KR0134610B1 - 비.피.에스. 지막의 표면 안정화방법. - Google Patents

비.피.에스. 지막의 표면 안정화방법.

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Abstract

본 발명은 반도체장치 또는 전자부품의 표면을 안정화시키기 위한 BPSG막의 표면 안정화방법에 있어서, 붕소 보다 인의 농도를 높게하여 BPSG막을 형성하고 치밀화 시킨 후 상기 인에 의해 생성된 잉여의 성막물질과, 이 성막물질과 수분의 반응에 의해 생성된 결정상을 탈이온수로 제거한다. 따라서, BPSG막을 형성하고 치밀화 시킨 후 성막특성을 변화시키지 않고 탈이온수에 의해 P4O10의 결정상과 이를 생성하는 화학결합되지 않은 잉여 P2O5를 제거하여 BPSG막을 안정화 시킨다.

Description

비. 피. 에스. 지막의 표면 안정화방법
제1도 및 제2도는 BPSG막을 화학기상침적법으로 증착시키고 후속처리 없이 각기 2시간 및 6시간 지난 후의 표면 상태를 나타내는 사진.
제3도 및 제4도는 BPSG막을 화학기상침적법으로 증착시키고 본 발명에 따라 탈이온수로 세정한 직후및 6시간 지난후의 표면 상태를 나타내는 사진.
본 발명의 반도체장치 또는 전자부품의 표면을 안정화시키기 위한 비.피.에스.지(Boro-Phospho Silicate Galss : 이하 BPSG이라 칭함)막의 표면 안정화 방법에 관한 것으로서, 특히, 도포된 후 지연시간과 무관하게 표면을 안정화 시킬수 있는 BPSG막의 표면 안정화방법에 관한 것이다. 반도체장치 또는 전자부품에 있어서 표면의 평탄화와 외부 물리적충격의 완화에 의해 표면을 안정화시켜 신뢰성을 향상시키는 표면안정화막이 형성된다. 상기 표면안정화막은 표면을 평탄화하기 위해서는 흐름성이 양호해야 하는 등의 특성을 가지므로 PSG(Phospho-Silicate Glass), BSG(Boro -Silicate Glass), 또는, BPG(Boro-Phospho Silicate Glass)등의 실리케이트 유리로 화학기상침적법(Chemical Vapor Deposion : 이하 CVD라 칭함)등의 박막 형성방법으로 형성된다.
상기 표면안정화막 중 BPSG는 붕소(B)와 인(P)의 농도에 따라 특성이 변화된다. 붕소와 인은 막에서 각기 B2O3와 P2O5의 형태로 존재하여 망목구조를 형성하는 물질로 이용되는 데, 특히, 막의 형성시 인의 농도가 높을수록 점성이 낮아져 형성되는 표면안정화막은 평탄하게 된다. 그러나, 상기 형성된 BPSG막은 인이 많이 존재한 불안정한 상태이므로 시간이 경과됨에 따라 인을 석출시켜 안정한 상태가 된다. 즉, 인이 과다하게 존재하는 불안정한 박막은 안정한 상태가 되도록 잉여의 P2O5가 공기 중의 수분과 반응하여 인산을 형성한 후 다시 분해되면서 P4O10의 결정상을 생성시킨다. 제1도 는 및 제2도는 BPSG막을 화학기상침적법으로 증착시키고 후속 처리 없이 각기 2시간 및 6시간 지난 후의 표면상태를 나타내는 사진이다. 상기에서, BPSG막은 생성되고 공기 중에서 시간의 경과에 따라 표면에 결정상(화살표에 의해 표시됨)이 생성되는데, 상기 사진에서 보면 상기 결정상은 시간이 경과함에 따라 증가됨을 알 수 있다. 상기 P4O10의 결정상은 이후 공정에서 결함의 요인이 되거나, 또는, BPSG막과 포토레지스트의 접착력을 저하시키므로 이 결정상의 생성을 방지하거나 생성된 결정상을 제거하여햐 한다. 상기 결정상의 생성을 방지하기 위해서는 CVD공정시 가스상태로 주입되는 붕소와 인을 화학양론적으로 조절하여 P4O10가 형성되지 않도록 농도를 정확히 조절하여 한다. 그러나, 주입되는 가스를 화학양론적으로 조절하여 인의 농도를 낮게 하게 하면 점성이 크게되어 BPSG막을 평탄화하기 어렵다. 그러므로, 생성된 결정상을 제거하여 상술한 문제점을 해결하여야 한다. 상기 결정상을 제거하는 종래의 방법은 BPSG막을 형성한 후 RCA(HCI + H2O2+ NH4OH) 또는 SPM(H2SO4+ H2O2)등의 세정용액로 BPSG막의 P4O10가 생성된 부분까지 제거하므로써 P4O10의 결정상을 제거한다. 그러나, 상술한 방법은 제거되지 않고 남게되는 불안정화된 상태의 BPSG막의 표면이 세정용액과 반응하므로 BPSG막의 성막특성을 저하시켜 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명은 성막특성을 변화시키지 않고 결정상을 제거할 수 있는 BPSG 막의 표면 안정화방법을 제공함에 있다. 상기 목적을 달성하기위한 본 발명은 반도체장치 또는 전자부품의 표면을 안정화시키기 위한 BPSG막의 표면 안정화방법에 있어서, 붕소 보다 인의 농도를 높게하여 BPSG막을 형성하고 치밀화 시킨후 상기 인에 의해 생성된 잉여의 성막물질과 이 성막물질과 수분의 반응에 의해 생성된 결정상을 탈이온수 제거한다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 상압 CVD 또는 저압 CVD 방법에 의해 실란(SiH4), 붕화수소(B2H6)와 인화수소(PH3)를 비화학양론적, 즉, 인화수소의 농도를 붕화수소의 농도 보다 더 높게 주입하여 반도체 또는 전자부품의 표면에 붕소의 농도가 3wt% 이고, 인의 농도가 5wt%인 BPSG막을 0.6 - 1.0정도의 두께로 침적한다. 상기 BPSG막을 형성하는 반응식은
이다. 상기 식(1)에서 SiO2 + B2O3+ P2O5 은 BPSG막이 되는데, 특히, B2O3와 P2O5은 망목구조를 형성하는 물질이다. 상기 BPSG막은 인화수소의 양이 많으므로 평탄하게 형성되며, BPSG막에는 화학결합하고 남은 P2O5이 존재하게 된다. 상기 형성된 BPSG막을 900-950oC의 온도로 열처리하여 치밀화시킨다. 그리고, 상기 BPSG를 공기 중에 노출시키면 시간이 경과함에 따라 화학결합 되지않은 P2O5은 공기중에 수분과 다음 식과 같이 반응한다.
상기 식(2)에서 P4O10는 BPSG막에 생성되는 결정상으로 상기 제1도 및 제2도에서 화살표로 표시된 바와 같이 나타내어진다. 그리고, 탈이온수(Deionized Water)로 BPSG막을 세정하여 P4O10의 결정상을 제거한다. 상기에서 상온의 탈이온수를 이용하여 BPSG막이 형성된 반도체웨이퍼를 100-300초 동안 회전시키거나 흔들어서 세정하고, 300초 정도 건조시킨다. 이 때, 결정상을 이루는 P4O10은 헥사고날(hexagonal) 구조를 가지며 수용성의 특성을 가지므로 상기 탈이온수에 의해 용해되면서 표면으로부터 인산화 또는 완전용액화 되어 씻겨 나오면서 제거되어 표면이 안정화된다. 또한 상기 세정시에 BPSG막의 화학결합되지 않은 잉여 P2O5도 탈이온수에 의해 제거된다. 제3도 및 제4도는 BPSG막을 화학기상침적법으로 증착시키고 탈이온수로 세정한 직후 및 6 시간 지난 후의 표면 상태를 나타내는 사진이다. 제 3도 및 제4도에서는 제1도 및 제2도에서 화살표로 표시된 결정상이 탈이온수에 의해 제거되어 존재하지 않음을 나타낸다. 특히, 제4도는 세정하고 6 시간이 경과된 후에도 다시 결정상이 생성되지 않고 제3도의 세정직 후의 상태를 유지하는 것을 나타낸다. 이는 세정시 P4O10의 결정상 뿐만 아니라, 이후에 수분과 결합하여 P4O10의 결정상을 생성하는 화학결합되지 않은 잉여 P2O5도 탈이온수에 의해 제거되므로 시간이 경과되어도 BPSG막의 표면이 안정화된 상태를 유지한다. 상술한 바와 같이 본 발명은 BPSG막을 형성하고 치밀화 시킨후 탈이온수에 의해 P4O10의 결정상과 이를 생성하는 화학결합되지 않은 잉여 P2O5를 제거하여 BPSG막을 안정화 시킨다. 따라서, 본 발명은 성막특성을 변화시키지 않고 잉여 P2O5의 및 결정상을 제거할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (2)

  1. 반도체장치 또는 전자부품의 표면을 안정화시키기 위한 BPSG막의 표면 안정화 방법에 있어서, 붕소 보다 인의 농도를 높게 하여 BPSG막을 형성하고 치밀화 시킨 후 상기 인에 의해 생성된 잉여의 성막물질과, 이 성막물질과 수분의 반응에 의해 생성된 결정상을 탈이온수로 제거하는 BPSG막의 표면 안정화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 잉여의 성막물질 및 결정상을 회전시키거나 흔들어 주면서 100-300초 세정하는 BPSG막의 표면 안정화방법.
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