KR19990005862A - 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 화학적기계연마(CMP) 공정에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

화학적기계연마 공정은 공정의 특성상 웨이퍼의 가장자리가 중심 부위보다 더 빨리 연마되는데, 특히 연마 대상막의 중심 부위 두께가 가장자리 보다 더 두꺼울 경우 균일도가 매우 나빠지는 문제점이 발생함.

3. 발명의 해결방법의 요지

이온주입 공정을 이용하여 연마 대상막에 일정 에너지와 도우즈량을 변화시켜 연마 대상막내 결함을 분포시킴으로써, 화학적기계연마 공정시 식각률의 차이를 만들어 연마 균일도를 향상시킴.

4. 발명의 중요한 용도

반도체 소자의 화학적기계연마 공정.

Description

반도체 소자의 제조 방법

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 화학적기계연마(CMP) 공정에 관한 것이다.

화학적기계연마 공정은 패드에 의한 연마 압력의 분포 및 연마제 공급 경로등의 공정 특성상, 웨이퍼 내의 중앙 부위에 비해 가장자리가 빨리 연마되는 특성을 나타내며, 연마량이 증가함에 따라 연마 균일도는 더욱 나빠진다.

종래에는 웨이퍼 내의 두께 분포에 대한 관심은 크지 않았고 단지 증착시 균일도가 좋은 상태이면 최상이라는 생각이었으나, 연마 대상막의 웨이퍼 내의 두께 분포는 화학적기계연마 공정에서 매우 중요하며, 특히 연마 대상막에 대한 웨이퍼 중심 부위의 두께가 가장자리에 비해 두꺼울 경우, 연마 공정 후의 그 차이는 더욱 크게 되어 연마 균일도를 매우 나쁘게 한다. 더우기 연마 대상막 내부에 폴리실리콘층이 및 금속 패턴이 있는 경우는 위와 같은 이유로 인하여 웨이퍼의 가장자리에 폴리실리콘층 및 금속이 노출되는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서 화학적기계연마 공정 진행시 연마 대상막의 식각률을 변화시키기 위해 위해 붕소(B) 및 인(P)의 농도를 변화시켜 연마 대상막을 증착하고 있지만 균일도 향상에 한계가 있다.

따라서 본 발명은 화학적기계연마 공정에서 연마 대상막에 이온을 주입하여 연마대상막의 식각률을 변화시킴으로써 연마 균일도를 향상시키는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 하부 형성막 상에 증착된 연마대상막의 중심 부위와 가장자리 부위에 선택적으로 이온 주입 송정을 실시한 후, 일정 두께까지 식각률을 변화시킨 후, 화학적기계연마 공정을 실시하여 연마대상막을 평탄화 시키는 단계로 이루어짐과, 상기 산화막의 중심 부위와 가장자리 부위에 에너지를 선택적으로 변화시켜 이온 주입하여 일정 두께까지 식각률을 변화시킨 후, 화학적기계연마 공정을 실시하여 산화막을 평탄화 시키는 단계로 이루어진 것을 특징한다.

도 1(a) 내지 도 1(c)는 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 도시한 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

11 : 실리콘 기판 12 및 12A : 연마 대상막

13 : 포토레지스트층

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 현재 화학적기계연마 공정을 진행하기전 상태의 웨이퍼 단면도로써 실리콘 기상(11)상의 연마 대상막(12)이 중심 부위의 두께가 두껍고 가장자리 부위가 얇은 상태를 보여주고 있다. 화학적기계연마 공정을 실시하면 웨이퍼의 가장자리 부위가 중앙 부위보다 더 빠르게 연마되므로 연마 전에 비해 가장자리 부위와 중심 부위의 두께 차이가 더욱 커진다.

따라서 도 1(b)와 같이 중심 부위와 가장자리 부위를 구분하여 이온 주입 공정을 실시함으로써 중심 부위와 가장자리 부위간의 식각률에 차이를 생기게 한다. 즉, 주입 도우즈(dose)량과 에너지 분포에 따른 연마 대상막(12)내 일정 두께에 결함을 분포시킴으로써, 화학적기계연마 공정시 결함에 의한 선택적 식각률의 변화가 가능하여 정확한 연마 조절이 가능할 뿐만 아니라, 일정 두께까지 식각률을 변화시킬 수 있다.

연마 대상막(12)이 BPSG막일 경우는 높은 전류 이온 인플랜터(high current ion implanter)를 이용하여 붕소(B) 및 인(P)을 선택적으로 도핑(doping)시켜 연마 대상막(12)의 부위별 식각률을 변화 시킨다. 이 때 붕소 및 인의 도핑 농도가 3E15 ions/㎠ 이상이 되도록 높은 도핑(high doping)을 실시한다. 또한 연마 대상막(12)이 산화막일 경우는 높은 에너지 이온 인플랜터(high energy ion implanter)를 이용하여 에너지를 선택적으로 변화시켜 이온을 주입함으로써 연마 대상막(12)의 부위별 식각률을 변화시킨다. 이 때 200 keV ∼ 1600 KeV의 에너지를 사용하여 도판트(dopant)는 31P/11B, 도우즈(dose)는 1.0E13 ions/㎠ ∼ 1.0E15 ions/㎠의 농도가 되도록 이온 주입한다. 도면 번호 13은 중앙 부위와 가장자리 부위를 구분하기 위한 포토레지스트층으로 선택적으로 이온 주입을 가능하게하기 위한 보호막의 역할을 한다.

위와 같이 이온 주입으로 중앙 부위의 식각률을 크게하거나, 가장자리 부위의 식각률을 작게 변화시킨 연마 대상막(12A)에 화학적기계연마 공정을 실시하면 중심 부위와 가장자리 부위의 연마 정도에 차이가 생기므로 도 1(c)와 같이 균일한 두께의 연마 대상막(12A)을 얻을 수 있다. 따라서 연마 대상막 내부에 A와 같은 폴리실리콘층이나 금속 패턴이 있는 경우에도, 연마 대상막(12A)의 가장자리가 과도 연마됨으로 인해 A와 같은 패턴의 모서리가 노출됨을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 화학적기계연마 공정에서 중심 부위와 가장자리 부위간에 생기는 단차를 이온 주입 공정의 선택적 도핑을 이용하여 감소시킬 수 있다. 특히 연마 대상막이 BPSG막인지 산화막인지에 따라 이온 주입 방법을 변화시켜 도핑함으로써 식각률을 변화시키므로, 신뢰성과 재현성이 있고 공정 제어가 용이하므로 실제 소자 제조 공정에 적용이 용이하다. 또한 선택적 도핑의 유일한 방법이므로 중심 부위와 가장자리 부위간 연마 후 신뢰할 수 있는 균일한 두께의 연마 대상막을 얻을 수 있어 화학적기계연마 공정을 안정적으로 소자 제조에 적용시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 하부 형성막 상에 증착된 연마대상막의 중심 부위와 가장자리 부위에 선택적으로 이온 주입 공정을 실시한 후, 일정 두께까지 식각률을 변화시킨 후, 화학적기계연마 공정을 실시하여 연마대상막을 평탄화 시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연마대상막은 BPSG막 및 산화막중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 BPSG막의 도핑 농도는 적어도 3E15 ions/㎠ 이 되도록 도핑하는 것을 특징으로하는 반도체 소자의 제조 방법.
4. 상기 산화막의 중심 부위와 가장자리 부위에 에너지를 선택적으로 변화시켜 이온 주입하여 일정 두께까지 식각률을 변화시킨 후, 화학적기계연마 공정을 실시하여 산화막을 평탄화 시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 산화막에 이온 주입시 에너지는 200 KeV 내지 1600 KeV의 범위 내에서 선택적으로 변화시켜 사용하는 것을 특징으로하는 반도체 소자의 제조 방법.
6. 제 4항에 있어서, 상기 이온 주입에 사용되는 도판트는 31P/11B 인것을 특징으로하는 반도체 소자의 제조 방법.
7. 제 4항에 있어서, 상기 이온 주입에 사용되는 도우즈는 농도가 1.0E13 내지 1.0E15 ions/㎠ 인것을 특징으로하는 반도체 소자의 제조 방법.