KR20110052475A - Method of gap filling - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method of filling a gap is provided to improve the gap fill efficiency by depositing a gap fill insulating layer by using a deposition suppression gas and deposition promotion gas. CONSTITUTION: In a method of filling a gap, a plurality of patterns(210) are formed on a substrate(10). A passive layer(220) is formed in the substrate and pattern. The passive layer reduce the deposition speed of a gap fill layer(230) using a deposition suppression gas according to the gap fill insulating layer. The gap fill layer is deposited from the base part of the patterns by using the deposition gas and a reaction gas The deposition suppression gas is supplied together with the deposition gas and the reaction gas.

Description

갭필 방법{Method of gap filling}Gap Fill Method {Method of gap filling}

본 발명은 갭필 방법에 관한 것으로, 특히 갭필 절연막의 증착을 억제하는 증착 억제 가스와 갭필 절연막의 증착을 촉진하는 증착 촉진 가스를 이용한 갭필 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a gapfill method, and more particularly, to a gapfill method using a deposition inhibiting gas for inhibiting deposition of a gapfill insulating film and a deposition promoting gas for promoting deposition of a gapfill insulating film.

반도체 소자의 집적도가 향상됨에 따라 반도체 소자의 구성 요소들의 선폭과 간격이 점차 미세해지고 있다. 예를 들어 반도체 소자를 구성하는 금속 배선의 선폭과 그 사이의 간격이 점차 미세해지고 있으며, 그에 따라 소자 분리막의 폭 및 간격 또한 점차 미세해지고 있다. 따라서, 소자 분리막의 형성 공정의 경우 반도체 기판에 좁고 깊은 트렌치(trench)를 형성한 후 이를 절연 물질로 갭필(gap fill)하는 STI(Shallow Trench Isolation) 기술이 주로 사용되고 있다.As the degree of integration of semiconductor devices is improved, the line widths and spacing of the components of the semiconductor devices are gradually getting smaller. For example, the line widths of the metal wires constituting the semiconductor element and the interval therebetween are gradually getting finer, and thus the width and the spacing of the device isolation film are gradually getting smaller. Therefore, in the process of forming an isolation layer, a shallow trench isolation (STI) technique is used in which a narrow and deep trench is formed in a semiconductor substrate and then gap-filled with an insulating material.

소자 분리막을 형성하기 위한 트렌치 또는 금속 배선 사이 등의 갭필 공정은 갭필 공간의 바닥면에서부터 순차적으로 절연막이 증착되어 갭필 공간이 완전히 갭필되어야 한다. 그러나, 갭필 공간의 바닥면 뿐만 아니라 입구나 측벽에도 동시에 절연막이 증착됨으로써 발생하는 오버행(overhang) 현상 때문에 갭필 공간이 완전히 갭필되기 이전에 이들의 상부가 막혀 갭필 공간 내부에 보이드(void)가 발생된다. 이러한 보이드는 갭필 공간의 종횡비(aspect ratio)가 커질수록 빈번하게 발생된다. 또한, 보이드는 소자의 특성을 저하시키는 원인이 된다. 따라서, 갭필 공정에서는 보이드의 발생을 억제하는 것이 중요한 공정 목표 중의 하나라고 할 수 있다.In the gap fill process, such as between trenches or metal wires, for forming an isolation layer, an insulating film is sequentially deposited from the bottom surface of the gap fill space so that the gap fill space is completely gap filled. However, due to an overhang phenomenon caused by the deposition of an insulating film at the entrance or sidewall as well as the bottom surface of the gapfill space, an upper portion thereof is blocked before the gapfill space is completely gapfilled, and voids are generated in the gapfill space. . These voids occur more frequently as the aspect ratio of the gap fill space becomes larger. In addition, voids cause deterioration of the characteristics of the device. Therefore, it can be said that suppressing the generation of voids in the gap fill process is one of important process goals.

이러한 갭필 공정은 일종의 증착 공정이기 때문에 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법을 주로 이용한다. 그러나, 소자 사이의 간격이 좁아질수록, 특히 40㎚ 이하의 반도체 소자에서는 패턴 사이의 간격이 더욱 좁아져 CVD 방법을 이용한 갭필 능력에 한계가 있기 때문에 오버행 및 보이드의 문제가 계속 발생된다.Since the gap fill process is a kind of deposition process, chemical vapor deposition (CVD) is mainly used. However, the narrower the spacing between the devices, the narrower the spacing between the patterns, especially in semiconductor devices of 40 nm or less, and the gap fill capability using the CVD method is a problem, causing overhang and void problems.

이러한 문제를 해결하기 위해 갭필 절연막의 증착 및 식각을 반복하여 갭필 절연막을 증착하는 방법이 제시되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 서로 다른 반응 챔버를 이용하여 익스시투(exsitu)로 실시해야 하고, 이 경우 공정 시간이 많이 소요되어 생산성이 저하되는 문제가 있다.
In order to solve this problem, a method of depositing a gapfill insulating film by repeatedly depositing and etching the gapfill insulating film has been proposed. However, this method has to be carried out by exsitu using different reaction chambers, in which case the process takes a lot of time, there is a problem that the productivity is lowered.

본 발명은 미세화된 패턴 사이에도 오버행 및 보이드 등이 발생되지 않도록 갭필 절연막을 증착하는 갭필 방법을 제공한다.The present invention provides a gapfill method for depositing a gapfill insulating film so that no overhang, voids, or the like occur between the micronized patterns.

본 발명은 증착 가스 및 반응 가스와 더불어 증착을 억제하는 증착 억제 가스와 증착을 촉진하는 증착 촉진 가스를 이용하여 갭필 절연막을 증착함으로써 갭필 능률을 향상시킬 수 있는 갭필 방법을 제공한다.
The present invention provides a gap fill method capable of improving gap fill efficiency by depositing a gap fill insulating film using a deposition inhibiting gas that inhibits deposition and a deposition promoting gas that promotes deposition, together with a deposition gas and a reactive gas.

본 발명의 일 양태에 따른 갭필 방법은 기판 상에 복수의 패턴을 형성하는 단계; 갭필 절연막에 따라 선택된 증착 억제 가스를 이용하여 상기 갭필 절연막의 증착 속도를 감소시키는 패시브막을 상기 기판 및 패턴 상에 형성하는 단계; 및 증착 가스 및 반응 가스를 이용하여 상기 패턴들 사이의 기저부로부터 상기 갭필 절연막을 증착하는 단계를 포함한다.According to one or more exemplary embodiments, a gapfill method includes: forming a plurality of patterns on a substrate; Forming a passive film on the substrate and the pattern to reduce a deposition rate of the gap fill insulating film by using a deposition inhibiting gas selected according to a gap fill insulating film; And depositing the gap fill insulating film from a base portion between the patterns using a deposition gas and a reaction gas.

상기 증착 억제 가스는 상기 증착 가스 및 반응 가스와 동시에 공급되거나, 상기 증착 가스 및 반응 가스보다 먼저 공급된다.The deposition inhibiting gas is supplied simultaneously with the deposition gas and the reaction gas, or is supplied before the deposition gas and the reaction gas.

상기 증착 억제 가스는 수소 함유 가스, 탄소 함유 가스 및 질소 함유 가스의 적어도 어느 하나를 포함한다.The deposition inhibiting gas includes at least one of a hydrogen containing gas, a carbon containing gas, and a nitrogen containing gas.

상기 증착 억제 가스는 상기 갭필 절연막이 실리콘 산화막의 경우 수소 함유 가스 및 질소 함유 가스의 적어도 어느 하나를 이용하고, 상기 갭필 절연막이 실리콘 산화막에 불순물이 함유된 막의 경우 탄소 함유 가스를 이용한다.As the deposition inhibiting gas, at least one of a hydrogen-containing gas and a nitrogen-containing gas is used for the gapfill insulating film, and a carbon-containing gas is used for the film containing impurities in the silicon oxide film.

상기 증착 억제 가스는 수증기(H2O), 암모니아(NH3), 수소(H2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4) 및 아민(NHx)기가 포함된 물질의 적어도 어느 하나를 포함한다.The deposition inhibiting gas includes at least one of materials including water vapor (H 2 O), ammonia (NH 3 ), hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ) and amine (NHx) groups. do.

상기 증착 가스는 유동성 물질을 기화시켜 이용한다.The deposition gas is used by vaporizing a flowable material.

상기 갭필 절연막 증착 도중 또는 갭필 절연막이 증착된 후에 상기 패시브막을 제거하며, 상기 패시브막은 열처리, 플라즈마 처리 또는 UV 처리에 의해 제거된다.The passive film is removed during the gap fill insulating film deposition or after the gap fill insulating film is deposited, and the passive film is removed by heat treatment, plasma treatment or UV treatment.

상기 갭필 절연막의 증착 도중에 상기 갭필 절연막의 증착을 촉진시키거나 막질을 향상시키기 위한 증착 촉진 가스를 더 유입하는데, 상기 증착 촉진 가스는 상기 증착 억제 가스의 공급이 중단된 후 공급하거나, 상기 증착 억제 가스와 동시에 유입되고 상기 증착 억제 가스의 공급이 중단된 후 공급량을 증가시켜 공급한다.During the deposition of the gapfill insulating film, a deposition promoting gas is further introduced to promote deposition of the gapfill insulating film or to improve film quality. The deposition promoting gas is supplied after the supply of the deposition inhibiting gas is stopped, or the deposition inhibiting gas. And at the same time, the supply amount is increased after supply of the deposition inhibiting gas is stopped.

상기 증착 촉진 가스는 상기 증착 가스 및 반응 가스와 함께 증착 초기부터 공급한다.The deposition promoting gas is supplied from the initial deposition with the deposition gas and the reaction gas.

상기 증착 촉진 가스는 상기 증착 가스 및 반응 가스가 먼저 공급되어 상기 갭필 절연막이 제 1 두께로 증착된 후 상기 증착 가스 및 반응 가스와 함께 공급한다.The deposition promoting gas is supplied with the deposition gas and the reaction gas after the deposition gas and the reaction gas are first supplied, and the gap fill insulating film is deposited to a first thickness.

상기 증착 촉진 가스는 상기 갭필 절연막이 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께로 증착된 후 상기 증착 가스의 유입을 중단하고 공급한다.The deposition promoting gas stops the inflow of the deposition gas and supplies it after the gap fill insulating film is deposited to a second thickness thicker than the first thickness.

상기 증착 촉진 가스는 공급량이 조절되면서 공급된다.The deposition promoting gas is supplied while the supply amount is adjusted.

상기 증착 억제 가스는 플라즈마 상태로 여기되어 공급되고, 상기 증착 가스, 반응 가스 및 증착 억제 가스는 플라즈마 상태로 여기되어 공급된다.The deposition inhibiting gas is excited and supplied in a plasma state, and the deposition gas, reactive gas and deposition suppression gas are excited and supplied in a plasma state.

상기 증착 가스 및 반응 가스와 동시에 식각 가스를 더 공급한다.
An etching gas is further supplied simultaneously with the deposition gas and the reaction gas.

본 발명의 실시 예들은 복수의 패턴이 형성된 기판 상에 갭필 절연막을 증착하기 위한 증착 가스 및 반응 가스와 동시에 또는 이들이 공급되기 이전에 증착 억제 가스를 공급하여 기판 및 패턴 상에 패시브(passive)막을 형성한다. 패턴 측벽에 패시브막이 형성됨으로써 패턴의 측벽과 증착 가스 및 반응 가스의 반응이 억제되어 갭필 절연막이 패턴 사이의 기저부로 증착되어 올라오게 된다. 또한, 갭필 절연막의 증착 동안에 필요에 따라 증착 촉진 가스를 더 유입하여 갭필 절연막의 증착을 촉진하고 막질을 향상시킨다.Embodiments of the present invention form a passive film on the substrate and the pattern by supplying a deposition inhibiting gas simultaneously with or before the deposition gas and the reaction gas for depositing the gapfill insulating film on the substrate on which the plurality of patterns are formed. do. By forming the passive film on the sidewall of the pattern, the reaction between the sidewall of the pattern, the deposition gas, and the reactive gas is suppressed, and the gap fill insulating film is deposited to the base portion between the patterns. In addition, during the deposition of the gap fill insulating film, a deposition promoting gas is further introduced as needed to promote deposition of the gap fill insulating film and to improve film quality.

본 발명의 실시 예들에 의하면, 패턴의 측벽에서 갭필 절연막이 증착되지 않고 패턴 사이의 기저부로부터 갭필 절연막이 증착되기 때문에 갭필 절연막 증착 시 오버행이 발생되지 않고, 그에 따라 패턴 사이에 보이드가 발생되지 않는다. 따라서, 패턴 사이를 완전하게 갭필할 수 있고, 그에 따라 소자의 수율을 향상시킬 수 있다.
According to the exemplary embodiments of the present invention, since the gapfill insulating film is not deposited on the sidewalls of the pattern and the gapfill insulating film is deposited from the base portion between the patterns, no overhang occurs when the gapfill insulating film is deposited, and thus no void is generated between the patterns. Therefore, it is possible to completely gapfill the patterns, thereby improving the yield of the device.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 갭필 방법에 이용되는 증착 장치의 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 갭필 방법에 이용되는 증착 장치의 개략 단면도.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 갭필 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 소자의 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a deposition apparatus used in a gapfill method according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view of a deposition apparatus used in a gapfill method according to another embodiment of the present invention.
3 to 7 are cross-sectional views of devices sequentially shown to explain a gapfill method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다. 또한, 층, 막, 영역 등의 부분이 다른 부분 “상부에” 또는 “상에” 있다고 표현되는 경우는 각 부분이 다른 부분의 “바로 상부” 또는 “바로 위에” 있는 경우뿐만 아니라 각 부분과 다른 부분의 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information. In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., may be exaggerated for clarity, and like reference numerals designate like elements. In addition, if a part such as a layer, film, area, etc. is expressed as “upper” or “on” another part, each part is different from each part as well as being “right up” or “directly above” another part. This includes the case where there is another part between parts.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 갭필 방법에 이용되는 증착 장치의 개략 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a deposition apparatus used in a gapfill method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 갭필 방법에 이용되는 증착 장치는 내부에 반응 공간이 마련된 반응 챔버(100)와, 반응 챔버(100) 내부의 하측에 마련되어 기판(10)을 지지하는 기판 지지대(110)와, 기판 지지대(110)와 대향하는 반응 챔버(100) 내부의 상측에 마련되어 공정 가스를 분사하는 샤워헤드(120)와, 샤워헤드(120)를 통해 반응 챔버(100) 내부에 증착 가스, 반응 가스, 증착 억제 가스 및 증착 촉진 가스 등의 공정 가스를 각각 공급하는 소오스 공급부(130), 반응 가스 공급부(140), 증착 억제 가스 공급부(150) 및 증착 촉진 가스 공급부(160)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the deposition apparatus used in the gapfill method according to an embodiment of the present invention may include a reaction chamber 100 having a reaction space therein and a substrate 10 provided below the reaction chamber 100. The substrate support 110 to support, the shower head 120 provided above the inside of the reaction chamber 100 facing the substrate support 110 to inject the process gas, and the reaction chamber 100 through the shower head 120 Source supply unit 130, a reactive gas supply unit 140, a deposition inhibiting gas supply unit 150 and a deposition promoting gas supply unit for supplying process gases, such as a deposition gas, a reaction gas, a deposition inhibiting gas, and a deposition promoting gas, respectively, 160).

반응 챔버(100)는 소정의 반응 영역을 마련하고, 이를 기밀하게 유지시킨다. 반응 챔버(100)는 대략 원형의 평면부 및 평면부로부터 상향 연장된 측벽부를 포함하여 소정의 공간을 가지는 반응부와, 대략 원형으로 반응부 상에 위치하여 반응 챔버(100)를 기밀하게 유지하는 덮개를 포함할 수 있다. 물론, 반응부 및 덮개는 원형 이외에 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 예를 들어 기판(10) 형상에 대응하는 형상으로 제작될 수 있다.The reaction chamber 100 provides a predetermined reaction zone and keeps it airtight. The reaction chamber 100 includes a reaction part having a predetermined space, including a substantially circular flat part and a side wall part extending upwardly from the planar part, and positioned on the reaction part in a substantially circular shape to keep the reaction chamber 100 airtight. It may include a cover. Of course, the reaction part and the cover may be manufactured in various shapes in addition to the circular shape, for example, may be manufactured in a shape corresponding to the shape of the substrate 10.

기판 지지대(110)는 반응 챔버(100)의 하부에 마련되며, 샤워 헤드(120)와 대향하는 위치에 설치된다. 기판 지지대(110)는 반응 챔버(100) 내로 유입된 기판(10)이 안착될 수 있도록 예를 들어 정전척 등이 마련될 수 있다. 또한, 기판 지지대(110)는 대략 원형으로 마련될 수 있으나, 기판(10) 형상과 대응되는 형상으로 마련될 수 있으며, 기판(10)보다 크게 제작될 수 있다. 기판 지지대(110) 하부에는 기판 지지대(110)를 승하강 이동시키는 기판 승강기(111)가 마련된다. 기판 승강기(111)는 기판 지지대(110) 상에 기판(10)이 안착되면 기판 지지대(110)를 샤워헤드(120)와 근접하도록 이동시킨다. 또한, 기판 지지대(110) 내부에는 히터(미도시)가 장착된다. 히터는 소정 온도로 발열하여 기판(10)을 가열함으로써 증착 가스에 의해 층간 절연막이 기판(10) 상에 용이하게 증착되도록 한다. 한편, 기판 지지대(110) 내부에는 히터 이외에 냉각관(미도시)이 더 마련될 수 있다. 냉각관은 기판 지지대(110) 내부에 냉매가 순환되도록 함으로써 냉열이 기판 지지대(110)를 통해 기판(10)에 전달되어 기판(10)의 온도를 원하는 온도로 제어할 수 있다.The substrate support 110 is provided below the reaction chamber 100 and is installed at a position facing the shower head 120. The substrate support 110 may be provided with, for example, an electrostatic chuck so that the substrate 10 introduced into the reaction chamber 100 may be seated. In addition, the substrate support 110 may be provided in a substantially circular shape, but may be provided in a shape corresponding to the shape of the substrate 10 and may be made larger than the substrate 10. A substrate lift 111 is provided below the substrate support 110 to move the substrate support 110 up and down. When the substrate 10 is seated on the substrate support 110, the substrate lift 111 moves the substrate support 110 to approach the showerhead 120. In addition, a heater (not shown) is mounted in the substrate support 110. The heater generates heat to a predetermined temperature to heat the substrate 10 so that the interlayer insulating film is easily deposited on the substrate 10 by the deposition gas. Meanwhile, a cooling tube (not shown) may be further provided in the substrate support 110 in addition to the heater. The cooling tube allows the coolant to circulate in the substrate support 110 so that the cooling heat is transferred to the substrate 10 through the substrate support 110 to control the temperature of the substrate 10 to a desired temperature.

샤워헤드(120)는 반응 챔버(100) 내의 상부에 기판 지지대(110)와 대향하는 위치에 설치되며, 증착 가스, 반응 가스, 증착 억제 가스 및 증착 촉진 가스 등의 공정 가스를 반응 챔버(100)의 하측으로 분사한다. 샤워헤드(120)는 상부가 증착 가스 공급부(130), 반응 가스 공급부(140), 증착 억제 가스 공급부(150) 및 증착 촉진 가스 공급부(160)와 연결되고, 하부는 기판(10)에 공정 가스를 분사하기 위한 복수의 분사홀(122)이 형성된다. 샤워헤드(120)는 대략 원형으로 제작되지만, 기판(10) 형상으로 제작될 수도 있다. 또한, 샤워헤드(120)는 기판 지지대(110)와 동일 크기로 제작될 수 있다.The shower head 120 is installed at a position opposite to the substrate support 110 at an upper portion of the reaction chamber 100, and processes process gases such as a deposition gas, a reaction gas, a deposition inhibiting gas, and a deposition promoting gas into the reaction chamber 100. Spray to the lower side of the The upper portion of the showerhead 120 is connected to the deposition gas supply unit 130, the reaction gas supply unit 140, the deposition inhibiting gas supply unit 150, and the deposition promoting gas supply unit 160, and the lower portion of the shower head 120 is a process gas on the substrate 10. A plurality of injection holes 122 for injecting is formed. The showerhead 120 may be manufactured in a substantially circular shape, but may be manufactured in the shape of the substrate 10. In addition, the shower head 120 may be manufactured to the same size as the substrate support (110).

증착 가스 공급부(130)는 샤워헤드(120)의 상부와 연결되며, 액상의 증착 소오스를 기화시켜 샤워헤드(120)에 공급한다. 증착 가스 공급부(130)는 액상의 증착 소오스를 저장하는 소오스 저장부(132)와, 액상의 증착 소오스를 기화시켜 증착 가스를 생성하는 기화기(134) 및 증착 가스를 샤워헤드(120)로 공급하는 증착 가스 공급관(136)을 포함할 수 있다. 따라서, 소오스 저장부(132)에 저장된 액상의 증착 소오스는 기화기(134)를 통해 기화되고 증착 가스 공급관(136)을 통해 샤워헤드(120)로 공급된다. 이러한 증착 소오스로는 갭필 절연막에 따라 다양한 물질을 이용할 수 있는데, 예를 들어 실리콘 전구체를 이용할 수 있으며, 유동성을 가진 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어 폴리실록산(Polysiloxane) 계열의 전구체, 오가노사일렌(Organosilane) 계열의 전구체, 무기물 형태의 전구체 또는 이들의 혼합물이나 -OH기를 다량 함유할 수 있는 화합물 등을 이용할 수 있다. 따라서, 이러한 물질로 형성되는 갭필 절연막은 유동성을 갖게 된다.The deposition gas supply unit 130 is connected to the upper portion of the shower head 120, and vaporizes the liquid deposition source to supply the shower head 120. The deposition gas supply unit 130 supplies a source storage unit 132 for storing a liquid deposition source, a vaporizer 134 for vaporizing the liquid deposition source to generate a deposition gas, and a deposition gas to the shower head 120. The deposition gas supply pipe 136 may be included. Accordingly, the liquid deposition source stored in the source reservoir 132 is vaporized through the vaporizer 134 and supplied to the showerhead 120 through the deposition gas supply pipe 136. As the deposition source, various materials may be used depending on the gapfill insulating film. For example, a silicon precursor may be used and a material having fluidity may be used. For example, a polysiloxane precursor, an organosilane precursor, an inorganic precursor, a mixture thereof, or a compound containing a large amount of -OH group may be used. Therefore, the gap fill insulating film formed of such a material has fluidity.

반응 가스 공급부(140)는 반응 가스를 저장하는 반응 가스 저장부(142) 및 반응 가스를 샤워헤드(120)에 공급하는 반응 가스 공급관(144)를 포함한다. 반응 가스 공급부(140)는 갭필 절연막 증착 시 증착 가스와 함께 반응 가스를 공급하는데, 반응 가스는 예를 들어 산소(O2), 오존(O3) 등의 산소 함유 가스, 질소(N2) 등의 질소 함유 가스 등을 포함한다. 또한, 반응 가스 공급부(140)는 이들 이외에 갭필 절연막의 막질에 따른 불순물 가스를 더 공급할 수 있는데, 예를 들어 붕소 함유 가스, 인 함유 가스 및 불소 함유 가스 등을 더 공급할 수 있다. 즉, 반응 가스에 의해 갭필 절연막의 막질이 조절될 수 있는데, 실리콘 전구체를 이용하고 산소 함유 가스가 반응 가스로 이용되는 경우 실리콘 산화막이 형성되고, 실리콘 전구체를 이용하고 질소 함유 가스가 이용되는 경우 실리콘 질화막이 형성된다. 또한, 산소 함유 가스 및 질소 함유 가스가 동시에 이용되는 경우 실리콘 산화질화막이 형성된다. 그리고, 붕소, 인, 불소 등이 더 이용됨으로써 갭필 절연막은 이러한 물질이 함유된 막으로 형성된다. 한편, 반응 가스 공급부(140)는 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스 등을 공급할 수 있다. 따라서, 반응 가스 공급부(140)는 반응 가스 저장부(142)가 갭필 절연막의 막질에 따라 적어도 둘 이상으로 구분되어 산소 가스 저장부, 질소 가스 저장부, 불순물 가스 저장부 및 불활성 가스 저장부 등으로 구성될 수 있다. 여기서, 둘 이상의 반응 가스 저장부(142)와 반응 가스 공급관(144) 사이에 밸브(미도시) 등이 마련되어 적어도 둘 이상의 반응 가스의 유입량을 제어할 수 있다. 또한, 반응 가스 공급관(144)은 증착 가스 공급관(136)의 일 부분과 연결될 수도 있고, 분리되어 마련될 수도 있다. 반응 가스 공급관(144)이 증착 가스 공급관(136)의 일 부분과 연결되는 경우 이들 사이에 밸브(미도시) 등의 유량 제어기를 설치하여 반응 가스의 유입을 제어할 수 있다.The reaction gas supply unit 140 includes a reaction gas storage unit 142 for storing a reaction gas and a reaction gas supply pipe 144 for supplying the reaction gas to the shower head 120. The reactive gas supply unit 140 supplies the reactive gas together with the deposition gas when the gap fill insulating layer is deposited. The reactive gas may be, for example, oxygen-containing gas such as oxygen (O 2 ) or ozone (O 3 ), nitrogen (N 2 ), or the like. Nitrogen-containing gas and the like. In addition, the reactive gas supply unit 140 may further supply an impurity gas according to the film quality of the gap fill insulating layer, in addition to these, for example, may further supply a boron-containing gas, a phosphorus-containing gas, a fluorine-containing gas, and the like. That is, the film quality of the gapfill insulating film can be controlled by the reaction gas. When the silicon precursor is used and the oxygen-containing gas is used as the reaction gas, a silicon oxide film is formed, and the silicon precursor is used and the nitrogen-containing gas is used. A nitride film is formed. In addition, when an oxygen-containing gas and a nitrogen-containing gas are used at the same time, a silicon oxynitride film is formed. Further, boron, phosphorus, fluorine, and the like are further used to form the gapfill insulating film with a film containing such a material. On the other hand, the reactive gas supply unit 140 may supply an inert gas such as helium (He), argon (Ar). Accordingly, the reactive gas supply unit 140 may be divided into at least two reactive gas storage units 142 according to the film quality of the gapfill insulating layer, and thus may be divided into oxygen gas storage units, nitrogen gas storage units, impurity gas storage units, and inert gas storage units. Can be configured. Here, a valve (not shown) may be provided between the two or more reaction gas storage units 142 and the reaction gas supply pipe 144 to control the inflow of at least two or more reaction gases. In addition, the reaction gas supply pipe 144 may be connected to a portion of the deposition gas supply pipe 136 or may be provided separately. When the reaction gas supply pipe 144 is connected to a portion of the deposition gas supply pipe 136, a flow controller such as a valve (not shown) may be installed therebetween to control the inflow of the reaction gas.

증착 억제 가스 공급부(150)는 갭필 절연막이 충진되는 패턴 측면에서 갭필 절연막의 증착을 억제하는 증착 억제 가스를 공급한다. 증착 억제 가스 공급부(150)는 증착 억제 가스를 저장하는 증착 억제 가스 저장부(152) 및 증착 억제 가스를 샤워헤드(120)에 공급하는 증착 억제 가스 공급관(154)을 포함한다. 증착 억제 가스는 갭필 절연막 증착 이전에 공급되거나, 갭필 절연막 증착 초기에 소오스 가스 및 반응 가스와 함께 공급되어 기판(10) 및 패턴 상에 패시브(passive)막이 예를 들어 3∼100Å 정도의 두께로 얇게 형성되도록 한다. 패시브막이 기판(10) 및 패턴 상에 형성됨으로써 패턴 측벽에서의 갭필 절연막의 증착을 억제하고 패턴 사이의 기저부로부터 갭필 절연막이 증착되어 올라오게 된다. 즉, 패시브막 상으로 증착 가스 및 반응 가스의 원료 가스가 공급되면 패시브막 표면에서는 원료 가스의 흡착 및 핵 생성에 의한 증착이 바로 일어나지 못하고 지연되며, 이때 도입된 원료 가스는 유동성이 있어 패턴 사이의 기판(10) 상으로 모이게 되고, 원료 가스의 공급이 계속되면서 원료 가스가 채워진 패턴 사이의 공간에서 증착이 시작된다. 증착 공정이 계속되어 원료 가스가 계속 공급되면 이미 증착이 시작되어 패시브막이 피복된 기판(10)으로부터 상측 방향으로 증착 속도가 증가되어 빠른 증착이 이루어지는 반면, 패턴 측벽은 패시브막이 노출되어 있어 여전히 증착 속도가 매우 느리다. 이러한 과정에 의하여 패턴 측벽에서는 갭필 절연막이 증착이 억제 또는 지연되며, 패턴 사이의 기판(10) 상으로부터 상부 방향으로의 증착은 상대적으로 빠르게 진행된다. 한편, 증착 억제 가스는 열처리, 플라즈마 처리, UV 처리 등에 의해 환원, 증발, 상하부막과 반응될 수 있는 다양한 물질을 이용할 수 있는데, 예를 들어 일정 조건(온도, 압력)에서 오존(O3), 산소(O2) 플라즈마, 수증기(H2O), 암모니아(NH3), 수소(H2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4) 및 아민(NHx)기가 포함된 물질 등을 적어도 하나 이용할 수 있다. 패시브막은 증착 억제 가스의 종류에 따라 다른 물성으로 형성되며, 온도, 압력 등의 공정 조건에 따라 기판(10) 및 패턴 상에 증착될 수도 있고, 기판(10) 및 패턴의 표면과 증착 억제 가스가 반응하여 형성될 수도 있다. 예를 들어 패턴이 실리콘 산화물인 경우 증착 억제 가스로 암모니아를 이용하고 공정 온도 등의 공정 조건을 조절하여 실리콘 산화물과 암모니아를 반응시키면 실리콘 산화질화막(SiON)의 패시브막이 형성될 수 있다. 물론, 암모니아를 이용하더라도 공정 온도를 반응 온도로 유지하지 않으면 패턴 상에 암모니아를 이용한 패시브막이 형성될 수 있다. 또한, 패시브막은 갭필 절연막의 막질에 따라 증착 억제 가스를 조절하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 갭필 절연막이 실리콘 산화막의 경우 NH-기와 OH-기가 포함된 물질, 예를 들어 수증기, 암모니아 등을 이용할 수 있다. NH-기나 OH-기는 Si와 O의 형성 속도를 늦추기 때문에 실리콘 산화막의 증착을 억제할 수 있다. 또한, 갭필 절연막이 SiCOH, SiCN 등의 경우 탄소기, CHx, CxHy가 포함된 물질, 예를 들어 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4) 등을 이용할 수 있다. 한편, 이러한 패시브막은 갭필 절연막 증착 도중, 예를 들어 갭필 절연막이 50% 정도 증착되는 도중의 열처리, 플라즈마 처리, UV 처리 등에 의해 환원되거나 증발되거나 상하부의 막과 반응되어 제거될 수도 있다. 예를 들어, 패시브막이 CxHy의 결합이 포함되는 경우 열처리를 통해 H2로 증발될 수 있고, 패시브막이 OH-의 결합이 포함되는 경우 열처리를 통해 H2O 또는 H2로 증발될 수 있다. 이렇게 패시브막이 제거되면 증착 억제 기능이 없어지므로 기판(10) 또는 패턴과 갭필 절연막 사이의 결합력이 향상될 수 있다. 또한, 패시브막은 매우 얇은 두께로 형성되고 또한 환원될 수 있어 갭필 절연막이 들뜨거나 하는 현상이 발생되지 않는다. 물론, 패시브막의 제거 공정은 패턴 측벽 사이에서 오버행이 형성되지 않을 정도로 갭필 절연막이 증착된 후 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 패시브막은 증착 도중에 열처리를 실시하지 않고 갭필 절연막이 완전히 증착된 후 갭필 절연막의 큐어링 시 제거될 수도 있다.The deposition suppression gas supply unit 150 supplies a deposition suppression gas that suppresses deposition of the gapfill insulation layer in terms of a pattern in which the gapfill insulation layer is filled. The deposition suppression gas supply unit 150 includes a deposition suppression gas storage unit 152 that stores the deposition suppression gas and a deposition suppression gas supply pipe 154 that supplies the deposition suppression gas to the showerhead 120. The deposition inhibiting gas is supplied before the gapfill insulating film deposition, or is supplied together with the source gas and the reactant gas at the beginning of the gapfill insulating film deposition so that a passive film is formed on the substrate 10 and the pattern to a thickness of, for example, about 3 to 100 kPa. To form. Since the passive film is formed on the substrate 10 and the pattern, the deposition of the gap fill insulating film on the pattern sidewall is suppressed and the gap fill insulating film is deposited and raised from the base portion between the patterns. That is, when the source gas of the deposition gas and the reactant gas is supplied onto the passive film, the deposition of the source gas by the adsorption and nucleation of the source gas does not immediately occur and the deposition is delayed. As it gathers onto the substrate 10, the supply of the source gas continues, and deposition starts in the space between the patterns filled with the source gas. If the deposition process is continued and the source gas is continuously supplied, the deposition is already started, and the deposition rate is increased upward from the substrate 10 coated with the passive film, so that rapid deposition occurs. Is very slow. By this process, deposition of the gap fill insulating film is suppressed or delayed on the pattern sidewalls, and the deposition from the top of the substrate 10 between the patterns proceeds relatively quickly. Meanwhile, the deposition inhibiting gas may use various materials that may be reduced, evaporated, and reacted with the upper and lower layers by heat treatment, plasma treatment, UV treatment, and the like. For example, ozone (O 3 ), under certain conditions (temperature, pressure), At least one material including oxygen (O 2 ) plasma, water vapor (H 2 O), ammonia (NH 3 ), hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ) and amine (NHx) groups It is available. The passive film may be formed with different physical properties according to the type of deposition inhibiting gas, and may be deposited on the substrate 10 and the pattern according to process conditions such as temperature and pressure, and the surface and deposition inhibiting gas of the substrate 10 and the pattern may be deposited. It may be formed by reaction. For example, when the pattern is silicon oxide, a passive film of silicon oxynitride (SiON) may be formed by using ammonia as the deposition inhibiting gas and reacting silicon oxide with ammonia by adjusting process conditions such as process temperature. Of course, even if ammonia is used, a passive film using ammonia may be formed on the pattern unless the process temperature is maintained at the reaction temperature. In addition, the passive film may be formed by adjusting the deposition inhibiting gas according to the film quality of the gap fill insulating film. For example, when the gap fill insulating film is a silicon oxide film, a material including an NH group and an OH group, such as water vapor and ammonia, may be used. Since the NH- and OH- groups slow down the formation rate of Si and O, the deposition of the silicon oxide film can be suppressed. In addition, in the case of SiCOH, SiCN, or the like, the gapfill insulating layer may be formed of a material containing carbon group, CHx, CxHy, for example, carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ), or the like. On the other hand, the passive film may be reduced or evaporated or reacted with the upper and lower films during the gap fill insulating film deposition, for example, during the deposition of the gap fill insulating film by about 50%, plasma treatment, UV treatment, or the like. For example, the passive film may be evaporated to H 2 through heat treatment when the bond of CxHy is included, and the passive film may be evaporated to H 2 O or H 2 through heat treatment when the bond of OH- is included. When the passive layer is removed in this manner, the deposition suppression function is lost, and thus the bonding force between the substrate 10 or the pattern and the gap fill insulating layer may be improved. In addition, the passive film can be formed to a very thin thickness and can be reduced so that a phenomenon that the gap fill insulating film is lifted up does not occur. Of course, the passive film removal process is preferably performed after the gap fill insulating film is deposited to such an extent that no overhang is formed between the pattern sidewalls. In addition, the passive film may be removed during curing of the gap fill insulating film after the gap fill insulating film is completely deposited without performing heat treatment during deposition.

증착 촉진 가스 공급부(160)는 샤워헤드(120)의 상부와 연결되며, 액상의 증착 촉진 소오스를 기화시켜 샤워헤드(120)에 공급한다. 증착 촉진 가스 공급부(130)는 액상의 증착 촉진 소오스를 저장하는 소오스 저장부(162)와, 액상의 증착 촉진 소오스를 기화시켜 증착 촉진 가스를 생성하는 기화기(164) 및 증착 촉진 가스를 샤워헤드(120)로 공급하는 증착 촉진 가스 공급관(166)을 포함할 수 있다. 따라서, 소오스 저장부(162)에 저장된 액상의 증착 촉진 소오스는 기화기(164)를 통해 기화되고 증착 촉진 가스 공급관(166)을 통해 샤워헤드(120)로 공급된다. 증착 촉진 가스는 갭필 절연막의 증착을 촉진시키거나 막질을 향상시키기 위해 공급된다. 증착 촉진 가스는 증착 가스 및 반응 가스와 함께 증착 초기부터 공급될 수 있고, 갭필 절연막이 소정 두께, 예를 들어 증착하려는 두께의 50%∼80% 정도로 증착된 후부터 공급될 수도 있으며, 증착 가스와 함께 유입하다가 증착 가스의 공급을 중단하고 증착 촉진 가스만을 공급하여 갭필 절연막의 증착을 완료할 수 있다. 또한, 증착 촉진 가스의 공급량을 서서히 감소시키거나 증가시키면서 증착 촉진 가스를 공급할 수도 있다. 이러한 증착 촉진 가스는 갭필 절연막의 막질을 향상시키거나 증착 속도와 막질의 특성을 향상시킬 수 있는 물질을 이용할 수 있는데, 예를 들어 증착 촉진 가스는 무기물 형태의 전구체, 모노 실록산(mono siloxane) 계열의 전구체, TEOS(tetaethly orthosilicate) 등을 기화시켜 이용할 수 있다. TEOS는 소량이 첨가되어 막질의 특성을 개선하거나 증착 속도와 막질을 향상시킬 수 있다. 즉, 실리콘 전구체를 증착 가스로 이용하고 산소를 반응 가스로 이용하여 갭필 절연막을 실리콘 산화막으로 증착하는 경우에서 TEOS를 첨가하면 Si-O-H의 결합에서 H기를 제거되고 TEOS의 O기와 에틸기가 결합되어 갭필 절연막의 막질을 조절할 수 있다. 또한, 이러한 반응이 반복되면서 증착 속도가 향상될 수 있다. 증착 촉진 가스로는 TEOS 이외에도 증착막의 특성을 향상시키거나 변화시킬 수 있는 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어 SiH4를 포함하는 무기물 형태의 전구체, 모노 실록산 계열의 전구체, 오가노사일렌(organosilane) 등으로, TMOS(tetramethly orthosilicate), OMCTS(octamethylcyclotetrasiloxane), DEMS(diethoxymethylsilane), TMS(Trimethlylsilane), 4MS(Tetramethlylsilane) 등의 소오스를 기화시켜 이용할 수도 있다. 여기서, TEOS 및 TMOS 등의 탄소를 함유하지 않거나 적은 소오스는 증착을 촉진시키기 위해 이용될 수 있다. 또한, OMCTS, DEMS, TMS, 4MS 등의 탄소 함유 소오스는 갭필 절연막의 실리콘 농도나 탄소 농도를 조절하여 갭필 절연막의 막질을 향상시키거나 갭필 절연막의 유전 상수를 낮추기 위해 이용될 수 있다. 물론, 탄소를 함유한 소오스와 탄소를 함유하지 않은 소오스를 같이 이용할 수도 있다.
The deposition promotion gas supply unit 160 is connected to the upper portion of the showerhead 120, and vaporizes the liquid deposition promotion source to supply the showerhead 120. The deposition promotion gas supply unit 130 may include a source storage unit 162 storing a liquid deposition promotion source, a vaporizer 164 for vaporizing a liquid deposition promotion source to generate a deposition promotion gas, and a deposition promotion gas in a showerhead ( It may include a deposition promoting gas supply pipe 166 to supply to 120. Accordingly, the liquid phase deposition promoting source stored in the source reservoir 162 is vaporized through the vaporizer 164 and supplied to the showerhead 120 through the deposition promoting gas supply pipe 166. The deposition promoting gas is supplied to promote deposition of the gapfill insulating film or to improve film quality. The deposition promoting gas may be supplied from the beginning of deposition together with the deposition gas and the reactive gas, and may be supplied after the gapfill insulating film is deposited to a predetermined thickness, for example, about 50% to 80% of the thickness to be deposited, together with the deposition gas. While flowing in, the supply of the deposition gas may be stopped and only the deposition promoting gas may be supplied to complete deposition of the gap fill insulating layer. It is also possible to supply the deposition promoting gas while gradually decreasing or increasing the supply amount of the deposition promoting gas. The deposition promoting gas may be formed of a material capable of improving the film quality of the gap-fill insulating film or improving the deposition rate and the quality of the film. For example, the deposition promoting gas may be an inorganic precursor or mono siloxane-based precursor. A precursor, tetaethly orthosilicate (TEOS), etc. can be used by vaporizing. TEOS can be added in small amounts to improve film quality or to improve deposition rate and film quality. In other words, in the case of depositing a gap fill insulating film into a silicon oxide film using a silicon precursor as a deposition gas and oxygen as a reaction gas, the addition of TEOS removes H groups from the Si-OH bond and the O and ethyl groups of the TEOS to form a gap fill. The film quality of the insulating film can be adjusted. In addition, as the reaction is repeated, the deposition rate may be improved. In addition to TEOS, a material capable of improving or changing the properties of the deposited film may be used as the deposition promoting gas. For example, inorganic precursors including SiH 4 , monosiloxane-based precursors, organosilanes, etc., tetramethly orthosilicate (OMS), octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS), diethoxymethylsilane (DEMS), trimethlylsilane (TMS), and 4MS Sources, such as (Tetramethlylsilane), can also be vaporized and used. Here, carbon-free or small sources such as TEOS and TMOS can be used to promote deposition. In addition, carbon-containing sources such as OMCTS, DEMS, TMS, and 4MS may be used to improve the film quality of the gapfill insulating film or to lower the dielectric constant of the gapfill insulating film by adjusting the silicon concentration or the carbon concentration of the gapfill insulating film. Of course, a source containing carbon and a source containing no carbon may be used together.

한편, 본 발명은 상기 일 실시 예에 설명된 바와 같이 플라즈마를 이용하지 않는 CVD 방식을 이용할 수 있으나, 플라즈마를 발생시키는 PECVD 방식을 이용할 수도 있다. PECVD 방식을 이용하는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 갭필 방법에 이용되는 증착 장치를 도 2를 이용하여 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the present invention may use a CVD method that does not use plasma as described in the above embodiment, but may use a PECVD method that generates plasma. A deposition apparatus used in the gapfill method according to another embodiment of the present invention using the PECVD method will be described with reference to FIG. 2.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 갭필 방법에 이용되는 PECVD 장치는 내부에 반응 공간이 마련된 반응 챔버(100)와, 반응 챔버(100) 내부의 하측에 마련되어 기판(10)을 지지하는 기판 지지대(110)와, 기판 지지대(110)와 대향하는 반응 챔버(100) 내부의 상측에 마련되어 공급 가스를 분사하는 샤워헤드(120)와, 샤워헤드(120)를 통해 반응 챔버(100) 내부에 증착 가스, 반응 가스, 증착 억제 가스 및 증착 촉진 가스 등의 공정 가스를 각각 공급하는 증착 가스 공급부(130), 반응 가스 공급부(140), 증착 억제 가스 공급부(150) 및 증착 촉진 가스 공급부(160)와, 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시키기 위한 플라즈마 발생부(170)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 PECVD 장치는 도 1의 CVD 장치에서 플라즈마 발생부(170)가 더 추가된 구성을 갖기 때문에 다른 구성의 상세한 설명은 생략하고 플라즈마 발생부(170)의 상세한 구성에 대해서만 설명하겠다.Referring to FIG. 2, the PECVD apparatus used in the gapfill method according to another exemplary embodiment of the present invention provides a reaction chamber 100 having a reaction space therein and a substrate 10 provided below the reaction chamber 100. The substrate support 110 to support, the shower head 120 provided above the inside of the reaction chamber 100 facing the substrate support 110 to inject the supply gas, and the reaction chamber 100 through the shower head 120 ) A deposition gas supply unit 130, a reaction gas supply unit 140, a deposition suppression gas supply unit 150, and a deposition promotion gas supply unit that supply process gases such as a deposition gas, a reaction gas, a deposition suppression gas, and a deposition promoting gas, respectively, inside the 160 and a plasma generating unit 170 for exciting the process gas in a plasma state. Since the PECVD apparatus according to another embodiment of the present invention has a configuration in which the plasma generator 170 is further added in the CVD apparatus of FIG. 1, a detailed description of other components is omitted and only the detailed configuration of the plasma generator 170 is omitted. I will explain.

플라즈마 발생부(170)는 공정 가스, 즉 증착 가스, 반응 가스, 증착 억제 가스 및 증착 촉진 가스를 플라즈마 상태로 여기시키기 위해 마련된다. 특히, 플라즈마 발생부(170)는 증착 억제 가스만을 플라즈마 상태로 여기시킬 수도 있다. 즉, 증착 가스 및 반응 가스가 공급되기 이전에 증착 억제 가스만이 공급되는 경우 플라즈마 발생부(170)는 증착 억제 가스를 플라즈마 상태로 여기시킬 수도 있다. 이러한 플라즈마 발생부(170)는 반응 챔버(100)의 상부 또는 측부에 마련되거나, 샤워헤드(120) 상에 마련되어 공정 가스를 샤워헤드(120)와 기판 지지대(110) 사이의 반응 공간에서 플라즈마 상태로 활성화시킨다. 플라즈마 발생부(170)는 ICP 타입, CCP 타입 또는 그 밖의 다양한 방식으로 플라즈마가 발생되도록 하는 구성을 가질 수 있다. 예를들어 플라즈마 발생부(170)를 CCP 타입으로 이용하는 경우 샤워헤드(120)는 알루미늄 등의 도전 물질로 제작되어 전극으로 이용할 수 있다. 또한, 샤워헤드(120)를 절연 물질로 제작하고 ICP 타입으로 플라즈마를 발생시킬 수 있는데, 이 경우 플라즈마 발생 코일을 샤워헤드(120) 상부 및 반응 챔버(100) 측부의 적어도 어느 한 부분에 설치하고, 플라즈마 발생 코일에 고주파 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
The plasma generating unit 170 is provided to excite the process gas, that is, the deposition gas, the reaction gas, the deposition inhibiting gas, and the deposition promoting gas into the plasma state. In particular, the plasma generation unit 170 may excite only the deposition inhibiting gas into the plasma state. That is, when only the deposition inhibiting gas is supplied before the deposition gas and the reactive gas are supplied, the plasma generator 170 may excite the deposition suppression gas into a plasma state. The plasma generating unit 170 may be provided on the upper side or the side of the reaction chamber 100, or may be provided on the shower head 120 to provide a process gas in a reaction space between the shower head 120 and the substrate support 110. Activate it. The plasma generator 170 may have a configuration such that the plasma is generated in an ICP type, a CCP type, or various other methods. For example, when the plasma generator 170 is used as a CCP type, the shower head 120 may be made of a conductive material such as aluminum and used as an electrode. In addition, the shower head 120 may be made of an insulating material and the plasma may be generated by the ICP type. In this case, the plasma generating coil may be installed on at least one portion of the upper portion of the shower head 120 and the reaction chamber 100. The plasma may be generated by applying a high frequency power to the plasma generating coil.

상기 도 1과 같이 구성되는 증착 장치를 이용한 본 발명의 일 실시 예에 따른 갭필 방법을 도 3 내지 도 7을 이용하여 설명하면 다음과 같다.The gap fill method according to an embodiment of the present invention using the deposition apparatus configured as shown in FIG. 1 will now be described with reference to FIGS. 3 to 7.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 갭필 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 소자의 단면도이다.3 to 7 are cross-sectional views of devices sequentially shown to explain a gapfill method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 소정의 구조가 형성된 기판(10)을 반응 챔버(100)에 로딩한다. 기판(10) 상에는 예를 들어 트랜지스터, 비트라인, 금속 배선 등의 패턴(210)이 형성된다. 패턴(210)이 형성된 기판(10)을 반응 챔버(100) 내로 로딩하면 기판(10)이 기판 지지대(110) 상에 안착되고, 기판 승강기(111)가 상부로 승강하여 기판 지지대(110)와 샤워헤드(120) 사이의 간격을 소정 간격으로 유지하도록 한다.Referring to FIG. 3, the substrate 10 having a predetermined structure is loaded into the reaction chamber 100. On the substrate 10, for example, a pattern 210 of a transistor, a bit line, a metal wiring, or the like is formed. When the substrate 10 on which the pattern 210 is formed is loaded into the reaction chamber 100, the substrate 10 is seated on the substrate support 110, and the substrate lift 111 is elevated upward to raise the substrate support 110. The spacing between the showerheads 120 is maintained at a predetermined interval.

이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판 지지대(110) 내의 히터를 이용하여 기판(10)이 소정 온도, 예를 들어 50℃∼400℃의 온도를 유지하고, 반응 챔버(100) 내의 압력이 대기압 이하, 예를 들어 1Torr∼100Torr을 유지하도록 한다. 그리고, 증착 가스 공급부(130) 및 반응 가스 공급부(140)로부터 증착 가스 및 반응 가스를 반응 챔버(100) 내의 샤워헤드(120)로 공급하는 동시에 증착 억제 가스 공급부(150)로부터 증착 억제 가스를 샤워헤드(120)로 공급한다. 즉, 증착 가스 저장부(132)에 저장된 유동성을 가진 소오스, 예를 들어 폴리실록산(Polysiloxane) 계열의 전구체, 오가노사일렌(Organosilane) 계열의 전구체, 또는 이들의 혼합물이나 -OH기를 다량 함유하는 화합물 등이 기화기(134)에 의해 증착 가스로 기화되어 증착 가스 공급관(136)을 통해 샤워헤드(120)로 공급된다. 또한, 반응 가스 저장부(142)에 저장된 예를 들어 산소 함유 가스, 질소 함유 가스 등의 반응 가스가 반응 가스 공급관(144)을 통해 샤워헤드(120)로 공급된다. 이와 동시에 증착 억제 가스 저장부(152)에 저장된 수증기(H2O), 암모니아(NH3), 수소(H2), 이산화탄소(CO2) 및 아민(NHx)기가 포함된 물질 등의 적어도 어느 하나를 증착 억제 가스 공급관(154)을 통해 샤워헤드(120)로 공급한다. 샤워헤드(120)는 공급되는 증착 가스, 반응 가스 및 증착 억제 가스를 분사홀(122)를 통해 기판(10)으로 분사한다. 이렇게 증착 억제 가스가 증착 가스 및 반응 가스와 함께 공급됨으로써 기판(10) 및 패턴(210) 상에는 패시브막(220)이 형성되고, 패턴(210) 사이의 기판(10) 상으로부터 갭필 절연막(230)이 증착되게 된다. 패시브막(220)이 형성됨으로써 패턴(210) 측벽에서의 갭필 절연막(230) 증착을 억제하고 패턴(210) 사이의 기저부로부터 갭필 절연막(230)이 증착되기 시작한다. 즉, 패시브막(220) 상으로 증착 가스 및 반응 가스의 원료 가스가 공급되면 패시브막(220) 표면에서는 원료 가스의 흡착 및 핵 생성에 의한 증착이 바로 일어나지 못하고 지연되며, 이때 도입된 원료 가스는 유동성이 있어 패턴(210) 사이의 기판(10) 상으로 모이게 되고, 원료 가스의 공급이 계속되면서 원료 가스가 채워진 패턴(210) 사이의 공간에서 증착이 시작된다. 증착 공정이 계속되어 원료 가스가 계속 공급되면 이미 증착이 시작되어 패시브막(220)이 피복된 기판(10)으로부터 상측 방향으로 증착 속도가 증가되어 빠른 증착이 이루어지는 반면, 패턴(210) 측벽은 패시브막(220)이 노출되어 있어 여전히 증착 속도가 매우 느리다. 이러한 과정에 의하여 패턴(210) 측벽에서는 갭필 절연막(230)이 증착이 억제 또는 지연되며, 패턴(210) 사이의 기판(10) 상으로부터 상부 방향으로의 증착은 상대적으로 빠르게 진행된다. 한편, 갭필 절연막(230)의 막질에 따라 증착 가스 및 반응 가스를 선택할 수 있으며, 증착 가스와 반응 가스의 비율 또한 조절할 수 있다. 예를 들어 증착 소오스로 무기물 전구체나 폴리실록산 계열의 물질을 이용하고 반응 가스로 산소 함유 가스를 이용하면 실리콘 산화막이 증착되고, 증착 소오스로 무기물 전구체나 폴리실록산 계열의 물질을 이용하고 반응 가스로 질소 함유 가스를 이용하면 실리콘 질화막이 증착된다. 또한, 증착 가스와 반응 가스의 혼합 가스에 대하여 증착 억제 가스는 100:1 내지 1:100의 비율로 공급할 수 있는데, 증착 억제 가스가 100:1 이하로 유입되면 패시브막(220)이 패턴(210) 측벽에 원하는 두께로 형성되지 않을 수 있고, 1:100 이상으로 유입되면 패시브막(220)이 너무 두껍게 형성되어 갭필 절연막(230)의 막질 저하 및 소자의 동작 특성에 악영향을 미칠 수 있다. 한편, 패시브막(220)은 증착 억제 가스의 종류에 따라 다른 물성으로 형성되며, 온도, 압력 등의 공정 조건에 따라 기판(10) 및 패턴(210) 상에 증착될 수도 있고, 기판(10) 및 패턴(210)의 표면과 증착 억제 가스가 반응하여 형성될 수도 있다. 예를 들어 패턴(210)이 실리콘 산화물인 경우 증착 억제 가스로 암모니아를 이용하고 공정 온도 등의 공정 조건을 조절하여 실리콘 산화물과 암모니아를 반응시키면 실리콘 산화질화막(SiON)의 패시브막(220)이 형성될 수 있다. 물론, 암모니아를 이용하더라도 공정 온도를 반응 온도로 유지하지 않으면 패턴(210) 상에 암모니아를 이용한 패시브막(220)이 형성될 수 있다. 또한, 패시브막(210)은 갭필 절연막(230)의 막질에 따라 증착 억제 가스를 조절하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 갭필 절연막(230)이 실리콘 산화막의 경우 NH-기와 OH-기가 포함된 물질, 예를 들어 수증기, 암모니아 등을 이용할 수 있다. NH-기나 OH-기는 Si와 O의 형성 속도를 늦추기 때문에 실리콘 산화막의 증착을 억제할 수 있다. 또한, 갭필 절연막(230)이 SiCOH, SiCN 등의 경우 탄소기, CHx, CxHy가 포함된 물질, 예를 들어 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4) 등을 이용할 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 4, the substrate 10 is maintained at a predetermined temperature, for example, 50 ° C. to 400 ° C. using a heater in the substrate support 110, and the pressure in the reaction chamber 100 is increased. Maintain below atmospheric pressure, for example, 1 Torr to 100 Torr. Then, the deposition gas and the reaction gas supply unit 130 and the reaction gas supply unit 140 to supply the deposition gas and the reaction gas to the shower head 120 in the reaction chamber 100 and at the same time shower the deposition suppression gas from the deposition suppression gas supply unit 150 Supply to the head 120. That is, a source having fluidity stored in the deposition gas storage unit 132, for example, a polysiloxane precursor, an organosilane precursor, a mixture thereof, or a compound containing a large amount of -OH groups, etc. The vaporizer 134 is vaporized into the deposition gas and supplied to the showerhead 120 through the deposition gas supply pipe 136. In addition, a reaction gas such as, for example, an oxygen-containing gas and a nitrogen-containing gas stored in the reaction gas storage unit 142 is supplied to the shower head 120 through the reaction gas supply pipe 144. At the same time, at least one of a material including water vapor (H 2 O), ammonia (NH 3 ), hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), and an amine (NHx) group stored in the deposition inhibiting gas storage unit 152. Is supplied to the showerhead 120 through the deposition suppression gas supply pipe 154. The shower head 120 injects the deposition gas, the reaction gas, and the deposition inhibiting gas supplied to the substrate 10 through the injection hole 122. As such, the deposition inhibiting gas is supplied together with the deposition gas and the reactive gas to form the passive film 220 on the substrate 10 and the pattern 210, and the gap fill insulating film 230 is formed on the substrate 10 between the patterns 210. This will be deposited. By forming the passive film 220, deposition of the gap fill insulating film 230 on the sidewalls of the pattern 210 is suppressed and the gap fill insulating film 230 starts to be deposited from the base portion between the patterns 210. That is, when the source gas of the deposition gas and the reactive gas is supplied onto the passive film 220, the surface of the passive film 220 is delayed due to the adsorption of the source gas and the deposition by nucleation without delay. Due to the fluidity, it is collected on the substrate 10 between the patterns 210, and as the supply of the source gas continues, deposition is started in the space between the patterns 210 filled with the source gas. If the deposition process is continued and the source gas is continuously supplied, the deposition is started and the deposition speed is increased upward from the substrate 10 coated with the passive film 220 to achieve rapid deposition, whereas the sidewalls of the pattern 210 are passive. The film 220 is exposed and the deposition rate is still very slow. As a result, deposition of the gap fill insulating layer 230 is suppressed or delayed on the sidewalls of the pattern 210, and deposition from the substrate 10 between the patterns 210 to the upper direction proceeds relatively quickly. Meanwhile, the deposition gas and the reaction gas may be selected according to the film quality of the gap fill insulating layer 230, and the ratio of the deposition gas and the reaction gas may also be adjusted. For example, if an inorganic precursor or a polysiloxane-based material is used as the deposition source and an oxygen-containing gas is used as the reaction gas, a silicon oxide film is deposited, and the nitrogen-containing gas is used as the reaction gas using an inorganic precursor or a polysiloxane-based material as the deposition source. Is used to deposit a silicon nitride film. In addition, the deposition inhibiting gas may be supplied at a ratio of 100: 1 to 1: 100 with respect to the mixed gas of the deposition gas and the reaction gas. When the deposition inhibiting gas is introduced at 100: 1 or less, the passive film 220 may have a pattern 210. The sidewalls may not be formed to a desired thickness, and when the thickness is greater than 1: 100, the passive layer 220 may be formed too thick, which may adversely affect the film quality of the gap-fill insulating layer 230 and the operating characteristics of the device. Meanwhile, the passive film 220 may be formed with different physical properties according to the type of deposition inhibiting gas, and may be deposited on the substrate 10 and the pattern 210 according to process conditions such as temperature and pressure, or the substrate 10. And the surface of the pattern 210 and the deposition inhibiting gas may react with each other. For example, when the pattern 210 is silicon oxide, the passive film 220 of the silicon oxynitride layer (SiON) is formed by using ammonia as the deposition inhibiting gas and reacting the silicon oxide with the ammonia by adjusting process conditions such as process temperature. Can be. Of course, even if ammonia is used, the passive layer 220 using ammonia may be formed on the pattern 210 if the process temperature is not maintained at the reaction temperature. In addition, the passive layer 210 may be formed by adjusting the deposition inhibiting gas according to the film quality of the gap fill insulating layer 230. For example, when the gap fill insulating film 230 is a silicon oxide film, a material including an NH- group and an OH- group, such as water vapor and ammonia, may be used. Since the NH- and OH- groups slow down the formation rate of Si and O, the deposition of the silicon oxide film can be suppressed. In addition, when the gap fill insulating layer 230 is SiCOH, SiCN, or the like, a material containing carbon group, CHx, CxHy, for example, carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ), or the like may be used.

이어서, 도 5에 도시된 바와 같이 패턴(210) 사이의 공간이 갭필 절연막(230)에 의해 예를 들어 약 50% 정도 매립된 후 증착 억제 가스의 유입을 중단하고, 패시브막(220)을 제거하거나 환원시킨다. 패시브막(220)은 열처리, 플라즈마 처리 및 UV 처리 등에 의해 환원, 증발 또는 상하부막과의 반응에 의해 제거할 수 있다. 플라즈마 처리는 예를 들어 헬륨 또는 산소를 이용하여 실시할 수 있는데, 헬륨을 이용한 플라즈마 처리를 실시한 후 산소를 이용한 플라즈마 처리를 연속적으로 실시할 수도 있다. 패시브막(220)에 CxHy가 포함된 경우 열처리 등을 통해 H2의 형태로 증발될 수 있으며, 패시브막(220)에 OH- 또는 HxOy가 포함된 경우 열처리 등을 통해 H2O 또는 H2의 형태로 증발될 수 있다. 따라서, 패턴(210)의 측벽 및 패턴(210) 사이의 기저부에 형성된 패시브막(220)을 갭필 절연막(230) 증착 도중에 제거할 수 있고, 그에 따라 증착 억제 기능이 없어지므로 갭필 절연막(230)이 패턴(210)의 측벽 및 패턴(210) 사이의 기저부와 결합력이 향상될 수 있다. 물론, 패시브막(220)의 제거 공정은 패턴(210) 측벽 사이에서 오버행이 형성되지 않을 정도로 갭필 절연막(230)이 증착된 후 실시하는 것이 바람직하다.Subsequently, as shown in FIG. 5, after the space between the patterns 210 is filled by, for example, about 50% by the gap fill insulating film 230, the inflow of the deposition inhibiting gas is stopped, and the passive film 220 is removed. Or reduce. The passive film 220 may be removed by reduction, evaporation, or reaction with the upper and lower layers by heat treatment, plasma treatment, and UV treatment. For example, the plasma treatment may be performed using helium or oxygen. After the plasma treatment using helium, the plasma treatment using oxygen may be continuously performed. When CxHy is included in the passive film 220, the heat may be evaporated in the form of H 2 through heat treatment, and the like. When the passive film 220 includes OH- or HxOy, H 2 O or H 2 may be removed through heat treatment. Can be evaporated in form. Accordingly, the passive layer 220 formed on the sidewalls of the pattern 210 and the base portion between the patterns 210 can be removed during deposition of the gap fill insulating film 230, and thus the deposition inhibiting function is lost. The base and the coupling force between the sidewall of the pattern 210 and the pattern 210 may be improved. Of course, the removal process of the passive film 220 is preferably performed after the gap fill insulating film 230 is deposited to such an extent that no overhang is formed between the sidewalls of the pattern 210.

그리고, 도 6에 도시된 바와 같이 증착 가스 및 반응 가스의 유입을 유지하여 갭필 절연막(230)의 증착을 계속한다.As shown in FIG. 6, deposition of the gap fill insulating layer 230 is continued by maintaining the inflow of the deposition gas and the reaction gas.

이어서, 도 7에 도시된 바와 같이 갭필 절연막(230)이 소정 두께, 예를 들어 증착하려는 두께의 50%∼80% 정도로 증착된 후 증착 촉진 가스를 공급한다. 즉, 증착 가스 및 반응 가스가 공급되는 동안에 증착 촉진 가스를 더 공급한다. 증착 촉진 가스는 예를 들어 TEOS 등의 소오스를 기화시켜 이용할 수 있다. 이러한 증착 촉진 가스는 갭필 절연막(230)의 막질을 향상시키거나 증착 속도와 막질의 특성을 향상시킬 수 있는 물질을 이용할 수 있는데, 예를 들어 증착 촉진 가스는 TEOS(tetraethly orthosilicate)를 기화시켜 이용할 수 있다. TEOS는 소량이 첨가되어 막질의 특성을 개선하거나 증착 속도와 막질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 실리콘 전구체를 증착 가스로 이용하고 산소를 반응 가스로 이용하여 갭필 절연막(230)을 실리콘 산화막으로 증착하는 공정에서 TEOS를 첨가하면 Si-O-H의 결합에서 H기를 제거되고 TEOS의 O기와 에틸기가 결합되어 갭필 절연막(230)의 막질을 조절할 수 있다. 또한, 이러한 반응이 반복되면서 증착 속도가 향상될 수 있다. 증착 촉진 가스로는 TEOS 이외에도 막질을 향상시키거나 변화시킬 수 있는 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어 SiH4를 포함하는 무기물 형태의 전구체, 모노실록산 계열의 전구체, 오가노사일렌 등으로, TMOS(tetramethly orthosilicate), OMCTS(octamethylcyclotetrasiloxane), DEMS(diethoxymethylsilane), TMS(Trimethlylsilane), 4MS(Tetramethlylsilane) 등의 소오스를 기화시켜 이용할 수도 있다. 여기서, TEOS 및 TMOS 등의 탄소를 함유하지 않거나 적은 소오스는 증착을 촉진시키기 위해 이용될 수 있다. 또한, OMCTS, DEMS, TMS, 4MS 등의 탄소 함유 소오스는 갭필 절연막의 실리콘 농도나 탄소 농도를 조절하여 갭필 절연막의 막질을 향상시키거나 갭필 절연막의 유전 상수를 낮추기 위해 이용될 수 있다. 또한, 증착 촉진 가스는 증착 가스 및 반응 가스의 혼합량에 대하여 50% 이하의 양으로 유입하는데, 바람직하게는 증착 가스 및 반응 가스의 혼합량과 증착 촉진 가스가 100:5 내지 100:70의 비율로 유입시킨다. 증착 촉진 가스가 상기 비율 이하로 유입되는 경우 갭필 절연막(230)의 증착 촉진 및 막질 향상의 원하는 목적을 달성할 수 없고, 상기 비율 이상의 경우 갭필 절연막(230)의 막질을 변화시킬 수 있어 특성이 변화될 수 있다. 또한, 갭필이 마무리되는 시점에서는 증착 촉진 가스로 증착을 마무리 할 수도 있다.Subsequently, as shown in FIG. 7, the gap fill insulating film 230 is deposited to a predetermined thickness, for example, about 50% to 80% of the thickness to be deposited, and then a deposition promoting gas is supplied. That is, the deposition promoting gas is further supplied while the deposition gas and the reaction gas are supplied. The vapor deposition promoting gas can be used, for example, by vaporizing a source such as TEOS. The deposition promoting gas may be formed of a material capable of improving the film quality of the gap fill insulating film 230 or improving the deposition rate and the quality of the film. For example, the deposition promoting gas may be used by vaporizing tetraethly orthosilicate (TEOS). have. TEOS can be added in small amounts to improve film quality or to improve deposition rate and film quality. For example, in the process of depositing the gap fill insulating film 230 as a silicon oxide film by using a silicon precursor as a deposition gas and oxygen as a reaction gas, the addition of TEOS removes the H group from the Si-OH bond and the O group of the TEOS. Ethyl groups are combined to control the film quality of the gapfill insulating film 230. In addition, as the reaction is repeated, the deposition rate may be improved. In addition to TEOS, a material capable of improving or changing film quality may be used as the deposition promoting gas. For example, inorganic precursors including SiH 4, monosiloxane-based precursors, organosilanes, and the like, tetramethly orthosilicate (TMOS), octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS), diethoxymethylsilane (DEMS), trimethlylsilane (TMS), tetramethlylsilane (4MS), and the like. The source of can also be vaporized and used. Here, carbon-free or small sources such as TEOS and TMOS can be used to promote deposition. In addition, carbon-containing sources such as OMCTS, DEMS, TMS, and 4MS may be used to improve the film quality of the gapfill insulating film or to lower the dielectric constant of the gapfill insulating film by adjusting the silicon concentration or the carbon concentration of the gapfill insulating film. In addition, the deposition promoting gas is introduced in an amount of 50% or less with respect to the mixing amount of the deposition gas and the reaction gas, preferably, the mixing amount of the deposition gas and the reaction gas and the deposition promotion gas are introduced at a ratio of 100: 5 to 100: 70. Let's do it. If the deposition promoting gas flows below the ratio, the desired purpose of promoting deposition and improving the film quality of the gap fill insulating film 230 may not be achieved, and if the ratio is more than the ratio, the film quality of the gap fill insulating film 230 may be changed to change characteristics. Can be. In addition, when a gap fill is finished, vapor deposition can also be completed by vapor deposition promoting gas.

이후, 소정 온도에서 큐어링 가스를 공급하여 갭필 절연막(230)을 치밀화시킬 수 있다. 큐어링 가스는 갭필 절연막(230)이 형성되는 도중, 예를 들어 5∼70% 정도 형성될 때마나 공급할 수도 있고, 갭필 절연막(230)이 완전히 증착된 이후에 공급될 수도 있다. 즉, 갭필 절연막(230) 내의 -OH기가 산소가 반응하여 수증기가 배출되고, 이에 따라 갭필 절연막(230)은 막질이 치밀화되면서 표면이 평탄해진다. 그러나, 이러한 큐어링 공정은 증착 촉진 가스의 유입량에 따라 갭필 절연막(230)의 막질이 치밀해지기 때문에 실시하지 않아도 된다.Thereafter, the gap fill insulating layer 230 may be densified by supplying a curing gas at a predetermined temperature. The curing gas may be supplied while the gap fill insulating film 230 is formed, for example, when about 5 to 70% is formed, or after the gap fill insulating film 230 is completely deposited. That is, the -OH group in the gap fill insulating film 230 reacts with oxygen to discharge water vapor. Accordingly, the surface of the gap fill insulating film 230 becomes flat while the film quality becomes dense. However, the curing process does not need to be performed because the film quality of the gap fill insulating film 230 becomes dense according to the inflow amount of the deposition promoting gas.

또한, 상기 실시 예는 갭필 절연막(230)이 증착하려는 두께의 50%∼80% 정도로 증착된 후 증착 촉진 가스를 공급하는 것으로 설명하였으나, 갭필 절연막(230)을 증착할 때부터 증착 촉진 가스를 소량 공급하고, 어느 정도 증착된 후부터 증착 촉진 가스를 증가시켜 갭필 절연막(230)을 증착할 수도 있다. 즉, 갭필 절연막(230)의 증착 초기부터 증착 가스와 함께 증착 촉진 가스를 소량 공급하고, 갭필 절연막(230)이 예를들어 증착하려는 전체 두께의 50%∼80% 정도로 증착된 후부터 증착 촉진 가스의 공급량을 증가시켜 갭필 절연막(230)을 증착할 수도 있다. 또한, 증착 가스 및 반응 가스와 함께 증착 촉진 가스를 공급하고 갭필 절연막(230)이 소정 두께, 예를 들어 증착하려는 전체 두께의 80% 정도 증착된 후 증착 가스 및 반응 가스의 공급을 중단하고 증착 촉진 가스만을 공급하여 갭필 절연막(230)의 증착을 완료할 수도 있다. 이때, 반응 가스의 공급은 계속 유지하여 갭필 절연막(230)을 증착할 수도 있다.
In addition, the above embodiment is described as supplying the deposition promoting gas after the gap fill insulating film 230 is about 50% to 80% of the thickness to be deposited, but a small amount of the deposition promoting gas from the deposition of the gap fill insulating film 230 The gap fill insulating film 230 may be deposited by supplying and increasing the deposition promoting gas after the deposition to some extent. That is, a small amount of the deposition promotion gas is supplied together with the deposition gas from the initial deposition of the gap fill insulating film 230, and after the gap fill insulating film 230 is deposited at about 50% to 80% of the total thickness to be deposited, The gap fill insulating film 230 may be deposited by increasing the supply amount. In addition, the deposition promotion gas is supplied together with the deposition gas and the reaction gas, and the gap fill insulating film 230 is deposited to a predetermined thickness, for example, about 80% of the total thickness to be deposited, and then the supply of the deposition gas and the reaction gas is stopped, and the deposition promotion is performed. The deposition of the gap fill insulating film 230 may be completed by supplying only a gas. At this time, the supply of the reaction gas may be maintained to deposit the gap fill insulating film 230.

한편, 상기 본 발명의 일 실시 예는 증착 억제 가스가 증착 가스 및 반응 가스와 동시에 공급되어 패시브막(220)이 형성되고 갭필 절연막(230)이 패턴(210) 사의 기저부로부터 증착되는 경우에 대해 설명하였으나, 증착 억제 가스를 먼저 공급하여 패시브막(220)을 형성한 후 증착 가스 및 반응 가스를 유입하여 갭필 절연막(230)을 증착하고 소정 두께로 갭필 절연막(230)이 증착된 후 증착 촉진 가스를 더 유입하여 갭필 절연막(230)을 목표 두께로 증착할 수 있다.Meanwhile, an embodiment of the present invention describes a case in which the deposition inhibiting gas is supplied simultaneously with the deposition gas and the reaction gas to form the passive film 220 and the gap fill insulating film 230 is deposited from the bottom of the pattern 210. However, after the deposition inhibiting gas is supplied to form the passive film 220, the deposition gas and the reaction gas are introduced to deposit the gap fill insulating film 230, and the gap fill insulating film 230 is deposited to a predetermined thickness. Further, the gap fill insulating layer 230 may be deposited to have a target thickness.

또한, 도 2의 PECVD 장치를 이용하여 패시브막(220) 및 갭필 절연막(230)을 형성할 수도 있는데, 이 경우 증착 가스, 반응 가스 및 증착 억제 가스를 동시에 공급하면서 플라즈마 발생부(170)를 동작시켜 이들 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 패시브막(220) 및 갭필 절연막(230)을 형성할 수도 있다. 또한, 증착 억제 가스를 먼저 유입하고 플라즈마 상태로 여기시켜 패시브막(220)을 형성한 후 증착 가스 및 반응 가스를 유입하고 플라즈마 상태로 여기시켜 갭필 절연막(230)을 패턴(210) 사이의 기저부로부터 소정 두께로 증착하고, 증착 촉진 가스를 더 유입시켜 갭필 절연막(230)을 목표 두께로 증착할 수도 있다. 이때, 증착 억제 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 증착 가스 및 반응 가스보다 먼저 유입하는 경우 기판(10) 및 패턴(210)의 표면이 플라즈마 처리되어 패시브막(220)이 형성된다.In addition, the passive film 220 and the gap fill insulating film 230 may be formed using the PECVD apparatus of FIG. 2. In this case, the plasma generation unit 170 may be operated while simultaneously supplying a deposition gas, a reaction gas, and a deposition inhibiting gas. The process film may be excited in a plasma state to form the passive film 220 and the gap fill insulating film 230. In addition, the deposition inhibiting gas is first introduced into the plasma state and excited to form the passive film 220. The deposition gas and the reactant gas are then introduced into the plasma state to excite the plasma fill insulating film 230 from the base portion between the patterns 210. The gap fill insulating layer 230 may be deposited to a target thickness by depositing to a predetermined thickness and further introducing a deposition promoting gas. In this case, when the deposition inhibiting gas is excited in a plasma state and introduced before the deposition gas and the reaction gas, the surfaces of the substrate 10 and the pattern 210 are plasma treated to form the passive film 220.

그리고, 상기 실시 예는 갭필 절연막(230)의 증착 도중 열처리, 플라즈마 처리 또는 UV 처리 등에 의해 패시브막(220)을 제거하였으나, 패시브막(220)을 제거하기 위한 별도의 공정을 실시하지 않고, 갭필 절연막(230)을 치밀화하기 위한 큐어링 공정에서 패시브막(220)이 제거되거나 환원될 수도 있다. 즉, 패시브막(220)이 제거되면서 갭필 절연막(230)을 치밀화시킬 수 있어 갭필 절연막(230)을 견고하게 하는 동시에 치밀화할 수 있다. 이렇게 패시브막(220)을 제거하는 별도의 공정을 실시하지 않는 경우 증착 촉진 가스가 공급됨과 동시에 증착 억제 가스의 유입을 중단할 수 있고, 증착 촉진 가스가 공급된 후 증착 억제 가스의 유입을 중단할 수 있다. In the above embodiment, the passive film 220 is removed by heat treatment, plasma treatment, or UV treatment during deposition of the gap fill insulating film 230, but the gap fill is not performed without performing a separate process for removing the passive film 220. The passive layer 220 may be removed or reduced in a curing process for densifying the insulating layer 230. That is, as the passive film 220 is removed, the gap fill insulating film 230 can be densified, thereby making the gap fill insulating film 230 firm and compact. When the separate process of removing the passive film 220 is not performed, the inflow of the deposition inhibiting gas may be stopped at the same time as the deposition promoting gas is supplied, and the inflow of the deposition inhibiting gas may be stopped after the deposition promoting gas is supplied. Can be.

또한, 본 발명의 실시 예들은 증착 가스 및 반응 가스와 동시에 식각 가스를 더 유입하여 갭필 절연막(230)의 증착과 동시에 식각이 이루어지도록 할 수 있다.
In addition, embodiments of the present invention may be further introduced into the etching gas at the same time as the deposition gas and the reaction gas to be etched at the same time as the deposition of the gap-fill insulating film 230.

상기 본 발명의 실시 예들에서는 반도체 소자를 중심으로 설명하였으나, 반도체 소자 이외에 LCD, OLED 등 다양한 소자의 제조에 본 발명은 이용될 수 있다.
Although embodiments of the present invention have been described with reference to semiconductor devices, the present invention may be used to manufacture various devices such as LCDs and OLEDs in addition to semiconductor devices.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
On the other hand, although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of explanation and not for the limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

100 : 반응 챔버 110 : 기판 지지대
120 : 샤워헤드 130 : 증착 가스 공급부
140 : 반응 가스 공급부 150 : 증착 억제 가스 공급부
160 : 증착 촉진 가스 공급부 170 : 플라즈마 발생부
10 : 기판 210 : 패턴
220 : 패시브막 230 : 갭필 절연막100: reaction chamber 110: substrate support
120: shower head 130: deposition gas supply unit
140: reaction gas supply unit 150: deposition suppression gas supply unit
160: deposition promotion gas supply unit 170: plasma generating unit
10: substrate 210: pattern
220: passive film 230: gap fill insulating film

Claims (17)

기판 상에 복수의 패턴을 형성하는 단계;
갭필 절연막에 따라 선택된 증착 억제 가스를 이용하여 상기 갭필 절연막의 증착 속도를 감소시키는 패시브막을 상기 기판 및 패턴 상에 형성하는 단계; 및
증착 가스 및 반응 가스를 이용하여 상기 패턴들 사이의 기저부로부터 상기 갭필 절연막을 증착하는 단계를 포함하는 갭필 방법.
Forming a plurality of patterns on the substrate;
Forming a passive film on the substrate and the pattern to reduce a deposition rate of the gap fill insulating film by using a deposition inhibiting gas selected according to a gap fill insulating film; And
Depositing the gap fill insulating film from a base between the patterns using a deposition gas and a reactant gas.
제 1 항에 있어서, 상기 증착 억제 가스는 상기 증착 가스 및 반응 가스와 동시에 공급되거나, 상기 증착 가스 및 반응 가스보다 먼저 공급되는 갭필 방법.
The method of claim 1, wherein the deposition inhibiting gas is supplied simultaneously with the deposition gas and the reaction gas, or is supplied before the deposition gas and the reaction gas.
제 2 항에 있어서, 상기 증착 억제 가스는 수소 함유 가스, 탄소 함유 가스 및 질소 함유 가스의 적어도 어느 하나를 포함하는 갭필 방법.
The gapfill method according to claim 2, wherein the deposition inhibiting gas comprises at least one of a hydrogen containing gas, a carbon containing gas, and a nitrogen containing gas.
제 3 항에 있어서, 상기 증착 억제 가스는 상기 갭필 절연막이 실리콘 산화막의 경우 수소 함유 가스 및 질소 함유 가스의 적어도 어느 하나를 이용하고, 상기 갭필 절연막이 실리콘 산화막에 불순물이 함유된 막의 경우 탄소 함유 가스를 이용하는 갭필 방법.
4. The method of claim 3, wherein the deposition inhibiting gas uses at least one of a hydrogen containing gas and a nitrogen containing gas when the gap fill insulating film is a silicon oxide film, and a carbon containing gas when the gap fill insulating film is a film containing impurities in the silicon oxide film. Gap fill method using.
제 3 항에 있어서, 상기 증착 억제 가스는 수증기(H2O), 암모니아(NH3), 수소(H2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4) 및 아민(NHx)기가 포함된 물질의 적어도 어느 하나를 포함하는 갭필 방법.
The material of claim 3, wherein the deposition inhibiting gas includes water vapor (H 2 O), ammonia (NH 3 ), hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ), and an amine (NHx) group. A gapfill method comprising at least one of the following.
제 1 항에 있어서, 상기 증착 가스는 유동성 물질을 기화시켜 이용하는 갭필 방법.
The method of claim 1, wherein the deposition gas is used by vaporizing a flowable material.
제 1 항에 있어서, 상기 갭필 절연막 증착 도중 또는 갭필 절연막이 증착된 후에 상기 패시브막을 제거하는 갭필 방법.
The method of claim 1, wherein the passive film is removed during deposition of the gapfill insulating film or after the gapfill insulating film is deposited.
제 7 항에 있어서, 상기 패시브막은 열처리, 플라즈마 처리 또는 UV 처리에 의해 제거되는 갭필 방법.
8. The gapfill method of claim 7, wherein the passive film is removed by heat treatment, plasma treatment, or UV treatment.
제 1 항에 있어서, 상기 갭필 절연막의 증착 도중에 상기 갭필 절연막의 증착을 촉진시키거나 막질을 향상시키기 위한 증착 촉진 가스를 더 유입하는 갭필 방법.
The gapfill method of claim 1, further comprising introducing a deposition promoting gas to promote deposition of the gapfill insulating film or to improve film quality during deposition of the gapfill insulating film.
제 9 항에 있어서, 상기 증착 촉진 가스는 상기 증착 억제 가스의 공급이 중단된 후 공급하거나, 상기 증착 억제 가스와 동시에 유입되고 상기 증착 억제 가스의 공급이 중단된 후 공급량을 증가시켜 공급하는 갭필 방법.
The gap fill method of claim 9, wherein the deposition promoting gas is supplied after the supply of the deposition inhibiting gas is stopped, or is supplied at the same time as the deposition inhibiting gas and is increased by supplying the supply after the supply of the deposition inhibiting gas is stopped. .
제 9 항에 있어서, 상기 증착 촉진 가스는 상기 증착 가스 및 반응 가스와 함께 증착 초기부터 공급하는 갭필 방법.
The method of claim 9, wherein the deposition promoting gas is supplied together with the deposition gas and the reactive gas from an initial deposition stage.
제 9 항에 있어서, 상기 증착 촉진 가스는 상기 증착 가스 및 반응 가스가 먼저 공급되어 상기 갭필 절연막이 제 1 두께로 증착된 후 상기 증착 가스 및 반응 가스와 함께 공급하는 갭필 방법.
The method of claim 9, wherein the deposition promoting gas is supplied with the deposition gas and the reactant gas after the deposition gas and the reactant gas are first supplied, and the gap fill insulating layer is deposited to a first thickness.
제 12 항에 있어서, 상기 증착 촉진 가스는 상기 갭필 절연막이 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께로 증착된 후 상기 증착 가스의 유입을 중단하고 공급하는 갭필 방법.
The method of claim 12, wherein the deposition promoting gas stops and supplies the deposition gas after the gap fill insulating film is deposited to a second thickness thicker than the first thickness.
제 11 항, 제 12 항 또는 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 증착 촉진 가스는 공급량이 조절되면서 공급되는 갭필 방법.
The gap fill method according to any one of claims 11, 12, or 13, wherein the deposition promoting gas is supplied while the supply amount is controlled.
제 1 항에 있어서, 상기 증착 억제 가스는 플라즈마 상태로 여기되어 공급되는 갭필 방법.
The gapfill method according to claim 1, wherein the deposition inhibiting gas is excited and supplied in a plasma state.
제 1 항에 있어서, 상기 증착 가스, 반응 가스 및 증착 억제 가스는 플라즈마 상태로 여기되어 공급되는 갭필 방법.
The gapfill method according to claim 1, wherein the deposition gas, the reaction gas, and the deposition inhibiting gas are excited and supplied in a plasma state.
제 1 항에 있어서, 상기 증착 가스 및 반응 가스와 동시에 식각 가스를 더 공급하는 갭필 방법.The method of claim 1, wherein the gap fill method further supplies an etching gas simultaneously with the deposition gas and the reaction gas.
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