KR100546804B1 - A Manufacturing Method of Layer Insulation Film of Semiconductor Element - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 층간 절연막 제조방법에 관한 것으로, 반도체 소자의 게이트 전극간 종/횡비(Aspect Ratio)가 큰 경우, 게이트 전극과 금속 라인 사이의 층간 절연막으로 사용되는 BPSG막의 증착시 발생되는 보이드(void)를 제거하여 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 층간 절연막 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an interlayer insulating film of a semiconductor device, wherein voids generated during deposition of a BPSG film used as an interlayer insulating film between a gate electrode and a metal line when the aspect ratio between gate electrodes of a semiconductor device is large. The present invention relates to a method for manufacturing an interlayer insulating film of a semiconductor device capable of improving the yield of the semiconductor device by removing voids.

본 발명에 따른 제조방법은 반도체 기판위에 게이트 전극과 그 측면에 사이드월 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 및 사이드월 스페이서가 있는 상태에서 소스/드레인 이온주입후 소스/드레인 어닐링 공정을 생략하고 반도체 기판 전면에 식각 정지막을 증착하는 단계와 상기 식각 정지막위에 1차 BPSG막을 증착하고 어닐링하는 단계 및 상기 1차 BPSG막위에 2차 BPSG막을 증착하고 어닐링한 후 평탄화를 위한 CMP를 진행하는 단계를 포함한 제조방법이다. The manufacturing method according to the present invention comprises the steps of forming a gate electrode and a sidewall spacer on its side on a semiconductor substrate; Depositing an etch stop layer on the entire surface of the semiconductor substrate by omitting a source / drain annealing process after source / drain ion implantation with the gate electrode and sidewall spacers and depositing and annealing a primary BPSG film on the etch stop layer And depositing and annealing the secondary BPSG film on the primary BPSG film, and then performing CMP for planarization.

이러한 본 발명은 게이트 전극과 금속 라인간 층간 절연막인 BPSG막 증착시 BPSG막 증착 공정을 두번에 걸쳐 진행하되, 종래기술상에서 식각 정지막 증착 직전에 진행하던 소스/드레인 어닐링 공정을 1차 BPSG막 증착직후 진행하여 BPSG 어닐링 역할과 소스/드레인 어닐링 역할을 겸하게 하며 상대적으로 고온인 소스/드레인 어닐링 공정의 효과에 의해 BPSG 흐름이 좋아지게 되는데, 이 때 1차 BPSG막의 두께를 얇게 증착함으로 인해 플로우효과가 배가되어 1차 BPSG막 성장후 게이트 전극간에 형성된 슬릿 보이들 완저히 게거할 수 있음은 물론, BPSG막의 두께가 얇 은 상태에서 소스/드레인 어닐링이 됨에 따라 종래기술상에서의 소스/드레인 이온주입직후, 즉 식각 정지막 증착전에 진행하던 소스/드레인 어닐링과 동일한 효과를 얻을 수 있어서 트랜지스터의 특성에 전혀 변화없이 보이드를 제거할 수 있다.In the present invention, the BPSG film deposition process is performed twice in the case of depositing the BPSG film, which is an interlayer insulating film between the gate electrode and the metal line, but in the prior art, the source / drain annealing process performed just before the deposition of the etch stop film is performed on the first BPSG film deposition Immediately proceeds to serve as both BPSG annealing and source / drain annealing, and BPSG flow is improved by the effect of relatively high temperature source / drain annealing process. At this time, the flow effect is improved by thinly depositing the thickness of the first BPSG film. After the growth of the primary BPSG film, the slit voids formed between the gate electrodes can be completely removed, as well as the source / drain annealing in the state where the thickness of the BPSG film is thin. In other words, the same characteristics as the source / drain annealing performed before the deposition of the etch stop film can be achieved. You can remove the void without any change in the.

반도체, 소자, 기판, 층간, 절연막, BPSG, 식각, 어닐링, 슬릿, 보이드Semiconductor, Device, Substrate, Interlayer, Insulating Film, BPSG, Etching, Annealing, Slit, Void

Description

반도체 소자의 층간 절연막 제조방법{A Manufacturing Method of Layer Insulation Film of Semiconductor Element}A manufacturing method of layer insulation film of semiconductor element

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 층간 절연막 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an interlayer insulating film according to the related art.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 난 살리사이드 반도체 소자의 층간 절연막 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도2A through 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an interlayer insulating film of an egg salicide semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 반도체 기판 100: semiconductor substrate

102 : 게이트 전극102: gate electrode

104 : 사이드월 스페이서 104: sidewall spacer

106 : 식각 정지막 106: etching stop film

108 : 1차 BPSG 층간 절연막(어닐링 전)108: primary BPSG interlayer insulating film (before annealing)

108a : 1차 BPSG 층간 절연막(어닐링 후)108a: primary BPSG interlayer insulating film (after annealing)

110 : 2차 BPSG 층간 절연막110: secondary BPSG interlayer insulating film

본 발명은 반도체소자의 층간 절연막 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자의 게이트 전극간 종/횡비(Aspect Ratio)가 큰 경우, 게이트 전극과 금속 라인 사이의 층간 절연막으로 사용되는 BPSG막의 증착시 발생되는 보이드(void)를 제거하여 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 층간 절연막 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an interlayer insulating film of a semiconductor device, and more particularly, to deposit a BPSG film used as an interlayer insulating film between a gate electrode and a metal line when the aspect ratio between gate electrodes of a semiconductor device is large. The present invention relates to a method for manufacturing an interlayer insulating film of a semiconductor device capable of improving the yield of a semiconductor device by removing voids generated at the time.

일반적으로, 반도체 장치가 고집적화됨에 따라, 배선의 넓이뿐만 아니라 배선과 배선 사이의 간격도 현저하게 감소하는 추세에 있다. 따라서, 게이트 길이 및 게이트 전극 간 거리가 한층 더 폭이 협소해지는 추세에 있다. 이에 따라, 층간 절연막으로서 통상의 실리콘 산화막을 이용할 때 게이트 전극 간의 양호한 매립성을 얻는 것이 곤란해져서, 그 대안으로 BPSG(Boro-Phospho Silicate Glass)막이나 고밀도 플라즈마 CVD법에 의한 USG(HDP-USG: High Density Plasma-CVD-Undoped Silicate Glass)막이 이용되고 있다.In general, as semiconductor devices are highly integrated, not only the width of the wiring but also the distance between the wiring and the wiring tends to decrease significantly. Therefore, there is a tendency that the width of the gate length and the distance between the gate electrodes are further narrowed. This makes it difficult to obtain good embedding between the gate electrodes when using a conventional silicon oxide film as an interlayer insulating film. Alternatively, USG (HDP-USG: BPSG) film or a high density plasma CVD method can be obtained. High Density Plasma-CVD-Undoped Silicate Glass) film is used.

BPSG막은, 게이트 전극을 덮고, 콘택홀 형성 시의 에칭 스토퍼(etching stopper)가 되는 실리콘 질화막과의 에칭 선택비가 높다는 특징을 갖고 있고 유동성이 높아서 게이트 전극과 금속 라인 사이의 층간 절연막으로 여러 반도체 소자에서 많이 사용되고 있다.The BPSG film has a high etching selectivity with a silicon nitride film covering the gate electrode and serving as an etching stopper when forming the contact hole. The BPSG film has high fluidity and is an interlayer insulating film between the gate electrode and the metal line. It is used a lot.

BPSG막의 갭필 특성(홀 채움 특성)이 우수하더라도 폭이 협소화된 게이트 전극 간을 매립할 때, 성장시에 소위 슬릿 보이드(slit void)가 발생한다. 특히 게이트 전극간 종횡비가 큰 경우에 더 심화되게 되며, 게이트 전극간에 콘택홀을 형성하는 경우에는, 이 슬릿 보이드에 의해 인접하는 콘택홀간에서 브릿지(bridge)가 발생하여 반도체 소자의 수율을 저하시키기 때문에, BPSG막에 멜팅(melting), 리플로잉(reflowing) 및 어닐링(annealing)을 실시함으로써, 슬릿 보이드를 소멸시킬 필요가 있다. Even when the BPSG film has excellent gap fill characteristics (hole filling characteristics), so-called slit voids are generated at the time of growth when filling between the gate electrodes having a narrow width. In particular, when the aspect ratio between the gate electrodes is large, it becomes more deep. When forming contact holes between the gate electrodes, bridges are generated between adjacent contact holes by the slit voids, which lowers the yield of semiconductor devices. It is necessary to dissipate the slit void by performing melting, reflowing and annealing on the BPSG film.

BPSG 막의 멜팅, 리플로잉 및 어닐링 공정에서는 최저 700℃, 통상 800℃ 이상의 고온 조건을 요하고, 게이트 전극간 종횡비가 클수록 슬릿 보이드를 제거하기 위해서는 고온의 어닐링 공정이 필요하다. 그러나, 고온에서는 붕소(B) 아웃 디퓨전(out diffusion) 확률이 높아지고, 소스/드레인(source/drain) 정션의 프로파일(profile)이 변하는등 트랜지스터에 변화를 주게되어 소자특성에 문제가 생기게 되고, 살리사이드(salicide) 공정이 적용되는 반도체 소자의 경우, 소스/드레인 정션(junction)위에 형성된 살리사이드가 정션 내부로 더 깊게 들어가게 되어 정션 누설 전류(leakage current)를 야기시킬 수 있다.Melting, reflowing, and annealing processes of the BPSG film require high temperature conditions of at least 700 ° C., usually 800 ° C. or higher, and the higher the aspect ratio between the gate electrodes, the higher the temperature annealing process is required to remove the slit voids. However, at high temperatures, the probability of out-diffusion of boron (B) increases and changes in the transistors such as changes in the profile of source / drain junctions cause problems in device characteristics. In the case of a semiconductor device to which a salicide process is applied, a salicide formed on a source / drain junction may be deeper into the junction, causing a junction leakage current.

따라서, 상기에 언급된 고온의 어닐링시 모든 문제점을 종합적으로 감안하여 BPSG 어닐링 공정시 700℃ 이상을 넘기지 않고 통상 700℃에서 BPSG 어닐링을 진행하게 된다.Therefore, BPSG annealing is generally performed at 700 ° C. without exceeding 700 ° C. or more in the BPSG annealing process in consideration of all the problems in the high temperature annealing mentioned above.

상기 700℃ 온도는 오랫동안 통상적으로 사용되어 왔던 온도로서 살리사이드 공정적용소자는 물론 난 살리사이드(non-salicide) 공정을 적용하는 반도체 소자에서도 동일하게 적용되고 있다.The 700 ° C. temperature is a temperature that has been commonly used for a long time, and is similarly applied to a salicide process application device as well as a semiconductor device to which an non-salicide process is applied.

첨부된 예시도면 도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 의한 반도체 소자의 층간 절연막 제조 공정을 순차적으로 나타낸 도면들이다. 이들 도면들을 참조하여 종래 층간 절연막 제조공정을 살펴보면 다음과 같다. 1A to 1C are diagrams sequentially illustrating a process of manufacturing an interlayer insulating film of a semiconductor device according to the prior art. Looking at the conventional interlayer insulating film manufacturing process with reference to these drawings as follows.

우선 도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10)으로서 실리콘 기판에 STI(Shallow Trench Isolation) 공정으로 필드 산화막을 형성하고, 반도체 기판(10)의 활성 영역 상부에 게이트 산화막(미도시됨)을 형성한다. 그 다음 게이트 산화막 상부에 도전층으로서 도프트 폴리실리콘(doped poly silicon)을 증착하고, 게이트 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정을 진행하여 도프트 폴리실리콘막을 패터닝하여 게이트 전극(12)을 형성하고 하부의 게이트 산화막도 패터닝한다.  First, as shown in FIG. 1A, a field oxide film is formed on a silicon substrate as a semiconductor substrate 10 by a shallow trench isolation (STI) process, and a gate oxide film (not shown) is formed on an active region of the semiconductor substrate 10. Form. Then, a doped poly silicon is deposited as a conductive layer on the gate oxide layer, and the doped polysilicon layer is patterned by a photolithography and an etching process using a gate mask to form a gate electrode 12. The gate oxide film is also patterned.

그 다음 도면에 도시되지 않았지만 LDD(Lightly Doped Drain) 이온 주입 공정을 진행하여 게이트 전극(12)에 의해 드러난 반도체 기판(10)내에 LDD 영역을 형성한다. 이어서, 반도체 기판 전면에 절연박막으로서 실리콘 질화막을 증착하고, 이를 건식 식각하여 게이트 전극(12) 및 사이드월 스페이서(14)를 형성한다. 그런다음에, 도면에 도시되지 않았지만, 게이트 전극(12) 및 사이드월 스페이서(14)를 마스크로 삼아 소스/드레인 이온 주입 공정을 실시하여 반도체 기판(10)내에 소스/드레인 영역을 형성함으로써 게이트전극(12), 소스/드레인 영역을 갖는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)의 반도체 소자가 제조된다. Although not shown in the drawings, a LDD (Lightly Doped Drain) ion implantation process is performed to form an LDD region in the semiconductor substrate 10 exposed by the gate electrode 12. Subsequently, a silicon nitride film is deposited as an insulating thin film on the entire surface of the semiconductor substrate, and dry etching is performed to form the gate electrode 12 and the sidewall spacers 14. Then, although not shown in the figure, the gate electrode 12 and the sidewall spacer 14 are used as a mask to perform a source / drain ion implantation process to form a source / drain region in the semiconductor substrate 10 to form a gate electrode. (12) A semiconductor element of a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) having a source / drain region is manufactured.

다음으로 도 1b에 도시된 바와 같이, 식각 정지막(16) 제조 공정을 진행한다. Next, as shown in FIG. 1B, the etch stop layer 16 is manufactured.

이 식각 정지막(16)의 역할은 콘택홀 에치시 에칭 스토퍼로서 안전한 콘택홀 에칭 조절 역할을 하는 동시에, BPSG막의 붕소(B) 또는 인(P) 도판트의 반도체 기판으로의 확산을 막는 역할을 하게 된다.This etch stop film 16 serves as a safe contact hole etching control as an etch stopper during contact hole etching, and also prevents diffusion of boron (B) or phosphorus (P) dopants from the BPSG film into the semiconductor substrate. Done.

따라서, 상기 식각 정지막(16)으로서는 실리콘 산화막 보다는 실리콘 질화막을 사용하는 것이 유리하다. 반도체 기판(10) 상부 전면에 얇게 증착한 식각 정지막(16)을 형성한다.Therefore, it is advantageous to use a silicon nitride film as the etch stop film 16 rather than a silicon oxide film. An etch stop layer 16 thinly deposited is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 10.

이때, 식각 정지막(16)으로서 실리콘 질화막을 사용하는 경우, 그 두께는 350Å 정도가 적당하다.At this time, when the silicon nitride film is used as the etch stop film 16, the thickness thereof is appropriately about 350 kPa.

이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 식각 정지막(16)의 상부 전면에는 층간 절연막(18)으로서 BPSG를 증착하고 화학기계적연마(CMP) 공정으로 BPSG막(18) 표면을 평탄화한다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the BPSG is deposited as an interlayer insulating film 18 on the upper surface of the etch stop layer 16, and the surface of the BPSG film 18 is planarized by a chemical mechanical polishing (CMP) process.

그런데, 상기와 같은 종래 기술에 의한 반도체 소자의 층간 절연막 제조 공정시 BPSG의 갭필 특성이 양호하다고 하더라도, 반도체 소자의 고집적화 추세에 따라 게이트 전극간 종/횡비(aspect ratio)가 증가하게 되고, 이 경우 BPSG막 성장시에 상기 게이트 전극간에 슬릿 보이드(20)가 발생하여 게이트 전극간에 콘택홀을 형성하는 경우에는, 이 슬릿 보이드(20)에 의해 인접하는 콘택홀 간에서 브릿지(bridge)가 발생하여 반도체 소자의 수율을 저하시키게 되는 문제점이 유발된다. By the way, even if the gap fill characteristics of the BPSG in the interlayer insulating film manufacturing process of the semiconductor device according to the prior art as described above, the aspect ratio between the gate electrode increases according to the trend of high integration of the semiconductor device, in this case When slit voids 20 are generated between the gate electrodes during the growth of the BPSG film to form contact holes between the gate electrodes, a bridge is generated between the adjacent contact holes by the slit voids 20 and the semiconductor is formed. The problem of lowering the yield of the device is caused.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 소자의 층간절연막 형성시 BPSG막을 1차, 2차로 2번에 걸쳐 증착하고, 각각에 대한 어닐링을 실시하되, BPSG 어닐링 온도보다 상대적으로 고온공정인 소스/드레인 어닐링 공정을 2차 BPSG막 보다 상대적으로 많이 얇은 1차 BPSG막 증착후에 진행하여 슬릿보이드를 제거한후, 2차 BPSG막을 두껍게 증착하고 일반적인 BPSG 어닐링 공정을 실시하여 결과적으로 슬릿 보이드를 제거할 수 있는 반도체 소자의 층간 절연막 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the above problems, and an object of the present invention is to deposit a BPSG film twice, first and second times when forming an interlayer insulating film of a semiconductor device, and perform annealing on each, The source / drain annealing process, which is relatively hotter than the BPSG annealing temperature, is carried out after the deposition of the primary BPSG film, which is much thinner than the secondary BPSG film, to remove the slit void, and then to deposit the secondary BPSG film thickly and to perform the general BPSG annealing process. The present invention provides a method for manufacturing an interlayer insulating film of a semiconductor device capable of removing slit voids as a result.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 반도체 기판위에 게이트 전극과 그 측면에 사이드월 스페이서를 형성하는 단계와 상기 게이트 전극 및 사이드월 스페이서가 있는 상태에서 소스/드레인 이온주입후 반도체 기판 전면에 식각 정지막을 증착하는 단계와 상기 식각 정지막위에 1차 BPSG막을 증착하고 어닐링하는 단계 및 상기 1차 BPSG막위에 2차 BPSG막을 증착하고 어닐링한 후 평탄화를 위한 CMP를 진행하는 단계를 포함한 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, in the present invention, forming a gate electrode and a sidewall spacer on the side of the semiconductor substrate and etching the source / drain ion on the entire surface of the semiconductor substrate after the source / drain ions are implanted in the state where the gate electrode and the sidewall spacer are present And depositing and annealing a first BPSG film on the etch stop film, and depositing and annealing a second BPSG film on the first BPSG film, and then performing a CMP for planarization. do.

상기 사이드월 스페이서는 실리콘 질화막이고, 상기 식각 정지막은 실리콘 질화막으로 한다. The sidewall spacer is a silicon nitride film, and the etch stop film is a silicon nitride film.

또한, 상기 1차 BPSG막의 두께는 500Å 내지 2,000Å로 한다.In addition, the thickness of the primary BPSG film is 500 kPa to 2,000 kPa.

또한, 상기 식각 정지막 증착전에 진행하던 소스/드레인 어닐링을 동일한 조건으로 1차 BPSG막 증착후 진행하는 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention also provides a manufacturing method of proceeding after the deposition of the first BPSG film under the same conditions of the source / drain annealing proceeded before the etch stop film deposition.

이러한 본 발명에서는 식각정지막으로서 실리콘 산화막에 비해 그 역할이 우수한 실리콘 질화막이 사용되며, BPSG막을 두번에 걸쳐 증착하되 1차 BPSG막 증착시에는 그 두께를 500Å 내지 2,000Å 정도로 얇게 하고, 원래 식각정지막 증착직전에 진행하던 소스/드레인 어닐링 공정을 생략하고, 상기 1차 BPSG막 증착후에 소스/드레인 어닐링 공정을 진행하여 소스/드레인 어닐링 역할을 함은 물론 동시에 BPSG 어닐링을 겸하게 하는데, 이 때 정상적인 BPSG어닐링 온도인 700℃에 비해 고온(800℃ 내지 1,000℃)으로 진행되기에 BPSG 플로우(flow)가 용이하게 되어 1차 BPSG막 증착시 종횡비가 높은 게이트 전극간에 형성된 슬릿 보이드를 제거할 수 있게 된다. In the present invention, as the etch stop film, a silicon nitride film having a superior role than that of the silicon oxide film is used, and the BPSG film is deposited twice, and when the first BPSG film is deposited, its thickness is reduced to about 500 kPa to 2,000 kPa, and the original etch stop film is used. The source / drain annealing process, which was performed just before the deposition of the film, is omitted, and the source / drain annealing process is performed after the first BPSG film is deposited, thereby serving as a source / drain annealing function and at the same time serving as a BPSG annealing. Since the BPSG flow is easy to proceed at a high temperature (800 ° C. to 1,000 ° C.) compared to the annealing temperature of 700 ° C., slit voids formed between the gate electrodes having a high aspect ratio during the first BPSG film deposition can be removed.

또한, 이 때 BPSG막이 1차로 형성된 상대적으로 얇은 막이기에 BPSG막의 두께가 한번에 증착되어 두꺼웠을 경우에 비해 최종 층간 절연막 내에서 게이트 전극간 좁은골의 하부에 형성된 슬릿 보이드를 제거하기 용이하여 한번에 BPSG막을 증착후, 소스/드레인 어닐링공정 진행시에 제거되지 않는 슬릿 보이드도 제거될 수 있다.In this case, since the BPSG film is a relatively thin film formed primarily, it is easier to remove the slit voids formed in the lower portion of the narrow gap between the gate electrodes in the final interlayer insulating film than in the case where the thickness of the BPSG film was deposited at one time, thereby making it easier to remove the BPSG film at once. After deposition, slit voids that are not removed during the source / drain annealing process may also be removed.

BPSG막의 두께가 두껍지 않은 상태에서 소스/드레인 어닐링시 소자의 트랜지스터 특성이 변하지 않으면서 BPSG 슬릿 보이드 또한 완전히 제거할 수 있다.The BPSG slit void can also be completely removed without changing the transistor characteristics of the device during source / drain annealing in a state where the thickness of the BPSG film is not thick.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 반도체 제조 공정 수순을 도시한 도면들이다.2A to 2E are diagrams illustrating a semiconductor manufacturing process procedure according to the present invention.

먼저, 본 발명은 특별히 난 살리사이드 공정에 대하여 설명하는 것은 상기에서 언급한 살리사이드된 소스/드레인 정션(junction)이 상대적으로 고온 공정에서 정션 누설전류를 야기시킬 수 있기 때문이며, 난 살리사이드 공정은 슬로우 에스램(Slow SRAM)등 주로 반도체 소자의 저 전압 공정(low power process)에서 많이 사용되어지고 있다.First, the present invention describes a particularly salicylic process because the salicided source / drain junction mentioned above can cause junction leakage current in relatively high temperature processes. It is mainly used in low power processes of semiconductor devices such as slow SRAM.

첨부된 예시도면 도 2a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(100)으로서 실리콘 기판에 STI공정으로 필드 산화막을 형성하고, 반도체 기판(100)의 활성 영역 상부에 게이트 산화막(미도시됨)을 형성한다. 그 다음 게이트 산화막 상부에 도전층으로서 도프트 폴리실리콘(doped poly silicon)을 증착하고, 게이트 마스크를 이용한 사진 및 식각 공정을 진행하여 도프트 폴리실리콘막을 패터닝하여 게이트 전극(102)을 형성하고 하부의 게이트 산화막도 패터닝한다.  As shown in FIG. 2A, as the semiconductor substrate 100, a field oxide film is formed on a silicon substrate by an STI process, and a gate oxide film (not shown) is formed on the active region of the semiconductor substrate 100. . Next, a doped poly silicon is deposited as a conductive layer on the gate oxide layer, and a photo polysilicon layer is patterned using a gate mask to pattern the doped polysilicon layer to form a gate electrode 102. The gate oxide film is also patterned.

그 다음, 도면에 되시되지 않았지만 LDD(Lightly Doped Drain) 이온 주입 공정을 진행하여 게이트 전극(102)에 의해 드러난 반도체 기판(100)내에 LDD 영역을 형성한다. 이어서 반도체 기판 전면에 절연박막으로서 실리콘 질화막을 증착하고 이를 건식 식각하여 게이트 전극(102) 및 사이드월 스페이서(104)를 형성한다. 그런다음 역시 도면에 도시되지 않았지만, 게이트 전극(102) 및 사이드월 스페이서(104)를 마스크로 삼아 소스/드레인 이온 주입 공정을 실시하여 반도체 기판(100) 내에 소스/드레인 영역을 형성함으로써 게이트전극(102), 소스/드레인 영역을 갖는 MOSFET의 반도체 소자가 제조된다. Next, although not shown, a LDD (Lightly Doped Drain) ion implantation process is performed to form an LDD region in the semiconductor substrate 100 exposed by the gate electrode 102. Subsequently, a silicon nitride film is deposited as an insulating thin film on the entire surface of the semiconductor substrate and dry-etched to form the gate electrode 102 and the sidewall spacer 104. Then, although not shown in the drawing, the gate electrode 102 and the sidewall spacer 104 are masked to perform a source / drain ion implantation process to form a source / drain region in the semiconductor substrate 100 to form a gate electrode ( 102) A semiconductor device of a MOSFET having a source / drain region is manufactured.

다음으로 도 2b에 도시된 바와 같이, 식각 정지막(106) 제조 공정을 진행한다. Next, as shown in FIG. 2B, the etching stop layer 106 is manufactured.

이때 중요한 것은 원래 식각 정지막(106) 증착전에 진행하게 되는 소스/드레인 어닐링 공정을 반드시 생략한후, 도 2c 및 도 2d에서 설명될 1차 BPSG막 증착후에 소스/드레인 어닐링 공정을 진행한다.In this case, it is important to omit the source / drain annealing process originally performed before the deposition of the etch stop layer 106, and then proceed with the source / drain annealing process after the deposition of the first BPSG film described in FIGS. 2C and 2D.

이 식각 정지막(106)의 역할은 콘택홀 에칭시 에칭 스토퍼로서 안전한 콘택홀 에칭 조절 역할을 하는 동시에 BPSG막의 붕소(B) 또는 인(P) 도판트의 반도체 기판으로의 확산을 막는 역할을 하게 된다.The role of the etch stop layer 106 serves as a safe contact hole etching control as an etch stopper during contact hole etching, and at the same time serves to prevent diffusion of boron (B) or phosphorus (P) dopant into the semiconductor substrate of the BPSG film. do.

따라서, 상기 식각 정지막(106) 으로서는 실리콘 산화막 보다는 실리콘 질화막을 사용하는 것이 유리하다. 본 발명에서는 후속 1차 BPSG 어닐링 공정의 온도가 상대적으로 고온이기에 특별히 실리콘 질화막을 사용한다. 식각 정지막으로서의 실리콘 질화막의 두께는 350Å으로 한다.Therefore, it is advantageous to use a silicon nitride film as the etch stop film 106 rather than a silicon oxide film. In the present invention, a silicon nitride film is particularly used because the temperature of the subsequent primary BPSG annealing process is relatively high. The thickness of the silicon nitride film as the etch stop film is 350 kPa.

반도체 기판(100)의 상부 전면에 얇게 증착한 식각 정지막(106)을 형성한다.An etch stop layer 106 thinly deposited is formed on the entire upper surface of the semiconductor substrate 100.

이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 식각 정지막(106)의 상부 전면에 층간 절연막으로서 1차 BPSG막(108)을 500Å 내지 2,000Å 정도로 얇게 증착한다. 이때, 역시 폭이 좁은 게이트 전극간에 슬릿 보이드(200)가 생기게 된다.Subsequently, as shown in FIG. 2C, the first BPSG film 108 is deposited as thin as about 500 kPa to 2,000 kPa as an interlayer insulating film on the entire upper surface of the etch stop film 106. At this time, the slit void 200 is also formed between the narrow gate electrodes.

다음으로 도 2d에 도시된 바와 같이, 소스/드레인 이온주입후 생략되었던 소스/드레인 어닐링 공정을 동일한 조건으로 진행하게 된다. 이때 소스/드레인 어닐링 공정의 경우, 소스/드레인 정션의 확실한 디퓨전(diffusion)을 위해 BPSG 어닐링 온도(700℃)보다 고온공정이고 1차로 형성된 BPSG막질의 두께가 얇기 때문에 BPSG막의 플로우가 용이하게 되어 소자내의 모든 슬릿 보이드를 확실히 제거할 수 있게 된다. 결과적으로 어닐링후에 보이드가 없는 1차 BPSG막(108a)이 형성된다. Next, as shown in FIG. 2D, the source / drain annealing process, which was omitted after the source / drain ion implantation, is performed under the same conditions. In this case, in the case of the source / drain annealing process, the flow of the BPSG film is facilitated because the BPSG film is formed at a higher temperature than the BPSG annealing temperature (700 ° C.) for the reliable diffusion of the source / drain junction and the thickness of the first formed BPSG film is thinner. You can certainly remove all the slit voids inside. As a result, after the annealing, a void-free primary BPSG film 108a is formed.

다음으로 도 2e에 도시된 바와 같이, 층간절연막으로서 평탄화를 위해 2차 BPSG막(110)을 두껍게 증착하고, 정상적인 700℃ 어닐링 공정후에 화학적기계적연마(CMP) 공정으로 2차 BPSG막(110) 표면을 평탄화 하여 게이트 전극과 금속 라인간에 보이드가 없는 층간 절연막을 얻게 되어 결과적으로 콘택홀간 브릿지를 방지하여 반도체 소자의 수율향상에 기여할 수 있게 된다.  Next, as shown in FIG. 2E, the second BPSG film 110 is thickly deposited for planarization as an interlayer insulating film, and the surface of the second BPSG film 110 is subjected to a chemical mechanical polishing (CMP) process after a normal 700 ° C. annealing process. By planarizing to obtain a void-free interlayer insulating film between the gate electrode and the metal line, as a result, it is possible to prevent the inter-contact hole bridge to contribute to the improvement of the yield of the semiconductor device.

상술한 바와 같이, 본 발명은 반도체 소자의 공정에 적용되게 되며, 게이트 전극과 금속 라인간 층간 절연막인 BPSG막 증착시 BPSG막 증착 공정을 두번에 걸쳐 진행하되, 종래기술상에서 식각 정지막 증착 직전에 진행하던 소스/드레인 어닐링 공정을 1차 BPSG막 증착직후 진행하여 BPSG 어닐링 역할과 소스/드레인 어닐링 역할을 겸하게 하며 상대적으로 고온인 소스/드레인 어닐링 공정의 효과에 의해 BPSG 흐름이 좋아지게 되는데, 이 때 1차 BPSG막의 두께를 얇게 증착함으로 인해 플로우 효과가 배가되어 1차 BPSG막 성장후 게이트 전극간에 형성된 슬릿 보이드를 완전히 게거할 수 있음은 물론, BPSG막의 두께가 얇은 상태에서 소스/드레인 어닐링이 됨에 따라 종래기술상에서의 소스/드레인 이온주입직후, 즉 식각 정지막 증착전에 진행하던 소스/드레인 어닐링과 동일한 효과를 얻을 수 있어서 트랜지스터의 특성에 전혀 변화없이 보이드를 제거할 수 있다.As described above, the present invention is applied to the process of a semiconductor device, and during the deposition of the BPSG film, which is an interlayer insulating film between the gate electrode and the metal line, the BPSG film deposition process is performed twice, but before the etch stop film deposition in the related art. The source / drain annealing process is performed immediately after the deposition of the first BPSG film to serve as a BPSG annealing role and a source / drain annealing role, and the BPSG flow is improved by the effect of the relatively high temperature source / drain annealing process. By thinly depositing the thickness of the primary BPSG film, the flow effect can be doubled to completely remove the slit voids formed between the gate electrodes after the growth of the first BPSG film, as well as the source / drain annealing in the thin state of the BPSG film. Source / drain annealing that proceeds immediately after source / drain ion implantation in prior art, i.e. before etch stop film deposition In the same advantage it can be removed without any voids changes in characteristics of the transistors.

또한, 본 발명의 제조방법은 추가의 마스크 공정등 까다로운 공정 추가없이 기존에 적용되던 공정을 이용하여 쉽게 적용할 수 있다는 이점이 있다.In addition, the manufacturing method of the present invention has the advantage that it can be easily applied using a conventionally applied process without the addition of a difficult process such as additional mask process.

Claims (5)

반도체 소자의 층간절연막 제조 방법에 있어서,In the method of manufacturing an interlayer insulating film of a semiconductor device, 반도체 기판위에 게이트 전극과 그 측면에 사이드월 스페이서를 형성하는 단계와;Forming a gate electrode on the semiconductor substrate and sidewall spacers on the side thereof; 상기 게이트 전극 및 사이드월 스페이서가 있는 상태에서 소스/드레인 이온주입후 반도체 기판 전면에 식각 정지막을 증착하는 단계와; Depositing an etch stop layer on the entire surface of the semiconductor substrate after source / drain ion implantation in the state where the gate electrode and the sidewall spacer are present; 상기 식각 정지막위에 1차 BPSG막을 증착하고 어닐링하는 단계 및 Depositing and annealing a first BPSG film on the etch stop layer; 상기 1차 BPSG막위에 2차 BPSG막을 증착하고 어닐링한 후 평탄화를 위한 CMP를 진행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 층간 절연막 제조방법. And depositing a second BPSG film on the first BPSG film, annealing the same, and then performing CMP for planarization. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 사이드월 스페이서는 실리콘 질화막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 층간 절연막 제조방법.The sidewall spacer is a method of manufacturing an interlayer insulating film of a semiconductor device, characterized in that the silicon nitride film. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 식각 정지막은 실리콘 질화막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 층간절연막 제조방법.The etch stop layer is a method of manufacturing an interlayer insulating film of a semiconductor device, characterized in that the silicon nitride film. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1차 BPSG막의 두께는 500Å 내지 2,000Å인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 층간절연막 제조 방법.The primary BPSG film has a thickness of 500 kPa to 2,000 kPa. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1차 BPSG막을 어닐링하는 단계는 소스/드레인 어닐링을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 층간 절연막 제조 방법.And annealing the primary BPSG film to simultaneously perform source / drain annealing.
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