KR20040002187A - 반도체 소자의 층간절연막 형성방법 - Google Patents

반도체 소자의 층간절연막 형성방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20040002187A
KR20040002187A KR1020020037632A KR20020037632A KR20040002187A KR 20040002187 A KR20040002187 A KR 20040002187A KR 1020020037632 A KR1020020037632 A KR 1020020037632A KR 20020037632 A KR20020037632 A KR 20020037632A KR 20040002187 A KR20040002187 A KR 20040002187A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
interlayer insulating
insulating film
sih
semiconductor device
Prior art date
Application number
KR1020020037632A
Other languages
English (en)
Inventor
박상종
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020020037632A priority Critical patent/KR20040002187A/ko
Publication of KR20040002187A publication Critical patent/KR20040002187A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76837—Filling up the space between adjacent conductive structures; Gap-filling properties of dielectrics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H01L21/02131—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being halogen doped silicon oxides, e.g. FSG
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 층간절연막의 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, Si-OH 또는 Si-H 결합으로 야기되는 문제점을 방지하기 위한 반도체 소자의 층간절연막 형성방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 층간절연막 형성공정에서 발생하는 Si-H 또는 Si-OH 결합을 Si-F 결합으로 치환하기 위하여, HDPCVD 방식으로 형성하는 층간절연막 공정에서는 SiH4개스 일부를 SiF4개스로 1∼10% 치환 첨가하고, 저유전(Low-k) 물질로 형성하는 층간절연막 공정에서는 SiH4개스 일부를 SiF4개스로 1∼20% 치환 첨가한다.

Description

반도체 소자의 층간절연막 형성방법{METHOD FOR FORMING INTERLAYER DIELECTRIC OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체 소자의 층간절연막 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, Si-OH 또는 Si-H 결합에 기인된 유전율 저하를 방지 할 수 있는 반도체 소자의 층간절연막 형성방법에 관한 것이다.
반도체 소자는 일반적으로 다수의 회로소자들을 집적한 장치로서, 다수의 회로소자들을 보다 효과적으로 집적하기 위하여 다층구조(Multi Layer)를 채택하고 있다. 상기 다층구조(Multi Layer)란 다수의 회로소자를 서로 다른 층들에 배치시킨 것을 말하며, 이들의 상호 연결을 위한 배선구조 역시 다층화된다.
따라서, 반도체 소자를 형성하기 위해서는 상하부의 금속배선을 서로 절연하기 위하여 금속배선과 층간절연막(Inter Metal Dielectric)을 교대로 형성하여야 한다. 여기서, 상기 층간절연막은 단순한 전기적 절연 특성 이외에, 다양한 특성이요구되고 있다. 예컨대, 다층금속배선 구조에서 하층 금속배선 상에 형성되는 층간절연막은 금속배선들 사이의 공간을 채워주는 매립(Gap-fill) 능력, 평탄화 정도 및 낮은 유전상수의 특성이 요구되어 진다.
따라서, 고밀도 플라즈마 화학기상증착(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition : HDPCVD) 방식에 의해 층간절연막을 형성하는 방법이 제안되었고, 상기 HDPCVD 방식에 의한 층간절연막의 형성은 미세 패턴 사이에 절연막을 채우는 공간 매립(Gap-Fill) 능력을 향상시킨다.
또한, 층간절연막을 형성하는 공정에서 고려해야 할 점은 상기 층간절연막을 형성하는 방식 외에도 어떤 물질로서 층간절연막을 형성해야 하는 문제이다. 이때, 층간절연막은 반도체 소자의 고속 동작을 위해서는 기생 캐패시터의 형성을 최소화 해야 하므로, 소자의 신호지연시간(RC Delay Time)을 감소시키는 낮은 유전율을 갖는 저유전(Low-k) 물질로 층간절연막을 형성하여야 한다.
그러나, 종래와 같이 HDPCVD 방식 또는 저유전 물질로 층간절연막 형성하는 공정에서는 일반적으로 SiH4개스를 사용하게 되는데, 상기 SiH4개스를 사용하여 형성한 상기 층간절연막은 내부에 Si-H 또는 Si-OH 결합 형태를 가지게 되며, 이때 Si-H 또는 Si-OH 결합은 유전율을 상승시키는 주된 원인이 되어, 반도체 소자의 신뢰성 저하 및 동작 속도 특성 저하를 야기 하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 층간절연막 형성시 막 내의 Si-OH 또는 Si-H 결합에 기인하는 유전율 상승을 방지할 수 있는 반도체 소자의 층간절연막 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 Si-H 또는 Si-OH 결합이 Si-F 결합으로 치환되는 것을 설명하기 위한 화학구조식.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 층간절연막 형성방법은, 소오스 개스로서 SiH4와 소량의 SiF4개스를 사용하여 증착한다.
여기서, HDPCVD 방식으로 상기 층간절연막을 형성하는 공정에서는 상기 SiF4개스를 1∼10% 사용하고, 저유전 물질로 층간절연막을 형성하는 공정에서는 상기 SiF4개스를 1∼20% 사용하여, 상기 층간절연막 내에 Si-F 결합을 이루도록 한다.
(실시예)
이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 Si-H 또는 Si-OH 결합이 Si-F 결합으로 치환되는 것을 설명하기 위한 화학구조식이다.
HPCVD 방식 또는 저유전 물질로 형성되는 층간절연막은 일반적으로 SiH4개스를 사용한다. 상기 SiH4개스가 사용되어진 층간절연막은 Si-H 결합 또는 Si-F 결합을 이루기 때문에, 유전율의 상승을 초래하고, 반도체 소자의 신뢰성 및 동작 특성 저하의 문제점을 발생시킨다. 여기서 본 발명은 상기 층간절연막 형성공정에서 사용되는 SiH4개스 일부를 SiF4개스로 치환하여 Si-H 결합에서 야기되는 문제점들을 해결한다.
보다 상세하게 설명하면, HDPCVD 방식으로 층간절연막을 형성하는 공정에서는 일반적으로 SiH4개스를 사용한다. 상기 SiH4개스의 사용은 상기 층간절연막 내의 Si-OH 결합을 이루어, 반도체 소자의 유전율을 상승시키는 주요 원인이 되므로, 상기 SiH4개스 일부를 SiF4개스로 치환 첨가하여 사용한다. 이때, 상기 SiF4개스는, 도 1에 도시한 화학구조식에서와 같이, 상대적으로 약한 결합력을 가진 Si-OH 결합을 Si-F 결합으로 치환 시키는 기능을 한다. 이때, SiF4개스는 SiH4개스에 대비하여, 1∼10% 정도를 사용한다. 일반적으로, SiF4개스를 1∼10 sccm 정도로 첨가하는 것이 이상적이다.
또한, 저유전물질로 층간절연막을 형성하는 공정에 있어서도 일반적으로 SiH4개스를 사용한다. 이때, SiH4개스는 상기와 같이 층간절연막 내에 Si-OH 결합 뿐만 아니라, Si-H 결합도 이룬다. 여기서, Si-OH 또는 Si-H 결합으로 야기되는 문제점들을 방지 하기 위하여, 상기 SiH4개스 일부를 SiF4로 치환하여 사용한다.
상기 SiF4개스는, 도 1에 도시한 화학구조식과 같이, Si-OH 또는 Si-H 결합을 Si-F 결합으로 치환하기 때문에, 전술한 바와 같이, 여기서, Si-OH 또는 Si-H 결합으로 야기되는 문제점들을 방지한다. 이때, SiF4개스는 SiH4개스에 대비하여, 1∼20% 정도를 사용한다.
본 발명은 금속배선간의 층간절연막에서 뿐만 아니라 패시베이션(Pass ivation) 공정에서도 적용할 수 있으며 층간절연막 뿐만 아니라 층내에서의 저유전물질의 형성에서도 이용할 수 있으며 동일한 결과를 유도한다.
이상에서와 같이 본 발명은 반도체 소자의 층간절연막 내의 유전율 상승의 주 원인이 되는 Si-OH 또는 Si-H 결합을 Si-F 결합으로 치환시킴으로써, 유전율을 감소를 시킬 수 있으며, 반도체 소자의 동작 속도 특성 향상 및 신뢰성을 향상 시킬 수 있다.
한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.

Claims (5)

  1. 소오스 가스로서 SiH4를 이용하여 형성하는 층간절연막 형성방법에 있어서, 소오스 개스로서 SiH4와 상대적으로 소량의 SiF4개스를 사용하여 층간절연막을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 층간절연막 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 층간절연막은 HDPCVD(High Density Plasma Chemical Vapor Deposition) 방식으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 층간절연막 형성방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 HDPCVD 방식으로 층간절연막을 형성함에 있어서, SiH4개스와 상기 SiH4개스와 대비하여 SiF4개스를 1∼10% 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 층간절연막 형성방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 층간절연막은 저유전(Low-k) 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 증간절연막 형성방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 저유전 물질로 층간절연막을 형성함에 있어서, SiH4개스와 상기 SiH4개스와 대비하여 SiF4개스를 1∼20% 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 층간절연막 형성방법.
KR1020020037632A 2002-06-29 2002-06-29 반도체 소자의 층간절연막 형성방법 KR20040002187A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020037632A KR20040002187A (ko) 2002-06-29 2002-06-29 반도체 소자의 층간절연막 형성방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020037632A KR20040002187A (ko) 2002-06-29 2002-06-29 반도체 소자의 층간절연막 형성방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040002187A true KR20040002187A (ko) 2004-01-07

Family

ID=37313893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020037632A KR20040002187A (ko) 2002-06-29 2002-06-29 반도체 소자의 층간절연막 형성방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20040002187A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW200305255A (en) Semiconductor device
KR19990006346A (ko) 반도체 장치 및 그 제조 방법
CN1324678C (zh) 半导体组件内层介电层与半导体组件及其制造方法
US6649512B1 (en) Method for improving adhesion of a low k dielectric to a barrier layer
US6586347B1 (en) Method and structure to improve the reliability of multilayer structures of FSG (F-doped SiO2) dielectric layers and metal layers in semiconductor integrated circuits
US6531776B2 (en) Semiconductor device having reduced interconnect-line parasitic capacitance
KR20040002187A (ko) 반도체 소자의 층간절연막 형성방법
JP5788350B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
KR100796506B1 (ko) 저유전율 층간 절연막의 형성 방법 및 그 구조
US8536710B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR20080043070A (ko) 반도체 소자의 엠아이엠 형성 방법
KR100945500B1 (ko) 반도체 소자의 제조방법
KR20070048820A (ko) 반도체 장치의 배선 구조물 및 그 제조 방법
KR20040098952A (ko) 반도체 금속 배선 공정에서의 산화막 형성 방법
KR100634004B1 (ko) 저유전율 절연막을 이용한 반도체 소자의 다층 배선형성방법 및 이 방법에 의하여 형성된 다층 배선
KR100401504B1 (ko) 반도체장치의 패시베이션층 형성방법
KR100327582B1 (ko) 반도체 소자의 층간절연막 형성방법
KR20050050875A (ko) 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR100588636B1 (ko) 반도체 소자의 층간 절연막 제조 방법
KR100946814B1 (ko) 반도체소자의 층간절연막 형성방법
KR100337036B1 (ko) 개선된 층간절연막을 구비한 다층 배선구조의 반도체 장치및 그 제조방법
US20080176394A1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR100762844B1 (ko) 반도체장치의 제조 방법
KR20030000576A (ko) 반도체소자의 제조방법
KR20100079182A (ko) 반도체 소자의 층간 절연막 형성방법

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
WITN Withdrawal due to no request for examination