KR20060025349A - Method of removing native oxide film - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체기판 상에 형성된 자연산화막 제거방법에 관한 것으로써, 본 발명은 자연산화막이 형성된 반도체기판 상에 NHxFy가스를 공급함으로써 반도체기판 상의 자연산화막을 (NH4)2SiF6 로 치환 형성하는 단계 및 상기 (NH 4)2SiF6이 형성된 반도체 기판을 가열하여 상기 (NH4)2SiF6 를 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention is a natural oxide film on the semiconductor substrate by relates to a method native oxide film removing formed on a semiconductor substrate, the present invention supplies the NH x F y gas onto the semiconductor substrate is native oxide film formed of a (NH 4) 2 SiF 6 Forming a substitution and heating the semiconductor substrate on which the (NH 4 ) 2 SiF 6 is formed to remove the (NH 4 ) 2 SiF 6 .

따라서, 반도체기판 표면에 형성된 자연산화막을 용이하게 제거함과 동시에 자연산화막이 재형성되는 것을 방지함으로써 자연산화막에 의해서 제품의 수율 및 신뢰성이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. Therefore, the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate can be easily removed, and the natural oxide film can be prevented from being reformed. Thus, the yield and reliability of the product can be prevented from being degraded by the natural oxide film.

자연산화막, 콘택홀, 에칭, 가스Natural Oxide, Contact Hole, Etching, Gas

Description

반도체 자연산화막 제거방법{Method of removing native oxide film}Method of removing native oxide film

도 1은 종래의 반도체 자연산화막 제거방법을 설명하기 위한 개략적 공정 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a conventional method for removing a semiconductor native oxide film.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 자연산화막 제거공정을 수행하기 위한 확산로의 구성도이다. 2 is a configuration diagram of a diffusion furnace for performing a semiconductor natural oxide film removing process according to the present invention.

도 3은 도 2의 수소기 공급원에서 공급하는 수소기의 생성방법을 설명하기 위한 플라즈마 공정챔버의 구성도이다. FIG. 3 is a configuration diagram of a plasma process chamber for explaining a method of generating hydrogen groups supplied from the hydrogen group source of FIG. 2.

도 4는 본 발명에 따른 반도체 자연산화막의 제거공정의 기본개념을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating a basic concept of a process for removing a semiconductor native oxide film according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

20 : 반응관 22 : 보트20: reaction tube 22: boat

24 : 반도체기판 26 : 히터24: semiconductor substrate 26: heater

28 : 회전축 30 : 수소기 공급원 28: rotating shaft 30: hydrogen group supply source

32 : 삼불화질소 공급원 34 : 삼불화질소 공급노즐 32: nitrogen trifluoride source 34: nitrogen trifluoride supply nozzle

36 : 분사구 38 : 배기라인 36: injection hole 38: exhaust line

40 : 반도체기판 42 : 자연산화막40: semiconductor substrate 42: natural oxide film

44 : (NH4)2SiF6 ) 44: (NH 4 ) 2 SiF 6 )

본 발명은 반도체 자연산화막 제거방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 반도체 제조과정에 반도체기판 상에 형성된 자연산화막을 보다 효과적으로 제거할 뿐만 아니라 자연산화막의 재형성을 억제할 수 있는 반도체소자 제조용 자연산화막 제거방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for removing a semiconductor native oxide film, and more particularly, to remove a natural oxide film formed on a semiconductor substrate in a semiconductor manufacturing process more effectively, and to suppress the reformation of the native oxide film. It relates to a removal method.

최근에, 반도체소자의 고집적화 및 소형화 추세에 따라 반도체기판 상에 존재하는 자연산화막, 유기물 및 금속물 등의 미세 파티클(Particle)의 세정이 제품의 수율과 신뢰성에 영향을 미침으로써 그 중요성이 대두되고 있다. Recently, with the trend toward higher integration and miniaturization of semiconductor devices, the importance of cleaning the fine particles such as natural oxide films, organic materials and metals on the semiconductor substrate affects the yield and reliability of products. have.

이와 같은 세정공정중의 자연산화막 제거공정은, 일정량의 세정액이 담긴 배스(Bath) 내부에 웨이퍼를 투입한 후, 소정시간동안 대기함으로써 웨이퍼 상에 존재하는 자연산화막을 제거하는 습식 세정공정이 주로 사용되고 있다. The natural oxide film removal process in the cleaning process is mainly a wet cleaning process that removes the natural oxide film present on the wafer by placing the wafer in a bath containing a predetermined amount of the cleaning liquid and waiting for a predetermined time. have.

도 1은 세정액을 이용하여 콘택홀 내부에 존재하는 자연산화막을 제거하는 종래의 공정을 설명하기 위한 개략적 공정 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a conventional process of removing a native oxide film present in a contact hole using a cleaning liquid.

일반적인 반도체소자의 콘택홀 형성방법은, 도 1에 도시된 바와 같이 불순물 도핑(Doping)에 의해서 접합부(12)가 형성된 반도체기판(10) 상에 절연막(14) 및 감광막(16)을 순차적으로 형성한다. In a typical method of forming a contact hole in a semiconductor device, as shown in FIG. 1, an insulating film 14 and a photosensitive film 16 are sequentially formed on a semiconductor substrate 10 on which a junction 12 is formed by impurity doping. do.

그리고, 상기 감광막(16) 상에 콘택홀 마스크(Contact hole mask)를 위치시킨 후, 노광 및 현상함으로써 감광막 패턴(16)을 형성하고, 상기 감광막 패턴(16)을 식각 마스크로 사용하여 절연막(14)을 플라즈마 식각함으로써 접합부(12) 상부의 반도체기판(10)을 노출시키는 콘택홀(19)을 형성하게 된다. 이때, 상기 콘택홀(19)을 형성하는 과정에 콘택홀(19)이 형성되는 부위의 반도체기판(10)은 외부에 노출됨으로써 콘택홀(19) 내부의 반도체기판(10) 상에는 자연산화막(18)이 형성될 수 있다. After the contact hole mask is positioned on the photoresist layer 16, the photoresist layer pattern 16 is formed by exposing and developing the photoresist layer 16, and the insulating layer 14 is formed using the photoresist pattern 16 as an etch mask. ) By plasma etching to form a contact hole 19 exposing the semiconductor substrate 10 on the junction portion 12. At this time, the semiconductor substrate 10 of the portion where the contact hole 19 is formed in the process of forming the contact hole 19 is exposed to the outside, so that the natural oxide film 18 on the semiconductor substrate 10 inside the contact hole 19. ) May be formed.

다음으로, 반도체기판(10) 상에 형성된 자연산화막(18)을 제거하는 세정공정을 수행한다. 이때, 상기 세정공정은 SC1(Standard Chemical 1)과 불화수소(HF)가 일정한 비율로 혼합된 세정액을 이용하여 반도체기판(10) 상면을 습식 세정하여 자연산화막을 제거함으로써 이루어진다. Next, a cleaning process of removing the natural oxide film 18 formed on the semiconductor substrate 10 is performed. In this case, the cleaning process is performed by wet cleaning the upper surface of the semiconductor substrate 10 using a cleaning solution in which SC1 (Standard Chemical 1) and hydrogen fluoride (HF) are mixed at a constant ratio to remove the natural oxide film.

그러나, 종래의 세정액을 이용한 자연산화막 제거방법은, 반도체기판 표면의 표면장력(Surface Tension) 등의 문제에 기인하여 콘택홀의 바닥면 즉, 접합부 상부면까지 세정액이 충분히 유입되지 못함으로써 콘택홀 내부에 자연산화막을 완전히 제거하지 못하고 잔존시키는 현상이 발생되고 있다. However, in the conventional method of removing the natural oxide film using the cleaning solution, due to problems such as surface tension on the surface of the semiconductor substrate, the cleaning solution does not sufficiently flow to the bottom surface of the contact hole, that is, the upper part of the junction part, and thus, the inside of the contact hole is prevented. The phenomenon of remaining without removing the natural oxide film completely is occurring.

이와 같은 현상은 반도체소자가 고집적화됨에 따라 콘택홀의 직경이 점점 작아짐에 따라 더욱 심하게 발생되고 있다. This phenomenon occurs more seriously as the diameter of the contact hole becomes smaller as the semiconductor device is highly integrated.

따라서, 상기 자연산화막이 콘택홀 내부에 잔존함으로써 콘택홀 내부에 매립되는 도전성 물질과 접합부 사이의 콘택저항이 증가하여 반도체 제품의 수율 및 신뢰성이 급격히 떨어지는 문제점이 발생하고 있다. As a result, the natural oxide film remains in the contact hole, resulting in an increase in contact resistance between the conductive material and the junction portion embedded in the contact hole, resulting in a sharp drop in yield and reliability of a semiconductor product.

본 발명의 목적은, 콘택홀 형성공정 등의 반도체소자 제조공정 과정에 반도체기판 상에 형성되는 자연산화막을 용이하게 제거할 수 있는 반도체 자연산화막 제거방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for removing a semiconductor native oxide film which can easily remove a native oxide film formed on a semiconductor substrate during a semiconductor device manufacturing process such as a contact hole forming step.

본 발명의 다른 목적은, 반도체기판 상의 자연산화막을 제거한 후, 추후에 다시 자연산화막이 재형성되는 것을 원천적으로 억제할 수 있는 반도체 자연산화막 제거방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a method for removing a semiconductor native oxide film which can fundamentally suppress the re-formation of the native oxide film again after removing the native oxide film on the semiconductor substrate.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 자연산화막 제거방법은, 반도체기판 상에 형성된 자연산화막을 제거하는 방법에 있어서, 상기 자연산화막이 형성된 반도체기판 상에 NHxFy가스를 공급함으로써 반도체기판 상의 자연산화막을 (NH4)2SiF6 로 치환 형성하는 단계; 및 상기 (NH4)2SiF 6 이 형성된 반도체 기판을 가열하여 상기 (NH4)2SiF6를 제거하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In the method of removing the natural oxide film according to the present invention for achieving the above object, in the method of removing the natural oxide film formed on the semiconductor substrate, the semiconductor substrate by supplying the NH x F y gas on the semiconductor substrate on which the natural oxide film is formed Substituting a native oxide film on the (NH 4 ) 2 SiF 6 for formation; And removing the (NH 4 ) 2 SiF 6 by heating the semiconductor substrate on which the (NH 4 ) 2 SiF 6 is formed.

여기서, 상기 NHxFy가스는 수소기(H* )와 삼불화질소(NF3)가스의 반응에 의해서 형성된 것이며, 상기 수소기(H* )는 암모니아(NH3)가스를 진공상태에서 플라즈마 상태로 형성함으로써 형성된 것이다. Here, the NH x F y gas is formed by the reaction of a hydrogen group (H * ) and nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas, the hydrogen group (H * ) is ammonia (NH 3 ) gas plasma in a vacuum state It is formed by forming in a state.

그리고, 상기 가열온도는 100℃ 내지 200℃로 이루어질 수 있고, 상기 가열 에 의해서 (NH4)2SiF6 를 제거함과 동시에 상기 반도체기판 표면에 존재하는 수소(H*)기도 동시에 제거할 수 있다.In addition, the heating temperature may be made of 100 ℃ to 200 ℃, may be by the heating (NH 4) while removing the 2 SiF 6 removed airway hydrogen (H *) is present in the semiconductor substrate surface at the same time.

또한, 본 발명에 따른 다른 반도체 자연산화막 제거방법은, 반도체기판이 적재되어 회전가능한 보트와 상기 보트를 수용하는 반응관과 상기 반응관 주변에 설치되어 반응관의 내부온도를 조절하는 히터와 상기 반응관 내부로 가스를 공급하는 분사구를 구비하여 상기 보트 주변부에 설치된 가스 공급노즐을 구비하는 확산로를 이용한 반도체 자연산화막 제거방법에 있어서, 상기 보트에 자연산화막이 형성된 반도체기판를 투입하는 단계; 상기 확산로 내부에 NHxFy가스를 공급하는 단계; 상기 반도체기판 상에 형성된 자연산화막과 NHxFy가스를 반응시켜 상기 자연산화막을 (NH4)2SiF6 로 치환 형성하는 단계; 및 상기 (NH4)2SiF 6 이 형성된 반도체기판를 가열하여 상기 (NH4)2SiF6 를 제거하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In addition, another method of removing the natural oxide film of the semiconductor according to the present invention includes a boat having a semiconductor substrate loaded therein, a reaction tube accommodating the boat and a heater installed around the reaction tube and controlling the internal temperature of the reaction tube and the reaction. Claims [1] A method of removing a semiconductor native oxide film using a diffusion path having a gas supply nozzle installed at a periphery of a boat having a nozzle for supplying gas into a pipe, the method comprising: injecting a semiconductor substrate having a natural oxide film into the boat; Supplying an NH x F y gas into the diffusion furnace; Reacting the native oxide film formed on the semiconductor substrate with NH x F y gas to replace and form the native oxide film with (NH 4 ) 2 SiF 6 ; And removing the (NH 4 ) 2 SiF 6 by heating the semiconductor substrate on which the (NH 4 ) 2 SiF 6 is formed.

여기서, 상기 확산로 내부에 공급되는 NHxFy가스는 상기 확산로 내부로 수소기(H* )와 삼불화질소(NF3)가스를 각각 공급하여 형성한 가스로 이루어질 수 있고, 상기 확산로 내부로 공급되는 가스를 공급하는 가스공급 노즐의 분사구는 상기 보트에 적재되는 반도체기판과 대응하는 개수로 형성하고, 상기 보트를 회전시켜 상기 가스와 반도체기판이 용이하게 반응하도록 유도함이 바람직하다. Here, the NH x F y gas supplied into the diffusion furnace may be formed of a gas formed by supplying hydrogen group (H * ) and nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas into the diffusion furnace, respectively, The injection holes of the gas supply nozzles supplying the gas supplied therein are preferably formed in a number corresponding to that of the semiconductor substrate loaded on the boat, and the boat is rotated to induce the gas and the semiconductor substrate to easily react.

그리고, 상기 가열온도는 100℃ 내지 200℃로 이루어질 수 있고, 상기 가열에 의해서 상기 (NH4)2SiF6 를 제거함과 동시에 상기 반도체기판 표면에 존재하는 수소(H*)기도 동시에 제거할 수 있다.And, can be made to the heating temperature is 100 ℃ to 200 ℃, by the heating the (NH 4) 2 SiF hydrogen (H *) to 6 while removing existing on the semiconductor substrate surface can be removed airway at the same time .

또한, 상기 히터로 급속 및 급냉이 용이한 할로겐 램프 방식의 히터를 사용함이 바람직하다. In addition, it is preferable to use a halogen lamp heater that is easy to rapid and quench as the heater.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 자연산화막 제거공정을 수행하기 위한 확산로의 구성도이다. 2 is a configuration diagram of a diffusion furnace for performing a semiconductor natural oxide film removing process according to the present invention.

본 발명에 따른 반도체 자연산화막 제거공정이 수행되는 수직형 확산로는, 도 2에 도시된 바와 같이 돔(Dome) 형태의 반응관(20)을 구비하고, 상기 반응관(20) 주변에 반응관(20)의 온도를 급속하게 가열하고 낮추기가 용이한 할로겐 램프(Halogen lamp) 방식의 히터(Heater : 26)가 구비되어 있다. The vertical diffusion path in which the semiconductor natural oxide film removing process according to the present invention is performed is provided with a dome-shaped reaction tube 20 as shown in FIG. 2 and the reaction tube around the reaction tube 20. A heater of a halogen lamp type (Heater) 26, which easily heats and lowers the temperature of 20, is provided.

그리고, 상기 반응관(20) 내부에는 구동원(도시되지 않음)의 구동에 의해서 상하로 승강이 가능하고 회전축(28)을 따라 회전이 가능한 석영재질의 보트(Boat : 22)가 설치되어 있다. 이와 같은 보트(22)는 복수의 슬롯이 내면에 형성된 다수의 바(Bar)가 소정간격 이격 고정되어 있는 형상으로써 보트(22)의 바에 형성된 슬롯에 다량의 웨이퍼 즉, 반도체기판(24)이 적재되어 있다. In addition, the reaction tube 20 is provided with a quartz boat 22 that is capable of lifting up and down by a driving source (not shown) and rotating along the rotation shaft 28. The boat 22 has a shape in which a plurality of bars formed on the inner surface of the boat 22 are fixed at predetermined intervals, and a large amount of wafers, that is, the semiconductor substrate 24 is loaded in the slots formed on the bars of the boat 22. It is.

또한, 상기 반응관(20)의 일측 하부에는 삼불화질소가스(NF3)를 공급하는 삼 불화질소가스 공급원(32)이 구비되고, 상기 삼불화질소가스 공급원(32)과 연결된 삼불화질소가스 공급노즐(34)이 반응관(20) 하부 외측에서 내측으로 연장된 후, 반응관(20) 상부로 수직하게 연장형성 되어 있다. 이때, 상기 삼불화질소가스 공급노즐(34)에는 보트(22)의 각 슬롯과 슬롯 사이에 충분한 양의 가스를 공급할 수 있도록 각 슬롯에 대응하는 위치 즉, 슬롯에 삽입되는 반도체기판과 대응하는 위치에 각각 분사구(36)가 형성되어 있다.In addition, a lower portion of one side of the reaction tube 20 is provided with a nitrogen trifluoride gas supply source 32 for supplying nitrogen trifluoride gas (NF 3 ), the nitrogen trifluoride gas connected to the nitrogen trifluoride gas supply source 32 After the supply nozzle 34 extends from the lower side of the reaction tube 20 to the inner side, the supply nozzle 34 is vertically extended to the upper portion of the reaction tube 20. In this case, the nitrogen trifluoride gas supply nozzle 34 is a position corresponding to each slot, that is, a position corresponding to the semiconductor substrate inserted into the slot so that a sufficient amount of gas can be supplied between each slot of the boat 22 and the slot. The injection hole 36 is formed in each.

그리고, 상기 반응관(20)의 타측 하부에는 반응관(20) 내부에서 공정에 사용된 반응가스를 외부로 강제 배출하기 위한 배기라인(38)이 구비되어 있다. In addition, an exhaust line 38 for forcibly discharging the reaction gas used in the process from the inside of the reaction tube 20 to the outside is provided at the lower side of the reaction tube 20.

또한, 삼불화질소가스 공급노즐(34) 상측부에는 다양한 방법에 의해서 형성된 수소(H*)기를 반응관(20) 내부로 공급하는 수소기 공급원(30)이 설치되어 있다. In addition, an upper portion of the nitrogen trifluoride gas supply nozzle 34 is provided with a hydrogen group supply source 30 for supplying hydrogen (H * ) groups formed by various methods into the reaction tube 20.

상기 수소기 공급원(30)에 저장된 수소(H*)기는, 도 3에 도시된 바와 같이 소정간격 이격된 상부전극(56) 및 하부전극(52)을 구비하는 진공챔버(52) 내부에 암모니아(NH3)가스 및 질소가스 공급원(50)에서 반응가스로의 암모니아(NH3)가스 및 캐리어용 질소(N2)가스를 공급한 후, 전원(58)에서 소정의 파워(Power)를 상부전극(56) 및 하부전극(54)에 인가함으로써 진공챔버(52) 내부에 공급된 암모니아(NH3)가스를 플라즈마(Plasma) 상태로 형성함으로써 제조된 것이다. As shown in FIG. 3, the hydrogen (H * ) group stored in the hydrogen group source 30 includes ammonia (A) in the vacuum chamber 52 having the upper electrode 56 and the lower electrode 52 spaced a predetermined distance from each other. After supplying the ammonia (NH 3 ) gas and the carrier nitrogen (N 2 ) gas from the NH 3 ) gas and nitrogen gas source 50 to the reaction gas, a predetermined power is supplied from the power source 58 to the upper electrode ( The ammonia (NH 3 ) gas supplied into the vacuum chamber 52 is applied to the lower electrode 54 and the lower electrode 54 to form a plasma.

상기 수소기 공급원(30)에 저장되는 수소(H*)기에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 상기 암모니아 가스 및 질소가스 공급원(50)은 1.8 SLM의 암모니아(NH3) 가스를 3.9 SLM의 캐리어용 질소(N2)가스와 함께 진공챔버(52) 내부에 투입한다. In more detail with respect to the hydrogen (H * ) group stored in the hydrogen source source 30, the ammonia gas and nitrogen gas source 50 is 1.8 SLM of ammonia (NH 3 ) gas 3.9 SLM carrier nitrogen (N 2 ) is introduced into the vacuum chamber 52 together with the gas.

다음으로, 상기 전원(58)이 진공챔버(52)의 상부전극(56) 및 하부전극(54)에 2800W 정도의 파워(Power)를 인가함으로써 캐리어용 질소가스와 함께 진공챔버(52) 내부로 투입된 암모니아(NH3)가스를 플라즈마 상태로 전환함으로써 진공챔버(52) 내부에 수소(H*)기를 다량 발생시킨다. ( NH3 + N2 ⇒ H* ) Next, the power source 58 applies a power of about 2800W to the upper electrode 56 and the lower electrode 54 of the vacuum chamber 52 and into the vacuum chamber 52 together with the nitrogen gas for the carrier. By converting the introduced ammonia (NH 3 ) gas into a plasma state, a large amount of hydrogen (H * ) groups are generated in the vacuum chamber 52. (NH 3 + N 2 ⇒ H * )

이하, 전술한 바와 같은 확산로를 이용하여 반도체기판 상에 형성된 자연산화막을 제거하는 공정을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a process of removing the natural oxide film formed on the semiconductor substrate by using the diffusion path as described above will be described in more detail.

본 발명에 따른 자연산화막 제거방법은, 먼저, 진공상태의 반응관(20) 내부에 50Å정도의 자연산화막이 형성된 반도체기판(24)이 적재된 보트(22)를 투입한다. 이때, 상기 반도체기판(24)은 보트(22)의 바(Bar)의 내면에 형성된 슬롯에 각각 삽입 적재되어 있다. In the method of removing a natural oxide film according to the present invention, first, a boat 22 in which a semiconductor substrate 24 having a natural oxide film of about 50 kV is formed is loaded into a reaction tube 20 in a vacuum state. At this time, the semiconductor substrate 24 is inserted into each of the slot formed on the inner surface of the bar (Bar) of the boat (22).

다음으로, 상기 수소기 공급원(30) 및 삼불화질소 공급원(32)이 각각 수소( H* )기와 삼불화질소(NF3)가스를 반응관(20) 내부에 공급하고, 상기 보트(22)를 구동원의 구동에 의해서 회전축(28)을 중심으로 회전시킨다. Next, the hydrogen group source 30 and the nitrogen trifluoride source 32 supply hydrogen (H * ) and nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas into the reaction tube 20, respectively, and the boat 22 Is rotated about the rotating shaft 28 by the drive source.

이때, 상기 삼불화질소(NF3)가스는, 삼불화질소 공급노즐(34)을 통해서 반응관(20) 내부로 이동한 후, 보트(22)에 적재된 반도체기판(24)의 슬롯의 개수대로 형성된 복수의 분사구(36)를 통해서 반응관(20) 내부로 공급된다.At this time, the nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas is moved into the reaction tube 20 through the nitrogen trifluoride supply nozzle 34, and then the number of slots of the semiconductor substrate 24 loaded on the boat 22. It is supplied into the reaction tube 20 through a plurality of injection holes 36 formed.

그리고, 상기 분사구(36)가 슬롯의 개수 대로 복수개 형성됨으로써 보트(22) 에 적재된 반도체기판(24)의 표면에는 충분한 양의 반응가스가 공급될 수 있다. In addition, since a plurality of injection holes 36 are formed in the number of slots, a sufficient amount of reaction gas may be supplied to the surface of the semiconductor substrate 24 loaded on the boat 22.

이와 같이, 반응관(20) 내부로 공급된 수소(H*)기와 삼불화질소(NF3)가스는 도 4a에 도시된 바와 같이 자연산화막(42)이 형성된 반도체기판(40) 상면에서 NHxFy를 형성한다. (H* + NF3 ⇒ NHxFy )As described above, the hydrogen (H * ) and nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas supplied into the reaction tube 20 are NH x on the upper surface of the semiconductor substrate 40 on which the natural oxide film 42 is formed, as shown in FIG. 4A. Forms F y . (H * + NF 3 ⇒ NH x F y )

이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 NHxFy 는 반도체기판(40) 상에 형성된 자연산화막(42)과 반응함으로써 자연산화막(42)을 (NH4)2SiF6 (44) 치환 변형 형성한다. ( NHxFy + SiO2 ⇒ (NH4)2SiF 6 )Then, the NH x F y as shown in Figure 4b Reacts with the native oxide film 42 formed on the semiconductor substrate 40 to form the (NH 4 ) 2 SiF 6 (44) substituted strain. (NH x F y + SiO 2 ⇒ (NH 4 ) 2 SiF 6 )

계속해서, 도 4c에 도시된 바와 같이 할로겐 램프 방식의 히터(26)는 (NH4)2SiF6 (44)가 형성된 반도체기판(40)을 100 ℃ 이상의 고온, 바람직하게는 약 130 ℃ 로 가열한다. Subsequently, as shown in FIG. 4C, the halogen lamp heater 26 heats the semiconductor substrate 40 on which the (NH 4 ) 2 SiF 6 44 is formed to a high temperature of 100 ° C. or higher, preferably about 130 ° C. do.

이와 같은 가열에 의해서 도 4d에 도시된 바와 같이 반도체기판(40) 상에 형성된 (NH4)2SiF6(44)는 휘발되어 제거된다. 상기 (NH4)2 SiF6(44)는 100℃ 이상의 고온에서 휘발되는 특성을 나타낸다. 그리고, 상기 (NH4)2SiF6(44)가 휘발되면서 반도체기판(40) 표면에 애초부터 존재하는 수소(H)기도 함께 제거됨으로써 대기중의 산소(O2)성분과 반도체기판(40)이 반응하는 것을 억제하여 반도체기판(40) 표면에 자연산화막이 재형성되는 것을 방지한다. By such heating, (NH 4 ) 2 SiF 6 44 formed on the semiconductor substrate 40 is volatilized and removed as shown in FIG. 4D. The (NH 4 ) 2 SiF 6 (44) exhibits a volatilization characteristic at a high temperature of 100 ° C. or higher. As the (NH 4 ) 2 SiF 6 (44) is volatilized, hydrogen (H), which originally exists on the surface of the semiconductor substrate 40, is also removed together, so that the oxygen (O 2 ) component and the semiconductor substrate 40 in the atmosphere are removed. This reaction is suppressed to prevent the natural oxide film from being reformed on the surface of the semiconductor substrate 40.

이하, 전술한 바와 같이 50Å 두께의 자연산화막이 형성된 반도체기판에 대해서 자연산화막 제거공정 전후의 반도체기판 상의 불순물을 XPS(X선 광전자 분광법)를 이용하여 분석한 결과를 하기 표1에 도시한다. Hereinafter, the results of analyzing impurities on the semiconductor substrate before and after the removal process of the natural oxide film using the XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) on the semiconductor substrate on which the 50 nm thick natural oxide film is formed as described above are shown in Table 1 below.

조건 Condition F F O O N N C C Si Si 자연산화막의두께 Thickness of natural oxide film 자연산화막제거전 Before removing natural oxide film 1.1% 1.1% 57.7% 57.7% 0.0% 0.0% 3.0% 3.0% 38.2% 38.2% 50Å 50Å 자연산화막 제거후 After removing natural oxide film 0.7% 0.7% 5.7% 5.7% 0.0% 0.0% 6.6% 6.6% 87.0% 87.0% 1.3Å 1.3Å

상기 표1을 참조하면, 자연산화막의 두께는 자연산화막을 제거하기 이전에는 50 Å이었으나 본 발명에 따른 자연산화막 제거공정을 수행한 후에는 1.3Å로 반도체기판 표면의 거의 모든 자연산화막이 제거됨을 확인할 수 있었다. Referring to Table 1, the thickness of the natural oxide film was 50 이전 before removing the natural oxide film, but after performing the natural oxide film removing process according to the present invention, it was confirmed that almost all the natural oxide film on the surface of the semiconductor substrate was removed. Could.

또한, AFM(Atomic Force Microscope)을 이용하여 반도체기판 표면의 평탄도를 분석한 결과, 자연산화막 제거전에는 평균적으로 1.721Rmax(nm) 이었으나 자연산화막 제거후에는 평균적으로는 1.599Rmax(nm) 로 향상됨을 확인할 수 있었다. In addition, the analysis of the flatness of the surface of the semiconductor substrate using AFM (Atomic Force Microscope) showed that the average was 1.721Rmax (nm) before the removal of the native oxide film, but improved to 1.599Rmax (nm) after the removal of the native oxide film. I could confirm it.

본 발명에 의하면, 반도체기판 상에 형성된 자연산화막을 용이하게 제거할 수 있으며, 또한 자연산화막이 제거된 반도체기판 표면에 자연산화막이 재형성되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the natural oxide film formed on the semiconductor substrate can be easily removed, and the natural oxide film can be prevented from being reformed on the surface of the semiconductor substrate from which the natural oxide film has been removed.

따라서, 반도체기판 표면에 형성되는 자연산화막에 의해서 콘택 저항이 증가하는 등의 원인에 의해서 반도체 제품의 수율 및 신뢰성이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. Therefore, the yield and reliability of the semiconductor product can be prevented from being lowered due to the increase in contact resistance due to the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.

Claims (12)

반도체기판 상에 형성된 자연산화막을 제거하는 방법에 있어서, In the method for removing a natural oxide film formed on a semiconductor substrate, 상기 자연산화막이 형성된 반도체기판 상에 NHxFy가스를 공급함으로써 반도체기판 상의 자연산화막을 (NH4)2SiF6 로 치환 형성하는 단계; 및Substituting and forming a native oxide film on the semiconductor substrate by (NH 4 ) 2 SiF 6 by supplying NH x F y gas on the semiconductor substrate on which the native oxide film is formed; And 상기 (NH4)2SiF6 이 형성된 반도체 기판을 가열하여 상기 (NH4) 2SiF6 를 제거하는 단계;Heating the semiconductor substrate on which the (NH 4 ) 2 SiF 6 is formed to remove the (NH 4 ) 2 SiF 6 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 자연산화막 제거방법.Removing a semiconductor natural oxide film, characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서, 상기 NHxFy가스는 수소기(H*)와 삼불화질소(NF3 )가스의 반응에 의해서 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 자연산화막 제거방법. The method of claim 1, wherein the NH x F y gas is formed by a reaction of a hydrogen group (H * ) and nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas. 제 2 항에 있어서, 상기 수소기(H*)는 암모니아(NH3)가스를 진공상태에서 플라즈마 상태로 형성함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 자연산화막 제거방법.The method of claim 2, wherein the hydrogen group (H * ) is formed by forming ammonia (NH 3 ) gas from a vacuum state into a plasma state. 제 1 항에 있어서, 상기 가열온도는 100℃ 내지 200℃로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 자연산화막 제거방법. The method of claim 1, wherein the heating temperature is 100 ° C. to 200 ° C. 6. 제 1 항에 있어서, 상기 가열에 의해서 (NH4)2SiF6를 제거함과 동시에 상기 반도체기판 표면에 존재하는 수소(H*)기도 동시에 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 자연산화막 제거방법. The method of claim 1, wherein the heating removes (NH 4 ) 2 SiF 6 and simultaneously removes hydrogen (H * ) present on the surface of the semiconductor substrate. 반도체기판가 적재되어 회전가능한 보트와 상기 보트를 수용하는 반응관과 상기 반응관 주변에 설치되어 반응관의 내부온도를 조절하는 히터와 상기 반응관 내부로 가스를 공급하는 분사구를 구비하여 상기 보트 주변부에 설치된 가스 공급노즐을 구비하는 확산로를 이용한 반도체 자연산화막 제거방법에 있어서, A boat having a semiconductor substrate loaded therein, a reaction tube for accommodating the boat, a heater installed around the reaction tube, and a heater for controlling an internal temperature of the reaction tube, and a nozzle for supplying gas into the reaction tube, In the semiconductor natural oxide film removal method using a diffusion furnace having a gas supply nozzle provided, 상기 보트에 자연산화막이 형성된 반도체기판를 투입하는 단계;Injecting a semiconductor substrate having a natural oxide film into the boat; 상기 확산로 내부에 NHxFy가스를 공급하는 단계;Supplying an NH x F y gas into the diffusion furnace; 상기 반도체기판 상에 형성된 자연산화막과 NHxFy가스를 반응시켜 상기 자연산화막을 (NH4)2SiF6 로 치환 형성하는 단계; 및Reacting the native oxide film formed on the semiconductor substrate with NH x F y gas to replace and form the native oxide film with (NH 4 ) 2 SiF 6 ; And 상기 (NH4)2SiF6 이 형성된 반도체기판를 가열하여 상기 (NH4) 2SiF6 를 제거하는 단계;Heating the semiconductor substrate on which the (NH 4 ) 2 SiF 6 is formed to remove the (NH 4 ) 2 SiF 6 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 자연산화막 제거방법Method for removing a semiconductor natural oxide film, characterized in that comprises a 제 6 항에 있어서, 상기 확산로 내부에 공급되는 NHxFy가스는 상기 확산로 내 부로 수소기(H*)와 삼불화질소(NF3)가스를 각각 공급하여 형성한 가스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 자연산화막 제거방법. The method of claim 6, wherein the NH x F y gas supplied into the diffusion furnace is a gas formed by supplying a hydrogen group (H * ) and nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas into the diffusion furnace, respectively. Method of removing a semiconductor natural oxide film. 제 7 항에 있어서, 상기 확산로 내부로 공급되는 가스를 공급하는 가스공급 노즐의 분사구는 상기 보트에 적재되는 반도체기판와 대응하는 개수로 형성된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 자연산화막 제거방법.The method of claim 7, wherein the injection holes of the gas supply nozzles supplying the gas supplied into the diffusion path are formed in a number corresponding to the semiconductor substrates loaded on the boat. 제 7 항에 있어서, 상기 확산로 내부로 가스를 공급하는 과정에 상기 보트를 회전시키는 것을 특징으로 하는 반도체 자연산화막 제거방법. The method of claim 7, wherein the boat is rotated while the gas is supplied into the diffusion path. 제 6 항에 있어서, 상기 가열온도는 100℃ 내지 200℃로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 자연산화막 제거방법. The method of claim 6, wherein the heating temperature is 100 ° C. to 200 ° C. 7. 제 6 항에 있어서, 상기 가열에 의해서 상기 (NH4)2SiF6 를 제거함과 동시에 상기 반도체기판 표면에 존재하는 수소(H*)기도 동시에 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 자연산화막 제거방법. 7. The method of claim 6, wherein the heating removes (NH 4 ) 2 SiF 6 and simultaneously removes hydrogen (H * ) present on the surface of the semiconductor substrate. 제 6 항에 있어서, 상기 히터로 할로겐 램프 방식의 히터를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 자연산화막 제거방법. 7. The method of claim 6, wherein a halogen lamp heater is used as the heater.
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