KR0144228B1 - 다층 금속배선의 층간 절연막 형성 방법 - Google Patents
다층 금속배선의 층간 절연막 형성 방법Info
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Abstract
본 발명은 다층 금속배선의 층간 절연막 형성 방법에 관한 것으로, 특히 모든 반도체 소자의 제조시 절연막의 스트레스로 인한 결함을 방지할 수 있는 다층 금속배선의 층간 절연막 형성 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 반도체기판 상부의 금속배선들 사이에 층간 절연막 형성시 오존의 농도 3.0∼5.0 mol wt%, 형성온도 390±30℃, 및 TEOS 농도 1.0∼2.0 slpm로 조절하여 상기 반도체기판 상부의 금속배선들 사이에 제 1 절연막을 매립하는 단계와 오존의 농도 3.0∼5.0 mol wt%, 형성 온도 410±30℃, 및 TEOS 농도 0.5 slpm 미만으로 조절하여 상기 제 1 절연막의 상부에 제 2 절연막을 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 절연막의 스트레스 변화를 억제하게 되어 종래의 반도체 소자 제조시 그 소자의 신뢰성을 감소시키게 되는 결함을 최소화 할 수 있다. 또한, 본 발명의 절연막 형성시 동일한 반응로를 사용하여 제조하므로 금속배선들 사이의 절연막을 한번에 형성할 수 있게 되어 최종 절연막 내부의 보이드 형성을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 아에 따른 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 다층 금속배선의 층간 절연막 형성 방법에 관한 것으로, 특히 모든 반도체 소자의 제조시 층간 절연막의 스트레스로 인한 결함을 방지할 수 있는 다층 금속배선의 층간 절연막 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 다층 금속배선이 요구되고, 통상적으로, 다층 금속배선 구조의 소자 제조시에 소자의 특성을 향상시키기 위하여는 금속배선들 사이를 층간 절연막으로 완전히 매립하여야만 하는데, 그러한 층간 절연막의 특성으로서는 용액과 물에 대한 저항력과 금속에의 접착력이 우수하고, 균일한 커버리지를 가져야 한다는 것이다. 이와 같은 층간 절연막으로서는 BPSG, SOG, TEOS 등이 주로 사용되어 왔긴 하지만, BPSG의 경우는 형성 후 고온에서의 플로우 공정이 따르고 스텝 커버리지가 불량하여 보이드(void)가 형성되는 문제점이 있으며, SOG의 경우 금속에의 접착력이 불량하고 SOG 자체의 다량의 수분 함유에 따른 금속의 부식문제가 잇따른다. 또한, 금속배선들 사이를 절연막으로 매립할 때 오존(O3)과 절연막의 기본 재료인 TEOS(Si(OC2H5)4를 반응시키는 방법을 이용하였다. 이 경우, 표면 반응 효과의 증가에 기인하여 금속배선들 사이의 매립은 용이한 편이었으나, 수분을 많이 함유하고 있으므로, 절연막 내부의 수소(H)기가 실리콘(Si)기판의 하부까지 침투하거나 또는 절연막 자체의 특성상 대기중에서 수분등을 흡입하여 스트레스 변화가 일어나며, 심할 경우는 절연막이 일정두께 이상에서 깨져 버리는 현상이 발생하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 모든 반도체 소자의 제조시 절연막의 스트레스로 인한 결함을 방지할 수 있는 다층 금속배선의 층간 절연막 형성 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 방법은 반도체기판 상부의 금속배선들 사이에 층간 절연막 형성시 오존의 농도 3.0∼5.0 mol wt%, 형성온도 390±30℃, 및 TEOS 농도 1.0∼2.0 slpm로 조절하여 상기 반도체기판 상부의 금속배선들 사이에 제 1 절연막을 매립하는 단계와 오존의 농도 3.0∼5.0 mol wt%, 형성온도 410±30℃, 및 TEOS 농도 0.5 slpm 미만으로 조절하여 상기 제 1 절연막의 상부에 제 2 절연막을 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명은 상기 제 1 절연막과 제 2 절연막은 동일한 반응로에서 형성함을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 본 발명은 상기 제 1 절연막의 두께는 6,000Å 이상임을 특징으로 한다.
게다가, 본 발명은 상기 제 2 절연막의 두께는 1,000Å 미만임을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명은 다층 금속배선 공정중 반도체기판층이 형성된 반도체기판의 상부에 반도체 소자의 절연막을 형성하는 방법으로서, 그 절연막의 형성 조건을 달리하여 상기 반도체기판 상부에 상이한 특성의 절연막이 적층되도록 하였다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 금속배선 공정을 완료한 후, 그의 상부에 절연막을 형성하는 방법으로서 종전까지 사용하여 왔던 절연막의 원료 물질인 TEOS를 사용하고 이를 오존과 반응시키되, 최종 절연막내의 수분 발생 및 외부로부터의 수분 침투 문제를 해결하기위하여, 절연막 형성시의 형성 조건을 조절하였다.
본 발명에서는 오존의 농도와 TEOS의 유량과 형성 온도를 조절하여 제 1 절연막을 상기 반도체기판 상부의 금속배선들 사이에 매립하는 단계와 형성 조건을 달리하여 상기 제 1 절연막의 상부에 제 2 절연막을 형성하는 단계로 이루어져 있다. 절연막 형성은 통상의 CVD 형성법을 이용하되, 상기 제 1 절연막 형성시 오존의 농도는 3.0∼5.0 mol wt%, 형성온도는 390±30℃, TEOS 농도는 1.0∼2.0 slpm로 조절하여, 제 1 절연막의 두께가 6,000Å 이상이 되도록 형성한다. 이때, 다층 금속배선 구조의 소자 제조시 소자의 특성을 향상시키거나 유지할 수 있도록 상기 제 1 절연막이 반도체기판 상부의 금속배선들 사이를 완전히 매립하도록 하는 것이 바람직하다.
그런 다음, 상기 제 1 절연막의 상부에 그와는 막의 특성이 다른 제 2 절연막을 형성한다. 이때의 제 2 절연막 형성 공정은 상기 제 1 절연막 형성 공정시의 반응로와 반드시 동일한 반응로(reactor)에서 실시하도록 한다. 이로써 대기중의 수분과의 접촉 기회를 최소화 할 수 있다. 제 2 절연막의 형성 조건을 달리하여, 상기 제 1 절연막의 상부에 제 2 절연막을 형성한다. 이때의 형성 조건은 오존의 농도는 3.0∼5.0 mol wt%로서 상기 제 1 절연막 형성시의 경우와 동일하게 유지하되, 형성온도는 410±30℃ TEOS 농도는 0.5 slpm 미만으로 조절하여 준다. 이때 형성되는 제 2 절연막의 두께는 1,000Å 미만이 되도록 한다.
이상, 본 발명의 방법에 따라 최종적으로 생성되는 상이한 특성을 가진 본 발명의 층간 절연막에 의하여 그 절연막 내부에서 발생하는 수분의 방출 및 대기중의 수분이 그 절연막의 내부로 침투하는 것을 억제할 수 있게 되어 절연막의 스트레스 변화를 억제하게 되고, 종래의 반도체 소자 제조시 그 소자의 신뢰성을 감소시키게 되는 결함을 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 층간 절연막 형성시 동일한 반응로를 사용하여 제조하므로 금속배선들 사이의 절연막을 한번에 형성할 수 있게 되어 최종 절연막 내부의 보이드 형성을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 이에 따른 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
Claims (4)
- 반도체기판 상부의 금속배선들 사이에 층간 절연막 형성시 오존의 농도 3.0∼5.0 mol wt%, 형성온도 390±30℃, 및 TEOS 농도 1.0∼2.0 slpm로 조절하여 상기 반도체기판 상부의 금속배선들 사이에 제 1 절연막을 매립하는 단계와 오존의 농도 3.0∼5.0 mol wt%, 형성온도 410±30℃, 및 TEOS 농도 0.5 slpm 미만으로 조절하여 상기 제 1 절연막의 상부에 제 2 절연막을 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 다층 금속배선의 층간 절연막 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 절연막과 제 2 절연막은 동일한 반응로에서 형성함을 특징으로 하는 다층 금속배선의 층간 절연막 형성 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 절연막의 두께는 6,000Å 이상임을 특징으로 하는 다층 금속배선의 층간 절연막 형성 방법.
- 제 1 항에 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 절연막의 두께는 1,000Å 미만임을 특징으로 하는 다층 금속배선의 층간 절연막 형성 방법.
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