KR102080114B1 - 질화막의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원자층 증착법을 이용하여 막질을 안정적으로 유지하면서 압축 응력을 용이하게 조절할 수 있는 질화막의 제조방법에 관한 것으로서, 기판 상에 흡착된 소스가스와 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스가 반응하여 단위증착막이 형성된 이후에, 상기 단위증착막 상에 질소가스(N2)를 함유하는 후처리가스를 플라즈마 상태로 제공하는 단계를 포함하는 단위 사이클을 적어도 1회 이상 반복하여 수행하되, 상기 단위 사이클 동안 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스가 연속적으로 내내 공급되는 원자층 증착법에 의한 질화막의 제조방법에 관한 것이다.

Description

질화막의 제조방법{Method of fabricating nitride film}
본 발명은 질화막의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원자층 증착법을 이용한 질화막의 제조에 관한 것이다.
암모니아(NH3)를 함유하는 반응가스를 플라즈마 상태로 제공하여 질화막을 형성할 경우, 플라즈마에 의하여 암모니아(NH3)의 리간드(ligand) 뿐만 아니라 기판에 흡착된 소스가스의 리간드까지 분해되어 질화막 내에 수소(H)나 염소(Cl) 등의 불순물이 형성될 수 있는 문제점을 수반할 수 있다. 또한, 질화막 내의 불순물이 증가함에 따라 박막의 물리적 특성인 습식식각 속도비(WERR; Wet Etch Rate Ratio) 특성이 높아지는 문제점이 나타날 수 있다.
한편, 전자 소자의 성능을 개선하는 방법에 있어서, 응력을 가지는 질화막에 의해 변형된 상부 또는 하부 재료의 전기 특성을 변화시키는 방법이 있다. 예를 들어, CMOS 디바이스 제조에 있어서, 국부적인 격자 변형이 트랜지스터의 채널 영역에 발생되도록, 압축 응력(compressive stress)을 가지는 질화막이 PMOS 영역들 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 증착된 질화물에서 생성된 응력의 수준을 소정의 범위 내에서 제어하는 것이 필요하다.
그러나, 알려진 질화물의 제조방법에서는 질화물 내의 불순물 함유량을 감소시켜 양질의 박막을 형성하고 동시에 질화물의 응력 수준을 적절하게 제어하는 것이 용이하지 않다는 문제점을 가진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 양질의 박막을 형성하면서 소정의 압축 응력을 가지는 질화막의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 질화막의 제조방법이 제공된다. 상기 질화막의 제조방법에서는 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스를 연속적으로 내내 공급하는 단위 사이클을 적어도 1회 이상 수행하되, 상기 단위 사이클은, 기판 상에 소스가스를 제공하여 상기 기판 상에 상기 소스가스의 적어도 일부가 흡착되는 제 1 단계; 상기 기판 상에 제 1 퍼지가스를 제공하는 제 2 단계; 상기 기판 상에 공급되는 상기 반응가스를 플라즈마 상태로 제공함으로써 상기 기판 상에 단위증착막을 형성하는 제 3 단계; 상기 기판 상에 제 2 퍼지가스를 제공하는 제 4 단계; 상기 단위증착막 상에 존재하는 불순물을 제거하기 위해 질소가스(N2)를 포함하는 후처리가스를 플라즈마 상태로 제공하는 제 5 단계; 및 상기 기판 상에 제 3 퍼지가스를 제공하는 제 6 단계;를 포함한다.
상기 질화막의 제조방법에서 상기 질소성분(N)과 수소성분(H)을 함유하는 반응가스는 암모니아(NH3)를 포함할 수 있다.
상기 질화막의 제조방법에서 상기 반응가스는 질소가스(N2)를 더 포함하는 제 1 혼합가스이며, 상기 제 3 단계에서 제공되는 상기 제 1 혼합가스를 플라즈마 상태로 제공함으로써 상기 기판 상에 상기 단위증착막을 형성할 수 있다. 상기 질화막의 제조방법에서 상기 질화막의 요구되는 압축 응력이 클수록 상기 제 3 단계에서 상기 질소가스(N2)의 상대적인 양을 늘릴 수 있다.
상기 질화막의 제조방법에서 상기 후처리가스는 질소가스(N2)이거나, 또는, 질소가스(N2)와 아르곤가스(Ar)로 이루어진 제 2 혼합가스일 수 있다.
상기 질화막의 제조방법에서 상기 후처리가스가 질소가스(N2)이며, 상기 질화막의 요구되는 압축 응력이 클수록 상기 제 5 단계에서 상기 단위증착막 상에 제공되는 상기 질소가스(N2)의 양을 늘릴 수 있다.
상기 질화막의 제조방법에서 상기 후처리가스가 질소가스(N2)와 아르곤가스(Ar)로 이루어진 제 2 혼합가스이며, 상기 질화막의 요구되는 압축 응력이 클수록 상기 제 5 단계에서 상기 단위증착막 상에 제공되는 상기 아르곤가스(Ar)에 대한 상기 질소가스(N2)의 상대적 비율을 높일 수 있다.
상기 질화막의 제조방법에서 상기 후처리가스는 상기 제 1 퍼지가스, 상기 제 2 퍼지가스 및 상기 제 3 퍼지가스 중 적어도 어느 하나와 동종의 물질로 구성된 가스일 수 있다.
상기 질화막의 제조방법에서 상기 제 5 단계는 상기 질화막의 압축 응력을 추가적으로 조절하기 위해서 상기 플라즈마 발생 전원의 파워 또는 주파수를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 질화막의 제조방법에서 상기 플라즈마는 다이렉트 플라즈마(direct plasma) 방식 또는 리모트 플라즈마(remote plasma) 방식에 의하여 형성될 수 있다.
상기 질화막의 제조방법에서 상기 플라즈마는 상기 기판 상에 배치된 샤워헤드 내에 형성되어 상기 샤워헤드 내부에서 활성화된 가스를 상기 기판 상으로 제공할 수 있다.
상기 질화막의 제조방법에서 상기 제 1 퍼지가스, 상기 제 2 퍼지가스 또는 상기 제 3 퍼지가스가 상기 제 1 단계 내지 상기 제 6 단계에서 지속적으로 공급될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 저온공정에서 질화물 내의 불순물 함유량을 감소시켜 막질을 안정적으로 유지하면서 동시에 질화물의 응력 수준을 적절하게 제어할 수 있는 질화물의 제조방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화막의 제조방법에서 원자층 증착법의 단위 사이클을 도해하는 순서도이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화막의 제조방법을 구체적으로 구현한 다양한 적용예들로서, 단위 사이클 동안 기판이 시간에 따라 거치는 일련의 프로세스들을 좌측에서 우측으로 순차적으로 도시한 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화막의 제조방법에서 원자층 증착법의 단위 사이클을 도해하는 순서도이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화막의 제조방법을 구체적으로 구현한 다양한 적용예들로서, 단위 사이클 동안 기판이 시간에 따라 거치는 일련의 프로세스들을 좌측에서 우측으로 순차적으로 도시한 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 일부 실험예와 비교예에 따른 질화막의 제조방법으로 구현한 질화막에서 굴절률(R.I)과 습식식각 속도비(WERR; Wet Etch Rate Ratio) 특성을 도해하는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 예시적으로 설명하기로 한다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 상기 다른 구성요소 "상에" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다.
명세서 전체에 걸쳐서, 제 1, 제 2, 제 3 등과 같은 구분 용어는 하나의 단계, 물질, 또는 구성요소를 다른 어느 하나의 단계, 물질, 또는 구성요소와 편의상 구별하여 지칭하기 위한 목적으로 사용한다. 하지만, 예를 들어, 이러한 구분 용어에 기재된 숫자의 크기에 따라 단계가 수행되는 순서가 반드시 한정되거나 구분 용어에 기재된 숫자가 다르면 대응하는 물질의 종류가 반드시 상이하다는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것일 수 있다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본원에서 언급하는 플라즈마는 다이렉트 플라즈마(direct plasma) 방식 또는 리모트 플라즈마(remote plasma) 방식에 의하여 형성될 수 있다.
상기 다이렉트 플라즈마 방식은, 예를 들어, 반응가스, 응력조절가스 및/또는 후처리가스를 전극과 기판 사이의 처리공간에 공급하고 고주파 전력을 인가함으로써, 상기 반응가스, 응력조절가스 및/또는 후처리가스의 플라즈마가 챔버 내부의 상기 처리공간에서 직접 형성되는 방식을 포함한다.
상기 리모트 플라즈마 방식은, 예를 들어, 상기 반응가스, 응력조절가스 및/또는 후처리가스의 플라즈마를 리모트 플라즈마 발생기에서 활성화시켜 챔버 내부로 유입시키는 방식을 포함하며, 다이렉트 플라즈마에 비하여 전극 등의 챔버 내부 부품의 손상이 적고 파티클 발생을 저감할 수 있다는 이점을 가질 수 있다.
한편, 이외에도, 본원에서 언급하는 플라즈마는, 기판 상에 배치된 샤워헤드 내에서 형성될 수 있다. 이 경우, 플라즈마 상태의 물질은, 예를 들어, 샤워헤드에 형성된 분사공을 통하여, 기판 상의 처리공간으로 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화막의 제조방법에서 원자층 증착법의 단위 사이클을 도해하는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 질화막의 제조방법은 제 1 단계(S110), 제 2 단계(S120), 제 3 단계(S130), 제 4 단계(S140), 제 5 단계(S150) 및 제 6 단계(S160)를 포함하는 단위 사이클(S100)을 적어도 1회 이상 수행함으로써 질화막을 형성하는 방법이다. 여기에서, 단위 사이클(S100) 동안 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스는 연속적으로 내내 기판 상에 공급된다.
상기 질화막은 소소가스, 퍼지가스, 반응가스 등을 기판 상에 시분할 방식 또는 공간분할 방식으로 제공하는 원자층 증착법(ALD; Atomic Layer Deposition)에 의하여 형성된 질화막으로 이해될 수 있다.
즉, 본 발명의 기술적 사상은, 소스가스 및 반응가스 등을 기판이 배치된 챔버 내에 시간에 따라 적절하게 공급함으로써 증착이 구현되는 시분할 방식 뿐만 아니라, 소스가스 및 반응가스 등이 공간적으로 이격되면서 연속적으로 공급되는 시스템 내에 기판이 순차적으로 이동함으로써 증착이 구현되는 공간분할 방식에도 적용될 수 있다.
제 1 단계(S110)에서는 기판 상에 소스가스를 제공함으로써 상기 기판 상에 상기 소스가스의 적어도 일부가 흡착될 수 있다. 물론, 제 1 단계(S110)에서 반응가스는 상기 기판 상에 내내 공급된다. 상기 기판은, 예를 들어, 반도체 기판, 도전체 기판 또는 절연체 기판 등을 포함할 수 있으며, 선택적으로는, 상기 질화막을 형성하기 이전에, 상기 기판 상에 임의의 패턴이나 층이 이미 형성되어 있을 수 있다. 상기 흡착은 원자층 증착법에서 널리 알려진 화학적 흡착(Chemical Adsorption)을 포함할 수 있다.
상기 소스가스는 형성하고자 하는 질화막의 종류에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
예를 들어, 형성하고자 하는 질화막이 실리콘 질화막인 경우, 상기 소스가스는 실란, 디실란, 트리메틸시릴(TMS), 트리스(디메틸아미노)실란(TDMAS), 비스(3차-부틸아미노)실란(BTBAS) 및 디클로로실란(DCS)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 형성하고자 하는 질화막이 티타늄 질화막인 경우, 상기 소스가스는, 예를 들어, TDMAT(Tetrakis(dimethylamino) titanium), TEMAT(Tetrakis (ethylmethylamino) titanium) 및 TDETAT(Tetrakis (diethylamino) titanium)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 형성하고자 하는 질화막이 탄탈륨 질화막인 경우, 상기 소스가스는, 예를 들어, Ta[N(CH3)2]5, Ta[N(C2H5)2]5, Ta(OC2H5)5 및 Ta(OCH3)5로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
물론, 상술한 질화막과 소스가스의 종류는 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상이 이러한 예시적인 물질의 종류에 한정되는 것은 아니다.
제 2 단계(S120)에서는 상기 기판 상에 제 1 퍼지가스를 제공할 수 있다. 물론, 제 2 단계(S120)에서도 반응가스는 상기 기판 상에 내내 공급된다.
제 1 퍼지가스는 상기 소스가스 중에서 상기 기판 상에 흡착된 부분을 제외한 나머지의 적어도 일부를 상기 기판으로부터 제거할 수 있다. 즉, 제 1 단계(S110)에서는 상기 기판 상에 흡착되지 않은 상기 소스가스의 적어도 일부가 제 1 퍼지가스에 의하여 퍼징(purging)될 수 있다. 상기 제 1 퍼지가스는 질소가스이거나, 아르곤가스이거나, 또는 질소가스와 아르곤가스로 이루어진 혼합가스일 수 있다.
제 3 단계(S130)에서는 상기 기판 상에 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스를 제공함으로써 상기 기판 상에 단위증착막을 형성할 수 있다. 상기 질소성분(N)과 수소성분(H)을 함유하는 반응가스는, 예를 들어, 암모니아(NH3)를 포함할 수 있다.
상기 단위증착막은 형성하고자 하는 질화막을 구성하는 박막으로서, 예를 들어, 단위 사이클(S100)을 N회(N은 1 이상의 양의 정수)만큼 반복하여 수행하는 경우 최종적으로 형성되는 상기 질화막은 N개의 상기 단위증착막으로 구성될 수 있다.
공정의 저온화를 위하여, 제 3 단계(S130)에서 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스는 플라즈마 상태로 상기 기판 상에 제공될 수 있다. 즉, 반응가스가 기판 상에 흡착된 소스가스와 반응하여 단위증착막을 형성하는 공정에서 플라즈마에 수반되는 고속의 대전입자들이 촉매 역할을 할 수 있으므로, 순수한 열반응에 의하여 단위증착막을 형성하는 경우 보다 상대적으로 저온에서 공정이 수행될 수 있다.
제 4 단계(S140)에서는 상기 기판 상에 제 2 퍼지가스를 제공할 수 있다. 물론, 제 4 단계(S140)에서도 반응가스는 상기 기판 상에 내내 공급된다. 제 2 퍼지가스는, 상기 기판 상에 흡착된 소스가스와 물리적 및/또는 화학적으로 반응하고 상기 기판 상에 잔류하는 상기 반응가스의 적어도 일부를 상기 기판으로부터 제거할 수 있다.
즉, 제 4 단계(S140)에서는, 상기 기판 상에 흡착된 소스가스와 물리적 및/또는 화학적으로 반응하고 상기 기판 상에 잔류하는 상기 반응가스의 적어도 일부가 제 2 퍼지가스에 의하여 퍼징(purging)될 수 있다. 상기 제 2 퍼지가스는 질소가스이거나, 아르곤가스이거나, 또는 질소가스와 아르곤가스로 이루어진 혼합가스일 수 있다.
제 5 단계(S150)에서 상기 단위증착막 상에 질소가스(N2)를 포함하는 후처리가스를 플라즈마 상태로 제공함으로써, 불순물 함유량이 상대적으로 낮은 단위증착막을 구현할 수 있다. 이 경우, 상기 후처리가스는 상기 단위증착막의 막질 개선, 즉, 최종적으로 질화막의 막질 개선을 위하여 제공되는 가스로 이해될 수 있다. 물론, 제 5 단계(S150)에서도 반응가스는 상기 기판 상에 내내 공급된다.
본 발명자는, 제 5 단계(S150)에서 질소가스(N2)를 포함하는 후처리가스를 플라즈마 상태로 제공하는 경우, 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스를 사용하여 형성한 단위증착막 내의 수소 본딩(H-bonding)이 질소(N)로 치환됨으로써 양질의 질화막을 형성할 수 있고 이로 인하여 물리적 특성인 습식식각 속도비(WERR; Wet Etch Rate Ratio) 특성 등이 개선됨을 확인하였다.
주변 소자 열화의 방지 및 우수한 도포율(step coverage) 확보 등을 위하여 질화막을 형성하는 공정온도를 낮추는 것이 필요할 수 있으나, 질화막 형성공정의 온도가 낮은 경우, 박막 내의 반응성이 낮아지게 되고 그로 인해 박막 내의 불순물 농도가 증가되는 문제점을 수반할 수 있다.
또한 암모니아(NH3)를 함유하는 반응가스를 플라즈마 상태로 제공하여 질화막을 형성할 경우, 플라즈마에 의하여 암모니아(NH3)의 리간드(ligand) 뿐만 아니라 기판에 흡착된 소스가스의 리간드까지 분해되어 질화막 내에 수소(H)나 염소(Cl) 등의 불순물이 형성될 수 있는 문제점을 수반할 수 있다. 또한, 질화막 내의 불순물이 증가함에 따라 박막의 물리적 특성인 습식식각 속도비(WERR; Wet Etch Rate Ratio) 특성이 높아지는 문제점이 나타날 수 있다.
단위 사이클을 적어도 1회 이상 반복하여 수행하는 원자층 증착법에 의한 질화막의 제조에 있어서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위해, 상기 단위 사이클은, 기판 상에 흡착된 소스가스와 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스가 반응하여 단위증착막이 형성된 이후에, 상기 단위증착막 상에 질소가스(N2)를 함유하는 후처리가스를 플라즈마 상태로 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 질소가스(N2)를 함유하는 후처리가스를 플라즈마 상태로 단위증착막 상에 제공함으로써 단위증착막 내에 남아있는 불순물 결합을 질소(N)로 치환함으로써 저온공정에서도 낮은 습식식각 속도비(WERR)를 갖는 질화막을 형성할 수 있다.
한편, 제 5 단계(S150)에서는 상기 단위증착막 상에 질소가스(N2)를 포함하는 후처리가스를 플라즈마 상태로 제공함으로써, 압축 응력을 가지는 단위증착막을 구현할 수 있다. 이 경우, 상기 후처리가스는 상기 단위증착막의 응력, 즉, 최종적으로 질화막의 응력을 조절하기 위하여 제공되는 가스로서, 본 발명자는 질소가스(N2)를 포함하는 후처리가스를 제 5 단계(S150)에서 제공하는 경우 질화막의 응력을 효과적으로 제어할 수 있음을 확인하였다.
예를 들어, 제 5 단계에서, 상기 기판 상에 제공되는, 상기 후처리가스를 구성하는 질소가스(N2)의 양을 조절함으로써 상기 질화막의 압축 응력의 크기를 조절할 수 있다. 구체적으로, 제 5 단계에서, 상기 기판 상에 제공되는, 상기 후처리가스를 구성하는 질소가스(N2)의 양이 더 많을수록, 더 큰 압축 응력을 가지는 상기 질화막을 구현할 수 있음을 확인하였다.
질소가스(N2)는 비극성 공유결합을 가지며, 비극성 공유결합으로 존재할 때 안정성을 가지는 반면에, 예를 들어, 제 5 단계(S150)에서는 플라즈마에 의해 질소가스(N2)가 N2 + 및/또는 N+ 등의 형태로 이온화 된다. 이때 N2 + 및/또는 N+의 이온화 에너지는 매우 크며, 보다 안정한 형태로 존재하기 위해, 예를 들어, 형성하고자 하는 질화막이 실리콘 질화막인 경우, Si-N 결합을 하게 된다. 이때 강한 이온화 에너지에 의해 실리콘(Si)과 강한 결합을 하게 되고, 강한 압축응력을 가지게 되는 것으로 이해된다.
상기 후처리가스는 혼합가스가 아닌 단일한 질소가스(N2)일 수 있으나, 다른 예로서, 상기 후처리가스는 질소가스(N2)와 아르곤가스(Ar)로 이루어진 혼합가스일 수 있다. 이 경우, 본 발명자는 제 5 단계(S150)의 후처리가스에서 아르곤가스(Ar)에 대한 질소가스(N2)의 상대적 비율이 더 높을수록 최종적으로 구현된 질화막의 압축 응력이 더 커지며, 제 5 단계(S150)의 후처리가스에서 질소가스(N2)에 대한 아르곤가스(Ar)의 상대적 비율이 더 높을수록 최종적으로 구현된 질화막의 압축 응력이 더 작아짐을 확인하였다.
따라서, 후처리가스가 질소가스(N2) 및 아르곤가스(Ar)로 이루어진 혼합가스인 경우, 제 5 단계(S150)에서 아르곤가스(Ar)에 대한 질소가스(N2)의 상대적 비율을 조절함으로써 질화막의 압축 응력을 용이하게 정밀제어할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 제 5 단계(S150)에서 상기 질화막의 압축 응력을 추가적으로 조절하기 위해서 상기 플라즈마를 형성하기 위해 인가되는 전원의 파워 또는 주파수(이를 플라즈마 파워 또는 주파수로 부를 수도 있다)를 조절할 수 있다. 이 경우, 질화막의 막질을 양호하게 유지하면서 상기 질화막의 압축 응력 범위를 더 넓게 조절할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
제 6 단계(S160)에서는 상기 기판 상에 제 3 퍼지가스를 제공할 수 있다. 물론, 제 6 단계(S160)에서도 반응가스는 상기 기판 상에 내내 공급된다.
제 3 퍼지가스는, 제 5 단계(S150)에서 제공된 질소가스(N2)를 포함하는 후처리가스의 적어도 일부를 상기 기판으로부터 제거할 수 있다. 즉, 제 6 단계(S160)에서는, 제 5 단계(S150)에서 제공된 후처리가스의 적어도 일부가 제 3 퍼지가스에 의하여 퍼징(purging)될 수 있다. 상기 제 3 퍼지가스는 질소가스이거나, 아르곤가스이거나, 또는 질소가스와 아르곤가스로 이루어진 혼합가스일 수 있다.
한편, 본 발명의 변형된 실시예에서, 상기 제 1 퍼지가스, 상기 제 2 퍼지가스 또는 상기 제 3 퍼지가스는 제 1 단계(S110) 내지 제 6 단계(S160)에서 지속적으로 공급될 수 있다. 또한, 본 발명의 변형된 다른 실시예에서, 상기 후처리가스는 상기 제 1 퍼지가스, 상기 제 2 퍼지가스 및 상기 제 3 퍼지가스 중 적어도 어느 하나와 동종의 물질로 구성된 가스일 수 있다.
앞에서 설명한 것처럼, 제 1 단계(S110), 제 2 단계(S120), 제 3 단계(S130), 제 4 단계(S140), 제 5 단계(S150) 및 제 6 단계(S160)를 포함하는 단위 사이클(S100) 동안 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스는 연속적으로 내내 기판 상에 공급된다. 본 발명자는, 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스가 제 3 단계(S130)에서만 제공되는 본 발명의 비교예의 경우와 비교하여 본 발명의 실시예에 의하여 형성되는 질화막의 증착속도(deposition rate)가 더 높아지는 것을 확인하였다.
도 2 내지 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화막의 제조방법을 구체적으로 구현한 다양한 적용예들로서, 단위 사이클 동안 기판이 시간에 따라 거치는 일련의 프로세스들을 좌측에서 우측으로 순차적으로 도시한 다이어그램이다. 본 적용예들은 도 1의 제조방법을 참조할 수 있고, 따라서, 중복된 설명은 생략된다.
먼저, 도 2를 참조하면, 제 1 단계(S110) 내지 제 6 단계(S160)를 포함하는 단위 사이클(S100)에서, 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스는 단위 사이클(S100) 동안 연속적으로 내내 공급된다.
제 3 단계(S130)는 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스가 기판 상에 플라즈마(plasma) 상태로 제공되는 단계를 포함하고, 제 5 단계(S150)는 단위증착막 상에 질소가스(N2)를 함유하는 후처리가스를 플라즈마 상태로 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 질화막은 도 2에 도시된 단위 사이클(S100)만을 적어도 1회 이상 반복하여 수행함으로써 구현할 수 있다.
도 3를 참조하면, 제 1 단계(S110) 내지 제 6 단계(S160)를 포함하는 단위 사이클(S100)에서, 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스는 단위 사이클(S100) 동안 연속적으로 내내 공급된다.
제 2 단계(S120)에서 제공되는 제 1 퍼지가스, 제 4 단계(S140)에서 제공되는 제 2 퍼지가스 또는 제 6 단계(S160)에서 제공되는 제 3 퍼지가스가 제 1 단계(S110) 내지 제 6 단계(S160)에서 지속적으로 공급될 수 있다.
즉, 제 1 단계(S110)에서 제 1 퍼지가스, 제 2 퍼지가스 또는 제 3 퍼지가스가 기판 상에 제공될 수 있으며, 제 3 단계(S130)에서 제 1 퍼지가스, 제 2 퍼지가스 또는 제 3 퍼지가스가 기판 상에 제공될 수 있으며, 제 5 단계(S150)에서 제 1 퍼지가스, 제 2 퍼지가스 또는 제 3 퍼지가스가 기판 상에 제공될 수 있다.
제 1 단계(S110)에서 제공되는 퍼지가스는 소스가스의 캐리어 역할을 할 수 있으며, 소스가스가 기판 상에 골고루 잘 분산되어 흡착될 수 있게 한다. 또한, 제 3 단계(S130)에서 제공되는 퍼지가스는 반응가스가 기판 상에 골고루 잘 분산되어 흡착될 수 있도록 캐리어 역할을 할 수 있다. 제 5 단계(S150)에서 제공되는 퍼지가스는 후처리가스가 기판 상에 골고루 잘 분산되어 제공될 수 있도록 캐리어 역할을 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 따른 질화막의 변형된 제조방법에서 단위 사이클을 도해하는 순서도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화막의 제조방법은 제 1 단계(S110), 제 2 단계(S120), 제 3 단계(S130), 제 4 단계(S140), 제 5 단계(S150) 및 제 6 단계(S160)를 포함하는 단위 사이클(S100)을 적어도 1회 이상 수행함으로써 질화막을 형성하는 방법이다. 여기에서, 단위 사이클(S100) 동안 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스는 연속적으로 내내 기판 상에 공급된다. 본 제조방법은 도 1에서 설명한 제조방법과 비교하여 제 3 단계(S130)에서 차이점이 있으며, 따라서, 나머지 단계들은 중복된 내용이므로 설명을 생략한다.
도 4를 참조하면, 제 3 단계(S130)는 상기 기판 상에 상기 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스와 동시에 상기 반응가스와 별개로 질소가스(N2)를 포함하는 응력조절가스를 플라즈마 상태로 제공함으로써 상기 기판 상에 단위증착막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 응력조절가스는 상기 단위증착막의 응력, 즉, 최종적으로 질화막의 응력을 조절하기 위하여 제공되는 가스로서, 본 발명자는 질소가스(N2)를 포함하는 응력조절가스를 제 3 단계(S130)에서 제공하는 경우 질화막의 응력을 효과적으로 제어할 수 있음을 확인하였다.
예를 들어, 제 3 단계(S130)에서, 상기 기판 상에 제공되는, 상기 응력조절가스를 구성하는 질소가스(N2)의 양을 조절함으로써 상기 질화막의 압축 응력의 크기를 조절할 수 있다. 구체적으로, 제 3 단계(S130)에서, 상기 기판 상에 제공되는, 상기 응력조절가스를 구성하는 질소가스(N2)의 양이 더 많을수록, 더 큰 압축 응력을 가지는 상기 질화막을 구현할 수 있음을 확인하였다.
한편, 본 발명자는 제 3 단계(S130)의 응력조절가스가 질소가스(N2) 및 아르곤가스(Ar)로 이루어진 혼합가스일 수 있으며, 이 경우 아르곤가스(Ar)에 대한 질소가스(N2)의 상대적 비율이 더 높을수록 최종적으로 구현된 질화막의 압축 응력이 더 커지며, 제 3 단계(S130)의 응력조절가스에서 질소가스(N2)에 대한 아르곤가스(Ar)의 상대적 비율이 더 높을수록 최종적으로 구현된 질화막의 압축 응력이 더 작아짐을 확인하였다.
따라서, 응력조절가스가 질소가스(N2) 및 아르곤가스(Ar)를 포함하는 경우, 제 3 단계(S130)에서 아르곤가스(Ar)에 대한 질소가스(N2)의 상대적 비율을 조절함으로써 질화막의 압축 응력을 용이하게 정밀제어할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
제 3 단계(S130)에 개시된 질소가스(N2)는 반응가스와 함께 상기 기판 상에 동시에 제공되지만, 제 5 단계(S150)에 개시된 질소가스(N2)는 반응가스를 퍼징한 이후에 반응가스와 별개로 상기 기판 상에 제공된다는 점에서 구별된다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화막의 제조방법을 구체적으로 구현한 다양한 적용예들로서, 단위 사이클 동안 기판이 시간에 따라 거치는 일련의 프로세스들을 좌측에서 우측으로 순차적으로 도시한 다이어그램이다. 본 실시예는 도 1 및 도 4의 제조방법을 참조할 수 있고, 따라서, 중복된 설명은 생략된다.
먼저, 도 5를 참조하면, 제 1 단계(S110) 내지 제 6 단계(S160)를 포함하는 단위 사이클(S100)에서, 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스는 단위 사이클(S100) 동안 연속적으로 내내 공급된다.
제 1 단계(S110) 내지 제 6 단계(S160)를 포함하는 단위 사이클(S100)에서, 제 3 단계(S130)는 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스가 기판 상에 플라즈마(plasma) 상태로 제공되며 동시에 상기 반응가스와 별개로 질소가스(N2)를 포함하는 응력조절가스를 플라즈마(plasma) 상태로 제공하는 단계를 포함하고, 제 5 단계(S150)는 단위증착막 상에 질소가스(N2)를 함유하는 후처리가스를 플라즈마 상태로 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따라 형성된 질화막은 도 5에 도시된 단위 사이클(S100)만을 적어도 1회 이상 반복하여 수행함으로써 구현할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제 1 단계(S110) 내지 제 6 단계(S160)를 포함하는 단위 사이클(S100)에서, 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스는 단위 사이클(S100) 동안 연속적으로 내내 공급된다.
제 2 단계(S120)에서 제공되는 제 1 퍼지가스, 제 4 단계(S140)에서 제공되는 제 2 퍼지가스 또는 제 6 단계(S160)에서 제공되는 제 3 퍼지가스가 제 1 단계(S110) 내지 제 6 단계(S160)에서 지속적으로 공급될 수 있다.
즉, 제 1 단계(S110)에서 제 1 퍼지가스, 제 2 퍼지가스 또는 제 3 퍼지가스가 기판 상에 제공될 수 있으며, 제 3 단계(S130)에서 제 1 퍼지가스, 제 2 퍼지가스 또는 제 3 퍼지가스가 기판 상에 제공될 수 있으며, 제 5 단계(S150)에서 제 1 퍼지가스, 제 2 퍼지가스 또는 제 3 퍼지가스가 기판 상에 제공될 수 있다.
제 1 단계(S110)에서 제공되는 퍼지가스는 소스가스의 캐리어 역할을 할 수 있으며, 소스가스가 기판 상에 골고루 잘 분산되어 흡착될 수 있게 한다. 또한, 제 3 단계(S130)에서 제공되는 퍼지가스는 반응가스 및/또는 응력조절가스가 기판 상에 골고루 잘 분산되어 흡착될 수 있도록 캐리어 역할을 할 수 있다. 제 5 단계(S150)에서 제공되는 퍼지가스는 후처리가스가 기판 상에 골고루 잘 분산되어 제공될 수 있도록 캐리어 역할을 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일부 실험예와 비교예에 따른 질화막의 제조방법으로 구현한 질화막에서 굴절률(R.I)과 습식식각 속도비(WERR; Wet Etch Rate Ratio) 특성을 도해하는 그래프이다. 도 7에 도시된 케이스1 및 케이스2는 본 발명의 비교예이며, 케이스3 및 케이스4는 본 발명이 실험예이다. 모든 케이스들에서 반응가스는 암모니아(NH3) 가스이며, 응력조절가스는 질소가스(N2)이며, 후처리가스는 질소가스(N2)이다.
구체적으로, 케이스1은 도 2에서 후처리가스를 플라즈마 상태로 제공하는 제 5 단계(S150)를 제외한 단위 사이클(S100)을 복수회 반복하여 수행하여 구현한 질화막에 관한 것이며, 케이스2는 도 5에서 후처리가스를 플라즈마 상태로 제공하는 제 5 단계(S150)를 제외한 단위 사이클(S100)을 복수회 반복하여 수행하여 구현한 질화막이며, 케이스3은 도 3에 개시된 단위 사이클(S100)을 복수회 반복하여 수행하여 구현한 질화막에 관한 것이며, 케이스4는 도 5에 개시된 단위 사이클(S100)을 복수회 반복하여 수행하여 구현한 질화막에 관한 것이다.
도 7을 참조하면, 단위증착막 상에 질소가스(N2)를 함유하는 후처리가스를 플라즈마 상태로 제공하는 단계를 포함하는 단위사이클을 반복하여 수행함으로써, 굴절율이 상대적으로 개선되고 습식식각 속도비(WERR)가 상대적으로 감소되는 등의 양질의 질화막이 구현될 수 있음을 확인할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 질소성분(N) 및 수소성분(H)을 함유하는 반응가스를 연속적으로 내내 공급하는 단위 사이클을 적어도 1회 이상 수행하되,
    상기 단위 사이클은,
    기판 상에 소스가스를 제공하여 상기 기판 상에 상기 소스가스의 적어도 일부가 흡착되는 제 1 단계;
    상기 기판 상에 제 1 퍼지가스를 제공하는 제 2 단계;
    상기 기판 상에 공급되는 상기 반응가스를 플라즈마 상태로 제공함으로써 상기 기판 상에 단위증착막을 형성하는 제 3 단계;
    상기 기판 상에 제 2 퍼지가스를 제공하는 제 4 단계;
    상기 단위증착막 상에 존재하는 불순물을 제거하기 위해 질소가스(N2)를 포함하는 후처리가스를 플라즈마 상태로 제공하는 제 5 단계; 및
    상기 기판 상에 제 3 퍼지가스를 제공하는 제 6 단계;
    를 포함하며,
    상기 반응가스는 상기 단위사이클을 구성하는 제 1 단계 내지 제 6 단계 내내 연속적으로 공급되되 상기 제 3 단계에서만 플라즈마 상태로 제공되며,
    상기 제 3 단계에서 응력조절가스는 제공되지 않는 것을 특징으로 하는,
    질화막의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 질소성분(N)과 수소성분(H)을 함유하는 반응가스는 암모니아(NH3)를 포함하는, 질화막의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 후처리가스는 질소가스(N2)이거나, 또는, 질소가스(N2)와 아르곤가스(Ar)로 이루어진 제 2 혼합가스인, 질화막의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 후처리가스가 질소가스(N2)이며, 상기 질화막의 요구되는 압축 응력이 클수록 상기 제 5 단계에서 상기 단위증착막 상에 제공되는 상기 질소가스(N2)의 양을 늘리는, 질화막의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 후처리가스가 질소가스(N2)와 아르곤가스(Ar)로 이루어진 제 2 혼합가스이며, 상기 질화막의 요구되는 압축 응력이 클수록 상기 제 5 단계에서 상기 단위증착막 상에 제공되는 상기 아르곤가스(Ar)에 대한 상기 질소가스(N2)의 상대적 비율을 높이는, 질화막의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 후처리가스는 상기 제 1 퍼지가스, 상기 제 2 퍼지가스 및 상기 제 3 퍼지가스 중 적어도 어느 하나와 동종의 물질로 구성된 가스인, 질화막의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 5 단계는 상기 질화막의 압축 응력을 추가적으로 조절하기 위해서 상기 플라즈마 발생 전원의 파워 또는 주파수를 조절하는 단계를 포함하는, 질화막의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마는 다이렉트 플라즈마(direct plasma) 방식 또는 리모트 플라즈마(remote plasma) 방식에 의하여 형성되는, 질화막의 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마는 상기 기판 상에 배치된 샤워헤드 내에 형성되어 상기 샤워헤드 내부에서 활성화된 가스를 상기 기판 상으로 제공하는 것을 특징으로 하는, 질화막의 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 퍼지가스, 상기 제 2 퍼지가스 또는 상기 제 3 퍼지가스가 상기 제 1 단계 내지 상기 제 6 단계에서 지속적으로 공급되는, 질화막의 제조방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101793897B1 (ko) * 2016-05-17 2017-11-06 주식회사 테스 발광소자의 보호막 증착방법
KR101967529B1 (ko) * 2017-06-12 2019-04-09 에스케이머티리얼즈 주식회사 실리콘 질화막의 제조 방법
WO2019071215A1 (en) * 2017-10-06 2019-04-11 Applied Materials, Inc. METHODS AND PRECURSORS FOR SELECTIVE DEPOSITION OF METALLIC FILMS
JP2022534793A (ja) * 2019-06-07 2022-08-03 ラム リサーチ コーポレーション 原子層堆積時における膜特性の原位置制御
CN110218984B (zh) * 2019-07-17 2022-11-25 北京北方华创微电子装备有限公司 薄膜沉积方法
KR20240049346A (ko) * 2021-12-15 2024-04-16 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 성막 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 성막 장치 및 프로그램

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013135126A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4189386B2 (ja) * 2005-01-27 2008-12-03 ローム株式会社 窒化物半導体結晶層の成長方法および窒化物半導体発光素子の製法
JP6022166B2 (ja) * 2011-02-28 2016-11-09 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP5922352B2 (ja) * 2011-08-11 2016-05-24 Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社 窒化膜の製造装置及びその製造方法、並びにその製造プログラム
JP5712874B2 (ja) * 2011-09-05 2015-05-07 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
US8592328B2 (en) * 2012-01-20 2013-11-26 Novellus Systems, Inc. Method for depositing a chlorine-free conformal sin film
JP6078279B2 (ja) * 2012-09-20 2017-02-08 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
KR102179753B1 (ko) * 2014-02-28 2020-11-17 주식회사 원익아이피에스 질화막의 제조방법 및 질화막의 압축 응력 제어방법
JP6110420B2 (ja) * 2014-02-28 2017-04-05 ウォニク アイピーエス カンパニー リミテッド 窒化膜の製造方法及び窒化膜の圧縮応力の制御方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013135126A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置

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