KR20170098189A - 트렌치들의 측벽들 또는 평탄 표면들 상에 선택적으로 실리콘 질화물 막을 형성하는 방법 - Google Patents

트렌치들의 측벽들 또는 평탄 표면들 상에 선택적으로 실리콘 질화물 막을 형성하는 방법

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KR20170098189A
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아츠키 후쿠자와
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

트렌치에 층 구조를 제조하는 방법은, 상부 표면, 그리고 상기 트렌치의 바닥 표면 및 측벽들 상에 Si-N 결합을 함유하는 유전체 막을 동시에 형성하는 단계로서, 상기 상부 표면 및 상기 바닥 표면 상에 형성된 상기 막의 상부/바닥 부분과 상기 측벽들 상에 형성된 상기 막의 측벽 부분은 상기 기판이 두 개의 전극들에 평행하게 위치하는 상기 두 개의 전극들 사이에 전압을 인가함으로써 여기되는 플라즈마의 충돌에 의해 상이한 화학 저항성 특성들이 주어지며, 상기 단계; 및 상기 상이한 화학 저항성 특성들에 따라서 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분과 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분 중의 하나를 다른 것보다 더 우세하게 제거하는 습식 식각에 의해 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분 및 상기 측벽 부분 중의 어느 하나를 그러나 양쪽 모두는 아니게 실질적으로 제거하는 단계를 포함한다.

Description

트렌치들의 측벽들 또는 평탄 표면들 상에 선택적으로 실리콘 질화물 막을 형성하는 방법{Method for forming silicon nitride film selectively on sidewalls or flat surfaces of trenches}
본 발명은 일반적으로 기판의 상부 표면에 형성된 트렌치에 Si-N 결합을 함유하는 유전체 막에 의해 구성된 층 구조를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
고밀도 집적 회로들(LSIs)의 제조 공정들에서, 트렌치들 내에 측벽들을 형성하기 위한 몇 가지 공정들이 있다. 상기 측벽들은 스페이서들로서 사용되거나 또는 트렌치들의 측 표면들로부터 구조의 식각을 차단하기 위해 사용된다. 전통적으로, 상기 측벽들은 트렌치들의 표면들 상에 컨포말한(conformal) 막을 형성하고, 그리고 이어서 상기 트렌치들이 형성되어 있던 상부 표면 상에 형성된 그의 일부들 및 상기 트렌치들의 바닥 표면들 상에 형성된 부분들을 비대칭 식각에 의해 제거함으로써 형성되었다. 그러나, 이러한 형성 방법이 사용되는 경우, 상기 측벽들의 두께가 경사를 형성하면서 상기 바닥 근처 및 바닥에서 증가하는 측벽들의 기반을 제거하기 위해 과-식각이 요구된다. 과식각은 하지층(underlying layer)의 식각을 유발하며, 그리고 층 구조에 손상을 유발한다.
종래 기술과 관련하여 문제점들 및 해결책들에 대한 어떠한 다른 논의도 본 발명을 위한 맥락을 제공하기 위한 목적으로 단지 본 개시물에 포함되며, 상기 논의의 어떠한 것 또는 모든 것은 본 발명이 이루어진 시기에 알려진 것이라는 것을 시인하는 것으로 취급되어서는 아니된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 개선된 층 구조를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
일부 실시예들에서, 트렌치가 형성된 기판의 상부 표면 및 상기 트렌치의 바닥 표면 상에 형성된 막과 상기 트렌치의 측벽들 상에 형성된 막은 습식 식각과 관련하여 상이한 막 특성들을 갖는다(즉, 막 특성들의 방향성 제어). 상기 기판을 습식 식각에 놓음으로써, 상기 트렌치의 상기 상부/바닥 표면 상에 형성된 상기 막 또는 상기 트렌치의 상기 측벽들 상에 형성된 상기 막 중의 어느 하나를 선택적으로 제거하는 것이 가능하며, 즉 트렌치 구조에서 수평 방향으로 연장되는 막 또는 수직 방향으로 연장되는 막 중의 어느 하나를 선택적으로 형성하는 것이 가능하다. 위의 방법에 따라서, 트렌치 구조에서 수평 또는 수직 층이 식각 수단으로써 건식 식각 없이 습식 식각에 의해 단지 선택적으로 형성될 수 있다(즉, 막 형성의 방향성 제어).
일부 실시예들에서, 방향적으로 제어된 막 특성들을 갖는 상기 막은 플라즈마-강화 화학기상퇴적(PECVD) 또는 플라즈마-강화 원자층퇴적(PEALD)에 의해 퇴적된 실리콘 질화물 막일 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 실리콘 질화물 막은 방향성 제어 없이 퇴적되며, 그리고 이어서 상기 막은 막 특성들의 방향성을 제공하도록 처리된다. 즉, 이온 충돌이 상기 막의 퇴적 동안에 또는 상기 막의 퇴적 후에 실리콘 질화물 막 상에 행사될 경우, 불순물들이 상기 막으로부터 제거될 수 있으며, 그리하여 상기 막의 치밀화를 야기하고 그리고 상기 막 품질을 향상시킬 수 있지만, 그러나 이온 충돌이 상기 막에 수직인 방향에서 상기 유전체 막 상에 격렬하게 그리고 비대칭적으로 행사될 경우에 상기 막 품질은 열화되며, 드리하여 Si-N 결합들을 분리하고, 상기 막의 밀도를 감소시키고, 그리고 습식 식각율을 증가시킨다. 일반적으로 이온 충돌은 막의 치밀화를 야기하고 그리고 상기 습식 식각율을 감소시키는 것으로 믿고 있기 때문에 상기의 현상은 전체적으로 예기치 않은 것이다. 이온 충돌의 인텐시티는 평행판 전극 구성을 사용하여 발생된 플라즈마, 예를 들어 용량성 결합 플라즈마에 의해 방향성을 갖도록 제어될 수 있으며, 이것은 이온들의 입사 방향, 이온들의 도즈, 이온들의 에너지를 제어할 수 있다. 본 발명을 제한하려는 의도가 아닌 위의 원리에 기초하여, 막 특성의 방향성이 제어될 수 있다.
종래 기술을 넘어 달성된 본 발명의 태양들 및 장점들을 요약할 목적으로, 본 발명의 일정한 목적 및 장점들이 본 개시물에 기술된다. 물론, 모든 이러한 목적들 또는 장점들이 본 발명의 어떠한 특정한 실시예에 따라 반드시 달성되어야 하는 것은 아니다라고 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어, 통상의 기술자는 본 발명은 여기에서 교시되거나 제시될 수 있는 것과 다른 목적들 또는 장점들을 반드시 달성함이 없이 여기에서 교시된 바의 하나의 장점 또는 장점들의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현되거나 수행되는 것으로 인식할 수 있을 것이다.
본 발명의 추가적인 태양들, 특징들 및 장점들이 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
본 발명의 이들 그리고 다른 특징들이 설명을 하기 위해 의도되었지만 본 발명을 제한하는 것이 아닌, 바람직한 실시예들의 도면들을 참조하여 기술될 것이다. 상기 도면들은 설명적인 목적들을 위해 상당히 단순화되었으며, 반드시 축적화할 필요가 있는 것은 아니다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에서 유용한 보호용 막을 퇴적하기 위한 PEALD(plasma-enhanced atomic layer deposition) 장치의 개략도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에서 유용한 유로 시스템(flow-pass system; FPS)을 사용하는 전구체 공급 시스템의 개략도를 보여준다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 층 구조를 제조하는 단계들을 나타내는 플로우차트이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 층 구조를 제조하는 단계들을 나타내는 플로우차트이다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 층 구조를 제조하는 단계들을 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 층 구조를 제조하는 단계들을 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 상이한 실시예에 따른 층 구조를 제조하는 단계들을 나타내는 플로우차트이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 문턱(threshold)(참조) RF 전력을 보여주는, RF 전력과 상부 표면 상에 형성된 막의 습식 식각율 및 트렌치의 측벽들 상에 형성된 막의 습식 식각율 사이의 관계를 보여주는, 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따라 형성된 실리콘 질화물 막들의 단면도들의 주사 전자현미경(SEM : scanning electron microscopy) 사진들을 보여준다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 실리콘 질화물 막들의 단면도들의 주사 전자현미경(SEM) 사진을 보여준다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 실리콘 질화물 막의 단면도를 보여준다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 형성된 실리콘 질화물 막의 단면도를 보여준다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, RF 전력과 SiN 막의 Si-N 피크 인텐시티[au] 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, RF 전력과 SiN 막의 밀도[g/㎤] 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라, 플라즈마 밀도와 상부 표면 상에 형성된 막의 습식 식각율 및 트렌치의 측벽들 상에 형성된 막의 습식 식각율 사이의 일반적인 관계를 보여주는 그래프이다.
본 개시물에서, "가스"는 증발된 고체 및/또는 액체를 포함할 수 있으며, 단일 가스 또는 가스들의 혼합물로 구성될 수 있다. 본 개시물에서, 샤워헤드를 통하여 반응 챔버로 도입된 공정 가스는 전구체 가스 및 부가성 가스를 포함하는(comprised of), 본질적으로 이들 가스로 구성된(consist essentially of), 또는 이들 가스로 구성될(consist of) 수 있다. 상기 전구체 가스 및 상기 부가성 가스는 전형적으로 혼합 가스로서 또는 별도로 반응 공간으로 도입된다. 상기 전구체 가스는 불활성 가스와 같은 캐리어 가스와 함께 도입될 수 있다. 상기 부가성 가스는 반응물 가스 및 불활성 가스와 같은 희석 가스를 포함하는(comprised of), 본질적으로 이들 가스로 구성된(consist essentially of), 또는 이들 가스로 구성될(consist of) 수 있다. 상기 반응물 가스 및 상기 희석 가스는 전형적으로 혼합 가스로서 또는 별도로 반응 공간으로 도입된다. 전구체는 둘 이상의 전구체들로 구성될 수 있으며, 그리고 반응물 가스는 둘 이상의 반응물 가스들로 구성될 수 있다. 상기 전구체는 기판 상에 화학흡착된 그리고 유전체 막의 매트릭스의 주요 구조를 구성하는 전형적으로 메탈로이드(metalloid) 또는 금속 원소를 함유하는 가스이며, 퇴적을 위한 상기 반응물 가스는 상기 가스가 상기 기판 상에서 원자층 또는 단층(monolayer)을 고정하기 위해 여기될 때 기판 상에 화학흡착된 상기 전구체와 반응하는 가스이다. "화학흡착(chemisorption)"은 화학적 포화 흡착을 지칭한다. 상기 공정 가스 외의 가스, 즉 상기 샤워헤드를 통하여 통과하지 않고 도입된 가스가 상기 반응 공간을 씰링(sealing)하기 위해 사용될 수 있으며, 이것은 불활성 가스와 같은 씨일 가스(seal gas)를 포함한다. 일부 실시예들에서, "막(film)"은 전체 타겟 또는 관련된 표면을 피복하도록 실질적으로 핀홀들 없이 두께 방향에 수직한 방향으로 연속적으로 연장되는 층, 또는 단순히 타겟 또는 관련된 표면을 피복하는 층을 지칭한다. 일부 실시예들에서 "층(layer)"은 표면 상에 형성된 어떠한 두께를 갖는 구조물, 또는 막의 동의어, 또는 비막(non-film) 구조물을 지칭한다. 막 또는 층은 어떠한 특성들을 갖는 불연속적 단일 막 또는 층, 또는 다중의 막들 또는 층들로 구성될 수 있으며, 그리고 인접한 막들 또는 층들 사이의 경계는 분명하거나 또는 분명하지 않을 수 있으며, 그리고 물리적, 화학적, 및/또는 어떤 다른 특성들, 형성 공정들 또는 시퀀스, 및/또는 인접한 막들 또는 층들의 기능들 또는 목적들에 기초하여 설정될 수 있다.
본 개시물에서, "Si-N 결합을 함유하는"은 Si-N 결합 또는 Si-N 결합들에 의해 실질적으로 구성된 주요 골격을 갖는, 및/또는 Si-N 결합 또는 Si-N 결합들에 의해 실질적으로 구성된 치환기를 갖는, Si-N 결합 또는 Si-N 결합들에 의해 특징되는 것으로 지칭할 수 있다. Si-N 결합을 함유하는 유전체 막은, 이것에 한정되지 않지만, SiN 막 및 SiON 막을 포함하며, 이것은 약 2 내지 10, 전형적으로 약 4 내지 8의 유전상수를 갖는다.
본 개시물에서, "어닐링(annealing)"은 어떤 물질이 그것의 안정된 형태로 들어가도록 처리되는 공정을 지칭하며, 예를 들어 어떤 구성요소에 존재하는 말단기(예를 들어 알콜기 또는 하이드록실기와 같은)가 보다 안정된 기(예를 들어 Si-Me기와 같은)로 대체되고, 및/또는 전형적으로 막의 치밀화를 야기하는 보다 안정된 형태(예를 들어 Si-O 결합과 같은)를 형성한다.
나아가, 본 개시물에서, 용어 부정관사 "a" 또는 "an"은 다르게 특정화하지 않는 한 하나의 종(species) 또는 다중의 종을 포함하는 속(genus)을 지칭한다. 용어들 "~에 의해 구성된(constituted by)" 및 "갖는(having)"은 독립적으로 일부 실시예들에서 "전형적으로 또는 광범위하게 포함하는(typically or broadly comprising)", "포함하는(comprising)", "실질적으로 ~으로 구성된(consisting essentially of)", 또는 "~으로 구성된(consisting of)"을 지칭한다. 또한, 본 개시물에서, 어떠한 정의된 의미들은 일부 실시예들에서 반드시 통상적이며 그리고 관례적인 의미들을 배제하는 것은 아니다.
부가적으로, 본 개시물에서, 실행가능한 범위가 정례적인 작업에 기초하여 결정될 수 있다는 것에 따라서 어떠한 두 가지의 변수가 상기 변수의 실행가능한 범위를 구성할 수 있으며, 어떠한 지시된 범위는 종료점들을 포함하거나 배제할 수 있다. 부가적으로, 어떠한 지시된 변수들의 값들은(그것들이 "약(about)"으로 지시되었거나 아니거나 상관없이) 정확한 값들 또는 근사값들을 지칭할 수 있으며, 등가물을 포함할 수 있으며, 그리고 일부 실시예들에서 평균값, 중앙값, 대표값, 다수값 등을 지칭할 수 있다.
조건들 및/또는 구조들이 특정되지 않은 본 개시물에서, 통상의 기술자는 관례적인 실험의 문제로서, 본 개시물의 견지에서 이러한 조건들 및/또는 구조들을 용이하게 제공할 수 있다. 모든 개시된 실시예들에서, 하나의 실시예에서 사용된 어떠한 구성 요소는 의도된 목적들을 위해, 여기에 명시적으로, 필연적으로 또는 본질적으로 개시된 것들을 포함하여, 그것에 등가적인 어떠한 구성 요소들로 대체될 수 있다, 나아가, 본 발명은 장치들 및 방법들에 동일하게 적용될 수 있다.
실시예들은 바람직한 실시예들과 관련하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명이 상기 바람직한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예들은 기판의 상부 표면에 형성된 트렌치에 Si-N 결합을 함유하는 유전체 막에 의해 구성된 층 구조를 제조하는 방법을 제공하며, 이 방법은 (i) 상기 상부 표면, 상기 트렌치의 바닥 표면 및 측벽들 상에 Si-N 결합을 함유하는 유전체 막을 동시에 형성하는 단계로서, 상기 상부 표면 및 상기 바닥 표면 상에 형성된 상기 유전체 막의 상부/바닥 부분과 상기 측벽들 상에 형성된 상기 유전체 막의 측벽 부분은 상기 기판이 두 개의 전극들에 평행하게 그 사이에 위치하는 상기 두 개의 전극들 사이에 전압을 인가함으로써 여기된 플라즈마의 충돌에 의해 상이한 화학 저항성 특성들이 주어지는, 상기 단계; (ii) 상기 상이한 화학 저항성 특성들에 따라 다른 부분보다 더 우세하게 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분과 상기 측벽 부분 중의 하나를 제거하는 습식 식각에 의해 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분과 상기 측벽 부분 중의 하나지만 양쪽 모두는 아니게 실질직으로 제거하는 단계;를 포함한다. 상기 용어 "동시에 형성하는(simultaneously forming)"은 동일 시간에, 동일 공정에서 또는 동일 단계에서 일반적으로 또는 실질적으로 퇴적하는 것, 및/또는 동일 시간에, 동일 공정에서 또는 동일 단계에서 일반적으로 또는 실질적으로 처리하는 것을 포함하는, 동일 시간에, 동일 공정에서 또는 동일 단계에서 일반적으로 또는 실질적으로 형성하는 것을 지칭할 수 있다. 본 개시물에서, 상기 용어 "실질적(substantial)" 또는 "실질적으로(substantially)"는 의도된 목적들 또는 기능들을 위해 충분하다고 통상의 기술자에 의해 인식되는 충분한, 상당한, 또는 물질 양, 크기, 시간, 또는 공간(예를 들어, 전체 또는 기준 값에 비하여 적어도 약 70%, 80%, 90% 또는 95%)을 지칭할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 층 구조를 제조하는 단계들을 보여주는 플로우차트이다. 단계 S1 및 단계 S2는 각각 단계들 (i) 및 (ii)에 대응한다. 단계 S1에서, 플라즈마 충격을 사용함에 의해, 막 성질들의 방향성을 갖는 유전체 막이 트렌치 위로 형성된다. 상기 플라즈마 충격은 상기 막의 퇴적 동안에 또는 상기 막의 퇴적의 완성 후에 적용될 수 있다. 단계 S2에서, 상기 막의 상기 상부/바닥 부분과 상기 막의 상기 측벽 부분 사에서 상기 막의 성질들에서의 차이에 따라, 상기 막의 상기 부분들 중의 하나가 상기 층 구조에서 상기 부분들 중의 단지 하나를 남기면서, 습식 식각에 의해 다른 것보다 더 우세하게 식각된다.
단계 S2에서, 상기 습식 식각은 예를 들어, 플루오르화 수소(HF)의 용액을 사용하여 수행된다.
상기 기판이 상기 두 전극들에 평행하게 그들 사이에 위치되는 상기 두 전극들 사이에 전압을 인가함에 의해 여기된 플라즈마의 충격을 조정함으로써, 상기 상부 표면 및 상기 바닥 표면 상에 형성된 상기 유전체 막의 상부/바닥 부분과 상기 측벽들 상에 형성된 상기 유전체 막의 측벽 부분은 상이한 화학 저항성 특성들이 주어질 수 있다. 플라즈마는 높은 자유 전자 함량(약 50%)을 갖는 부분적으로 이온화된 가스이며, 플라즈마가 평행한 전극들 사이에 AC 전압을 인가함으로써 여기될 때 이온들이 플라즈마 시쓰(plasma sheath)와 하부 전극 사이에서 발전된 자기 dc 바이어스(Vdc)에 의해 가속화되고, 상기 막에 수직하는 방향(이온 입사 방향)으로 상기 하부 전극 상에 위치하는 기판 상의 막에 충돌한다. 플라즈마의 충돌은 플라즈마 밀도 또는 이온들의 운동 에너지에 의해 대신될 수 있다. 상기 플라즈마 밀도는 압력과 RF 전력을 조율함으로써(압력을 더 낮추고, 상기 전력을 더 높일수록, 상기 플라즈마 밀도는 더 높아진다) 주로 조절된다. 상기 플라즈마 밀도는 또한 이온들을 따라오게 준비된(< 1MHz) 낮은 주파수로 dc 바이어스 전압 또는 AC 전압을 인가함으로써 조절될 수도 있다. 상기 플라즈마 밀도는 프로브 방법(예를 들어, Deline C 등에 의한 "High accuracy plasma density measurement using hybrid Langmuir probe and microwave interferometer method", Rev.Sci. Instrum. 2007 Nov; 78(11): 113504, 이것의 개시 내용은 그 전체로서 참조로서 통합된다)을 사용하여 결정될 수 있다. 플라즈마 내에 프로브를 삽입하고 그것에 전압을 인가할 경우, 전류가 상기 프로브를 통해 흐르고, 이것은 다음과 같이 계산될 수 있는 "이온 포화전류(ion saturation current)"라 불리며, 이어서 상기 플라즈마 밀도(Np)는 다음과 같이 계산될 수 있다:
Ii = e x Ne√(kTe/M) x exp(1/2)eA: Np=Ii√(M/kTe)/exp(1/2)eA, 여기서 Ii는 이온 포화전류[A]이고, A는 프로브의 표면적[㎡]이며, e는 전자 전하 [C]이며, Ne는 전자 밀도 [m- 3]이며, k는 볼쯔만 상수 [J/K]이며, Te는 전자 온도 [K]이며, M은 이온 질량 [Kg]이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라, 플라즈마 밀도와, 상부 표면 상에 형성된 막의 습식 식각율과 트렌치의 측벽들 상에 형성된 막의 습식 식각율 사이의 일반적 관계를 보여주는 그래프이다. 이 그래프에서, 상기 화학 저항성 특성들은 습식 식각율에 의해 대신된다. 상기 막의 상기 상부/바닥 표면 상에서, 플라즈마 충돌은 상기 막 표면에 수직하는 방향으로 일반적으로 행사되며, 반면에 상기 막의 상기 측벽들 상에서는 플라즈마 충돌은 상기 막 표면에 평행한 방향으로 일반적으로 행사된다. 트렌치의 상기 상부/바닥 표면들 상에 형성된 막의 상기 습식 식각율은, 상기 막 상에 행사된 상기 플라즈마 내에 포함된 이온들이 불순물들을 제거하고 상기 막의 치밀화를 야기하기 때문에 상기 플라즈마 밀도가 낮은 경우에는 작다. 그러나, 상기 플라즈마 밀도가 도 14에서 보여지는 바와 같이 증가함에 따라 상기 상부/바닥 표면들 상에 형성된 상기 막의 습식 식각율은 증가하며, 이것은 이온들의 도즈(dose)가 Si-N 결합의 분리를 증진시킬 만큼 높기 때문이다. 다른 한편, 상기 트렌치의 상기 측벽 표면들 상에 형성된 막의 습식 식각율은, 상기 막에 행사된 플라즈마 내에 포함된 이온들의 도즈가 불순물을 제거하고 상기 막의 치밀화를 유발하기에 충분하지 않기 때문에 상기 플라즈마 밀도가 낮은 경우에는 크다. 그러나, 상기 측벽 표면들 상에 형성된 상기 막의 습식 식각율은 플라즈마 밀도가 도 14에서 보여지는 바와 같이 증가함에 따라 감소된다. 환언하면, 상기 상부/바닥 표면들 상에 형성된 상기 막의 막 품질은 플라즈마 밀도가 증가함에 따라 열화되며, 반면에 상기 측벽 표면 상에 형성된 상기 막의 막 품질은 플라즈마 밀도가 증가함에 따라 향상된다. 따라서, 상기 상부/바닥 표면들 상의 상기 막의 막 품질(또는 막 특성들) 및 상기 측벽 상의 상기 막의 막 품질이 실질적으로 등가적인 상기 플라즈마 밀도에서의 임계 지점(threshold point)이 있으며, 즉 플라즈마 밀도와 상기 상부/바닥 표면들 상에 형성된 상기 막의 습식 식각율 사이의 관계를 보여주는 선과 상기 측벽들 상에 형성된 상기 막의 그것들은 도 14에서 보여지는 바와 같이 상기 임계 지점에서 교차한다. 상기 상부/바닥 표면들 상의 상기 막의 막 특성들과 상기 측벽 표면 상의 상기 막의 그것들은 상기 임계 지점에서 반전된다. 따라서, 상기 플라즈마 밀도를 조정함으로써, 막 성질들의 방향성을 갖는 막이 형성될 수 있다. 플라즈마 밀도가 상기 임계 지점보다 낮게 설정되는 경우, 상기 측벽들 상의 상기 막은 습식 식각에 의해 상기 상부/바닥 표면들 상의 상기 막보다 더 우세적으로 제거될 수 있으며, 반면에 상기 플라즈마 밀도가 상기 임계 지점보다 더 높게 설정되면, 상기 상부/바닥 표면들 상의 상기 막은 습식 식각에 의해 상기 측벽들 상의 상기 막 보다 더 우세하게 제거될 수 있다. 따라서, 원하는 층 구조가 제조될 수 있다.
도 14에서, 상기 교차 지점(임계 지점)은 전압의 인가 기간, 주파수, 압력, 상기 전극들 사이의 거리, 온도 등등에 따라 변경되며, 여기서 일반적으로 전압의 인가 기간이 더 길수록, 그리고 상기 압력이 더 낮을 수록 상기 교차 지점에서의 상기 플라즈마 밀도는 더 낮게 된다. 상기 압력, RF 전력, 전압 등이 일정할 경우, 도 14에서 보여지는 것에 실질적으로 유사한 관계가 습식 식각율과 평행한 전극들 사이의 RF 전력 사이에서 얻어질 수 있다. 상기 임계 지점은 본 개시물 및 관례적인 실험에 기초하여 단계들 (i) 및 (ii)에 앞서 결정될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 층 구조를 제조하는 방법은, 단계들 (i) 및 (ii)에 앞서서, 상기 임계 지점(기준 지점)을 결정하기 위해 다음 단계들을 반복한다: (a) 상기 전압이 변수로써 변화되는 것을 제외하고 단계 (i)에서와 동일한 조건들 하에서 유전체 막을 동시에 형성하는 단계, 및 (b) 단계 (ii)에서와 동일한 조전들 하에서 습식 식각에 의해 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분 및 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분중의 어느 하나이지만 양쪽 다는 아니게 실질적으로 제거하는 단계.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 층 구조를 제조하는 단계들을 보여주는 플로우차트이다. 단계 S11은 단계들 (a) 및 (b)에 대응하며, 단계들 S12 및 S13은 단계들 (i) 및 (ii)에 각각 대응한다. 단계 S11에서, 막의 상부/바닥 부분 및 막의 측벽 부분의 막 특성들을 반전시키기 위해 플라즈마 충돌을 위한 문턱 전압이 결정된다. 단계 S12에서, 상기 결정된 문턱 전압과 관련하여 조정된 전압에서 플라즈마 충돌을 사용함으로써, 막 성질들의 방향성을 갖는 유전체 막이 트렌치 위로 형성된다. 예를 들어, 상기 문턱 전압보다 높은 전압이 단계 S12에서 상기 전극들 사이에 인가될 경우, 상기 막의 상기 상부/바닥 부분의 습식 식각율은 상기 막의 측벽 부분의 것보다 더 높게 되며, 단계 S13에서 습식 식각에 의해 상기 막의 상기 측벽 부분보다 차라리 상기 막의 상기 상부/바닥 부분을 우세하게 제거하는 결과로 된다. 다른 한편, 상기 문턱 전압보다 낮은 전압이 단계 S12에서 상기 전극들 사이에 인가될 경우, 상기 막의 상기 측벽 부분의 습식 식각율은 상기 막의 상부/바닥 부분의 것보다 더 높게 되며, 단계 S13에서 습식 식각에 의해 상기 막의 상기 상부/바닥 부분보다 차라리 상기 막의 상기 측벽 부분을 우세하게 제거하는 결과로 된다.
이온 충돌이 평행한 전극 구성을 사용함이 없이, 예를 들어 저압 화학기상퇴적(LPCVD)에서 반응물을 사용함으로써 막 상에 행사될 경우, LPCVD에서 상기 반응물은 비대칭 이온 충돌을 생성하지 않기 때문에, 즉 막 성질들의 방향성을 생성하지 않기 때문에 도 14에서 보여지는 것과 같은 임계 지점이 얻어질 수 없다. 예를 들어, 미국 특허출원 공개번호 제2003/0029839호는 N2+와 같은 질소-함유 이온들이 질소-풍부(enriched)층을 형성하기 위해 주입되고, 상기 층의 습식 식각율을 감소시키기 위해 상기 층 내에서 Si-N 및 N-H 결합들을 촉진시키기 위해 후속하여 열적 어닐링이 따르는 LPCVD를 개시한다. 그에 반해서, 본 발명의 일부 실시예들에서, 질소를 사용하는 비대칭 플라즈마 충돌이 상부/바닥 층 상에 행사되며, 이것은 상기 층 내에서 질소를 풍부하게 하지 않지만, Si-N 결합들을 분리하고 그리고 상기 층의 밀도를 감소시켜서, 그리하여 트렌치의 측벽들 상에 형성된 상기 층의 습식 식각율과 비교하여 상기 상부/바닥 표면들 상에 형성된 상기 층의 습식 식각율을 증가시킨다. 위에서, Si-N 결합들이 분리될 때 Si 댕글링(dangling) 결합들 및 N 댕글링 결합들이 형성되며, 이것은 긍극적으로 수소에 의해 종료되고, N-H 결합들 및 Si-H 결합들을 형성하게 된다. Si-N 결합들의 분리의 결과로써, 상기 층의 밀도는 감소되고, 그리고 습식 식각율은 증가된다. 따라서, 일부 실시예들에서, 아무런 열적 어닐링(예를 들어 900℃에서)이 상기 상부/바닥 층의 치밀화를 방지하기 위해(즉, 상기 상부/바닥 층의 습식 식각율의 감소를 방지하기 위해) 단계들 (i) 및 (ii) 사이에서 수행되지 않는다. 나아가, 일부 실시예들에서, 이온들의 입사 에너지는 대략 200eV(플라즈마 포텐셜은 대략 100 내지 200V)보다 작으며, 이것은 미국 특허출원 공개번호 제2003/0029839호에 개시된 것(0.5 내지 20keV)보다 작다. LPCVD에서 상기 반응물과 같이, 열적 ALD 및 리모트 플라즈마 퇴적의 플라즈마들은 또한 비대칭 이온 충돌을 생성시키지 않기 때문에, 즉 막 성질들의 방향성을 생성하지 않기 때문에, 열적 원자층 퇴적(ALD)에서의 반응물 및 리모트 플라즈마 퇴적의 플라즈마는 도 14에서 보여지는 것과 같은 임계 지점을 형성하지 않는다. 나아가, 낮은 전자 온도 및 입사 이온들의 낮은 이온 운동에너지를 각는 표면 웨이브 플라즈마(SWP)와 같은 플라즈마가 사용될 경우, 이온 충돌의 효과는 매우 제한적이며, 따라서 막 열화는 발생하지 않으며, 그리고 따라서 막 성질들의 방향성을 생성시키기가 어렵다. 더 나아가, 플라즈마 충돌이 실리콘 옥사이드에 의해 구성된 막 상에 행사될 때조차 상기 실리콘 옥사이드 막의 막 품질은 열화되지 않으며, 따라서 막 성질의 방향성을 생성시키기가 어렵다.
일부 실시예들에서, 상기 플라즈마는 두 개의 전극들 중의 하나에 RF 전력을 인가함으로써 여기되는 용량성 결합 플라즈마(CCP)이다. 나아가, 일부 실시예들에서, 유도성 결합 플라즈마(ICP), 전자 사이클로트론 공명(ECR) 플라즈마, 마이크로웨이브 표면파 플라즈마, 헬리콘 웨이브 플라즈마, 등등이 상기 플라즈마로서 사용될 수 있으며, 여기서 바이어스 전압이 상기 플라즈마와 전극 사이에 dc 바이어스 전압을 증가시키기 위해 필요한 만큼 상기 전극들에 인가된다.
일부 실시예들에서, 상기 RF 전력은 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분 및 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분의 상기 화학 저항성 특성들이 실질적으로 등가적인 상기 기준 RF 전력보다 더 크며, 여기서 상기 습식 식각은 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분에 대하여 선택적으로 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분을 제거한다.
일부 실시예들에서, 상기 플라즈마는 수소 또는 헬륨보다 큰 원자 번호를 갖는 Ar, N2, 및/또는 O2 또는 다른 원자들의 플라즈마이다.
일부 실시예들에서, 상기 트렌치는 10 내지 50nm의 폭(전형적으로 15 내지 30 nm)(여기서, 상기 트렌치는 상기 폭과 실질적으로 동일한 길이를 가질 때, 이것은 홀/비아로서 지칭되며, 그것의 직경은 10 내지 50nm이다), 30 내지 200nm의 깊이(전형적으로 50 내지 150nm), 그리고 3 내지 20의 종횡비(전형적으로 3 내지 10)를 가진다.
일부 실시예들에서, 상기 유전체 막은 식각 방지막, 로우-k 스페이서, 또는 갭-필러(gap-filler)로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 단지 상기 측벽 부분만이 남아있는 경우, 상기 부분은 스페이서-한정 이중 패터닝(spacer-defined double patterning ; SDDP)로서 사용될 수 있으며, 단지 상기 상부/바닥 부분만이 남아있는 경우, 상기 부분은 배타적으로 측벽 층의 고체-상태 도핑(SSD ; solid-state doping)을 위해 사용한 마스크로서 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 단계 (i)는, (ia) 그것의 상부 표면에 트렌치를 갖는 기판을 상기 전극들 사이에 위치시키는 단계; 및 (ib) 반응물 가스로서 질소 가스를 사용하는 플라즈마-강화 원자층 퇴적(PEALD)에 의해 상기 기판 상에 상기 유전체 막을 퇴적하는 단계;를 포함하며, 여기서 상기 플라즈마는 상기 PEALD의 각 사이클에서 상기 두 개의 전극들 중의 하나에 RF 전력을 인가함으로써 여기되는 용량성 결합 플라즈마(CCP)이며, 상기 RF 전력은 단계 (ii)에서의 상기 습식 식각이 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분에 대하여 선택적으로 상기 유전체의 상기 상부/바닥 부분을 제거하도록 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분 및 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분의 상기 화학 저항성 특성들이 실질적으로 등가적인 상기 기준 RF 전력보다 크다. 위에서, 막 성질들의 방향성을 갖는 상기 막은 상기 막의 퇴적의 완료 후가 아니라, 상기 막이 퇴적되고 있음에 따라 형성된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 층 구조를 제조하는 단계들을 보여주는 플로우차트이다. 단계 S21은 단계 (ib)에 대응하며, 단계 S22는 단계 (ii)에 대응한다. 단계 S21에서, 막 성질들의 방향성을 갖는 유전체 막이 상기 문턱 전압보다 높은 전압에서 플라즈마 충돌을 사용하여 트렌치 위로 퇴적되며, 단계 S22에서 상기 막의 상부/바닥 부분이 상기 막의 측벽 부분보다 더 우세하게 제거되어, 실질적으로 상기 측벽 부분만이 상기 층 구조에서 남는다.
일부 실시예들에서, 단계 (i)는, (ia) 그것의 상부 표면에 트렌치를 갖는 기판을 상기 전극들 사이에 위치시키는 단계; 및 (ib) 반응물 가스로서 질소 가스를 사용하는 플라즈마-강화 원자층 퇴적(PEALD)에 의해 상기 기판 상에 상기 유전체 막을 퇴적하는 단계;를 포함하며, 여기서 상기 플라즈마는 상기 PEALD의 각 사이클에서 상기 두 개의 전극들 중의 하나에 RF 전력을 인가함으로써 여기되는 용량성 결합 플라즈마(CCP)이며, 상기 RF 전력은 단계 (ii)에서의 상기 습식 식각이 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분에 대하여 선택적으로 상기 유전체의 상기 상부/바닥 부분을 제거하도록 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분 및 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분의 상기 화학 저항성 특성들이 실질적으로 등가적인 상기 기준 RF 전력보다 크다. 위에서, 막 성질들의 방향성을 갖는 상기 막은 상기 막의 퇴적의 완료 후가 아니라, 상기 막이 퇴적되고 있음에 따라 형성된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 층 구조를 제조하는 단계들을 나타내는 플로우차트이다. 단계 S31은 단계 (ic)에 대응되고, 단계 S32는 단계 (ii)에 대응된다. 단계 S31에서, 막 특성들의 방향성을 갖는 유전체 막이 문턱전압보다 낮은 전압에서 플라즈마 충돌을 사용함에 의해 트렌치 상에 퇴적되며, 단계 S32에서, 상기 층 구조 내에 실질적으로 상부/바닥 부분만이 남도록 상기 막의 측벽 부분은 상기 막의 상부/바닥 부분보다 우세하게 제거된다.
일부 실시예들에서, 상기 유전체 막은 SiN 막 또는 SiON 막 또는 다른 Si-N 결합-함유막이다.
일부 실시예들에서, 상기 PEALD 또는 다른 퇴적 방법들은 전구체로서 아미노실란, 할로겐화 실란, 모노실란, 디실란으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 화합물들을 사용한다. 아미노실란 및 할로겐화 실란은 Si2Cl6, SiCl2H2, SiI2H2, 비스디에틸아미노실란(bisdiethylaminosilane), 비스디메틸아미노실란(bisdimethylaminosilane), 헥사에틸아미노디실란 (hexaethylaminodisilane), 테트라에틸아미노실란(tetraethylaminosilane), 타트-부틸아미노실란(tart-butylamonosilane), 비스타트-부틸아미노실란(bistart-butylamonosilane), 트리메틸실릴디에틸아민(trimehylsilyldiethylamine), 트리메틸실릴디에틸아민(trimethysilyldiethylamine), 및 비스디메틸아미노디메틸실란(bisdimethylaminodimethylsilane)을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
일부 실시예들에서, 단계 (i)는, (iA) 상부 표면 내에 트렌치를 갖는 기판 상에 유전체 막을 퇴적하는 단계; (iB) 상기 두 전극들 사이에 상기 기판을 놓는 단계; 및 (iC) 막을 퇴적하지 않고 상기 퇴적된 유전체 막의 표면을 처리하도록 상기 전극들 사이에 상기 플라즈마를 여기하는 단계를 포함하며, 상기 플라즈마는 상기 두 개의 전극들 중 하나에 RF 전력을 인가함에 의해 여기되는 용량성 결합 플라즈마(CCP)이고, 단계 (ii)에서의 습식 식각이 상기 유전체 막의 상부/바닥 부분을 상기 유전체 막의 측벽 부분에 대하여 선택적으로 제거하도록, 상기 RF 전력은 상기 유전체 막의 상부/바닥 부분 및 상기 유전체 막의 측벽 부분의 화학적 저항 특성들이 실질적으로 동등한 참조 RF 전력보다 더 높다. 위에서, 막 특성들의 방향성을 갖는 상기 막은 막의 퇴적 완료 이후에 상기 막을 처리하는 단계에 의해 형성된다. 위에서, 단계 (ii)는 순환적일 필요가 없는 후-퇴적 처리이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 층 구조를 제조하는 단계들을 나타내는 플로우차트이다. 단계 S41은 단계 (iA)에 대응되고, 단계 S42는 단계들 (iB) 및 (iC)에 대응되며, 단계 S43은 단계 (ii)에 대응된다. 단계 S41에서, 트렌치 상에 유전체 막이 퇴적되고, 상기 막은 막 특성들의 방향성을 이미 지니고 있을지라도, 막 특성들의 방향성을 가질 필요가 없다. 단계 S42에서, 상기 막의 상부/바닥 부분의 습식 식각 속도가 상기 막의 측벽 부분의 습식 식각 속도보다 높도록 문턱 전압보다 높은 전압에서 후-퇴적 처리로서의 플라즈마 충돌이 상기 막 상에 행사된다. 단계 S43에서, 상기 층 구조 내에 실질적으로 측벽 부분만이 남도록 상기 습식 식각에 의해 상기 막의 상부/바닥 부분이 상기 막의 측벽 부분보다 우세하게 제거된다. 상기 막이 상기 후-퇴적 처리 이전에 이미 퇴적되므로, 위에서 논의된 도 14에 도시된 것과 같이 상기 막 상의 플라즈마 충돌을 행사함에 의해 상기 측벽 부분의 습식 식각 속도가 퇴적된 상태의 막의 습식 식각 속도보다 더 높아지지 않기 때문에, 상기 문턱 전압보다 낮은 전압의 사용은 효과적이지 않을 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 퇴적된 유전체 막은 약 10 nm 또는 이하의 두께(일반적으로 대략 5 nm 또는 이하)를 갖는다. 처리될 상기 막이 대략 10 nm보다 더 두껍다면, 플라즈마 충돌은 상기 막의 바닥부에 도달하지 않으며, 즉 상기 두께 방향으로 전체적으로 상기 막의 습식 식각 속도를 조절하기 어렵다.
상기 후-퇴적 처리가 가해지는 상기 유전체 막은 플라즈마-강화 원자층 퇴적(PEALD), 열적 ALD, 저압 화학 기상 퇴적(PCVD), 리모트 플라즈마 퇴적, PECVD 등을 포함하는 임의의 적합한 퇴적 방법들에 의해 상기 기판 상에 퇴적될 수 있다. 바람직하게는, ALD가 대략 70% 이상과 같은(또는 80% 또는 90% 이상) 높은 콘포말리티를 제공할 수 있기 때문에 상기 유전체 막은 ALD에 의해 퇴적된다.
일부 실시예들에서, 상기 유전체 막을 퇴적하는 단계 이후 및 단계 (ii) 이전에 어닐링이 수행되지 않는다.
일부 실시예들에서, 상기 퇴적 사이클은 PEALD에 의해 수행될 수 있고, 그 일 사이클은 아래 표 1에 도시된 조건들 하에서 수행된다.
표 1 (수치들은 대략의 값임)
퇴적 사이클을 위한 조건들
기판 온도 100 내지 600℃ (바람직하게는 250 내지 550℃)
압력 10 내지 2000 Pa (바람직하게는 10 내지 800 Pa)
전구체 SiI2H2, 등
전구체 펄스 0.05 내지 10 초 (바람직하게는 0.2 내지 1 초)
전구체 퍼지 0.05 내지 10 초 (바람직하게는 0.2 내지 3 초)
반응물 N2 + H2 혼합물, 또는 NH3 + N2 혼합물
반응물의 유속(연속적) N2를 위하여 100 내지 20000 sccm (바람직하게는 1000 내지 3000 sccm);
H2 또는 NH3를 위하여 0 내지 6000 sccm (바람직하게는 0 내지 600 sccm)
(H2/N2 = 0 내지 0.5, 바람직하게는 0 내지 0.2)
캐리어 가스의 유속(연속적) Ar 또는 N2를 위하여 100 내지 5000 sccm (바람직하게는 1000 내지 3000 sccm)
희석 가스의 유속(연속적) Ar 또는 N2를 위하여 0 내지 10000 sccm (바람직하게는 0 내지 5000 sccm)
300-mm 웨이퍼를 위한 RF 전력 (13.56 MHz) 상부/바닥 부분의 WER보다 높은 측벽의 WER을 위하여 600 W 미만 (바람직하게는 100 내지 500 W);
측벽의 WER보다 높은 상부/바닥 부분의 WER을 위하여 600 W 이상 (바람직하게는 600 내지 1000 W)
RF 전력 펄스 500 내지 5000 W (바람직하게는 1000 내지 2000 W)
퍼지 0.05 내지 30 초 (바람직하게는 1 내지 5 초)
사이클들 성장 속도(상면 상의) 0.02 내지 0.06 nm/사이클
스텝 커버리지(측부/상부; 측부/바닥부) 20 내지 100%, 30 내지 100% (바람직하게는 50 내지 100%; 50 내지 100%)
전극들 사이의 거리 5 내지 30 mm (바람직하게는 7 내지 20 mm)
일부 실시예들에서, 상기 후-퇴적 처리는 아래의 표 2에 도시된 조건들 하에서 수행될 수 있다.
표 2 (수치들은 대략의 값임)
후-퇴적 처리를 위한 조건들
SiN 막의 두께 2 내지 15 nm (바람직하게는 5 내지 10 mm)
기판 온도 25 내지 600℃ (바람직하게는 100 내지 500℃)
압력 10 내지 2000 Pa (바람직하게는 100 내지 500 Pa)
반응물 N2, H2, NH3
반응물의 유속(연속적) N2를 위하여 100 내지 20000 sccm (바람직하게는 1000 내지 3000 sccm);
H2 또는 NH3를 위하여 0 내지 6000 sccm (바람직하게는 0 내지 600 sccm)
(H2/N2 = 0 내지 0.5, 바람직하게는 0 내지 0.2)
캐리어 가스의 유속(연속적) Ar 또는 N2를 위하여 100 내지 5000 sccm (바람직하게는 1000 내지 3000 sccm)
희석 가스의 유속(연속적) Ar 또는 N2를 위하여 0 내지 10000 sccm (바람직하게는 0 내지 5000 sccm)
300-mm 웨이퍼를 위한 RF 전력 (13.56 MHz) 600 W 이상 (바람직하게는 600 내지 1000 W)
RF 전력 인가의 기간 1 내지 600 초 (바람직하게는 30 내지 180 초)
전극들 사이의 거리 5 내지 30 mm (바람직하게는 7 내지 20 mm)
위에서, 상기 반응 챔버로 전구체가 투입되지 않지만, 캐리어 가스는 연속적으로 흐른다.
일부 실시예들에서, 습식 식각은 아래의 표 3에 도시된 조건들 하에서 수행될 수 있다.
표 3 (수치들은 대략의 값임)
습식 식각을 위한 조건들
식각 용액 HF 0.05 내지 5%
식각 용액 온도 10 내지 50℃ (바람직하게는 15 내지 30℃)
식각 기간 1 초 내지 5 분 (바람직하게는 1 내지 3 분)
식각 속도 0.1 내지 5 nm/min (바람직하게는 0.5 내지 2 nm/min)
습식 식각을 위하여, 임의의 통상의 장치들을 포함하는 임의의 적합한 단일-웨이퍼 타입 또는 뱃치 타입의 장치가 사용될 수 있다. 또한, 임의의 통상의 용액들을 포함하는 습식 식각을 위한 임의의 적합한 용액이 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 절연막은 다음과 같이 트렌치의 측벽 상에만 형성될 수 있다:
1) 트렌치 패턴을 구비하는 기판 상에 SiN 막을 형성하는 단계로서, 여기서 전구체를 투입하는 단계의 펄스 및 상기 기판을 플라즈마에 의해 여기된 질소 종들을 함유하는 대기 분위기에 노출하는 단계의 펄스가 반복되고, 상기 막의 상부/바닥 부분의 습식 식각 속도보다 상기 막의 측벽 부분의 습식 식각 속도가 더 낮기 위한 조건들 하에서 상기 플라즈마는 상기 기판 상에 상기 기판에 수직한 방향으로(이온들의 입사각이 상기 기판에 수직한) 플라즈마 충돌을 발휘하는 방식으로 여기되는, 상기 SiN 막의 형성 단계; 및
2) 습식 식각에 의해 상기 막의 상기 상부/바닥부을 제거하는 단계.
위의 공정 시퀀스에서, 상기 전구체는 연속적으로 공급되는 캐리어 가스를 사용하는 펄스 내에서 공급된다. 이는 흐름-통과 시스템(flow-pass system, FPS)을 사용하여 달성될 수 있고, 캐리어 가스 라인이 전구체 저장소(보틀)를 구비하는 우회 라인을 사용하여 제공되고, 메인 라인 및 우회 라인이 스위치되고, 캐리어 가스만이 반응 챔버로 투입되도록 의도될 때 우회 라인이 폐쇄되는 반면, 캐리어 가스 및 전구체 가스 모두가 반응 챔버로 투입되도록 의도될 때 메인 라인이 폐쇄되고 캐리어 가스가 우회 라인을 통해 흐르고, 전구체 가스와 함께 상기 보틀로부터 밖으로 흐른다. 이러한 방식으로, 캐리어 가스가 반응 챔버 내부로 연속적으로 흐를 수 있고, 메인 라인과 우회 라인을 스위칭함에 의해 펄스들로 전구체 가스를 운반시킬 수 있다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따라 흐름-통과 시스템(FPS)을 사용한 전구체 공급 시스템을 도시한다(검은 밸브들은 밸브들이 폐쇄된 것을 가리킨다). 도 1b의 (a)에 도시된 바와 같이, 전구체를 반응 챔버(도시되지 않음)로 투입할 때, 우선 Ar (또는 He)와 같은 캐리어 가스가 밸브들(b, c)을 구비하는 가스 라인을 통해 흐르고, 이후 보틀(저장소)(30)로 들어간다. 캐리어 가스는 보틀(30)로부터 밖으로 흐르는 한편 보틀(30) 내부에 증기압에 대응하는 양으로 전구체 가스를 운반하며, 밸브들(f, e)을 구비하는 가스 라인을 통해 흐르며, 이후 전구체와 함께 반응 챔버로 투입된다. 위에서, 밸브들(a, d)이 폐쇄된다. 도 1b의 (b)에 도시된 것과 같이, 캐리어 가스(불활성 가스)만을 반응 챔버로 투입할 때, 캐리어 가스는 보틀(30)을 우회하는 한편, 캐리어 가스는 밸브(a)를 구비하는 가스 라인을 통해 흐른다. 위에서, 밸브들(b, c, d, e, f)은 폐쇄된다.
상기 전구체는 캐리어 가스의 도움으로 제공될 수 있다. ALD가 자기-제한적 흡착 반응 공정이며, 퇴적되는 전구체 분자들의 수는 반응성 표면 사이트들의 개수에 의해 결정되고, 포화 이후의 전구체 노출에 독립적이며, 전구체의 공급은 반응성 표면 사이트들이 사이클마다 포화되도록 된다. 퇴적을 위한 플라즈마는 인 시츄로, 예를 들어 퇴적 사이클을 통틀어 연속적으로 흐르는 암모니아 가스 내에서 생성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 플라즈마는 원거리에서 생성될 수 있고, 상기 반응 챔버로 제공될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 각각의 퇴적 사이클의 각각의 펄스 또는 상은 바람직하게는 자기-제한적이다. 여분의 반응물들이 각각의 상에서 침투 가능한 구조물 표면들을 포화시키도록 공급된다. 표면 포화는 반응물이 모든 가능한 반응성 사이트들(예를 들어 물리적 사이즈 또는 "입체 장해(steric hindrance)" 제약들이 가해지는)을 차지하는 것을 보장하며, 따라서 훌륭한 스텝 커버리지를 보장한다. 일부 실시예들에서, 완전한 포화가 달성되지 않고, 기판 표면 상에 모노레이어보다 작게 흡착하도록 하나 또는 그 이상의 반응물들의 펄스 시간은 감소될 수 있다.
공정 사이클은 예를 들어 도 1a에 도시된 장치를 포함하는 임의의 적합한 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 도 1a는 본 발명의 일부 실시예들에서 사용 가능한, 요구되는 바와 같이 아래에 설명되는 시퀀스들을 수행하도록 프로그래밍된 컨트롤들과 결합한 PEALD 장치의 개략도이다. 이러한 도면에서, 평행한 한 쌍의 도전성 평판 전극들(4, 2)을 제공하고, 반응 챔버(3)의 내부(11)(반응 영역) 내에서 각각 마주보게 하고, 일 측에 HRF 전력(20)(13.56MHz 또는 27 MHz)를 인가하고, 다른 측(12)을 전기적으로 접지시킴에 의해, 플라즈마가 상기 전극들 사이에서 여기된다. 온도 조절기는 하부 스테이지(2)(하부 전극) 내에 제공되고, 그 위에 놓여진 기판(1)의 온도가 주어진 온도에서 일정하게 유지된다. 상부 전극(4)은 또한 샤워 플레이트로서 기능하며, 반응물 가스(및 불활성 가스) 및 전구체 가스가 가스 라인(21) 및 가스 라인(22) 각각을 통해, 및 샤워 플레이트(4)를 통해 반응 챔버(3) 내부로 도입된다. 추가적으로, 반응 챔버(3) 내에서, 배기 라인(7)을 구비하는 원형 덕트(13)가 제공되고, 이를 통해 반응 챔버(3)의 내부(11) 내의 가스가 배기된다. 추가적으로, 희석 가스가 가스 라인(23)을 통해 상기 반응 챔버(3) 내로 도입된다. 더욱이, 반응 챔버(3) 아래에 배치되는 전달 챔버(5)가 전달 챔버(5)의 내부(16)(전달 영역)를 통해 반응 챔버(3)의 내부(11) 내로 씰 가스를 도입하도록 씰 가스 라인(24)을 사용하여 제공되며, 여기서 반응 영역 및 전달 영역을 분리하기 위한 분리 플레이트(14)가 제공된다(웨이퍼가 전달 챔버(5) 내로 또는 이로부터 전달되는 게이트 밸브가 이러한 도면으로부터 생략된다). 전달 챔버는 또한 배기 라인(6)을 구비하여 제공된다. 일부 실시예들에서, 모든 단계들이 기판을 공기 또는 다른 산소-함유 대기에 노출하지 않고 연속적으로 수행될 수 있도록, 다수-성분 막의 퇴적 및 표면 처리가 동일한 반응 공간 내에서 수행된다. 일부 실시예들에서, 리모트 플라즈마 유닛이 가스를 여기하기 위하여 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 1a에 도시된 장치에서, 도 1b에 도시된 불활성 가스의 흐름 및 전구체 가스의 흐름을 스위칭하는 시스템이(앞서 설명된) 반응 챔버의 압력을 실질적으로 동요시키지 않고 펄스 내에서 전구체 가스를 도입하도록 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 듀얼 챔버 반응기(서로 인접하게 배치되는 웨이퍼들을 공정하기 위한 두 개의 섹션들 또는 칸들)이 사용될 수 있고, 반응물 가스 및 불활성 가스가 공유된 라인을 통해 공급될 수 있는 한편, 전구체 가스가 공유되지 않은 라인들을 통해 공급된다.
당업자는 상기 장치가, 다른 곳에서 설명되고 여기서 수행될 수 있는 퇴적 및 반응기 세정 공정들을 유발하도록 프로그래밍되거나 달리 구성되는 하나 또는 그 이상의 컨트롤러(들)(도시되지 않음)을 포함하는 것을 이해할 것이다. 컨트롤러(들)은, 당업자에 의해 이해될 것과도 같이, 다양한 파워 소스들, 가열 시스템들, 펌프들, 로봇들, 및 가스 흐름 컨트롤러들 또는 반응기의 밸브들과 통신된다.
본 발명은 아래의 실험예들을 참조하여 더 설명된다. 그러나, 실험예들은 본 발명을 한정하도록 의도되지 않는다. 조건들 및/또는 구조들이 특정되지 않는 실험예들에서, 당업자는 통상의 실험의 사실로서 본 개시의 관점에서, 이러한 조건들 및/또는 구조들을 즉각적으로 제공할 수 있다. 또한 특정한 실험예들 내에서 적용되는 수치들은 일부 실시예들에서 적어도 ±50%의 범위에 의해 변경될 수 있고, 수치들은 대략적인 값이다.
일부 실시예들에서, 절연막은 다음과 같이 트렌치의 측벽 상에만 형성될 수 있다:
1) 트렌치 패턴을 구비하는 기판 상에 SiN 막을 형성하는 단계(상기 막은 막 특성들의 방향성을 가지거나, 또는 가지지 않을 수 있다);
2) 상기 막의 측벽 부분의 습식 식각 속도가 상기 막의 상부/바닥 부분의 습식 식각 속도보다 더 낮기 위한 조건들 하에서 상기 플라즈마가 상기 기판 상에 상기 기판에 수직한 방향으로(이온들의 입사각이 상기 기판에 수직한) 플라즈마 충돌을 발휘하는 방식으로 여기되는 플라즈마로 상기 막을 처리하는 단계; 및
3) 습식 식각에 의해 상기 막의 상기 상부/바닥 부분를 제거하는 단계.
실험예들
실험예 1
트렌치들을 구비하는 Si 기판(Φ 300 mm) 상에 PEALD에 의해 SiN 막이 형성되었고, 그 일 사이클은 도 1a에 도시된 PEALD 장치 및 도 1b에 도시된 가스 공급 시스템(FPS)을 사용하여 아래의 표 4(퇴적 사이클)에 도시된 조건들 하에서 수행되었다.
상기 반응 챔버로부터 상기 기판을 꺼낸 이후에, 상기 기판에 아래의 표 4에 도시된 조건들 하에서 습식 식각이 가해졌다.
표 4 (수치들은 대략의 값임)
퇴적 사이클을 위한 조건들
기판 온도 400℃
압력 350 Pa
전구체 SiI2H2
전구체 펄스 0.3 초
전구체 퍼지 0.5 초
반응물 N2
반응물의 유속(연속적) 2000 sccm
캐리어 가스의 유속(연속적) N2 2000 sccm
희석 가스의 유속(연속적) 0 sccm
300-mm 웨이퍼를 위한 RF 전력 (13.56 MHz) 변수 (도 7을 보라)
RF 전력 펄스 3.3 초
퍼지 0.1 초
사이클들 성장 속도(상면 상의) 0.05 nm/사이클
사이클 수(상면 상의 막 두께) 200회 (10 nm)
스텝 커버리지(측부/상부; 측부/바닥부) 100%; 100%
트렌치 깊이/폭 (nm) 100/33 (AR=약 3)
전극들 사이의 거리 15 mm
습식 식각을 위한 조건들
식각 용액 0.5% HF
식각 용액 온도 20℃
식각 기간 2 분
식각 속도 변수 (도 7을 보라)
결과들은 도 7에 도시된다. 도 7은 상기 트렌치의 측벽들 상에 형성된 상기 막의 습식 식각 속도 및 상기 상면 상에 형성된 상기 막의 습식 식각 속도와, RF 전력 사이의 관계를 나타내는 그래프이며, 문턱(기준) RF 전력을 나타낸다. 도 7에 도시된 것과 같이, RF 전력이 증가할수록 상기 측벽 부분의 습식 식각 속도가 감소한 한편, 상기 RF 전력이 증가할수록 상기 상부/바닥 부분들의 습식 식각 속도가 증가하였고, 여기서 전자를 대표하는 선과 후자를 대표하는 선이 대략 600 W의 RF 전력에서 교차한다. 즉, 문턱 RF 전력은 대략 600 W였고, 상기 전극들 사이에 인가되는 RF 전력이 대략 600 W보다 높을 때 상기 막의 상부/바닥 부분들은 상기 막의 측벽 부분에 대하여 선택적으로 제거될 수 있는 반면, 상기 전극들 사이에 인가되는 RF 전력이 대략 600 W보다 낮을 때, 상기 막의 측벽 부분가 상기 막의 상부/바닥 부분들에 대하여 선택적으로 제거될 수 있음이 이해될 수 있다.
추가적으로, 상기 습식 식각 이전에, 상기 막의 상기 상부에 추가적인 분석들이 가해졌다: Si-N 피크 강도 및 밀도. 도 12는 RF 전력과 상기 SiN 막의 Si-N 피크 강도[au] 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 13은 RF 전력과 상기 SiN 막의 밀도[g/cm3] 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 12 및 도 13으로부터 볼 수 있듯이, 통상의 기술 지식(즉, RF 전력이 증가할 때 막의 치밀화가 일어난다)과는 반대로, 상기 SiN 막에 대한 비대칭 플라즈마 충돌은 RF 전력이 증가될 때 Si-N 결합들을 파괴하고, Si-N 결합들의 분해(dissociation)의 결과로서, 상기 막의 밀도가 감소하였고(밀도는 일반적으로 2.6 내지 3.2 g/cm3이다), 습식 식각에 의해 제거될 막 부분의 밀도가 습식 식각을 통해 잔류할 막 부분의 밀도보다 낮다.
실험예 2
SiN 막들이 표 5에 도시된 조건들 하에서 퇴적되었고, 실험예 1에서와 동일한 방식으로 문턱 전압은 대략 400 W인 것으로 결정되었다. 이후 SiN 막들에 표 5에 도시된 조건들 하에서 습식 식각이 가해졌다. 도 8은 실리콘 질화물 막들의 주사 투과 전자 현미경(scanning transmission electron microscope, STEM) 단면도들이다. 도 8로부터 볼 수 있듯이, RF 전력이 700 W였을 때, 상기 막의 상부/바닥 부분들은 습식 식각에 의해 선택적으로 제거되었고, 상기 트렌치의 상면 및 바닥부 상에 실질적으로 막이 잔류하지 않았다(잔류 막이 관찰되지 않았다). RF 전력이 500W였을 때, 상기 막의 상부/바닥 부분들은 습식 식각에 의해 상기 막의 측벽 부분에서보다 더욱 우세하게 제거되었으나, 잔류막이 상기 트렌치의 상면과 바닥부에서 잔류한 반면 막의 측벽 부분는 대부분 잔류하였다. RF 전력이 300 W였을 때, 상기 막의 측벽 부분는 습식 식각에 의해 상기 막의 상부/바닥 부분들보다 더욱 우세하게 제거되었고, 상기 측벽의 일부 영역들 내에 잔류막이 잔류하지 않은 반면, 상기 막의 상부/바닥 부분들은 대부분 잔류하였다.
표 5 (수치들은 대략의 값임)
퇴적 사이클을 위한 조건들
기판 온도 200℃
압력 350 Pa
전구체 비스디에틸아미노실란
전구체 펄스 0.2 초
전구체 퍼지 3 초
반응물 N2
반응물의 유속(연속적) 2000 sccm
캐리어 가스의 유속(연속적) Ar 2000 sccm
희석 가스의 유속(연속적) 0 sccm
300-mm 웨이퍼를 위한 RF 전력 (13.56 MHz) 변수 (도 8을 보라)
RF 전력 펄스 3 초
퍼지 0.1 초
사이클들 성장 속도(상면 상의) 0.02 nm/사이클
사이클 수(상면 상의 막 두께) 500회 (10 nm)
스텝 커버리지(측부/상부; 측부/바닥부) 30%; 30%
트렌치 깊이/폭 (nm) 100/33 (AR=약 3)
전극들 사이의 거리 13 mm
습식 식각을 위한 조건들
식각 용액 0.05% HF
식각 용액 온도 20℃
식각 기간 4 분
식각 속도 변수 (도 8을 보라)
실험예 3
SiN 막들이 RF 전력이 880 W였던 것을 제외하면 실험예 1에서와 동일한 방식으로 퇴적되었다. 이후 SiN 막들에 실험예 1에서와 동일한 조건들 하에서 습식 식각이 가해졌다. 도 9는 습식 식각 이후의 상기 SiN 막의 주사 투과 전자 현미경(scanning transmission electron microscope, STEM) 단면도의 사진을 나타낸다. 도 9로부터 볼 수 있듯이, 상기 트렌치의 상면 및 바닥부 상에 실질적으로 막이 잔류하지 않았다(잔류 막이 관찰되지 않았다).
실험예 4(예언적 실험예 )
트렌치들을 구비하는 Si 기판(Φ 300 mm) 상에, RF 전력이 600 W인 것을 제외하면 실험예 1에서와 동일한 방식으로 PEALD에 의해 SiN 막이 형성되었다. 그 이후, 동일한 반응기 내에서 상기 막이 아래의 표 6에 도시된 조건들 하에서 플라즈마로 처리되었고, 여기서 RF 전력은 문턱 RF 전력보다 더 높은 800 W이며, 이에 따라 상기 트렌치의 상면 및 상기 트렌치의 바닥면에 손상을 유발하고 상기 막 품질을 저하시킨다. 상기 반응 챔버로부터 상기 기판을 꺼낸 이후에, 상기 기판에 아래의 표 6에 도시된 조건들 하에서 습식 식각이 가해진다.
표 6 (수치들은 대략의 값임)
표면 처리를 위한 조건들
기판 온도 400℃
압력 350 Pa
반응물 N2
반응물의 유속(연속적) 2000 sccm
캐리어 가스의 유속(연속적) 2000 sccm
희석 가스의 유속(연속적) 0 sccm
300-mm 웨이퍼를 위한 RF 전력 (13.56 MHz) 880 W
RF 전력 인가의 기간 60 초
전극들 사이의 거리 15 mm
습식 식각을 위한 조건들
식각 용액 0.5% HF
식각 용액 온도 20℃
식각 기간 2 분
식각 속도 6 nm/min, 0.2 nm/min
도 10은 상기 실리콘 막의 단면도를 나타낸다. 기판(51) 내에 형성된 트렌치의 측벽(51) 상에 형성된 상기 막의 일부분(52)이 실질적인 플라즈마 충돌을 받지 않으므로, 상기 일부분(52)은 막 특성들을 유지하며 습식 식각 이후에 잔류한다. 반대로, 상면(51b) 상에 형성된 상기 막의 일부분과 바닥면(51a) 상에 형성된 상기 막의 일부분이 플라즈마 충돌을 받기 때문에, 상기 일부분들은 막 특성들이 저하되고 습식 식각 이후에 제거된다.
실험예 5(예언적 실험예 )
트렌치들을 구비하는 Si 기판(Φ 300 mm) 상에, PEALD에 의해 SiN 막이 형성되었고, 그 일 사이클은 도 1a에 도시된 PEALD 장치 및 도 1b에 도시된 가스 공급 시스템(FPS)을 사용하여 아래의 표 7(퇴적 사이클)에 도시된 조건들 하에서 수행되었다.
상기 반응 챔버로부터 상기 기판을 꺼낸 이후에, 상기 기판에 아래의 표 7에 도시된 조건들 하에서 습식 식각이 가해진다.
표 7 (수치들은 대략의 값임)
퇴적 사이클을 위한 조건들
기판 온도 400℃
압력 350 Pa
전구체 SiI2H2
전구체 펄스 0.3 초
전구체 퍼지 0.5 초
반응물 N2
반응물의 유속(연속적) 2000 sccm
캐리어 가스의 유속(연속적) N2 2000 sccm
희석 가스의 유속(연속적) 0 sccm
300-mm 웨이퍼를 위한 RF 전력 (13.56 MHz) 100 W
RF 전력 펄스 3.3 초
퍼지 0.1 초
사이클들 성장 속도(상면 상의) 0.05 nm/사이클
사이클 수(상면 상의 막 두께) 200회 (10 nm)
트렌치 깊이/폭 (nm) 100/33 (AR=약 3)
스텝 커버리지(측부/상부; 측부/바닥부) 100%; 100%
전극들 사이의 거리 15 mm
습식 식각을 위한 조건들
식각 용액 0.5% HF
식각 용액 온도 20℃
식각 기간 2 분
식각 속도 0.3 nm/min, 2.4 nm/min
도 11은 상기 실리콘 막들의 단면도를 나타낸다. RF 전력이 문턱 RF 전력(600 W일 것으로 기대되는)보다 더 낮은 100 W이므로, 습식 식각에 의해 상기 막의 측벽 부분가 상기 막의 상부(53b) 및 상기 막의 바닥부(53a)에 대하여 선택적으로 제거되고, 습식 식각 이후에 오직 상부/바닥 부분들(53a, 53b)만이 잔류한다. 이러한 막은 캡핑막으로서 사용될 수 있다.
본 발명의 사상을 벗어나지 않고 다수의 다양한 변경들이 만들어질 수 있음이 당업자들에게 이해될 것이다. 그러므로 본 발명의 형태들이 오직 도시적인 것이며 본 발명의 범위를 한정하도록 의도되지 않음이 명백히 이해되어야 한다.

Claims (17)

  1. 기판의 상부 표면에 형성된 트렌치에 Si-N 결합을 함유하는 유전체 막에 의해 구성된 층 구조를 제조하는 방법으로서,
    (i) 상기 상부 표면, 그리고 상기 트렌치의 바닥 표면 및 측벽들 상에 Si-N 결합을 함유하는 유전체 막을 동시에 형성하는 단계로서, 상기 상부 표면 및 상기 바닥 표면 상에 형성된 상기 유전체 막의 상부/바닥 부분과 상기 측벽들 상에 형성된 상기 유전체 막의 측벽 부분은 상기 기판이 두 개의 전극들에 평행하게 위치하는 상기 두 개의 전극들 사이에 전압을 인가함으로써 여기되는 플라즈마의 충돌에 의해 상이한 화학 저항성 특성들이 주어지는, 상기 단계; 및
    (ii) 상기 상이한 화학 저항성 특성들에 따라서 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분과 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분 중의 하나를 다른 것보다 더 우세하게 제거하는 습식 식각에 의해 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분 및 상기 측벽 부분 중의 어느 하나를 그러나 양쪽 모두는 아니게 실질적으로 제거하는 단계;를 포함하는 층 구조를 제조하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마는 Ar, N2, 또는 O2인 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마는 상기 두 개의 전극들 중의 하나에 RF 전력을 인가함으로써 여기되는 용량성 결합 플라즈마(CCP)인 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 RF 전력은 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분 및 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분의 상기 화학 저항성 특성들이 실질적으로 등가인 기준 RF 전력보다 더 크며, 상기 습식 식각은 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분에 대하여 선택적으로 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    단계들 (i) 및 (ii)에 앞서, 상기 기준 RF 전력을 결정하기 위해 다음의,
    RF 전력이 변수로서 변화되는 것을 제외하고, 단계 (i)에서와 동일 조건들 하에서 유전체 막을 동시에 형성하는 단계; 및
    단계 (ii)에서와 동일 조건들 하에서 습식 식각에 의해 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분 및 상기 측벽 부분 중의 어느 하나를 그러나 양쪽 모두는 아니게 실질적으로 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유전체 막은 SiN 막인 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 습식 식각은 플루오르화 수소(HF) 용액을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 단계 (i)는,
    상부 표면에 트렌치를 갖는 기판을 상기 전극들 사이에 위치시키는 단계; 및
    반응물 가스로서 질소 가스를 사용하는 플라즈마-강화 원자층 퇴적(PEALD)에 의해 상기 기판 상에 상기 유전체 막을 퇴적하는 단계;를 포함하며, 상기 플라즈마는 상기 PEALD의 각 사이클에서 상기 두 개의 전극들 중의 하나에 RF 전력을 인가함으로써 여기되는 용량성 결합 플라즈마(CCP)이며, 상기 RF 전력은 단계 (ii)에서의 상기 습식 식각이 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분에 대하여 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분을 선택적으로 제거하도록 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분 및 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분의 상기 화학 저항성 특성들이 실질적으로 등가인 기준 RF 전력보다 더 큰 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 PEALD는 전구체로서 아미노실란, 할로겐화 실란, 모노실란, 또는 디실란을 사용하는 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    단계들 (i) 및 (ii) 사이에 아무런 어닐링이 수행되지 않는 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  11. 청구항 1에 있어서, 단계 (i)는,
    상부 표면에 트렌치를 갖는 기판을 상기 전극들 사이에 위치시키는 단계; 및
    반응물 가스로서 질소 가스를 사용하는 플라즈마-강화 원자층 퇴적(PEALD)에 의해 상기 기판 상에 상기 유전체 막을 퇴적하는 단계;를 포함하며, 상기 플라즈마는 상기 PEALD의 각 사이클에서 상기 두 개의 전극들 중의 하나에 RF 전력을 인가함으로써 여기되는 용량성 결합 플라즈마(CCP)이며, 상기 RF 전력은 단계 (ii)에서의 상기 습식 식각이 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분에 대하여 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분을 선택적으로 제거하도록 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분 및 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분의 상기 화학 저항성 특성들이 실질적으로 등가인 기준 RF 전력보다 더 작은 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 PEALD는 전구체로서 아미노실란, 할로겐화 실란, 모노실란, 또는 디실란을 사용하는 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  13. 청구항 1에 있어서, 단계 (i)는,
    상부 표면에 트렌치를 갖는 기판 상에 유전체 막을 퇴적시키는 단계;
    상기 두 개의 전극들 사이에 상기 기판을 위치시키는 단계; 및
    막을 퇴적시킴이 없이 상기 퇴적된 유전체 막의 표면을 처리하기 위해 상기 전극들 사이에 상기 플라즈마를 여기시키는 단계;를 포함하며, 상기 플라즈마는 상기 두 개의 전극들 중의 하나에 RF 전력을 인가함으로써 여기되는 용량성 결합 플라즈마(CCP)이며, 상기 RF 전력은 단계 (ii)에서의 상기 습식 식각이 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분에 대하여 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분을 선택적으로 제거하도록 상기 유전체 막의 상기 상부/바닥 부분 및 상기 유전체 막의 상기 측벽 부분의 상기 화학 저항성 특성들이 실질적으로 등가인 기준 RF 전력보다 더 큰 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 유전체 막은 원자층 퇴적(ALD)에 의해 상기 기판 상에 퇴적되는 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 ALD는 플라즈마-강화 ALD(PEALD)이며, 단계 (i)는 동일 챔버 내에서 그것의 전체가 수행되는 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 유전체 막을 퇴적한 후에 그리고 단계 (ii) 전에 아무런 어닐링이 수행되지 않는 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 퇴적된 유전체 막은 10 nm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 층 구조를 제조하는 방법.

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