KR20040100767A - 저압 실리콘 질화막 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저압 실리콘 질화막 증착 시, 발생되는 결함을 억제할 수 있는 저압 실리콘 질화막 형성 방법에 관해 개시한 것으로서, 하나의 히터가 장착된 단일 챔버를 제공하는 단계와, 히터 위에 웨이퍼를 안착시키는 단계와, 웨이퍼에 저압 화학기상증착 공정을 진행하여 웨이퍼 일면에 실리콘 질화막을 형성하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명은 단일 챔버 내에서 한장의 웨이퍼에 저압 화학기상증착 공정을 진행시킴으로써, 웨이퍼 일면에만 저압 실리콘 질화막을 형성할 수 있다. 또한, 후속 열공정, 즉 고온 공정인 산화 공정 또는 화학기상증착 공정을 진행하여도 리프팅을 일으킬만한 소오스가 없기 때문에 결함이 발생되지 않는 이점이 있다.
Description
본 발명은 반도체소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 저압 실리콘 질화막 증착 시, 발생되는 결함을 억제할 수 있는 저압 실리콘 질화막 형성 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 절연막으로 사용되는 막질은 옥사이드막과 실리콘 질화막을 주로 사용하며, 이들 절연막은 전극 간의 절연과 패턴 평탄화를 위한 버퍼용도로 사용된다.
이 중에서, 실리콘 질화막은 옥사이드막과의 우수한 식각 선택비로 가지고 있으므로, 콘택 식각이나 씨엠피 공정의 베리어로 사용되며, 절연 특성이 좋아 캐패시터 제조에 주로 사용되고 있다. 상기 실리콘 질화막은 열공정에 의해 증착하는 저압 화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 방법 또는 플라즈마를 이용하여 증착하는 플라즈마가 강화된 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방법에 의해 형성되며, 각각의 특성이 달라 증착하는 목적에 맞게 선택하여 이용한다.
이중에서, 저압 화학기상증착 실리콘 질화막은 반도체 제조 증착 공정에 있어서 고려되는 특성 중 스텝커버리지와 식각비, 균일도, 결함 발생 정도 등에서 우수한 특성을 가지고 있으나, 스트레스 특성이 다른 막질에 비해 큰 값을 가지고 있어 막질 두께가 두껍거나 취약한 영역에 증착될 경우 낮은 열로도 필름 리프팅(film lifting)이나 크랙(crack)이 발생될 확률이 높다.
도 1및 도 2는 종래 기술에 따른 저압 실리콘 질화막 형성 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1은 튜브 타입의 증착장비의 단면도이고, 도 2는 실리콘 질화막이 형성된 웨이퍼 단면도이다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 튜브 타입의 증착장비(1) 내에 다수개의 웨이퍼(2)를 적재시킨 다음, 이들 웨이퍼(2) 사이로 공정가스를 흘려보냄으로써, 웨이퍼와 공정가스의 화학반응에 의해 실리콘 질화막(3)이 증착된다. 이때, 상기 웨이퍼(2)는 특정 일부분만이 슬릿(slit)(3) 등에 의해 고정된다.
그러나, 상기 튜브 타입의 증착장비는 구조상 웨이퍼의 타면(소자가 형성된 이면)에도 증착이 이루어짐으로써, 웨이퍼의 일면에서 웨이퍼의 타면으로 이어지는 부분에 증착된 실리콘 질화막이 후속 공정 중에 리프팅되어 웨이퍼 일면 전체에 걸쳐 결함으로 작용하고 있다.
이때, 상기 웨이퍼 타면에 박혀있는 결함을 제거하기 위해, 웨이퍼 일면 전면을 감광막으로 마스킹한 다음, 상기 웨이퍼를 인산이나 불산 등과 같은 용액에 디핑시켜 제거하는 방법이 사용되고 있으나, 이러한 결함을 제거하기 위해 공정수가 4∼5공정이 추가되므로 생산성이 저하될 뿐만 아니라 신규 장비 구입에 따른 비용이 증가되는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 리프팅에 의한 결함은 크기가 매우 크며, 실리콘 질화막 표면에 박혀 있는 형상을 취하기 때문에 제거가 어렵다. 또한, 저압 실리콘 질화막 표면에 결함이 박혀 있는 상태에서 그대로 후속 공정을 진행하게 되면, 제품 불량 및 장비 오염 등의 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 저압 화학기상증착용 실리콘 질화막 형성 시, 웨이퍼의 타면에 증착이 되지 않고 웨이퍼 의 일면에만 증착 공정이 진행되도록 함으로써, 리프트성 결함 발생을 방지할 수 있는 저압 실리콘 질화막 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 저압 실리콘 질화막 형성 방법을 설명하기 위한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 저압 실리콘 질화막 형성 방법을 설명하기 위한 도면.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명에 따른 저압 실리콘 질화막 형성 방법은 하나의 히터가 장착된 단일 챔버를 제공하는 단계와, 히터 위에 웨이퍼를 안착시키는 단계와, 웨이퍼에 저압 화학기상증착 공정을 진행하여 웨이퍼 일면에 실리콘 질화막을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 단일 챔버는 400℃이상의 온도 및 1토르∼대기압 사이의 압력을 유지하고, 상기 단일 챔버 내로 NH3/SiH4 및 NH3/SiCl2h2(DCS) 중 어느 한 그룹의 식가가스를 공급하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 NH3/SiH4 공정가스 공급 공정에서, 상기 NH3가스는 10∼2000sccm, 상기 SiH4가스는 10∼100sccm의 유량으로 각각 공급한다.
도 3및 도 4는 본 발명에 따른 저압 실리콘 질화막 형성 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3은 단일 챔버의 단면도이고, 도 4는 실리콘 질화막이 형성된 웨이퍼 단면도이다.
본 발명에 따른 저압 실리콘 질화막 형성 방법은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 단일 챔버(10) 내의 히터(11) 위에 웨이퍼(12)를 안착시킨다. 이때, 상기 단일 챔버(10)는 400℃이상의 온도 및 1토르∼대기압 사이의 압력을 유지하도록 셋팅시키고, 상기 단일 챔버(10) 내로 NH3/SiH4 및 NH3/SiCl2h2(DCS) 중 어느 한 그룹의 공정가스를 공급한다. 한편, 상기 NH3/SiH4 공정가스를 공급하는 공정에서, 상기 NH3가스는 10∼2000sccm, 상기 SiH4가스는 10∼100sccm의 유량으로 각각 공급한다. 이로써, 상기 공정가스와의 화학반응으로 인해 웨이퍼 위에 저압 실리콘 질화막(13)이 형성된다.
본 발명의 저압 실리콘 질화막(13)은 게이트 측벽, 비트라인 측벽 또는 콘택의 측벽으로 이용할 수 있으며, 이외에도 식각정지막, STI(Shallow Trench Isolation) 공정에서 패드 질화막, 캐패시터의 유전막, 하드마스크 등에도 적용 가능하다.
본 발명에서는 단일 챔버 내로 웨이퍼를 한장 단위로 인입시킨 다음, 상기 웨이퍼에 저압 화학기상증착 공정을 진행시켜 웨이퍼 일면에만 저압 실리콘질화막을 형성함으로써, 기존의 튜브 타입의 증착장비를 사용함에 따른 웨이퍼 결함 문제를 해결할 수 있다. 즉, 기존의 퍼니스 타입의 증착장비를 사용함에 따라 웨이퍼의 일면에서 웨이퍼의 타면으로 이어지는 부분에 증착된 실리콘 질화막이 리프팅되면서 결함으로 작용하는 문제를 해결할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 단일 챔버 내에서 한장의 웨이퍼에 저압 화학기상증착 공정을 진행시킴으로써, 웨이퍼 일면에만 저압 실리콘 질화막을 형성할 수 있다. 또한, 후속 열공정, 즉 고온 공정인 산화 공정 또는 화학기상증착 공정을 진행하여도 리프팅을 일으킬만한 소오스가 없기 때문에 결함이 발생되지 않는다.
한편, 본 발명은 기존의 저압 실리콘 질화막 증착 공정에서, 기존의 웨이퍼 타면에 박혀있는 결함을 제거하기 위해 별도로 4∼5공정을 추가시킬 필요가 없으므로, 공정이 단순화되고 생산비가 절감될 뿐만 아니라 열공정에 의한 디바이스의 특성저하를 막을 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
Claims (3)
- 하나의 히터가 장착된 단일 챔버를 제공하는 단계와,상기 히터 위에 웨이퍼를 안착시키는 단계와,상기 웨이퍼에 저압 화학기상증착 공정을 진행하여 상기 웨이퍼 일면에 실리콘 질화막을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 저압 실리콘 질화막 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 단일 챔버는 400℃이상의 온도 및 1토르∼대기압 사이의 압력을 유지하고, 상기 단일 챔버 내로 NH3/SiH4 및 NH3/SiCl2H2 중 어느 한 그룹의 식가가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 저압 실리콘 질화막 형성 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 NH3/SiH4 공정가스 공급 공정에서, 상기 NH3가스는 10∼2000sccm, 상기 SiH4가스는 10∼100sccm의 유량으로 각각 공급하는 것을 특징으로 하는 저압 실리콘 질화막 형성 방법.
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