KR20020086252A - 반도체 장치용 저유전상수 절연막의 형성방법 - Google Patents
반도체 장치용 저유전상수 절연막의 형성방법 Download PDFInfo
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Abstract
Description
제2구성 | 제1구성 | |
하드웨어 구성 | 중간전극 및 냉각판 | 중간전극 |
반응공간 크기 | 웨이퍼 기판 보다 작은(예, 1/2) 직경 | 웨이퍼 기판보다 큰 직경 |
반응가스의 총 유량 | 200sccm을 초과한(예, 1000sccm 이상) 유량을 이용한 처리 | 100 내지 200sccm의 적은 유량 |
Claims (47)
- 반도체 기판 상에 플라즈마 반응에 의한 박막형성방법에 있어서,반도체 기판이 하부스테이지에 배치된 플라즈마 CVD 처리용 반응챔버에 반응가스를 도입하는 단계; 및상기 기판 표면으로부터 전하를 환원시키거나 방전시키는 동안에 상기 기판 상에 플라즈마 반응에 의한 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 환원 또는 방전은 상기 반응챔버에 플라즈마 여기을 위한 상부영역과 상기 기판상에 막을 형성하기 위한 하부영역을 형성함으로써 이루어지고, 상기 하부영역에 실질적으로는 전위를 공급하지 않음으로써 플라즈마 여기를 억제하고, 이에 의해 상기 하부영역으로부터 전하를 환원시키는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제2항에 있어서상기 반응챔버의 압력은 100∼5000Pa인 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제2항에 있어서,상기 상부영역과 상기 하부영역은 상기 반응가스가 통과하는 다수의 구멍을 갖는 도전성 중간판에 의해 구획되며, 상기 중간판과 상기 하부스테이지 사이에 실질적으로는 전위의 적용이 없는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제4항에 있어서,상기 중간판과 상기 하부스테이지는 전기적으로 연결되어 상기 중간판과 상기 하부스테이지를 같은 전압으로 유지하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제3항에 있어서,상기 반응가스는 상기 반응챔버의 상기 상부영역으로 도입되는 소스가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제4항에 있어서,상기 상부영역 내의 상기 중간판 위에 상부전극이 배치되며, 상기 상부전극과 상기 중간판 사이에 플라즈마가 여기되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제7항에 있어서,상기 상부전극과 상기 중간판 사이에 펄스변조된 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 반응가스는 Si를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제1항에 있어서,상기 환원 혹은 방전은 상기 하부스테이지의 온도를 낮춤으로써 상기 반응챔버의 상기 기판에 존재하는 수분 분자의 응축이 이루어지며, 그로 인해 상기 기판 표면으로부터 전하를 방전시키는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제10항에 있어서,상부전극과 상기 하부스테이지 사이에서 플라즈마가 여기되며, 상기 하부스테이지의 온도는 실온보다 낮고, 상기 상부전극의 온도는 150℃ 이상인 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제10항에 있어서,상기 수분 분자는 상기 반응가스 내에 존재하는 산소와 수소로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제3항에 있어서,상기 환원 혹은 방전은 상기 하부스테이지의 온도를 낮춤으로써 상기 반응챔버의 상기 기판에 존재하는 수분 분자의 응축이 더 이루어지며, 그로 인해 상기 기판 표면으로부터 전하를 방전시키는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제13항에 있어서,상부전극과 상기 하부스테이지 사이에 플라즈마가 여기되며, 상기 하부스테이지의 온도는 -10℃∼150℃의 범위에 있고, 상기 중간판의 온도는 50℃∼200℃의 범위에 있으며, 상기 상부전극의 온도는 100℃ 이상이며, 상기 하부스테이지의 온도는 상기 중간판과 상기 상부전극의 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 반도체 기판상에 플라즈마 반응에 의한 박막 형성용 CVD 장치에 있어서:반응챔버;반응가스를 상기 반응챔버로 유입하기 위한 반응가스유입구;상기 반응챔버에 배치된 반도체 기판 상의 하부스테이지;상기 반응챔버 내의 플라즈마 여기용 상부전극; 및상기 상부전극과 상기 하부스테이지 사이에 배치된 다수의 구멍을 가지며, 상기 반응챔버의 내부를 상부영역과 하부영역으로 구획하는 도전성 중간판을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제15항에 있어서,상기 중간판과 상기 하부스테이지는 상기 중간판과 상기 하부스테이지를 전기적으로 연결함으로써 같은 전압으로 유지하는 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제15항에 있어서,상기 하부스테이지, 상기 중간판 및 상기 상부전극의 온도를 각각 -10℃∼150℃, 50℃∼200℃ 및 100℃ 이상으로 조절하는 온도조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 실리콘 함유가스를 이용하여 제1항의 방법으로 형성된 막에 있어서, 10nm 이하의 중앙직경을 갖는 나노구멍을 포함하며 2.5 이하의 저유전상수를 포함하는 것을 특징으로 하는 막.
- 반도체 기판상에 플라즈마 반응에 의한 박막 형성용 CVD 장치에 있어서,반응챔버;반응가스를 상기 반응챔버에 유입하기 위한 반응가스유입구;하부전극으로 작용하며, 상기 반응챔버에 배치된 반도체 기판 상에 있는 하부스테이지;상기 반응챔버 내의 플라즈마 여기용 상부전극;상기 반응가스가 통과하는 다수의 구멍을 가지며, 상기 상부전극 아래에 배치되어 상기 상부전극과의 사이에 반응공간을 형성하는 중간전극; 및상기 반응가스가 통과하는 다수의 구멍을 가지며, 상기 중간전극 보다 낮은 온도에서 조절되고, 상기 중간전극과 상기 하부스테이지 사이에 배치되고, 상기 중간전극과의 사이에 전이영역을 형성하며, 상기 하부스테이지와의 사이에 무플라즈마영역을 형성하는 냉각판을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제19항에 있어서,상기 반응공간은 상기 하부스테이지에 배치된 상기 기판보다 직경이 작은 것을 특징으로 하는 CVD 장치.
- 제19항에 있어서,하나 이상의 추가적인 냉각판을 더 포함하며, 이들 사이에 하나 이상의 추가적인 전이영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제19항에 있어서,상기 상부전극은 상기 반응가스가 통과하는 다수의 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제22항에 있어서,상기 반응공간은 절연체로 둘러쌓여진 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제22항에 있어서,상기 전이영역은 절연체로 둘러쌓여진 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제19항에 있어서,상기 반응공간 내에 플라즈마를 여기시키기 위해 상기 상부전극에 13.56MHz 또는 27MHz 고주파 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제19항에 있어서,상기 상부전극은 150℃ 이상의 온도로 조절되는 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제26항에 있어서,상기 상부전극은 200℃ 이상의 온도로 조절되는 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제19항에 있어서,상기 중간전극은 100℃ 이상의 온도로 조절되는 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제19항에 있어서,상기 냉각판은 100℃ 이하의 온도로 조절되는 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제19항에 있어서,상기 전이영역에 냉각가스를 도입하도록 상기 상부전극과 상기 냉각판 사이에 가스유입구가 마련된 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제30항에 있어서,상기 냉각가스는 비반응성 가스인 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제19항에 있어서,상기 중간전극과 상기 하부스테이지를 전기적으로 연결하여 동일한 전위를 갖는 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 제19항에 있어서,상기 하부스테이지는 100℃ 이하의 온도로 조절되는 것을 특징으로 하는 박막 형성용 CVD 장치.
- 반도체 기판상에 플라즈마에 의한 박막형성방법에 있어서,반응가스를 반응챔버의 상부영역으로 도입하는 단계;상기 반응가스가 반응하도록 상부전극과 기판이 배치된 하부스테이지 사이에 전력을 공급함으로써 상기 상부영역에 플라즈마를 여기시키는 단계;활성화된 반응가스가 통과하는 다수의 구멍을 가지며, 상기 상부전극 아래에 상기 하부스테이지과 동일한 전위를 갖는 중간전극을 마련하여 상기 상부영역에 플라즈마를 봉입하는 단계;냉각된 가스가 통과하는 다수의 구멍을 가지며, 상기 중간전극과 상기 하부스테이지 사이에 배치되고, 상기 중간전극과의 사이에 중간영역을 형성하는 냉각판을 상기 중간전극 보다 낮은 온도에서 조절하여 상기 상부영역 아래부분을 냉각하는 단계; 및상기 냉각판과의 사이에 하부영역을 형성하는 상기 하부스테이지를 상기 냉각판 보다 낮은 온도에서 조절하는 단계를 포함하며, 이로 인해 상기 기판에 반응생성물을 축적하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제34항에 있어서,플라즈마를 여기하기 위하여 상기 상부전극에 13.56MHz 또는 27MHx 고주파 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제34항에 있어서,상기 상부전극은 150℃ 이상의 온도로 조절되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제36항에 있어서,상기 상부전극은 200℃ 이상의 온도로 조절되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제34항에 있어서,상기 중간전극은 100℃ 이상의 온도로 조절되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제34항에 있어서,상기 냉각판은 100℃ 이하의 온도로 조절되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제34항에 있어서,상기 중간영역로 냉각가스가 유입되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제40항에 있어서,상기 냉각가스는 비반응성 가스인 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제34항에 있어서,상기 하부스테이지는 100℃ 이하의 온도로 조절되는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제34항에 있어서,상기 플라즈마 여기단계는 미리 맞춰진 1msec 이상의 시간 동안 상기 상부전극에 전력을 공급하는 제1단계와, 제1단계에서 공급된 것보다 높은 전력을 미리 맞춰진 1msec 이상의 시간 동안 공급하는 제2단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제34항에 있어서,상기 플라즈마 여기단계는 미리 맞춰진 1msec 이상의 시간 동안 간헐적으로 전력을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제34항에 있어서,상기 플라즈마 여기단계는 1msec 이하의 간격으로 펄스 고주파 전력을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제34항에 있어서,상기 반응가스는 적어도 Si, C, H 및 O 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 제34항에 있어서,상기 기판에 형성된 상기 막은 후처리인 열처리로 2.5 이하의 유전상수를 갖는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
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