반도체소자의 표면보호용 PSG, PE-SIN박막의 항균열특성에 대한 연구 = The Crack Resistance for PSG and Pe-Sin Films in the Semiconductor Device

국문 초록 (Abstract)

반도체 소자의 표면 보호용으로 사용되는 상압 CVD 방법에 의한 PSG(Phosposilicate glass)막 및 플라즈마 CVD방법에 의한 PE-SiN(Plasma enhanced CVD S${i_2}{N_4}$)막의 항균열 특성을 알루미늄박막이 증착되어 있는 실리콘 기판위에서 조사했다. 45$0^{\circ}C$에서 30분간으 열처리를 반복하면서 균열 발생 유무 및 그 형태를 조사하여 이러한 균열의 생성을 각 막의 막응력과 관련하여 검토하였다. 이들 박막에서의 균열 발생은 하부 조직인 알루미튬배선과의 열팽창계수차에 의한 것임을 알 수 있었다. PSG막 두께가 증가할수록 인장응력이 증가하여 항균열성이 저하되었다. PSG막의 P농도가 증가할수록 막응력은 압축응력쪽으로 이동하였고 균열 발생은 억제되었다. PE-SiN 막도 높은 압축응력을 갖게 함으로써 항균열성을 향상시킬 수 있었다. 본 실험의 결과로부터 반복 열처리시 균열 발생여부에 대한 실험식을 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Abstract The crack resistance of PSG(Phosphosilicate Glass) and PE-SiN(Plasma Enhanced CVD S${i_2}{N_4}$)films deposited on aluminium thin films on Si substrate was analyzed in this study. PSG was deposited by AP-CVD and PE- SiN by PE-CVD. All the films underwent repeated heat cycles at 45$0^{\circ}C$for 30 min. Crack formation and development were examined between each heat cycle. The crack behavior was found to be closely related to the stresses in the films. The stress induced by the difference in thermal expansion behavior between the passivation layers and underlying aluminum film may cause the crack. Crack resistance decreases as the thickness of PSG films increases due to the high tensile stress of the films. Phosphorus in the PSG films releases tensile stress and consequently the stress of the films tends to show compressive stress. As a result, crack resistance increased as the concentratin of P in the PSG films increased. Crack resistance in the PE-SiN films also increased with compressive stress. An experimental model to predict crack generation in the PSG and PE-SiN films during heat cycle was suggested.