KR100723788B1 - 반도체 소자의 화학적 기계적 연마 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 화학적 기계적 연마 방법에 관한 것으로, 화학적 기계적 연마를 실시하는 과정에서 연마되는 막이 수화되었을 경우의 경도를 고려하여, 수화되기 전의 막의 경도보다는 낮고 수화된 막의 경도보다는 높은 경도를 갖는 입자를 사용하여 화학적 기계적 연마를 실시함으로써, 스크래치(Scratch)와 같은 연마 손상이 발생되는 것을 방지하여 화학적 기계적 연마 공정의 신뢰성 및 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 화학적 기계적 연마 방법이 개시된다.
화학적 기계적 연마, SiO2, SiOH, 슬러리, 경도
Description
본 발명은 반도체 소자의 화학적 기계적 연마 방법에 관한 것으로, 특히 막의 상부를 연마하는 과정에서 스크래치와 같은 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자의 화학적 기계적 연마 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판의 상부에 반도체 소자를 형성하기 위한 여러 요소가 소정의 패턴으로 형성된 후에는 후속 공정에서 형성될 상부 요소와 하부 요소의 전기적인 절연을 위하여 전체 상부에 층간 절연막이 형성된다. 이때, 층간 절연막의 하부에서는 하부 요소의 패턴에 의해 발생된 단차가 발생되고, 이러한 단차는 층간 절연막의 상부에도 유사한 형태로 나타난다. 이러한 단차를 제거하기 위하여 화학적 기계적 연마 공정으로 층간 절연막의 상부를 평탄화한다.
한편, 화학적 기계적 연마는 단차를 제거하기 위하여 실시될 뿐만 아니라, 특정 막의 두께를 줄이기 위하여 실시되기도 하며, 특정 막 상부의 또 다른 막을 제거하기 위해서도 실시된다.
이때, 화학적 기계적 연마에서 연마되는 막과 비슷한 경도를 갖는 입자가 슬러리로 사용된다. 이는, 화학적 기계적 연마를 실시하는 과정에서, 연마되는 막이수화되어 수화되기 전보다 막질이 약화되기 때문이다.
예를 들어, 화학적 기계적 연마를 실시하는 과정에서, 연마되는 막의 경도가 슬러리에 포함된 입자의 경도보다 클 경우 슬러리에 포함된 입자에 의하여 막의 표면에 연마 손상이 발생된다. 이때, 손상은 스크래치의 형태로 나타난다.
따라서, 막이 수화되는 것을 고려하지 않고 연마되는 막과 비슷한 경도를 갖는 입자가 슬러리로 사용하여 화학적 기계적 연마를 실시할 경우 스크래치와 같은 연마 손상에 의해 소자의 결함을 유발시킬 수 있다. 이로 인하여, 화학적 기계적 연마 공정의 신뢰성이 저하되고, 소자의 특성이 저하되는 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명은 화학적 기계적 연마를 실시하는 과정에서 연마되는 막이 수화되었을 경우의 경도를 고려하여, 수화되기 전의 막의 경도보다는 낮고 수화된 막의 경도보다는 높은 경도를 갖는 입자를 사용하여 화학적 기계적 연마를 실시함으로써, 스크래치(Scratch)와 같은 연마 손상이 발생되는 것을 방지하여 화학적 기계적 연마 공정의 신뢰성 및 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 화학적 기계적 연마 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 화학적 기계적 연마 방법은 연마하려는 막의 경도와 상기 막이 수화된 상태의 경도의 사이 값을 갖는 입자를 화학적 기계적 연마용 슬러리에 포함시킨 상태에서 상기 막에 대하여 화학적 기계적 연마 공정을 실시함으로써 상기 막의 표면에 스크래치가 발생되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 막이 SiO2일 경우 경도가 600kg/mm2 내지 1120kg/mm2인 입자를 슬러리에 포함시킨다.
이하, 본 발명의 실시예로써, 화학적 기계적 연마 공정 시 SiO2를 연마하는 방법을 설명하기로 한다.
SiO2의 경도는 1120kg/mm2이다. 그러나, 화학적 기계적 연마를 실시하는 과정에서 SiO2가 SiOH로 수화되면 SiO2의 경도는 수화되기 전의 경도의 50%정도로 줄어든다. 즉, SiO2가 수화되면, SiO2의 경도는 약 600kg/mm2가 된다.
SiO2의 경도가 1120kg/mm2이므로, 종래에는 경도가 약 1120kg/mm2인 입자를 이용하여 SiO2를 연마했다. 이러한 경우, SiO2가 수화되어 경도가 600kg/mm2로 낮아지면 입자의 경도가 상대적으로 더 높아지므로, SiO2에 막에 스크래치와 같은 연마 손상이 발생된다.
따라서, 본 발명에서는 SiO2를 연마할 때 경도가 600kg/mm2 내지 1120kg/mm2인 입자를 이용함으로써, SiO2에 연마 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기에서 서술한 화학적 기계적 연마 방법은 SiO2뿐만 아니라, 다른 어떠한 막을 연마할 때도 해당 막이 수화되기 전 경도와 수화된 후의 경도에 따라 중간 정도의 경도를 갖는 입자를 사용하여 화학적 기계적 연마를 실시함으로써 스크래치와 같은 연마 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이때, 반도체 공정에서 제조되는 막의 경도와 수화된 막의 경도는 공지된 데이터이므로, 이를 통해 중간 값을 갖는 입자를 선택하여 화학적 기계적 연마를 실시하는 데에는 어려움이 없다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 연마되는 막의 경도와 해당 막이 수화된 후의 경도의 사이 값을 갖는 입자를 선택하여 화학적 기계적 연마를 실시함으로써, 화학적 기계적 연마 공정의 신뢰성을 향상시키고, 이로써 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
Claims (2)
- 연마하려는 막의 경도와 상기 막이 수화된 상태의 경도의 사이 값을 갖는 입자를 화학적 기계적 연마용 슬러리에 포함시킨 상태에서 상기 막에 대하여 화학적 기계적 연마 공정을 실시함으로써 상기 막의 표면에 스크래치가 발생되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 화학적 기계적 연마 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 막이 SiO2일 경우 경도가 600kg/mm2 내지 1120kg/mm2인 입자를 상기 슬러리에 포함시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 화학적 기계적 연마 방법.
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