KR0137550B1 - 게이트 산화막 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 게이트 산화막 형성을 위해 웨이퍼를 공정튜브에 장착하여 산화공정을 실시하는 게이트 산화막 형성 방법에 있어서; 산소(O2) 및 DCE(Dichloroethglene) 분위기 가스를 사용하여 건식산화를 실시하는 단계; 공정튜브의 온도를 상승시켜 상기 건식산화시의 온도보다 높은 온도에서 어닐링을 실시하는 단계; 온도를 하강한 후 웨이퍼를 공정튜브에서 언로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 산화막 형성 방법에 관한 것으로, 자연산화막의 성장억제 및 게터링을 효과적으로 수행하여 신뢰성을 갖는 게이트 산화막 형성함으로써 고집적 소자의 특성 향상을 가져오는 효과가 있다.
Description
제1도는 본 발명에 따른 산화공정 단계를 나타내는 도표.
본 발명은 반도체 소자 제조 공정중 실리콘 기판 표면을 산화시켜 게이트 산화막을 형성하는 방법에 관한 것이다.
종래에는 노즐된 실리콘 기판 표면이 형성된 웨이퍼를 산화 공정 튜브에 장착한 후 온도상승 및 안정화 단계를 거쳐 주산화막 형성 단계인 건식 및 습식산화를 실시하여 기판에 실리콘산화막(SiO2)인 게이트 산화막을 형성한 후 온도를 하강하여 웨이퍼를 언로딩하는 방법으로 산화 공정을 수행하고 있다.
그러나, 소자의 고집적화가 진행됨에 따라 게이트 산화막의 두께는 4매가(Mega) DRAM의 경우 150Å에서 256메가 DRAM의 경우 70Å 이하로 얇아지고 있는데, 256메가 DRAM에서 70Å 이하의 얇은 게이트 산화막 형성 방법을 4메가(Mega) DRAM일 경우와 동일하게 형성하고 있어 신뢰성을 가지는 산화막 두께를 얻기 힘들며 작은 성장 시간으로 인해 불완전한 산화막의 성장은 물론 금속성 불순물에 대한 게터링(gettering) 효과가 적어 게이트 산화막의 질(quality)을 저하시키고 있다.
특히, 종래에는 주산화막 형성단계인 습식산화 단계에서 H2, O2, N2C 가스를 8:8:0.2의 비율로 공급하여 H2및 O2의 반응에 의해 생성된 습식상태의 분위기인 기화된 가스가 실리콘 기판과 반응하여 SiO2를 성장시키는 방법을 사용하고 있는데, 이때 습시산화 이전에 생성된 자연산화막의 두께에 대한 게이트 산화막 두께 비율이 약 26% 이상을 차지함으로써, 불안정한 자연산화막이 얇은 게이트 산화막의 특성을 악화 시키게 되며, 금속성 불순물에 대한 게터링 효고를 떨어뜨려 산화막의 질을 저하시킨다.
따라서, 본 발명은 자연산화막의 성장억제 및 게이터링을 효과적으로 수행하여 신뢰성을 갖는 게이트 산화막 형성방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 게이트 산화막 형성을 위해 웨이퍼를 공정튜브에 장착하여 산화공정을 실시하는 게이트 산화막 형성 방법에 있어서; 산소(O2) 및 DCE(Dichloroethglene) 분위기 가스를 사용하여 건식산화를 실시하는 단계; 공정튜브의 온도를 상승시켜 상기 건식산화시의 온도보다 높은 온도에서 어닐링을 실시하는 단계; 온도를 하강한 후 웨이퍼를 공정튜브에서 언로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면 제1도를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도면 제1도는 본 발명에 따른 산화공정 단계를 나타내는 도표로서, 도면에 도시된 바와 같이 550℃ 내지 650℃에서 웨이퍼를 공정튜브에 장착한 다음, 공정튜브의 온도를 상승시켜 700℃ 내지 850℃에서 산소(O2) 및 DCE(Dichloroethglene) 분위기 가스를 사용하여 건식 산화를 30분 정도 실시한다.
이때의 가스량은 산소(O2) 및 DCE가 각각 5~10 SLPM, 0.2~0.75 SLPM으로 한다.
이후, 온도를 상승시켜 750℃ 내지 900℃에서 질소(N2)를 10~25 SLPM 및 산소(O2)를 0.1~0.5 SLPM 사용하여 어닐링을 실시한다.
그리고 온도를 하강한 후, 700℃ 내지 850℃에서 웨이퍼를 언로딩한다.
상기와 같이 본 발명은 낮은 온도에서 웨이퍼를 로딩하고 건식산화 실시하기전 까지 자연산화막이 생성되는 것을 방지하였다.
그리고, 건식산화시 산화시간을 30분 정도로 하여 실제 게이트 산화막의 두께조절을 용이하게 하였으며, 자연산화막에 대한 게이트 산화막의 두께 비율을 감소시킴으로써 게이트 산화막의 결함을 감소시킨다.
또한, 건식산화시 충분한 산소를 많은 시간동안 공급함으로써 작은 산화시간에 비해 불완전한 산화막의 성장요인을 제거하게 되며, 충분한 산화시간과 DCE(Dichloroethglene)를 첨가시켜 생성된 CI로서 금속성 불순물에 대한 게터링을 효과를 증대시켜 절연 파괴의 원인을 제거 하고자 한다.
그리고, 건식산화 이후에 종래에는 실시하지 않았던 어닐링 공정을 실시하는데 건식산화시의 온도보다 상승된 온도에서 어닐링을 실시하여 게터링 효과의 증대는 물론 산화막 성정시 생성되는 산화막내에서의 왜곡(distortion)과 스트레스를 이완시켜 얇은 게이트 산화막의 질을 상승 시킨다.
이상, 상기 설명과 같이 본 발명은 자연산화막의 성장억제 및 게터링을 효과적으로 수행하여 신뢰성을 갖는 게이트 산화막 형성함으로써 고집적 소자의 특성 향상을 가져오는 효과가 있다.
Claims (5)
- 게이트 산화막 형성을 위해 웨이퍼를 공정튜브에 장착하여 산화공정을 실시하는 게이트 산화막 형성 방법에 있어서;산소(O2) 및 DCE(Dichloroethglene) 분위기 가스를 사용하여 건식산화를 실시하는 단계;공정튜브의 온도를 상승시켜 상기 건식산화시의 온도보다 높은 온도에서 어닐링을 실시하는 단계;온도를 하강한 후 웨이퍼를 공정튜브에서 언로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 산화막 형성 방법.
- 제1항에 있어서;상기 건식산화는 700℃ 내지 850℃의 온도에서 실시하는 것을 특징으로 하는 게이트 산화막 형성 방법.
- 제2항에 있어서;상기 어닐링은 750℃ 내지 900℃의 온도에서 실시하는 것을 특징으로 하는 게이트 산화막 형성 방법.
- 제2항에 있어서;상기 건식산화시의 산소(O2) 및 DCE 분위기 가스량을 각각 5~10 SLPM, 0.2~0.75 SLPM으로 하여 30분간 실시하는 것을 특징으로 하는 게이트 산화막 형성 방법.
- 제3항에 있어서;상기 어닐링은 질소(N2) 및 산소(O2)를 각각 10~25 SLPM, 0.1~0.5 SLPM으로 하여 실시하는 것을 특징으로 하는 게이트 산화막 형성 방법.
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