KR0147417B1 - 반도체 소자의 식각 피해영역 제거방법 - Google Patents
반도체 소자의 식각 피해영역 제거방법Info
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 식각 피해영역 제거방법에 관한 것으로, 실리콘 기판 상부에 형성된 절연층을 건식식각 공정에 의해 선택적으로 제거하여 상기 실리콘 기판을 노출시킬 때 상기 실리콘 기판상에 생성된 식각 피해영역을 제거하기 위해 산화제가 함유된 세정액을 상기 실리콘 기판 상부에 생성되는 불순물의 제거 목적에 따라 사용하여 상기 식각 피해영역에 자연 산화막을 성장시킨 후 불화 수소계의 세정액으로 상기 자연 산화막을 제거시키므로써 실리콘 기판 상부에 생성된 식각 피해영역이 제거될 수 있도록 한 반도체 소자의 식각 피해영역 제거방법에 관한 것이다.
Description
제1a 내지 제1d도는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 식각 피해영역 제거방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.
도2는 세정액의 종류에 따라 실리콘 기판에 성장되는 자연 산화막의 두께를 표시한 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1:실리콘 기판 5:콘택 홀
6:절연층 7:식각 피해영역
8:자연 산화막
본 발명은 반도체 소자의 식각피해 영역 제거방법에 관한 것으로, 특히 건식 식각 공정으로 실리콘 기판을 노출시킬 때 실리콘 기판 상부에 생성되는 식각피해영역을 제거하기 위하여 산화제가 함유된 세정액을 잔류하는 불순물의 제거 목적에 따라 사용하여 노출된 실리콘 기판 상부에 잔류하는 불순물을 제거하고, 이에 따라 식각피해 영역에 성장되는 자연 산화막을 불화 수소계의 세정액으로 제거시키므로써 실리콘 기판 상부에 생성된 식각피해 영역이 제거될 수 있도록 한 반도체 소자의 식각 피해영역 제거방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서 실리콘 기판상에 소정의 막(Film)을 형성한 후 그 상부에 감광막 패턴을 마스크로 한 건식식각 공정으로 소정의 막을 패터닝시키고 실리콘 기판을 노출시킨다. 그런데, 건식식각 공정후 식각 가스와의 반응에 의해 감광막 패턴의 표면 및 하부층의 측벽에는 폴리머(polymer) 성분의 유기물이 생성되며 실리콘 기판이 노출되는 부분에는 식각에 의한 피해(damage)로 인하여 식각 피해영역이 발생된다.
종래에는 상기와 같이 생성된 폴리머 성분의 유기물을 황산을 사용한 세정 공정에 의해 제거하였으나, 노출된 실리콘 기판에 생성된 식각 피해영역은 제거되지 않았다. 그래서 식각 피해영역을 제거하기 위해 반응로의 튜브(Tube)내에서 열공정 또는 산화 공정을 실시하였지만, 이는 열에 의해 실리콘 기판의 상부에 생성된 식각 피해영역을 실리콘 기판 내부로 침투시키는 것이지 식각 피해영역이 근본적으로 제거되는 것은 아니었다.
이러한 식각 피해영역으로 인해 실리콘 기판 표면에서의 전하 이동이 증가되고, 접합 영역에서 누설 전류가 발생되어 소자의 신뢰성을 저하시킨다.
따라서, 본 발명은 실리콘 기판을 노출시키기 위한 식각 공정에 의해 실리콘 기판 상부에 생성되는 식각 피해영역을 제거하기 위해 산화제가 함유된 세정액을 실리콘 기판 상부에 잔류하는 불순물의 제거 목적에 따라 사용하고, 이에 따라 식각 피해영역에 성장되는 자연 산화막을 불화 수소계의 세정액으로 제거시키므로써 상기한 단점을 해소할 수 있는 반도체 소자의 식각 피해영역 제거방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실리콘 기판 상부에 형성된 절연층을 건식식각 공정으로 패터닝하여 상기 실리콘 기판의 일부분을 노출시키는 단계와, 상기 식각 공정에 의해 상기 노출된 실리콘 기판에 파티클, 유기물 및 무기물 등의 불순물과 식각 피해영역이 생성되고, 산화제가 함유된 세정액을 사용한 세정공정에 의해 상기 불순물들이 제거되면서 상기 식각 피해영역에 자연 산화막이 성장되는 단계와, 상기 자연 산화막을 불화 수소계의 세정액 사용하여 제거하고, 이로 인하여 상기 식각 피해영역이 제거되는 단계와, 이소프로필 알콜을 사용하여 건조시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
제1a 내지 제1d도는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 식각 피해영역 제거방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.
제1a도는 실리콘 기판(1) 상부에 소정의 공정을 실시하여 절연층(6)을 형성시킨 후 절연층(6)에 콘택 홀(5)을 형성시키기 위해 예를들어 플라즈마 식각(plasma etch)과 같은 걱식식각(Dry Etch)공정을 실시하는 상태의 단면도이다.
제1b도는 식각 공정을 실시하여 콘택 홀(5)을 형성시켜 실리콘 기판(1)을 노출시킨 단면도로서, 실리콘 기판(1)의 노출된 부분이 플라즈마 이온(plasma ion)에 의해 피해(Damage)를 받아 실리콘 기판(1)의 표면에 식각 피해(Etch Damage)영역(7)이 생성된 상태를 도시한 것이다. 식각 공정에 의해 노출된 실리콘 기판(1)에는 식각 피해영역(7)이 생성될 뿐만 아니라 파티클, 유기물 및 무기물 등의 불순물들(도시않음)이 존재하게 된다.
제1c도는 노출된 실리콘 기판(1)에 생성된 식각 피해영역(7)을 제거하기 위하여 식각 피해영역(7)에 자연 산화막(8)을 성장시킨 상태의 단면도로서, 자연 산화막(8)의 성장 과정을 설명하면 다음과 같다.
상기에서 기술한 바와 같이 건식식각 공정에 의해 실리콘 기판(1)을 노출시킬 때 식각 피해영역(7) 뿐만 아니라 불순물도 존재하게 된다. 불순물을 제거하기 위해 산화제가 함유된 예를들어 제1혼합 세정액(SC-1), 제2혼합 세정액(SC-2), 황산 또는 질산과 같은 세정액을 불순물의 제거 목적에 따라 사용한다. 세정 공정에 의해 불순물이 제거되며 동시에 실리콘 기판(1)의 실리콘 원자와 세정액의 산소원자가 반응하여 식각 피해영역(7)에 지연 산화막(8)이 성장된다. 이때 자연 산화막(8)은 실리콘 기판(1) 표면 아랫부분에 생성된 식각 피해영역(7)까지 포함되도록 성장시켜야 한다.
여기서, 제1혼합 세정액(SC-1)은 NH4OH:H2O2:H2O=1∼2:1:5 비율로 혼합되어 파티클(particle)의 제거 목적으로 사용되고, 제2혼합 세정액(SC-2)은 HCl:H2O2:H2O=1:1:5로 혼합되어 무기물 제거의 목적으로 사용되며, 황산은 H2SO4:H2O2=3:1로 혼합되어 유기물 제거의 목적으로 사용되고, 질산은 HNO3:HF:H2O=30:1:20로 혼합되어 무기물 제거의 목적으로 사용된다.
세정액을 사용하는 세정 공정시 실리콘 기판(1)에 자연 산화막이 성장되는데, 세정액의 종류에 따라 성장되는 자연 산화막의 두께를 제2도의 그래프로 나타내었다. 자연 상태의 베어 웨이퍼(bare wafer; A)에는 약 13Å의 두께로 자연 산화막이 성장된다. 피란하(piranha; B)를 이용하여 세정을 실시한 경우에는 약 13.5Å의 자연 산화막이 성장된다. 피란하, HF, HCl의 혼합 세정액(C)을 사용한 경우에는 약 12Å의 자연 산화막이 성장된다. 피란하, HF, HCl 및 NH4OH의 혼합 세정액(D)을 사용한 경우에는 약 12.5Å의 자연 산화막이 성장된다. NH4OH:H2O2:H2O를 1:1:5의 비율로 혼합한 제1혼합 세정액(SC-1;E)을 사용하여 80℃에서 세정 공정을 실시한 경우에는 약 12.5Å의 두께로 자연 산화막이 성장된다. HCl(F)을 사용한 경우에는 약 12.7Å의 두께로 자연 산화막이 성장된다.
제1d도는 불화 수소계 예를들어 HF와 NH4F가 혼합된 완충 산화막 식각제(Buffered oxide Etchant; B.O.E) 및 HF 중 어느 하나의 세정액을 사용하여 자연 산화막(8)을 제거시킨 상태의 단면도이다. 이때 실리콘 기판(1)의 식각 피해영역(7)은 자연 산화막(8)과 함께 완전히 제거된다.
자연 산화막(8)을 제거한 후 건조 공정을 실시하는데, 건조는 이소프로필 알콜(Isopropyl Alchol)을 사용하여 건조시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 산화제가 함유된 세정액을 불순물의 제거 목적에 따라 사용하고, 이에 따라 상기 식각피해 영역에 자연 산화막을 성장시킨 후 불화 수소계의 세정액으로 상기 자연 산화막을 제거시키므로써 실리콘 기판표면의 전하 이동 및 열 공정 후 격자 구조의 왜곡을 감소시키고 접합(Junction)영역에서 누설 전류(leakage current)의 증가를 억제하며 채널 영역(chennel region)에서의 식각피해를 제거시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.
Claims (3)
- 실리콘 기판 상부에 형성된 절연층을 건식식각 공정으로 패터닝하여 상기 실리콘 기판의 일부분을 노출시키는 단계와, 상기 식각 공정에 의해 상기 노출된 실리콘 기판에 파티클, 유기물 및 무기물 등의 불순물과 식각 피해영역이 생성되고, 산화제가 함유된 세정액을 사용한 세정 공정에 의해 상기 불순물들이 제거되면서 상기 식각 피해영역에 자연 산화막이 성장되는 단계와, 상기 자연 산화막을 불화 수소계의 세정액 사용하여 제거하고, 이로 인하여 상기 식각 피해영역이 제거되는 단계와, 이소프로필 알콜을 사용하여 건조시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 식각 피해영역 제거방법.
- 제1항에 있어서, 상기 산화제가 함유된 세정액은 제1혼합 세정액, 제2혼합 세정액, 황산 및 질산중 적어도 어느 하나이며, 상기 제1혼합 세정액은 NH4OH:H2O2:H2O=1 내지2:1:5의 비율로 혼합되어 파티클의 제거 목적으로 사용되고, 상기 제2혼합 세정액은 HCl:H2O2:H2O=1:1:5로 혼합되어 무기질의 제거 목적으로 사용되며, 상기 황산은 H2SO4:H2O2=3:1로 혼합되어 유기질의 제거 목적으로 사용되고, 상기 질산은 HNO3:HF:H2O=30:1:20로 혼합되어 무기질의 제거 목적으로 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 식각 피해영역 제거방법.
- 제1항에 있어서, 상기 불화 수소계의 세정액은 HF와 NH4F가 혼합된 완충 산화막 식각제 및 HF중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 식각 피해영역 제거방법.
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Payment date: 20090427 Year of fee payment: 12 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |