KR19980055719A - 반도체 소자의 층간 절연막 형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 층간 절연막 형성방법에 관한 것으로, 소정의 제조공정을 마친 실리콘 기판 상에 다층 금속층을 형성할 때 다층 금속층 사이에 층간 절연막 형성시 하부에 형성되는 금속층간 절연막은 압축응력이 높고 상부로 갈수록 인장응력이 높은 층간 절연막을 단계적으로 형성하여 실리콘 기판의 휨 현상을 억제하므로써 소자의 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 층간 절연막 형성방법에 관한 것으로, 특히 실리콘 기판에 가해지는 압력을 감소시킬 수 있는 다층의 금속층간 절연막을 형성할 수 있는 반도체 소자의 층간 절연막 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조공정중 층간 절연 및 단차 완화를 위하여 규소 산화막 또는 BPSG(Borophospho Silicate Glass)을 사용한다.
종래에는 금속층간 절연막을 형성할 때 층 구분없이 동일물질을 사용하거나 동일 스트레스(Stress) 값을 갖는 물질을 사용하였다. 주로 사용되는 물질은 화학 기상 증착방법(Chemical Vapor Deposition : CVD)으로 응축압력(Compressive Stress)을 가지는 규소 산화막을 사용하여 대략 -10E1 dyne/㎠ 보다 적은 영역으로 국한되어 사용되고 있다. 이와 같이 계속적으로 쌓여가는 금속층간 절연막을 동일 스트레스의 물질로 적층할 경우 실리콘 기판에 가해지는 스트레스는 갈수록 가중되어 실리콘 기판의 힘이 유발된다. 실리콘 기판의 휨 현상은 주로 광역 평탄화를 위하여 금속층간 절연막을 CMP(Chemical Mechanical Polishing)공정에 의해 평탄화 시킬 때 발생된다. 이는 후속 공정을 진행할 때 사진공정에서의 디포커스(Defocus) 현상을 유발시킬 뿐 아니라 금속공정 진행시나 기타 화학 기상 증착 공정 진행시 챔버 내에서 웨이퍼의 정렬(Alinment)을 제대로 할 수 없어 공정 진행이 어렵게 된다. 이러한 금속층 패턴이 5층 이상으로 이루어질 경우 문제는 더욱 심각하게 대두된다.
따라서 본 발명은 다층 금속측을 형성할 때 다층 금속층 사이에 층간 절연막 형성시 하부에 형성되는 층간 절연막은 압축응력이 높고 상부로 갈수록 인장응력(Tensile Stress)이 높은 층간 절연막을 단계적으로 형성하므로써 실리콘 기판에 가해지는 압력을 감소시킬 수 있는 반도체 소자의 층간 절연막 형성방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 층간 절연막 형성방법은 소정의 공정을 거쳐 실리콘 기판 상에 절연막을 형성하는 단계와, 절연막상에 제 1 금속층 패턴을 형성한 후 실리콘 기판의 전체 상부면에 제 1 금속층간 간 절연막을 형성하는 단계와, 제 1 금속층간 절연막 상에 제 2 금속층 패턴을 형성한 후실리콘 기판의 전체 상부면에 제 2 금속층간 절연막을 형성하는 단계와, 제 2 금속층간 절연막 상에 제 3 금속층 패턴을 형성한 후 실리콘 기판의 전체 상부면에 제 3 금속층간 절연막을 형성하는 단계와, 제 3 금속층간 절연막 상에 제 4 금속층 패턴을 형성한 후 실리콘 기판의 전체 상부면에 제 4 금속층간 절연막을 형성하는 단계로 이루어지며 상기 제 1 금속층간 절연막은 -3.0E9 내지 -1.0E10 dyne/㎠의 압축응력을 갖는 물질로 형성되고, 상기 제 2 금속층간 절연막은 -5.0E8 내지 -3.0E9 dyne/㎠의 압축응력을 갖는 물질로 형성되며 상기 제 3 금속층간 절연막은 -5.0E7 내지 -5.0E8 dyne/㎠의 압축응력을 갖는 물질로 형성된다.
도 1a 내지 1d는 본 발명에 따른 반도체 소자의 층간 절연막 형성방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.
도 2 는 다른 실시예로서 반도체 소자의 층간 절연막 형성방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 및 11 : 실리콘 기판2 및 12 : 절연막
3A 및 13A : 제 1 금속층 패턴3B 및 13B : 제 2 금속층 패턴
3C : 제 3 금속층 패턴3D : 제 4 금속층 패턴
4A 및 14A : 제 1 금속층간 절연막4B 및 14B : 제 2 금속층간 절연막
4C 및 14C : 제 3 금속층간 절연막4D : 제 4 금속층간 절연막
이하, 본 발명에 따른 층간 절연막 형성방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 1d는 층간 절연막 형성방법을 설명하기 위한 소자의 단면도로서, 도 1a는 소정의 공정을 거쳐 실리콘 기판(1) 상에 절연막(2)을 형성한 후 이 절연막(2) 상에 제 1 금속층 패턴(3A)을 형성하고, 실리콘 기판(1)의 전체 상부면에 제 1 금속층간 절연막(4A)을 형성한 상태를 도시한다. 상기 제 1 금속층간 절연막(4A)은 압축응력이 -3.0E9 내지 -1.0E10 dyne/㎠을 갖는 물질로 형성된다.
도 1b는 제 1 금속층간 절연막(4A) 상에 제 2금속층 패턴(3B)을 형성한 후 실리콘 기판(1)의 전체 상부면에 제 2금속층간 절연막(4B)을 형성한 상태를 도시한다. 상기 제 2 금속층간 절연막(4B)은 압축응력이 대략 -5.0E8 내지 -3.0E9 dyne/㎠을 갖는 물질로 형성된다.
도 1c는 제 2 금속층간 절연막(4B)상에 제 3 금속층 패턴(3C)을 형성한 후 실리콘 기판(1)의 전체 상부면에 제 3 금속층간 절연막(4C)을 형성한 상태를 도시한다. 상기 제 3 금속층간 절연막(4C)은 압축응력이 -5.0E7 내지 -5.0E8 dyne/㎠을 갖는 물질로 형성된다.
도 1d는 제 3 금속층간 절연막(4C) 상에 제 4 금속층 패턴(3D)을 형성한 후 실리콘 기판(1)의 전체 상부면에 제 4 금속층간 절연막(4D)을 형성한 상태를 도시한다. 상기 제 4 금속층간 절연막(4D)의 인장응력을 갖는 산화막으로써 FSG(Fluorosilica Glass) 또는 PSG(Phospho Silica Glass) 또는 SOG(Spin On Glass)로 이루어진다.
본 실시예에서는 4층 구성을 갖는 금속층간 절연막에 대해서만 설명하였으나 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 2층 이상의 구조를 갖는 금속층간 절연막을 형성하는 방법에 적용할 수 있음은 물론이며 4층 이상의 구조를 갖는 금속층간 절연막 형성시에 제 4 금속층간 절연막(4D) 이후의 금속층간 절연막은 스트레스에 관계없이 증착시켜도 무방하다.
도 2 는 다른 실시예로서 금속층간 절연막 형성방법을 설명하기 위한 소자의 단면도를 도시한다. 소정의 제조공정을 거쳐 실리콘 기판(11)상에 절연막(12)을 형성한 후 이 절연막(12) 상에 제 1 금속층 패턴(13A)을 형성하고, 실리콘 기판(11)의 전체 상부면에 제 1 내지 제 3 금속층간 절연막(14A 내지 14C)을 순차적으로 형성한 다음 제 3 금속층간 절연막(14C) 상에 제 2 금속층 패턴(13B)을 형성한 상태를 도시한다. 상기 제 1 금속층간 절연막(14A)은 응축압력이 높은 물질로 이루어지며 제 3 금속층간 절연막(14C)은 인장압력이 높은 물질로 이루어진다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 소정의 제조공정을 마친 실리콘기판 상에 다층 금속층을 형성할 때 다층 금속층 사이에 층간 절연막 형성시 하부에 형성되는 금속층간 절연막은 압축응력이 높고 상부로 갈수록 인장응력이 높은 층간 절연막을 단계적으로 형성하여 실리콘 기판의 휨 현상을 억제하여 후속 공정을 용이하게 하므로써 소자의 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (3)
- 반도체 소자의 층간 절연막 형성방법에 있어서,소정의 공정을 거쳐 실리콘 기판 상에 절연막을 형성하는 단계와,상기 절연막상에 제 1 금속층 패턴을 형성한 후 실리콘 기판의 전체 상부면에 제 1 금제 1 금속층간 절연막을 형성하는 단계와,상기 제 1 금속층간 절연막 상에 제 2 금속층 패턴을 형성한 후 상기 실리콘 기판의 전체 상부면에 제 2 금속층간 절연막을 형성하는 단계와,상기 제 2 금속층간 절연막 상에 제 3 금속층 패턴을 형성한 후 상기 실리콘 기판의 전체 상부면에 제 3 금속층간 절연막을 형성하는 단계와,상기 제 3 금속층간 절연막 상에 제 4 금속층 패턴을 형성한 후 실리콘 기판의 전체 상부면에 제 4 금속층간 절연막을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 층간 절연막 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 금속층간 절연막은 -3.0E9 내지 -1.0E10 dyne/㎠의 압축응력을 갖는 물질로 형성되고, 상기 제 2 금속층간 절연막은 -5.0E8 내지 -3.0E9 dyne/㎠의 압축응력을 갖는 물질로 형성되며 상기 제 3 금속층간 절연막은 -5.0E7 내지 -5.0E8 dyne/㎠의 압축응력을 갖는 물질로 형성되고, 마지막으로 상기 제 4 금속층간 절연막은 인장응력을 갖는 산화막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 층간 절연막 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 4 금속층간 절연막은 FSG, PSG 또는 SOG 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 층간 절연막 형성방법.
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