KR970052813A - 게이트 절연층 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조공정 중 게이트 절연층 형성방법에 관한 것으로, 실리콘 기판에 소자분리막 형성 후 게이트 절연층을 형성하는 방법에 있어서, 상기 구조 전체 상부에 저압화학기상중착법에 의한 고온열산화막을 형성하는 제1단계; 상기 실리콘 기판과 고온열산화막 계면에 습식 열산화막을 형성하는 제2단계; 저압화학기상중착법에 의한 게이트 폴리실리콘막을 형성하는 제3단계; 및 상기 제3단계 후 질소를 이온주입한 후 열처리하는 제4단계를 포화하여 이루어지는 것을 특징으로 함으로써 기판과 게이트절연층간의 계면 불균일을 개선하고, 게이트 전극으로부터의 불순물 침투를 효과적으로 억제시킬 수 있다.

Description

게이트 절연층 형성방법.
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제2A도 내지 제2C도는 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 절연막 형성과정을 나타내는 공정 단면도.

Claims (27)

  1. 실리콘 기판에 소자분리막 형성 후 게이트 절연층을 형성하는 방법에 있어서, 소자분리막 형성영역 외의상기 실리콘기판 상부에 실리콘옥시나이트라이드(SiXOYNZ)막을 형성하는 제1단계 상기 실리콘옥시나이트라이드(SiXOYNZ)막 상부에 산화막을 중착하는 제2단계; 및 상기 제1단계 및 제2단계 후 질소를 함유하는 가스로 열처리하여 질화물층을 형성하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계는 웨이퍼를 저압화학기상중착 챔버에 로딩한 다음, N2O 가스를 750 내지 900℃의 온도하에서 500 내지 5000sccm 플로우시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2단계는 상기 제1단계 후 N2O가 플로우되는 상황에서 SiH4또는 DCS 가스를 플로우함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제3단계는 상기 제2단계 후 SiH4또는 DCS 가스는 플로우하지 않고 N2O 가스만 플로우 하여 상기 SiO2막 내로 질소를 확산시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제3단계 후 N2O 가스 플로우를 차단하고, SiH4가스만 플로우하여 600 내지 700℃범위에서 폴리실리콘을 인시튜(In-Situ)로 중착하는 제4단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제3단계는 상기 제2단계 후 SiH4또는 DCS 가스는 플로우하지 않고 NH3가스 또는 N2O/O2가스만 플로우 하여 상기 SiO2막 내로 질소를 확산시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제3단계 후, NH3가스 또는 N2O/O2가스 플로우를 차단하고, SiH4가스만 플로우하여 600 내지 700℃범위에서 폴리실리콘을 인시튜(In-Situ)로 중착하는 제5단계를 더 포하하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자분리막 형성 후 H2SO4, HCl, HF 크리닝으로 상기 실리콘기판 표면이 유기물 또는 자연산화막을 제거하는 제6단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  9. 실리콘 기판에 소자분리막 형성 후 게이트 절연층을 형성하는 방법에 있어서, 상기 구조 전체 상부에 화학기상중착(CVD)법에 절연막을 형성하는 제1단계; 상기 실리콘기판과 화학기상중착법에 의한 절연막 사이에 열산화막을 형성하는 제2단계; 및 상기 실리콘기판과 열산화학과 사이에 질화막을 형성하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 화학기상중착법에 의한 절연막은 티이오에스(Terta Ethyl Ortho Silicate) 막인 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 티이오에스막은 저압화학기상중착법으로 600 내지 800℃의 온도하에서 티이오에스 및 O2가스만을 플로우함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 티이오에스막은 30 내지 70Å 두께로 중착되는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제2단계는 상기 제1단계 후 인시튜로 온도를 800 내지 900℃로 올려서 O2만을 소량 플로우시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 열산화막은 20 내지 50Å 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 열산화막은 TCA 또는 DCE를 2 내지 5% 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제3단계는 상기 제2단계 후 N2O 분위기 하에서 800 내지 1000℃에서 30 내지 120분간 열처리함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 질화막은 20 내지 30Å 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  18. 제9항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자분리막 형성 후 H2SO4, HCl, HF 크리닝으로 상기 실리콘기판 표면의 유기물 또는 자연산화막을 제거하는 제4단계를 더 포하하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  19. 실리콘 기판에 소자분리막 형성 후 게이트 절연층을 형성하는 방법에 있어서, 상기 구조 전체 상부에 저압화학기상중착법에 의한 고온열산화막을 형성하는 제1단계; 상기 실리콘기판과 고온열산화막 게면에 습식 열산화막을 형성하는 제2단계; 저압화학기상중착법에 의한 게이트 폴리실리콘막을 형성하는 제3단계; 및 상기 제3단계 후 질소를 이온주입한 후 열처리하는 제4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1단계는 저압화학기상중착법으로 800 내지 900℃의 온도하에서 SiH4와 N2O가스를 열분해함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 고온열산화막은 50 내지 100Å 두께로 중착되는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제2단계는 800 내지 900℃에서 O2만으로 10초간 5 내지 초기산화시키는 과정과, TCA 또는 DCA를 O2/H2에 의해 습식산화시키는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제2단계의 열산화막은 20 내지 50Å 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  24. 제19항 또는 제23항에 있어서, 상기 폴리실리콘막은 2000 내지 3000Å 두께 로 형성되는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  25. 제19항 또는 제22항에 있어서, 상기 제4단계는 질소를 도즈량 2×1015/㎠ 내지 7×1015/㎠으로 이온주입한 다음, N2O 분위기 하에서 열처리함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 열처리는 800 내지 900℃ 온도로 30 내지 60분간 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
  27. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자분리막 형성후 H2SO4, HCl, HF 크리닝으로 상기 실리콘기판 표면의 유기물 또는 자연산화막을 제거하는 제5단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 게이트 절연층 형성방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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