KR20030059492A - 웨이퍼의 게더링 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열처리 공정이외에 별도의 산소 이온주입공정을 도입하여 웨이퍼 깊이 방향으로의 산소 분포를 조절하여 산소에 의한 게더링 효율을 향상시킬 수 있는 웨이퍼의 게더링 처리방법을 제공한다.
본 발명은 벌크영역 및 표면의 소자동작영역으로 이루어지고, 이 영역들에 초기의 제 1 산소가 함유되어 있는 웨이퍼를 준비하는 단계; 웨이퍼를 고온에서 제 1 열처리하여 소자동작영역의 제 1 산소를 벌크영역으로 외부확산시키는 단계; 웨이퍼의 소자동작영역 바로 하부에 제 2 산소를 이온주입하는 단계; 웨이퍼를 저온에서 제 2 열처리하여 핵을 형성하는 단계; 및 웨이퍼를 중온에서 제 3 열처리하여 산소 침전물을 형성하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 게더링 처리방법에 의해 달성될 수 있다.
Description
본 발명은 웨이퍼의 게더링 처리방법에 관한 것으로, 특히 게더링 효율을 향상시킬 있는 웨이퍼의 게더링 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자 제조용 웨이퍼는 석영 도가니(quartz crucible) 내에 위치한 용융된 실리콘에 종자 결정을 인장(pulling)하여 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 성장시키는 쵸크랄스키(Czochralski; CZ) 방법에 의해 제조된다.이때, 석영 도가니에서 산소(oxygen) 성분이 녹아 나오면서 웨이퍼 내에 침입형(interstitial) 산소가 함유하게 되며, 이러한 산소는 제조 조건에 따라 방사형 분포를 갖게 된다.
종래에는 열처리 공정에 의해 상기 산소들이 외방확산(outdiffusion), 핵형성(nucleation), 및 침전물(precipitation) 형성 등의 과정을 거쳐 웨이퍼 내에서 진성 게더링 영역(intrinsic gettering site)으로 작용하도록 하는 게더링 처리를 수행하여, 소자 제조 과정시 발생되는 금속 불순물 등을 제거하도록 하였다.
한편, 초기의 웨이퍼가 함유하고 있는 산소의 분포에 따라 소자의 특성이 좌우되나, 잉곳 온도나 인장속도 등으로 산소의 양을 조절하여 산소의 농도 분포를 방사형으로 조절할 수는 있으나, 웨이퍼의 깊이에 따라 산소의 농도를 조절하는 것은 불가능하다. 이에 따라, 때때로 산소 침전물이 소자의 동작영역을 침범하는 등의 문제가 유발되어 게더링 효율이 저하되어, 결국 소자의 특성이 저하된다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 열처리 공정이외에 별도의 산소 이온주입공정을 도입하여 웨이퍼 깊이 방향으로의 산소 분포를 조절하여 산소에 의한 게더링 효율을 향상시킬 수 있는 웨이퍼의 게더링 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼의 게더링 처리방법을 설명하기 위한 단면도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 웨이퍼 10A : 벌크영역
10B : 소자동작영역 20A, 20B : 산소
20P : 산소침전물
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기의 본 발명의 목적은 벌크영역 및 표면의 소자동작영역으로 이루어지고, 이 영역들에 초기의 제 1 산소가 함유되어 있는 웨이퍼를 준비하는 단계; 웨이퍼를 고온에서 제 1 열처리하여 소자동작영역의 제 1 산소를 벌크영역으로 외부확산시키는 단계; 웨이퍼의 소자동작영역 바로 하부에 제 2 산소를 이온주입하는 단계; 웨이퍼를 저온에서 제 2 열처리하여 핵을 형성하는 단계; 및 웨이퍼를 중온에서 제 3 열처리하여 산소 침전물을 형성하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 게더링 처리방법에 의해 달성될 수 있다.
이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼의 게더링 처리방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1a를 참조하면, CZ 방법에 의해 제조되고, 벌크영역(10A) 및 표면으로부터 약 2㎛ 정도 이내의 소자동작영역(10B)으로 이루어진 웨이퍼(10)를 준비한다. 여기서, 웨이퍼(10)의 소자동작영역(10B) 및 벌크영역(10A)에는 CZ 공정시 함유된 초기의 제 1 산소(20)가 분포되어 있다. 그 다음, 웨이퍼(10)를 고온에서 제 1 열처리하여 소자동작영역(10B)의 제 1 산소(20)를 벌크영역(10A)으로 외부확산시킨다. 바람직하게, 제 1 열처리는 N2 가스나 Ar 가스를 이용하여 900 내지 1300℃의 온도에서 0.5 내지 6 시간 동안 수행한다. 이때, 고온에서의 산소 피팅(pitting)을 막기 위해 소량의 산소가스를 첨가할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 웨이퍼(10) 상에 이후 이온주입공정시 웨이퍼(10) 표면의 오염을 방지하기 위하여 소정의 버퍼층(미도시)을 형성한 후, 이온주입공정으로 웨이퍼(10)의 소자동작영역(10B) 바로 하부에 제 2 산소(20B)를 주입한다. 바람직하게, 이온주입공정은 수백 KeV 이상의 고에너지로 수행한다. 그 다음, 세정공정으로 상기 버퍼층을 제거한 후, 고온의 급속열처리(Rapid Thermal Processing; RTP) 공정으로 제 2 산소(20B)가 주입된 웨이퍼(10)를 열처리한다.
도 1c를 참조하면, 웨이퍼(10)를 저온에서 제 2 열처리하여, 산소 침전물의 핵(nuclei)을 형성한 후, 다시 중온에서 제 3 열처리하여, 웨이퍼(10)의 소자동작영역(10B) 바로 하부에 산소 침전물(20P)을 형성한다. 여기서, 제 2 열처리는 500 내지 900℃의 온도에서 약 2시간 이상 수행하고, 제 3 열처리는 900 내지 1300℃의 온도에서 약 2시간 이상 수행한다.
즉, 상기 실시예에서는 산소의 외부확산 후 핵을 형성하기 전에, 웨이퍼의 소자동작영역 바로 하부에 산소를 이온주입하여, 산소에 의한 진성 게더링 영역이 소자동작영역 바로 하부에 위치하도록 조절하는 것이 가능하도록 함으로써, 게더링 효율을 극대화할 수 있고, 이에 따라 누설전류 및 리프레시 등의 소자 특성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 본 발명은 열처리 공정이외에 별도의 산소 이온주입공정을 도입하여 웨이퍼 깊이 방향으로의 산소 분포를 조절하는 것에 의해 게더링 효율을 극대화함으로써 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.
Claims (6)
- 벌크영역 및 표면의 소자동작영역으로 이루어지고, 상기 영역들에 초기의 제 1 산소가 함유되어 있는 웨이퍼를 준비하는 단계;상기 웨이퍼를 고온에서 제 1 열처리하여 상기 소자동작영역의 제 1 산소를 상기 벌크영역으로 외부확산시키는 단계;상기 웨이퍼의 소자동작영역 바로 하부에 제 2 산소를 이온주입하는 단계;상기 웨이퍼를 저온에서 제 2 열처리하여 핵을 형성하는 단계; 및상기 웨이퍼를 중온에서 제 3 열처리하여 산소 침전물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 게더링 처리방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 열처리 공정은 N2 가스나 Ar 가스를 이용하여 900 내지 1300℃의 온도에서 0.5 내지 6 시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 게더링 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 열처리 공정시 소량의 산소가스를 첨가하는 것을 특징으로 하는웨이퍼의 게더링 처리방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 산소의 이온주입은 수백 KeV 이상의 고에너지로 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 게더링 처리방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 열처리는 500 내지 900℃의 온도에서 약 2시간 이상 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 게더링 처리방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 3 열처리는 900 내지 1300℃의 온도에서 약 2시간 이상 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 게더링 처리방법.
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