KR940011741B1 - 화학증착법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

화학증착법
제1도는 종래의 CVD방법에 의해 형성된 SiO2층에 대해 행해진 SIMS의 분석결과의 그래프.
제2도는 본 발명에 따른 CVD방법을 시행하는데 사용되는 플라즈마 CVD장치를 도시하는 다이어그램.
제3도는 본 발명에 따른 CVD방법의 첫번째 실시예에 의해 형성된 SiO2층에 대해 행해진 SIMS의 분석결과의 그래프.
제4도는 본 발명에 따른 CVD방법의 두번째 실시예에 의해 형성된 PSG층에 대해 행해진 SIMS의 분석결과의 그래프.
제5도 내지 제7도도는 종래의 CVD방법에 의해 형성된 PSG층에 대해 행해진 SIMS의 분석결과의 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : RF공급원 2 : 체임버
3 : RF전극 4 : 스테이지
5 : 밸브군 10 : Si웨이퍼
[발명의 배경]
본 발명은 화학증착법, 더 상세히는 플루오르를 함유하는 가스를 사용해서 플라즈마 셀프-클리닝(plasma self-cleaning)을 행하는 종류의 화학증착장치에 채용되는 화학증착법에 관한 것이다.
근래에 고 산출고의 화학증착(CVD)장치가 요구되고 있다. 이 때문에 CVD장치의 휴지시간을 최소화하기 위해서 CVD장치의 체임버내에 플라즈마 셀프-클리닝이 사용되고 있다.
종래의 CVD장치에서는 플라즈마 셀프-클리닝이 플루오르를 함유하는 가스를 사용하여 행해졌다. 그후 웨이퍼상에 CVD층을 형성하기 전에, 체임버의 내부를 CVD층과 동일한 물질로 수 미크론 두께로 피복함으로써 플라즈마 셀프-클리닝후에 체임버내에 잔류하는 플루오르 가스의 작용을 억압하였으나 충분하지 못했다.
특히, CVD층이 SiO2층 또는 포스포-실리케이트 글래스(PSG)층인 경우에 플라즈마 셀프-클리닝에 사용한 CF4, SF6, NF3등을 포함하는 가스를 제거 또는 충분히 억압하는 것은 불가능했다. 이러한 이유때문에 웨이퍼상에 형성되는 SiO2또는 PSG층내에 플루오르가 불가피하게 혼입되었다.
CVD에 의해 Si웨이퍼상에 SiO2층이 형성된 경우의 예를 설명한 것이다. 먼저 NF3가스를 사용하여 플라즈마 셀프-클리닝을 한다.
그후, Si웨이퍼상에 SiO2층을 형성하기 전에, CVD장치의 체임버내에 3 미크론 두께로 SiO2층을 형성시킨다. 그후 CVD에 의해 Si웨이퍼상에 SiO2층이 형성된다.
제1도는 CVD에 의해 Si웨이퍼상에 형성된 SiO2층에 대해 행해진 세컨더리 이온매스 스펙트로메트리(SIMS)의 분석결과를 나타낸다.
제1도에서 보는 바와 같이 고농도의 플루오르가 SiO2층에 혼합된다.
따라서 종래의 CVD방법에 따르면, SiO2층, PSG층등 내에 플루오르가 혼입되어 층의 질이 저하되는 문제가 있었다.
[발명의 개요]
따라서 본 발명의 일반적인 목적은 상기 문제점이 제거된 신규하고 유용한 CVD방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 보다 구체적인 목적은 플루오르를 함유하는 가스를 사용하며 체임버내에서 플라즈마 셀프,-클리닝을 하는 단계, 실리콘 및 질소를 포함하는 물질의 제1층에 의해 체임버의 내부를 피복하는 단계, 그리고 화학증착에 의해 체임버 내부의 소정의 표면상(→예컨대 실리콘 웨이퍼상)에 주성분이 질소가 아닌 물질로 이루어진 제2층을 형성하는 단계를 포함하는 CVD방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 CVD방법에 따르면 플라즈마 셀프-클리닝 후에 체임버내에 잔류하는 플루오르가스를 확실하게 제거 또는 억압하기 위하여 체임버의 내부를 제1층에 의해 피복한다. 이 때문에 제2층에 혼입되는 플루오르의 양이 종래 CVD방법에 비해 실질적으로 억압된다. 제2층내의 불순물의 양은 극히 적고 제2층은 균일하다.
본 발명의 다른 목적 및 특징은 도면을 참조해서 다음의 설명을 읽으면 명백해진다.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]
제2도는 본 발명에 따른 CVD방법의 시행에 사용되는 플라즈마 CVD장치를 일반적으로 도시하는 것이다. 편의상, 본 발명에 따른 CVD방법의 제1실시예에 있어서 제2도에 도시된 플라즈마 CVD장치의 사용에 의해 Si웨이퍼상에 SiO2층을 형성하는 것으로 가정한다. 플라즈마 CVD장치는 RF공급원(1), 체임버(2), RF전극(3), 스테이지(4) 및 밸브군(5)으로 일반적으로 구성된다. Si웨이퍼는 체임버(2)내의 스테이지(4) 위에 배치된다.
먼저 첫번째 단계로 플라즈마 셀프-클리닝은 다음과 같이 시행된다.
즉 체임버(2)내의 압력은 0.5Torr로 설정되고 NF3가스는 100cc/min의 유속으로 공급하며, RF공급원(1)은 13.56㎒의 무선주파수(RF) 및 300W로 작동시킴으로써 플라즈마 셀프-클리닝이 행해진다.
그후 두번째 단계로 체임버(2)내의 압력을 1Torr로 설정하고 SiH4가스를 20cc/min의 유속으로 공급하며, NH3가스를 100cc/min의 유속으로 공급하고, N2가스를 200cc/min의 유속으로 공급한다. 또한 RF공급원(1)은 13.56㎒의 RF 및 300W로 작동시킨다. 그 결과 제1층인 플라즈마 SiN층이 체임버(2)의 내부벽에 0.3미크론의 두께로 피복된다. 계속해서 세번째 단계로, Si웨이퍼(10)를 체임버(2)내의 스테이지(4)상에 배치하고 체임버(2)내의 압력을 1Torr로 설정한다. 웨이퍼의 온도는 400℃로 설정된다. 또한 SiN4가스를 5cc/min의 유속으로 공급하고 N2O가스를 250cc/min의 유속으로 공급하고 N2가스를 50cc/min의 유속으로 공급한다. RF공급원(1)은 13.56㎒의 RF 및 300W로 작동시킨다. 그 결과, Si웨이퍼상에 제2층인 SiO2층이 1미크론의 두께로 형성한다. 제2츠에는 불순물 정도의 수준으로 적은 양의 질소가 포함될 수 있다.
제3도는 본 실시예에 의해 Si웨이퍼상에 형성되는 SiO2층에 대해 행해지는 SIMS의 분석결과를 도시한다. 제3도 및 제1도를 대비한 것으로부터 알 수 있는 바와같이, 본 실시예에서는 종래의 경우와 비교해서 Si웨이퍼(10)상에 형성되는 SiO2층에 혼입되는 플루오르의 양이 극히 적다.
다음에 본 발명에 따른 CVD방법의 두번째 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는 제2도에 도시된 플라즈마 CVD장치를 사용하여 Si웨이퍼상에 PSG층이 형성된다.
첫째, 다음의 조건하에 80초 동안 플라즈마 셀프-클리닝을 한다. 즉, 체임버(2)내의 압력을 약 0.5Torr로 설정하고 NF3가스를 300SCCM의 유속으로 공급하고 N2O가스를 150SCCM의 유속으로 공급한다. RF공급원(1)은 13.56㎒의 RF 및 500W로 작동한다. 체임버(2)내의 온도는 350℃로 설정된다.
둘째, 다음의 조건하에 15초동안 SiN층이 체임버(2)의 내부에 피복된다. 체임버(2)내의 압력은 3Torr로 설정되고 SiH4가스는 130SCCM의 유속으로 공급하고 NH3가스를 60SCCM의 유속으로 공급되고 N2가스는 500SCCM의 유속으로 공급된다. RF공급원(1)은 13.56㎒의 RF 및 350W로 작동한다. 체임버(2)내의 온도는 350℃로 설정된다. 그 결과, 체임버(2)의 내부에 플라즈마 SiN층이 약 1500Å의 두께로 피복된다.
셋째, 체임버(2)내의 스테이지(4)상에 Si웨이퍼(10)를 배치하고 체임버(2)내의 압력을 3Torr로 설정한다. 웨이퍼의 온도는 350℃로 설정한다.
또한, SiH4가스는 50SCCM의 유속으로 공급되고 N2O가스는 1300SCCM의 유속으로 공급되고 Ar가스내의 PH3가스 1%를 포함하는 가스는 800SCCM의 유속으로 공급된다. RF공급원(1)은 13.56㎒의 RF 및 100W로 작동한다. 이 공정은 15초동안 진행된다. 그 결과, Si웨이퍼(10)상에 제2층인 약 2000Å두께의 PSG층이 형성된다.
제2층에는 질소가 불순물 수준정도의 적은 양으로 포함될 수 있다.
제4도는 본 실시예에 의해 Si웨이퍼(10)상에 형성되는 PSG층에 대해 시행한 SIMS의 분석결과를 도시한다. 제3도로부터 알 수 있는 바와 같이, Si웨이퍼(10)상에 형성되는 PSG층에 혼입되는 플루오르의 양은 극히 적다.
대조를 위한 목적으로서 제5도 내지 제7도는 종래의 CVD방법에 의해 형성된 PSG층에 대해시행된 SIMS의 분석결과를 도시하다. 종래의 CVD방법에 따르면, 플라즈마 셀프-클리닝 및 Si웨이퍼상의 PSG층의 형성은 두번째 실시예와 같은 조건하에서 행하는 것으로 한다. 그러나 종래의 CVD방법에 따르면 플라즈마 셀프ㅡ클리닝후, Si웨이퍼상에서 PSG층의 형성전에 체임버의 내부에 PSG층이 피복된다. PSG층은 다음의 조건하에 체임버의 내부에 피복된다. 즉, 체임버내의 압력은 3Torr로 설정하다. 웨이퍼의 온도는 350℃로 설정한다. SiH4가스는 40SCCM의 유속으로 공급되고 N2O가스는 1300SCCM의 유속으로 공급되고 PH3는 800CCM의 유속으로 공급된다. RF공급원은 13.56㎒의 RF 및 100W로 작동한다. 이 방법을 15초, 30초, 및 60초동안 시행한다.
제5도, 제6도 및 제7도는 체임버내에 PSG층을 형성하는 방법을 15초, 30초 및 60초 동안 시행하는 세 경우에 대해서 종래의 CVD방법에 의해 형성된 PSG층에 대해 행해진 SIMS의 분석결과를 도시한다. 제5도 내지 제7도로부터 알 수 있는 바와 같이, 체임버내에 PSG층을 형성하는 방법의 시간길이에 불구하고 SI웨이퍼상에 형성되는 PSG층에 혼입되는 플루오르의 양은 상당히 많다. 그러나 제4도와 제5도 내지 제7도의 비교에 의해 알 수 있는 바와 같이, 두번째 실시예에 따라서 Si웨이퍼(10)상에 형성된 PSG층에 혼입되는 플루오르의 양은 종래의 경우와 비교해서 극히 적다.
CVD방법에 의해 웨이퍼상에 형성되는 층에 혼입되는 플루오르의 양의 감소효과는 체임버의 내부가 실리콘(Si) 및 질소(N)를 포함하는 제1층이 적어도 1000Å의 두께로 피복되었을 때 현저하다.
또한 체임버의 내부에 피복되는 제1층은 SiN, SiON 및 SiBN을 포함하는 물질의 군에서 선택될 수 있다.
한편 본 발명은 이들 실시예에만 한정되지 않으며 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 여러가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (5)

  1. 플루오르-함유 가스를 사용한 플라즈마 셀프-클리닝을 행하는 것을 포함하는 화학증착법에 있어서, 플루오르를 함유하는 가스를 사용하여 체임버(2)내에서 플라즈마 셀프-클리닝을 행하는 단계; 실리콘 및 질소를 포함하는 물질의 제1층에 의해 체임버(2)의 내부를 피복하는 단계; 및 체임버(2)내부의 소정 표면상에 화학증착에 의해 질소가 주성분이 아닌 물질로 이루어진 제2층을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학증착법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1층은 SiN, SiON 및 SiBN으로 구성된 군으로 부터 선택되는 물질인 것을 특징으로 하는 화학증착법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2층은 이산화규소(SiO2) 및 포스포-실리케이트 글래스(PSG)로 구성된 군으로부터 선택되는 물질인 것을 특징으로 하는 화학증착법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 소정의 표면이 규소(Si)로 만들어진 것을 특징으로 하는 화학증착법.
  5. 제1항에 있어서, 체임버(2)의 내부를 피복하는 제1층을 적어도 약 1000Å의 두께로 피복하는 것을 특징으로 하는 화학증착법.
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