KR101008002B1 - Method of forming substrate structure and method of manufacturing device comprising the same - Google Patents

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Abstract

오목부를 갖는 기판상에 제1 물질층을 형성하는 단계; 상기 제1 물질과 반응하는 제2 물질을 사용하여, 상기 기판 중 상기 오목부를 제외한 부분으로부터 상기 제1 물질층을 제거하는 단계; 및 상기 제1 물질과 반응하는 제3 물질을 사용하여, 상기 제1 물질층으로부터 증착막을 형성하는 단계를 포함하는 기판 구조의 형성 방법과, 상기 기판 구조의 형성 방법을 포함하는 소자의 제조 방법이 개시된다.Forming a first layer of material on the substrate having recesses; Removing the first material layer from portions of the substrate other than the recesses using a second material that reacts with the first material; And forming a deposition film from the first material layer using a third material reacting with the first material, and a method of manufacturing a device including the method of forming the substrate structure. Is initiated.

Description

기판 구조의 형성 방법 및 이를 포함하는 소자의 제조 방법{Method of forming substrate structure and method of manufacturing device comprising the same}Method of forming substrate structure and method of manufacturing device including same {Method of forming substrate structure and method of manufacturing device comprising the same}

본 발명은 기판 구조의 형성 방법 및 이를 포함하는 소자의 제조 방법 것으로, 상세하게는 기판 상에 구비된 오목부(recess) 내에 증착막을 형성하도록 구성된 기판 구조의 형성 방법 및 이를 포함하는 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a substrate structure and a method of manufacturing a device including the same. Specifically, a method of forming a substrate structure configured to form a deposition film in a recess provided on a substrate and a method of manufacturing a device including the same. It is about.

반도체 소자를 제조하기 위해서는 기본적으로 트랜지스터, 배선 및 절연막 등의 형성 방법이 필요하다. 트랜지스터를 전기적으로 격리를 시키기 위해서 개발된 전통적인 방법으로는 LOCOS(Local oxidation of silicon) 및 SEPOX(selective poly oxidation) 등의 방법이 있다. In order to manufacture a semiconductor device, a method of forming a transistor, wiring, and an insulating film is basically required. Traditional methods developed for electrically isolating transistors include local oxidation of silicon (LOCOS) and selective poly oxidation (SEPOX).

그러나 반도체 소자의 집적도를 올리기 위하여 디자인 룰(design rule)이 점차 작아짐에 따라, 트랜지스터 주위를 파낸 후 실리콘 산화물(SiO2)로 채워넣는 STI(shallow trench isolation) 방법이 등장하게 되었다.However, as the design rule is gradually reduced to increase the density of semiconductor devices, a shallow trench isolation (STI) method of digging around the transistor and filling it with silicon oxide (SiO 2 ) has emerged.

이때 기판의 파낸 부분을 SiO2로 매몰하기 위한 방법으로, 대기압 화학기상증착법(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition; APCVD), 고밀도 플라즈마 산화물(High Density Plasma(HDP)-oxide)에 의한 증착법, 또는 저압 화학기상증착법(Sub-Atmospheric Chemical Vapor Deposition; SACVD) 등의 방법이 있다. At this time, as a method for embedding the excavated portion of the substrate with SiO 2 , atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD), deposition by high-density plasma (HDP) -oxide deposition, or low pressure chemical vapor Sub-Atmospheric Chemical Vapor Deposition (SACVD).

그러나 그러나 디자인 룰이 약 45nm 이하로 작아져 STI의 가로세로비(aspect-ratio)가 약 5:1 이상으로 증가하는 경우, 기존 방법으로 STI를 매몰하는 것이 점차 불가능해져 가고 있다. However, when the design rule becomes smaller than about 45 nm and the aspect ratio of the STI increases to about 5: 1 or more, it is increasingly impossible to bury the STI by the conventional method.

도 1a는 종래 기술에 따라 STI 등 기판(1)에 형성된 오목부(recess)(2)를 매몰한 결과를 도시한 개략도이다. 도 1a에 도시된 종래 기술에서는 테트라에틸오소실리케이트(tetraethylorthosilicate; TEOS)를 원료 전구체로 사용하고, 오존을 반응 전구체로 사용하는 저압 화학기상증착법에 의해 오목부(2)가 O3-TEOS 산화물(3)로 매몰되었다. FIG. 1A is a schematic diagram showing the result of embedding a recess 2 formed in a substrate 1 such as an STI according to the prior art. In the prior art illustrated in FIG. 1A, the recess 2 is formed of O 3 -TEOS oxide (3) by low pressure chemical vapor deposition using tetraethylorthosilicate (TEOS) as a raw material precursor and ozone as a reaction precursor. ) Was buried.

그러나, 오목부(2)의 폭(pitch)이 작아지거나 가로세로비(aspect-ratio)가 증가함에 따라 매몰 특성이 악화되어, 오목부(2) 내부에 빈 공간(4)을 남기게 된다. 따라서, 상기 종래 기술에 의할 경우 소자의 신뢰성 불량이 발생하게 되는 단점이 있다.However, as the pitch of the recesses 2 decreases or the aspect-ratio increases, the investment characteristics deteriorate, leaving an empty space 4 inside the recesses 2. Therefore, there is a disadvantage in that the reliability of the device occurs in accordance with the prior art.

도 1b는 또 다른 종래 기술에 따라 기판(1)에 형성된 오목부(2)를 매몰한 결과를 도시한 개략도이다. 도 1b에 도시된 종래 기술에서는, 고밀도 플라즈마 장치를 이용하여 화학기상증착법으로 증착하면서, 기판의 바이어스(bias)를 조절하여 식각을 하는 방법에 의해 기판(1)상의 오목부(2)가 매몰되었다.FIG. 1B is a schematic view showing the result of embedding the recess 2 formed in the substrate 1 according to another conventional technique. In the prior art shown in FIG. 1B, the concave portion 2 on the substrate 1 is buried by a method of etching by adjusting the bias of the substrate while depositing by chemical vapor deposition using a high density plasma apparatus. .

그러나, 상기 방식은 오목부(2)의 입구에 증착된 고밀도 플라즈마 산화물(5)의 오버행(overhang)을 줄이면서 리스퍼터링(resputtering)된 산화물(5)이 오목부(2)의 바닥에 퇴적되도록 하는 방식을 쓰기 때문에 바이어스나 플라즈마에 의해 기판(1)이 손상되는 문제점이 있다. 또한, 오목부(2)의 가로세로비가 높아지게 되는 경우 오목부(2)가 완전히 매몰되지 않아 피복성 불량이 발생되는 문제점이 있다.However, this approach reduces the overhang of the high density plasma oxide 5 deposited at the entrance of the recess 2 so that the resputtered oxide 5 is deposited on the bottom of the recess 2. In this case, the substrate 1 is damaged by bias or plasma. In addition, when the aspect ratio of the recess 2 is increased, the recess 2 may not be completely buried, resulting in poor coating properties.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 기판의 오목부 내에 절연 물질, 반도체 물질 또는 금속 재료 등을 형성함으로써, 전기적 특성 및 기계적 특성이 우수한 배선을 형성할 수 있는 기판 구조의 형성 방법 및 이를 포함하는 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention for solving the above problems of the prior art, by forming an insulating material, a semiconductor material or a metal material in the recess of the substrate, the formation of a substrate structure capable of forming a wiring excellent in electrical and mechanical properties It is an object of the present invention to provide a method and a method for manufacturing a device including the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 구조의 형성 방법은, 오목부를 갖는 기판상에 제1 물질층을 형성하는 단계; 상기 제1 물질과 반응하는 제2 물질을 사용하여, 상기 기판 중 상기 오목부를 제외한 부분으로부터 상기 제1 물질층을 제거하는 단계; 및 상기 제1 물질과 반응하는 제3 물질을 사용하여, 상기 제1 물질층으로부터 증착막을 형성하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.According to one or more exemplary embodiments, a method of forming a substrate structure includes: forming a first material layer on a substrate having a recess; Removing the first material layer from portions of the substrate other than the recesses using a second material that reacts with the first material; And forming a deposition film from the first material layer by using a third material reacting with the first material.

본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 구조의 형성 방법은, 오목부를 갖는 기판상에 증착막을 형성하는 단계; 및 상기 증착막과 반응하는 제1 물질을 사용하여, 상기 기판 중 상기 오목부를 제외한 부분으로부터 상기 증착막을 제거하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.In another embodiment, a method of forming a substrate structure includes: forming a deposition film on a substrate having a recess; And removing the deposition film from a portion of the substrate other than the recess, using the first material reacting with the deposition film.

또한, 본 발명의 실시예들은 전술한 기판 구조의 형성 방법들 중 하나를 포함하는 소자의 제조 방법을 제공한다.In addition, embodiments of the present invention provide a method of manufacturing a device including one of the methods of forming the substrate structure described above.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 구조의 형성 방법은, 기판 상의 오목부 내에 증착막을 형성함으로써 오목부 내부를 절연 물질, 반도체 물질, 또는 금속 등으로 매몰할 수 있다. In the method of forming the substrate structure according to the exemplary embodiment of the present invention, the inside of the recess may be buried with an insulating material, a semiconductor material, or a metal by forming a deposition film in the recess on the substrate.

따라서, 가로세로비가 큰 STI 등의 오목부를 매몰하거나, 컨택홀(contact hole), 다층 배선간의 비아홀(via hole) 또는 실리콘 통과 비아(Through-silicon-via; TSV)등을 낮은 온도에서 매몰하기 위한 용도로 사용될 수 있다.Therefore, to bury recesses such as STIs having a high aspect ratio, or to bury contact holes, via holes between multilayer interconnections, or through-silicon-vias (TSVs) at low temperatures. Can be used for purposes.

나아가, 상기 기판 구조의 형성 방법은 반응성 기체의 분사 속도나 분사 시간, 또는 기판의 이송 속도 등을 조절함에 따라 오목부를 부분적으로 매몰하는 것도 가능하므로, 단차피복성을 원하는 대로 조절할 수 있는 이점이 있다.Furthermore, the method of forming the substrate structure may partially bury the recesses by controlling the spraying speed, the spraying time of the reactive gas, or the feed rate of the substrate. Thus, there is an advantage that the step coverage can be adjusted as desired. .

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따라 매몰된 기판 상의 오목부를 도시한 개략도이다.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 구조의 형성 방법을 도시한 개략도이다.
도 3a 내지 도 3i는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 구조의 형성 방법을 도시한 개략도이다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 구조의 형성 방법을 도시한 개략도이다.
도 5a 내지 도 5c는 자외선의 입사 각도에 따라 기판의 오목부에 증착막이 형성되는 부분을 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 구조의 형성 방법에서 OH 처리된 기판 표면을 도시한 개략도이다.1A and 1B are schematic diagrams showing recesses on a substrate buried in accordance with the prior art.
2A to 2I are schematic diagrams illustrating a method of forming a substrate structure according to an embodiment of the present invention.
3A to 3I are schematic diagrams illustrating a method of forming a substrate structure according to another embodiment of the present invention.
4A to 4B are schematic diagrams showing a method of forming a substrate structure according to another embodiment of the present invention.
5A to 5C are schematic diagrams illustrating portions in which a deposition film is formed in a recess of a substrate according to an incident angle of ultraviolet rays.
6 is a schematic diagram illustrating a surface of an OH treated substrate in a method of forming a substrate structure according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 살펴본다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 경우에는 이를 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings looks at in detail with respect to the preferred embodiment of the present invention. In the following description of the present invention, the description of related known functions or configurations will be omitted when the description may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.

후술하는 도면들에서 각 물질들을 구성하는 원자 또는 분자의 개수 및 형태는 예시적인 것으로서, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 구조의 형성 방법에 사용되는 물질의 종류는 도면에 형태에 한정되지 않는다. In the drawings to be described below, the number and shape of atoms or molecules constituting each material are exemplary, and the type of materials used in the method of forming the substrate structure according to the embodiments of the present invention is not limited to the drawings.

예컨대, 각 물질은 도시된 것과 상이한 개수의 분자를 포함할 수 있으며, 각 분자는 도시된 것과 상이한 개수의 원자를 포함하고, 도시된 것과 상이한 형태로 이루어질 수도 있다.
For example, each material may comprise a different number of molecules than shown, and each molecule may contain a different number of atoms than shown and may be in a different form than shown.

도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 구조의 형성 방법의 각 단계를 도시한 단면도이다. 2A to 2I are cross-sectional views illustrating respective steps of a method of forming a substrate structure according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 먼저 오목부(recess)(2)가 형성된 기판(1)이 준비된다. 본 명세서에 첨부된 도면들에 도시된 오목부의 개수, 깊이, 폭 및 형태는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서 오목부의 형태는 도면에 도시된 것과 상이할 수도 있다.Referring to FIG. 2A, a substrate 1 on which recesses 2 are formed is prepared. The number, depth, width, and shape of the recesses shown in the drawings attached herein are exemplary, and in other embodiments, the shape of the recesses may be different from that shown in the figures.

도 2b 및 도 2c를 참조하면, 다음으로 오목부(2)를 포함하는 기판(1) 상에 제1 물질(10)의 층이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 물질(10)은 증착막을 형성하기 위한 원료 전구체(source precursor)일 수도 있다. 2B and 2C, a layer of the first material 10 may then be formed on the substrate 1 including the recesses 2. In one embodiment, the first material 10 may be a source precursor for forming a deposited film.

먼저, 도 2b를 참조하면, 제1 물질(10)의 층을 형성하기 위하여 기판(1) 상에 제1 물질(10)을 분사하는 등의 방법에 의해 기판(1)을 제1 물질(10)에 노출시킬 수 있다. 제1 물질(10)은 기판(1)의 표면 전체에 화학흡착 및 물리흡착되어 기판(1) 표면이 포화될 정도 또는 그 이상의 양이 기판(1)에 분사될 수 있다.First, referring to FIG. 2B, the substrate 1 may be formed by spraying the first material 10 onto the substrate 1 to form a layer of the first material 10. ) Can be exposed. The first material 10 may be chemisorbed and physisorbed on the entire surface of the substrate 1 so that an amount or more of the surface of the substrate 1 is saturated may be injected onto the substrate 1.

일 실시예에서, 제1 물질(10)의 층은 제1 물질(10)이 기판(1)의 전면에 동시에 분사되는 샤워헤드 방식 또는 이와 유사한 방식의 원자층 증착 방식에 의하여 기판(1) 전면에 증착되어 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 물질(10)이 분사되는 노즐이 기판(1)의 상부에 설치되어 있는 증착장치를 사용하거나, 기판(1) 상부의 한 지점에서 제1 물질이 분사되는 동안 기판이 이동함으로서 기판(1) 전면에 제1 물질(10)을 분사할 수 있다.In one embodiment, the layer of the first material 10 is formed on the front surface of the substrate 1 by an atomic layer deposition method of a showerhead method or the like in which the first material 10 is simultaneously sprayed on the front surface of the substrate 1. It can be formed by depositing on. For example, the substrate may be formed by using a deposition apparatus in which a nozzle to which the first material 10 is sprayed is installed on the substrate 1 or by moving the substrate while the first material is sprayed at a point on the substrate 1. (1) The first material 10 may be sprayed on the entire surface.

한편, 일 실시예에서는 제1 물질(10)을 기판(1)에 흡착시키기 위하여 기판(1)을 라디칼(radical) 발생장치, 원격 플라즈마(remote plasma), 마이크로파(microwave), 전자 싸이클로트론 플라즈마(electron cyclotron plasma) 또는 자외선에 노출할 수도 있다. On the other hand, in one embodiment, the substrate 1 is a radical generator, remote plasma, microwave, electron cyclotron plasma (electron) to adsorb the first material 10 to the substrate 1 cyclotron plasma) or ultraviolet light.

실리콘을 포함하는 화합물 중 일부는 낮은 온도에서 기판(1) 상에 화학흡착되기 어려우며, 전술한 라디칼 등을 사용함으로써 기판(1)에 흡착될 수 있다. 나아가, 일 실시예에서는 기판(1)에 촉매제를 분사하는 단계를 더 포함할 수도 있다.Some of the compounds containing silicon are difficult to chemisorb on the substrate 1 at low temperatures and can be adsorbed onto the substrate 1 by using the radicals described above. Furthermore, in one embodiment, the method may further include spraying a catalyst on the substrate 1.

일 실시예에서, 오목부(2) 내에 절연 물질의 증착막을 형성하고자 하는 경우, 제1 물질(10)은 실리콘(Si) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 물질일 수 있다. 예컨대, 제1 물질(10)은 실리콘 수소 화합물 또는 실리콘 염소 화합물과 같은 실리콘 무기 화합물로서, SiH4, SiCl4, Si2H6, Si2Cl6, SiH2Cl2 및 Si3H8 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다. In one embodiment, when the deposition film of the insulating material is to be formed in the recess 2, the first material 10 may be a material including silicon (Si) or aluminum (Al). For example, the first material 10 is a silicon inorganic compound such as a silicon hydrogen compound or a silicon chlorine compound, and may be SiH 4 , SiCl 4 , Si 2 H 6 , Si 2 Cl 6 , SiH 2 Cl 2, and Si 3 H 8 It may comprise one or more of.

한편, 제1 물질(10)은 알킬(alkyl) 화합물, 알칸(alkane) 화합물 또는 아민(amine) 화합물 등 실리콘 또는 알루미늄을 포함하는 유기화합물일 수도 있다. Meanwhile, the first material 10 may be an organic compound including silicon or aluminum, such as an alkyl compound, an alkane compound, or an amine compound.

예컨대, 제1 물질(10)은 모노메틸실레인(monomethylsilane; MMS)(CH3SiH3), 디메틸실레인(dimethylsilane; DMS)((CH3)2SiH2), 트리메틸실레인(trimethylsilane; TMS)((CH3)3SiH), 모노에틸실레인(monoethylsilane)(C2H5SiH3), 디에틸실레인(diethylsilane)((C2H5)2SiH2), 트리에틸실레인(triethylsilane)((C2H5)3SiH) 및 1,3-디실라부탄(1,3-disilabutane)(CH3CH2SiH2SiH3 등)과 같이 Si-H 결합을 갖는 알킬 화합물일 수도 있다.For example, the first material 10 may be monomethylsilane (MMS) (CH 3 SiH 3 ), dimethylsilane (DMS) ((CH 3 ) 2 SiH 2 ), trimethylsilane (TMS) ) ((CH 3 ) 3 SiH), monoethylsilane (C 2 H 5 SiH 3 ), diethylsilane ((C 2 H 5 ) 2 SiH 2 ), triethylsilane ( alkyl compounds having Si—H bonds, such as triethylsilane) ((C 2 H 5 ) 3 SiH) and 1,3-disilabutane (CH 3 CH 2 SiH 2 SiH 3, etc.) have.

또한, 제1 물질(10)은 트리메톡시실레인(trimethoxysilane)(SiH(OCH3)3) 또는 트리에톡시실레인(triethoxysilane)(SiH(OC2H5)3)과 같이 Si-H 결합을 갖는 알콕사이드(alkoxide) 화합물일 수도 있다. In addition, the first material 10 is Si-H bonded, such as trimethoxysilane (SiH (OCH 3 ) 3 ) or triethoxysilane (SiH (OC 2 H 5 ) 3 ). It may be an alkoxide compound having an alkoxide compound.

나아가, 제1 물질(10)은 테트라메틸디실록세인(tetramethyldisiloxane; TMDSO)((CH3)2HSi-O-SiH(CH3)2)과 같이 Si-H 결합을 갖는 실록세인(siloxane) 화합물일 수도 있다.Further, the first material 10 is a siloxane compound having a Si-H bond, such as tetramethyldisiloxane (TMDSO) ((CH 3 ) 2 HSi-O-SiH (CH 3 ) 2 ). It may be.

또한, 제1 물질(10)은 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane; HMDS)((CH3)3Si-NH-Si(CH3)3 등) 및 이의 변형 화합물과 같은 실리콘의 아민 화합물일 수도 있다. The first material 10 may also be an amine compound of silicon, such as hexamethyldisilazane (HMDS) ((CH 3 ) 3 Si-NH-Si (CH 3 ) 3, etc.) and modified compounds thereof. .

또한, 제1 물질(10)은 트리메틸알란(trimethylalane; TMA)(Al(CH3)3), 디메틸알루미늄 하이드라이드(dimethylaluminumhydride; DMAH)(Al(CH3)2H) 등), 디메틸알루미늄 이소프로폭사이드(dimethylaluminum isopropoxide; DMAIP)((CH3)2AlOCH(CH3)2) 등) 및 이들의 변형 화합물과 같은 알루미늄의 알킬 화합물일 수도 있다.In addition, the first material 10 may include trimethylalane (TMA) (Al (CH 3 ) 3 ), dimethylaluminum hydride (DMAH) (Al (CH 3 ) 2 H), and dimethylaluminum isopro. Alkyl compounds of aluminum such as dimethylaluminum isopropoxide (DMAIP) ((CH 3 ) 2 AlOCH (CH 3 ) 2 ), etc.) and modified compounds thereof.

나아가, 제1 물질(10)은 디메틸에틸아민 알란(dimethylethylaminealane; DMEAA)(AlH3N(CH3)2(C2H5) 등) 및 이의 변형 화합물과 같은 알루미늄의 아민 화합물일 수도 있다.Further, the first material 10 may be an amine compound of aluminum such as dimethylethylaminealane (DMEAA) (AlH 3 N (CH 3 ) 2 (C 2 H 5 ), etc.) and modified compounds thereof.

한편, 다른 실시예에서는 오목부(2) 내에 반도체 물질의 증착막을 형성할 수도 있다. 이 경우, 제1 물질(10)은 실리콘을 포함하는 무기 화합물, 게르마늄(Ge)을 포함하는 무기 화합물, 또는 탄소화합물일 수도 있다. Meanwhile, in another embodiment, a deposition film of a semiconductor material may be formed in the recess 2. In this case, the first material 10 may be an inorganic compound containing silicon, an inorganic compound containing germanium (Ge), or a carbon compound.

예컨대, 제1 물질(10)은 실리콘이나 게르마늄의 수소 화합물 또는 실리콘이나 게르마늄의 염소 화합물일 수 있으며, SiH4, SiCl4, Si2H6, Si2Cl6, SiH2Cl2, Si3H8, GeH4, GeCl4, Ge2H6, Ge2Cl6, GeH2Cl2, Ge3H8 중 하나 이상을 포함할 수 있다. For example, the first material 10 may be a hydrogen compound of silicon or germanium or a chlorine compound of silicon or germanium, and may be SiH 4 , SiCl 4 , Si 2 H 6 , Si 2 Cl 6 , SiH 2 Cl 2 , Si 3 H 8 , GeH 4 , GeCl 4 , Ge 2 H 6 , Ge 2 Cl 6 , GeH 2 Cl 2 , Ge 3 H 8 It may include one or more of.

또한, 오목부(2) 내에 탄소 도핑된 실리콘(carbon-doped Si)을 형성하고자 할 경우, 제1 물질(10)은 탄소화합물로서, CH4, C2H6, C3H8 등과 같은 알칸 화합물 또는 (CH3)SiH3, (CH3)GeH3, (C2H5)SiH3 및 (C2H5)GeH3 등과 같은 알킬 화합물일 수도 있다. In addition, when the carbon-doped Si is to be formed in the recess 2, the first material 10 is a carbon compound, and an alkane such as CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8, or the like. Compound or (CH 3 ) SiH 3 , (CH 3 ) GeH 3 , (C 2 H 5 ) SiH 3 And alkyl compounds such as (C 2 H 5 ) GeH 3 and the like.

또한, 오목부(2) 내에 ZnO, NiO, CeO 또는 EuO 등의 산화물 반도체를 형성하고자 할 경우, 제1 물질(10)은 알킬 화합물 및 이의 변형 화합물일 수도 있다.
In addition, when the oxide semiconductor such as ZnO, NiO, CeO, or EuO is to be formed in the recess 2, the first material 10 may be an alkyl compound and a modified compound thereof.

*나아가, 오목부(2) 내에 AlN, GaN 또는 InN 등의 질화물 반도체를 형성하고자 할 경우, 제1 물질(10)은 디메틸알루미늄 하이드라이드, 트리메틸알란, 트리에틸알란, 트리메틸갈륨(trimethylgalium; TMG)(Ga(CH3)3), 트리에틸갈륨(triethylgalium; TEG)(Ga(C2H5)3), 트리메틸인듐(trimethylindium; TMI)(In(CH3)3), 트리에틸인듐(triethylindium; TEI)(In(C2H5)3) 등) 및 이들의 변형 화합물과 같은 알킬 화합물일 수도 있다. 또한, 이 경우 제1 물질(10)은 디메틸에틸아민 알란, 디메틸아미노 부틸((dimethylamino)butyl) 및 이들의 변형 화합물과 같은 아민 화합물일 수도 있다. Further, when the nitride semiconductor such as AlN, GaN or InN is to be formed in the recess 2, the first material 10 may be dimethylaluminum hydride, trimethylalan, triethylalan, trimethylgalium (TMG). (Ga (CH 3 ) 3 ), triethylgalium (TEG) (Ga (C 2 H 5 ) 3 ), trimethylindium (TMI) (In (CH 3 ) 3 ), triethylindium; Alkyl compounds such as TEI) (In (C 2 H 5 ) 3 ), etc.) and modified compounds thereof. In this case, the first material 10 may also be an amine compound such as dimethylethylamine alan, dimethylamino butyl and modified compounds thereof.

또 다른 실시예에서는, 오목부(2) 내에 금속 재료, 고융점 화합물 또는 금속 실리콘 화합물의 증착막을 형성할 수도 있다. 이 경우, 제1 물질(10)은 금속 무기 화합물, 알킬 화합물 및 이들의 변형 화합물 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.In another embodiment, a deposited film of a metal material, a high melting point compound, or a metal silicon compound may be formed in the recess 2. In this case, the first material 10 may include one or more of metal inorganic compounds, alkyl compounds, and modified compounds thereof.

예컨대, 제1 물질(10)은 AlCl3, TiCl4, TaCl5 및 WF6 등의 금속 무기 화합물이거나, 트리메틸알란, 트리에틸알란 및 디메틸알루미늄 하이드라이드 등의 알킬 화합물일 수 있으며, 이들의 변형 화합물일 수도 있다. For example, the first material 10 may be AlCl 3 , TiCl 4 , TaCl 5 And WF 6 It may be a metal inorganic compound such as, or an alkyl compound such as trimethylalan, triethylalan and dimethylaluminum hydride, or may be a modified compound thereof.

다음으로, 도 2c를 참조하면, 기판(1)에 화학흡착된 제1 물질층(10)을 제외한 나머지 제1 물질은, 기판을 퍼지(purge) 기체에 분사하고 퍼지 기체를 펌핑하는 퍼지 공정에 의하여 제거될 수 있다. 이때, 퍼지 기체로는 아르곤(Ar)과 같은 비활성 기체가 사용될 수도 있다. Next, referring to FIG. 2C, the remaining first material except for the first material layer 10 chemisorbed on the substrate 1 may be used in a purge process in which the substrate is sprayed on the purge gas and the purge gas is pumped. Can be removed. In this case, an inert gas such as argon (Ar) may be used as the purge gas.

기판(1)에 물리흡착 또는 화학흡착된 제1 물질(10)은, 화학합착력이 물리흡착력보다 결합력이 강한 특성이 있다. 따라서, 퍼지 공정에 의하여 과잉으로 흡착된 제1 물질의 물리흡착 분자(physisorbed molecule)를 제거하고 화학흡착된 제1 물질(10)의 층만을 기판(1)의 표면상에 남겨놓는 것이 가능하다. The first material 10 physically adsorbed or chemisorbed on the substrate 1 has a property that the chemical bonding force is stronger than the physical adsorption force. Thus, it is possible to remove physisorbed molecules of the first material that are excessively adsorbed by the purge process and to leave only a layer of the chemisorbed first material 10 on the surface of the substrate 1.

도 2d 및 도 2e를 참조하면, 다음으로 제2 물질(20)에 의하여 기판(1) 중 오목부(2)를 제외한 나머지 부분으로부터 제1 물질층(10)이 제거될 수 있다. 2D and 2E, the first material layer 10 may be removed from the remaining portions of the substrate 1 except for the recesses 2 by the second material 20.

도 2d를 참조하면, 먼저 제1 물질층(10)이 형성된 기판(1)이 제2 물질(20)에 노출된다. 이때, 기판(1)이 제2 물질(20)에 노출되는 시간은 제2 물질(20)이 기판(1)의 오목부(2) 내로 확산되어 들어가지 않을 정도의 시간 이내로 조절된다. Referring to FIG. 2D, first, the substrate 1 on which the first material layer 10 is formed is exposed to the second material 20. At this time, the time that the substrate 1 is exposed to the second material 20 is adjusted within a time such that the second material 20 does not diffuse into the recess 2 of the substrate 1.

이를 위하여, 일 실시예에서는 제2 물질(20)이 분사되는 시간을 제어함으로써 제2 물질(20)이 오목부(2) 내로 들어가는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제2 물질(20)은 기판(1)과 이격된 분사장치(미도시)로부터 기판(1)상에 분사된다. 이때, 제2 물질(20)은 소정의 분사속도를 가지도록 분사된다. To this end, in one embodiment, the second material 20 may be prevented from entering the recess 2 by controlling the time at which the second material 20 is injected. That is, the second material 20 is sprayed onto the substrate 1 from an injector (not shown) spaced apart from the substrate 1. At this time, the second material 20 is injected to have a predetermined injection speed.

따라서, 기판(1)과 분사장치 사이의 거리 및 제2 물질(20)의 분사속도로부터, 제2 물질(20)이 기판(1)에 도달하는 시간을 산출할 수 있다. 이때, 제2 물질(20)이 분사장치에서 분사되는 시간이 제2 물질(20)이 기판(1)에 도달하는 시간과 동일하거나 근접하도록 조절하면, 제2 물질(20)이 기판(1)에 도달함과 동시에 분사가 중단될 수 있다. 따라서, 제2 물질(20)이 기판(1)의 오목부(2) 내로 확산되지 않게 할 수 있다.Accordingly, the time for the second material 20 to reach the substrate 1 can be calculated from the distance between the substrate 1 and the injector and the injection speed of the second material 20. In this case, when the time that the second material 20 is injected from the injector is adjusted to be equal to or close to the time when the second material 20 reaches the substrate 1, the second material 20 is the substrate 1. Injection can be stopped at the same time as Thus, the second material 20 can be prevented from diffusing into the recesses 2 of the substrate 1.

제2 물질(20)이 기판(1)에 분사되는 시간이 지극히 짧은 시간으로 조절되어야 하므로, 일 실시예에서는 균일도(uniformity)가 우수하게 설계된 주입기(injector) 또는 샤워헤드(showerhead)를 이용하여 기판(1)에 제2 물질(20)을 분사할 수 있다. 이때, 기판(1)은, 기판(1)과 제2 물질(20)의 주입구 사이의 거리를 조절할 수 있는 가변형 서셉터(susceptor)에 의하여 고정될 수도 있다.Since the time required for the second material 20 to be injected onto the substrate 1 should be controlled to a very short time, in one embodiment, the substrate may be formed by using an injector or showerhead designed for excellent uniformity. The second material 20 may be sprayed on (1). In this case, the substrate 1 may be fixed by a variable susceptor that can adjust the distance between the substrate 1 and the injection hole of the second material 20.

다른 실시예에서는, 기판(1)의 이동에 의해 물질이 증착되는 스캔형 증착장치를 사용하여 기판(1)을 제2 물질(20)에 노출시킬 수도 있다. 예컨대, 기판(1)을 이송장치(미도시)에 설치하고, 제2 물질(20)이 분사되는 영역 내에서 기판(1)이 이동하는 속도를 조절함으로써 제2 물질(20)이 오목부(2) 내로 들어가는 것을 방지할 수 있다. In another embodiment, the substrate 1 may be exposed to the second material 20 using a scan deposition apparatus in which material is deposited by the movement of the substrate 1. For example, the second material 20 is recessed by installing the substrate 1 in a transfer device (not shown) and adjusting the speed at which the substrate 1 moves in the area where the second material 20 is sprayed. 2) It can prevent entering inside.

즉, 기판(1)을 제2 물질(20)에 노출하고, 제2 물질(20)이 기판(1)의 오목부(2) 내로 확산되기 이전에 이송장치에 의해 기판을 이동시키는 것이다. 이 경우, 제2 물질(20)이 오목부(2) 내로 확산되는 것을 방지하는 동시에, 기판(1)의 이동 속도가 증가하여 전체 공정의 생산성(throughput)이 향상되는 부수적인 이점이 있을 수 있다.That is, the substrate 1 is exposed to the second material 20, and the substrate is moved by the transfer device before the second material 20 diffuses into the recess 2 of the substrate 1. In this case, the second material 20 may be prevented from being diffused into the recess 2, and at the same time, the movement speed of the substrate 1 may be increased to increase the productivity of the entire process. .

또 다른 실시예에서는, 원격 플라즈마로부터 생성된 수소 라디칼 등의 라디칼을 제2 물질(20)로 사용하는 경우, 원격 플라즈마와 기판(1) 사이의 거리를 조절함으로써 제2 물질(20)이 오목부(2) 내에 확산되지 않도록 제어할 수 있다. 라디칼은 수명이 짧기 때문에, 라디칼이 기판(1)에 도달하는 데에 걸리는 시간이 라디칼의 수명과 동일하거나 근접한 위치에 기판(1)을 위치시킴으로써, 오목부(2) 내로 라디칼이 확산되지 않도록 제어할 수 있다. In another embodiment, when using radicals such as hydrogen radicals generated from the remote plasma as the second material 20, the second material 20 is recessed by adjusting the distance between the remote plasma and the substrate 1. It can control so that it may not diffuse in (2). Since the radicals have a short lifespan, by placing the substrate 1 at a position where the time taken for the radicals to reach the substrate 1 is equal to or close to the lifetime of the radicals, the radicals are prevented from diffusing into the recesses 2. can do.

이때 사용되는 플라즈마는, 기판과 평행하게 플라즈마를 생성하는 평행판 플라즈마(parallel plate plasma), 코일을 이용하여 플라즈마를 생성하는 유도 결합(inductive coupled plasma) 플라즈마, 또는 기판과 평행한 방향으로 복수 개의 플라즈마의 아크(arc)를 생성하는 다수 아크 플라즈마(many arc plasma) 방식 등 다양한 방법에 의하여 생성될 수 있다.In this case, the plasma used may include a parallel plate plasma that generates plasma in parallel with the substrate, an inductive coupled plasma that generates plasma using a coil, or a plurality of plasmas in a direction parallel to the substrate. It may be generated by various methods such as a multi-arc plasma (many arc plasma) method for generating an arc of.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는, 제2 물질(20)이 자외선에 의해 활성화되는 등 자외선을 이용하여 제1 물질(10)과 반응하는 경우, 자외선의 조사 각도에 따라 오목부(2) 내의 제2 물질(20)이 제1 물질(10)과 반응하지 않도록 조절하는 것도 가능하다. 이는 도 5를 참조하여 자세히 후술한다.In addition, in one embodiment of the present invention, when the second material 20 reacts with the first material 10 using ultraviolet light, such as being activated by ultraviolet light, the inside of the concave portion 2 according to the irradiation angle of the ultraviolet light. It is also possible to adjust the second material 20 not to react with the first material 10. This will be described later in detail with reference to FIG. 5.

나아가, 전술한 방법들은 예시적인 것으로서, 실시예에 따라서는 상이한 방법에 의하여 기판(1)의 오목부(2) 내에서 제1 물질(10)과 제2 물질(20)이 서로 반응하지 않도록 제어하는 것이 가능하다. 그 결과, 제2 물질(20)은 오목부(2)를 제외한 기판(1) 나머지 부분의 표면(100)에서만 제1 물질층(10)과 반응하게 된다.Furthermore, the above-described methods are exemplary, and according to embodiments, the first material 10 and the second material 20 are not reacted with each other in the recess 2 of the substrate 1 by different methods. It is possible to. As a result, the second material 20 reacts with the first material layer 10 only at the surface 100 of the remaining portion of the substrate 1 except for the recess 2.

제2 물질(20)은 제1 물질(10)과 반응하여, 제1 물질층(10)을 기판(1)으로부터 제거할 수 있다. 이를 위하여, 일 실시예에서 제2 물질(20)은 제1 물질(10)과 반응하여 휘발성 물질을 형성할 수 있는 반응성 기체일 수도 있다.The second material 20 may react with the first material 10 to remove the first material layer 10 from the substrate 1. To this end, in one embodiment, the second material 20 may be a reactive gas capable of reacting with the first material 10 to form a volatile material.

일 실시예에서, 제2 물질(20)은 수소, 염소, 불소 및 이들의 라디칼 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 물질(20)은 HCl, BCl3, ClF3 및 NF3 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수도 있다. In one embodiment, the second material 20 may comprise one or more of hydrogen, chlorine, fluorine and their radicals. For example, the second material 20 may be HCl, BCl 3 , ClF 3 and NF 3 It may also comprise one or more of.

또한 일 실시예에서는, 제2 물질(20)의 종류에 따라, 기판(1)을 원격 플라즈마, 라디칼 생성 장치, 마이크로파, 전자 싸이클로트론 공명 플라즈마 또는 자외선 등에 노출함으로써 제1 물질(10)과 제2 물질(20)이 서로 반응하게 할 수도 있다. Further, in one embodiment, the first material 10 and the second material by exposing the substrate 1 to a remote plasma, radical generating device, microwave, electron cyclotron resonance plasma or ultraviolet light, depending on the type of the second material 20. You can also let 20 react with each other.

이 경우, 일 실시예에서는, 전술한 바와 같이 기판(1)에 조사되는 자외선의 입사 각도에 따라 제2 물질(20)이 오목부(2) 내에서는 제1 물질(10)과 반응하지 않도록 조절할 수도 있으며, 이는 도 5를 참조하여 자세히 후술한다.In this case, in one embodiment, as described above, the second material 20 is adjusted so as not to react with the first material 10 in the recess 2 according to the angle of incidence of the ultraviolet light emitted to the substrate 1. It may also be described later in detail with reference to FIG.

도 2e를 참조하면, 일 실시예에서는 제2 물질(20)이 제1 물질(10)과 반응한 후 전술한 퍼지 공정을 수행할 수도 있다. 퍼지 공정에 의하여, 제2 물질(20)과 제1 물질(10)이 반응하여 생성된 휘발성 반응물 및 반응 후 남아있는 제2 물질(20)이 제거된다. Referring to FIG. 2E, in one embodiment, the second material 20 may react with the first material 10 and then perform the above-described purge process. By the purge process, the volatile reactants generated by the reaction between the second material 20 and the first material 10 and the second material 20 remaining after the reaction are removed.

결과적으로, 제1 물질층(10)은 오목부(2)를 제외한 기판(1)의 나머지 부분의 표면(100)으로부터 제거되며, 오목부(2)의 표면(200)에만 흡착된 채로 남아있게 될 수 있다.As a result, the first material layer 10 is removed from the surface 100 of the remaining portion of the substrate 1 except for the recess 2, and remains adsorbed only to the surface 200 of the recess 2. Can be.

도 2f 및 도 2g를 참조하면, 다음으로 오목부(2) 내의 제1 물질층(10)으로부터 증착막(40)을 형성할 수 있다. 도 2f를 참조하면, 먼저 오목부(2) 내에만 제1 물질층(10)이 형성된 기판(1)을 제3 물질(30)에 노출할 수 있다. 2F and 2G, a deposition film 40 may be formed next from the first material layer 10 in the recess 2. Referring to FIG. 2F, the substrate 1 having the first material layer 10 formed only in the recess 2 may be exposed to the third material 30.

제3 물질(30)은 제1 물질층(10)과 반응하여 오목부(2) 내에 증착막(40)을 형성할 수 있다. 즉, 제3 물질(30)은 증착막(40)을 형성하기 위한 반응 전구체일 수도 있다.The third material 30 may react with the first material layer 10 to form the deposition film 40 in the recess 2. That is, the third material 30 may be a reaction precursor for forming the deposition film 40.

일 실시예에서, 제1 물질층(10)의 종류에 따라 산화물 또는 질화물 등의 절연 물질로 된 증착막(40)을 형성할 수 있다. 예컨대, 증착막(40)은 SiO2, PSG, BPSG, SiN, Al2O3 및 AlN 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수도 있다.In an embodiment, the deposition film 40 made of an insulating material such as oxide or nitride may be formed according to the type of the first material layer 10. For example, the deposition film 40 may include one or more of SiO 2 , PSG, BPSG, SiN, Al 2 O 3, and AlN.

증착막(40)이 산화물로 이루어진 경우, 제3 물질(30)은 H2O, H2O 플라즈마, O2, O2 플라즈마, N2O, N2O 플라즈마 및 O3 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 증착막(40)이 질화물로 이루어진 경우, 제3 물질(30)은 NH3, NH3 플라즈마 및 N2 플라즈마 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수도 있다.When the deposited film 40 is made of oxide, the third material 30 may be H 2 O, H 2 O plasma, O 2 , O 2 plasma, N 2 O, N 2 O plasma and O 3. It may include one or more of. In addition, when the deposition film 40 is made of nitride, the third material 30 may include one or more of NH 3 , NH 3 plasma, and N 2 plasma.

또한, 일 실시예에서는, 제1 물질층(10)의 종류에 따라 반도체 물질로 된 증착막(40)을 형성할 수도 있다. 예컨대, 증착막(40)은 Si, Ge, SiXGe1 -X(0<X<0.5)로 이루어질 수 있다. 이 경우, 증착막(40)을 형성하는 단계는 제1 물질층(10)을 열분해하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 제3 물질(30)은 수소 또는 수소 라디칼을 포함하여 이루어질 수도 있다. 또는, 증착막(40)은 탄소 도프 실리콘(carbon-doped Si)으로 이루어질 수 있다. 또한, 증착막(40)은 ZnO, NiO, CeO 및 EuO 등의 산화물 반도체로 이루어질 수도 있으며, AlN, GaN 및 InN 등의 질화물 반도체로 이루어질 수도 있다.In an embodiment, the deposition film 40 made of a semiconductor material may be formed according to the type of the first material layer 10. For example, the deposition film 40 may be formed of Si, Ge, Si X Ge 1 -X (0 <X <0.5). In this case, the forming of the deposition film 40 may include thermally decomposing the first material layer 10. In addition, the third material 30 may comprise hydrogen or a hydrogen radical. Alternatively, the deposition film 40 may be made of carbon-doped Si. In addition, the deposition film 40 may be formed of oxide semiconductors such as ZnO, NiO, CeO, and EuO, or may be formed of nitride semiconductors such as AlN, GaN, and InN.

이 경우, 제3 물질(30)은 질소 라디칼, NH3, NH3 플라즈마 및 N2 플라즈마 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수도 있다. In this case, the third material 30 may include one or more of nitrogen radicals, NH 3 , NH 3 plasma, and N 2 plasma.

한편, 또 다른 실시예에서, 금속 재료, 고융점 화합물 또는 금속 실리콘 화합물로 증착막(40)을 형성할 수도 있다. 예컨대, 증착막(40)은 Al, Ti, Ta, W 및 Cu 등의 금속 재료, TiN, TaN 및 WN 등의 고융점 화합물, 또는 NiSi, CoSi 및 TiSi 금속 실리콘 화합물 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수도 있다.Meanwhile, in another embodiment, the deposition film 40 may be formed of a metal material, a high melting point compound, or a metal silicon compound. For example, the deposition film 40 may include at least one of metal materials such as Al, Ti, Ta, W, and Cu, high melting point compounds such as TiN, TaN, and WN, or NiSi, CoSi, and TiSi metal silicon compounds. .

다음으로, 도 2g를 참조하면, 전술한 퍼지 공정에 의하여 반응 후 잉여분의 제3 물질(30)을 제거할 수도 있다. 결과적으로, 기판(1)의 오목부(2) 내에 증착막(40)이 형성된다. Next, referring to FIG. 2G, the excess third material 30 may be removed after the reaction by the above-described purge process. As a result, the deposition film 40 is formed in the recess 2 of the substrate 1.

도면에서는 2개의 서로 상이한 원자로 이루어진 증착막(40)을 도시하나, 이는 예시적인 것으로서, 증착막(40)은 단일한 하나의 원자 또는 3개 이상의 원자를 포함하여 이루어질 수도 있다. The figure shows a deposition film 40 made of two different atoms, but this is illustrative, and the deposition film 40 may comprise a single single atom or three or more atoms.

또한, 도 2h를 참조하면, 도 2b 내지 도 2i를 참조하여 전술한 각 단계를 1회 이상 반복함으로써, 기판(1)의 오목부(2)에 증착막(40)을 중첩하여 형성하는 것도 가능하다. 또한, 상기 과정을 여러 번 반복하면, 도 2i에 도시된 것과 같이 기판(1)의 오목부(2)가 증착막(40)에 의하여 완전히 매몰될 수도 있다.
In addition, referring to FIG. 2H, the steps described above with reference to FIGS. 2B to 2I may be repeated one or more times, whereby the deposition film 40 may be formed overlapping the recesses 2 of the substrate 1. . In addition, if the above process is repeated several times, as shown in FIG. 2I, the recess 2 of the substrate 1 may be completely buried by the deposition film 40.

도 3a 내지 도 3i는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 구조의 형성 방법의 각 단계를 도시한 단면도이다. 3A to 3I are cross-sectional views illustrating each step of a method of forming a substrate structure according to another embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 먼저 오목부(recess)(2)가 형성된 기판(1)이 준비된다. 본 명세서에 첨부된 도면들에 도시된 오목부의 개수, 깊이, 폭 및 형태 등은 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서 오목부의 형태는 도면에 도시된 것과 상이할 수 있다.Referring to FIG. 3A, a substrate 1 on which recesses 2 are formed is prepared. The number, depth, width, shape, etc. of the recesses shown in the drawings attached herein are exemplary, and in other embodiments, the shape of the recesses may be different from that shown in the drawings.

도 3b 및 도 3c를 참조하면, 다음으로 오목부(2)를 포함하는 기판(1) 상에 증착막(50)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 증착막(50)은 기판(1)을 원료 전구체(51) 및 반응 전구체(미도시)에 노출시키는 원자층 증착법에 의하여 형성될 수 있다. 이때, 기판(1)을 원료 전구체(51) 및 반응 전구체에 동시에 노출하는 것도 가능하다.3B and 3C, a deposition film 50 may be formed on the substrate 1 including the recesses 2. In one embodiment, the deposition film 50 may be formed by an atomic layer deposition method that exposes the substrate 1 to the source precursor 51 and the reaction precursor (not shown). At this time, it is also possible to simultaneously expose the substrate 1 to the raw material precursor 51 and the reaction precursor.

일 실시예에서, 증착막(50)은 실리콘, 알루미늄 또는 티타늄으로 이루어진 원자층일 수도 있다. 이 경우, 증착막(50)은 소스 물질을 플라즈마를 사용하여 기판(1)에 증착하는 플라즈마 증진 원자층 증착법(plasma-assisted Atomic Layer Deposition) 등의 방법에 의하여 형성될 수도 있다. In one embodiment, the deposited film 50 may be an atomic layer made of silicon, aluminum or titanium. In this case, the deposition film 50 may be formed by a method such as plasma-assisted atomic layer deposition that deposits a source material on the substrate 1 using plasma.

증착막(50)은 실리콘 원자층으로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 실리콘으로 이루어진 증착막(50)은, 기판(1)을 원료 전구체(51) 및 반응 전구체에 노출함으로써 형성될 수 있다. 이때, 원료 전구체(51)는, 도 2를 참조하여 전술한 실시예에서 설명한 바와 같이, 실리콘 수소 화합물 또는 실리콘 염소 화합물과 같은 실리콘 무기 화합물, 또는 알킬 화합물, 알칸 화합물 및 아민 화합물 등과 같은 실리콘 유기 화합물을 포함하여 이루어질 수도 있다. The deposition film 50 may be made of a silicon atomic layer. In this case, the deposition film 50 made of silicon can be formed by exposing the substrate 1 to the raw material precursor 51 and the reaction precursor. At this time, the raw material precursor 51 is a silicon inorganic compound, such as a silicon hydrogen compound or a silicon chlorine compound, or a silicon organic compound such as an alkyl compound, an alkane compound, an amine compound, or the like, as described in the above-described embodiment with reference to FIG. 2. It may be made, including.

한편, 증착막(50)은 알루미늄 원자층으로 이루어질 수도 있다. 이때 원료 전구체(51)는, 도 2를 참조하여 전술한 실시예에서 설명한 바와 같이, 알루미늄을 포함하는 유기화합물일 수도 있다. Meanwhile, the deposition film 50 may be made of an aluminum atomic layer. In this case, the raw material precursor 51 may be an organic compound containing aluminum, as described in the above-described embodiment with reference to FIG. 2.

나아가, 증착막(50)은 티타늄(Ti) 원자층으로 이루어질 수도 있다. 이때, 원료 전구체(51)는 예를 들어 TiCl4 를 포함하여 이루어질 수도 있다. Further, the deposition film 50 may be formed of a titanium (Ti) atomic layer. At this time, the raw material precursor 51 may include TiCl 4 , for example.

증착막(50)은 상기와 같은 물질로 이루어진 원료 전구체(51)를 반응 전구체와 반응시킴으로써 생성될 수 있다. 이때, 일 실시예에서 반응 전구체는 수소 플라즈마를 포함하여 이루어질 수도 있다.The deposition film 50 may be generated by reacting the raw material precursor 51 made of the above material with the reaction precursor. At this time, in one embodiment the reaction precursor may comprise a hydrogen plasma.

도 3c를 참조하면, 다음으로 잉여분의 반응 전구체 및 원료 전구체를 제거하는 퍼지 공정을 수행함으로써, 기판(1) 상에 원자층 형태의 증착막(50)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3C, a deposition layer 50 in the form of an atomic layer may be formed on the substrate 1 by performing a purge process of removing the excess reaction precursor and the raw material precursor.

도 3d 및 도 3e를 참조하면, 다음으로 제1 물질(60)에 의하여 기판(1) 중 오목부(2)를 제외한 나머지 부분으로부터 증착막(50)이 제거될 수 있다. Referring to FIGS. 3D and 3E, the deposition film 50 may be removed from the remaining portions of the substrate 1 except for the recesses 2 by the first material 60.

도 3d를 참조하면, 먼저 증착막(50)이 형성된 기판(1)이 제1 물질(60)에 노출된다. 이때, 기판(1)이 제1 물질(60)에 노출되는 시간은 제1 물질(60)이 기판(1)의 오목부(2) 내로 들어가지 않을 정도로 조절된다. 제1 물질(60)이 오목부(2) 내로 들어가지 않도록 제어하기 위한 구체적인 방법들은 도 2를 참조하여 전술한 실시예에서와 동일하므로, 자세한 설명을 생략한다. Referring to FIG. 3D, first, the substrate 1 on which the deposition film 50 is formed is exposed to the first material 60. At this time, the time at which the substrate 1 is exposed to the first material 60 is adjusted such that the first material 60 does not enter the recess 2 of the substrate 1. Specific methods for controlling the first material 60 not to enter the recess 2 are the same as in the above-described embodiment with reference to FIG. 2, and thus, detailed description thereof will be omitted.

제1 물질(60)은 기판(1)에 형성된 증착막(50)과 반응하여, 기판(1)으로부터 증착막(5)을 제거할 수 있다. 이를 위하여, 일 실시예에서 제1 물질(60)은 증착막(50)과 반응하여 휘발성 물질을 형성하는 반응성 기체 등으로 이루어질 수도 있다. The first material 60 may react with the deposition film 50 formed on the substrate 1 to remove the deposition film 5 from the substrate 1. To this end, in one embodiment, the first material 60 may be made of a reactive gas that reacts with the deposition film 50 to form a volatile material.

일 실시예에서, 제1 물질(60)은 수소, 염소, 불소 및 이들의 라디칼 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 물질(60)은 HCl, BCl3, ClF3 및 NF3 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수도 있다. In one embodiment, the first material 60 may comprise one or more of hydrogen, chlorine, fluorine and their radicals. For example, the first material 60 is HCl, BCl 3 , ClF 3 and NF 3 It may also comprise one or more of.

또한 일 실시예에서는, 제1 물질(60)의 종류에 따라, 기판(1)을 원격 플라즈마, 라디칼 생성 장치, 마이크로파, 전자 싸이클로트론 공명 플라즈마 또는 자외선 등에 노출함으로써 기판(1)의 표면(100)으로부터 증착막(50)을 제거할 수도 있다. Further, in one embodiment, depending on the type of first material 60, the substrate 1 is exposed from the surface 100 of the substrate 1 by exposing the substrate 1 to a remote plasma, radical generating device, microwave, electron cyclotron resonance plasma or ultraviolet light. The vapor deposition film 50 can also be removed.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는, 제1 물질(60)이 자외선에 의해 활성화되는 등 자외선을 이용하여 증착막(50)과 반응하는 경우, 자외선의 조사 각도에 따라 오목부(2) 내의 제1 물질(60)이 증착막(50)과 반응하지 않도록 조절하는 것도 가능하다. 이는 도 5를 참조하여 자세히 후술한다.In addition, in one embodiment of the present invention, when the first material 60 reacts with the deposition film 50 by using ultraviolet light, such as being activated by ultraviolet light, the first material 60 in the recess 2 according to the irradiation angle of the ultraviolet light. It is also possible to adjust the material 60 so as not to react with the deposited film 50. This will be described later in detail with reference to FIG. 5.

도 3e를 참조하면, 제1 물질(60)이 증착막(50)과 반응한 후 비활성 기체 등을 사용하여 전술한 퍼지 공정을 수행할 수 있다. 퍼지 공정에 의하여, 제1 물질(60)과 증착막(50)이 반응하여 생성된 반응물 및 잉여 제1 물질(60)이 제거된다. Referring to FIG. 3E, after the first material 60 reacts with the deposition film 50, the above-described purge process may be performed using an inert gas. By the purge process, the reactant and the surplus first material 60 generated by the reaction between the first material 60 and the deposited film 50 are removed.

결과적으로, 증착막(50)은 오목부(2)를 제외한 기판(1)의 나머지 부분의 표면(100)으로부터 제거되며, 오목부(2)의 표면(200)에만 남아있게 될 수 있다.As a result, the deposited film 50 may be removed from the surface 100 of the remaining portion of the substrate 1 except for the recess 2, and may remain only on the surface 200 of the recess 2.

도 3f 및 도 3g를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서는, 전술한 바와 같이 오목부(2)를 제외한 기판(1) 상에 형성된 증착막(50)을 제2 물질(70)과 반응시켜 변형막(80)을 형성하는 것도 가능하다. 3F and 3G, in the exemplary embodiment of the present invention, as described above, the deposition film 50 formed on the substrate 1 except for the recess 2 is reacted with the second material 70 to be deformed. It is also possible to form the film 80.

도 3f를 참조하면, 먼저 오목부(2)를 구비하여 오목부(2) 내에만 증착막(50)이 형성된 기판(1)을 제2 물질(70)에 노출할 수 있다. 제2 물질(70)은 증착막(50)과 반응하여 오목부(2) 내에 변형막(80)을 형성할 수 있다. 즉, 제2 물질(70)은 변형막(80)을 형성하기 위한 반응 전구체일 수도 있다.Referring to FIG. 3F, a substrate 1 having a recess 2 and having a deposition film 50 formed only in the recess 2 may be exposed to the second material 70. The second material 70 may react with the deposition film 50 to form the strain film 80 in the recess 2. That is, the second material 70 may be a reaction precursor for forming the strained film 80.

일 실시예에서, 변형막(80)은 산화물 또는 질화물로 이루어질 수 있다. 예컨대, 변형막(80)을 산화물로 구성하는 경우 제2 물질(70)은 H2O, H2O 플라즈마, O2, O2 플라즈마, N2O, N2O 플라즈마 및 O3 중하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 변형막(80)을 질화물로 구성하는 경우, 제2 물질(70)은 NH3, NH3 플라즈마, N2 플라즈마 및 질소 라디칼 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수도 있다.
In one embodiment, the strain film 80 may be made of oxide or nitride. For example, when the strained film 80 is formed of an oxide, the second material 70 may be H 2 O, H 2 O plasma, O 2 , O 2 plasma, N 2 O, N 2 O plasma, and O 3. It may comprise one or more of the. In addition, when the strained film 80 is formed of nitride, the second material 70 may include one or more of NH 3 , NH 3 plasma, N 2 plasma, and nitrogen radicals.

*이 경우, 증착막(50) 및 제2 물질(70)의 종류에 따라 산화물 또는 질화물로 이루어진 변형막(80)을 형성할 수 있다. 예컨대, 변형막(80)은 SiO2, SiN, Al2O3, AlN, TiO2 및 TiN 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수도 있다.In this case, the strained film 80 made of an oxide or nitride may be formed according to the type of the deposition film 50 and the second material 70. For example, the strained film 80 may include one or more of SiO 2 , SiN, Al 2 O 3 , AlN, TiO 2, and TiN.

다음으로, 도 3g를 참조하면, 전술한 퍼지 공정에 의하여 잉여 제2 물질(70)을 제거할 수도 있다. 결과적으로, 기판(1)의 오목부(2) 내에 질소 또는 산소 화합물의 변형막(80)이 형성될 수 있다.Next, referring to FIG. 3G, the excess second material 70 may be removed by the above-described purge process. As a result, the strained film 80 of nitrogen or oxygen compound can be formed in the recess 2 of the substrate 1.

도면에서는 2개의 서로 상이한 원자로 이루어진 변형막(80)을 도시하나, 이는 예시적인 것으로서, 변형막(80)은 3개 이상의 원자를 포함하여 이루어질 수도 있다. In the drawing, the strain film 80 is formed of two different atoms, but this is illustrative, and the strain film 80 may include three or more atoms.

도 3h를 참조하면, 도 3b 내지 도 3i를 참조하여 전술한 각 단계를 1회 이상 반복함으로써, 기판(1)의 오목부(2)에 변형막(80)을 중첩하여 형성하는 것도 가능하다. 또한, 상기 과정을 반복하면, 도 2i에 도시된 것과 같이 기판(1)의 오목부(2)가 변형막(80)에 의하여 완전히 매몰될 수도 있다. 또한, 제2 물질에 의한 변형 과정을 수행하지 않는 경우, 오목부(2)를 원자층 형태의 증착막(50, 도 3e)으로 매몰하는 것도 가능하다.
Referring to FIG. 3H, by repeating each step described above with reference to FIGS. 3B to 3I one or more times, it is also possible to form the strained film 80 on the concave portion 2 of the substrate 1 by overlapping it. In addition, if the above process is repeated, the concave portion 2 of the substrate 1 may be completely buried by the strained film 80 as illustrated in FIG. 2I. In addition, when the deformation process by the second material is not performed, the concave portion 2 may be buried in the deposition layer 50 (FIG. 3E) in the form of an atomic layer.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 구조의 형성 방법을 도시한 개략도이다. 4A and 4B are schematic diagrams showing a method of forming a substrate structure according to another embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면, 도 2 또는 도 3을 참조하여 전술한 실시예들에 따른 기판 구조의 형성 방법에 의하여 기판(1)의 오목부(2) 내에 증착막(40)이 형성되었다. Referring to FIG. 4A, the deposition film 40 is formed in the recess 2 of the substrate 1 by the method of forming the substrate structure according to the embodiments described above with reference to FIG. 2 or 3.

이때, 반응성 기체 등의 물질이 오목부(2) 내로 확산되는 정도 또는 오목부(2) 내에서 반응하는 정도를 제어하는 것에 따라서는, 도 4a에 도시되는 것과 같이 오목부(2) 내의 소정의 깊이(D)보다 높은 위치에는 증착막(40)이 형성되지 않을 수도 있다. 따라서, 증착막(40)이 오목부(2)를 완전히 매몰하지 않게 될 수도 있다. At this time, depending on the degree of diffusion of a substance such as a reactive gas into the recess 2 or the degree of reaction in the recess 2, the predetermined amount in the recess 2 as shown in FIG. 4A is controlled. The deposition film 40 may not be formed at a position higher than the depth D. Therefore, the vapor deposition film 40 may not be completely buried in the recessed part 2.

이 경우, 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서는 일부 매몰된 오목부(2)를 갖는 기판(1) 상에 추가적인 증착막(45)을 전면 증착하는 것도 가능하다. 그 결과 오목부(2)를 일부 매몰하는 증착막(40) 및 전면 증착된 추가적인 증착막(45)에 의하여 피복성 불량이 없이 오목부(2)가 전체적으로 매몰될 수 있는 이점이 있다.
In this case, referring to FIG. 4B, in one embodiment of the present invention, it is also possible to deposit the entire deposition film 45 on the substrate 1 having the partially buried recess 2. As a result, there is an advantage that the concave portion 2 may be entirely buried without coating defects by the deposition film 40 partially buried the concave portion 2 and the additional deposited film 45 deposited on the front surface.

도 5a 내지 도 5c는 기판에 대한 자외선의 입사 각도에 따라 오목부(2)가 매몰되는 부분을 도시한 개략도이다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 오목부(2)를 갖는 기판(1)에서, 오목부(2)를 제외하고 나머지 부분에 위치한 물질을 반응성 기체 등에 의하여 부분적으로 제거함으로써 달성된다. 5A to 5C are schematic diagrams showing portions in which the recesses 2 are buried in accordance with the angle of incidence of the ultraviolet rays to the substrate. As described above, embodiments of the present invention are achieved by partially removing a material located in the remaining portion except the recess 2 in the substrate 1 having the recess 2 by a reactive gas or the like.

이때, 자외선에 의해 활성화되는 반응성 기체를 사용하는 경우, 기판(1)에 조사되는 자외선의 각도를 조절함으로써 기판(1) 중 오목부(2)를 제외하고 나머지 부분에 위치한 물질을 선택적으로 제거할 수 있다.At this time, in the case of using a reactive gas activated by ultraviolet light, by removing the concave portion 2 of the substrate 1 by selectively adjusting the angle of the ultraviolet light irradiated to the substrate 1 to remove the material located in the remaining portion. Can be.

도 5a를 참조하면, 자외선은 기판(1)에 대하여 소정의 입사각(θ)으로 입사될 수 있다. 자외선의 입사각(θ)이 충분히 크다면 자외선이 오목부(2)의 바닥면에 도달할 수 있으나, 입사각(θ)이 작을 경우에는 자외선은 오목부(2)의 일부분에만 도달하게 된다.Referring to FIG. 5A, ultraviolet rays may be incident on the substrate 1 at a predetermined incident angle θ. If the incident angle θ of the ultraviolet ray is sufficiently large, the ultraviolet ray may reach the bottom surface of the recess 2, but when the incident angle θ is small, the ultraviolet ray reaches only a part of the recess 2.

도 5b를 참조하면, 자외선의 입사각(θ)이 충분히 작지 않아 자외선이 오목부(2) 내의 일정 깊이(D)까지 도달하였을 경우, 오목부(2) 내의 상기 깊이(D)보다 높은 위치에서는 반응성 기체가 활성화되어 증착된 물질이 제거된다. 따라서, 결과적으로 오목부(2)가 부분 매몰되는 결과가 된다. Referring to FIG. 5B, when the incidence angle θ of the ultraviolet rays is not sufficiently small and the ultraviolet rays reach a certain depth D in the recess 2, they are reactive at a position higher than the depth D in the recess 2. The gas is activated to remove the deposited material. As a result, the recess 2 is partially buried.

따라서, 도 5c를 참조하면, 자외선의 입사각(θ)을 충분히 작게 할 경우, 오목부(2) 내에 위치한 반응성 기체는 활성화되지 않도록 함으로써, 오목부(2)가 증착막(40)에 의하여 완전히 매몰되도록 조절하는 것이 가능하다.
Therefore, referring to FIG. 5C, when the incident angle θ of ultraviolet rays is sufficiently small, the reactive gas located in the recesses 2 is not activated so that the recesses 2 are completely buried by the deposition film 40. It is possible to adjust.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 구조의 형성 방법에서, OH 처리된 기판 표면을 도시한 개략도이다. 본 실시예에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 전술한 기판 구조의 형성 방법을 수행하기에 앞서, 도 6에 도시되는 것과 같이 기판 표면이 (OH) 결합을 포함하도록 하기 위한 처리 과정을 더 수행할 수도 있다.6 is a schematic diagram illustrating an OH treated substrate surface in a method of forming a substrate structure according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, prior to performing the method of forming the substrate structure described above with reference to FIGS. 2 and 3, a process for causing the substrate surface to include (OH) bonding as shown in FIG. 6 is further performed. You may.

원자층 증착에 의하여 기판 구조를 형성하기 위해서는, 기판에 원활한 화학적 흡착을 하는 물질을 전구체로서 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 화학기상증착법에 사용되는 물질 중 일부 물질, 예컨대 TEOS 등은 선택적으로 화합흡착을 일으키기 위한 리간드(ligand)나 결합을 갖고 있지 않다.In order to form a substrate structure by atomic layer deposition, it is preferable to use as a precursor a substance which has a smooth chemical adsorption on the substrate. However, some of the materials used in chemical vapor deposition, such as TEOS does not have a ligand (ligand) or bond for selectively causing adsorption.

따라서, 본 실시예에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 전술한 기판 구조의 형성 방법을 수행하기에 앞서, 기판(1)의 표면을 (OH)로 충분히 종단(termination)시키지 않으면 전구체의 화합흡착이 제대로 이루어지지 않기 때문에 별도의 (OH) 종단 공정을 실시하여야 한다. 통상적으로 H2O를 챔버에 주입하더라도 HF 수용액으로 세정된 기판 표면은 수소 종단(hydrogen termination)이 되어 있기 때문에 원료전구체를 주입하더라도 충분히 흡착이 일어나지 않아 소위 인큐베이션(incubation) 현상이 발생하게 되어, 수차례 흡착시키는 공정이 추가로 필요하게 된다. 따라서 본 실시예에서는 H2O 플라즈마 또는 하이드록실 라디칼(hydroxyl radical)((OH)*)을 발생시키기 위한 원격 플라즈마 등에 기판을 노출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Therefore, in this embodiment, prior to performing the method of forming the substrate structure described above with reference to FIGS. 2 and 3, if the surface of the substrate 1 is not sufficiently terminated with (OH), compound adsorption of the precursor is performed. Since this is not done properly, a separate (OH) termination process should be performed. Normally, even if H 2 O is injected into the chamber, the substrate surface cleaned with HF solution is hydrogen terminated, so that even if the raw material precursor is injected, adsorption does not occur sufficiently, resulting in a so-called incubation phenomenon. A further step of adsorbing is required. Therefore, in the present embodiment, the method may further include exposing the substrate to a remote plasma or the like for generating H 2 O plasma or hydroxyl radical ((OH) *).

이때, H2O 플라즈마 등을 기판(1)에 직접 가하게 되면 기판(1)이나 기판(1) 상의 소자에 악영향을 미칠 수도 있다. 따라서, 일 실시예에서는, 탈이온수(Deionized water; DI water)에 아르곤(Ar) 기포를 형성하는 방식에 의해 발생된 H2O 기체를 사용하여, 기판으로부터 떨어져 있는 곳에서 플라즈마를 발생시킨 후 라디칼을 기판에 공급하는 원격 플라즈마 방식을 사용하여 기판(1)을 산소 공급 물질에 노출할 수 있다.At this time, if H 2 O plasma or the like is directly applied to the substrate 1, the substrate 1 or the elements on the substrate 1 may be adversely affected. Thus, in one embodiment, using a H 2 O gas generated by the formation of argon (Ar) bubbles in Deionized water (DI water), generating a plasma at a distance from the substrate and then radicals The substrate 1 may be exposed to the oxygen supply material using a remote plasma method of supplying the to the substrate.

다른 실시예에서는, 플라즈마에 의해 발생된 라디칼을 H2O 주입기에 주입하여 발생된 하이드록실 라디칼(hydroxyl radical)((OH)*)을 기판(1)에 공급하거나, 기판(1)과 수직 방향으로 전극을 설치한 후 기판과 평행하게 플라즈마를 발생시킴으로써 라디칼이 기판(1)에 닿도록 하는 등의 간접 노출 방식을 사용할 수도 있다.In another embodiment, the radicals generated by the plasma are injected into the H 2 O injector to supply the hydroxyl radicals ((OH) *) generated to the substrate 1 or in a direction perpendicular to the substrate 1. For example, an indirect exposure method such as generating a plasma in parallel with the substrate and then allowing the radicals to contact the substrate 1 may be used.

산소 공급 물질에 의하여 처리된 기판(1)은 도 6에 도시되는 바와 같이 OH 결합을 포함하게 되어 친수성 표면을 가지게 될 수 있다. 따라서, 상기와 같이 OH 처리된 기판에 물질을 공급하게 되면, OH 결합과 치환되어 물질이 기판(1) 표면에 화학흡착될 수 있다.
The substrate 1 treated with the oxygen supply material may include OH bonds and have a hydrophilic surface as shown in FIG. 6. Therefore, when the material is supplied to the OH-treated substrate as described above, the material may be substituted with the OH bond to chemisorb the material onto the surface of the substrate 1.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시예들은 원자층 증착법(atomic layer deposition)을 예로 들어 설명되었다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 다른 실시예에서는 화학기상증착(chemical vapor deposition)을 이용하여 기판의 오목부 내에 증착막을 형성하는 것도 가능하다.Embodiments of the present invention described above have been described using atomic layer deposition as an example. However, this is merely illustrative, and in another embodiment of the present invention, it is also possible to form a deposition film in the recess of the substrate by using chemical vapor deposition.

본 발명의 실시예들에 따른 기판 구조의 형성 방법은, 기판 상의 오목부 내에 산화물 또는 질화물 등을 형성할 수 있으며, 이를 반복 실시할 경우 오목부를 완전히 매몰하는 것도 가능하다. 따라서, 상기 기판 구조의 형성 방법은 가로세로비가 큰 STI 등의 오목부를 매몰하는 데에 사용될 수 있다.In the method of forming the substrate structure according to the exemplary embodiments of the present invention, an oxide or nitride may be formed in the recess on the substrate, and in the case of repeating the process, the recess may be completely buried. Therefore, the method of forming the substrate structure can be used to bury concave portions such as STI having a high aspect ratio.

나아가, 상기 기판 구조의 형성 방법을 이용하여 오목부 내에 반도체 또는 금속 물질을 형성하는 것도 가능하다. 따라서, 상기 기판 구조의 형성 방법은 컨택홀(contact hole), 다층 배선간의 비아홀(via hole) 또는 3차원 패키지 기술을 위한 실리콘 통과 비아(Through-silicon-via; TSV)등을 낮은 온도에서 매몰하기 위한 용도로도 사용될 수 있다.Furthermore, it is also possible to form a semiconductor or metal material in the recess using the method of forming the substrate structure. Accordingly, the method of forming the substrate structure may include contact holes, via holes between multilayer interconnections, or silicon-based vias for TSD technology at low temperatures. It can also be used for purposes.

나아가, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 구조의 형성 방법은 반응성 기체의 분사 속도나 시간, 또는 기판의 이송 속도 등을 조절함에 따라 오목부 내에 증착막이 매몰되는 깊이를 조절할 수 있으므로, 용도에 따라 오목부를 부분적으로 매몰하는 것도 가능하다. 따라서, 단차피복성을 원하는 대로 조절할 수 있는 이점이 있다.Furthermore, the method of forming the substrate structure according to the embodiments of the present invention may control the depth at which the deposition film is buried in the recesses by adjusting the spray rate, time, or transfer rate of the reactive gas. It is also possible to partially bury the recess. Therefore, there is an advantage that can be adjusted as desired step coverage.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention described above has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and variations may be made therefrom. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (44)

오목부를 갖는 기판상에 제1 물질층을 형성하는 단계;
상기 제1 물질과 반응하는 제2 물질을 사용하여, 상기 기판 중 상기 오목부를 제외한 부분으로부터 상기 제1 물질층을 제거하는 단계; 및
상기 제1 물질과 반응하는 제3 물질을 사용하여, 상기 제1 물질층으로부터 증착막을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 제1 물질은 원료 전구체이며, 상기 제3 물질은 반응 전구체인 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
Forming a first layer of material on the substrate having recesses;
Removing the first material layer from portions of the substrate other than the recesses using a second material that reacts with the first material; And
Using a third material to react with the first material, forming a deposition film from the first material layer,
Wherein said first material is a raw material precursor and said third material is a reaction precursor.
제 1항에 있어서,
상기 제1 물질층을 제거하는 단계는, 상기 오목부가 상기 제2 물질에 노출되지 않도록 상기 기판이 상기 제2 물질에 노출되는 시간을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 1,
Removing the first material layer comprises controlling the time the substrate is exposed to the second material such that the recess is not exposed to the second material.
제 1항에 있어서,
상기 제1 물질층을 형성하는 단계, 상기 제1 물질층을 제거하는 단계 또는 상기 증착막을 형성하는 단계 후에,
상기 기판을 퍼지 기체에 노출한 후 상기 퍼지 기체를 펌핑하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 1,
After forming the first material layer, removing the first material layer, or forming the deposition film,
And pumping the purge gas after exposing the substrate to the purge gas.
제 1항에 있어서,
상기 증착막은 절연 물질인 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 1,
And the deposition film is an insulating material.
제 4항에 있어서,
상기 증착막은 산화물 및 질화물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 4, wherein
And the deposition film comprises at least one of an oxide and a nitride.
제 5항에 있어서,
상기 증착막은 SiO2, PSG, BPSG, Al2O3, TiO2, HfO2, ZrO2, ZnO, NiO, SiN 및 AlN 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
6. The method of claim 5,
And the deposition film comprises at least one of SiO 2 , PSG, BPSG, Al 2 O 3 , TiO 2 , HfO 2 , ZrO 2 , ZnO, NiO, SiN, and AlN.
제 4항에 있어서,
상기 제1 물질은 실리콘 또는 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 4, wherein
And the first material comprises silicon or aluminum.
제 7항에 있어서,
상기 제1 물질은 실리콘을 포함하는 무기 화합물인 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 7, wherein
And said first material is an inorganic compound comprising silicon.
제 8항에 있어서,
상기 제1 물질은 실리콘 수소 화합물 또는 실리콘 염소 화합물인 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 8,
And the first material is a silicon hydrogen compound or a silicon chlorine compound.
제 9항에 있어서,
상기 제1 물질은 SiH4, SiCl4, Si2H6, Si2Cl6, SiH2Cl2 및 Si3H8 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 9,
Wherein the first material comprises at least one of SiH 4 , SiCl 4 , Si 2 H 6 , Si 2 Cl 6 , SiH 2 Cl 2, and Si 3 H 8 .
제 7항에 있어서,
상기 제1 물질은 실리콘을 포함하는 유기 화합물 또는 알루미늄을 포함하는 유기 화합물인 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 7, wherein
And said first material is an organic compound comprising silicon or an organic compound comprising aluminum.
제 11항에 있어서,
상기 제1 물질은 Si-H 결합을 갖는 알킬 화합물, Si-H 결합을 갖는 알콕사이드 화합물, Si-H 결합을 갖는 실록세인 화합물, 실리콘을 포함하는 아민 화합물 또는 이들의 변형 화합물인 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
12. The method of claim 11,
The first material is an alkyl compound having a Si-H bond, an alkoxide compound having a Si-H bond, a siloxane compound having a Si-H bond, an amine compound containing silicon, or a modified compound thereof. Method of formation of the structure.
제 11항에 있어서,
상기 제1 물질은 알루미늄을 포함하는 알킬 화합물, 알루미늄을 포함하는 알콕사이드 화합물, 알루미늄을 포함하는 아민 화합물 또는 이들의 변형 화합물인 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the first material is an alkyl compound comprising aluminum, an alkoxide compound comprising aluminum, an amine compound comprising aluminum, or a modified compound thereof.
제 4항에 있어서,
상기 제3 물질은 H2O, O2, O2 플라즈마, N2O, N2O 플라즈마, O3 , H2O 플라즈마, NH3, NH3 플라즈마 및 N2 플라즈마 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 4, wherein
Wherein the third material comprises at least one of H 2 O, O 2 , O 2 plasma, N 2 O, N 2 O plasma, O 3 , H 2 O plasma, NH 3 , NH 3 plasma and N 2 plasma The formation method of the board | substrate structure characterized by the above-mentioned.
제 1항에 있어서,
상기 증착막은 반도체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 1,
And the deposition film comprises a semiconductor material.
제 15항에 있어서,
상기 증착막은 Si, Ge, SiXGe1 -X(0<X<0.5), 탄소-도프 실리콘, 산화물 반도체 및 질화물 반도체 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
16. The method of claim 15,
And the deposition film comprises at least one of Si, Ge, Si X Ge 1 -X (0 <X <0.5), carbon-doped silicon, oxide semiconductor and nitride semiconductor.
제 16항에 있어서,
상기 증착막은 ZnO, NiO, CeO, EuO, AlN, GaN 및 InN 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
17. The method of claim 16,
And the deposition film comprises at least one of ZnO, NiO, CeO, EuO, AlN, GaN and InN.
제 15항에 있어서,
상기 제1 물질은 실리콘을 포함하는 무기 화합물, 게르마늄을 포함하는 무기 화합물 및 탄소화합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the first material comprises at least one of an inorganic compound comprising silicon, an inorganic compound comprising germanium, and a carbon compound.
제 18항에 있어서,
상기 제1 물질은 실리콘 수소 화합물, 실리콘 염소 화합물, 게르마늄 수소 화합물 및 게르마늄 염소 화합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
19. The method of claim 18,
Wherein said first material comprises at least one of a silicon hydrogen compound, a silicon chlorine compound, a germanium hydrogen compound, and a germanium chlorine compound.
제 19항에 있어서,
상기 제1 물질은 SiH4, SiCl4, Si2H6, Si2Cl6, SiH2Cl2, Si3H8, GeH4, GeCl4, Ge2H6, Ge2Cl6, GeH2Cl2 및 Ge3H8 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 19,
The first material is SiH 4 , SiCl 4 , Si 2 H 6 , Si 2 Cl 6 , SiH 2 Cl 2 , Si 3 H 8 , GeH 4 , GeCl 4 , Ge 2 H 6 , Ge 2 Cl 6 , GeH 2 Cl 2 and Ge 3 H 8 A method of forming a substrate structure, characterized in that it comprises one or more of.
제 18항에 있어서,
상기 제1 물질은 알칸 화합물 및 알킬 화합물 중 하나 이상을 포함하는 탄소화합물인 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
19. The method of claim 18,
Wherein said first material is a carbon compound comprising at least one of an alkane compound and an alkyl compound.
제 21항에 있어서,
상기 제1 물질은 CH4, C2H6, C3H8, (CH3)SiH3, (CH3)GeH3, (C2H5)SiH3 및 (C2H5)GeH3 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 21,
The first material is selected from CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , (CH 3 ) SiH 3 , (CH 3 ) GeH 3 , (C 2 H 5 ) SiH 3 and (C 2 H 5 ) GeH 3 A method of forming a substrate structure comprising at least one.
제 15항에 있어서,
상기 증착막은 산화물 반도체를 포함하며,
상기 제1 물질은 알킬 화합물 및 이의 변형 화합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
16. The method of claim 15,
The deposited film includes an oxide semiconductor,
And said first material comprises at least one of alkyl compounds and modified compounds thereof.
제 15항에 있어서,
상기 증착막은 질화물 반도체를 포함하며,
상기 제1 물질은 디메틸알루미늄 하이드라이드, 트리메틸알란, 트리에틸알란, 트리메틸갈륨, 트리에틸갈륨, 트리메틸인듐, 트리에틸인듐 및 이들의 변형 화합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
16. The method of claim 15,
The deposited film includes a nitride semiconductor,
Wherein said first material comprises at least one of dimethylaluminum hydride, trimethylalan, triethylalan, trimethylgallium, triethylgallium, trimethylindium, triethylindium, and modified compounds thereof. .
제 15항에 있어서,
상기 증착막은 질화물 반도체를 포함하며,
상기 제1 물질은 디메틸에틸아민알란, 디메틸아미노부틸 및 이들의 변형 화합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
16. The method of claim 15,
The deposited film includes a nitride semiconductor,
Wherein said first material comprises at least one of dimethylethylaminealan, dimethylaminobutyl, and modified compounds thereof.
제 15항에 있어서,
상기 증착막은 Si, Ge 또는 SiXGe1 -X(0<X<0.5)을 포함하며,
상기 증착막을 형성하는 단계는 상기 제1 물질층을 열분해하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
16. The method of claim 15,
The deposited film includes Si, Ge, or Si X Ge 1 -X (0 <X <0.5),
Forming the deposition film comprises pyrolyzing the first material layer.
제 15항에 있어서,
상기 증착막은 Si, Ge 또는 SiXGe1 -X(0<X<0.5)을 포함하며,
상기 제3 물질은 수소 또는 수소 라디칼을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
16. The method of claim 15,
The deposited film includes Si, Ge, or Si X Ge 1 -X (0 <X <0.5),
Wherein said third material comprises hydrogen or hydrogen radicals.
제 15항에 있어서,
상기 제3 물질은 질소 라디칼, NH3, NH3 플라즈마 및 N2 플라즈마 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
16. The method of claim 15,
The third material is a nitrogen radical, NH 3 , NH 3 At least one of plasma and N 2 plasma.
제 28항에 있어서,
상기 제1 물질층을 제거하는 단계는,
상기 기판을 원격 플라즈마, 라디칼 생성 장치, 마이크로파, 전자 싸이클로트론 공명 플라즈마 또는 자외선에 노출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 28,
Removing the first material layer,
Exposing the substrate to a remote plasma, radical generating device, microwave, electron cyclotron resonance plasma, or ultraviolet light.
제 1항에 있어서,
상기 증착막은 금속 재료, 고융점 화합물 또는 금속 실리콘 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 1,
And the deposition film comprises a metal material, a high melting point compound, or a metal silicon compound.
제 30항에 있어서,
상기 증착막은, Al, Ti, Ta, W, Cu, TiN, TaN, WN, NiSi, CoSi 및 TiSi 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 30,
And the deposition film includes at least one of Al, Ti, Ta, W, Cu, TiN, TaN, WN, NiSi, CoSi, and TiSi.
제 30항에 있어서,
상기 제1 물질은 금속 무기 화합물, 알킬 화합물 및 이들의 변형 화합물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 30,
And said first material comprises at least one of metal inorganic compounds, alkyl compounds, and modified compounds thereof.
제 32항에 있어서,
상기 제1 물질은 AlCl3, TiCl4, TaCl5 및 WF6 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 32,
The first material is AlCl 3 , TiCl 4 , TaCl 5 And WF 6 A method of forming a substrate structure, characterized in that it comprises one or more of.
제 32항에 있어서,
상기 제1 물질은 트리메틸알란, 트리에틸알란 및 디메틸알루미늄 하이드라이드 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 32,
Wherein the first material comprises at least one of trimethylalan, triethylalan and dimethylaluminum hydride.
제 1항에 있어서,
상기 제2 물질은 상기 제1 물질과 반응하여 휘발성 물질을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 1,
And the second material reacts with the first material to form a volatile material.
제 35항에 있어서,
상기 제2 물질은 수소, 염소, 불소, 수소 라디칼, 염소 라디칼 및 불소 라디칼 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
36. The method of claim 35,
And the second material comprises at least one of hydrogen, chlorine, fluorine, hydrogen radicals, chlorine radicals and fluorine radicals.
제 36항에 있어서,
상기 제2 물질은 HCl, BCl3, ClF3 및 NF3 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
37. The method of claim 36,
Wherein the second material comprises one or more of HCl, BCl 3 , ClF 3 and NF 3 .
제 36항에 있어서,
상기 제1 물질층을 제거하는 단계는,
상기 기판을 원격 플라즈마, 라디칼 생성 장치, 마이크로파, 전자 싸이클로트론 공명 플라즈마 또는 자외선에 노출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
37. The method of claim 36,
Removing the first material layer,
Exposing the substrate to a remote plasma, radical generating device, microwave, electron cyclotron resonance plasma, or ultraviolet light.
제 38항에 있어서,
상기 제1 물질층을 제거하는 단계는, 상기 기판을 자외선에 노출하되, 상기 오목부 내로 자외선이 조사되지 않도록 상기 기판에 대한 자외선의 입사각을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 38,
The removing of the first material layer may include forming a substrate structure by exposing the substrate to ultraviolet rays and adjusting an angle of incidence of the ultraviolet rays to the substrate such that the ultraviolet rays are not irradiated into the recesses. Way.
제 1항에 있어서,
상기 제1 물질층을 형성하는 단계 전에,
상기 기판 표면에 OH 결합을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 1,
Before forming the first material layer,
And forming an OH bond on the surface of the substrate.
제 40항에 있어서,
상기 OH 결합을 형성하는 단계는,
상기 기판을 H2O 플라즈마, H2O 원격플라즈마 또는 (OH)* 라디칼에 노출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
41. The method of claim 40,
Forming the OH bond,
Exposing the substrate to H 2 O plasma, H 2 O remote plasma, or (OH) * radicals.
제 1항에 있어서,
상기 제1 물질층을 형성하는 단계, 상기 제1 물질층을 제거하는 단계 및 상기 증착막을 형성하는 단계를 각각 2회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 1,
And forming the first material layer, removing the first material layer, and forming the deposition film two or more times, respectively.
제 1항에 있어서,
상기 기판 전면에 추가적인 증착막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 구조의 형성 방법.
The method of claim 1,
And forming an additional deposited film on the entire surface of the substrate.
제 1항에 따른 기판 구조의 형성 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 소자의 제조 방법.A method for producing a device comprising the method of forming a substrate structure according to claim 1.
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