KR0147650B1 - 반도체 장치의 층간절연막 형성방법 - Google Patents
반도체 장치의 층간절연막 형성방법Info
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Abstract
반도체 장치의 층간절연막의 형성방법에 관하여 개시한다. 본 발명은 반도체 장치의 평탄화된 층간절연막의 형성방법에 있어서, 상기 평탄화된 층간절연막은 하지막 상에 절연물질층을 형성하는 단계와, 상기 절연물질층을 질소 또는 산소가스의 제1의 온도에서 1차 열처리를 실시하고 인시튜로 스팀(steam)분위기의 제2의 온도에서 2차 열처리를 실시하여 평탄화하는 단계를 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 층간절연막 형성방법을 제공한다. 본 발명에 의하면, 층간절연막의 표면에 석출입자를 발생시키지 않아 후속의 배선형성방법에 있어서 배선의 단락이나 단선을 방지할 수 있다.
Description
제1도는 종래기술에 의한 반도체 장치의 층간절연막 형성방법을 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.
제2도는 종래기술에 의한 층간절연막의 열처리 조건을 나타낸 그래프이다.
제3a도 및 제3b도는 본 발명에 의한 반도체 장치의 층간절연막 형성방법을 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.
제4도는 본 발명에 의한 층간절연막의 열처리 조건을 나타낸 그래프이다.
제5도와 제6a도는 각각 종래기술 및 본 발명에 의해 형성된 층간절연막의 표면을 보여주는 SEM사진이다.
본 발명은 반도체 장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체 장치의 층간절연막의 형성방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화, 고밀도화에 따라서 층간절연막의 평탄화가 중요한 기술과제로 대두되고 있다. 종래의 층간절연막에는 BPSG막(BoroPhosphoSilicate Glass film)이 널리 사용되고 있는데 이러한 층간절연막의 평탄성을 향상시키기 위해서는 BPSG막에 함유된 보론과 인의 농도를 높게 할 필요가 있다. 그러나, 보론과 인의 농도를 높게하면 BPSG막의 내습성이 나빠져 알루미늄 배선의 부식과 감광막의 접착성 저하등의 문제가 있고, 또한 내열성이 나빠져 열처리에 의해 기포가 발생하거나 석출형 입자가 발생하는 문제가 생긴다.
제1도 및 제2도는 종래기술에 의한 반도체 장치의 층간절연막 형성방법을 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.
구체적으로, 반도체 기판(1) 상에 절연물질층, 예컨대 BPSG막(BoroPhosphoSilicate Glass film)를 이용하여 소정의 두께로 형성하고 열처리 공정을 거쳐 상기 절연물질층을 평탄화시켜 평탄화된 층간절연막(5)을 형성한다. 여기서, 제2도를 참조하여 상기 종래의 절연물질층의 열처리조건을 각 단계별로 설명한다.
상기 절연물질층의 열처리 조건은, 반도체 기판 상에 절연물질층을 형성한후 기판이 노속으로 들어가는 단계(A), 상기 절연물질층이 형성된 기판을 평탄화시키기 위한 온도로 상승시키는 단계(B), 800℃~1000℃의 온도와 질소 또는 산소 가스 분위기에서 상기 절연물질층이 형성된 기판을 열처리하여 평탄화된 층간절연막을 형성하는 단계(C), 반도체 기판을 노속에서 꺼낼수 있도록 온도를 낮추는 단계(D) 및 반도체 기판을 노속에서 대기중으로 나오는 단계(E)로 이루어진다.
그런데, 종래의 열처리공정을 통해 층간절연막을 평탄화를 하였을 때 절연막의 표면에 석출형 입자(7)가 발생한다. 상기 석출형 입자(7)는 열처리시에 BPSG막의 표면에 0.1㎛~수㎛의 크기로 발생하고 후속세정공정에 의해 제거 또는 용해되지 않고 그대로 잔존한다. 따라서, 후속공정인 알루미늄 배선공정에 있어서 배선의 단락 또는 단선의 원인이 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 층간절연막의 표면상에 석출형 입자를 발생시키지 않는 반도체 장치의 층간절연막 형성방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반도체 장치의 평탄화된 층간절연막의 형성방법에 있어서, 상기 평탄화된 층간절연막은 하지막 상에 절연물질층을 형성하는 단계와, 상기 절연물질층을 질소 또는 산소가스의 제1의 온도에서 1차 열처리를 실시하고 인시튜로 스팀(steam)분위기의 제2의 온도에서 2차 열처리를 실시하여 평탄화하는 단계를 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 층간절연막 형성방법을 제공한다.
상기 층간절연막은 BPSG막으로 구성하며, 상기 제1의 온도는 800~1000℃이며, 상기 제2의 온도는 700~850℃이다. 또한, 상기 스팀분위기는 수소가스 3~20ℓ와 산소 1~15ℓ로 이루어진다.
본 발명에 의하면, 층간절연막의 표면에 석출입자를 발생시키지 않아 후속의 배선형성방법에 있어서 배선의 단락이나 단선을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제3a도, 제3b도 및 제4도는 본 발명에 의한 반도체 장치의 층간절연막 형성방법을 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.
제3a도 및 제3b도를 참조하면, 반도체 기판(10) 상에 절연물질층(14)을 BPSG막(BoroPhosphoSilicate Glass film)를 이용하여 소정의 두께로 형성한 후 열처리 공정을 거쳐 평탄화된 층간절연막(14a)를 형성한다. 본 실시예에서는 상기 층간절연막(14a)을 기판상에 형성하였으나 하지막, 예컨대 도전층상에 형성할 수 도 있다. 여기서, 상기 본 발명에 의한 절연물질층의 열처리조건을 제4도를 이용하여 각 단계별로 설명한다.
상기 절연물질층의 열처리 조건은, 반도체 기판 상에 절연물질층을 형성한후 기판이 노속으로 들어가는 단계(F), 상기 절연물질층이 형성된 기판을 평탄화시키기 위한 온도를 상승시키는 단계(G), 800℃~1000℃의 온도와 질소 또는 산소 가스 분위기에서 상기 절연물질층이 형성된 기판을 1차로 열처리하여 평탄화하는 단계(H), 상기 1차로 평탄화된 절연물질층이 형성된 기판을 2차로 열처리를 위하여 온도를 하강시키는 단계(I), 상기 절연물질층이 형성된 기판을 700~850℃의 온도와 수소가스 3~20ℓ, 산소 1~15ℓ를 플로우하여 스팀분위기로, 상기 절연물질층을 2차로 열처리하여 평탄화된 층간절연막을 형성하는 단계(J), 반도체 기판을 노속에서 꺼낼수 있도록 온도를 낮추는 단계(K) 및 반도체 기판을 노속에서 대기중으로 나오는 단계(L)로 이루어진다. 이러한 상기의 열처리 공정을 진행시에 테스트 웨이퍼상에 산화막의 두께가 50~200Å가 되도록 각 단계의 시간을 조절한다.
다음에, 층간절연막, 즉 BPSG막의 표면에 석출형 입자가 발생되는 메카니즘과 이를 본 발명에 의해 해결하는 메카니즘을 단계별로 화학반응식을 이용하여 설명한다.
(1) 1 단계: 기판 상에 형성된 하지막 상에 BPSG막을 형성하는 단계
BPSG막 형성후에 BPSG막 표면에는 위의 (a),(b),(c)의 생성물들이 존재하게 되며 후속되는 평탄화공정 열처리시에 다음과 같이 석출형 입자가 발생한다.
(2) 2 단계: 상기 BPSG막이 형성된 기판을 질소(N2) 또는 산소(O2)분위기에서 열처리하는 단계
상기 (d)의 반응에서 생성되는 BPO4가 석출형 입자로서 용해되지 않아서 후속 알루미늄 배선의 단락 및 단선의 원인이 된다.
(3) 3 단계: 상기 BPSG막이 형성된 기판을 스팀분위기에서 열처리하여 석출형 입자를 환원하는 단계
(e)의 반응에서 생성되는 B2O3·3H2O와 P2O5·3H2O는 용해 가능하여 후속세정공정에서 모두 제거된다.
제5도와 제6a도 및 제6b도는 각각 종래기술 및 본 발명에 의해 형성된 층간절연막의 표면을 보여주는 SEM사진이다.
제5도에서는 층간절연막의 표면에 석출형 입자가 나타나는 데 반하여, 본 발명에 의한 제6a도 및 제6b도에서는 층간절연막의 표면에 석출형 입자가 나타나지 않았다. 특히, 제6a도는 본 말명에 의하여 석출형 입자가 환원된 표면사진이며, 제6b도는 환원된 후 후속의 불산에 의한 세정후 석출형 입자가 사라진 표면사진이다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명의 반도체 장치의 층간절연막 형성방법은 층간절연막의 표면에 석출입자를 발생시키지 않아 후속의 배선형성방법에 있어서 배선의 단락이나 단선을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 당업자의 통상적인 지식의 범위에서 그 변형이나 개량이 가능하다.
Claims (5)
- 반도체 장치의 평탄화된 층간절연막의 형성방법에 있어서, 상기 평탄화된 층간절연막은 하지막 상에 절연물질층을 형성하는 단계와, 상기 절연물질층을 질소 또는 산소가스의 제1의 온도에서 1차 열처리를 실시하고 인시튜로 스팀분위기의 제2의 온도에서 2차 열처리를 실시하여 평탄화하는 단계를 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 층간절연막 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 층간절연막은 BPSG막으로 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 층간절연막 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1의 온도는 800~1000℃인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 층간절연막 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제2의 온도는 700~850℃인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 층간절연막 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 스팀분위기는 수소가스 3~20ℓ와 산소 1~15ℓ로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 층간절연막 형성방법.
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| KR100599439B1 (ko) * | 2000-06-30 | 2006-07-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | 리프레쉬 특성을 향상시킬 수 있는 디램 소자 제조 방법 |
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