KR100636935B1

KR100636935B1 - 레이저를 사용한 반도체 소자의 세정 방법

Info

Publication number: KR100636935B1
Application number: KR1020040050942A
Authority: KR
Inventors: 김찬배
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2006-10-19
Also published as: KR20060002050A

Abstract

본 발명은 자연 산화막에 저전력의 레이저를 조사하여 준안정 상태의 산화막으로 만든 후 고전력의 레이저로 준안정 상태의 산화막을 제거함으로써 습식 세정시 발생하는 보우잉 현상 등을 방지할 수 있는 반도체 소자의 세정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 레이저를 이용하여 반도체 소자를 세정하는 방법은 소정의 전력으로 발진한 레이저를 반도체 기판 상부의 자연 산화막에 조사하여 상기 자연 산화막을 준안정 상태로 성장시키는 제1 단계 및 챔버 내에 할로겐 원소를 포함하는 가스를 주입하면서 상기 전력보다 큰 전력으로 발진한 레이저를 상기 성장한 자연 산화막에 조사하여 상기 자연 산화막을 해리시켜 제거하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저를 사용한 반도체 소자의 세정 방법{METHOD FOR CLEANING SEMICONDUCTOR DEVICE USING LASER}

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 세정 방법을 도시한 단면도들.

도 2는 레이저 펄스에 따른 자연 산화막의 두께를 도시한 그래프.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 반도체 소자의 세정 방법을 도시한 단면도들.

도 4a 및 도 4b는 각각 저전력 레이저 세정 전 및 후의 자연 산화막의 표면 사진들.

본 발명은 레이저를 이용한 반도체 소자의 세정 방법에 관한 것으로, 특히 자연 산화막에 저전력의 레이저를 조사하여 준안정 상태의 산화막으로 만든 후 고전력의 레이저로 준안정 상태의 산화막을 제거함으로써 습식 세정시 발생하는 보우잉 현상 등을 방지할 수 있는 반도체 소자의 세정 방법에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 세정 방법을 도시한 단면 도들이다.

도 1a를 참조하면, 반도체 기판(10) 상부에 콘택홀이 형성된 절연막(20)을 형성한다. 다음에는, 상기 콘택홀 저부의 반도체 기판 표면의 자연 산화막(30)을 BOE(Buffer Oxide Etchant) 등을 이용한 습식 세정 공정으로 제거한다. 이러한 습식 세정 공정은 도 1a에 도시된 바와 같이 절연막(20)의 측벽에 보우잉 현상(40)을 유발하는 문제점이 있으며, 보우잉 현상(40)을 방지하기 위하여 습식 세정 공정 시간을 감소시키는 경우 자연 산화막이 전부 제거되지 않아서 콘택 RC가 증가하는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 반도체 기판 상부의 자연 산화막에 1차로 저전력의 레이저를 조사하여 준안정 상태의 산화막으로 만든 후 2차로 고전력의 레이저로 준안정 상태의 산화막을 제거함으로써 습식 세정시 발생하는 보우잉 현상 등을 방지할 수 있는 반도체 소자의 세정 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 레이저를 이용하여 반도체 소자를 세정하는 방법은 소정의 전력으로 발진한 레이저를 반도체 기판 상부의 자연 산화막에 조사하여 상기 자연 산화막을 준안정 상태로 성장시키는 제1 단계 및 챔버 내에 할로겐 원소를 포함하는 가스를 주입하면서 상기 전력보다 큰 전력으로 발진한 레이저를 상기 성장한 자연 산화막에 조사하여 상기 자연 산화막을 해리시켜 제거하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 반도체 소자의 세정 방법을 도시한 단면도들로서, 콘택홀 내의 반도체 기판 표면에 형성된 자연 산화막을 세정하는 예를 도시한 것이다.

도 3a를 참조하면, 반도체 기판(100) 상부에 콘택홀이 형성된 절연막(110)을 형성한다.

도 3b를 참조하면, 상기 콘택홀 하부의 반도체 기판(100) 상부의 자연 산화막(120)에 소정의 전력으로 발진한 레이저를 조사한다. 레이저를 조사한 자연 산화막(120)은 불안정 또는 준안정 상태가 되고 그 두께가 증가한 산화막(125)이 된다. 도 2는 레이저 펄스에 따른 자연 산화막의 두께를 도시한 그래프인데, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 레이저를 조사하면 자연 산화막의 두께가 증가하게 되며 불안정한 상태가 된다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 4a 및 도 4b는 각각 레이저 세정 전의 산화막(120) 및 세정 후의 자연 산화막(125)의 표면 사진들이다. 도 4a 및 도 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 자연 산화막(120)에 레이저를 조사하면, 불안정한 상태의 자연 산화막(125)으로 변환되는 것을 알 수 있다.

여기서, 레이저 조사시 챔버 내의 압력은 50 mTorr 내지 1 Torr로 유지하고 반도체 기판(100)의 온도는 25 내지 100 ℃ 로 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 레이저는 10 내지 50W의 전력으로 발진하고 자연 산화막(120)에 레이저 펄스를 50 내지 350회 조사하는 것이 바람직하다. 레이저 조사시 효과를 극대화하기 위하여 500 내지 3000 sccm의 O₂, Ar 또는 N₂ 가스를 첨가하여 수행하는 것이 바람직하다.

도 3c를 참조하면, 챔버 내에 할로겐 원소를 포함하는 가스(130)를 주입하면서 상기 전력보다 큰 전력으로 발진한 레이저를 성장한 자연 산화막(125)에 조사하여 자연 산화막(125)을 해리시켜 제거한다. 성장한 자연 산화막(125)은 불안정한 상태이기 때문에 용이하게 해리된다.

여기서, 상기 할로겐 원소를 포함하는 가스(130)의 주입은 500 내지 1000 sccm의 Cl₂, CF₄ 또는 NF₃를 주입하는 것이 바람직하며 레이저 조사시 챔버 내의 압력은 1 내지 100 Torr로 유지하고 반도체 기판(100)의 온도는 100 내지 250 ℃ 로 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 레이저는 30 내지 100W의 전력으로 발진하고 자연 산화막(120)에 레이저 펄스를 300 내지 6000회 조사하는 것이 바람직하다. 레이저 조사시 효과를 극대화하기 위하여 100 내지 300 sccm의 H₂ 가스를 첨가하여 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 반도체 소자의 세정 방법은 반도체 기판 상부의 자연 산화막에 1차로 저전력의 레이저를 조사하여 준안정 상태의 산화막으로 만든 후 2차로 고전력의 레이저로 준안정 상태의 산화막을 해리하여 제거함으로써 습식 세정시 발생하는 보우잉 현상 등을 방지할 수 있으며 소자 특성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

레이저를 이용하여 반도체 소자를 세정하는 방법에 있어서,

소정의 전력으로 발진한 레이저를 반도체 기판 상부의 자연 산화막에 조사하여 상기 자연 산화막을 준안정 상태로 성장시키는 제1 단계; 및

챔버 내에 할로겐 원소를 포함하는 가스를 주입하면서 상기 전력보다 큰 전력으로 발진한 레이저를 상기 성장한 자연 산화막에 조사하여 상기 자연 산화막을 해리시켜 제거하는 제2 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 단계 수행시 챔버 내의 압력은 50 mTorr 내지 1 Torr인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 단계 수행시 상기 반도체 기판의 온도를 25 내지 100 ℃ 로 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 단계 수행시 레이저를 발진시키는 전력은 10 내지 50W인 것을 특징 으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 단계에서 상기 자연 산화막에 레이저를 조사하는 공정은 레이저 펄스를 50 내지 350회 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 단계는 500 내지 3000 sccm의 O₂, Ar 또는 N₂ 가스를 첨가하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 단계 수행시 챔버 내의 압력은 1 내지 100 Torr인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 단계 수행시 상기 반도체 기판의 온도를 100 내지 250 ℃ 로 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 단계 수행시 레이저를 발진시키는 전력은 30 내지 100W인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 단계에서 상기 자연 산화막에 레이저를 조사하는 공정은 레이저 펄스를 300 내지 6000회 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
제1항에 있어서,

할로겐 원소를 포함하는 가스는 500 내지 1000 sccm의 Cl₂, CF₄ 또는 NF₃인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 단계는 100 내지 300 sccm의 H₂ 가스를 첨가하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.