KR100444166B1 - Method for annealing in the rapid thermal treatment device - Google Patents
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Abstract
급속 열처리 장치에서 어닐링 공정을 진행함에 있어서, 챔버내에 질소개스를 주입하는 단계와, 고온의 열처리를 위하여 승온을 하는 구간에서 산소를 동시에 챔버내로 주입하는 단계와, 고온의 열처리가 이루어지도록 하는 단계를 포함하여 이루어지며,In the annealing process in the rapid heat treatment apparatus, injecting nitrogen gas into the chamber, simultaneously injecting oxygen into the chamber in a temperature-heating section for high temperature heat treatment, and performing a high temperature heat treatment. Including,
급속 열처리 장치에서 어닐링 공정 진행하는 도중에 실리콘 웨이퍼의 표면 또는 산화막 등에 탄소성분이 존재하여 고온에서 열처리시 탄소와 실리콘 표면의 반응으로 발생되는 결함을 산소를 이용하여 제거함으로써 디바이스 특성 및 수율을 향상시킬 수 있는, 급속 열처리 장치에서의 어닐링 방법을 제공한다.During the annealing process in the rapid heat treatment apparatus, the carbon component exists in the surface of the silicon wafer or the oxide film, thereby improving the device characteristics and the yield by using oxygen to remove defects caused by the reaction between the carbon and the silicon surface during heat treatment at a high temperature. There is provided an annealing method in a rapid heat treatment apparatus.
Description
이 발명은 급속 열처리 장치에서의 어닐링 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 급속 열처리 장치에서 어닐링 공정 진행하는 도중에 실리콘 웨이퍼의 표면 또는 산화막 등에 탄소성분이 존재하여 고온에서 열처리시 탄소와 실리콘 표면의 반응으로 발생되는 결함을 산소를 이용하여 제거함으로써 디바이스 특성 및 수율을 향상시킬 수 있는, 급속 열처리 장치에서의 어닐링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an annealing method in a rapid heat treatment apparatus. More specifically, the present invention relates to an annealing method in a rapid heat treatment apparatus. An annealing method in a rapid heat treatment apparatus capable of improving device characteristics and yield by removing generated defects using oxygen.
반도체 공정에서 웰형성을 하기 위해서는, 도 1a에 도시되어 있는 바와 같이 실리콘 웨이퍼(1)의 위에 희생산화막(2)을 형성하고, 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이 이온을 주입하고, 그리고 도 1c에 도시되어 있는 바와 같이 주입된 이온을 활성화시키기 위하여 급속 열처리 장치(3)에서 어닐링을 진행하게 된다. 이와같은 급속 열처리 장치(3)에서의 어닐링 공정은 질소 분위기에서 고온 열처리로 진행하게 된다.In order to perform well formation in a semiconductor process, a sacrificial oxide film 2 is formed on a silicon wafer 1 as shown in FIG. 1A, ions are implanted as shown in FIG. 1B, and in FIG. 1C. As shown, annealing is performed in the rapid heat treatment apparatus 3 to activate the implanted ions. The annealing process in the rapid heat treatment apparatus 3 proceeds to a high temperature heat treatment in a nitrogen atmosphere.
그러나 상기한 종래의 어닐링 공정은, 탄소 성분이 함유된 실리콘 웨이퍼(1)가 급속 열처리 장치(3)에서 고온 열처리로 진행이 되는 경우에, 탄소와 실리콘 웨이퍼 계면이 반응을 하여 액티브 영역에 결함이 발생하게 되는 문제점이 있다.However, in the conventional annealing process described above, when the silicon wafer 1 containing the carbon component is subjected to a high temperature heat treatment in the rapid heat treatment apparatus 3, the carbon and silicon wafer interfaces react to cause defects in the active region. There is a problem that occurs.
따라서 종래의 어닐링 공정은, 어닐링 공정 이후에 진행되는 패턴 형성 공정에 영향을 주게 되어 디바이스 특성을 저하시키고 수율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.Therefore, the conventional annealing process affects the pattern forming process that is performed after the annealing process, thereby lowering device characteristics and lowering yield.
이 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 급속 열처리 장치에서 어닐링 공정 진행하는 도중에 실리콘 웨이퍼의 표면 또는 산화막 등에 탄소성분이 존재하여 고온에서 열처리시 탄소와 실리콘 표면의 반응으로 발생되는 결함을 산소를 이용하여 제거함으로써 디바이스 특성 및 수율을 향상시킬 수 있는, 급속 열처리 장치에서의 어닐링 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve such a conventional problem, the carbon component is present in the surface of the silicon wafer or the oxide film during the annealing process in the rapid heat treatment apparatus is generated by the reaction of the surface of the carbon and the silicon during heat treatment at high temperature It is an object of the present invention to provide an annealing method in a rapid heat treatment apparatus that can improve device characteristics and yield by removing defects using oxygen.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 반도체 공정의 웰형성 과정을 나타낸 순서도이다.1A to 1C are flowcharts illustrating a well forming process of a conventional semiconductor process.
도 2는 이 발명의 실시예에 따른 급속 열처리 장치에서의 어닐링 방법을 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing an annealing method in a rapid heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 실리콘 웨이퍼 2 : 희생 산화막1: silicon wafer 2: sacrificial oxide film
3 : 급속 열처리 장치3: rapid heat treatment device
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 급속 열처리 장치에서 어닐링 공정을 진행함에 있어서, 챔버내에 질소개스를 주입하는 단계와, 고온의 열처리를 위하여 승온을 하는 구간에서 산소를 동시에 챔버내로 주입하는 단계와, 고온의 열처리가 이루어지도록 하는 단계를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above object, the configuration of the present invention, in the annealing process in the rapid heat treatment apparatus, the step of injecting nitrogen gas into the chamber, and at the same time the oxygen chamber in the temperature increase section for high temperature heat treatment chamber And a step of injecting it into a high temperature heat treatment.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention. . Other objects, features, and operational advantages, including the object, operation, and effect of the present invention will become more apparent from the description of the preferred embodiment.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.For reference, the embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred examples to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only to this embodiment. In addition, various changes, additions and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other embodiments that are equally apparent.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 실시예에 따른 급속 열처리 장치에서의 어닐링 방법의 구성은, 급속 열처리 장치에서 어닐링 공정을 진행함에 있어서, 챔버내에 질소개스를 주입하는 단계와, 고온의 열처리를 위하여 승온을 하는 구간에서 산소를 동시에 챔버내로 주입하는 단계와, 고온의 열처리가 이루어지도록 하는 단계를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 2, the configuration of the annealing method in the rapid heat treatment apparatus according to the embodiment of the present invention includes the steps of injecting nitrogen gas into the chamber during the annealing process in the rapid heat treatment apparatus, and Including the step of injecting oxygen into the chamber at the same time in the temperature-heating section for the heat treatment, and the step of making a high temperature heat treatment.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 급속 열처리 장치에서의 어닐링 방법의 작용은 다음과 같다.The operation of the annealing method in the rapid heat treatment apparatus according to the embodiment of the present invention by the above configuration is as follows.
반도체 공정에서 웰을 형성시키기 위해서는, 이온 주입시 실리콘 웨이퍼의 표면을 형성하는 희생 산화막을 80옴스트롱(Å) 이하로 성장시키는 공정과, 이온주입공정과, 주입된 이온을 활성화시키기 위하여 급속 열처리장치에서 진행하는 어닐링 공정이 순차적으로 진행된다.In order to form a well in a semiconductor process, a process of growing a sacrificial oxide film forming a surface of a silicon wafer at an ion implantation time of 80 ohms or less, an ion implantation process, and a rapid heat treatment apparatus for activating the implanted ions The annealing process proceeds in succession.
상기한 급속 열처리 장치는 짧은 시간에 온도를 급속으로 승온시켜 주입된 이온을 활성화시키는데 효과적인 장치이다.The rapid heat treatment apparatus is an apparatus effective for activating implanted ions by rapidly raising the temperature in a short time.
상기한 급속 열처리 장치에서 이루어지는 어닐링 공정은 질소개스를 흘려 고온의 열처리를 한다.In the annealing process performed in the rapid heat treatment apparatus, a high temperature heat treatment is performed by flowing nitrogen gas.
그런데 기존의 방법에서와 같이 질소 분위기에서 어닐링 공정을 진행하게 되면 탄소성분이 함유된 실리콘 웨이퍼의 계면에서 결함이 발생하여 디바이스 특성을 약화시키므로, 이 발명의 실시예에서는 그에 대한 방안으로서 어닐링 공정 진행시 산소를 동시에 사용하게 된다.However, when the annealing process is carried out in a nitrogen atmosphere as in the conventional method, defects occur at the interface of the silicon wafer containing the carbon component, thereby weakening device characteristics. Oxygen is used simultaneously.
그러나 이와 같이 산소를 사용하게 되면 소량이라도 고온에서 진행되므로 산화막이 형성되며, 이로 인한 산화막의 두께의 변화는 디바이스의 전기적 특성을 약화시키게 된다. 따라서 결함이 발생하는 것을 억제하면서, 산화막의 두께의 변화없이 공정을 진행하는 것이 매우 중요하다.However, when oxygen is used in this way, an oxide film is formed since a small amount proceeds at a high temperature, and thus the change in the thickness of the oxide film weakens the electrical characteristics of the device. Therefore, it is very important to proceed the process without changing the thickness of the oxide film while suppressing the occurrence of defects.
이 발명의 실시예에서는 급속 열처리장치에서 진행되는 온도 프로파일에 결함 형성을 억제하기 위하여 승온구간에서 산소를 사용한다.In the embodiment of the present invention, oxygen is used in the temperature increase section to suppress defect formation in the temperature profile which is advanced in the rapid heat treatment apparatus.
실질적으로 급속 열처리장치에서는 원하는 공정온도까지 수초 이내에 도달되며, 그 짧은 시간동안 질소와 산소를 동시에 사용하게 되면 산화막의 두께에는변화가 없고, 탄소성분에 의해 발생하는 결함은 온도가 상승되는 구간에서 산소와 탄소가 반응하여 개스로 되어 챔버 밖으로 나가게 되어 발생하지 않게 된다.In the rapid heat treatment system, the desired process temperature is reached within a few seconds. When nitrogen and oxygen are used simultaneously for a short time, the thickness of the oxide film does not change, and defects caused by carbon components are increased in the temperature range. And carbon react with each other to form a gas and go out of the chamber.
이 발명의 실시예에서 어닐링 공정 진행시 급속 열처리 장치를 이용하여 질소와 산소를 동시에 사용하는 경우에, 특히 승온온도가 25~75도/초인 급속 열처리 장치에 대해서 승온구간이 450~1000도에서 질소와 산소를 동시에 사용하는 경우에, 질소 5SLM 기준으로 산소 0.05~0.5SLM, 즉 질소:산소=100:1 내지 질소:산소=10:1의 비율로 사용한다.In the embodiment of the present invention, when using nitrogen and oxygen at the same time using the rapid heat treatment apparatus during the annealing process proceeds, especially for the rapid heat treatment apparatus having a temperature rising temperature of 25 ~ 75 degrees / second nitrogen heating temperature range 450 ~ 1000 degrees In the case where and oxygen are used simultaneously, oxygen is used in a ratio of 0.05 to 0.5 SLM, that is, nitrogen: oxygen = 100: 1 to nitrogen: oxygen = 10: 1 based on 5SLM of nitrogen.
이상의 설명에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 급속 열처리 장치에서 어닐링 공정 진행하는 도중에 실리콘 웨이퍼의 표면 또는 산화막 등에 탄소성분이 존재하여 고온에서 열처리시 탄소와 실리콘 표면의 반응으로 발생되는 결함을 산소를 이용하여 제거함으로써 디바이스 특성 및 수율을 향상시킬 수 있는 효과를 가진 급속 열처리 장치에서의 어닐링 방법을 제공할 수가 있다. 이 발명의 이와 같은 효과는 반도체 공정 분야에서 이 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 응용되어 이용될 수가 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, the carbon component is present on the surface of the silicon wafer or the oxide film during the annealing process in the rapid heat treatment apparatus, and oxygen is removed from the defect generated by the reaction between the carbon and the silicon surface during the heat treatment at a high temperature. It is possible to provide an annealing method in a rapid heat treatment apparatus having the effect of improving the device characteristics and the yield by removing them by use. Such effects of the present invention can be applied to various applications within the scope of the technical spirit of the present invention in the field of semiconductor processing.
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