KR960009977B1 - Forming method of sacrificial oxide film for semiconductor device - Google Patents

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엄금용
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현대전자산업 주식회사
김주용
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Abstract

The sacrificial oxide film is prepared by loading wafer in the tube of 500-650deg.C; oxidizing in the dry state on using O2 and dichloroethylene at 700-800deg.C; oxidizing in the wet state using O2, H2 and dichloroethylene at 700-800deg.C; purifying O2 and N2 at 700-800deg.C and then dropping the temp. to 500-650deg.C and unloading the wafer.

Description

반도체 소자의 희생 산화막 형성 방법Method for forming sacrificial oxide film of semiconductor device

제1도는 종래기술에 따른 희생 산화막 형성 공정 그래프1 is a graph of a sacrificial oxide film forming process according to the prior art

제2도는 본 발명에 따른 희생 산화막 형성 공정 그래프2 is a graph showing a sacrificial oxide film formation process according to the present invention.

본 발명은 반도체 소자의 제조 공정 중 게이트 산화막의 특성을 향상시키기 위한 것으로, 특히 반도체 소자의 희생 산화막 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is to improve the characteristics of a gate oxide film during a semiconductor device manufacturing process, and more particularly, to a method of forming a sacrificial oxide film of a semiconductor device.

일반적으로 반도체 소자에서 LOCOS(local oxidation of silicon)공정에 의해 필드 산화막을 형성한 후에 마스크 역활을 하는 질화막 및 폴리실리콘막을 제거하는 식각공정에서 완전히 제거되지 않은 Si3N4가 남게 되며 상기 Si3N4는 후속공정인 게이트 산화막을 형성하는 공정에서 NH3를 생성하고 상기 NH3는 실리콘 기판의 실리콘 입자와 반응하여 Si3N4입자를 실리콘 기판 내부에 만든다.In general, after forming a field oxide film by a LOCOS process in a semiconductor device, Si 3 N 4, which is not completely removed, remains in the etching process of removing the nitride film and the polysilicon film, which act as a mask, and the Si 3 N 4 generates NH 3 in a subsequent step of forming a gate oxide film, and the NH 3 reacts with the silicon particles of the silicon substrate to form Si 3 N 4 particles inside the silicon substrate.

따라서, 잔류시 게이트 산화막의 파괴 원인이 되는 Si3N4입자 및 실리콘 기판이 함유한 결함을 제거하기 위해 산화공정을 통하여 일정두께로 회생 산화막을 성장 시키고 상기 희생 산화막을 제거하는 공정을 수행한후 게이트 산화막을 성장 시키는 공정을 실시하게 된다.Therefore, in order to remove defects contained in the Si 3 N 4 particles and the silicon substrate which cause the gate oxide film to break when remaining, the regenerative oxide film is grown to a predetermined thickness through an oxidation process and the sacrificial oxide film is removed. A process of growing a gate oxide film is performed.

종래의 희생 산화막 형성 방법은 도면 제1도에 나타난 바와 같이 800℃의 온도를 갖는 챔버(chamber)에 웨이퍼를 로딩(loading)시킨 다음, 상기 챔버내의 온도를 900℃로 상승시켜 건식 및 습식산화 공정을 순착적으로 실시하여 300~600Å정도의 희생 산화막을 성장 시키고 800℃의 온도에서 웨이퍼를 언로딩(unloading)시켰다.In the conventional sacrificial oxide film formation method, as shown in FIG. 1, a wafer is loaded into a chamber having a temperature of 800 ° C., and then the temperature in the chamber is raised to 900 ° C. to dry and wet oxidation processes. Was carried out in a sequential manner to grow a sacrificial oxide film of about 300 ~ 600Å and unloading the wafer at a temperature of 800 ℃.

그러나, 상기 종래기술과 같이 300~600Å정도의 희생 산화막을 성장 시키고 제거하여도 필드 산화막을 형성하기 위해 사용되는 마스크용 질화막 및 폴리실리콘막을 제거하는 공정 등에 의해 생성된 Si3N4및 실리콘 내부에 함유된 결함을 충분히 제거할 수 없으며, 900℃의 높은 온도에서 희생 산화막이 성장됨으로 인해 소자(device)에서 누설전류를 유발하고 있으며 반도체 소자의 수율을 감소시키는 문제점이 발생하였다.However, even when the sacrificial oxide film of about 300 to 600 kPa is grown and removed as in the prior art, the Si 3 N 4 and silicon inside the silicon nitride film and the polysilicon film used for forming the field oxide film are removed. The contained defects cannot be sufficiently removed, and the sacrificial oxide film is grown at a high temperature of 900 ° C., causing leakage current in the device and reducing the yield of the semiconductor device.

상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 희생 산화막 성장을 위한 건식 및 습식산화시 700~800℃의 산화온도에서 DCE(dichoroethylen, C2H2Cl2)를 사용하여 희생 산화막을 성장 시키는 반도체 소자의 희생 산화막 형성 방법을 제공함으로 그 목적으로 한다.The present invention devised to solve the above problems is a semiconductor device for growing a sacrificial oxide film using DCE (dichoroethylen, C 2 H 2 Cl 2 ) at the oxidation temperature of 700 ~ 800 ℃ during dry and wet oxidation for sacrificial oxide growth The object of the present invention is to provide a method for forming a sacrificial oxide film.

상기 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명은 반도체 소자의 희생 산화막 형성 방법에 있어서, 500~600℃의 온도에서 웨이퍼를 튜브를 넣어 로딩(loading) 시키는 제1단계, 700~800℃의 온도에서 O2와 DCE(dichoroethylen, C2H2Cl2)를 사용하여 건식산화 시키는 제2단계, 상기 700~800℃의 온도에서 O2및 H2와 DCE를 사용하여 습식산화 시키는 제3단계, 상기 700~800℃의 온도에서 O2정화 및 N2정화단계를 거친후 온도를 500~650℃로 하강시켜 언로딩(unloading)시키는 제4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming a sacrificial oxide film of a semiconductor device, the first step of loading a wafer into a tube at a temperature of 500 ~ 600 ℃, O at a temperature of 700 ~ 800 ℃ Dry oxidation using 2 and DCE (dichoroethylen, C 2 H 2 Cl 2 ), wet oxidation using O 2 and H 2 and DCE at a temperature of 700 to 800 ° C., 700 After the O 2 purge and N 2 purge step at a temperature of ~ 800 ℃ characterized in that it comprises a fourth step of unloading (unloading) by lowering the temperature to 500 ~ 650 ℃.

이하, 첨부된 도면 제2도를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.

제2도는 본 발명에 따른 희생 산화막 형성 공정을 나타내는 그래프로서, 공정단계 별로 온도와 시간, 공정가스, 가스비율이 각각 나타나 있다.2 is a graph showing a sacrificial oxide film forming process according to the present invention, in which temperature, time, process gas, and gas ratio are shown for each process step.

먼저, 500~650℃온도 하에서 웨이퍼를 튜브에 넣어 로딩 시킨다.First, the wafer is loaded in a tube at a temperature of 500 ~ 650 ℃.

다음, 공정노의 온도를 700~800℃로 상승시키고 O2를 8SLPM(standard litter per meter), DCE를 0.145~0.43SLPM으로 하여 4~6분 동안 건식산화 시킨 후, O2, H2, DCE의 각각을 1~6, 3~9, 0.145~0.43SLPM으로 하여 8~10분 동안 습식산화 시킴으로써 희생 산화막을 성장 시키게 된다.Then, increase the temperature of the process furnace to 700 ~ 800 ℃, dry oxidation for 4-6 minutes with O 2 to 8SLPM (standard litter per meter), DCE 0.145 ~ 0.43SLPM, O 2 , H 2 , DCE Each of 1 to 6, 3 to 9, 0.145 to 0.43 SLPM by wet oxidation for 8 to 10 minutes to grow the sacrificial oxide film.

끝으로, 700~800℃온도의 공정노에서 O2정화 및 N2정화단계를 거친 후 온도를 500~650℃로 하강시켜 언로딩 하게 된다.Finally, after the O 2 purification and N 2 purification step in the process furnace of 700 ~ 800 ℃ temperature unloaded by lowering the temperature to 500 ~ 650 ℃.

상기 본 발명에서 각각의 로딩온도 500~600℃, 산화온도 700~800℃, 언로딩온도 500~650℃는 상기 DCE화학약품의 물성을 고려한 것으로, DCE화학약품 특성 자체가 700℃이하에서 완전 분해되어 산화되는 것츨 이용한 것이고, 상기 희생 산화막을 형서아는 건식 및 습식산화 공정 단계에서 DCE를 첨가한 것을 상기 DCE, 즉 C2H2Cl2가 아래 화학 반응식 식〈1〉및 〈2〉,〈3〉에 의해 형성되는In the present invention, each of the loading temperature 500 ~ 600 ℃, oxidation temperature 700 ~ 800 ℃, unloading temperature 500 ~ 650 ℃ considering the properties of the DCE chemicals, DCE chemical properties are completely decomposed below 700 ℃ And the DCE was added in the dry and wet oxidation process steps in which the sacrificial oxide film was formed, and the DCE, that is, C 2 H 2 Cl 2 is represented by the following chemical reaction formulas <1> and <2>, and <3>. Formed by

C2H2Cl2+2O2=2HCl+2CO2〈1〉C 2 H 2 Cl 2 + 2O 2 = 2HCl + 2CO 2 〈1〉

2HCl+1/2O2=2Cl+H2O〈2〉2HCl + 1 / 2O 2 = 2Cl + H 2 O <2>

H2O=2H+1/2O2〈3〉H 2 O = 2H + 1 / 2O 2 〈3〉

H(hydrogen)로서 실리콘 기판상에 자연 │산화막 성장을│억제 시키고 Cl기(chlorine)로서 산화체의 침전이 없는 균일한 희생 산화막을 성장하기 위해서이다.This is to inhibit natural oxide film growth on silicon substrate as H (hydrogen) and to grow uniform sacrificial oxide film without precipitation of oxidizer as Cl group (chlorine).

본 발명은 실리콘 기판이 함유한 결함들을 내포한 체로 균일한 희생 산화막이 성장되므로 상기 희생 산화막을 제거할 때 실리콘 기판이 화학약품으로부터 받는 영향이 적다.According to the present invention, since the uniform sacrificial oxide film is grown with the defects contained in the silicon substrate, the silicon substrate is less affected by chemicals when the sacrificial oxide film is removed.

또한, 낮은 온도에서 산화 공정이 진행됨으로 소자에서 도핑된 불순물인 인(phosphoros)및 이온 주입에 의한 붕소(boron)에 영향을 주어 발생되는 누설전류를 감소시킬 수 있으며, Cl기는 실리콘 기판의 미세한 불규칙함을 개선시켜 이후 공정에서 성장되는 게이트 산화막의 항복(breakdown)특성을 개선 시키게 되어 소자의 수율향상을 가져오는 효과가 있다.In addition, since the oxidation process proceeds at a low temperature, the doping impurities in the device may be affected by phosphorus and boron due to ion implantation, thereby reducing leakage current. As a result, the breakdown characteristics of the gate oxide layer grown in a subsequent process may be improved, thereby improving the yield of the device.

Claims (5)

반도체 소자의 희생 산화막 형성 방법에 있어서, 500~650℃의 온도에서 웨이퍼를 튜브에 넣어 로딩(loading)시키는 제1단계, 700~800℃의 온도에서 O2와 DCE(dichoroethylen, C2H2Cl2)를 사용하여 건식산화시키는 제2단계, 상기 700~800℃온도에서 O2및 H2와 DCE을 사용하여 습식산화 시키는 제3단계, 상기 700~800℃의 온도에서 O2정화 및 N2정화단계를 거친 후 온도를 500~650℃로 하강시켜 언로딩(unloading)시키는 제4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 희생 산화막 형성 방법.In the method for forming a sacrificial oxide film of a semiconductor device, the first step of loading the wafer into a tube at a temperature of 500 ~ 650 ℃, O 2 and DCE (dichoroethylen, C 2 H 2 Cl at a temperature of 700 ~ 800 ℃ 2 ) dry oxidation using the second step, O 2 and H 2 at the temperature of 700 ~ 800 ℃ and wet oxidation using the DCE 3 step, O 2 purification and N 2 at the temperature of 700 ~ 800 ℃ And a fourth step of unloading the temperature by decreasing the temperature to 500 to 650 ° C. after the purification step. 제1항에 있어서, 상기 건식산화 단계에서의 개스 흐름양은 O2가 7~9SLPM, DCE가 0.145~0.43SLPM인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 희생 산화막 형성 방법.The method of claim 1, wherein the amount of gas flow in the dry oxidation step is 7 to 9 SLPM in O 2 and 0.145 to 0.43 SLPM in DCE. 제1항에 있어서, 상기 습식산화 단계에서 O2, H2, DCE 각각의 개스 흐름양은 1~6, 3~9, 0.145~0.43SLPM인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 희생 산화막 형성하는 방법.The method of claim 1, wherein the amount of gas flow of each of O 2 , H 2 , and DCE in the wet oxidation step is 1 to 6, 3 to 9, and 0.145 to 0.43 SLPM. 제1항에 있어서, 상기 건식산화 공정시간은 4~6분인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 희생 산화막 형성 방법.The method of claim 1, wherein the dry oxidation process time is 4 to 6 minutes. 제1항에 있어서, 상기 습식산화 공정시간은 8~10분인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 희생 산화막 형성 방법.The method of claim 1, wherein the wet oxidation process time is 8 to 10 minutes.
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