KR20000027822A - 반도체장치의 층간절연막 형성 방법 - Google Patents

반도체장치의 층간절연막 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 배선간의 절연을 위한 절연막 형성시 수분 감소를 위해 TEOS를 기반으로 CVD공법에 의해 실리콘산화막을 형성할 때 플루오르계 가스를 주입함과 아울러 후속 열공정을 진행하여 수분흡착을 방지할 수 있도록 한 반도체장치의 층간절연막 형성 방법에 관한 것으로, 반도체 기판(10)상에 금속배선(20)을 형성하는 단계와, 금속배선(20)후 플루오르계 가스를 주입하면서 CVD 공법으로 층간절연막(30)을 형성하는 단계와, 층간절연막(30) 형성후 후속 열공정을 진행하는 단계로 이루어져 SiOF막과 상기 SiOF막 표면에 Si-N 결합이 형성되어 수분 흡착을 방지함으로서 소자의 특성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

Description

반도체장치의 층간절연막 형성 방법
본 발명은 반도체장치의 층간절연막 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 배선간의 절연을 위한 절연막 형성시 수분 감소를 위해 TEOS를 기반으로 CVD공법에 의해 실리콘산화막을 형성할 때 플루오르계 가스를 주입함과 아울러 후속 열공정을 진행하여 수분흡착을 방지할 수 있도록 한 반도체장치의 층간절연막 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 장치는 고집적화에 따라 셀의 크기와 금속 배선의 피치(pitch)가 동시에 감소하게 되었다. 이러한 금속 배선 피치의 감소는 배선 저항을 증가시키며 인접한 배선간에 형성되는 정전용량을 증가시켜 소자로부터 원하는 동작 속도를 획득하는데 어려움이 있었다. 이를 위해 반도체 장치는 2층 이상의 다층 배선을 요구하게 되었으며, 이러한 다층 배선 공정에서 하부 금속 배선 패턴 위에 상부 금속 배선의 패턴을 형성하는데 있어서 전기적인 절연 역할을 하는 층간절연막을 형성하게 된다.
도1에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(10) 상에 금속배선(20)을 형성한 후 TEOS(TEOS : Tetra-Ethyl Ortho Silicate)를 기반으로 CVD공법에 의해 실리콘산화막(30)을 형성하게 되는데, 실리콘산화막(30) 형성시 Si-OH 결합으로 수분 흡착력이 높고 열처리공정을 진행하지 않음으로써 수분 흡착력이 높아 금속배선(20) 형성시 수분 흡착으로 금속배선(20)이 부식되어 단선의 위험이 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체장치의 제조공정중 금속배선간의 상호 절연을 위한 실리콘산화막에 의한 층간절연막의 형성시 수분 흡착력이 낮도록 형성하는 반도체장치의 층간절연막 형성 방법을 제공함에 있다.
도1은 본 발명에 의한 반도체장치의 층간절연막 형성 방법을 설명하기 위한 층간절연막의 단면도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
10 : 기판 20 : 금속배선
30 : 층간절연막
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 반도체 기판상에 금속배선을 형성하는 단계와, 금속배선후 플루오르계 가스를 주입하면서 CVD 공법으로 층간절연막을 형성하는 단계와, 층간절연막 형성후 후속 열공정을 진행하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
위와 같은 방법에 의한 층간절연막은 TEOS를 기반으로 CVD공법에 의해 형성될 때 플루오르계 가스의 주입으로 실리콘산화막에 플루오르 원자가 결합되어 수분 흡착력을 저하시키고 후속열공정시 산화질소분위기에서 진행함으로써 실리콘과 질소의 결합이 형성되어 수분흡착을 방지할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.
도1은 종래기술의 설명부분에서 언급된 바와 같이 실리콘 기판 위에 금속배선을 형성한 후 층간절연막을 형성한 상태를 나타낸 단면도이다.
실리콘 기판(10)과 금속배선(20)은 종래의 일반적인 방법으로 형성한다. 그런다음 TEOS를 기반으로 한 CVD 공법을 진행하여 실리콘산화막(30)을 증착하는데 이때 플루오프계 물질인 C2F6가스를 흘려 F-Si-F의 구조를 형성하여 SiOF막을 형성한다.
CVD 공법시 TEOS를 기반으로 한 실리콘산화막(30)의 형성조건은 TEOS와 O2와, He을 각각 220 SCCM, 온도 25℃, 습도 50%, RF 파워를 250∼450W를 사용하여 진행한다. 그리고 C2F6가스는 50∼100 SCCM을 사용하는 것을 특징으로 한다.
그런다음 수분 흡착력을 더욱 줄이기 위해 층간절연막(30)을 형성한 후 후속 열공정을 진행한다. 후속 열공정은 SiOF 막의 형성시 C2F6가스를 75 SCCM을 사용했을 시 N2O 플라즈마의 압력을 0.7 Torr, 온도 350 ℃, RF 파워 250 W에서 30분 동안 실시한다. 그러면 SiOF막이 더욱 안정된 F-Si-F 결합이 유지되고 막 표면에 Si-N 결합이 형성되어 수분 흡착을 막게된다.
상기한 바와 같이 본 발명은 금속 배선간 절연을 위한 TEOS를 기반으로 한 CVD 공법에 의해 층간절연막 형성시 플루오르계 가스를 흘려보내 수분 흡착력이 약한 SiOF막을 형성하고 후속 열공정을 진행하여 SiOF막을 더욱 안정되게 하며 표면에 Si-N 겹합으로 수분흡착을 막음으로서 소자특성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 반도체 기판상에 금속배선을 형성하는 단계와,
    금속배선후 플루오르계 가스를 주입하면서 CVD 공법으로 층간절연막을 형성하는 단계와,
    층간절연막 형성후 후속 열공정을 진행하는 단계
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치의 층간절연막 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플루오르계 가스는
    C2F6인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 층간절연막 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 C2F6는
    50∼100 SCCM을 흘려보내는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 층간절연막 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 CVD 공법은
    TEOS와 O2와 He을 각각 220 SCCM, 온도 25℃, 습도 50%, RF 파워를 250∼450W를 사용하여 진행하는 것
    을 특징으로 한 반도체장치의 층간절연막 형성 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 후속 열공정은
    SiOF 막의 형성시 C2F6가스를 75 SCCM을 사용했을 시 N2O 플라즈마의 압력을 0.7 Torr, 온도 350 ℃, RF 파워 250 W에서 30분 동안 실시하는 것
    을 특징으로 하는 반도체장치의 층간절연막 형성 방법.
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