehydrogenation)する方法でポリシラザンを製造することができる。 Alternatively, a method of synthesizing polysilazane by reacting a silicon halide such as SiCl 4 or SiH 2 Cl 2 with an amine, a method of converting silazane to polysilazane using an alkali metal halide catalyst, a transition metal complex compound (transition complex metal compound) A polysilazane can be produced by a method of dehydrogenating a silane compound with an amine compound.

米国特許第5,494,978号には、数平均分子量が100〜100000である無機性ポリシラザンを用いて脱泡(defoamed)されたポリシラザンを製造する方法が開示されている。又、米国特許第5,905,130号には、ポリアミノシラン化合物とポリハイドロジェン化された窒素−含有化合物(polyhydrogenated nitrogen−containing compound)を塩基触媒下で反応させるか、ポリハイドロジェン化シリコン化合物(polyhydrogenated silicone compound)とポリハイドロジェン化窒素−含有化合物を塩基性固体酸化物触媒(basic solid oxide catalyst)の存在下で反応させポリシラザンを製造する方法が開示されている。   US Pat. No. 5,494,978 discloses a method for producing defoamed polysilazane using inorganic polysilazane having a number average molecular weight of 100 to 100,000. US Pat. No. 5,905,130 discloses a reaction between a polyaminosilane compound and a polyhydrogenated nitrogen-containing compound under a base catalyst, or a polyhydrogenated silicon compound. A method of producing polysilazane by reacting a polyhydrogenated silicon compound and a polyhydrogenated nitrogen-containing compound in the presence of a basic solid oxide catalyst is disclosed.

その外にも、米国特許第5,436,398号にも数平均分子量が1,120であるペルヒドロポリシラザンの製造例が開示されており、米国特許第4,937,304号及び第4,950,381号には、所望する分子量を有するポリシラザンを製造する方法が開示されている。   In addition, U.S. Pat. No. 5,436,398 discloses an example of producing perhydropolysilazane having a number average molecular weight of 1,120, and U.S. Pat. No. 950,381 discloses a method for producing a polysilazane having a desired molecular weight.

本発明で用いられるポリシラザンの製造方法に特別な制限はない。前述した方法によりポリシラザンを容易に製造することができる。前述した公知された方法で製造されたペルヒドロポリシラザンを本発明に使用できるように分子量による分別法(fractionation)を用いて分留して用いる。   There is no special restriction | limiting in the manufacturing method of the polysilazane used by this invention. Polysilazane can be easily produced by the method described above. The perhydropolysilazane produced by the above-mentioned known method is fractionated using molecular weight fractionation so that it can be used in the present invention.

本発明で用いられるポリシラザンの重量平均分子量が4000より小さいと脱気(outgassing)が増加し、小さい分子量によりペルヒドロポリシラザンがシリコン酸化物に急速に転換されクラックが発生される。逆に、重量平均分子量が8000を超過すると、SOG組成物溶液の粘度が増加して、コーティング時に生成されるスピンオンガラス膜の均一性(uniformity)が低下する。従って、本発明で用いられるペルヒドロポリシラザンの重量平均分子量は、4000〜8000である。より詳細には、トレンチを埋め立てるSOG膜が形成される場合、好ましくはペルヒドロポリシラザンの重量平均分子量が6000〜8000であり、より好ましくは6500〜7000である。   If the weight average molecular weight of the polysilazane used in the present invention is less than 4000, outgassing increases, and perhydropolysilazane is rapidly converted into silicon oxide due to the small molecular weight, and cracks are generated. Conversely, when the weight average molecular weight exceeds 8000, the viscosity of the SOG composition solution increases, and the uniformity of the spin-on glass film produced during coating decreases. Therefore, the weight average molecular weight of the perhydropolysilazane used in the present invention is 4000 to 8000. More specifically, when an SOG film for filling a trench is formed, the weight average molecular weight of perhydropolysilazane is preferably 6000 to 8000, more preferably 6500 to 7000.

他の実施例において、本発明で用いられるペルヒドロポリシラザンが3000より小さい重量平均分子量を有すると、脱気が増加して、脱気されるSiHが酸素ガスと反応してSiO2のようなパーティクルが形成され反応チャンバーを汚染させる。パーティクルは後続工程でウェーハを汚染させる。反面に、重量平均分子量が約6000を超過すると、SOG溶液の粘度が増加して生成されるスピンオンガラス膜の均一性(uniformity)が低下する。従って、本発明で用いられるペルヒドロポリシラザンの分子量は、約3000〜6000、より好ましくは約3300〜3700である。 In another embodiment, when the perhydropolysilazane used in the present invention has a weight average molecular weight of less than 3000, degassing increases, and the degassed SiH 4 reacts with oxygen gas, such as SiO 2 Particles form and contaminate the reaction chamber. The particles contaminate the wafer in a subsequent process. On the other hand, if the weight average molecular weight exceeds about 6000, the viscosity of the SOG solution increases and the uniformity of the spin-on glass film produced decreases. Accordingly, the molecular weight of the perhydropolysilazane used in the present invention is about 3000 to 6000, more preferably about 3300 to 3700.

又、前記ポリシラザンの重量平均分子量と数平均分子量の比である分子量分布度が約3.0より小さいと、ポリシラザンを分留する時の効率性が低下して、ポリシラザンの製造収率が著しく低くなる。反対に、分布度が約4を超過すると、転換されたシリコン酸化膜が不均一になる。従って、本発明で使用されるポリシラザンの分子量分布度は、好ましくは約3.0〜4.0である。しかし、前述した分子量分布度範囲外の分子量分布度を有するポリシラザンでも、必要な場合に使用されることができる。   Also, if the molecular weight distribution, which is the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight of the polysilazane, is less than about 3.0, the efficiency during fractionation of the polysilazane is lowered, and the production yield of polysilazane is extremely low. Become. On the other hand, when the distribution degree exceeds about 4, the converted silicon oxide film becomes non-uniform. Accordingly, the molecular weight distribution of the polysilazane used in the present invention is preferably about 3.0 to 4.0. However, polysilazane having a molecular weight distribution outside the above-mentioned molecular weight distribution range can also be used when necessary.

本発明の他の実施例で用いられるペルヒドロポリシラザンは、分子量分布度が約2.5〜3.5、より好ましくは2.8〜3.2である。前記ペルヒドロポリシラザンの重量平均分子量が約3000〜6000である時、ペルヒドロポリシラザンの分子量分布度が約2.5〜3.5である。分子量分布度が約2.5より小さいと、ペルヒドロポリシラザンを分留する時の効率性が劣化して、ペルヒドロポリシラザンの製造収率が非常に低くなる。反面に、ペルヒドロポリシラザンの分子量分布度が約3.5を超過すると、転換されたシリコン酸化膜が不均一になる。   The perhydropolysilazane used in another embodiment of the present invention has a molecular weight distribution of about 2.5 to 3.5, more preferably 2.8 to 3.2. When the weight average molecular weight of the perhydropolysilazane is about 3000 to 6000, the molecular weight distribution of the perhydropolysilazane is about 2.5 to 3.5. If the molecular weight distribution is less than about 2.5, the efficiency when fractionating perhydropolysilazane is deteriorated, and the production yield of perhydropolysilazane becomes very low. On the other hand, when the molecular weight distribution of perhydropolysilazane exceeds about 3.5, the converted silicon oxide film becomes non-uniform.

SOG組成物は、前述したポリシラザンを溶媒、好ましくは有機溶媒に溶解させて製造されたSOG溶液であることが好ましい。他の多様な有機溶媒、又は他の溶媒が本発明で制限なく用いられることができる。好ましくは、キシレン(xylene)のような芳香族系溶媒又はジブチルエテール(dibuthyl ether)のような他の溶媒が溶媒として有用に使用されることができる。SOG溶液内のポリシラザンの濃度が約30重量%より大きいと、ポリシラザンが不安定になり、SOG溶液の寿命が減少し、SOG膜にクラックが発生する。SOG溶液内のポリシラザンの濃度が約10重量%より小さいと、SOG膜の厚さ調節が容易ではない。従って、SOG溶液内の前記ポリシラザンの濃度は、約10〜30重量%、18〜25重量%であることが好ましい。又、SOG溶液内の溶媒の濃度は、好ましくは約70〜90重量%、より好ましくは約75〜82重量%である。   The SOG composition is preferably an SOG solution produced by dissolving the aforementioned polysilazane in a solvent, preferably an organic solvent. Various other organic solvents, or other solvents can be used without limitation in the present invention. Preferably, aromatic solvents such as xylene or other solvents such as dibutyl ether can be usefully used as the solvent. If the concentration of polysilazane in the SOG solution is greater than about 30% by weight, the polysilazane becomes unstable, the life of the SOG solution decreases, and cracks occur in the SOG film. If the concentration of polysilazane in the SOG solution is less than about 10% by weight, it is not easy to adjust the thickness of the SOG film. Therefore, the concentration of the polysilazane in the SOG solution is preferably about 10 to 30% by weight and 18 to 25% by weight. The concentration of the solvent in the SOG solution is preferably about 70 to 90% by weight, more preferably about 75 to 82% by weight.

前記ポリシラザンを含むSOG組成物は、下部膜、例えば、シリコン窒化膜に対して約4°以下の接触角を有することが好ましい。接触角が4°より大きいと、SOG組成物と下部膜との間の接着力が悪くなる。   The SOG composition containing polysilazane preferably has a contact angle of about 4 ° or less with respect to a lower film, for example, a silicon nitride film. When the contact angle is larger than 4 °, the adhesive force between the SOG composition and the lower film is deteriorated.

前述したように、前記SOG組成物、好ましくは、SOG溶液は前記ペルヒドロポリシラザンを有機溶媒のような溶媒に溶解させることにより製造される。他の多様な有機溶媒又は他の溶媒が本発明で制限なく使用されることができる。使用可能な溶媒は、キシレンのような芳香族系溶媒又はジブチルエテールのような他の溶媒を含むことが好ましい。SOG溶液内のペルヒドロポリシラザンの濃度が約30重量%より大きいと、ペルヒドロポリシラザンが不安定になり、SOG溶液の寿命が短縮され、SOG膜にクラックが発生される。ペルヒドロポリシラザンの濃度が約10重量%より小さいと、SOG膜の厚さ調節が容易ではない。従って、本発明の他の実施例によると、SOG溶液内の前記ペルヒドロポリシラザンの濃度は、好ましくは約10〜30重量%、より好ましくは約20〜23重量%である。前記ポリシラザンを含むSOG組成物は、下部膜、例えば、シリコン窒化膜に対して約4°以下の接触角を有することが好ましい。接触角が4°より大きいと、SOG組成物と下部膜との間の接着力が悪くなる。   As described above, the SOG composition, preferably the SOG solution, is prepared by dissolving the perhydropolysilazane in a solvent such as an organic solvent. Various other organic solvents or other solvents can be used without limitation in the present invention. Solvents that can be used preferably include aromatic solvents such as xylene or other solvents such as dibutyl ether. If the concentration of perhydropolysilazane in the SOG solution is greater than about 30% by weight, the perhydropolysilazane becomes unstable, the life of the SOG solution is shortened, and cracks are generated in the SOG film. If the concentration of perhydropolysilazane is less than about 10% by weight, it is not easy to adjust the thickness of the SOG film. Therefore, according to another embodiment of the present invention, the concentration of the perhydropolysilazane in the SOG solution is preferably about 10-30% by weight, more preferably about 20-23% by weight. The SOG composition containing polysilazane preferably has a contact angle of about 4 ° or less with respect to a lower film, for example, a silicon nitride film. When the contact angle is larger than 4 °, the adhesive force between the SOG composition and the lower film is deteriorated.

塗布工程と硬化工程中にSOG膜の表面を均一にするために、前記SOG溶液は所定の剪断速度下で、好ましくは約1〜10mPa・s、より好ましくは約1〜8mPa・sの粘度を有する。   In order to make the surface of the SOG film uniform during the coating process and the curing process, the SOG solution preferably has a viscosity of about 1 to 10 mPa · s, more preferably about 1 to 8 mPa · s under a predetermined shear rate. Have.

図2は、SOG溶液の粘度と剪断速度との関係を説明するためのグラフである。図2において、グラフの縦座標は粘度(mPa・s)を示し、横座標は剪断速度(1/s)を示す。図2に示すように、本発明によるSOG溶液は、約54〜420(1/s)の剪断速度で、好ましく約1〜10mPa・sの粘度を有する。約10〜1000(1/s)の剪断速度でSOG組成物の粘度は、約1〜10mPsの範囲内にあることも図2から分かる。   FIG. 2 is a graph for explaining the relationship between the viscosity of the SOG solution and the shear rate. In FIG. 2, the ordinate of the graph indicates viscosity (mPa · s), and the abscissa indicates the shear rate (1 / s). As shown in FIG. 2, the SOG solution according to the present invention preferably has a viscosity of about 1 to 10 mPa · s at a shear rate of about 54 to 420 (1 / s). It can also be seen from FIG. 2 that at a shear rate of about 10 to 1000 (1 / s), the viscosity of the SOG composition is in the range of about 1 to 10 mPs.

SOG組成物の粘度は、SOG組成物の流動性(flowability)に影響を及ぼすことにより、酸化膜の平坦度を決定する。前記ペルヒドロポリシラザンの重量平均分子量が増加するにつれて、SOG組成物の粘度も増加する。ペルヒドロポリシラザンの重量平均分子量が約3000〜6000である時、SOG組成物の粘度は約1.54〜1.70mPa・s(cP)である。   The viscosity of the SOG composition determines the flatness of the oxide film by affecting the flowability of the SOG composition. As the weight average molecular weight of the perhydropolysilazane increases, the viscosity of the SOG composition also increases. When the weight average molecular weight of the perhydropolysilazane is about 3000 to 6000, the viscosity of the SOG composition is about 1.54 to 1.70 mPa · s (cP).

前記SOG組成物は、必要に応じてホウ素、フッ素、リン、ヒ素、炭素、酸素、又はこれらの混合物を含む少なくとも一つの不純物を含むことができる。このような不純物のうち、ホウ素、フッ素、リン、又はヒ素から選択された少なくとも一つの元素をSOG溶液に添加する場合には、SOG組成物から生成されるシリコン酸化膜が不純物を含んで、従来のBSG膜、BPSG膜、PSG膜等と類似な特性を有することになる。又、炭素や酸素のような元素を不純物としてSOG溶液に添加すると、SOG膜をシリコン酸化膜に転換させる速度を促進させることができる。   The SOG composition may optionally include at least one impurity including boron, fluorine, phosphorus, arsenic, carbon, oxygen, or a mixture thereof. Among these impurities, when adding at least one element selected from boron, fluorine, phosphorus, or arsenic to the SOG solution, the silicon oxide film generated from the SOG composition contains impurities, The BSG film, the BPSG film, the PSG film, and the like have similar characteristics. Further, when an element such as carbon or oxygen is added as an impurity to the SOG solution, the rate at which the SOG film is converted into a silicon oxide film can be accelerated.

前述したSOG組成物は、スピンコーティング方法により均一ではない表面を有する基板、例えば、導電性配線パターンを有する半導体基板上に塗布されることが好ましい。特に、スピンコーティング方法は、平坦なSOG膜を形成するのに有用である。   The SOG composition described above is preferably applied by a spin coating method onto a substrate having a non-uniform surface, for example, a semiconductor substrate having a conductive wiring pattern. In particular, the spin coating method is useful for forming a flat SOG film.

基板の表面が平坦ではないのは、導電性パターンのために発生される可能性がある。例えば、ゲート電極パターンやビットラインのような導電性金属配線パターンが基板の表面に段差部を形成することになる。前記二つの導電層パターン間の距離は制限がない。しかし、前記距離が1μmより長いと、酸化膜を形成する方法では従来のBPSGを用いるのが適合する。反面に、前記距離が0.04μmより短いと、本発明のSOG溶液を用いた方法を使用すると、SOG膜内にボイドが形成される可能性が高くなる。従って、本発明の方法は、0.04〜1μm程度のギャップを有する半導体基板に適用される。   The non-planar surface of the substrate can be generated due to the conductive pattern. For example, a conductive metal wiring pattern such as a gate electrode pattern or a bit line forms a step portion on the surface of the substrate. The distance between the two conductive layer patterns is not limited. However, if the distance is longer than 1 μm, it is suitable to use the conventional BPSG in the method for forming the oxide film. On the other hand, if the distance is shorter than 0.04 μm, the use of the method using the SOG solution of the present invention increases the possibility that voids are formed in the SOG film. Therefore, the method of the present invention is applied to a semiconductor substrate having a gap of about 0.04 to 1 μm.

又、本発明の多様な実施例による方法は、幅に対する深さの比であるアスペクト比が低い導電性パターンギャップに適用されることができる。しかし、本発明の方法は、約5:1〜10:1程度のアスペクト比を有する導電層パターンに適用されることが好ましい。   In addition, the method according to various embodiments of the present invention can be applied to a conductive pattern gap having a low aspect ratio, which is a ratio of depth to width. However, the method of the present invention is preferably applied to a conductive layer pattern having an aspect ratio of about 5: 1 to 10: 1.

一般に、導電性パターンがゲート電極を含むセルアレー領域のような微細間隔のギャップ内に稠密に形成される。このようなギャップは半導体基板上に形成されることができる。更に、導電性パターンは、周辺回路領域のようなグローバル段差部内に、又は独立的なギャップ内に稠密ではないように形成される。このようなグローバル段差部も半導体基板上に形成されることができる。本発明の方法は、約5:1〜10:1のアスペクト比を有する微細間隔のギャップと約1:1又はその以下のアスペクト比を有するグローバル段差部を有する半導体基板に適用されることができる。   Generally, a conductive pattern is densely formed in a finely spaced gap such as a cell array region including a gate electrode. Such a gap can be formed on a semiconductor substrate. Furthermore, the conductive pattern is formed so as not to be dense in a global stepped portion such as a peripheral circuit region or in an independent gap. Such a global stepped portion can also be formed on the semiconductor substrate. The method of the present invention can be applied to a semiconductor substrate having a finely spaced gap having an aspect ratio of about 5: 1 to 10: 1 and a global step having an aspect ratio of about 1: 1 or less. .

又、段差部は半導体基板の突出部/陥没部により形成されることができる。具体的には、溝と突出部を有する半導体基板の突出部上に本発明の方法により酸化膜を形成することができる。このような方法による酸化膜を形成することは、シャロートレンチ素子分離(Shallow Trench Isolation:STI)構造を有する素子分離構造を形成する時に有用である。又、前記段差部は絶縁膜上に形成された金属配線により形成されることができる。即ち、本発明の方法により形成されたシリコン酸化膜は、絶縁膜上に形成された金属配線を絶縁するための層間絶縁膜として利用されることができる。   Further, the stepped portion can be formed by a protruding portion / depressed portion of the semiconductor substrate. Specifically, an oxide film can be formed by the method of the present invention on a protruding portion of a semiconductor substrate having a groove and a protruding portion. Forming an oxide film by such a method is useful when forming an element isolation structure having a shallow trench isolation (STI) structure. The step portion may be formed of a metal wiring formed on the insulating film. That is, the silicon oxide film formed by the method of the present invention can be used as an interlayer insulating film for insulating a metal wiring formed on the insulating film.

以下、塗布されたSOG膜の硬化方法を詳細に説明する。   Hereinafter, a method for curing the applied SOG film will be described in detail.

前述した方法により形成されたSOG膜は、硬化され平坦な表面を有するシリコン酸化膜に転換される。硬化段階は、予備ベーキング段階と主ベーキング段階により行われる。ここに開示された内容に基づいて、当業者はSOG膜を硬化させ平坦な表面を有するシリコン酸化膜に転換させることができる。   The SOG film formed by the above-described method is cured and converted into a silicon oxide film having a flat surface. The curing stage is performed by a preliminary baking stage and a main baking stage. Based on the contents disclosed herein, those skilled in the art can cure the SOG film and convert it to a silicon oxide film having a flat surface.

前記予備ベーキングは、約100〜500℃の温度下で約1〜5分間行うことが好ましい。予備ベーキングを約100℃以下で行うと、有機溶媒が膜に残留する可能性がある。予備ベーキングを約500℃以上の温度で行うと、所定深さ以下に位置したポリシラザンは、後続主ベーキング工程でシリコン酸化物に完全に転換されず、又、表面が急速度でシリコン酸化物に転換されクラックが発生され最終シリコン酸化膜が不均一になる。   The preliminary baking is preferably performed at a temperature of about 100 to 500 ° C. for about 1 to 5 minutes. If the pre-baking is performed at about 100 ° C. or lower, the organic solvent may remain in the film. When pre-baking is performed at a temperature of about 500 ° C. or more, polysilazane located below a predetermined depth is not completely converted into silicon oxide in the subsequent main baking process, and the surface is rapidly converted into silicon oxide. Cracks are generated and the final silicon oxide film becomes non-uniform.

予備ベーキングを行う時間が約1分以下であると、有機溶媒が膜内に残留して完璧に除去されない。反対に、予備ベーキング時間が約5分を超過すると、有機溶媒は完全に除去されるが、ペルヒドロポリシラザンを含むSOG膜の表面でシリコン酸化物への部分的な転換が誘発され、部分的なクラックが発生する。従って、予備ベーキングは、約100〜500℃、好ましくは100〜400℃の温度で約1〜5分間、好ましくは約2〜3分間行う。   When the pre-baking time is about 1 minute or less, the organic solvent remains in the film and is not completely removed. On the contrary, when the pre-baking time exceeds about 5 minutes, the organic solvent is completely removed, but partial conversion to silicon oxide is induced on the surface of the SOG film containing perhydropolysilazane. Cracks occur. Accordingly, the preliminary baking is performed at a temperature of about 100 to 500 ° C., preferably 100 to 400 ° C., for about 1 to 5 minutes, preferably about 2 to 3 minutes.

主ベーキング段階は、予備ベーキングに対して高温で長時間行う。ポリシラザン系のSOGは、基本構造はSi−N結合を含む。酸素及び水を含む雰囲気下でベーキングすると、Si−N結合がSi−O結合に置換される。前述したSOG組成物を用いた従来方法によると、全てのSi−N結合がSi−O結合に置換されるのではないので、SOG溶液をコーティングしてベーキングした後にも、一部のSi−N結合はシリコン酸化膜内に残留することになる。しかし、本発明の方法によると、ポリシラザンを含むSOG溶液をコーティングしてSOG膜を形成した後、硬化工程を行った後にもSi−N結合がSOG膜内に残留しない。従って、本発明の多様な実施例により形成されたシリコン酸化膜は、従来CVD方法により形成された純粋なシリコン酸化膜とほぼ同じ特性を有する。   The main baking stage is performed at a high temperature for a long time with respect to the preliminary baking. The basic structure of polysilazane-based SOG includes Si—N bonds. When baking is performed in an atmosphere containing oxygen and water, Si—N bonds are replaced with Si—O bonds. According to the above-described conventional method using the SOG composition, not all Si—N bonds are replaced by Si—O bonds. Therefore, even after coating and baking with the SOG solution, some of the Si—N bonds are replaced. Bonds remain in the silicon oxide film. However, according to the method of the present invention, after the SOG film is formed by coating the SOG solution containing polysilazane, the Si—N bond does not remain in the SOG film even after the curing process. Accordingly, the silicon oxide film formed according to various embodiments of the present invention has substantially the same characteristics as a pure silicon oxide film formed by a conventional CVD method.

ポリシラザンをシリコン酸化物に転換させるために、主ベーキングは約400〜1200℃の温度で行うことが好ましい。主ベーキングの温度が約400℃以下である場合には、硬化が十分ではないため、Si−N結合が残留して酸化膜の特性を低下させる。主ベーキングの温度が約1200℃より高い場合には、生成されるシリコン酸化膜の平坦度が低下するか、クラックが発生する虞がある。従って、主ベーキングは約400〜1200℃、好ましくは約400〜1000℃の温度で行う。   In order to convert polysilazane into silicon oxide, the main baking is preferably performed at a temperature of about 400 to 1200 ° C. When the main baking temperature is about 400 ° C. or lower, since the curing is not sufficient, Si—N bonds remain and deteriorate the characteristics of the oxide film. When the main baking temperature is higher than about 1200 ° C., the flatness of the generated silicon oxide film may be reduced or cracks may occur. Therefore, the main baking is performed at a temperature of about 400 to 1200 ° C, preferably about 400 to 1000 ° C.

特に、主ベーキング工程の時間は、約10〜180分間行うことが好ましい。主ベーキング工程時間が約10分より短い場合には、SOG膜がシリコン酸化膜に完全に転換されない。反対に、主ベーキング工程時間が約180分を超過する場合には、生成されるシリコン酸化膜内の応力が増加することになる。従って、主ベーキング工程の時間は、好ましくは約10〜180分間、より好ましくは約30〜120分間行う。   In particular, the main baking process is preferably performed for about 10 to 180 minutes. When the main baking process time is shorter than about 10 minutes, the SOG film is not completely converted into the silicon oxide film. On the contrary, when the main baking process time exceeds about 180 minutes, the stress in the generated silicon oxide film increases. Accordingly, the main baking step is preferably performed for about 10 to 180 minutes, more preferably about 30 to 120 minutes.

主ベーキング工程は、Si−N結合をSi−O結合に転換するに適合な雰囲気である酸化性雰囲気又は不活性雰囲気で行う。例えば、酸素雰囲気、水蒸気雰囲気、酸素と水蒸気の混合雰囲気、窒素雰囲気、又は酸素、水蒸気、及び窒素の混合雰囲気が主ベーキング工程用として有用である。特に、水蒸気雰囲気で行うことが好ましい。水蒸気雰囲気は1.2〜86重量%の水分を含むことが好ましい。   The main baking step is performed in an oxidizing atmosphere or an inert atmosphere which is an atmosphere suitable for converting Si—N bonds into Si—O bonds. For example, an oxygen atmosphere, a water vapor atmosphere, a mixed atmosphere of oxygen and water vapor, a nitrogen atmosphere, or a mixed atmosphere of oxygen, water vapor, and nitrogen is useful for the main baking process. In particular, it is preferably performed in a steam atmosphere. The water vapor atmosphere preferably contains 1.2 to 86% by weight of water.

主ベーキングの温度は、下部構造物に及ぼす影響を考慮して決定される。例えば、下部構造物が半導体基板の上部を部分的にエッチングすることにより形成されたトレンチと前記トレンチを埋め立てるSOG膜を含む場合、硬化段階で主ベーキングの温度は約900〜1200℃が好ましい。下部構造部が半導体基板上に形成された多数のゲート電極と前記ゲート電極を完全に覆うSOG膜を含む場合、主ベーキングの温度は、約600〜900℃が好ましい。下部構造物が半導体基板上の絶縁膜上に形成された多数の金属配線パターンと前記金属配線パターンを完全に覆うSOG膜を含む場合、主ベーキングの温度は約400〜450℃が好ましい。該当技術分野の当業者は、本発明を参照して主ベーキングの適合な温度を決定することができ、前述した特定温度の範囲に発明が限定されるのではない。   The main baking temperature is determined in consideration of the influence on the substructure. For example, when the lower structure includes a trench formed by partially etching the upper portion of the semiconductor substrate and an SOG film filling the trench, the main baking temperature is preferably about 900 to 1200 ° C. in the curing stage. When the lower structure part includes a large number of gate electrodes formed on a semiconductor substrate and an SOG film that completely covers the gate electrodes, the temperature of the main baking is preferably about 600 to 900 ° C. When the lower structure includes a number of metal wiring patterns formed on an insulating film on a semiconductor substrate and an SOG film that completely covers the metal wiring patterns, the main baking temperature is preferably about 400 to 450 ° C. A person skilled in the relevant art can determine a suitable temperature for main baking with reference to the present invention, and the present invention is not limited to the specific temperature range described above.

本発明による方法でSOG組成物を1回のみコーティングして、厚さが約4000〜6500Åであるシリコン酸化膜を形成する。又、SOG組成物を塗布する前に、エッチング阻止膜としてシリコン窒化膜を約200〜600Åの厚さで導電性パターンの上部と側面に形成することもできる。   The SOG composition is coated only once by the method according to the present invention to form a silicon oxide film having a thickness of about 4000 to 6500 mm. In addition, before applying the SOG composition, a silicon nitride film can be formed on the upper and side surfaces of the conductive pattern with a thickness of about 200 to 600 mm as an etching stop film.

前記SOG組成物は、半導体装置の製造中に、ゲート電極及び/又は金属パターンを平坦化させるか、或いはトレンチを埋め立てる用途で使用されることができる。又は、本発明によるSOG組成物はトレンチを埋め立てるのに用いられ、従来のSOG組成物や他の方法を用いてゲート電極及び/又は金属パターンを平坦化することもできる。即ち、本発明のSOG組成物は、トレンチを埋め立てるか、ゲート電極及び/又は金属パターンを平坦化させるのに適用されることができるが、必ずこれらの全部に適用する必要はなく、これらのうちのいずれか一つにのみ適用することもできる。   The SOG composition can be used for planarizing gate electrodes and / or metal patterns or filling trenches during the manufacture of semiconductor devices. Alternatively, the SOG composition according to the present invention may be used to fill trenches, and the gate electrode and / or metal pattern may be planarized using conventional SOG compositions or other methods. That is, the SOG composition of the present invention can be applied to fill a trench or planarize a gate electrode and / or a metal pattern, but does not necessarily need to be applied to all of them. It can also be applied to only one of these.

本発明の他の実施例によると、主ベーキング工程は、二段階の熱処理工程で行われる。前記熱処理工程が一段階で行われる場合、図1を参照して説明したように、酸化性雰囲気に含まれた酸素と半導体基板から供給されたシリコンソースとの反応を通じてトレンチの側壁にシリコン酸化物が形成されることにより、アクティブ領域の寸法が変わる。従って、シリコンソースが供給される半導体基板上にポリシラザンを含むSOG組成物を硬化することによりSOG膜が形成される場合、熱処理を二段階にかけて行うことにより、前記SOG膜をシリコン酸化膜に転換させることができる。   According to another embodiment of the present invention, the main baking process is performed in a two-stage heat treatment process. When the heat treatment process is performed in one stage, as described with reference to FIG. 1, the silicon oxide is formed on the sidewalls of the trench through the reaction between oxygen contained in the oxidizing atmosphere and the silicon source supplied from the semiconductor substrate. As a result of forming, the dimensions of the active region change. Accordingly, when an SOG film is formed by curing an SOG composition containing polysilazane on a semiconductor substrate supplied with a silicon source, the SOG film is converted into a silicon oxide film by performing heat treatment in two stages. be able to.

まず、SOG膜に対して第1熱処理工程を実施してポリシラザンを酸化物に転換させる。この際、第1熱処理工程は、酸素雰囲気、水蒸気雰囲気、又は酸素と水蒸気の混合雰囲気等のような酸化性雰囲気で約500〜1000℃、好ましくは約600〜900℃の温度下で行う。より好ましくは、前記第1熱処理工程は、約800〜900℃の温度で約10〜120分間行う。   First, a first heat treatment step is performed on the SOG film to convert polysilazane into an oxide. At this time, the first heat treatment step is performed in an oxidizing atmosphere such as an oxygen atmosphere, a water vapor atmosphere, or a mixed atmosphere of oxygen and water vapor at a temperature of about 500 to 1000 ° C., preferably about 600 to 900 ° C. More preferably, the first heat treatment step is performed at a temperature of about 800 to 900 ° C. for about 10 to 120 minutes.

その後、酸化性雰囲気、不活性ガス雰囲気、酸化性雰囲気と不活性ガス雰囲気の混合雰囲気、又は真空雰囲気で第1熱処理工程を通じて得られた酸化物に第2熱処理工程を行って、前記酸化物の組織を緻密にする。特に、窒素を含んだ不活性ガス雰囲気で第2熱処理工程を行う。又、第2熱処理工程は、約600〜1200℃、好ましくは約900〜1100℃の温度で約10〜120分間行う。   Thereafter, a second heat treatment step is performed on the oxide obtained through the first heat treatment step in an oxidizing atmosphere, an inert gas atmosphere, a mixed atmosphere of an oxidizing atmosphere and an inert gas atmosphere, or a vacuum atmosphere. Refine the organization. In particular, the second heat treatment step is performed in an inert gas atmosphere containing nitrogen. The second heat treatment step is performed at a temperature of about 600 to 1200 ° C., preferably about 900 to 1100 ° C. for about 10 to 120 minutes.

具体的に、前記SOG組成物が半導体基板の上部を部分的にエッチングして形成されたトレンチを埋め立てるように形成される場合、主ベーキングの第2熱処理工程は、約900〜1000℃の温度で行うことが好ましい。   Specifically, when the SOG composition is formed so as to fill a trench formed by partially etching the upper portion of the semiconductor substrate, the second heat treatment process of the main baking is performed at a temperature of about 900 to 1000 ° C. Preferably it is done.

以下の実施例、実験例、及び比較例を通じて本発明をより詳細に説明する。
<実施例1>
The present invention will be described in more detail through the following examples, experimental examples, and comparative examples.
<Example 1>

SOG組成物の製造
市販中のペルヒドロポリシラザンを分別させて、重量平均分子量が約4500〜7000であり、分子量分布度が約3.0〜4.0であるペルヒドロポリシラザンを収得した。分別されたペルヒドロポリシラザンをキシレンに溶解させて組成物の全体重量%対比約22〜25重量%濃度のペルヒドロポリシラザンを有するSOG組成物を製造した。SOG組成物を下地膜であるシリコン窒化膜に対する接触角を測定する結果、4°以下の接触角を示した。
Production of SOG Composition Perhydropolysilazane on the market was fractionated to obtain perhydropolysilazane having a weight average molecular weight of about 4500 to 7000 and a molecular weight distribution of about 3.0 to 4.0. The fractionated perhydropolysilazane was dissolved in xylene to produce an SOG composition having a perhydropolysilazane concentration of about 22-25% by weight relative to the total weight percent of the composition. As a result of measuring the contact angle of the SOG composition with respect to the silicon nitride film as the base film, a contact angle of 4 ° or less was shown.

前記SOG組成物の粘度は、剪断速度によって測定された。粘度特性が図2に図示されている。図2は、SOG溶液の剪断速度変化による粘度変化を示すグラフである。図2において、縦軸は粘度(mPa・s)を示し、横軸は剪断速度(1/s)を示す。図2から分かるように、前記SOG溶液は剪断速度が約10〜1000(1/s)である場合、好ましくは約54〜420(1/s)である場合に、約1〜10mPa・sの均一な粘度を有する。   The viscosity of the SOG composition was measured by shear rate. The viscosity characteristics are illustrated in FIG. FIG. 2 is a graph showing changes in viscosity due to changes in the shear rate of the SOG solution. In FIG. 2, the vertical axis represents the viscosity (mPa · s), and the horizontal axis represents the shear rate (1 / s). As can be seen from FIG. 2, the SOG solution has a shear rate of about 1 to 10 mPa · s when the shear rate is about 10 to 1000 (1 / s), preferably about 54 to 420 (1 / s). Has a uniform viscosity.

酸化膜の形成
図3乃至図13は、本発明の一実施例による半導体製造工程のシリコン酸化膜を形成する方法を示す断面図である。
Formation of Oxide Film FIGS. 3 to 13 are sectional views showing a method of forming a silicon oxide film in a semiconductor manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

図3を参照すると、シリコン(Si)のような半導体物質からなるp型基板10を提供した。前記基板10の上部には、素子分離領域をエッチングしてトレンチ12を形成した。この際、前記トレンチ12の深さは4600Åで、幅は1250Åであった。前記トレンチ12が形成された基板10上に重量平均分子量が約6000〜8000であるペルヒドロポリシラザンを含むSOG溶液を約6000〜7000Åの厚さで塗布して第1SOG膜13を形成した。   Referring to FIG. 3, a p-type substrate 10 made of a semiconductor material such as silicon (Si) is provided. A trench 12 was formed on the substrate 10 by etching the element isolation region. At this time, the trench 12 had a depth of 4600 mm and a width of 1250 mm. A SOG solution containing perhydropolysilazane having a weight average molecular weight of about 6000 to 8000 was applied to the substrate 10 on which the trench 12 was formed to a thickness of about 6000 to 7000 mm to form a first SOG film 13.

図4を参照すると、前記第1SOG膜13に約100〜500℃の温度で約1〜5分間予備ベーキング工程を行った後、約900〜1000℃の温度で約30分間主ベーキング工程を行って、第1SOG膜を第1シリコン酸化膜13aに転換させた。この際、ベーキング工程は水分が約86重量%含有された水蒸気雰囲気で行った。   Referring to FIG. 4, the first SOG film 13 is subjected to a preliminary baking process at a temperature of about 100 to 500 ° C. for about 1 to 5 minutes, and then a main baking process is performed at a temperature of about 900 to 1000 ° C. for about 30 minutes. The first SOG film was converted to the first silicon oxide film 13a. At this time, the baking process was performed in a water vapor atmosphere containing about 86% by weight of water.

図5を参照すると、第1シリコン酸化膜13aを化学的機械的研磨方法(CMP)により半導体基板10の上部表面が露出されるまで研磨して、前記トレンチ12の内部がシリコン酸化物14で埋め立てた素子分離領域を形成した。   Referring to FIG. 5, the first silicon oxide film 13 a is polished by chemical mechanical polishing (CMP) until the upper surface of the semiconductor substrate 10 is exposed, and the inside of the trench 12 is filled with the silicon oxide 14. An element isolation region was formed.

図6を参照すると、メモリセルが形成される領域の半導体基板10にn型不純物、例えば、リン(P)をイオン注入してn型半導体領域20を形成した。セルアレー領域と周辺回路領域の一部にp型不純物、例えばホウ素(B)をイオン注入してp型ウェル30を形成した。周辺回路領域の残りの一部にn型不純物、例えば、リン(P)をイオン注入してn型ウェル40を形成した。   Referring to FIG. 6, an n-type semiconductor region 20 is formed by ion-implanting an n-type impurity such as phosphorus (P) into the semiconductor substrate 10 in a region where a memory cell is to be formed. A p-type well 30 is formed by ion-implanting a p-type impurity, for example, boron (B), in part of the cell array region and the peripheral circuit region. An n-type well 40 was formed by ion-implanting an n-type impurity such as phosphorus (P) into the remaining part of the peripheral circuit region.

その後、しきい電圧を調節するための不純物、例えば、BF(フッ化ホウ素)をp型ウェル30及びn型ウェル40にイオン注入した。次いで、p型ウェル30及びn型ウェル40の各表面部位を、フッ酸系洗浄液を用いて洗浄した。半導体基板10をウェット酸化させてp型ウェル30及びn型ウェル40の各表面上にゲート酸化膜16を形成した。この際、前記トレンチ12内の基板部分も部分的に酸化され、ゲート酸化膜16が連続的に形成された。この際、前記ゲート酸化膜16の厚さは約40〜200Åであった。 Thereafter, an impurity for adjusting the threshold voltage, for example, BF 2 (boron fluoride) was ion-implanted into the p-type well 30 and the n-type well 40. Next, each surface portion of the p-type well 30 and the n-type well 40 was cleaned using a hydrofluoric acid-based cleaning solution. The semiconductor substrate 10 was wet oxidized to form a gate oxide film 16 on each surface of the p-type well 30 and the n-type well 40. At this time, the substrate portion in the trench 12 was also partially oxidized, and the gate oxide film 16 was continuously formed. At this time, the thickness of the gate oxide film 16 was about 40 to 200 mm.

図7を参照すると、フィールド酸化物としてトレンチ12を埋め立てるシリコン酸化物14及びゲート酸化膜16が形成された基板10上にポリシリコン膜を形成した。ポリシリコン膜は、約500〜4000Åの厚さを有し、又、リン(P)のようなn型不純物でドーピングされた多結晶シリコン膜を低圧化学気相蒸着(LPCVD)方法で蒸着して形成した。その後、タングステンシリサイドとタングステンをスパッタリング方法でポリシリコン膜上に蒸着して、約1000Åの厚さを有するタングステンシリサイド膜と2000Åの厚さを有するタングステン膜を形成した。前記タングステン膜上にシリコン窒化膜を積層した。前記シリコン窒化膜は、低圧化学気相蒸着又はプラズマ増大化学気相蒸着(PECVD)方法を用いて約500〜2000Å程度の厚さを有するように形成した。   Referring to FIG. 7, a polysilicon film is formed on the substrate 10 on which the silicon oxide 14 and the gate oxide film 16 filling the trench 12 are formed as field oxides. The polysilicon film has a thickness of about 500 to 4000 mm, and a polycrystalline silicon film doped with an n-type impurity such as phosphorus (P) is deposited by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. Formed. Thereafter, tungsten silicide and tungsten were deposited on the polysilicon film by a sputtering method to form a tungsten silicide film having a thickness of about 1000 mm and a tungsten film having a thickness of 2000 mm. A silicon nitride film was laminated on the tungsten film. The silicon nitride film was formed to have a thickness of about 500 to 2000 mm by using low pressure chemical vapor deposition or plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).

前記シリコン窒化膜上にフォトレジスト膜を形成した後、マスクを用いて前記フォトレジスト膜を選択的に露光した。その後、前記フォトレジスト膜を現像して、ゲート電極を形成するためのフォトレジストパターン22を形成した。前記フォトレジストパターン22をエッチングマスクとして用いて前記シリコン窒化膜、タングステン膜、タングステン窒化膜、及びポリシリコン膜を順次にエッチングして、ポリシリコンパターン24a、タングステンシリサイドパターン24b、タングステンパターン24c、及びシリコン窒化膜パターン24dで構成されたゲート電極及びワードライン24Ga、24Gb、24Gc、24WLを形成した。そうすると、セルアレー領域にはゲート電極24Gaとワードライン24WLが形成され、周辺回路領域にもそれぞれゲート電極24Gb、24Gcが形成された。   After forming a photoresist film on the silicon nitride film, the photoresist film was selectively exposed using a mask. Thereafter, the photoresist film was developed to form a photoresist pattern 22 for forming a gate electrode. Using the photoresist pattern 22 as an etching mask, the silicon nitride film, tungsten film, tungsten nitride film, and polysilicon film are sequentially etched to form a polysilicon pattern 24a, a tungsten silicide pattern 24b, a tungsten pattern 24c, and silicon. Gate electrodes and word lines 24Ga, 24Gb, 24Gc, and 24WL constituted by the nitride film pattern 24d were formed. As a result, the gate electrode 24Ga and the word line 24WL were formed in the cell array region, and the gate electrodes 24Gb and 24Gc were formed in the peripheral circuit region, respectively.

セルアレー領域に形成されるゲート電極及びワードライン24Ga、24WL間のギャップは、約0.4〜1μmであった。密集段差部をギャップ内に形成するために、ゲート電極及びワードライン24Ga、24WLのギャップの幅に対する高さの比であるアスペクト比は約5:1〜10:1であった。反面に、グローバル段差部をギャップ内に形成するために、周辺回路領域に形成されるゲート電極24Gb、24Gcのギャップに対する高さの比であるアスペクト比は1:1以下であった。   The gap between the gate electrode formed in the cell array region and the word lines 24Ga and 24WL was about 0.4 to 1 μm. In order to form the dense stepped portion in the gap, the aspect ratio, which is the ratio of the height of the gate electrode and the word lines 24Ga and 24WL to the width of the gap, was about 5: 1 to 10: 1. On the other hand, in order to form the global step portion in the gap, the aspect ratio, which is the ratio of the height of the gate electrodes 24Gb and 24Gc formed in the peripheral circuit region to the gap, was 1: 1 or less.

図8を参照すると、フォトレジストパターン22を除去した。図8において、n型ウェル40にp型不純物、例えば、ホウ素(B)をイオン注入してゲート電極24Gcの両側のn型ウェル40にp型不純物領域25を形成した。又、p型ウェル30にn型不純物、例えば、リン(P)をイオン注入してゲート電極24Gbの両側のp型ウェル30にn型不純物領域27を形成し、ゲート電極24Gaの両側のp型ウェル20には、n型不純物領域26を形成した。   Referring to FIG. 8, the photoresist pattern 22 is removed. In FIG. 8, a p-type impurity, for example, boron (B) is ion-implanted into the n-type well 40 to form a p-type impurity region 25 in the n-type well 40 on both sides of the gate electrode 24Gc. Further, an n-type impurity, for example, phosphorus (P) is ion-implanted into the p-type well 30 to form n-type impurity regions 27 in the p-type well 30 on both sides of the gate electrode 24Gb, and p-type on both sides of the gate electrode 24Ga. An n-type impurity region 26 is formed in the well 20.

図9を参照すると、半導体基板10上に化学気相蒸着法(CVD)によりシリコン窒化物を蒸着させ、厚さが約200〜600Åであるシリコン窒化膜32を形成した。その後、セルアレー領域上のシリコン窒化膜32をフォトレジスト膜で覆い、周辺回路上のシリコン窒化膜20を異方性エッチングして、周辺回路のゲート電極24Gb、24Gcの側壁にスペーサ32aを形成した。   Referring to FIG. 9, silicon nitride was deposited on the semiconductor substrate 10 by chemical vapor deposition (CVD) to form a silicon nitride film 32 having a thickness of about 200 to 600 mm. Thereafter, the silicon nitride film 32 on the cell array region was covered with a photoresist film, and the silicon nitride film 20 on the peripheral circuit was anisotropically etched to form spacers 32a on the side walls of the gate electrodes 24Gb and 24Gc of the peripheral circuit.

その次に、周辺回路のn型ウェル40に、p型不純物、例えば、ホウ素をイオン注入してp型不純物領域(ソース、ドレイン領域)42を形成した。又、周辺回路のp型ウェル30に、n型不純物、例えば、ヒ素(As)をイオン注入してn型の不純物領域(ソース、ドレイン領域)44を形成した。 Next, p + -type impurity regions (source and drain regions) 42 were formed by ion implantation of p-type impurities such as boron into the n-type well 40 of the peripheral circuit. Further, the p-type well 30 of the peripheral circuit, n-type impurity, e.g., arsenic (As) is ion-implanted n + -type impurity regions (source and drain regions) of the formation of the 44.

図10を参照すると、半導体基板10上にSOG溶液を塗布して、第2SOG膜50を形成した。前記第2SOG膜50もスピンコーティング方法により塗布した。この際、回転速度は約500〜2500rpmであった。前記SOG溶液に含まれたペルヒドロポリシラザンの重量平均分子量は、約4000〜6000であった。第2SOG膜50は、約7500〜8200程度の厚さを有し、ゲート電極及びワードライン24Ga、24Gb、24Gc、24WLを完全に覆うように形成した。その後、前記第2SOG膜50を約100〜500℃の温度で約1〜5分間予備ベーキングした後、約600〜900℃の温度で約10〜180分間主ベーキングした。この際、ベーキング工程は、酸素雰囲気、水蒸気雰囲気、水蒸気と酸素の混合雰囲気、窒素雰囲気、又はこれらの混合雰囲気で行った。仮に、ベーキング工程が水蒸気雰囲気で行われる場合、水蒸気雰囲気の水分含量は、約1.2〜86重量%になるように調節した。   Referring to FIG. 10, the SOG solution is applied on the semiconductor substrate 10 to form the second SOG film 50. The second SOG film 50 was also applied by a spin coating method. At this time, the rotation speed was about 500 to 2500 rpm. The perhydropolysilazane contained in the SOG solution had a weight average molecular weight of about 4000 to 6000. The second SOG film 50 has a thickness of about 7500 to 8200 and is formed so as to completely cover the gate electrode and the word lines 24Ga, 24Gb, 24Gc, and 24WL. Thereafter, the second SOG film 50 was pre-baked at a temperature of about 100 to 500 ° C. for about 1 to 5 minutes, and then main baked at a temperature of about 600 to 900 ° C. for about 10 to 180 minutes. At this time, the baking process was performed in an oxygen atmosphere, a water vapor atmosphere, a mixed atmosphere of water vapor and oxygen, a nitrogen atmosphere, or a mixed atmosphere thereof. If the baking process is performed in a steam atmosphere, the moisture content of the steam atmosphere was adjusted to be about 1.2 to 86% by weight.

硬化工程中に第2SOG膜50のSi−N結合はSi−O結合に置換され、第2SOG膜は第2シリコン酸化膜50aに転換された。これにより、図11に示すように、第2SOG膜の厚さより約19〜20%程度収縮された厚さを有する第2シリコン酸化膜50aが得られた。   During the curing process, the Si—N bonds of the second SOG film 50 were replaced with Si—O bonds, and the second SOG film was converted to the second silicon oxide film 50a. As a result, as shown in FIG. 11, a second silicon oxide film 50a having a thickness contracted by about 19 to 20% from the thickness of the second SOG film was obtained.

図12を参照すると、前記第2シリコン酸化膜50a上に通常のスパッタリング方法により、アルミニウム、タングステン等のような金属を蒸着させて、厚さが約5000Åである金属膜を形成した。前記金属膜をフォトリソグラフィ工程によりパターニングして、幅が6600Åでギャップが8400Åである金属層パターン52を形成した。その後、前記SOG溶液をスピンコーティングして金属層パターン52を完全に覆うように、約3800〜4500Åの厚さを有する第3SOG膜54を形成した。この場合、第3SOG膜54に含まれたペルヒドロポリシラザンの重量平均分子量は、約4500〜7500であった。   Referring to FIG. 12, a metal film having a thickness of about 5000 mm was formed on the second silicon oxide film 50a by depositing a metal such as aluminum or tungsten by an ordinary sputtering method. The metal film was patterned by a photolithography process to form a metal layer pattern 52 having a width of 6600 mm and a gap of 8400 mm. Thereafter, a third SOG film 54 having a thickness of about 3800 to 4500 mm was formed so as to completely cover the metal layer pattern 52 by spin coating the SOG solution. In this case, the weight average molecular weight of perhydropolysilazane contained in the third SOG film 54 was about 4500 to 7500.

図13を参照すると、前記第3SOG膜54を約100〜500℃の温度で約1〜5分間予備ベーキングした後、約400〜450℃の温度で約10〜180分間主ベーキングした。主ベーキング工程は、水蒸気雰囲気で行った。硬化工程を通じて第3SOG膜54のSi−N結合は、Si−O結合に置換されることにより、第3SOG膜54が平坦な表面を有する第3シリコン酸化膜54aに転換された。   Referring to FIG. 13, the third SOG film 54 is pre-baked at a temperature of about 100 to 500 ° C. for about 1 to 5 minutes, and then main baked at a temperature of about 400 to 450 ° C. for about 10 to 180 minutes. The main baking process was performed in a steam atmosphere. Through the curing process, the Si—N bonds of the third SOG film 54 are replaced with Si—O bonds, whereby the third SOG film 54 is converted into a third silicon oxide film 54 a having a flat surface.

以後、通常の半導体製造工程を経て半導体素子を製造した。当業者は、本発明によるSOG組成物と本発明の多様な実施例による方法に通じて半導体素子を製造することができるだろう。   Thereafter, a semiconductor element was manufactured through a normal semiconductor manufacturing process. One skilled in the art will be able to manufacture semiconductor devices through the SOG composition according to the present invention and the methods according to various embodiments of the present invention.

シリコン酸化膜の光吸収度
図3乃至図13を参照して説明した方法で半導体基板上に酸化膜を形成した。酸化膜は、約5:1〜10:1のアスペクト比を有する多数の配線層を有し、配線層間に約0.04〜1μmのギャップを有する基板上に形成された。前記多数の金属配線層と半導体基板を覆いながら、約400Åの厚さを有するシリコン窒化膜を形成した。
Light Absorption of Silicon Oxide Film An oxide film was formed on the semiconductor substrate by the method described with reference to FIGS. The oxide film was formed on a substrate having a large number of wiring layers having an aspect ratio of about 5: 1 to 10: 1 and a gap of about 0.04 to 1 μm between the wiring layers. A silicon nitride film having a thickness of about 400 mm was formed while covering the numerous metal wiring layers and the semiconductor substrate.

ポリシラザンを含むSOG溶液を半導体基板上にスピンコーティングして、約7582Åの厚さを有する第2SOG膜を形成した。この際、回転速度は約1000rpmであった。   A SOG solution containing polysilazane was spin-coated on a semiconductor substrate to form a second SOG film having a thickness of about 7582 mm. At this time, the rotation speed was about 1000 rpm.

前記第2SOG膜を150℃で3分間予備ベーキングした後、FT−IR方法(Fourier Transform InfraRed method)を用いてSOG膜の光吸収度を測定した。   The second SOG film was pre-baked at 150 ° C. for 3 minutes, and then the light absorption of the SOG film was measured using an FT-IR method (Fourier Transform InfraRed method).

図14は、SOG膜を予備ベーキングした後測定した光吸収度を示すFT−IRチャートである。図14に示すように、予備ベーキング後、光吸収度の最高点が、N−H、Si−H、Si−N、Si−H等の結合を示す多数の波数領域で示した。この際、応力計で測定した応力は、約3.63×10(dyne/cm)であった。 FIG. 14 is an FT-IR chart showing the light absorbance measured after pre-baking the SOG film. As shown in FIG. 14, after preliminary baking, the highest point of light absorption was shown in a number of wavenumber regions indicating bonds such as N—H, Si—H, Si—N, and Si—H. At this time, the stress measured with a stress meter was about 3.63 × 10 8 (dyne / cm 2 ).

又、前記SOG膜を予備ベーキングした後、更に700℃の温度で30分間主ベーキングしてシリコン酸化膜に転換させた。図15は、SOG膜を主ベーキングした後に測定した波数及び重量平均分子量によるシリコン酸化膜の光吸収度を示すFT−IRチャートである。図15を参照すると、Si−O結合と対応する波数領域の最高点のみが主ベーキング後に残っていた。この際、応力は−1.22×10(dyne/cm)であった。図15から全てのSOG膜のSi−N結合がSi−O結合に置換されたことが分かり、これによりスピンオンガラス膜が完全にシリコン酸化膜に転換されたことを確認できる。 Further, after the SOG film was pre-baked, it was further baked at 700 ° C. for 30 minutes to convert it into a silicon oxide film. FIG. 15 is an FT-IR chart showing the light absorption of the silicon oxide film according to the wave number and weight average molecular weight measured after the SOG film was mainly baked. Referring to FIG. 15, only the highest point in the wave number region corresponding to the Si—O bond remained after the main baking. At this time, the stress was -1.22 × 10 8 (dyne / cm 2 ). FIG. 15 shows that the Si—N bonds of all the SOG films are replaced with Si—O bonds, which confirms that the spin-on glass film has been completely converted into a silicon oxide film.

又、約5:1〜10:1のアスペクト比を有し、約0.04〜1μmのギャップを有する多数の配線パターンを有する半導体基板表面に形成されたシリコン酸化膜では、いかなるボイドも発見されなかった。   In addition, any void is found in the silicon oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate having a large number of wiring patterns having an aspect ratio of about 5: 1 to 10: 1 and a gap of about 0.04 to 1 μm. There wasn't.

シリコン酸化膜のエッチング率測定
A.SOG組成物を用いたシリコン酸化膜の形成
SOG溶液をベア(bare)ウェーハ上に塗布してSOG膜を形成した。前記SOG溶液は、スピンコーティング方法により塗布し、回転速度は1000rpmであった。前記SOG膜は約7500〜8200Åの厚さを有するように形成した。その後、前記SOG膜を約150℃の温度で3分間予備ベーキングした後、約700℃の温度で、約30分間主ベーキングした。この際、主ベーキングは、約1.2〜86重量%の水分含量を有する水蒸気雰囲気で実施した。前記硬化過程を通じてSOG膜のSi−N結合はSi−O結合に置換され、前記SOG膜はシリコン酸化膜に転換された。この時に形成された酸化膜の厚さは6400Åであった。
Measurement of etching rate of silicon oxide film Formation of Silicon Oxide Film Using SOG Composition An SOG film was formed by applying an SOG solution onto a bare wafer. The SOG solution was applied by a spin coating method, and the rotation speed was 1000 rpm. The SOG film was formed to have a thickness of about 7500-8200 mm. Thereafter, the SOG film was pre-baked at a temperature of about 150 ° C. for 3 minutes, and then main baked at a temperature of about 700 ° C. for about 30 minutes. At this time, the main baking was performed in a steam atmosphere having a moisture content of about 1.2 to 86% by weight. Through the curing process, Si—N bonds of the SOG film were replaced with Si—O bonds, and the SOG film was converted into a silicon oxide film. The thickness of the oxide film formed at this time was 6400 mm.

B.CVD方法による酸化膜の形成
ソースガスとしてシランガスと酸素を、キャリアガスとしてアルゴンガスを用いて、ベアウェーハ上に高密度プラズマCVD−酸化膜を形成した。この際に形成されたCVD−酸化膜の厚さは約6000Åであった。
B. Formation of Oxide Film by CVD Method A high density plasma CVD-oxide film was formed on a bare wafer using silane gas and oxygen as source gases and argon gas as carrier gas. The thickness of the CVD-oxide film formed at this time was about 6000 mm.

C.ウエットエッチング率測定
本発明により形成されたシリコン酸化膜とCVD方法によるCVD−酸化膜をそれぞれエッチングした。それぞれのウェットエッチング工程は、一定な時間の間、同じエッチング液を用いて行い、一定な時間間隔を置いてエッチング率を調査した。これによる結果は、図16乃至図21に示した。
C. Wet etching rate measurement The silicon oxide film formed by the present invention and the CVD-oxide film formed by the CVD method were respectively etched. Each wet etching process was performed using the same etching solution for a certain time, and the etching rate was examined at a certain time interval. The results are shown in FIGS. 16 to 21.

図16は、本発明により形成された酸化膜とCVD方法による酸化膜のエッチング率を1分間隔に測定した結果を示すグラフである。ウェットエッチングは、フッ化アンモニウムを含んだ緩衝エッチング溶液(buffer etching solution)を蒸留水に希釈して得られた溶液(NHF and HF diluted in distilled water)を用いて室温(25℃)で行った。 FIG. 16 is a graph showing the results of measuring the etching rate of the oxide film formed according to the present invention and the oxide film formed by the CVD method at intervals of 1 minute. The wet etching is performed at room temperature (25 ° C.) using a solution obtained by diluting a buffer etching solution containing ammonium fluoride in distilled water (NH 4 F and HF diluted in dispersed water). It was.

図17は、本発明により形成された酸化膜とCVD方法による酸化膜のエッチング率を1分間隔に測定した結果を示すグラフである。ウェットエッチングは、フッ酸を希釈させた水溶液(蒸留水:フッ酸(HF)=100:1)を用いて室温(25℃)で行った。   FIG. 17 is a graph showing the results of measuring the etching rate of the oxide film formed according to the present invention and the oxide film formed by the CVD method at intervals of 1 minute. Wet etching was performed at room temperature (25 ° C.) using an aqueous solution diluted with hydrofluoric acid (distilled water: hydrofluoric acid (HF) = 100: 1).

図18は、本発明により形成された酸化膜とCVD方法による酸化膜のエッチング率を10分間隔に調査した結果を示すグラフである。ウェットエッチングは、水酸化アンモニウム(NHOH)、過酸化水素(H)、及び水(HO)を0.25:1:5の比率で混合したエッチング溶液を用いて70℃の温度で行った。 FIG. 18 is a graph showing the results of investigating the etching rate of the oxide film formed according to the present invention and the oxide film formed by the CVD method at intervals of 10 minutes. The wet etching is performed at 70 ° C. using an etching solution in which ammonium hydroxide (NH 4 OH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and water (H 2 O) are mixed at a ratio of 0.25: 1: 5. At a temperature of

図19は、本発明により形成された酸化膜とCVD方法による酸化膜のエッチング率を10分間隔に調査した結果を示すグラフである。ウェットエッチングは、燐酸を用いて165℃の温度で行った。   FIG. 19 is a graph showing the results of examining the etching rate of the oxide film formed according to the present invention and the oxide film formed by the CVD method at intervals of 10 minutes. The wet etching was performed at a temperature of 165 ° C. using phosphoric acid.

図20は、本発明により形成された酸化膜とCVD方法による酸化膜のエッチング率を10分間隔に調査した結果を示すグラフである。ウェットエッチングは、硫酸と過酸化水素を約6:1の比率で混合したエッチング溶液を用いて130℃の温度で行った。   FIG. 20 is a graph showing the results of examining the etching rate of the oxide film formed according to the present invention and the oxide film formed by the CVD method at intervals of 10 minutes. The wet etching was performed at a temperature of 130 ° C. using an etching solution in which sulfuric acid and hydrogen peroxide were mixed at a ratio of about 6: 1.

図21は、本発明により形成された酸化膜とCVD方法による酸化膜のエッチング率を10分間隔に調査した結果を示すグラフである。ウェットエッチングは、水酸化アンモニウム(NHOH)、過酸化水素(H)、及び水(HO)を0.25:1:5の比率で混合したエッチング溶液を用いて50℃の温度で行った。 FIG. 21 is a graph showing the results of examining the etching rate of the oxide film formed according to the present invention and the oxide film formed by the CVD method at intervals of 10 minutes. Wet etching is performed at 50 ° C. using an etching solution in which ammonium hydroxide (NH 4 OH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and water (H 2 O) are mixed at a ratio of 0.25: 1: 5. At a temperature of

D.ドライエッチング率調査
本発明により形成された酸化膜とCVD方法により形成された酸化膜を同じチャンバー内に導入して、同じエッチングガスを用いて反復的にエッチング率を調査した。チャンバー内の圧力は30mTorr、出力電圧は1700Wに調節した。又、前記エッチングガスはオクタフルオロペンテン(C)、オクタフルオロブテン(C)、酸素(O2)、及びアルゴン(Ar)を、それぞれ8sccm、4sccm、6sccm、及び500sccmの流速で用い、前記エッチング率の調査結果は、図22にグラフで示した。
D. Investigation of Dry Etching Rate The oxide film formed according to the present invention and the oxide film formed by the CVD method were introduced into the same chamber, and the etching rate was repeatedly investigated using the same etching gas. The pressure in the chamber was adjusted to 30 mTorr, and the output voltage was adjusted to 1700 W. The etching gas is octafluoropentene (C 5 F 8 ), octafluorobutene (C 4 F 8 ), oxygen (O 2 ), and argon (Ar) at flow rates of 8 sccm, 4 sccm, 6 sccm, and 500 sccm, respectively. The investigation results of the etching rate are shown in a graph in FIG.

図16乃至図22から、本発明により形成されたシリコン酸化膜のウェットエッチング率及びドライエッチング率は、通常のCVD方法により形成されたシリコン酸化膜のウェットエッチング率及びドライエッチング率と非常に類似しているのが分かる。従って、本発明によるSOG膜を用いて形成された層間絶縁膜や平坦化された膜は、通常的なCVD−酸化膜と類似な特性を有する。   16 to 22, the wet etching rate and the dry etching rate of the silicon oxide film formed according to the present invention are very similar to the wet etching rate and the dry etching rate of the silicon oxide film formed by the normal CVD method. I understand that. Therefore, the interlayer insulating film and the planarized film formed using the SOG film according to the present invention have characteristics similar to those of a normal CVD-oxide film.

本発明者の反復実験を通じて、約5:1〜10:1のアスペクト比を有する配線層と約0.04〜1μmのギャップを有する半導体基板上に本発明によるSOG組成物を用いてボイドがない酸化膜を形成することができた。本発明により、SOG組成物を用いて256M DRAMに要求される平坦度を有し、ボイドがないシリコン酸化膜を形成することができる。
<実施例2>
Through repeated experiments by the inventor, there is no void using a SOG composition according to the present invention on a wiring layer having an aspect ratio of about 5: 1 to 10: 1 and a semiconductor substrate having a gap of about 0.04 to 1 μm. An oxide film could be formed. According to the present invention, a silicon oxide film having flatness required for 256M DRAM and free from voids can be formed using the SOG composition.
<Example 2>

SOG組成物の製造
重量平均分子量が約6000〜8000であり、分子量分布度が約3.0〜4.0であるペルヒドロポリシラザンを実施例1と同じ方法を用いて製造した。前記ペルヒドロポリシラザンをキシレンに約22〜25重量%の濃度で溶解させてSOG組成物を製造した。
Production of SOG Composition A perhydropolysilazane having a weight average molecular weight of about 6000 to 8000 and a molecular weight distribution of about 3.0 to 4.0 was produced using the same method as in Example 1. The perhydropolysilazane was dissolved in xylene at a concentration of about 22 to 25% by weight to prepare an SOG composition.

シャロートレンチ素子分離
実施例1により図3乃至図13に図示されたフィールド酸化膜を形成して高集積半導体装置のトレンチを埋め立てる場合、図1に示したように、トレンチの内壁に厚い酸化膜が形成される。
When the field oxide film shown in FIGS. 3 to 13 is formed by shallow trench isolation example 1 to fill the trench of the highly integrated semiconductor device, a thick oxide film is formed on the inner wall of the trench as shown in FIG. It is formed.

図23乃至図29は、本発明の他の実施例によるシャロートレンチ素子分離方法を説明する断面図である。   23 to 29 are cross-sectional views illustrating a shallow trench isolation method according to another embodiment of the present invention.

図23を参照すると、シリコンを含む半導体基板上に熱酸化工程(thermal oxidation process)を行って、約100〜200Åの厚さを有するパッド酸化膜201を形成した。その後、パッド酸化膜201上に低圧化学気相蒸着(LPCVD)方法を用いて約100〜1000Åの厚さを有する窒化物を蒸着して、研磨阻止膜203を形成した。前記研磨阻止膜203は、後続のCMP工程で研磨を阻止するために形成した。   Referring to FIG. 23, a thermal oxidation process is performed on a semiconductor substrate including silicon to form a pad oxide film 201 having a thickness of about 100 to 200 mm. Thereafter, a nitride having a thickness of about 100 to 1000 mm was deposited on the pad oxide film 201 using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method to form a polishing stopper film 203. The polishing stopper film 203 was formed to prevent polishing in the subsequent CMP process.

その後、LPCVD方法を用いて前記研磨阻止膜203上に約500〜1000Åの厚さを有する高温酸化物(high temperature oxide:HTO)を蒸着して、ハードマスク膜205を形成した。シリコン窒酸化物(SiON)をLPCVD方法によりハードマスク膜205上に約200〜800Åの厚さで蒸着して、反射防止膜(図示せず)を形成した。前記反射防止膜は、フォトリソグラフィ工程を行う時に散乱光を防止し、トレンチを形成する後続工程では除去された。   Thereafter, a high temperature oxide (HTO) having a thickness of about 500 to 1000 mm was deposited on the polishing stopper film 203 using an LPCVD method to form a hard mask film 205. Silicon nitride oxide (SiON) was deposited on the hard mask film 205 to a thickness of about 200 to 800 mm by the LPCVD method to form an antireflection film (not shown). The antireflection film prevents scattered light when performing a photolithography process, and is removed in a subsequent process of forming a trench.

図24を参照すると、反射防止膜とハードマスク膜205をフォトリソグラフィ工程によりドライエッチングすることにより、アクティブパターンを形成するためのハードマスクパターン206を形成した。その後、ハードマスクパターン206をエッチングマスクとして用いて、研磨阻止膜203とパッド酸化膜201をエッチングすることにより、エッチング阻止膜パターン204とパッド酸化膜パターン202を形成した。   Referring to FIG. 24, a hard mask pattern 206 for forming an active pattern is formed by dry etching the antireflection film and the hard mask film 205 through a photolithography process. Thereafter, the polishing stopper film 203 and the pad oxide film 201 were etched using the hard mask pattern 206 as an etching mask, thereby forming an etching stopper film pattern 204 and a pad oxide film pattern 202.

図25を参照すると、ハードマスクパターン206を用いて、基板200の露出部分を約2000〜5000Åの深さでエッチングして、トレンチ210を形成した。前記トレンチ210は、4600Åの深さと1250Åの幅を有することが好ましい。この際、前記反射防止膜を除去し、前記ハードマスクパターン206が一定厚さを有するようにエッチングした。   Referring to FIG. 25, the trench 210 is formed by etching the exposed portion of the substrate 200 to a depth of about 2000 to 5000 mm using the hard mask pattern 206. The trench 210 preferably has a depth of 4600 inches and a width of 1250 inches. At this time, the antireflection film was removed, and the hard mask pattern 206 was etched to have a certain thickness.

図26を参照すると、トレンチエッチング工程中に高エネルギーイオン注入によって半導体基板200上に発生したシリコン損傷を治癒するために、酸化雰囲気でトレンチ210の露出された部分を熱処理した。その後、露出されたシリコンと酸化剤との酸化反応を通じてトレンチ210の底面と側面を含んだトレンチ210の内壁に約20〜300Åの厚さを有するトレンチ内壁酸化膜212を形成した。   Referring to FIG. 26, the exposed portion of the trench 210 was heat-treated in an oxidizing atmosphere in order to cure silicon damage generated on the semiconductor substrate 200 by high energy ion implantation during the trench etching process. Thereafter, a trench inner wall oxide film 212 having a thickness of about 20 to 300 mm was formed on the inner wall of the trench 210 including the bottom and side surfaces of the trench 210 through an oxidation reaction between the exposed silicon and an oxidizing agent.

前記のようにトレンチ内壁酸化膜212を形成した後、前記トレンチ210をSOG組成物で埋め立てて、約6000〜7000Åの厚さを有するSOG膜213を形成した。   After the trench inner wall oxide film 212 was formed as described above, the trench 210 was filled with an SOG composition to form an SOG film 213 having a thickness of about 6000 to 7000 mm.

図27を参照すると、前記SOG膜213を約100〜500℃の温度で約1〜5分間予備ベーキングした後、約800〜900℃、好ましくは約850℃の酸化性雰囲気で約10〜120分間、好ましくは、約60分間更に第1熱処理工程を行って、SOG膜213をシリコン酸化膜に転換させた。この際、第1熱処理工程は、86重量%の水分を含有する水蒸気雰囲気で行った。   Referring to FIG. 27, after the SOG film 213 is pre-baked at a temperature of about 100 to 500 ° C. for about 1 to 5 minutes, it is about 800 to 900 ° C., preferably about 850 ° C. for about 10 to 120 minutes. Preferably, the first heat treatment step is further performed for about 60 minutes to convert the SOG film 213 into a silicon oxide film. At this time, the first heat treatment step was performed in a steam atmosphere containing 86% by weight of water.

その後、転換されたシリコン酸化物を緻密にすることにより、シリコン酸化膜214に転換させるために、第2熱処理工程を行った。前記第2熱処理工程は、酸化性雰囲気、不活性ガス雰囲気、又はこれらの混合雰囲気で行い、好ましくは、窒素ガス雰囲気のような不活性ガス雰囲気で行った。又、前記第2熱処理工程は、約900〜1100℃、好ましくは、約1000℃の温度で約10〜120分、好ましくは、約30分間行った。   Thereafter, a second heat treatment step was performed to convert the converted silicon oxide into a silicon oxide film 214 by densification. The second heat treatment step was performed in an oxidizing atmosphere, an inert gas atmosphere, or a mixed atmosphere thereof, preferably in an inert gas atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere. The second heat treatment step was performed at a temperature of about 900 to 1100 ° C., preferably about 1000 ° C., for about 10 to 120 minutes, preferably about 30 minutes.

図28を参照すると、CMP工程により半導体基板200上の研磨阻止膜204が露出されるまで、前記シリコン酸化膜214を研磨して、前記トレンチ210の内部をシリコン酸化物216で埋め立てた。   Referring to FIG. 28, the silicon oxide film 214 is polished until the polishing stopper film 204 on the semiconductor substrate 200 is exposed by the CMP process, and the trench 210 is filled with the silicon oxide 216.

図29を参照すると、燐酸を用いたストリップ工程を行って研磨阻止膜パターン204を除去することにより、図29に示したように、素子分離を完了した。   Referring to FIG. 29, the isolation process is completed as shown in FIG. 29 by removing the polishing stopper film pattern 204 by performing a stripping process using phosphoric acid.

基板酸化物形成調査
実験例1
実施例1と同じ方法でブランケットウェーハ(blanket wafer)上にSOG膜を形成した後、予備ベーキング工程と主ベーキング工程を行った。
Substrate oxide formation investigation
Experimental example 1
After an SOG film was formed on a blanket wafer by the same method as in Example 1, a preliminary baking process and a main baking process were performed.

実験例2
実施例2と同じ方法でブランケットウェーハにSOG膜を形成した後、予備ベーキング工程と850℃の水蒸気雰囲気で1時間の第1熱処理工程、及び1000℃の酸素雰囲気で30分間の第2熱処理工程を行ってシリコン酸化膜を形成した。
Experimental example 2
After forming the SOG film on the blanket wafer by the same method as in Example 2, the preliminary baking step, the first heat treatment step for 1 hour in the water vapor atmosphere at 850 ° C., and the second heat treatment step for 30 minutes in the oxygen atmosphere at 1000 ° C. A silicon oxide film was formed.

実験例3
第2熱処理工程が窒素ガス雰囲気で行われたことを除いては、前記実験例2と同じ方法でシリコン酸化膜を形成した。
Experimental example 3
A silicon oxide film was formed by the same method as in Experimental Example 2 except that the second heat treatment step was performed in a nitrogen gas atmosphere.

実験例4
第2熱処理工程が1050℃で行われたことを除いては、前記実験例2と同じ方法でシリコン酸化膜を形成した。
Experimental Example 4
A silicon oxide film was formed by the same method as in Experimental Example 2 except that the second heat treatment step was performed at 1050 ° C.

実験例5
第1熱処理工程が900℃で行われたことを除いては、前記実験例2と同じ方法でシリコン酸化膜を形成した。
Experimental Example 5
A silicon oxide film was formed by the same method as in Experimental Example 2 except that the first heat treatment step was performed at 900 ° C.

基板表面の酸化状態調査
実験例1乃至実験例5によりベーキング工程が行われたウェーハにおいて、基板表面のSi−O結合のストレッチングピーク(stretching peak)に関するFT−IR分析が行われた。
FT-IR analysis on the stretching peak of the Si—O bond on the substrate surface was performed on the wafer subjected to the baking process in Experimental Example 1 to Experimental Example 5 for examining the oxidation state of the substrate surface.

図30は、本発明により基板のアクティブ領域に形成されたシリコン酸化物に対してFT−IR分析を行って得られた正規化された光吸収度と強さを示す棒グラフである。図30から、実験例2乃至実験例5のように二段階の熱処理工程を行って得られたシリコン酸化膜が、実験例1のように一段階の熱処理工程を通じて得られたシリコン酸化膜に対して、より多い量の酸化物を含んでいることが分かる。又、実験例2乃至実験例5により基板から形成された酸化物のうち、実験例3により形成された酸化物の量が最も小さいのも確認できる。   FIG. 30 is a bar graph showing normalized light absorption and intensity obtained by performing FT-IR analysis on silicon oxide formed in the active region of the substrate according to the present invention. From FIG. 30, the silicon oxide film obtained by performing the two-stage heat treatment process as in Experimental Examples 2 to 5 is compared with the silicon oxide film obtained through the one-stage heat treatment process as in Experimental Example 1. It can be seen that it contains a larger amount of oxide. It can also be confirmed that among the oxides formed from the substrates in Experimental Examples 2 to 5, the amount of oxide formed in Experimental Example 3 is the smallest.

ウェットエッチング率とエッチング均一度の調査
実験例2乃至実験例4により前記SOG組成物を転換させ形成されたシリコン酸化膜と、高密度プラズマ化学気相蒸着方法(HDP−CVD)により形成されたシリコン酸化膜のエッチング溶液の種類によるエッチング率を調査した。ウェットエッチングは、同じエッチング溶液を用いて一定な時間行い、エッチング率は一定な時間間隔に調査した。前記エッチング溶液としては、SC−1溶液(アンモニア、過酸化水素、及び脱イオン水の混合物)、LAL溶液(フッ化アンモニウム及びフッ化水素の混合物)及び燐酸溶液が使用された。その結果は、図31にグラフで図示されており、図31において縦軸はエッチング率を示し、横軸はエッチング溶液とエッチングされた酸化物の種類を示す。
Investigation of wet etching rate and etching uniformity Silicon oxide film formed by converting the SOG composition according to Experimental Example 2 to Experimental Example 4 and silicon formed by high-density plasma chemical vapor deposition (HDP-CVD) The etching rate according to the kind of the etching solution of the oxide film was investigated. Wet etching was performed for a certain period of time using the same etching solution, and the etching rate was investigated at regular time intervals. As the etching solution, SC-1 solution (a mixture of ammonia, hydrogen peroxide, and deionized water), an LAL solution (a mixture of ammonium fluoride and hydrogen fluoride), and a phosphoric acid solution were used. The results are shown graphically in FIG. 31, in which the vertical axis indicates the etching rate and the horizontal axis indicates the etching solution and the type of etched oxide.

図31から、実験例2乃至実験例5から形成されたシリコン酸化膜は、実験例1から生成されたシリコン酸化膜と類似なエッチング率を有することが分かる。   From FIG. 31, it can be seen that the silicon oxide films formed from Experimental Example 2 to Experimental Example 5 have an etching rate similar to that of the silicon oxide film generated from Experimental Example 1.

研磨テスト
高密度プラズマ化学気相蒸着方法により形成されたシリコン酸化膜と、実施例2により(ベーキング工程は、実験例3のように行われた)形成されたシリコン酸化膜を用いて実施例2に説明されたものと同じパターンを有する半導体基板のトレンチを埋め立てた後、化学的機械的研磨工程を行った。前記研磨工程は、研磨阻止膜が露出されるまで行い、研磨の均一性を調査するために酸化膜のプロファイルを検査した。その結果は、図32に図示されている。
Example 2 Using a silicon oxide film formed by a polishing test high-density plasma chemical vapor deposition method and a silicon oxide film formed by Example 2 (the baking process was performed as in Experimental Example 3) After filling the trench of the semiconductor substrate having the same pattern as described in 1., a chemical mechanical polishing process was performed. The polishing process was performed until the polishing stopper film was exposed, and the profile of the oxide film was inspected to investigate the polishing uniformity. The result is illustrated in FIG.

図32において、グラフはそれぞれ高密度プラズマ化学気相蒸着方法により形成されたシリコン酸化膜を研磨した後の結果と、実験例3により形成されたシリコン酸化膜を研磨した後の結果を示す。研磨する間、スラリー製造用と同じ二酸化ケイ素が用いられた。図32において、縦軸は研磨が終了された後の研磨度を示す(単位:Å)。この際、高密度プラズマ化学気相蒸着方法により形成されたシリコン酸化膜に対しては、約180〜200秒、実験例3により形成されたシリコン酸化膜に対しては、約100秒間研磨工程を行った。図32に示すように、高密度プラズマ化学気相蒸着方法により形成されたシリコン酸化膜の研磨量は、約300〜500Åであった反面、実験例3により形成されたシリコン酸化膜の研磨量は約100〜200Åであった。   In FIG. 32, the graphs show the result after polishing the silicon oxide film formed by the high-density plasma chemical vapor deposition method and the result after polishing the silicon oxide film formed by Experimental Example 3, respectively. During polishing, the same silicon dioxide used for slurry production was used. In FIG. 32, the vertical axis indicates the degree of polishing after the polishing is completed (unit: Å). At this time, the polishing process is performed for about 180 to 200 seconds for the silicon oxide film formed by the high-density plasma chemical vapor deposition method, and for about 100 seconds for the silicon oxide film formed by Experimental Example 3. went. As shown in FIG. 32, the polishing amount of the silicon oxide film formed by the high-density plasma chemical vapor deposition method was about 300 to 500 mm, whereas the polishing amount of the silicon oxide film formed in Experimental Example 3 was It was about 100-200cm.

図32から、実施例2により形成されたシリコン酸化膜の研磨均一性が、通常的な高密度プラズマ化学気相蒸着方法により形成されたシリコン酸化膜の研磨均一性より約二倍程度優れることと、実施例2により形成されたシリコン酸化膜の研磨時間が通常的な高密度プラズマ化学気相蒸着方法により形成されたシリコン酸化膜の研磨時間が約半分程度であることを確認できる。   From FIG. 32, the polishing uniformity of the silicon oxide film formed according to Example 2 is about twice as good as the polishing uniformity of the silicon oxide film formed by a normal high-density plasma chemical vapor deposition method. It can be confirmed that the polishing time of the silicon oxide film formed by Example 2 is about half of the polishing time of the silicon oxide film formed by the normal high-density plasma chemical vapor deposition method.

又、実施例2により形成されたシリコン酸化膜は、ボイドを有せず、優れたギャップフィリング特性を有する反面、高密度プラズマ化学気相蒸着方法により形成された酸化膜は、トレンチ部分に多くのボイドを有していた。更に、アクティブ領域のシリコンは酸化されず、トレンチの底部分に酸化膜が緻密に形成されているため、優れた酸化膜特性を有していた。   In addition, the silicon oxide film formed according to Example 2 has no voids and has excellent gap filling characteristics. On the other hand, the oxide film formed by the high-density plasma chemical vapor deposition method has many in the trench portion. Had voids. Furthermore, silicon in the active region is not oxidized, and an oxide film is densely formed at the bottom of the trench, so that it has excellent oxide film characteristics.

図33は、本発明の一実施例によってSOG組成物を用いて酸化膜を形成する方法を示す流れ図である。図33を参照すると、段階S100で、基板上にSOG組成物を塗布してSOG膜を形成した後、段階S210とS220で、SOG膜を硬化させることにより酸化膜を形成することができる。   FIG. 33 is a flowchart illustrating a method of forming an oxide film using an SOG composition according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 33, after forming an SOG film by applying an SOG composition on a substrate in step S100, an oxide film can be formed by curing the SOG film in steps S210 and S220.

段階S100で、段差部を有する半導体基板上にSOG組成物を塗布することにより、基板上に平坦な表面を有するSOG膜を形成することができる。前記段差部は、基板上に形成された少なくとも2つの導電性パターンにより形成されることができる。例えば、前記導電性パターンは、ゲート電極パターン及び/又はビットラインパターンのような金属導電性配線パターンを含むことができる。   In step S100, the SOG composition having a flat surface can be formed on the substrate by applying the SOG composition onto the semiconductor substrate having the stepped portion. The step portion may be formed by at least two conductive patterns formed on the substrate. For example, the conductive pattern may include a metal conductive wiring pattern such as a gate electrode pattern and / or a bit line pattern.

段階S210及びS220で、SOG膜を硬化させて前記SOG膜を平坦なシリコン酸化膜に転換させる。前記硬化工程は、予備ベーキング工程と主ベーキング工程で行うことができる。予備ベーキング工程(段階S210)は、約100〜500℃の温度で行うことができる反面、主ベーキング工程(段階S220)は約400〜1200℃の温度で行うことができる。   In steps S210 and S220, the SOG film is cured to convert the SOG film into a flat silicon oxide film. The curing process can be performed in a preliminary baking process and a main baking process. The preliminary baking process (step S210) can be performed at a temperature of about 100 to 500 ° C, while the main baking process (step S220) can be performed at a temperature of about 400 to 1200 ° C.

仮に、前記予備ベーキング工程(段階S210)が約100℃より低い温度で行われる場合、有機溶媒がシリコン酸化膜内に残留する虞がある。約500℃以上の温度で行われる場合、後続の主ベーキング工程でペルヒドロポリシラザンがシリコン酸化物に完全に転換されない虞もあり、SOG膜の表面部分がシリコン酸化物に急速に転換されクラックが発生することにより、シリコン酸化膜の不均一を招来し得る。   If the preliminary baking process (step S210) is performed at a temperature lower than about 100 ° C., the organic solvent may remain in the silicon oxide film. When it is performed at a temperature of about 500 ° C. or higher, there is a possibility that the perhydropolysilazane may not be completely converted into silicon oxide in the subsequent main baking process, and the surface portion of the SOG film is rapidly converted into silicon oxide and cracks are generated. By doing so, non-uniformity of the silicon oxide film can be caused.

仮に、予備ベーキング工程(S210)を1分以内に行うと、有機溶媒が膜内に残留する虞があり、5分を超過して行うと、有機溶媒が完全に除去されても、ペルヒドロポリシラザンを含むSOG膜の表面でシリコン酸化物への部分的な転換が発生して、その結果、部分的にクラックを発生し得る。従って、前記予備ベーキング工程は、約100〜500℃、好ましくは、約100〜400℃の温度下で約1〜5分、好ましくは、約2〜3分間行う。   If the pre-baking step (S210) is performed within 1 minute, the organic solvent may remain in the film. If it is performed over 5 minutes, the perhydropolysilazane may be removed even if the organic solvent is completely removed. Partial conversion to silicon oxide may occur on the surface of the SOG film containing, resulting in partial cracking. Therefore, the preliminary baking step is performed at a temperature of about 100 to 500 ° C., preferably about 100 to 400 ° C. for about 1 to 5 minutes, preferably about 2 to 3 minutes.

前記予備ベーキング工程(段階S210)は、酸素雰囲気や水蒸気雰囲気、酸素と水蒸気の混合雰囲気、窒素雰囲気、又は真空雰囲気で行うことができ、好ましくは水蒸気雰囲気で行う。   The preliminary baking step (step S210) can be performed in an oxygen atmosphere, a water vapor atmosphere, a mixed atmosphere of oxygen and water vapor, a nitrogen atmosphere, or a vacuum atmosphere, and is preferably performed in a water vapor atmosphere.

前記主ベーキング工程(段階S220)は、予備ベーキング工程(段階S210)に対して、高温で長時間行うことが好ましい。ペルヒドロポリシラザン系のSOGは、基本構造はSi−N結合を含み、このようなSi−N結合は、酸素及び水を含んだ雰囲気でベーキングすると、Si−O結合に置換される。SOG組成物を用いる通常的な方法によると、一般的に全てのSi−N結合がSi−O結合に置換されるのではない。しかし、本発明の実施例によるペルヒドロポリシラザンを含むSOG溶液を用いてコーティングすることによりSOG膜を形成し、次いで硬化工程を行う場合には、いかなるSi−N結合も残さない。   The main baking process (step S220) is preferably performed at a high temperature for a long time with respect to the preliminary baking process (step S210). The basic structure of perhydropolysilazane-based SOG includes Si—N bonds, and such Si—N bonds are replaced with Si—O bonds when baked in an atmosphere containing oxygen and water. According to the usual method using an SOG composition, generally not all Si—N bonds are replaced by Si—O bonds. However, when an SOG film is formed by coating with an SOG solution containing perhydropolysilazane according to an embodiment of the present invention and then a curing step is performed, no Si-N bonds are left.

好ましくは、主ベーキング工程(段階S220)は、約400〜1200℃の温度で行う。仮に、主ベーキングの温度が約400℃未満である場合には、一部のSi−N結合が残留して酸化膜の特性に悪い影響を及ぼす虞があって好ましくなく、主ベーキングの温度が約1200℃より高い場合には、生成されるシリコン酸化膜の平坦度が低下するか、クラックが発生して好ましくない。従って、主ベーキング(段階S220)は、約400〜1200℃、好ましくは約400〜1000℃の温度で行う。   Preferably, the main baking process (step S220) is performed at a temperature of about 400 to 1200 ° C. If the temperature of the main baking is less than about 400 ° C., some Si—N bonds may remain, which may adversely affect the characteristics of the oxide film. When the temperature is higher than 1200 ° C., the flatness of the generated silicon oxide film is lowered or cracks are generated, which is not preferable. Therefore, the main baking (step S220) is performed at a temperature of about 400 to 1200 ° C, preferably about 400 to 1000 ° C.

又、主ベーキング工程(段階S220)は、約10〜180分間、好ましくは約30〜120分間行う。万一、主ベーキング工程(段階S220)の遂行時間が約10分より短い場合には、SOG膜のシリコン酸化膜への転換が不充分なので好ましくなく、約180分を超過する場合には、生成されるシリコン酸化膜の応力が増加して好ましくない。   The main baking process (step S220) is performed for about 10 to 180 minutes, preferably about 30 to 120 minutes. If the execution time of the main baking process (step S220) is shorter than about 10 minutes, it is not preferable because the SOG film is not sufficiently converted to a silicon oxide film. The stress of the silicon oxide film to be increased is not preferable.

主ベーキング工程(段階S220)は、Si−N結合をSi−O結合に転換するのに適合な雰囲気である酸化性雰囲気及び/又は不活性雰囲気で行う。例えば、酸素雰囲気、水蒸気雰囲気、酸素と水蒸気の混合雰囲気、窒素雰囲気、又は真空雰囲気で主ベーキング工程(段階S220)を行うことができる。特に、水蒸気雰囲気で行うことが好ましく、この際、水分の含量は約1.2〜86重量%に維持することが好ましい。   The main baking process (step S220) is performed in an oxidizing atmosphere and / or an inert atmosphere, which is an atmosphere suitable for converting Si—N bonds into Si—O bonds. For example, the main baking process (Step S220) can be performed in an oxygen atmosphere, a water vapor atmosphere, a mixed atmosphere of oxygen and water vapor, a nitrogen atmosphere, or a vacuum atmosphere. In particular, it is preferably carried out in a steam atmosphere, and in this case, the water content is preferably maintained at about 1.2 to 86% by weight.

本発明による方法により、SOG組成物を用いて1回の工程で厚さが約1000〜10000Åであるシリコン酸化膜を形成する。前記シリコン酸化膜が前記のような範囲内の厚さを有する時、シリコン酸化膜が経済的に下部構造物であるゲート電極や金属パターンのような導電層を充分にカバーすることができる。前記SOG組成物を塗布する前に導電層パターンの上面及び側面にエッチング阻止膜として約200〜600Åの厚さを有するシリコン窒化膜を形成することもできる。   By the method according to the present invention, a silicon oxide film having a thickness of about 1000 to 10000 mm is formed in one step using the SOG composition. When the silicon oxide film has a thickness within the above range, the silicon oxide film can sufficiently cover a conductive layer such as a gate electrode and a metal pattern which are economically lower structures. Before applying the SOG composition, a silicon nitride film having a thickness of about 200 to 600 mm may be formed on the upper and side surfaces of the conductive layer pattern as an etching stop film.

図34は、本発明の一実施例による主ベーキング工程(水蒸気含量が80重量%である場合)の温度によるFT−IR結果を図示したグラフである。図34に示すように、ペルヒドロポリシラザンの全ての結合が効果的にSi−O結合に置換されたことを確認できる。   FIG. 34 is a graph illustrating the FT-IR result according to the temperature of the main baking process (when the water vapor content is 80% by weight) according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 34, it can be confirmed that all the bonds of perhydropolysilazane were effectively substituted with Si—O bonds.

図35は、本発明の一実施例による主ベーキング工程(水蒸気含量が10重量%以下である場合)の温度によるFT−IR結果を図示したグラフである。図35に示すように、水分含量が10重量%以下である水分が含まれた雰囲気で主ベーキング工程を行う場合、主ベーキングの温度が増加するほど、Si−O結合は、より効果的に置換されることを確認することができる。主ベーキング工程は、窒素のような不活性雰囲気中に存在する酸素と水蒸気の混合雰囲気で行うことができる。Si−N結合、Si−H結合、N−H結合は、水蒸気雰囲気で全部Si−O結合に置換される。水蒸気雰囲気で水分の含量は、約1.2〜86重量%であり、主ベーキングの温度が低くなるほど、より多くの水分を必要とする。   FIG. 35 is a graph illustrating the FT-IR result according to the temperature of the main baking process (when the water vapor content is 10 wt% or less) according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 35, when the main baking process is performed in an atmosphere containing water having a water content of 10% by weight or less, the Si—O bond is more effectively replaced as the temperature of the main baking increases. Can be confirmed. The main baking step can be performed in a mixed atmosphere of oxygen and water vapor that exists in an inert atmosphere such as nitrogen. Si—N bonds, Si—H bonds, and N—H bonds are all replaced with Si—O bonds in a water vapor atmosphere. The water content in the water vapor atmosphere is about 1.2 to 86% by weight, and the lower the main baking temperature, the more water is required.

図36は、本発明の一実施例による主ベーキングによるFT−IR結果を示すグラフである。図36のように、主ベーキング工程を水蒸気雰囲気で行う場合、窒素雰囲気で行う場合に対して、Si−N結合、Si−H結合、N−H結合がより効果的にSi−O結合に置換されることを確認できる。
<実施例3>
FIG. 36 is a graph showing FT-IR results by main baking according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 36, when the main baking process is performed in a water vapor atmosphere, Si—N bonds, Si—H bonds, and N—H bonds are more effectively replaced with Si—O bonds, compared with the case where the main baking process is performed in a nitrogen atmosphere. Can be confirmed.
<Example 3>

スピンオンガラス組成物の製造
市販中のペルヒドロポリシラザンを分別させて重量平均分子量が約3000〜6000であるペルヒドロポリシラザンを収得した。ペルヒドロポリシラザンの分子量分布度は約2.5〜3.5であった。製造された前記ペルヒドロポリシラザンをキシレンに約20〜30重量%の濃度で溶解させてSOG組成物を製造した。SOG組成物は、下地膜であるシリコン窒化膜に対する接触角を測定した結果、4°以下の接触角を示した。
Production of spin-on glass composition Perhydropolysilazane on the market was fractionated to obtain perhydropolysilazane having a weight average molecular weight of about 3000 to 6000. The molecular weight distribution of perhydropolysilazane was about 2.5 to 3.5. The produced perhydropolysilazane was dissolved in xylene at a concentration of about 20 to 30% by weight to prepare an SOG composition. The SOG composition showed a contact angle of 4 ° or less as a result of measuring the contact angle with the silicon nitride film as the underlayer.

製造されたSOG組成物の粘度を多様な剪断速度により測定した。この場合、SOG組成物は約1.54〜1.70cPの範囲内で一定な粘度を示した。
<実施例4>
The viscosity of the produced SOG composition was measured at various shear rates. In this case, the SOG composition exhibited a constant viscosity within the range of about 1.54 to 1.70 cP.
<Example 4>

SOG組成物の製造
分別法(fractionation)により重量平均分子量が3000であるペルヒドロポリシラザンを収得した。収得したペルヒドロポリシラザンの分子量分布度は2.8であった。これは、下記表1及び図37に示した。準備された前記ペルヒドロポリシラザンをジブチルエテールに22.6重量%の濃度で溶解させてSOG組成物を製造した。製造されたSOG組成物の粘度及び固形分濃度は、下記表1、図37、図38、図39に示した。
Perhydropolysilazane having a weight average molecular weight of 3000 was obtained by the production fractionation method of the SOG composition . The molecular weight distribution of the obtained perhydropolysilazane was 2.8. This is shown in Table 1 below and FIG. The prepared perhydropolysilazane was dissolved in dibutyl ether at a concentration of 22.6% by weight to prepare an SOG composition. The viscosity and solid content concentration of the produced SOG composition are shown in Table 1, FIG. 37, FIG. 38, and FIG.

図37は、本発明の一実施例による重量平均分子量(Mw)によるSOG組成物の分子量分布を示すグラフである。図38は、本発明の一実施例による重量平均分子量(Mw)によるSOG組成物の粘度を示すグラフである。図39は、本発明の一実施例による重量平均分子量(Mw)によるSOG組成物の固形分の濃度(重量%)を示すグラフである。又、収得したSOG組成物は、下地膜であるシリコン窒化膜に対して4°以下の接触角を示した。
<実施例5〜実施例7>
FIG. 37 is a graph showing the molecular weight distribution of the SOG composition according to the weight average molecular weight (Mw) according to an embodiment of the present invention. FIG. 38 is a graph showing the viscosity of the SOG composition according to weight average molecular weight (Mw) according to an embodiment of the present invention. FIG. 39 is a graph showing the solid content concentration (% by weight) of the SOG composition according to the weight average molecular weight (Mw) according to an embodiment of the present invention. Further, the obtained SOG composition exhibited a contact angle of 4 ° or less with respect to the silicon nitride film as a base film.
<Example 5 to Example 7>

SOG組成物の製造
SOG組成物は、重量平均分子量を変化させることを除いては、実施例4と同じ方法で製造する。各実施例によると、重量平均分子量が、3500(実施例5)、4500(実施例6)、及び5500(実施例7)であるペルヒドロポリシラザンが用いられる。各実施例によるSOG組成物の粘度及び固形分の濃度は、下記表1、図37、図38、及び図39に示す。
<比較例1>
Production of SOG Composition The SOG composition is produced in the same manner as in Example 4 except that the weight average molecular weight is changed. According to each example, perhydropolysilazane having a weight average molecular weight of 3500 (Example 5), 4500 (Example 6), and 5500 (Example 7) is used. The viscosity and solid concentration of the SOG composition according to each example are shown in Table 1 below, FIG. 37, FIG. 38, and FIG.
<Comparative Example 1>

SOG組成物の製造
重量平均分子量が8000であるペルヒドロポリシラザンを用いることを除いては、実施例4と同じ方法でSOG組成物を製造した。比較例1によるSOG組成物の粘度と固形分の濃度は、下記表1、図37、図38、及び図39に示した。
Production of SOG Composition An SOG composition was produced in the same manner as in Example 4 except that perhydropolysilazane having a weight average molecular weight of 8000 was used. The viscosity and solid concentration of the SOG composition according to Comparative Example 1 are shown in Table 1 below, FIG. 37, FIG. 38, and FIG.

Figure 2005150702
<実施例8>
Figure 2005150702
<Example 8>

酸化膜の形成
図40乃至図50は、本発明の他の実施例による半導体製造工程で酸化膜を形成する方法を説明するための断面図である。図40を参照すると、シリコン(Si)のような半導体物質からなるp型基板10を準備した。前記基板10の上部に素子分離領域をエッチングしてトレンチ12を形成した。この際、前記トレンチ12の深さは4600Åで、幅は1250Åであった。前記トレンチ12が形成された基板10上に重量平均分子量が約3000〜6000(例えば、3000)であるペルヒドロポリシラザンを含むSOG溶液を、約6000〜7000Å(例えば、6000Å)の厚さで塗布して第1SOG膜13を形成した。
Formation of Oxide Film FIGS. 40 to 50 are sectional views for explaining a method of forming an oxide film in a semiconductor manufacturing process according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 40, a p-type substrate 10 made of a semiconductor material such as silicon (Si) was prepared. A trench 12 was formed on the substrate 10 by etching the element isolation region. At this time, the trench 12 had a depth of 4600 mm and a width of 1250 mm. An SOG solution containing perhydropolysilazane having a weight average molecular weight of about 3000 to 6000 (for example, 3000) is applied to the substrate 10 on which the trench 12 is formed to a thickness of about 6000 to 7000 (for example, 6000). Thus, the first SOG film 13 was formed.

図41を参照すると、前記第1SOG膜13を約100〜500℃(例えば、300℃)で1〜5分間ホットプレートで予備ベーキング工程を行った後、約900〜1000℃(例えば、約950℃)の温度で30分間主ベーキング工程を行って、第1シリコン酸化膜13aに転換させた。この際、ベーキング工程は、水分が約86重量%含有された水蒸気雰囲気で行った。   Referring to FIG. 41, the first SOG film 13 is pre-baked on a hot plate at about 100 to 500 ° C. (eg, 300 ° C.) for 1 to 5 minutes, and then about 900 to 1000 ° C. (eg, about 950 ° C. The main baking process was performed for 30 minutes at a temperature of) to convert the first silicon oxide film 13a. At this time, the baking process was performed in a water vapor atmosphere containing about 86% by weight of water.

図42を参照すると、収得した第1シリコン酸化膜13aを化学的機械的研磨方法(CMP)により半導体基板10の上部表面が露出されるまで研磨して、図示したように、前記トレンチ12の内部をシリコン酸化物14で埋め立てられた素子分離領域を形成した。   Referring to FIG. 42, the obtained first silicon oxide film 13a is polished by chemical mechanical polishing (CMP) until the upper surface of the semiconductor substrate 10 is exposed, and as shown in FIG. An element isolation region filled with silicon oxide 14 was formed.

図43を参照すると、メモリセルを形成する領域(セルアレー領域)の半導体基板10に、n型不純物、例えば、リン(P)を注入してn型半導体領域20を形成し、セルアレー領域と周辺回路領域の一部にp型不純物、例えば、ホウ素(B)をイオン注入してp型ウェル30を形成し、周辺回路領域の残りの一部にn型不純物、例えば、リン(P)を注入してn型ウェル40を形成した。   Referring to FIG. 43, an n-type impurity, for example, phosphorus (P) is implanted into a semiconductor substrate 10 in a memory cell forming region (cell array region) to form an n-type semiconductor region 20, and the cell array region and peripheral circuit are formed. A p-type impurity, for example, boron (B) is ion-implanted into a part of the region to form a p-type well 30, and an n-type impurity, for example, phosphorus (P) is implanted into the remaining part of the peripheral circuit region. Thus, an n-type well 40 was formed.

その後、しきい電圧を調節するための不純物、例えば、フッ化ホウ素(BF)をp型ウェル30及びn型ウェル40にイオン注入した。次いで、p型ウェル30及びn型ウェル40の各表面部位をフッ酸系洗浄液を用いて洗浄した後、半導体基板10をウェット酸化して、p型ウェル30及びn型ウェル40の各表面部位にゲート酸化膜16を形成した。この際、前記トレンチ12の内面部位の基板の一部も部分的に酸化して、ゲート酸化膜16を連続的に形成させた。この際、前記ゲート酸化膜16の厚さは、約40〜120Å(例えば、120Å)であった。 Thereafter, an impurity for adjusting the threshold voltage, for example, boron fluoride (BF 2 ) was ion-implanted into the p-type well 30 and the n-type well 40. Next, after cleaning each surface portion of the p-type well 30 and the n-type well 40 using a hydrofluoric acid-based cleaning solution, the semiconductor substrate 10 is wet-oxidized to form each surface portion of the p-type well 30 and the n-type well 40. A gate oxide film 16 was formed. At this time, a part of the substrate on the inner surface portion of the trench 12 was also partially oxidized to form the gate oxide film 16 continuously. At this time, the thickness of the gate oxide film 16 was about 40 to 120 mm (for example, 120 mm).

図44を参照すると、フィールド酸化膜としてトレンチ12に埋め立てられたシリコン酸化物14及びゲート酸化膜16が形成された基板10の上部に、例えばリン(P)等のn型不純物でドーピングされた多結晶シリコン膜を低圧化学気相蒸着(LPCVD)方法で蒸着して、約500〜4000Å(例えば、2300Å)の厚さを有するポリシリコン膜を形成した。その後、前記ポリシリコン膜上にタングステンシリサイド膜とタングステン膜をスパッタリング方法でそれぞれ約1000〜2000Åの厚さを有するように形成した後、前記タングステン膜上にシリコン窒化膜を形成した。前記シリコン窒化膜は、低圧化学気相蒸着又はプラズマ増大化学気相蒸着(PECVD)方法を用いて、約500〜2000Å(例えば、1000Å)の厚さを有するように形成した。   Referring to FIG. 44, the upper portion of the substrate 10 on which the silicon oxide 14 buried in the trench 12 as the field oxide film and the gate oxide film 16 are formed is doped with an n-type impurity such as phosphorus (P). A crystalline silicon film was deposited by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method to form a polysilicon film having a thickness of about 500 to 4000 mm (for example, 2300 mm). Thereafter, a tungsten silicide film and a tungsten film were formed on the polysilicon film by a sputtering method so as to have a thickness of about 1000 to 2000 mm, respectively, and then a silicon nitride film was formed on the tungsten film. The silicon nitride film is formed to have a thickness of about 500 to 2000 mm (for example, 1000 mm) by using low pressure chemical vapor deposition or plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).

前記シリコン窒化膜上にフォトレジスト膜を形成した後、マスクを用いて前記フォトレジスト膜を選択的に露光した。その後、前記フォトレジスト膜を現像してゲート電極を形成するためのフォトレジストパターン22を形成した。前記フォトレジストパターン22をエッチングマスクとして用いて、前記シリコン窒化膜、タングステン膜、タングステン窒化膜、及びポリシリコン膜を順次にエッチングして、ポリシリコンパターン24a、タングステンシリサイドパターン24b、タングステンパターン24Gc、及びシリコン窒化膜パターン24dで構成されたゲート電極及びワードライン24Ga、24Gb、24Gc、24WLを形成した。そうすると、図示したように、セルアレー領域にはゲート電極24Gaとワードライン24WLが形成され、周辺回路領域にもそれぞれゲート電極24Gb、24Gcが形成されることを確認できる。   After forming a photoresist film on the silicon nitride film, the photoresist film was selectively exposed using a mask. Thereafter, the photoresist film was developed to form a photoresist pattern 22 for forming a gate electrode. Using the photoresist pattern 22 as an etching mask, the silicon nitride film, tungsten film, tungsten nitride film, and polysilicon film are sequentially etched to form a polysilicon pattern 24a, a tungsten silicide pattern 24b, a tungsten pattern 24Gc, and Gate electrodes and word lines 24Ga, 24Gb, 24Gc, and 24WL constituted by the silicon nitride film pattern 24d were formed. Then, as shown in the figure, it can be confirmed that the gate electrode 24Ga and the word line 24WL are formed in the cell array region, and the gate electrodes 24Gb and 24Gc are formed in the peripheral circuit region, respectively.

セルアレー領域に形成されるゲート電極及びワードライン24Ga、24WL間のギャップは、約0.4〜1μmであった。密集段差部を形成するために、ゲート電極及びワードライン24Ga、24WLのギャップに対する深さの比であるアスペクト比は、約5:1〜10:1であった。グローバル段差部を形成するために、周辺回路領域に形成されるゲート電極24Gb、24Gcは、アスペクト比が1:1以下であった。   The gap between the gate electrode formed in the cell array region and the word lines 24Ga and 24WL was about 0.4 to 1 μm. In order to form the dense stepped portion, the aspect ratio, which is the ratio of the depth to the gap between the gate electrode and the word lines 24Ga and 24WL, was about 5: 1 to 10: 1. In order to form the global stepped portion, the gate electrodes 24Gb and 24Gc formed in the peripheral circuit region had an aspect ratio of 1: 1 or less.

図44を参照すると、前記フォトレジストパターン22を除去した。図45において、n型ウェル20にp型不純物、例えば、ホウ素(B)をイオン注入して、ゲート電極24Gcの両側のn型ウェル40にp型不純物領域25を形成した。又、p型ウェル30にn型不純物、例えば、リン(P)をイオン注入してゲート電極24Gbの両側のp型ウェル30にn型不純物領域27を形成し、ゲート電極24Gaの両側のp型ウェル20にはn型不純物領域26を形成した。   Referring to FIG. 44, the photoresist pattern 22 is removed. 45, a p-type impurity, for example, boron (B) is ion-implanted into the n-type well 20 to form a p-type impurity region 25 in the n-type well 40 on both sides of the gate electrode 24Gc. Further, an n-type impurity, for example, phosphorus (P) is ion-implanted into the p-type well 30 to form n-type impurity regions 27 in the p-type well 30 on both sides of the gate electrode 24Gb, and p-type on both sides of the gate electrode 24Ga. An n-type impurity region 26 is formed in the well 20.

図46を参照すると、半導体基板10上に化学気相蒸着法によりシリコン窒化物を蒸着させて、厚さが約200〜600Åであるシリコン窒化膜32を形成した。その後、セルアレー領域のシリコン窒化膜32をフォトレジスト膜で覆い、周辺回路領域のシリコン窒化膜32は異方性エッチングして、周辺回路のゲート電極24Gb、24Gcの側壁にスペーサ32aを形成した。   Referring to FIG. 46, silicon nitride was deposited on the semiconductor substrate 10 by chemical vapor deposition to form a silicon nitride film 32 having a thickness of about 200 to 600 mm. Thereafter, the silicon nitride film 32 in the cell array region was covered with a photoresist film, and the silicon nitride film 32 in the peripheral circuit region was anisotropically etched to form spacers 32a on the side walls of the gate electrodes 24Gb and 24Gc in the peripheral circuit.

その後、周辺回路のn型ウェル40にp型不純物、例えば、ホウ素をイオン注入してp型の不純物領域(ソース、ドレイン領域)を形成した。又、周辺回路のp型ウェル30にn型不純物、例えば、ヒ素(As)をイオン注入してn型の不純物領域(ソース、ドレイン領域)を形成した。 Thereafter, a p-type impurity, for example, boron was ion-implanted into the n-type well 40 of the peripheral circuit to form p + -type impurity regions (source and drain regions). Also, n + -type impurity regions (source and drain regions) were formed by ion-implanting n-type impurities such as arsenic (As) into the p-type well 30 of the peripheral circuit.

図47を参照すると、半導体基板10上にSOG組成物を塗布して、第2SOG膜50を形成した。前記第2SOG膜50もスピンコーティング方法により塗布する。この際、回転速度は、約500〜2500rpm(例えば、1000rpm)であった。前記SOG溶液に含まれたペルヒドロポリシラザンの重量平均分子量は、約3000〜6000(例えば、3000)であり、前記第2SOG膜50は約7500〜8200Å(例えば、7900Å)程度の厚さを有し、ゲート電極及びワードライン24Ga、24Gb、24Gc、24WLを完全に覆うように形成した。   Referring to FIG. 47, the SOG composition is applied on the semiconductor substrate 10 to form the second SOG film 50. The second SOG film 50 is also applied by a spin coating method. At this time, the rotation speed was about 500 to 2500 rpm (for example, 1000 rpm). The weight average molecular weight of perhydropolysilazane contained in the SOG solution is about 3000 to 6000 (for example, 3000), and the second SOG film 50 has a thickness of about 7500 to 8200 (for example, 7900). The gate electrode and the word lines 24Ga, 24Gb, 24Gc, and 24WL are completely covered.

その後、前記第2SOG膜50を約100〜500℃(例えば、150℃)の温度の空気中で予備ベーキングした後、約600〜900℃(例えば、700℃)の温度の水蒸気雰囲気で約10〜180分(例えば、30分)間主ベーキングした。この際、予備ベーキング及び主ベーキングは、酸素雰囲気、水蒸気雰囲気、酸素と水蒸気の混合雰囲気、窒素雰囲気、或いは酸素と水蒸気及び窒素の混合雰囲気のうち、いずれか一つの雰囲気で行うことができる。仮に、ベーキング工程が水蒸気雰囲気で行われる場合、水分の含量は約1.2〜86重量%(例えば、86重量%)の範囲に維持されることが好ましい。   Thereafter, the second SOG film 50 is pre-baked in air having a temperature of about 100 to 500 ° C. (for example, 150 ° C.), and then about 10 to 10 in a steam atmosphere having a temperature of about 600 to 900 ° C. (for example, 700 ° C.). Main baked for 180 minutes (eg, 30 minutes). At this time, the preliminary baking and the main baking can be performed in any one of an oxygen atmosphere, a water vapor atmosphere, a mixed atmosphere of oxygen and water vapor, a nitrogen atmosphere, or a mixed atmosphere of oxygen, water vapor, and nitrogen. If the baking process is performed in a steam atmosphere, the water content is preferably maintained in the range of about 1.2 to 86% by weight (for example, 86% by weight).

前述した硬化工程を通じて、第2SOG膜50のSi−N結合はSi−O結合に置換され、シリコン酸化膜に転換された。これにより、図48に示すように、第2SOG膜の厚さに対して約19〜23%(例えば、22.1%)程度に収縮された厚さを有する第2シリコン酸化膜50aを収得した。   Through the above-described curing process, the Si—N bonds of the second SOG film 50 are replaced with Si—O bonds and converted into silicon oxide films. As a result, as shown in FIG. 48, the second silicon oxide film 50a having a thickness contracted to about 19 to 23% (for example, 22.1%) with respect to the thickness of the second SOG film was obtained. .

図49を参照すると、前記第2シリコン酸化膜50a上に通常的なスパッタリング方法でアルミニウム、タングステン等のような金属を蒸着させて、厚さ5000Åの金属層を形成した。前記金属層をフォトリソグラフィ工程によりパターニングして、幅が6600Åでギャップが8400Åである金属層パターン52を形成した。   Referring to FIG. 49, a metal layer having a thickness of 5000 mm is formed on the second silicon oxide film 50a by depositing a metal such as aluminum or tungsten by a conventional sputtering method. The metal layer was patterned by a photolithography process to form a metal layer pattern 52 having a width of 6600 mm and a gap of 8400 mm.

その後、SOG溶液をスピンコーティングして金属層パターン52を完全に覆うように、厚さが約3800〜4500Å(例えば、4200Å)である第3SOG膜54を形成した。この場合、前記第3SOG膜54に含まれたペルヒドロポリシラザンの重量平均分子量は、約3000〜6000(例えば、3000)であった。   Thereafter, a SOG solution was spin-coated to form a third SOG film 54 having a thickness of about 3800 to 4500 mm (for example, 4200 mm) so as to completely cover the metal layer pattern 52. In this case, the weight average molecular weight of perhydropolysilazane contained in the third SOG film 54 was about 3000 to 6000 (for example, 3000).

図50を参照すると、前記第3SOG膜54を約100〜500℃(例えば、150℃)の温度の空気中で、約1〜5分(例えば、3分)間予備ベーキングした後、約400〜450℃(例えば、400℃)の温度で約10〜180分(例えば、30分)間主ベーキングする。この際、主ベーキングは、水蒸気雰囲気で行う。そうすると、硬化工程を通じて第3SOG膜54のSi−N結合は、Si−O結合に置換され、平坦な表面を有する第3シリコン酸化膜54aに転換される。   Referring to FIG. 50, after the third SOG film 54 is pre-baked in air at a temperature of about 100 to 500 ° C. (eg, 150 ° C.) for about 1 to 5 minutes (eg, 3 minutes), Main baking at a temperature of 450 ° C. (eg, 400 ° C.) for about 10-180 minutes (eg, 30 minutes). At this time, the main baking is performed in a steam atmosphere. Then, the Si—N bond of the third SOG film 54 is replaced with the Si—O bond through the curing process, and converted to the third silicon oxide film 54 a having a flat surface.

以後、通常の半導体製造工程を経て半導体素子を完成した。当業者は、SOG組成物を用いて本発明の多様な実施例による方法を通じて半導体素子を製造することができるだろう。
<実施例9〜実施例11>
Thereafter, a semiconductor element was completed through a normal semiconductor manufacturing process. Those skilled in the art will be able to manufacture semiconductor devices using the SOG composition through methods according to various embodiments of the present invention.
<Example 9 to Example 11>

SOG組成物の製造
実施例4で準備されたSOG組成物と異なるSOG組成物を用いて、シリコン酸化膜と半導体装置を製造した。より具体的には、実施例9乃至実施例11では、それぞれ実施例5乃至実施例7で製造されたSOG組成物を用いて、シリコン酸化膜と半導体装置を製造した。
<比較例2>
Production of SOG Composition A silicon oxide film and a semiconductor device were produced using an SOG composition different from the SOG composition prepared in Example 4. More specifically, in Examples 9 to 11, a silicon oxide film and a semiconductor device were manufactured using the SOG compositions manufactured in Examples 5 to 7, respectively.
<Comparative example 2>

SOG組成物の製造
実施例4で製造されたSOG組成物の代わりに、比較例1で準備されたSOG組成物を用いて、実施例8の方法によりシリコン酸化膜と半導体装置を製造した。
Production of SOG Composition A silicon oxide film and a semiconductor device were produced by the method of Example 8 using the SOG composition prepared in Comparative Example 1 instead of the SOG composition produced in Example 4.

基板酸化物の形成調査
実験例6(SOG組成物のパーティクル数)
実施例4乃至実施例7、及び比較例1により製造されたSOG組成物1cc内の0.3〜0.5μm及び0.5μm超過のパーティクル数を測定し、その結果を下記表2及び図51に示した。図51は、本発明の一実施例による重量平均分子量(Mw)によるパーティクルの数(個/cc)を示すグラフである。この場合、パーティクル数はSOG組成物を硬化する前に観察した。類似な数の液相パーティクルが存在した。
Investigation of substrate oxide formation
Experimental Example 6 (number of particles of SOG composition)
The number of particles exceeding 0.3 to 0.5 μm and exceeding 0.5 μm in 1 cc of the SOG composition produced by Examples 4 to 7 and Comparative Example 1 was measured, and the results are shown in Table 2 and FIG. It was shown to. FIG. 51 is a graph showing the number (particles / cc) of particles according to weight average molecular weight (Mw) according to an embodiment of the present invention. In this case, the number of particles was observed before the SOG composition was cured. There were a similar number of liquid phase particles.

Figure 2005150702
Figure 2005150702

実験例7(光吸収度)
図48に図示された実施例8による第2SOG膜50と第2シリコン酸化膜50aの光吸収度をFT−IR方法で測定した。前記光吸収度は、SOG組成物を蒸着して、続けて約150℃で3分間予備ベーキング工程を行った後に測定した。ペルヒドロポリシラザンの一般的な化学組成は、(SiHNH)である。酸素や水蒸気雰囲気で熱処理工程を経ると、SOG組成物に含まれたSi−N結合、Si−H結合、及びN−H結合は分離され全ての結合がSi−O結合に置換される。
Experimental Example 7 (light absorption)
The light absorptivity of the second SOG film 50 and the second silicon oxide film 50a according to the eighth embodiment illustrated in FIG. 48 was measured by the FT-IR method. The light absorbance was measured after depositing the SOG composition and subsequently performing a pre-baking step at about 150 ° C. for 3 minutes. Typical chemical composition of perhydropolysilazane is (SiH 2 NH) n. When a heat treatment step is performed in an oxygen or water vapor atmosphere, the Si—N bond, Si—H bond, and N—H bond contained in the SOG composition are separated, and all the bonds are replaced with Si—O bonds.

硬化温度と分子量によるFT−IRスペクトルの変化が、図52及び図53に図示されている。図52は、本発明の一実施例によって予備ベーキングした後に測定した波数(cm−1)による光吸収度(a.u)を示すグラフであり、図53は、本発明の一実施例によって主ベーキングした後に測定した重量平均分子量(Mw)及び波数(cm−1)による光吸収度(a.u)を示すグラフである。 The changes in the FT-IR spectrum depending on the curing temperature and molecular weight are shown in FIGS. FIG. 52 is a graph showing the optical absorptance (au) according to the wave number (cm −1 ) measured after the preliminary baking according to one embodiment of the present invention, and FIG. It is a graph which shows the light absorptivity (au) by the weight average molecular weight (Mw) and wave number (cm < -1 >) which were measured after baking.

図52からN−H結合、Si−H結合、及びSi−N結合は、予備ベーキング後にも実質的に残っていることを確認することができる。図52を参照すると、400〜4000cm−1の波数範囲でN−H結合、Si−H結合、及びSi−N結合を示す吸収度ピークを確認できる。 From FIG. 52, it can be confirmed that the N—H bond, the Si—H bond, and the Si—N bond substantially remain even after the preliminary baking. Referring to FIG. 52, absorption peaks showing N—H bonds, Si—H bonds, and Si—N bonds in a wave number range of 400 to 4000 cm −1 can be confirmed.

又、前記予備ベーキングしたSOG膜を更に700℃の温度で30分間主ベーキングして、シリコン酸化膜を転換させた後、FT−IRで光吸収度を測定した。図53に示すように、主ベーキング段階ではN−H結合、Si−H結合、及びSi−N結合の吸収ピークが消えて、Si−O結合の吸収度ピークのみが示している。これによると、ポリシラザン系のSOG膜に含まれたSi−N結合、Si−H結合、及びN−H結合は、主ベーキング工程を経た後、全部Si−O結合に置換されたことを確認できる。   Further, the pre-baked SOG film was further baked at 700 ° C. for 30 minutes to convert the silicon oxide film, and the light absorption was measured by FT-IR. As shown in FIG. 53, the absorption peak of N—H bond, Si—H bond, and Si—N bond disappears in the main baking stage, and only the absorbance peak of Si—O bond is shown. According to this, it can be confirmed that the Si—N bonds, Si—H bonds, and N—H bonds contained in the polysilazane-based SOG film are all replaced with Si—O bonds after the main baking process. .

同じ実験方法で、実施例9乃至実施例11、そして比較例2に対して実験して、その結果を図52及び図53に示した。この結果によると、実験対象の重量平均分子量に関係なく、優れた層間絶縁膜としての特性を示すことを確認することができる。   The same experimental method was used for Examples 9 to 11 and Comparative Example 2, and the results are shown in FIG. 52 and FIG. According to this result, it can be confirmed that an excellent characteristic as an interlayer insulating film is exhibited regardless of the weight average molecular weight of the test object.

実験例8(シリコン酸化膜の厚さ及び収縮率)
前記実験例7と同じSOG膜及び同じシリコン酸化膜を対象として予備ベーキング及び主ベーキング後の酸化膜の厚さを測定し、それによる収縮率を計算して、その結果を下記表3及び図54に示した。図54は、本発明の一実施例により予備ベーキング及び主ベーキング後の重量平均分子量による厚さと収縮率を示すグラフである。
Experimental Example 8 (silicon oxide film thickness and shrinkage)
The thickness of the oxide film after the preliminary baking and the main baking was measured for the same SOG film and the same silicon oxide film as those of the experimental example 7, and the shrinkage rate was calculated. The results are shown in Table 3 and FIG. It was shown to. FIG. 54 is a graph showing thickness and shrinkage ratio according to weight average molecular weight after preliminary baking and main baking according to an embodiment of the present invention.

ここで、収縮率は下記数式1により計算される。
[数式1]
収縮率=[予備ベーキング後のSOG膜の厚さ−主ベーキング後のSOG膜の厚さ]/[予備ベーキング後のSOG膜の厚さ]×100
Here, the shrinkage rate is calculated by the following formula 1.
[Formula 1]
Shrinkage rate = [Thickness of SOG film after preliminary baking−Thickness of SOG film after main baking] / [Thickness of SOG film after preliminary baking] × 100

同じ方法で、実施例9乃至実施例11、そして比較例2に対して、同じ実験を実施してその結果を表3及び図54に示した。下記表3及び図54から分かるように、ポリシラザン系SOG膜の厚さ及び収縮率は、重量平均分子量と関係なく同じ挙動を示した。   The same experiment was performed on Examples 9 to 11 and Comparative Example 2 in the same manner, and the results are shown in Table 3 and FIG. As can be seen from Table 3 below and FIG. 54, the thickness and shrinkage of the polysilazane SOG film showed the same behavior regardless of the weight average molecular weight.

Figure 2005150702
Figure 2005150702

実験例9(ウェーハ内不均一度)
前記実験例8と同じSOG膜と、同じシリコン酸化膜を対象として、予備ベーキング及び主ベーキング後のウェーハ内不均一度(within wafer non−uniformity:WIWNU)を測定し、その結果を下記表4及び図55に示した。同じ方法で実施例9乃至実施例11、そして比較例2に対して同じ実験を実施して、その結果を下記表4及び図55に示した。図55は、本発明の一実施例による重量平均分子量によるWIWNUを示すグラフである。下記表4及び図55から分かるように、予備ベーキング及び主ベーキングを行った後、膜のWIWNUは重量平均分子量と関係なく2.5%未満の非常に良好な値を示した。
Experimental Example 9 (Wafer non-uniformity)
With respect to the same SOG film as in Experimental Example 8 and the same silicon oxide film, the in-wafer non-uniformity (WIWNU) after preliminary baking and main baking was measured, and the results are shown in Table 4 and This is shown in FIG. The same experiment was performed on Examples 9 to 11 and Comparative Example 2 in the same manner, and the results are shown in Table 4 below and FIG. FIG. 55 is a graph showing WIWNU according to weight average molecular weight according to an embodiment of the present invention. As can be seen from Table 4 below and FIG. 55, after pre-baking and main baking, the WIWNU of the film showed a very good value of less than 2.5% regardless of the weight average molecular weight.

Figure 2005150702
Figure 2005150702

実験例10(シリコン酸化膜の正規化されたパーティクル数及びスクラッチ数)
前記実験例8と同じSOG組成物、及び同じシリコン酸化膜を対象として、予備ベーキング及び主ベーキング後のシリコン酸化膜の正規化されたパーティクル数及びスクラッチ数を測定した。その結果を下記表5及び図54に示した。同じ方法で、実施例9乃至実施例11、そして比較例2に対して、同じ実験を実施して、その結果を表5及び図54に示した。図54は、本発明の一実施例による重量平均分子量による正規化されたパーティクルとスクラッチ数を示すグラフである。この際、パーティクル数の正規化の基準は、分子量が4500である時とした。
Experimental Example 10 (Normalized number of particles and scratch number of silicon oxide film)
For the same SOG composition as in Experimental Example 8 and the same silicon oxide film, the number of normalized particles and the number of scratches in the silicon oxide film after preliminary baking and main baking were measured. The results are shown in Table 5 below and FIG. In the same way, the same experiment was performed on Examples 9 to 11 and Comparative Example 2, and the results are shown in Table 5 and FIG. FIG. 54 is a graph showing normalized particles and the number of scratches according to the weight average molecular weight according to an embodiment of the present invention. At this time, the standard for normalizing the number of particles was when the molecular weight was 4500.

下記表5及び図56から分かるように、酸化膜内パーティクル数及びスクラッチ数は、分子量が3500又は4500である時、最も少ない数が測定された。前記実施例6で測定したSOG組成物内のパーティクル数が重量平均分子量に応じて大きい差異が存在しなかった点と比較すると、本発明の酸化膜形成条件である時、特にパーティクルの発生が抑制されることを確認できる。   As can be seen from Table 5 and FIG. 56, the smallest number of particles and scratches in the oxide film were measured when the molecular weight was 3500 or 4500. Compared with the fact that the number of particles in the SOG composition measured in Example 6 did not have a large difference depending on the weight average molecular weight, generation of particles was particularly suppressed when the oxide film formation conditions of the present invention were satisfied. Can be confirmed.

Figure 2005150702
Figure 2005150702

以上の実験例の結果から分かるように、実施例及び比較例全部スピンオンガラス内パーティクル数、収縮率、及びWIWNU側面では優れるが、パーティクル及びスクラッチ発生側面まで考慮すると、重量平均分子量が約3000〜6000程度である時、他の特性のみならずパーティクル抑制特性も優れたことを確認できる。   As can be seen from the results of the above experimental examples, all of the examples and comparative examples are excellent in terms of the number of particles in the spin-on glass, the shrinkage rate, and the WIWNU side, but considering the particle and scratch generation side, the weight average molecular weight is about 3000 to 6000. When it is, it can be confirmed that not only other characteristics but also particle suppression characteristics are excellent.

通常的なSOG溶液をベーキングして硬化させた後であっても、シリコン酸化膜内には多くのパーティクルが残っている。具体的に例えば、SOG溶液の硬化のために基板上に塗布されたSOG溶液をアニーリングする過程で、脱気(outgassing)されるSiHと、酸化雰囲気ガスが反応してSiOのようなパーティクルが形成され反応チャンバーが汚染される。 Even after the usual SOG solution is baked and cured, many particles remain in the silicon oxide film. Specifically, for example, SiH 4 that is degassed in the process of annealing the SOG solution applied on the substrate for curing the SOG solution reacts with the oxidizing atmosphere gas to generate particles such as SiO 2. And the reaction chamber is contaminated.

このようなパーティクルは、数十nm以上のサイズを有し、後続のウェーハアニーリング工程時に汚染源として作用して、半導体素子に損傷を発生させる。ポリシラザンコーティング膜がパーティクル周辺で更に厚く形成され、これによりアニーリング後のコーティング膜の厚さが15000Å以上のクラック発生臨界厚さ(maximum crack free thickness)以上に形成されると、必ずクラックが発生される問題点がある。   Such particles have a size of several tens of nanometers or more, and act as a contamination source during the subsequent wafer annealing process, causing damage to the semiconductor device. If the polysilazane coating film is formed thicker around the particles, and the thickness of the coating film after annealing is more than the maximum crack free thickness of 15000 mm or more, cracks are always generated. There is a problem.

本発明によるSOG組成物を用いると、256Mビット半導体装置から要求される平坦度を維持しながらもボイドがないシリコン酸化膜を形成することができる。又、アクティブ領域でシリコンの酸化を抑制するために、SOG組成物を第1熱処理工程によりシリコン酸化物に転換し、更に転換されたシリコン酸化物を緻密化することにより、数値の安定性を確保することができる。   When the SOG composition according to the present invention is used, it is possible to form a silicon oxide film free from voids while maintaining the flatness required from a 256 Mbit semiconductor device. In addition, in order to suppress silicon oxidation in the active region, the SOG composition is converted to silicon oxide by the first heat treatment process, and the converted silicon oxide is further densified to ensure numerical stability. can do.

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments, and as long as it has ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs, without departing from the spirit and spirit of the present invention, The present invention can be modified or changed.

1回の熱処理工程によりスピンオンガラス膜をベーキングした場合にトレンチの内壁に形成された酸化膜の断面図である。It is sectional drawing of the oxide film formed in the inner wall of a trench when spin-on-glass film | membrane is baked by one heat processing process. 本発明のスピンオンガラス組成物の粘度と剪断速度との関係を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the relationship between the viscosity of the spin-on glass composition of this invention, and a shear rate. 本発明の一実施例による半導体装置のシリコン酸化膜形成方法を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the silicon oxide film formation method of the semiconductor device by one Example of this invention. 本発明の一実施例による半導体装置のシリコン酸化膜形成方法を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the silicon oxide film formation method of the semiconductor device by one Example of this invention. 本発明の一実施例による半導体装置のシリコン酸化膜形成方法を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the silicon oxide film formation method of the semiconductor device by one Example of this invention. 本発明の一実施例による半導体装置のシリコン酸化膜形成方法を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the silicon oxide film formation method of the semiconductor device by one Example of this invention. 本発明の一実施例による半導体装置のシリコン酸化膜形成方法を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the silicon oxide film formation method of the semiconductor device by one Example of this invention. 本発明の一実施例による半導体装置のシリコン酸化膜形成方法を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the silicon oxide film formation method of the semiconductor device by one Example of this invention. 本発明の一実施例による半導体装置のシリコン酸化膜形成方法を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the silicon oxide film formation method of the semiconductor device by one Example of this invention. 本発明の一実施例による半導体装置のシリコン酸化膜形成方法を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the silicon oxide film formation method of the semiconductor device by one Example of this invention. 本発明の一実施例による半導体装置のシリコン酸化膜形成方法を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the silicon oxide film formation method of the semiconductor device by one Example of this invention. 本発明の一実施例による半導体装置のシリコン酸化膜形成方法を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the silicon oxide film formation method of the semiconductor device by one Example of this invention. 本発明の一実施例による半導体装置のシリコン酸化膜形成方法を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the silicon oxide film formation method of the semiconductor device by one Example of this invention. スピンオンガラス膜を予備ベーキングした後に測定した光吸収度を示すFT−IRチャートである。It is a FT-IR chart which shows the light absorptivity measured after pre-baking a spin-on glass film. スピンオンガラス膜を主ベーキングした後に測定したシリコン酸化膜の光吸収度を示すFT−IRチャートである。It is a FT-IR chart which shows the light absorptivity of the silicon oxide film measured after main baking the spin-on glass film. 本発明の他の実施例によるシリコン酸化膜と通常的なCVD方法によるシリコン酸化膜のエッチング率を示すグラフである。6 is a graph showing etching rates of a silicon oxide film according to another embodiment of the present invention and a silicon oxide film formed by a general CVD method. 本発明の他の実施例によるシリコン酸化膜と通常的なCVD方法によるシリコン酸化膜のエッチング率を示すグラフである。6 is a graph showing etching rates of a silicon oxide film according to another embodiment of the present invention and a silicon oxide film formed by a general CVD method. 本発明の他の実施例によるシリコン酸化膜と通常的なCVD方法によるシリコン酸化膜のエッチング率を示すグラフである。6 is a graph showing etching rates of a silicon oxide film according to another embodiment of the present invention and a silicon oxide film formed by a general CVD method. 本発明の他の実施例によるシリコン酸化膜と通常的なCVD方法によるシリコン酸化膜のエッチング率を示すグラフである。6 is a graph showing etching rates of a silicon oxide film according to another embodiment of the present invention and a silicon oxide film formed by a general CVD method. 本発明の他の実施例によるシリコン酸化膜と通常的なCVD方法によるシリコン酸化膜のエッチング率を示すグラフである。6 is a graph showing etching rates of a silicon oxide film according to another embodiment of the present invention and a silicon oxide film formed by a general CVD method. 本発明の他の実施例によるシリコン酸化膜と通常的なCVD方法によるシリコン酸化膜のエッチング率を示すグラフである。6 is a graph showing etching rates of a silicon oxide film according to another embodiment of the present invention and a silicon oxide film formed by a general CVD method. 本発明の他の実施例によるシリコン酸化膜と通常的なCVD方法によるシリコン酸化膜のエッチング率を示すグラフである。6 is a graph showing etching rates of a silicon oxide film according to another embodiment of the present invention and a silicon oxide film formed by a general CVD method. 本発明の更なる他の実施例によるシャロートレンチ素子分離方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the shallow trench element isolation | separation method by the further another Example of this invention. 本発明の更なる他の実施例によるシャロートレンチ素子分離方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the shallow trench element isolation | separation method by the further another Example of this invention. 本発明の更なる他の実施例によるシャロートレンチ素子分離方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the shallow trench element isolation | separation method by the further another Example of this invention. 本発明の更なる他の実施例によるシャロートレンチ素子分離方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the shallow trench element isolation | separation method by the further another Example of this invention. 本発明の更なる他の実施例によるシャロートレンチ素子分離方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the shallow trench element isolation | separation method by the further another Example of this invention. 本発明の更なる他の実施例によるシャロートレンチ素子分離方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the shallow trench element isolation | separation method by the further another Example of this invention. 本発明の更なる他の実施例によるシャロートレンチ素子分離方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the shallow trench element isolation | separation method by the further another Example of this invention. 本発明によって基板のアクティブ領域に形成されたシリコン酸化物に対して、FT−IR分析を行って得られた光吸収度の標準強度を示す棒グラフである。It is a bar graph which shows the standard intensity | strength of the light absorbency obtained by performing FT-IR analysis with respect to the silicon oxide formed in the active area | region of the board | substrate by this invention. エッチング溶液の種類による本発明によって形成されたシリコン酸化膜のエッチング率を示すグラフである。5 is a graph showing the etching rate of a silicon oxide film formed according to the present invention according to the type of etching solution. 本発明の第2実施例によって形成されたシリコン酸化膜と、高密度プラズマ化学気相蒸着方法によって形成されたシリコン酸化膜を、化学的機械的研磨方法で研磨した後の研磨均一度を示すグラフである。The graph which shows the polish uniformity after grind | polishing the silicon oxide film formed by the 2nd Example of this invention and the silicon oxide film formed by the high-density plasma chemical vapor deposition method with the chemical mechanical polishing method. It is. 本発明の一実施例によるスピンオンガラス組成物を用いて酸化膜を形成する方法を説明するための流れ図である。3 is a flowchart for explaining a method of forming an oxide film using a spin-on glass composition according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による80%の水蒸気濃度を有する主ベーキング温度によるFT−IR結果を示すグラフである。4 is a graph showing FT-IR results according to a main baking temperature having a water vapor concentration of 80% according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による10%以下の水蒸気濃度を有する主ベーキング温度によるFT−IR結果を示すグラフである。4 is a graph showing FT-IR results according to a main baking temperature having a water vapor concentration of 10% or less according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による主ベーキングの雰囲気によるFT−IR結果を示すグラフである。It is a graph which shows the FT-IR result by the atmosphere of the main baking by one Example of this invention. 本発明の一実施例による重量平均分子量(Mw)によるスピンオンガラス組成物の分子量分布を示すグラフである。It is a graph which shows the molecular weight distribution of the spin-on glass composition by the weight average molecular weight (Mw) by one Example of this invention. 本発明の一実施例による重量平均分子量(Mw)によるスピンオンガラス組成物の粘度を示すグラフである。4 is a graph showing the viscosity of a spin-on glass composition according to weight average molecular weight (Mw) according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による重量平均分子量(Mw)によるスピンオンガラス固形分の濃度(重量%)を示すグラフである。It is a graph which shows the density | concentration (weight%) of the spin-on glass solid content by the weight average molecular weight (Mw) by one Example of this invention. 本発明の他の実施例による半導体装置のシリコン酸化膜を形成する方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the method of forming the silicon oxide film of the semiconductor device by the other Example of this invention. 本発明の他の実施例による半導体装置のシリコン酸化膜を形成する方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the method of forming the silicon oxide film of the semiconductor device by the other Example of this invention. 本発明の他の実施例による半導体装置のシリコン酸化膜を形成する方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the method of forming the silicon oxide film of the semiconductor device by the other Example of this invention. 本発明の他の実施例による半導体装置のシリコン酸化膜を形成する方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the method of forming the silicon oxide film of the semiconductor device by the other Example of this invention. 本発明の他の実施例による半導体装置のシリコン酸化膜を形成する方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the method of forming the silicon oxide film of the semiconductor device by the other Example of this invention. 本発明の他の実施例による半導体装置のシリコン酸化膜を形成する方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the method of forming the silicon oxide film of the semiconductor device by the other Example of this invention. 本発明の他の実施例による半導体装置のシリコン酸化膜を形成する方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the method of forming the silicon oxide film of the semiconductor device by the other Example of this invention. 本発明の他の実施例による半導体装置のシリコン酸化膜を形成する方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the method of forming the silicon oxide film of the semiconductor device by the other Example of this invention. 本発明の他の実施例による半導体装置のシリコン酸化膜を形成する方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the method of forming the silicon oxide film of the semiconductor device by the other Example of this invention. 本発明の他の実施例による半導体装置のシリコン酸化膜を形成する方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the method of forming the silicon oxide film of the semiconductor device by the other Example of this invention. 本発明の他の実施例による半導体装置のシリコン酸化膜を形成する方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the method of forming the silicon oxide film of the semiconductor device by the other Example of this invention. 本発明の一実施例による重量平均分子量(Mw)によるパーティクルの数(個/cc)を示すグラフである。It is a graph which shows the number (particles / cc) of the particle by the weight average molecular weight (Mw) by one Example of this invention. 本発明の一実施例による予備ベーキング後の波数(cm−1:wave number)による光吸収度(a.u.)を示すグラフである。It is a graph which shows the light absorption (au) by the wave number (cm <-1 >: wave number) after the preliminary | backup baking by one Example of this invention. 本発明の一実施例による主ベーキング後の重量平均分子量(Mw)及び波数(cm−1)による光吸収度(a.u.)を示すグラフである。It is a graph which shows the light absorptivity (au) by the weight average molecular weight (Mw) and wave number (cm < -1 >) after the main baking by one Example of this invention. 本発明の一実施例による予備ベーキング及び主ベーキング後の重量平均分子量による厚さと収縮率を示すグラフである。4 is a graph showing thickness and shrinkage ratio according to weight average molecular weight after pre-baking and main baking according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による重量平均分子量によるWithin Wafer Non−Uniformity(WIWNU)を示すグラフである。2 is a graph showing a Whit Wafer Non-Uniformity (WIWNU) according to a weight average molecular weight according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による重量平均分子量による標準パーティクル及びスクラッチの数を示すグラフである。4 is a graph showing the number of standard particles and scratches according to weight average molecular weight according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、100、200 半導体基板
12、118、210 トレンチ
13 第1スピンオンガラス膜
13a 第1シリコン酸化膜
14、130、214、216 シリコン酸化膜
16 ゲート酸化膜
20 n型半導体領域
22 フォトレジストパターン
24Ga、24Gb、24Gc ゲート電極
24WL ワードライン
24a ポリシリコンパターン
24b ケイ化タングステンパターン
24c タングステンパターン
24d 窒化シリコンパターン
25 p型不純物領域
26、27 n型不純物領域
30 p型ウェル
32 シリコン窒化膜
32a スペーサ
40 n型ウェル
42、44 不純物領域
50 第2スピンオンガラス膜
50a 第2シリコン酸化膜
52 金属層パターン
54 第3スピンオンガラス膜
54a 第3シリコン酸化膜
112、202 パッド酸化膜パターン
114 窒化膜パターン
116 高温酸化膜パターン
120、212 トレンチ内壁酸化膜
201 パッド酸化膜
203 研磨阻止膜
204 研磨阻止膜パターン
205 ハードマスク層
206 ハードマスクパターン
213 スピンオンガラス膜

10, 100, 200 Semiconductor substrate 12, 118, 210 Trench 13 First spin-on glass film 13a First silicon oxide film 14, 130, 214, 216 Silicon oxide film 16 Gate oxide film 20 N-type semiconductor region 22 Photoresist pattern 24Ga, 24 Gb, 24 Gc Gate electrode 24 WL Word line 24 a Polysilicon pattern 24 b Tungsten silicide pattern 24 c Tungsten pattern 24 d Silicon nitride pattern 25 p-type impurity region 26, 27 n-type impurity region 30 p-type well 32 Silicon nitride film 32 a Spacer 40 n-type well 42, 44 Impurity region 50 Second spin-on glass film 50a Second silicon oxide film 52 Metal layer pattern 54 Third spin-on glass film 54a Third silicon oxide film 112, 202 Pad oxide film pattern Down 114 the nitride film pattern 116 high-temperature oxide film pattern 120,212 trench inner wall oxide film 201 pad oxide film 203 polishing stop layer 204 polish stop layer pattern 205 a hard mask layer 206 hard mask pattern 213 SOG film

Claims (34)

構造式が−(SiHNH)−(式のうち、nは正の整数)であり、3000〜6000重量%である重量平均分子量を有し、組成物の全体重量に対する10〜30重量%のポリシラザンと、
70〜90重量%の溶媒と、を含むスピンオンガラス組成物。
The structural formula is — (SiH 2 NH) n — (wherein n is a positive integer), has a weight average molecular weight of 3000 to 6000% by weight, and 10 to 30% by weight relative to the total weight of the composition Of polysilazane,
A spin-on glass composition comprising 70 to 90% by weight of a solvent.
20〜23重量%の前記ポリシラザンと、
77〜80重量%の前記溶媒と、を含むことを特徴とする請求項1記載のスピンオンガラス組成物。
20 to 23% by weight of the polysilazane;
The spin-on glass composition according to claim 1, comprising 77 to 80% by weight of the solvent.
前記ポリシラザンの重量平均分子量が3300〜3700であることを特徴とする請求項1記載のスピンオンガラス組成物。   The spin-on glass composition according to claim 1, wherein the polysilazane has a weight average molecular weight of 3300 to 3700. 前記ポリシラザンの分子量分布度が、2.5〜3.5であることを特徴とする請求項1記載のスピンオンガラス組成物。   The spin-on glass composition according to claim 1, wherein the polysilazane has a molecular weight distribution of 2.5 to 3.5. 前記ポリシラザンの分子量分布度が、2.8〜3.2であることを特徴とする請求項1記載のスピンオンガラス組成物。   The spin-on glass composition according to claim 1, wherein the polysilazane has a molecular weight distribution of 2.8 to 3.2. 前記溶媒は、キシレン又はジブチルエテールであることを特徴とする請求項1記載のスピンオンガラス組成物。   The spin-on glass composition according to claim 1, wherein the solvent is xylene or dibutyl ether. 前記組成物の粘度は、1.54〜1.70cPであることを特徴とする請求項1記載のスピンオンガラス組成物。   The spin-on glass composition according to claim 1, wherein the composition has a viscosity of 1.54 to 1.70 cP. 前記組成物が塗布された下部膜に対する接触角が4°以下であることを特徴とする請求項1記載のスピンオンガラス組成物。   The spin-on glass composition according to claim 1, wherein a contact angle with respect to the lower film to which the composition is applied is 4 ° or less. 前記組成物が、ホウ素、フッ素、リン、ヒ素、炭素、及び酸素からなる群から選択された少なくとも一つの不純物を更に含むことを特徴とする請求項1記載のスピンオンガラス組成物。   The spin-on glass composition according to claim 1, further comprising at least one impurity selected from the group consisting of boron, fluorine, phosphorus, arsenic, carbon, and oxygen. 上面上に形成された段差部を有する半導体基板上に、構造式が−(SiHNH)−(式のうち、nは正の整数)であり、重量平均分子量が3000〜6000であり、組成物全体重量に対する10〜30重量%のポリシラザン及び70〜90重量%の溶媒を含むスピンオンガラス組成物を塗布して、スピンオンガラス膜を形成する段階と、
前記スピンオンガラス膜を硬化してシリコン酸化膜を形成する段階と、を含むシリコン酸化膜形成方法。
A semiconductor substrate having a step portion formed on the upper surface, structural formula - (SiH 2 NH) n - ( of the formula, n represents a positive integer), and a weight average molecular weight of 3,000 to 6,000, Applying a spin-on glass composition comprising 10-30 wt% polysilazane and 70-90 wt% solvent relative to the total weight of the composition to form a spin-on glass film;
Curing the spin-on glass film to form a silicon oxide film.
前記段差部が少なくとも2個の導電性パターンにより形成されることを特徴とする請求項10記載のシリコン酸化膜形成方法。   11. The method of forming a silicon oxide film according to claim 10, wherein the step portion is formed by at least two conductive patterns. 前記2個の導電性パターン間の距離が、0.04〜1μmであることを特徴とする請求項11記載のシリコン酸化膜形成方法。   12. The method of forming a silicon oxide film according to claim 11, wherein a distance between the two conductive patterns is 0.04 to 1 [mu] m. 前記2個の導電性パターンが半導体装置のゲート電極又は金属配線パターンであることを特徴とする請求項11記載のシリコン酸化膜形成方法。   12. The method for forming a silicon oxide film according to claim 11, wherein the two conductive patterns are gate electrodes or metal wiring patterns of a semiconductor device. 前記2個の導電性パターン間の段差部のアスペクト比が5:1〜10:1であることを特徴とする請求項10記載のシリコン酸化膜形成方法。   11. The method for forming a silicon oxide film according to claim 10, wherein an aspect ratio of a step portion between the two conductive patterns is 5: 1 to 10: 1. 前記段差部は、アスペクト比が5:1〜10:1である密集段差部と、アスペクト比が1:1以下であるグローバル段差部とを含むことを特徴とする請求項10記載のシリコン酸化膜形成方法。   11. The silicon oxide film according to claim 10, wherein the step portion includes a dense step portion having an aspect ratio of 5: 1 to 10: 1 and a global step portion having an aspect ratio of 1: 1 or less. Forming method. 前記組成物は、
20〜23重量%の前記ポリシラザンと、
77〜80重量%の前記溶媒と、を含むことを特徴とする請求項10記載のシリコン酸化膜形成方法。
The composition comprises
20 to 23% by weight of the polysilazane;
The silicon oxide film forming method according to claim 10, comprising 77 to 80 wt% of the solvent.
前記ポリシラザンの重量平均分子量が、3300〜3700であることを特徴とする請求項10記載のシリコン酸化膜形成方法。   The method for forming a silicon oxide film according to claim 10, wherein the polysilazane has a weight average molecular weight of 3300 to 3700. 前記ポリシラザンの分子量分布度が、2.5〜3.5であることを特徴とする請求項10記載のシリコン酸化膜形成方法。   11. The method of forming a silicon oxide film according to claim 10, wherein the polysilazane has a molecular weight distribution of 2.5 to 3.5. 前記ポリシラザンの分子量分布度が、2.8〜3.2であることを特徴とする請求項10記載のシリコン酸化膜形成方法。   11. The method of forming a silicon oxide film according to claim 10, wherein the polysilazane has a molecular weight distribution of 2.8 to 3.2. 前記組成物の粘度が1.54〜1.70cPであることを特徴とする請求項10記載のシリコン酸化膜形成方法。   11. The method for forming a silicon oxide film according to claim 10, wherein the viscosity of the composition is 1.54 to 1.70 cP. 前記スピンオンガラス膜を硬化させる段階は、
100〜500℃の温度で前記スピンオンガラス膜を予備ベーキングする段階と、
400〜1200℃の温度で前記スピンオンガラス膜を主ベーキングする段階と、を含むことを特徴とする請求項10記載のシリコン酸化膜形成方法。
Curing the spin-on glass film comprises:
Pre-baking the spin-on glass film at a temperature of 100-500 ° C .;
The method for forming a silicon oxide film according to claim 10, further comprising: main baking the spin-on glass film at a temperature of 400 to 1200 ° C.
前記予備ベーキングが、酸素雰囲気、水蒸気雰囲気、酸素と水蒸気の混合雰囲気、窒素雰囲気、又は酸素、水蒸気、及び窒素の混合雰囲気で1〜5分間行われることを特徴とする請求項21記載のシリコン酸化膜形成方法。   The silicon oxide according to claim 21, wherein the preliminary baking is performed in an oxygen atmosphere, a water vapor atmosphere, a mixed atmosphere of oxygen and water vapor, a nitrogen atmosphere, or a mixed atmosphere of oxygen, water vapor, and nitrogen for 1 to 5 minutes. Film forming method. 前記主ベーキングが、酸素雰囲気、水蒸気雰囲気、酸素と水蒸気の混合雰囲気、窒素雰囲気、又は酸素、水蒸気、及び窒素の混合雰囲気で10〜180分間行われることを特徴とする請求項21記載のシリコン酸化膜形成方法。   The silicon oxide according to claim 21, wherein the main baking is performed in an oxygen atmosphere, a water vapor atmosphere, a mixed atmosphere of oxygen and water vapor, a nitrogen atmosphere, or a mixed atmosphere of oxygen, water vapor, and nitrogen for 10 to 180 minutes. Film forming method. 前記酸化膜の厚さが、1000〜10000Åであることを特徴とする請求項10記載のシリコン酸化膜形成方法。   11. The method of forming a silicon oxide film according to claim 10, wherein the oxide film has a thickness of 1000 to 10,000 mm. 前記段差部は、前記半導体基板上に複数のゲート電極を形成することにより形成され、
前記スピンオンガラス膜は、前記スピンオンガラス組成物で前記ゲート電極を覆うように前記基板上にコーティングすることにより形成され、
前記スピンオンガラス膜を硬化させる段階は、100〜500℃の温度で前記スピンオンガラス膜を予備ベーキングする段階、及び400〜1200℃の温度で前記スピンオンガラス膜を主ベーキングする段階を行うことを特徴とする請求項10記載のシリコン酸化膜形成方法。
The step portion is formed by forming a plurality of gate electrodes on the semiconductor substrate,
The spin-on glass film is formed by coating the substrate so as to cover the gate electrode with the spin-on glass composition,
The step of curing the spin-on glass film includes pre-baking the spin-on glass film at a temperature of 100 to 500 ° C. and main baking the spin-on glass film at a temperature of 400 to 1200 ° C. The method of forming a silicon oxide film according to claim 10.
前記段差部は、前記基板上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜上に複数の金属配線パターンを形成することにより形成され、
前記スピンオンガラス膜は、前記金属配線パターンを覆うように前記スピンオンガラス溶液を前記基板上にコーティングすることにより形成され、
前記スピンオンガラス膜を硬化させる段階は、100〜500℃の温度で前記スピンオンガラス膜を予備ベーキングする段階、及び400〜1200℃の温度で前記スピンオンガラス膜を主ベーキングする段階を行うことを特徴とする請求項10記載のシリコン酸化膜形成方法。
The step portion is formed by forming a plurality of metal wiring patterns on the insulating film after forming an insulating film on the substrate,
The spin-on glass film is formed by coating the spin-on glass solution on the substrate so as to cover the metal wiring pattern,
The step of curing the spin-on glass film includes pre-baking the spin-on glass film at a temperature of 100 to 500 ° C. and main baking the spin-on glass film at a temperature of 400 to 1200 ° C. The method of forming a silicon oxide film according to claim 10.
前記スピンオンガラス組成物を塗布する前に、前記半導体基板上にシリコン窒化膜を200〜600Åの厚さで形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項10記載のシリコン酸化膜形成方法。   11. The method of forming a silicon oxide film according to claim 10, further comprising a step of forming a silicon nitride film on the semiconductor substrate to a thickness of 200 to 600 mm before applying the spin-on glass composition. スピンオンガラス組成物からなる少なくとも一つの平坦な膜を含み、
前記スピンオンガラス組成物は、
構造式が−(SiHNH)−(式のうち、nは正の整数)であり、重量平均分子量が3000〜6000であり、組成物全体に対する10〜30重量%のポリシラザンと、
70〜90重量%の溶媒と、を含むことを特徴とする半導体装置。
Comprising at least one flat film comprising a spin-on glass composition;
The spin-on glass composition is
The structural formula is — (SiH 2 NH) n — (wherein n is a positive integer), the weight average molecular weight is 3000 to 6000, and 10 to 30% by weight of polysilazane based on the total composition;
A semiconductor device comprising 70 to 90% by weight of a solvent.
前記ポリシラザンの重量平均分子量が、3300〜3700であることを特徴とする請求項28記載の半導体装置。   29. The semiconductor device according to claim 28, wherein the polysilazane has a weight average molecular weight of 3300 to 3700. 前記溶媒がキシレン又はジブチルエーテルであることを特徴とする請求項29記載の半導体装置。   30. The semiconductor device according to claim 29, wherein the solvent is xylene or dibutyl ether. 前記スピンオンガラスは、
20〜23重量%の前記ポリシラザンと、
77〜80重量%の前記溶媒と、を含むことを特徴とする請求項29記載の半導体装置。
The spin-on glass is
20 to 23% by weight of the polysilazane;
30. The semiconductor device according to claim 29, comprising 77 to 80% by weight of the solvent.
前記スピンオンガラス組成物の粘度が、1.54〜1.70cPであることを特徴とする請求項29記載の半導体装置。   30. The semiconductor device according to claim 29, wherein the spin-on glass composition has a viscosity of 1.54 to 1.70 cP. 前記スピンオンガラス組成物は、組成物の下部に形成された膜に対して4°以下の接触角を有することを特徴とする請求項29記載の半導体装置。   30. The semiconductor device according to claim 29, wherein the spin-on glass composition has a contact angle of 4 [deg.] Or less with respect to a film formed under the composition. 前記スピンオンガラス組成物が、ホウ素、フッ素、リン、ヒ素、炭素、及び酸素からなる群から選択された少なくとも一つの元素を含む不純物を更に含むことを特徴とする請求項29記載の半導体装置。

30. The semiconductor device according to claim 29, wherein the spin-on glass composition further includes an impurity containing at least one element selected from the group consisting of boron, fluorine, phosphorus, arsenic, carbon, and oxygen.

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010111842A (en) * 2008-11-05 2010-05-20 Korea Kumho Petrochem Co Ltd Polysilazane and synthetic method thereof, composition for semiconductor element production and production method of semiconductor element using the composition for semiconductor element production
KR20110081043A (en) 2010-01-07 2011-07-13 에이제토 엘렉토로닉 마티리알즈 가부시키가이샤 Coating composition containing polysilazane
WO2012060399A1 (en) 2010-11-05 2012-05-10 Azエレクトロニックマテリアルズ株式会社 Method for forming isolation structure
WO2015087847A1 (en) * 2013-12-09 2015-06-18 アーゼット・エレクトロニック・マテリアルズ(ルクセンブルグ)ソシエテ・ア・レスポンサビリテ・リミテ Perhydropolysilazane, composition containing same, and method for forming silica film using same
JPWO2014126117A1 (en) * 2013-02-12 2017-02-02 日立化成株式会社 Barrier layer forming composition, semiconductor substrate with barrier layer, method for producing solar cell substrate, and method for producing solar cell element
CN115662903A (en) * 2022-11-14 2023-01-31 合肥晶合集成电路股份有限公司 Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4944228B2 (en) * 2009-09-16 2012-05-30 株式会社日立国際電気 Substrate processing method and substrate processing apparatus
CN103187384B (en) * 2011-12-29 2015-08-19 北大方正集团有限公司 A kind of metal dielectric layer and preparation method thereof and a kind of circuit board
CN107393864A (en) * 2017-08-29 2017-11-24 睿力集成电路有限公司 A kind of isolation structure and its manufacture method
KR102194975B1 (en) * 2017-10-13 2020-12-24 삼성에스디아이 주식회사 Composition for forming silica layer, method for manufacturing silica layer, and silica layer
CN117447234A (en) * 2023-10-17 2024-01-26 夸泰克(广州)新材料有限责任公司 Preparation method of ultrahigh-temperature-resistant spin-on-glass film

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993002472A1 (en) * 1991-07-16 1993-02-04 Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd. Semiconductor device and production thereof
JPH0532410A (en) * 1991-06-10 1993-02-09 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Flattended film
JP2002367980A (en) * 2001-06-07 2002-12-20 Samsung Electronics Co Ltd Silicon oxide film formation method of semiconductor device and element isolation method using the method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2790163B2 (en) * 1993-07-29 1998-08-27 富士通株式会社 Method for forming silicon oxide film, method for manufacturing semiconductor device, and method for manufacturing flat display device
KR19980055721A (en) * 1996-12-28 1998-09-25 김영환 Method of forming protective film of semiconductor device
JP2980052B2 (en) * 1997-03-31 1999-11-22 日本電気株式会社 Method for manufacturing semiconductor device
KR100362834B1 (en) * 2000-05-02 2002-11-29 삼성전자 주식회사 Method for forming oxide layer in semiconductor manufacturing process and semiconductor device manufactured by using the same
KR100364026B1 (en) * 2001-02-22 2002-12-11 삼성전자 주식회사 Method for forming inter layer dielectric film

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0532410A (en) * 1991-06-10 1993-02-09 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Flattended film
WO1993002472A1 (en) * 1991-07-16 1993-02-04 Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd. Semiconductor device and production thereof
JP2002367980A (en) * 2001-06-07 2002-12-20 Samsung Electronics Co Ltd Silicon oxide film formation method of semiconductor device and element isolation method using the method

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010111842A (en) * 2008-11-05 2010-05-20 Korea Kumho Petrochem Co Ltd Polysilazane and synthetic method thereof, composition for semiconductor element production and production method of semiconductor element using the composition for semiconductor element production
KR20110081043A (en) 2010-01-07 2011-07-13 에이제토 엘렉토로닉 마티리알즈 가부시키가이샤 Coating composition containing polysilazane
JP2011142207A (en) * 2010-01-07 2011-07-21 Az Electronic Materials Kk Coating composition including polysilazane
KR101711662B1 (en) 2010-01-07 2017-03-02 메르크 파텐트 게엠베하 Coating composition containing polysilazane
WO2012060399A1 (en) 2010-11-05 2012-05-10 Azエレクトロニックマテリアルズ株式会社 Method for forming isolation structure
JP2012099753A (en) * 2010-11-05 2012-05-24 Az Electronic Materials Kk Method of forming isolation structure
US8969172B2 (en) 2010-11-05 2015-03-03 Az Electronic Materials Usa Corp. Method for forming isolation structure
JPWO2014126117A1 (en) * 2013-02-12 2017-02-02 日立化成株式会社 Barrier layer forming composition, semiconductor substrate with barrier layer, method for producing solar cell substrate, and method for producing solar cell element
WO2015087847A1 (en) * 2013-12-09 2015-06-18 アーゼット・エレクトロニック・マテリアルズ(ルクセンブルグ)ソシエテ・ア・レスポンサビリテ・リミテ Perhydropolysilazane, composition containing same, and method for forming silica film using same
US9793109B2 (en) 2013-12-09 2017-10-17 AZ Electronic Materials (Luxembourg) S.à.r.l. Perhydropolysilazane, composition containing same, and method for forming silica film using same
CN115662903A (en) * 2022-11-14 2023-01-31 合肥晶合集成电路股份有限公司 Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device

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