KR100274597B1 - 반도체장치제조용다결정규소막및텅스텐실리사이드막의식각가스조성물과이를이용한플라즈마식각방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 등방성 식각특성 및 산화막에 대한 선택비가 뛰어난 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물과 이를 이용한 플라즈마 식각 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 염소가스와 산소가스로 이루어지는 식각가스 조성물 또는 염소가스와 산화성가스로 이루어진 식각가스 조성물을 100 mT의 압력이 유지되는 식각챔버에 투입하는 단계; (2) 상기 (1)의 식각챔버에서 200 W의 전력을 공급하여 상기 식각가스 조성물을 플라즈마 상태로 변환하는 단계; 및 (3) 상기 (2)의 식각챔버 내부에 30 G의 자장을 형성시켜 반도체 기판 상에 형성된 텅스텐 실리사이드막 및 다결정 규소막을 식각하는 단계를 포함하여 이루어진다.
따라서, 등방성식각특성이 우수하고 산화막에 대한 선택비가 뛰어난 염소가스와 산소가스를 포함하는 식각가스 조성물을 사용하여 플라즈마 식각공정을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물과 이를 이용한 플라즈마 식각 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 등방성 식각특성 및 산화막에 대한 선택비가 뛰어난 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물과 이를 이용한 플라즈마 식각 방법에 관한 것이다.
최근에, 반도체 산업이 발달됨에 따라 반도체장치는 고용량 및 고기능화를 추구하고 있으며, 그에 따라서 한정된 영역에 보다 많은 소자의 집적이 필요하게 되었고, 반도체장치 제조기술은 패턴(Pattern)을 극미세화 및 고집적화시키도록 연구 및 개발되고 있다.
그리고, 극미세화되고 고집적화된 반도체장치를 구현하기 위한 반도체장치 제조공정에는 식각가스를 사용하는 건식식각 기술이 많이 이용되고 있으며, 건식식각 기술로서 가장 일반화된 것이 플라즈마 응용 식각 방법이다.
그러나, 플라즈마를 이용한 식각공정은 매우 중요하고도 어려운 기술이며, 플라즈마 식각공정에서 우선적으로 고려되어야 할 사항은 식각 프로파일(Profile), 하부 막질과의 선택성(Selectivity), 식각비(Etch rate) 및 균일도(Uniformity) 등이다. 이들은 식각장비 또는 식각가스의 특성에 의하여 주로 좌우되며, 특히 식각 프로파일 및 하부 막질과의 선택성은 식각가스에 의해서 많은 영향을 받는다.
도1의 (가) 내지 (다)는 SEPOX(Seletive Poly-silicon Oxidation) 공정을 통해서 반도체 기판 상에 형성된 다결정 규소막의 플라즈마 식각 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
먼저, 도1의 (가)에 도시된 바와 같이 열산화법을 이용하여 반도체 기판(10) 상에 약 250 Å 정도의 얇은 패드 산화막(12)을 성장시킨다. 이어서, 확산(Diffusion)공정을 통해서 패드 산화막(12)이 형성된 반도체 기판(10) 상에 약 500 Å 정도의 다결정 규소막(14)과 약 1,500 Å 정도의 질화막(16)을 순차적으로 형성한 후, 통상의 사진식각공정을 수행하여 일정영역의 질화막(16)을 제거함으로서 소자분리 영역을 개방한다.
이어서, 소자분리 영역이 개방된 상기 반도체 기판(10)을 약 850 내지 1,050 ℃ 정도의 공정챔버 내부에 투입한 후, 산화공정을 수행하여 도1의 (나)에 도시된 바와 같이 질화막(16)이 도포되지 않은 상기 소자분리 영역을 크게 성장시켜 필드 산화막(18)을 형성한다. 이때, 마스크(Mask)역할을 수행하는 질화막(16)과 다결정 규소막(14)의 산화정도의 차이에 따라 다결정 규소막(14) 내부의 규소(Si)성분이 산화됨에 따라 버드스빅(Bird’s beak : 20)이 생성된다.
다음으로, 산화공정의 진행에 의해서 상기 질화막(16) 상부에 형성될 수 있는 얇은 산화막(도시되지 않음)을 제거하고, 습식식각법을 이용하여 질화막(16)을 제거한다. 마지막으로 하부의 패드 산화막(12)에 대한 선택비가 뛰어나 패드 산화막(12)에 충격이 가해짐이 방지되는 브롬화수소(HBr)가스, 염소(Cl2)가스, 헬륨(He)가스 및 산소(O2)가스가 혼합된 식각가스를 사용하여 다결정 규소막(14)을 제거한다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 식각방법은, 하부의 패드 산화막(12)에 대한 선택비는 우수하나 등방성식각 성질이 떨어져 버드스빅(20) 하부의 다결정규소 성분을 완전히 제거하지 못하여 도1의 (다)에 도시된 바와 같이 버드스빅(20) 하부에 잔여부분(22)을 형성하는 문제점이 있었다. 만일, 상기 버드스빅(20) 하부에 존재하는 다결정 규소 성분을 완전히 제거하기 위하여 식각시간을 증가시키면, 생산성이 저하되는 문제점이 발생한다.
그리고, 또다른 반도체장치 제조공정을 나타내는 도2를 참조하여 반도체 기판 상에 형성된 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 플라즈막 식각 방법을 설명한다.
도2를 참조하면, 소자분리 영역으로 작용하는 필드 산화막(34)과 활성영역으로 작용하는 게이트 산화막(32)이 형성된 반도체 기판(30) 상의 게이트 산화막(32) 상부에 다결정 규소막(36), 텅스텐 실리사이드막(WSi : 38), 산화막(40)이 순차적으로 적층되어 있다. 그리고, 상기 순차적으로 적층된 막질 측벽에 산화막 스페이서(Spacer : 42)가 형성되어 있고, 필드 산화막(34) 상부의 소정영역을 개방시키며 포토레지스트 패턴(44)이 형성되어 있다.
전술한 구조가 구비된 반도체 기판(30)에 대한 종래의 플라즈마 식각 방법을 설명하면, 먼저, 반도체 기판(30) 상에 형성된 산화막(40) 및 산화막 스페이서(42)를 습식식각공정을 통해서 제거한다. 이때, 필드 산화막(34) 상부의 개방된 영역 상부에는 상기 산화막(40) 및 산화막 스페이서(42) 식각 공정에 의해서 홈이 형성될 수 있다. 이어서, 등방성 식각성질을 가지는 육불화황(SF6) 등의 불소함유 가스와 염소가스를 사용하여 포토레지스트 패턴(44)에 의해서 마스킹(Masking)된 반도체 기판(30) 상에 형성된 텅스텐 실리사이드막(38)과 다결정 규소막(36)을 순차적으로 제거하는 식각공정을 진행한다.
그러나, 상기 식각가스는, 등방성 식각성질은 우수하나 하부의 얇은 게이트 산화막(32)에 대한 선택비가 떨어져 도2의 (나)에 도시된 바와 같이 상기 산화막(40) 및 산화막 스페이서(42) 제거공정에 의해서 필드 산화막(34) 상에 형성된 홈(46)을 더 깊게 형성하는 문제점이 있었다. 만일, 상기 게이트 산화막(32) 상에 홈(46)이 더 깊게 형성되는 것을 방지하기 위하여 식각시간을 감소시키면, 도2의 (나)에 도시된 바와 같이 다결정 규소막(36)의 다결정 규소성분을 완전히 제거하지 못하여 잔여부분(48)을 형성하는 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은, 등방성식각 특성 및 산화막에 대한 선택비가 뛰어난 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물과 이를 이용한 플라즈마 식각 방법을 제공하는 데 있다.
도1의 (가) 내지 (다)는 종래의 반도체장치 제조용 다결정 규소막의 식각가스 조성물과 이를 이용한 플라즈마 식각 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도2의 (가) 및 (나)는 종래의 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물과 이를 이용한 플라즈마 식각 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 30 : 반도체 기판 12 : 패드 산화막
14, 36 : 다결정 규소막 16 : 질화막
18, 34 : 필드 산화막 20 : 버드스빅
22, 48 : 잔여부분 32 : 게이트 산화막
38 : 텅스텐 실리사이드막 40 : 산화막
42 : 스페이서 44 : 포토레지스트 패턴
46 : 홈
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물은, 염소가스와 산소가스로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 식각가스 조성물은, 77 내지 98 중량％의 염소가스와 2 내지 23 중량％의 산소가스로 이루어짐이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 다른 식각가스 조성물은, 염소가스와 산화성가스로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 산화성가스는 헬륨가스 등의 불활성가스와 산소가스로 이루어짐이 바람직하고, 상기 식각가스 조성물은, 77 내지 98 중량 ％의 염소가스, 1.18 내지 21.16 중량％의 헬륨가스, 0.02 내지 1.84 중량％의 산소가스로 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물을 이용한 플라즈마 식각 방법은, (1) 염소가스와 산소가스로 이루어진 식각가스 조성물을 진공상태의 식각챔버에 투입하는 단계; (2) 상기 (1)의 식각챔버에 전력을 공급하여 상기 식각가스 조성물을 플라즈마 상태로 변환하는 단계; 및 (3) 상기 (2)의 식각챔버 내부에 자장을 형성시켜 반도체 기판 상에 형성된 텅스텐 실리사이드막 및 다결정 규소막을 식각하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 식각가스 조성물은, 50 내지 150mTorr 이상의 압력이 유지되는 상기 식각챔버 내부로 공급됨이 바람직하고, 상기 식각가스 조성물은, 150 내지 250 W 이하의 전력이 공급되는 상기 식각챔버 내부로 공급됨이 바람직하다. 그리고, 상기 식각가스 조성물은, 20 내지 40 G 정도의 자장이 형성되는 상기 식각챔버 내부로 공급됨이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물과 이를 이용한 다른 플라즈마 식각 방법은, (1) 염소가스와 산화성가스로 이루어진 식각가스 조성물을 진공상태의 식각챔버에 투입하는 단계; (2) 상기 (1)의 식각챔버에서 전력을 공급하여 상기 식각가스 조성물을 플라즈마 상태로 변환하는 단계; 및 (3) 상기 (2)의 식각챔버 내부에 자장을 형성시켜 반도체 기판 상에 형성된 텅스텐 실리사이드막 및 다결정 규소막을 식각하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 식각가스 조성물은, 50 내지 150mTorr 이상의 압력이 유지되는 상기 식각챔버 내부로 공급되고, 상기 식각가스 조성물은, 250 내지 350 W 이하의 전력이 공급되는 상기 식각챔버 내부로 공급되고, 상기 식각가스 조성물은, 20 내지 40 G 정도의 자장이 형성되는 상기 식각챔버 내부로 공급됨이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물과 이를 이용한 또다른 플라즈마 식각방법은, 염소가스와 산소가스로 이루어진 식각가스 조성물을 100mT의 압력이 유지되는 식각챔버에 투입하는 단계; (2) 상기 (1)의 식각챔버에 200 W의 전력을 공급하여 상기 식각가스 조성물을 플라즈마 상태로 변환하는 단계; 및 (3) 상기 (2)의 식각챔버 내부에 30 G의 자장을 형성시켜 반도체 기판 상에 형성된 텅스텐 실리사이드막 및 다결정 규소막을 식각하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물을 이용한 또다른 플라즈마 식각방법은, 염소가스 및 산화성가스로 이루어진 식각가스 조성물을 100mT의 압력이 유지되는 식각챔버에 투입하는 단계; (2) 상기 (1)의 식각챔버에서 200 W의 전력을 공급하여 상기 식각가스 조성물을 플라즈마 상태로 변환하는 단계; 및 (3) 상기 (2)의 식각챔버 내부에 30 G의 자장을 형성시켜 반도체 기판 상에 형성된 텅스텐 실리사이드막 및 다결정 규소막을 식각하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물은, 주식각가스로 작용하는 77 내지 98 중량 ％, 바람직하게는 약 93 중량％의 염소가스와 보조식각가스로 작용하는 2 내지 23 중량％, 바람직하게는 약 7 중량％의 산소가스로 이루어진 식각가스 조성물을 사용하여 반도체 기판 상에 적층된 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막을 식각하는 점에 특징이 있다. 상기 염소가스는 반도체 기판 상에 적층된 다결정 규소막의 규소성분과 반응하여 상기 다결정 규소막을 식각하며, 상기 염소가스는 텅스텐 실리사이드막의 텅스텐 실리사이드 성분과도 반응하여 식각한다. 그리고, 상기 산소가스는 라디칼(Radical) 혹은 이온상태에서 상기 염소가스에 의해서 식각되는 상기 반도체 기판 상에 적층된 다결정 규소막과 텅스텐 실리사이드막의 패턴의 프로파일을 제어하는 역할을 수행한다.
또한, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 다른 식각가스 조성물은, 77 내지 98 중량％, 바람직하게는 약 93 중량％의 염소가스와 2 내지 23 중량％, 바람직하게는 약 7％의 산화성가스로 이루어진 식각가스 조성물을 사용하여 반도체 기판 상에 적층된 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막을 식각하는 점에 특징이 있다. 상기 산화성가스는 운반가스로 작용하는 1.18 내지 21.16 중량％의 헬륨가스 등의 불활성가스, 보조가스로 작용하는 0.02 내지 1.84 중량％의 산소가스로 이루어진다.
상기 염소가스는 반도체 기판 상에 적층된 다결정 규소막의 규소성분과 반응하여 상기 다결정 규소막을 식각하며, 상기 염소가스는 텅스텐 실리사이드막의 텅스텐 실리사이드 성분과도 반응하여 식각한다. 그리고, 상기 산소가스는 라디칼 혹은 이온상태에서 상기 염소가스에 의해서 식각되는 상기 반도체 기판 상에 형성된 다결정 규소막과 텅스텐 실리사이드막의 패턴의 프로파일을 제어하는 역할을 수행한다. 또한, 헬륨가스는 주식각가스로 작용하는 염소가스의 캐리어(Carrier) 역할을 수행한다.
또한, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물을 이용한 플라즈마 식각 방법은, 50 내지 150mTorr, 바람직하게는 약 100mTorr 이상의 압력이 유지되는 식각챔버 내부에 텅스텐 실리사이드막 및 다결정 규소막이 형성된 반도체 기판을 투입한 후, 염소가스와 산소가스로 이루어진 식각가스 조성물을 상기 식각챔버 내부에 공급하고, 플라즈마 발생을 위한 약 150 내지 250 W , 바람직하게는 200 W 이상의 전력을 식각챔버 내부에 공급하여 상기 식각가스 조성물을 이온화시킨다. 또한, 상기 이온화된 식각가스가 회전하면서 반도체 기판 상에 접촉하여 식각효율이 증가되도록 식각챔버에 약 20 내지 40 G(Gauss) 바람직하게는 약 30 G 정도의 자장을 형성한다.
이에 따라, 상기 식각가스 조성물과 접촉하는 반도체 기판 상에 형성된 다결정 규소막의 규소성분은 염소성분과 반응하여 식각되고, 텅스텐 실리사이드막의 텅스텐 실리사이드성분도 염소성분과 반응하여 식각된다.
또한, 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물을 이용한 또다른 플라즈마 식각 방법은, 약 50 내지 150mTorr, 바람직하게는 약 10mTorr 이상의 압력이 유지되는 식각챔버 내부에 텅스텐 실리사이드막 및 다결정 규소막이 형성된 반도체 기판을 투입한 후, 염소가스, 헬륨가스 및 산소가스로 이루어진 식각가스 조성물을 상기 식각챔버 내부에 공급하고, 플라즈마 발생을 위한 150 내지 250 W, 바람직하게는 약 200 W 이상의 전력을 식각챔버 내부에 공급하여 상기 식각가스 조성물을 이온화시킨다. 또한, 상기 이온화된 식각가스가 회전하면서 반도체 기판 상에 접촉하여 식각효율이 증가되도록 식각챔버에 약 20 내지 40 G 정도 바람직하게는 약 30 G 정도의 자장을 형성한다.
이에 따라, 상기 식각가스 조성물과 접촉하는 반도체 기판 상에 형성된 다결정 규소막의 규소성분은 염소성분과 반응하여 식각되고, 텅스텐 실리사이드막의 텅스텐 실리사이드성분도 염소성분과 반응하여 식각된다. 이때, 헬륨가스는 주식각가스로 사용되는 염소가스를 운반하는 캐리어 역할을 수행한다.
실시예 1
식각공정 진행을 위한 약 100mTorr 정도의 압력이 유지되고, 플라즈마상태 형성을 위한 약 100 W 정도의 전력을 공급하며, 약 30 G 정도의 자장이 형성되는 식각챔버 내부에 산화막과 다결정 규소막이 순차적으로 형성된 반도체 기판을 투입한 후, 약 93 중량％ 의 염소가스와 약 7 중량％ 의 산화성가스 즉, 헬륨과 혼합된 산소가스로 이루어지는 식각가스 조성물을 공급한다.
실시예 2
식각공정 진행을 위한 약 100mTorr 정도의 압력이 유지되고, 플라즈마상태 형성을 위한 약 100 W 정도의 전력을 공급하며, 약 30 G 정도의 자장이 형성되는 식각챔버 내부에 산화막, 텅스텐 실리사이드막, 다결정 규소막이 순차적으로 형성된 반도체 기판을 투입한 후, 약 93 중량％ 의 염소가스와 약 7 중량％ 의 산화성가스 즉, 헬륨과 혼합된 산소가스로 이루어지는 식각가스 조성물을 공급한다.
비교예 1
식각공정 진행을 위한 약 80 mTorr 정도의 압력이 유지되고, 플라즈마상태 형성을 위한 약 150 W 정도의 전력을 공급하며, 약 30 G 정도의 자장이 형성되는 식각챔버 내부에 산화막과 다결정 규소막이 순차적으로 형성된 반도체 기판을 투입한 후, 약 79 중량％ 의 브롬화수소가스, 약 16 중량％ 의 염소가스 그리고 약 5 중량％의 산화성가스 즉, 헬륨가스와 혼합된 산소가스로 이루어지는 식각가스 조성물을 공급한다.
비교예 2
식각공정 진행을 위한 약 35mTorr 정도의 압력이 유지되고, 플라즈마상태 형성을 위한 약 100 W 정도의 전력을 공급하며, 약 30 G 정도의 자장이 형성되는 식각챔버 내부에 산화막, 텅스텐 실리사이드막, 다결정 규소막이 순차적으로 형성된 반도체 기판을 투입한 후, 약 35 중량％ 의 육불화황가스, 약 46 중량％ 의 염소가스 그리고 약 19 중량％의 산화성가스 즉, 헬륨가스와 혼합된 산소가스로 이루어지는 식각가스 조성물을 공급한다.
비교예 3
식각공정 진행을 위한 약 100mTorr 정도의 압력이 유지되고, 플라즈마상태 형성을 위한 약 50 W 정도의 전력을 공급하며, 약 30 G 정도의 자장이 형성되는 식각챔버 내부에 산화막, 텅스텐 실리사이드막, 다결정 규소막이 순차적으로 형성된 반도체 기판을 투입한 후, 약 35 중량％ 의 육불화황가스, 약 46 중량％ 의 염소가스 그리고 약 19 중량％의 산화성가스 즉, 헬륨가스와 혼합된 산소가스로 이루어지는 식각가스 조성물을 공급한다.
비교예 4
식각공정 진행을 위한 약 80mTorr 정도의 압력이 유지되고, 플라즈마상태 형성을 위한 약 150 W 정도의 전력을 공급하며, 약 30 G 정도의 자장이 형성되는 식각챔버 내부에 산화막, 텅스텐 실리사이드막, 다결정 규소막이 순차적으로 형성된 반도체 기판을 투입한 후, 약 79 중량％ 의 브롬화수소가스, 약 16 중량％ 의 염소가스 그리고 약 5 중량％의 산화성가스 즉, 헬륨가스와 혼합된 산소가스로 이루어지는 식각가스 조성물을 공급한다.
이어서, 상기 제 1 실시예 및 제 1 비교예의 결과를 대조하여 하기 표1에 도시한다.
[표1]
| 구분 | 다결정 규소막에 대한 식각율(Å/Min) | 산화막에 대한 다결정 규소막의 선택비 | 식각특성 | 산화막의 평균두께(Å) |
| 실시예 1 | 2667 | 81.1 : 1 | 등방성식각 | 249 |
| 비교예 1 | 1200 | 100 : 1 | 이방성식각 | 237 내지 251 |
상기 표1을 참조하면, 실시예 1의 다결정 규소막에 대한 식각율은 2667 ÅMin로 비교예 1의 1200 Å/Min과 비교하여 우수함을 알 수 있다. 또한, 상기 다결정 규소막 하부의 산화막에 대한 다결정 규소막의 선택비는, 실시예 1의 경우 81.1 : 1로 비교예의 100 : 1과 비교하여 떨어지나 통상 약 15 : 1 이상이면, 상용화에 문제점이 발생되지 않는 것으로 알려져 있으므로 플라즈마를 이용한 식각가스로서 문제가 발생되지 않는다.
또한, 산화막의 두께는 실시예 1의 경우 약 249 Å로 나타나며, 비교예 1의 경우 237 내지 251 Å 정도로 산화막의 두께범위가 일정하지 않았다.
그리고, 실시예 2, 비교예 2, 비교예 3 그리고 비교예 4의 결과를 하기 표2에 도시한다.
[표2]
| 구분 | 텅스텐 실리사이드막에 대한 식각율(Å/Min) | 다결정 규소막에 대한 식각율(Å/Min) | 산화막에 대한 다결정 규소막의 선택비 | 산화막의 두께(Å) |
| 실시예 2 | 2300 | 3300 | 81.1 : 1 | ― |
| 비교예 2 | 1285 | 2203 | 4.76 : 1 | 40 |
| 비교예 3 | 1385 | 1385 | 16 : 1 | 40 |
| 비교예 4 | 1200 | 1200 | 50 : 1 | 40 |
또한, 반도체 기판 상에 산화막 및 다결정 규소막이 형성된 반도체 기판 상에 본 발명에 따른 식각방법을 적용한 경우의 다른 실시예를 하기 표3에 도시한다.
[표3]
| 구분 | 식각챔버의 압력(mTor) | 식각챔버의 전력(W) | 염소(SCCM) | 헬륨+산소(SCCM) | 식각챔 버의 자장(G) | 다결정 규소막에 대한 식각율(Å／Min) | 다결정 규소막의 균일도(％) | 산화막에 대한선택비 |
| 실시예 3 | 60 | 100 | 20 | 3 | 30 | 1905 | 3.8 | 27.6 : 1 |
| 실시예 4 | 60 | 100 | 40 | 3 | 30 | 2679 | 7.3 | 35.3 : 1 |
| 실시예 5 | 60 | 150 | 20 | 3 | 30 | 1983 | 4.3 | 12.8 : 1 |
| 실시예 6 | 60 | 150 | 40 | 3 | 30 | 2899 | 2.0 | 19.6 : 1 |
| 실시예 7 | 100 | 100 | 20 | 3 | 30 | 1488 | 2.9 | 41.3 : 1 |
| 실시예 8 | 100 | 100 | 40 | 3 | 30 | 2667 | 6.1 | 81.1 : 1 |
| 실시예 9 | 100 | 150 | 20 | 3 | 30 | 2075 | 3.6 | 21.4 : 1 |
| 실시예 10 | 100 | 150 | 40 | 3 | 30 | 3357 | 7.6 | 28.0 : 1 |
상기 표1, 표2 및 표3에 도시된 바와 같이 산화막에 대한 선택비는 15 : 1 이상으로 아주 양호하게 나타났으며, 식각율 또한, 약 2382 Å/min 정도로 우수한 결과를 얻을 수 있었다.
상기 표1, 표2 및 표3에 도시된 결과를 종합하여 하기 표4에 도시하였다.
[표4]
| 요소 | 식각율 | 균일도 | 산화막에 대한 다결정 규소막의 선택비 |
| 압력↑ | ― | ↑ | ↑↑ |
| 전력↑ | ↑ | ↑↑ | ↓↓↓ |
| 염소가스↑ | ↑↑↑↑ | ↑↑↑ | ↑ |
상기 표4를 참조하면, 식각챔버의 압력을 일정수준 증가(↑)시키면, 식각율은 거의 변동되지 않고, 균일도는 일정수준 증가(↑)되고, 산화막에 대한 다결정 규소막의 선택비는 압력 증가 이전의 거의 2배정도 증가(↑↑)됨을 알 수 있다.
그리고, 플라즈마 생성을 위해서 식각챔버 내부에 인가되는 전력을 일정수준 증가(↑) 시키면, 식각율은 일정수준 증가(↑)되고, 균일도는 전력 증가 이전의 거의 2배 정도 증가(↑↑)되고, 산화막에 대한 다결정 규소막의 선택비는 전력 증가 이전의 거의 3배정도 증가(↑↑↑)됨을 알 수 있다.
또한, 염소가스의 양을 일정수준 증가(↑) 시키면, 식각율은 염소가스의 양을 증가시키기 이전의 거의 4배 정도 증가(↑↑↑↑)됨을 알 수 있고, 산화막에 대한 다결정 규소막의 선택비는 일정수준 증가(↑)됨을 알 수 있다.
그리고, 식각공정이 진행되는 식각챔버의 압력을 60 mTorr 이하로 제어하면, 식각가스의 성분간의 충돌횟수가 감소함에 따라 반도체 기판 상에 형성된 막질을 수직적으로 제어할 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 염소가스와 산소가스로 이루어지는 식각가스 조성물 또는 염소가스, 불활성가스 및 산소가스로 이루어지는 식각가스 조성물을 사용하여 등방성식각 특성을 향상시킬 수 있고, 산화막에 대한 선택비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (4)
- 77 내지 98 중량％의 염소가스와 2 내지 23 중량％의 산소가스로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물.
- 77 내지 98 중량％의 염소가스, 1.18 내지 21.16 중량％의 헬륨가스, 0.02 내지 1.84 중량％의 산소가스로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물.
- (1) 염소가스와 산소가스로 이루어진 식각가스 조성물을 100 mT의 압력이 유지되는 식각챔버에 투입하는 단계;(2) 상기 (1)의 식각챔버에 200 W의 전력을 공급하여 상기 식각가스 조성물을 플라즈마 상태로 변환하는 단계; 및(3) 상기 (2)의 식각챔버 내부에 30 G의 자장을 형성시켜 반도체 기판 상에 형성된 텅스텐 실리사이드막 및 다결정 규소막을 식각하는 단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물을 이용한 플라즈마 식각방법.
- (1)염소가스 및 산화성가스로 이루어진 식각가스 조성물을 100mT의 압력이 유지되는 식각챔버에 투입하는 단계;(2) 상기 (1)의 식각챔버에서 200 W의 전력을 공급하여 상기 식각가스 조성물을 플라즈마 상태로 변환하는 단계; 및(3) 상기 (2)의 식각챔버 내부에 30 G의 자장을 형성시켜 반도체 기판 상에 형성된 텅스텐 실리사이드막 및 다결정 규소막을 식각하는 단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 다결정 규소막 및 텅스텐 실리사이드막의 식각가스 조성물을 이용한 플라즈마 식각방법.
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