KR100351982B1

KR100351982B1 - 반도체 장치의 절연막 제조방법

Info

Publication number: KR100351982B1
Application number: KR1019990063447A
Authority: KR
Inventors: 최창식
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2002-09-12
Also published as: KR20010060983A

Abstract

본 발명은 반도체 장치의 절연막 제조방법에 관한 것으로, 종래 반도체 장치의 절연막 제조방법은 층간절연막으로 부터 하부의 반도체 소자로 불순물이 확산되는 것을 방지하기 위해 절연막을 두껍게 증착함으로써, 그 반도체 소자의 단차가 높은 영역의 사이부분이 좁아지게 되어 층간절연막의 증착시 공극이 형성되어 반도체 장치의 특성 및 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 반도체 소자가 형성된 기판을 증착장비에 로딩한 상태에서, 동일한 반응가스를 사용하며, 온도를 제어하여 그 반도체 소자의 상부전면에 고온저압산화막과 NO막을 순차적으로 증착하는 확산방지막 증착단계와; 상기 NO막이 형성된 기판을 언로딩한 후, 그 상부에 층간절연막인 BPSG를 증착하는 층간절연막 증착단계로 구성되어 동일한 반응가스를 사용하며, 온도분위기를 변경하여 고온저압산화막과 얇으면서도 불순물 확산을 방지할 수 있는 NO막의 2중층을 형성함으로써, 반도체 소자의 돌출영역 사이의 공간을 확보하여 층간절연막 증착시 공극의 발생을 방지하여 반도체 장치의 특성과 신뢰성의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 장치의 절연막 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR INSULATOR FLIM ON SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 장치의 절연막 제조방법에 관한 것으로, 특히 종래와 동일한 장비에서 온도의 변화를 통해 얇은 확산방지막을 형성하여 층간 절연막에 포함된 불순물이 반도체 소자의 특정영역으로 확산되는 것을 방지함으로써, 두꺼운 확산방지막의 사용으로 층간 절연막에 공극이 형성되는 것을 방지하는데 적당하도록 한 반도체 장치의 절연막 제조방법에 관한 것이다.

도1은 종래 반도체 장치의 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)에 필드산화막(2)을 형성하여 소자형성영역을 정의하고, 그 소자형성영역에 상기 기판(1)과는 단차가 나는 반도체 소자(3)를 형성하는 단계와; 상기 반도체 소자가 형성된 기판(1)을 증착장비에 로딩하고, 640℃의 온도분위기에서 Si(C₂H₅O)₄와 O₂를 반응가스로하는 증착공정으로 고온저압산화막(4)을 형성하는 단계와; 상기 고온저압산화막(4)의 상부에 그 상부면이 평탄한 층간절연막인 붕소인실리콘유리(이하 BPSG,5)를 증착하는 단계로 제조된다.

이하, 상기와 같은 종래 반도체 장치의 절연막 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 기판(1)의 일부에 필드산화막(2)을 형성하여, 소자형성영역을 정의하고, 모스 트랜지스터 등의 반도체 소자(3)를 형성한다.

그 다음, 상기 반도체 소자(3)가 형성된 기판(1)을 증착장비에 로딩한다. 이때 증착장비의 온도분위기는 고온저압산화막(4)의 증착온도인 680℃이다.

그 다음, 상기 반도체 소자(3)가 형성된 기판(1) 상에 Si(C₂H₅O)₄와 O₂가스를 반응가스로 하여 고온저압산화막(4)을 증착한다.

그 다음, 상기 온도분위기에서 고온저압산화막(4)이 증착된 시료를 증착장비로 부터 언로딩하며, 이와 같은 과정을 도2에 도시한 증착장비의 온도 분위기 그래프도에 도시하였다.

그 다음, 금속배선등의 반도체 소자(3)와 절연되는 패턴을 형성하기 위해 상부면이 평탄한 층간절연막을 증착한다. 이때의 층간절연막은 실리콘에 붕소, 인이 포함된 BPSG(5)로 형성한다.

이때, 상기 증착한 고온저압산화막(4)은 상기 BPSG(5)에 포함된 붕소, 인이 상기 반도체 소자(3)의 특정영역으로 확산되는 것을 방지하기 위해 두껍게 증착하며, 이에 따라 상기 반도체 소자(3)의 기판(1)으로 부터의 인접한 돌출영역간의 사이 영역이 좁아 BPSG(5)의 증착시 그 반도체 소자(3)의 사이영역에서 공극이 형성되어, 이후의 공정에서 전극간에 접속이 발생하는 등 반도체 장치의 신뢰성을 저하시키는 요인이 된다.

상기한 바와 같이 종래 반도체 장치의 절연막 제조방법은 그 상부의 층간절연막으로 부터 하부의 반도체 소자로 불순물이 확산되는 것을 방지하기 위해 절연막을 두껍게 증착함으로써, 그 반도체 소자의 단차가 높은 영역의 사이부분이 좁아지게 되어 층간절연막의 증착시 공극이 형성되어 반도체 장치의 특성 및 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 별도의 공정장비를 사용하지 않고, 동일한 공정장비에서 그 막의 두께가 얇으면서도 층간절연막의 불순물이 반도체 소자의 특정영역으로 확산되는 것을 방지하는 반도체 장치의 절연막 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 반도체 장치의 단면도.

도2는 종래 절연막을 증착하기 위한 증착장비내의 온도분위기 그래프도.

도3은 본 발명 반도체 장치의 단면도.

도4는 본 발명 절연막을 증착하기 위한 증착장비내의 온도분위기 그래프도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1:기판 2:필드산화막

3:반도체 소자 4:고온저압산화막

5:BPSG 6:NO막

상기와 같은 목적은 반도체 소자가 형성된 기판을 증착장비에 로딩한 상태에서, 동일한 반응가스를 사용하며, 온도를 제어하여 그 반도체 소자의 상부전면에 고온저압산화막과 NO막을 순차적으로 증착하는 확산방지막 증착단계와; 상기 NO막이 형성된 기판을 언로딩한 후, 그 상부에 층간절연막인 BPSG를 증착하는 층간절연막 증착단계로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명 반도체 장치의 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)에 필드산화막(2)을 형성하여 소자형성영역을 정의하고, 그 소자형성영역의 상부에 모스 트랜지스터 등의 반도체 소자(3)를 형성하는 단계와; 상기 반도체 소자(3)가 형성된 기판(1)을 증착장비에 로딩하고, 680℃의 온도분위기에서 Si(C₂H₅O)₄, O₂, N₂를 반응가스로 하여 고온저압산화막(4)을 증착하는 단계와; 상기 반응가스를 그대로 사용하며, 온도분위기를 1000℃로 높여 상기 고온저압산화막(4)의 상부에 NO막(6)을 증착하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 층간절연막인 BPSG(5)를 증착하는 단계로 제조된다.

이하, 상기와 같은 본 발명 반도체 장치의 절연막 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 기판(1)의 일부에 필드산화막(2)을 형성하여 소자형성영역을 정의한다.

그 다음, 상기 소자형성영역의 상부에 모스 트랜지스터 등의 반도체 소자(3)를 형성한다.

도4는 본 발명을 달성하기 위한 증착장비내의 온도분위기 그래프도로서, 온도분위기가 680℃가 되었을때, 상기 반도체 소자(3)가 형성된 기판(1)을 증착장비 내에 로딩하여, 증착공정을 시작한다. 이때 증착의 반응가스는 Si(C₂H₅O)₄, O₂, N₂를 사용한다. 상기 온도분위기가 680℃인 경우에는 N₂의 반응은 일어나지 않으므로, 아래의 반응식1에 의해 산화막인 고온저압산화막(4)이 형성된다.

Si(C₂H₅O) + O₂->SiO₂+ CO₂+ C₂H₄+ H₂O

그 다음, 상기 반응가스를 그대로 두고 증착장비의 온도 분위기를 1000℃로 높여준다. 이와 같이 온도 분위기를 높여주면 산소와 질소가 반응하게 되어 NO박막(6)을 형성하며, 이를 아래의 반응식2에 나타내었다.

O₂+ N₂->2NO

상기 NO막(6)은 그 두께에 비해 확산을 방지하는 역할이 고온저압산화막(4)에비해 크며, 이에 따라 박막의 두께를 줄여 모스 트랜지스터의 게이트와 같이 돌출된 영역의 사이에 공간을 좀 더 확보할 수 있다.

그 다음, 상기 1000℃의 온도 분위기에서 상기 NO막(6)이 증착된 기판(1)을 언로딩하고, 그 상부전면에 층간절연막인 BPSG(5)를 증착한다. 이때 인접한 돌출영역의 사이가 공간으로 확보되어 있는 상태이므로, 상기 BPSG(5)에는 공극이 발생되지 않는다.

상기한 바와 같이 반도체 장치의 절연막 제조방법은 동일한 반응가스를 사용하며, 온도분위기를 변경하여 고온저압산화막과 얇으면서도 불순물 확산을 방지할 수 있는 NO막의 2중층을 형성함으로써, 반도체 소자의 돌출영역 사이의 공간을 확보하여 층간절연막 증착시 공극의 발생을 방지하여 반도체 장치의 특성과 신뢰성의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

반도체 소자가 형성된 기판을 증착장비에 로딩하고, 680℃의 온도분위기에서 Si(C₂H₅O)₄, O₂, N₂를 반응가스로 하여 고온저압산화막을 증착하는 단계와; 상기 반응가스를 그대로 사용하며, 온도분위기를 1000℃로 높여 상기 고온저압산화막의 상부에 NO막을 증착하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 층간절연막인 BPSG를 증착하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 절연막 제조방법.
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