KR19990036161A - 구조 내에 스페이서층을 형성하기 위한 방법 - Google Patents

구조 내에 스페이서층을 형성하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구조 내에 스페이서를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 제 1 이등방 건식 에칭 단계 중에 구조가 형성되고, 제 2 단계에서 산화물층은 p=0.2 내지 1바의 압력과 섭씨 200도 내지 섭씨 400도의 온도에서 유기적인 전구체로 증착된다.

Description

구조 내에 스페이서층을 형성하기 위한 방법
본 발명은 구조 내에 스페이서층을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
소위 스페이서라고 하는 스페이서층은 반도체 기술에 있어서 그 중요성이 부각되고 있다.
스페이서는 예를 들어 홀, 통로 또는 트렌치의 측면 전기 절연을 위해, 소위 시드층을 증착하기 위해 또는 확산 배리어를 결합시키기 위해 홀 또는 트렌치와 같은 구조 내에 형성된다.
이산화 실리콘(SiO2)은 전형적으로 절연 스페이서를 형성하기 위한 물질로 사용된다.
SiO2스페이서를 형성하기 위한 종래의 방법이 도 1을 참조하여 아래에 설명된다.
도 1은 예를 들어 스페이서를 형성하는 물질을 증착하기 이전의 구조(100), 본 경우에는 트렌치를 도시한다. 도 1a에 도시된 예에서, 상기 구조(100)는 제 1 층(102)과 제 2 층(104)을 포함하는 다중층 구조로 형성된다.
제 1 층(102)은 전형적으로 트랜지스터(전단부)를 가진 실리콘 기판이고, 제 2 층(104)은 트랜지스터(후단부)간의 상호 연결(금속화)을 위해 사용되고, 제 2 층은 금속 트랙이 삽입된 SiO2로 구성된다.
구조(100) 형성 이후에 SiO2가 증착되고, 이에 의해 도 1b에 도시된 바와 같이 층(104)의 표면, 구조(100)의 측벽 및 구조(100)의 기저부 위에 SiO2층을 형성한다.
도 1c에서 도시되는 바와 같이, 스페이서는 이등방 플라즈마 에칭에 의해 완성되고, 이로써 구조(100)의 기저부(108)가 노출된다.
층(104) 위의 SiO2층(106)과 층(104)의 일부가 플라즈마 에칭에 의해 동시에 제거되는데 그 이유는 도 1c에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 표면상에서의 에칭률이 구조의 기저부에서 더 높기 때문이다.
이상에서 언급된 종래의 공지 기술에 의한 방법으로부터, 구조 내에 스페이서를 형성하기 위한 이 공지의 방법은 구조 형성 단계, 스페이서가 형성될 물질을 증착하는 단계 및 에칭 공정에 의해 구조의 기저부를 노출시키는 단계를 포함한 일련의 복잡한 단계들을 포함하고, 또한 근래의 구조들이 점점 깊어진다는 점에서 볼 때, 웨이퍼 표면과 구조의 기저부에서의 다른 에칭률에 의한 문제점이 더욱 증가한다는 것을 분명히 알 수 있다.
위에서 설명된 종래 기술에 의한 방법은 구조(100)의 기저부(108)로부터 SiO2층만을 제거하는 것에 적합하지 않을 뿐만 아니라, 이 방법에 의해 SiO2층이 전반적으로 수평 영역으로부터 제거된다는 점이 참조되어야 한다.
본 발명은 위에서 설명된 종래 기술을 시점으로 하여, 구조 내에 스페이서층을 형성하기 위한 간단한 방법을 제공하는 것에 그 목적을 두고 있다.
이 목적은 청구항 1에 따른 방법으로 구현할 수 있다.
본 발명은 구조 내에 스페이서층을 형성하기 위한 방법으로서 이하와 같은 단계를 포함한다:
- 구조를 형성하기 위하여, 형성될 층을 이등방 건식 에칭하는 단계;
- 구조로부터 에칭 잔여물을 세척하는 단계; 및
- p=0.2 내지 1바의 압력과 섭씨 200도 내지 400도의 온도에서 유기적인 실리콘 전구체와 오존으로 이산화 실리콘을 증착하는 단계.
본 발명은 구조를 형성하기 위한 이등방 건식 에칭이 주로 구조의 기저부 상에 예를 들어 손상, 변형 및/또는 오염 및 주입 등의 발생을 야기한다는 인식에 기초한 것이다. 모든 표면의 에칭 잔여물을 전형적으로 1-3% 농도의 불화수소산(HF)으로 세척하는 다음 습식 에칭 단계의 지속 시간은 구조의 측벽을 세척하기에는 충분하지만, 구조 기저부상의 변형이 완전하게 제거되지는 않도록 짧게 선택되어야 한다. 스페이서를 형성하는 층의 다음 등각 증착동안 적합한 공정 제어는 구조의 기저부 상에 증착이 발생하지 않도록 하는 효과가 있고, 그 결과 원하는 측면 스페이서만이 증착 공정에 의해 형성된다. 위의 공지된 종래의 방법을 마무리하기 위해 필요한 추가적인 에칭 공정은 결과적으로 필요하지 않게 된다.
본 발명에 있어서의 바람직한 실시예에 따르면, 습식 화학 세척은 전형적으로 1-3% 농도의 불화수소산(HF)에 의해 실행된다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 실리콘 전구체가 O3-TEOS-CVD 공정에 의해 증착된다.
그 이외의 본 발명의 예들은 종속항에 한정되어 있다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 좀더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 방법에 의한 스페이서 형성에 필요한 단계들을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 방법에 의한 스페이서 형성에 필요한 단계들을 도시한다.
본 발명에 따른 방법은 도 2를 참조하여 이하에서 상세히 설명된다.
형성될 층(200)에 대한 이등방 에칭이 구조(202)를 형성하기 위해 제 1단계로 실행된다.
이 제 1단계는 도 2a에 도시된 바와 같은 구조를 형성한다.
도 2a에 도시된 구조(202)는, 예를 들어 트렌치 또는 홀과 같은 구조는 측벽(204)과 기저부(206)를 포함한다.
상기 층(200)은 예를 들어, 기판 또는 웨이퍼이다.
도 1을 참조하여 이미 언급된 바와 같이, 형성될 층(200)은 단일층으로 형성될 필요는 없고, 오히려 다수의 층으로 형성될 수도 있다는 점이 참조되어야 한다.
또한 이미 제조된 웨이퍼를 사용할 수도 있다.
형성될 층(200)의 형태에 대한 선택은 의도하는 응용에 직접적으로 의존하기 때문에 결과적으로 다른 반도체 생산 기술에 따라 다르다.
여기에서 설명된 실시예에서, 이등방 건식 에칭은 이등방 플라즈마 에칭을 통해 실행된다.
구조(202)가 형성되고, 그 구조의 측벽(204)에서 스페이서가 형성될 이등방 플라즈마 에칭 공정은 플라즈마 에칭 공정의 이등방성 때문에 주로 구조(202)의 기저부(206)에 손상, 변형 및/또는 오염 및 주입의 발생을 야기한다. 이 결과는 구조 형성 동안, 구조(202)의 기저부(206)는 측벽(204)과는 다르게 선처리되었기 때문이다.
이 다른 선처리는 본 발명에 따른 방법의 제 1 필수 특성을 갖는다. 이 다른 선처리는 또한 다른 이등방 건식 에칭 공정에 영향을 받는다는 점이 참조되어야 한다.
발생한 오염물과 에칭 잔여물은 에칭 공정 이후 반드시 제거되어야 한다. 이는 예를 들어, 습식 세척 단계 또는 이등방 플라즈마 세척 단계를 통해 행할 수 있다.
다음 단계에서, 이산화 실리콘(SiO2)은 p=0.2 내지 1바의 압력과 섭씨 200도 내지 400도의 온도에서, 형성될 층(200) 위와 구조(202) 내부에 유기적인 실리콘 전구체와 오존으로 증착된다. 유기적인 실리콘 전구체는 당업자에 대해 그 자체가 알려져 있고 실리콘 전구체를 형성하는 물질로 지정되어 있다.
위에서 기술된 공정 파라미터로 유기적인 실리콘 전구체를 증착하는 것은 스페이서의 등각 증착에 대해 적합한 공정 제어 요소가 된다.
도 2a를 참조한 위에서 설명된 공정 제어 때문에, 구조(202) 형성 동안, 등각 증착은 구조(202)의 기저부(206)에서는 일어나지 않도록 하는 효과가 있다. 결과적으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 스페이서(208)만이 증착에 의해 형성된다.
예를 들어, 이 스페이서에 의한 측면의 전기 절연이 구현된다.
우선적인 실시예에 다라서, SiO2증착은 실리콘 전구체로써 TEOS(TEOS=tetraethyl ortho-silicate)를 사용하는 소위 TEOS공정에 의해 실행된다.
본 발명에 따른 또다른 실시예에 따라, 위에서 언급된 TEOS 공정은 O3-TEOS-CVD 공정에 의해 실행된다. 이 공정에 필요한 공정 파라미터는 아래와 같다:
웨이퍼와 가스 스프레이 사이의 거리 : 5 - 25㎜,
(O3-TEOS-CVD 공정을 실행하기 위한 장치는 당업자들에게 그 자체로서 알려져 있고, 그래서 위에서 언급된 웨이퍼와 가스 스프레이 사이의 거리는 더 이상 설명할 필요가 없다.)
(산소+오존) 유량 : 1000 - 10,000sccm,
(TEOS+헬륨) 유량 : 100 - 3000sccm,
산소/오존 혼합물내의 오존의 비율 : 5 - 20중량%.
O3-TEOS-CVD 공정은 소위 SACVD(SACVD=subatmospheric chemical vapour deposition) 공정이라 불린다.
위에서 설명된 트렌치 또는 홀뿐만 아니라, 이러한 구조의 기저부를 자유롭게 유지하지 위해 바람직한 다른 경우의 구조들을 사용하는 것 또한 가능하지만, 반면에 스페이서 또는 산화물 스페이서들은 측벽에 형성되어야만 한다는 것이 참조되야한다.

Claims (6)

  1. 구조 내에 스페이서층을 형성하기 위한 방법에 있어서,
    상기 구조(202)를 형성하기 위하여, 형성될 층(200)을 이등방 건식 에칭하는 단계;
    상기 구조(202)로부터의 에칭 잔여물을 세척하는 단계; 및
    p=0.2 내지 1바의 압력과 섭씨 200도 내지 400도의 온도에서 유기적인 실리콘 전구체와 오존으로 이산화 실리콘을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 형성될 층(200)은 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 세척 단계에서, 상기 에칭 잔여물은 상기 구조의 측벽으로부터 제거되고, 상기 구조(202)의 기저부의 변형은 제거되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 형성될 층(200)은 트렌치 또는 홀인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 증착 단계는 유기적인 전구체를 가지는 증착 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 증착 공정은 O3-TEOS-CVD 공정에 의해 실행되고, 상기 O3-TEOS-CVD 공정은 다음과 같은 파라미터, 즉
    상기 웨이퍼와 가스 스프레이 사이의 거리 : 5 - 25㎜,
    (산소+오존) 유량 : 1000 - 10,000sccm,
    (TEOS+헬륨) 유량 : 100 - 3000sccm, 및
    산소/오존 혼합물내의 오존의 비율 : 5 - 20중량%를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
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