KR20030060181A - 부동태막 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부동태막(passivation layer)으로서 HDP(High Density Plasma) 산화막을 사용함에 있어서, 리플레쉬(reflash) 특성을 개선시킬 수 있는 부동태막 형성 방법에 관해 개시한다.
상기 개시된 본 발명의 부동태막 형성 방법은 반도체기판 상에 금속 배선을 형성하는 단계와, 금속 배선을 포함한 기판 전면에 베리어막을 형성하는 단계와, 베리어막 상에 수소 분위기에서 HDP 산화막을 증착하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 반도체장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부동태막(passivation layer)으로서 HDP(High Density Plasma) 산화막을 사용함에 있어서, 리플레쉬(reflash) 특성을 개선시킬 수 있는 부동태막 형성 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 부동태막 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
종래 기술에 따른 부동태막 형성 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체기판(100) 상에 화학기상증착(chemical mechanical deposition)법에 의해 제 1절연막(102)을 증착한 후, 포토리쏘그라피(photolithography) 공정에 의해 상기 제 1절연막(102)의 일부를 식각하여 제 1콘택홀(contact hole)(103)을 형성한다. 이때, 상기 반도체기판(100)에는 하부에 소오스 또는 드레인 등의 불순물영역(미도시)이 형성되어져 있으며, 상기 제 1콘택홀(103)에 의해 상기 불순물영역이 노출된다.
이어서, 상기 제 1콘택홀(103)을 포함한 제 1절연막(102) 상에 화학기상증착법에 의해 제 1다결정 실리콘층을 증착한 후, 상기 제 1다결정 실리콘층을 에치백(etch back) 또는 화학적-기계적 연마(chemical mechanical polishing)하여 제 1콘택홀(103)을 덮는 제 1도전 플러그(conductive plug)(104)를 형성한다.
그 다음, 상기 제 1도전 플러그(104)를 포함한 제 1절연막(102) 상에 스퍼터링(sputtering)법에 의해 제 1금속막을 증착한 후, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 1금속막을 식각하여 제 1도전 플러그(104)와 전기적으로 연결되는 제 1금속 배선(106)을 형성한다.
이 후, 상기 결과의 제 1절연막 상에 화학기상증착 공정에 의해 제 2절연막(108)을 증착한 후, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 2절연막을 식각하여 상기 제 1금속 배선(106)의 일부를 노출시키는 제 2콘택홀(109)을 형성한다.
이어서, 상기 제 2절연막(108) 전면에 화학기상증착 공정에 의해 제 2다결정 실리콘층을 증착한 후, 상기 제 2다결정 실리콘층을 에치백 또는 화학적-기계적 연마하여 상기 제 2콘택홀(109)
을 덮는 제 2도전 플러그(110)를 형성한다. 이때, 상기 제 2도전 플러그(110)는 제 1금속 배선(106) 및 제 1도전 플러그(104)와 전기적으로 연결된다.
그런 다음, 제 2절연막(108) 전면에 스퍼터링 방법에 의해 제 2금속막을 증착한 후, 상기 제 2금속막을 식각하여 제 2도전 플러그(110)와 전기적으로 연결되는 제 2금속 배선(112)을 형성한다.
이 후, 제 2절연막(108) 상에 고온의 고밀도 플라즈마 공정에 의해 제 2금속 배선(112)을 덮도록 HDP 산화막(120)을 형성한다. 이때, HDP 산화막(120)은 부동태막(120)으로서 작용한다. 또한, HDP 산화막(120) 증착 공정은 고온 및 수소 분위기에서 진행된다.
종래 기술에서는 부동태막으로서의 역할을 하는 HDP산화막 증착 공정 시, Si 표면에는 필드 산화막(미도시) 차지(charge) 및 인터페이스 트랩 차지(interface trap charge)가 존재하게 되는데, 이러한 차지는 400∼500℃ 온도 및 수소/질소 분위기에서 1시간 정도 열처리를 진행하여 완화시킬 수는 있다.
그러나, 과도한 수소원자가 Si 또는 게이트 절연막(SiO2)계면으로 들어가게 되면, 이 과정에서 Si-Si. Si-H결합을 깨지고 다량의 H2가 방출된다. 따라서, 상기 깨어진 결합들이 트랩으로서 작용하게 되어 리플래쉬 특성을 저하시키는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, HDP산화막 증착 공정 시 과도한 수소원자가 Si 또는 게이트 절연막(SiO2)계면으로 침투되는 것을 방지할 수 있는 부동태막 형성 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 부동태막 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명에 따른 부동태막 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
200. 반도체기판 202, 208. 절연막
203, 209. 콘택홀 204, 210. 도전 플러그
206, 212. 금속 배선 214. 베리어막
220. HDP산화막
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 부동태막 형성 방법은 반도체기판 상에 금속 배선을 형성하는 단계와, 금속 배선을 포함한 기판 전면에 베리어막을 형성하는 단계와, 베리어막 상에 수소 분위기에서 HDP 산화막을 증착하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 베리어막은 실리콘 질화막인 것을 특징으로 한다.
상기 실리콘 질화막은 화학기상증착 공정에 의해 형성하거나 질소원자를 도핑하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 베리어막은 500∼3000Å두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명에 따른 부동태막 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
본 발명에 따른 부동태막 형성 방법은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 반도체기판(200) 상에 화학기상증착 공정에 의해 제 1절연막(202)을 증착한 후, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 1절연막(202)의 일부를 식각하여 제 1콘택홀(203)을 형성한다. 이때, 상기 반도체기판(200)에는 소오스 또는 드레인 등의 불순물영역(미도시)이 형성되어져 있으며, 상기 제 1콘택홀(203)에 의해 상기 불순물영역이 노출된다.
이어서, 상기 제 1절연막(202) 전면에 화학기상증착법에 의해 제 1다결정 실리콘층을 증착한 후, 상기 제 1다결정 실리콘층을 에치백 또는 화학적-기계적 연마하여 제 1콘택홀(203)을 덮는 제 1도전 플러그(204)를 형성한다.
그 다음, 상기 제 1절연막(202) 전면에 스퍼터링법에 의해 제 1금속막을 증착한 후, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 1금속막을 일부 식각하여 상기 제 1도전 플러그(204)를 덮는 제 1금속 배선(206)을 형성한다. 이때, 상기 제 1콘택홀(203)은 상기 제 1도전 플러그(204)를 통해 상기 제 1금속 배선(206)과 불순물영역을 연결시키는 연결 통로 역할을 한다.
이 후, 상기 제 1절연막 전면에 화학기상증착 공정에 의해 제 2절연막(208)을 증착한 후, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 제 2절연막을 식각하여 상기 제 1금속 배선(206)의 일부를 노출시키는 제 2콘택홀(209)을 형성한다.
이어서, 상기 제 2절연막(208) 전면에 화학기상증착 공정에 의해 제 2다결정 실리콘층을 증착한 후, 상기 제 2다결정 실리콘층을 에치백 또는 화학적-기계적 연마하여 상기 제 2콘택홀(209)
을 덮는 제 2도전 플러그(210)를 형성한다. 이때, 상기 제 2도전 플러그(210)는 제 1금속 배선(206) 및 제 1도전 플러그(204)와 전기적으로 연결된다.
그런 다음, 제 2절연막(208) 전면에 스퍼터링 방법에 의해 제 2금속막을 증착한 후, 상기 제 2금속막을 식각하여 제 2도전 플러그(210)와 전기적으로 연결되는 제 2금속 배선(212)을 형성한다. 이때, 상기 제 2콘택홀(209)은 제 2도전 플러그(210)을 통해 상기 제 2 금속 배선(212)과 제 1금속 배선(206)을 연결시켜 주는 연결 통로 역할을 한다.
이 후, 상기 제 2절연막(208) 전면에 500∼3000Å두께로 실리콘 질화막(214)을 형성한다. 이때, 상기 실리콘 질화막(214)는 이 후의 HDP 산화막 증착 시에 발생되는 수소 원자의 침투를 막기 위한 베리어막(barrier layer)으로서의 역할을 한다. 또한, 상기 실리콘 질화막(214)은 화학기상증착 공정에 의해 증착하는 방식 또는 질소원자를 도핑하는 방식으로 형성한다.
이어서, 상기 실리콘 질화막(214) 전면에 고온의 고밀도 플라즈마 공정에 의해 부동태막인 HDP 산화막(220)을 증착한다. 이때, 상기 HDP 산화막(220) 증착 공정은 고온 및 수소 분위기에서 진행된다.
요약컨대, 본 발명은 제 2금속 배선을 형성한 후, 상기 결과물 전면에 실리콘 질화막과 부동태막으로서 사용되는 HDP 산화막을 차례로 형성한다. 이때, 상기 실리콘 질화막은 HDP 산화막 증착 시, 수소 원자가 Si. 게이트 절연막으로 침투되지 않도록 하는 베리어막 역할을 한다.
이상에서와 같이, 본 발명에서는 부동태막으로 사용되는 HDP 산화막 증착 공정 이전에 수소 원자가 뚫고 들어가기 어려운 재질을 이용하여 베리어막을 형성함으로써, HDP 산화막 증착 시에 상기 베리어막에 의해 과도한 수소 원자가 Si 표면으로 침투되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 리플래쉬 특성을 향상시키는 잇점이있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
Claims (5)
- 반도체기판 상에 금속 배선을 형성하는 단계와,상기 금속 배선을 포함한 기판 전면에 베리어막을 형성하는 단계와,상기 베리어막 상에 수소 분위기에서 HDP 산화막을 증착하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 부동태막 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 베리어막은 실리콘 질화막인 것을 특징으로 하는 부동태막 형성 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 실리콘 질화막은 화학기상증착 공정에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 부동태막 형성 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 실리콘 질화막은 질소원자를 도핑하여 형성하는 것을 특징으로 하는 부동태막 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 베리어막은 500∼3000Å두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 부동태막 형성 방법.
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2002
- 2002-01-07 KR KR1020020000718A patent/KR20030060181A/ko not_active Application Discontinuation
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