KR970006213B1 - 반도체 장치의 보호막 형성방법 - Google Patents
반도체 장치의 보호막 형성방법 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 종래의 이중전극 형태의 플라즈마 증착장치의 개략도.
제2도는 본 발명에 의한 저주파수의 전력비(power ratio)와 스트레스(stress)와의 관계를 나타낸 그래프.
제3도는 본 발명에 의한 보호막의 내크랙성 실험 결과표.
본 발명은 반도체 장치의 최종 보호막을 형성시키는 방법에 관한 것으로, 특히 금속배선층 또는 PSG(Phospho Silicate Glass)막이 형성된 반도체 장치상에 보호막인 실리콘 나이트라이드막을 형성시켜 주는 방법에 관한 것이다.
전기적 방전을 통해 기체내에 화학반응을 일으켜 화학 기상 증착물을 형성시키는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)기술은 다중체를 제외하고는 순수한 물질의 증착이 불가능하며, 생성되는 막과 플라즈마의 강한 상호작용으로 증착속도와 막의 성질이 플라즈마의 공간적 분포에 좌우되는 등의 단점을 특징으로 하기 때문에, 이러한 단점을 해결하기 위하여 장비나 공정의 측면에서 많은 연구가 진행되고 있다.
대표적인 것으로 일본인 히마가와등에 의해 발명된 횡플라즈마법(일본 특개소 58-42126호 공보)이 박막에 대한 블라즈마에 의한 손상을 줄이기 위해 개시되었으며, 대면적의 박박을 얻기 위한 것으로 일본인 다가와 요시히사등이 고주파 전극대를 사용한 플라즈마 증착장치를 발명하였으며(국내 공고번호 90-5342호), 전계와 자계를 병용한 처리장치가 일본특허 공개공보 소54-32638등에 개시되어 있다. 이외의 많은 플라즈마 증착장치가 개ㄹ되고 있는 가운데 1988년 발표된 노벨러스(Novellus) 시스템(ADVANCES IN DIELECTRIC THIN FILMS BY PECVD, TECHNICAL PROCEEDINGS SEMICON/KOREA 1988 P.B-30~B-37)은 7개의 증착스테이션으로 구성되어 있으며 제1도에 도시되어진 바와 같은 이중 전극으로 되어, 상부 전극(1)에 매칭회로(2)와 고주파수 통과필터(3)를 통하여 13.56MHz의 고주파수가 인가되고 하부전극(4) RF파워공급기(5)와 필터(6)를 통하여 450KHz의 저주파수가 인가된다. 웨이퍼(Wafer,7)는 하부전극(4)상에 놓인다. 상기와 같은 이중 주파수형 플라즈마 증착장치에 있어서 증착되는 막의 웅력(stress)은 고주파수 전극에 대한 저주파수 전극에 인가되는 전력비(powerratio)를 변화시킴으로써 조절된다.
또한, 상기 노벨러스(Novellus) 시스템(ADVANCES IN DIELECTRIC THIN FILMS BY PECVD, TECHNICAL PROCEEDINGS SEMICON/KOREA 1988 P.B-30~B-37)에 의하면, 웅력(인장웅력과 입축웅력)이 감소된 막은 크랙발생이 억제되어 디바이스의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 저주파수의 전력비가 약 50%~60%에서, 실리콘 나이트라이드의 웅력이 0에 근접하고 있음을 개시하고 있다. 따라서, 종래기술은 저주파수의 전력비를 약 50~60%정도로 인가하여 금속배선층위에 실리콘 나이트라이드를 중착시킨후 열처러힌다. 상기의 종래방법에 의해 형성된 실리톤 나이트라이드막은 후속되는 열처리시 금속배선과의 막의 웅력차이로 인하여 크랙(crack)이 발생하여 디바이스의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 반도체 장치의 최종 보호막에서 발생하는 크랙의 발생을 억제하여, 반도체 장치의 신뢰성을 향상시키는 공정의 최적화에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고주파수가 인가된 제1전극과 저주파수가 인가된 제2전극과의 사이에서 프라즈마를 형성시켜 제2전극측에 놓인 반도체 기판상의 알루미늄 배선층상에 릴리콘 나이트라이드막을 소정의 두께로 중착시키는 반도체 장치의 보호막 형성방법에 있어서, 상기 제1전극에 공급되는 전력에 대하여 제2전극에 공급되는 전력비가 70% 이상이 되게 함으로써 달성된다.
본 발명의 원리를 구체화한 실시예와 그 내 크랙성 검사를 실시한 결과를 살펴보면 아래와 같다.
제1도에 도시한 구조의 장치에서 상부전극(1)에 13.56MHz의 고주파수를 인가하고 하부전극(4)에 300KHz의 저주파수를 인가시킨다. 이때 상부전극에 공급되는 전력에 대하여 하부전극에 공급되는 전력의 비를 40.9%, 59.1%, 63.6%, 72.7% 및 81.8%로 변화시키면서 플라즈마 중착공정을 실시한다.
이때 시료는 알루미늄 배선층상에 PSG막이 3000Å정도 형성된 것을 사용하고, 실리콘 나이트라이드막은 약 6000Å정도 형성시킨다.
상기와 같은 방법으로 형성된 실리콘 나이트라이드막의 웅력변화를 저주파수 전극에 공급된 전력비에 따라 나타낸 것이 제2도에 도시되어 있으며, 제3도는 알루미늄의 열팡창 계수를 고려하여 온도 450℃에서 약 30분간 열처리를 반복실시하였을 경우 실리콘 나이트라이드막에 크랙이 발생되는 시점은 나타낸다.
상기 제2도와 제3도를 살펴볼 때, 저주파수의 전력비가 클수록 압축웅력은 커지고 압축웅력이 커지면 크랙발생은 일어나지 않는 것을 알 수 있다.
상기한 실시예와 신뢰성 검사를 통하여 저주파수 전극에 대한 전력비를 70%이상으로 하였을 경우 크랙이 전혀 발생하지 않는 내크랙상이 우수한 실리콘 나이트라이드막이 형성되었으며, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 그 요지를 변경하지 않는 범위내에서 여러 가지 변경가능한 것은 물론이다.
Claims (3)
- 고주파수가 인가된 제1전극과 저주파수가 인가돈 제2전극과의 사이에서 플라즈마를 형성시켜 제2전극측에 놓인 반도체기판상의 알루미늄 배선층상에 실리콘 나이트 라이드막을 소정의 두께로 증착시키는 반도체 장치의 보호막 형성방법에 있어서, 상기 제1전극에 공급되는 전력에 대하여 제2전극에 공급되는 전력의 비를 70% 이상이 되게 하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 보호막 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 1전극에 인가된 주파수는 13.56MHz이고 제2전극에 인가된 주파수는 300KHz인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 보호막 형성방법.
- 제1항에 있어서, 알루미늄 배선층상에 PSG막이 소정의 두께로 형성되어 있는 것에 상기 실리콘 나이트 라이드막을 형성시켜 주는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 보호막 형성방법.
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