KR20010004225A - 반도체소자의 평탄화방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체기판 소정영역의 셀지역에 형성된 커패시터 상부에 하부층이 그 상부층보다 식각율이 낮은 물질로 평탄화층을 형성하는 단계와, 상기 평탄화층을 일정두께 식각하여 상기 셀지역와 그 주변의 주변회로지역간의 단차를 완화시키는 단계, 및 상기 평탄화된 기판상에 금속배선을 형성하는 단계를 포함하는 반도체소자의 평탄화방법을 제공함으로써 반도체소자의 셀과 주변회로영역간의 단차 심화현상을 해결하기 위해 적용되는 CTR공정의 습식식각시 발생하는 커패시터전극과 금속배선간의 브릿지를 방지하여 수율향상 및 소자특성 개선의 효과를 얻을 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 반도체소자의 평탄화방법에 관한 것으로, 특히 반도체소자의 셀영역과 주변회로영역간의 평탄화공정에 관한 것이다.
반도체 기억소자의 고집적화로 소자내의 셀영역과 주변회로영역간의 단차가 커지면서 금속라인을 콘택홀내에 매립하는 문제가 대두되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 방법으로 셀지역의 커패시터 형성으로 생기는 셀지연과 주변회로지역간의 단차를 감소시키는 공정을 도 1a 및 1b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1a에 나타낸 바와 같이 커패시터(10)가 형성된 셀지역과 그 주변의 주변회로지역 상부에 BPSG(11)를 증착하고 리플로우하여 평탄화한 후, 감광막(12)을 주변회로지역상에만 선택적으로 형성한 다음, 셀지역 상부의 BPSG막만을 선택적으로 소정 두께(A)만큼 습식식각하여 셀과 주변회로영역간의 단차를 완화시킨다. 이 공정을 CTR(cell topology reduction)이라고 한다.
현재 CTR공정을 적용할 경우, 도 1b에 나타낸 바와 같이 웨이퍼내의 다이(die)의 끝단 부분에 있는 셀과 주변회로지역간의 단차 발생지역의 상대적으로 얇은 BPSG막이 습식식각으로 모두 없어지게 되어 커패시터전극(10)이 노출되면서 이후의 금속라인(15)과 커패시터 전극(10)간의 브릿지(B)를 유발하게 된다. 이는 반도체 기억소자의 수율저하의 결정적인 원인이 될 뿐만 아니라 브릿지가 발생한 라인을 대체할 수 있는 리던던시 워드라인(Redundancy word line)마저 브릿지를 일으키게 되면 소자 수율 및 성능에 치명적인 결과를 초래하게 된다. 실제로 이와 같은 문제점이 발생하고 있으며, 도 2의 사진은 이를 보여주고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 커패시터 전극 형성후, 종래의 BPSG막보다 습식식각율이 낮은 TEOS나 USG(undoped silicate glass)막을 추가로 증착하거나 BPSG막 증착시 그 하부에 불순물을 없앤 USG막을 일정두께로 증착함으로써 반도체소자의 셀과 주변회로지역간의 단차를 완화시키는 반도체소자의 평탄화방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체소자의 평탄화방법은 반도체기판 소정영역의 셀지역에 형성된 커패시터 상부에 하부층이 그 상부층보다 식각율이 낮은 물질로 평탄화층을 형성하는 단계와, 상기 평탄화층을 일정두께 식각하여 상기 셀지역와 그 주변의 주변회로지역간의 단차를 완화시키는 단계, 및 상기 평탄화된 기판상에 금속배선을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
도 1a 및 1b는 종래 기술에 의한 반도체소자의 평탄화방법을 도시한 공정순서도,
도 2는 실제 공정에서 발생한 커패시터전극과 금속배선과의 브릿지를 보여주는 사진,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체소자의 평탄화방법을 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체소자의 평탄화방법을 도시한 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
30,40.커패시터 전극 31.TEOS 또는 USG
32,42.BPSG막 33,43.금속배선
41.BPSG의 USG화된 부분
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3에 본 발명의 일실시예에 따른 반도체소자의 평탄화방법을 나타내었다. 도 3을 참조하면, 셀영역에 형성된 커패시터 상부에 BPSG보다 습식식각율이 낮은 물질로서, 예컨대 TEOS나 MTO(medium temperature oxide) 또는 USG(31)를 CVD와 같은 증착방법을 이용하여 증착한 후, 기판 전면에 평탄화층으로서 BPSG막(32)을 형성한 다음, 이를 일정두께 식각하고, 소정영역에 금속콘택을 형성하고 금속배선(33)을 형성한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체소자의 평탄화방법을 나타낸 것으로, BPSG막의 증착조건을 조절하는 방법에 관한 것이다. 즉, BPSG막은 장비에서 컨베이어식으로 벨트를 따라 반응가스가 유출되는 가스 인젝터(gas injector)를 지나면서 증착되는데, 이때 인젝터에서 B, P 반응가스의 유입을 차단하고 벨트의 속도를 조절하면, 상기 실시예에서와 같이 추가 증착공정을 진행하지 않고도 바로 하부층이 USG화(41)된 BPSG막(42)을 얻을 수 있으며, 벌크 BPSG막과 BPSG 하부층인 USG막은 식각선택비가 있으므로 CTR공정에서 나타나는 커패시터전극(40)과 금속배선(43)과의 브릿지를 방지할 수 있다.
상기 BPSG는 증착후 노(furnace)나 RTP(rapid thermal process)를 이용하여 약 600-1000℃로 열처리하여 리플로우한다. BPSG막의 두께는 3000-15000Å로 하며, B의 wt%는 2-6, P의 wt%는 2-6으로 하는 것이 바람직하다. 상기 BPSG막 하부의 USG화되는 층의 두께는 50-1500Å이 되도록 하고, BPSG의 증착온도는 350-600℃로 하는 것이 바람직하다.
상기 추가되는 TEOS 또는 USG막의 두께는 50-1500Å으로 하는 것이 바람직하다.
상기 BPSG막의 식각은 BOE에 의한 습식식각을 이용하며, NH4F/HF를 5-400으로 하여 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 습식식각을 이용하지 않고 F기를 이용하여 건식식각으로 BPSG막을 식각하는 것도 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
본 발명에 의하면, 반도체소자의 셀과 주변회로영역간의 단차 심화현상을 해결하기 위해 적용되는 CTR공정의 습식식각시 발생하는 커패시터전극과 금속배선간의 브릿지를 방지함으로써 수율향상 및 소자특성 개선의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은 새로운 장비나 별도의 장치의 준비없이 기존 장비를 이용하여 반도체소자의 평탄화공정을 수행할 수 있다.
Claims (13)
- 반도체기판 소정영역의 셀지역에 형성된 커패시터 상부에 하부층이 그 상부층보다 식각율이 낮은 물질로 평탄화층을 형성하는 단계와,상기 평탄화층을 일정두께 식각하여 상기 셀지역와 그 주변의 주변회로지역간의 단차를 완화시키는 단계, 및상기 평탄화된 기판상에 금속배선을 형성하는 단계를 포함하는 반도체소자의 평탄화방법.
- 제1항에 있어서,하부층이 그 상부층보다 식각율이 낮은 물질로 평탄화층을 형성하는 단계는 상기 커패시터 상부에 BPSG보다 식각율이 낮은 물질을 증착하고 이위에 BPSG를 증착하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 평탄화방법.
- 제2항에 있어서,상기 BPSG보다 식각율이 낮은 물질로 TEOS나 MTO 또는 USG를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 평탄화방법.
- 제2항에 있어서,상기 BPSG는 증착후 노(furnace)나 RTP를 이용하여 약 600-1000℃로 열처리하여 리플로우하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 평탄화방법.
- 제2항에 있어서,상기 BPSG막의 두께는 3000-15000Å로 하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 평탄화방법.
- 제2항에 있어서,상기 BPSG막에 있어서 B의 wt%는 2-6, P의 wt%는 2-6으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 평탄화방법.
- 제2항에 있어서,상기 TEOS, MTO또는 USG막의 두께를 50-1500Å으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 평탄화방법.
- 제1항에 있어서,하부층이 그 상부층보다 식각율이 낮은 물질로 평탄화층을 형성하는 단계는 하부층이 USG화된 BPSG막을 증착하는 공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 평탄화방법.
- 제8항에 있어서,상기 하부층이 USG화된 BPSG막을 증착하는 공정은 BPSG막의 증착조건을 조절하여 행하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 평탄화방법.
- 제9항에 있어서,상기 BPSG막을 장비에서 컨베이어식으로 벨트를 따라 반응가스가 유출되는 가스 인젝터를 지나면서 증착되도록 하는바, 이때 인젝터에서 B, P 반응가스의 유입을 차단하고 벨트의 속도를 조절하여 하부층이 USG화된 BPSG막을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 평탄화방법.
- 제8항에 있어서,상기 BPSG막 하부의 USG화되는 층의 두께가 50-1500Å이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 평탄화방법.
- 제8항에 있어서,상기 BPSG의 증착온도를 350-600℃로 하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 평탄화방법.
- 제1항에 있어서,상기 평탄화층을 습식식각 또는 건식식각에 의해 식각하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 평탄화방법.
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