KR980011672A - 반도체 소자 제조방법 - Google Patents

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KR980011672A KR1019960028349A KR19960028349A KR980011672A KR 980011672 A KR980011672 A KR 980011672A KR 1019960028349 A KR1019960028349 A KR 1019960028349A KR 19960028349 A KR19960028349 A KR 19960028349A KR 980011672 A KR980011672 A KR 980011672A
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Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 화학기상증착(CVD)에 다이사이렌(Si2H6) 가스를 사용하여 필름을 증착함으로써, 증착되는 필름의 특성을 향상시키고자 함에 본 발명의 목적이 있는데, 이러한 본 발명의 목적은 산화막의 형성에는 Si2H6과 N2O가스나, Si2H6과 O2가스를 사용하고, 질화막의 형성에는 Si2H6과 NH3가스를 사용하고, 질산화막(SiOXNY)의 형성에는 Si2H6, N2O, NH3가스를 사용하고, 평탄화막의 형성에는 Si2H6, O2(O3), TMOP(PH3) 및 TMOB(B2H6)를 사용하며, 인유리(PSG)의 형성에는 Si2H6, O2, TMOP(PH3)를 사용하고, 대기압 화학기상증착(APCVD)과 저압 화학기상증착(LPCVD) 및 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 각 시스템의 증착온도 및 압력의 조건을 도 2와 같이 조절함으로써 이루어진다. 이와 같은 본 발명은 필름의 증착 속도가 빨라지고 스텝 커버리지가 개선되어 증착되는 필름의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 소자 제조방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 화학기상증착(CVD)에 다이사이렌(Si2H6)가스를 사용하여 필름을 증착함으로써, 증착되는 필름의 특성 및 스텝 커버리지를 개선하는 데에 적당하도록 한 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.
화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, 이하 CVD)이란 유전막이나 도전막으로 작용하는 어떤 층을, 기체상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 기판위에 적층하는 기술이다. 반도체 소자 제조에 사용되고 있는 CVD 시스템에는 대기압 화학기상증착(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition, 이하 APCVD)과 저압 화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition, 이하 LPCVD) 및 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, 이하 PECVD)등이 있는데, 이들 각각의 개략적인 특성에 대해 설명하면 다음과 같다. 먼저, APCVD는 바이폴라 소자 구조에 필요한 실리콘층을 적층하기 위해 최초로 개발된 것이다. 이는, 높은 압력(즉, 760 torr의 대기압) 및 낮은 온도에서 동작하며 높은 증착율을 가지지만 스텝 커버리지가 불량하고 가스의 반응으로 인한 파티클의 오염 문제가 그 단점이다. 이러한, APCVD는 가장 많이 사용되고 있는 시스템 중의 하나로 실리콘 산화막(Sio2), 인유리(PSG), 붕소인유리(BPSG)의 증착 및 에피택시에 적용된다. 다음으로, LPCVD는 고온 저압하에서 동작하는 시스템으로, 양질의 보호층이나 질화막의 적층이 요구되고 실리콘 게이트 MOS과 집적도의 증가로 필수적으로 이용되고 있다. 이는, 증착되는 필름의 질이 우수하고 스텝 커버리지가 개선되는 장점을 갖지만 낮은 증착율과 높은 온도를 요구하는 단점도 있다. 이러한, LPCVD는 다결정 실리콘(Poly-Si), 산화막(SiO2), 질화막(Si3N4), 질산화막(SiOXNY), 평타화막(BPSG), 인유리(PSG)의 증착에 적용된다. 한편, PECVD는 플라즈마를 발생시켜 원하는 막을 얻고자 하는 시스템으로 낮은 온도에서도 빠른 증착속도를 가지는데, 이것이 LPCVD 보다 PECVD가 더 일반적으로 쓰이는 이유이다.
이와같이 각각의 장단점을 가지는 상기 각 시스템들을 이용한 종래의 필름 증착법에 대해 설명하면 다음과 같다. 종래에는, 도 2의 데이터도에 도시한 바와 같이 LPCVD, PECVD, APCVD 각 시스템에 대해 사용온도 및 그 압력의 조건을 달리하여 필름을 증착하였는데, 이때 각 필름증착의 소스로 사용되는 가스는 다음과 같다. 산화막은 TEOS나 SiH4가스, SiH4와 N2O를 사용하고, 질화막은 DCS와 NH3가스나 SiH4와 NH3가스를 사용하며 평탄화막에는 TEOS, O2, TMOP(PH3), TMOB(B2H6) 가스를 각 시스템에 적용하여 필름을 증착하였다.
그러나, 상기와 같은 종래의 기술에서 주어지는 사용온도와 그 압력의 조건으로는, 필름의 증착속도 및 스텝 커버리지 정도를 나타낸 도 3에서 알 수 있는 바와같이, 증착속도가 매우 낮을 뿐 아니라 스텝 커버리지 또한 매우 불량한 결과를 얻게되는 문제점이 있었다. 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로 CVD 시스텝에 특성이 우수한 다이사일렌(Si2H6) 가스를 이용하여 필름을 증착함으로써 증착되는 필름의 특성 및 스텝 커버리지를 개선하고자 한 것이며 이러한 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
제1도는 본 발명 플라즈마 발생장치가 장착된 장치의 구성도.
제2도는 종래 및 본 발명에 있어서, 증착 방법에 따른 각 공정의 증착조건을 비교하여 나타낸 데이터도.
제3도는 종래 및 본 발명에 있어서, 필름의 증착속도와 스텝 커버리지를 비교하여 나타낸 데이터도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 웨이퍼 2 : 히터 및 서셉터
3 : 웨이퍼 진입로 4 : 가스 주입기
5 : 증착로 베이스 6 : 스트링 튜브
7 : RF 발생기 8 : 진공 흡일로
9 : 석영관 10 : 외부전극
11 : 열선 12 : 단열관
13 : 냉각수로 14 : 외부 전기로
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 다이사일렌(Si2H6) 가스를 사용하여 필름을 증착하는 CVD 각 시스템에 있어서 사용온도 및 그 압력의 조건을 제공하고자 하는 것으로, 이와같은 본 발명에 대해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 사용되는 소스 가스는 도 2의 데이터도에 나타낸 바와 같이, 산화막의 형성에는 Si2H6과 N2O가스나, Si2H6과 O2가스를 사용하고, 질화막의 형성에는 Si2H6과 NH3가스를 사용하고, 질산화막(SiOXNY)의 형성에는 Si2H6,N2O, NH3가스를 사용하고, 평탄화막의 형성에는 Si2H6, O2(O3), TMOP(PH3) 및 TMOB(B2H6)를 사용하며, 인유리(PSG)의 형성에는 Si2H6,O2, TMOP(PH3)를 사용한다.
이러한 소스 가스를 사용한 CVD 공정의 개념을 도 1에 도시한 PECVD 시스템을 실시예로하여 간단히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 필름이 증착될 웨이퍼(1)가 웨이퍼 진입로(3)를 통해 반응실로 들어가게 되고, 증착로 외부를 적당한 온도로 외부 전기로(14)를 이용하여 가열하고 플라즈마 전극을 증착로 외부와 외부 전기로 사이의 대기중에 설치하여 플라즈마를 발생시킴으로써, 가스 주입기(4)를 통해 주입된 화학물질(가스상태)이 다른 가스와 반응해서 원하는 물질을 내게 한다.
이렇게 반응하는 필름 증착방법에 있어서, 필름을 증착하는 각 시스템에 적용되는 각각의 반응조건을 도 2의 데이터도를 참조하여 설명한다. 먼저, LPCVD 시스템에서의 각 필름 증착조건은 다음과 같다. 산화막은, Si2H6가스를 사용하여 증착온도 300~850℃와 진공도 0.1~9(Torr) 하에서 Si2H610~400(SCCM)과 N2O 100~1000(SCCM)을 사용하여 증착하는 조건과, 증착온도 250~700℃와 진공도 0.1~9(Torr) 하에서 Si2H610~500(SCCM)과 O220~1000(SCCM)을 사용하는 조건으로 증착한다. 질화막은, Si2H6가스를 사용하여 증착온도 250~800℃와 진공도 0.1~9(Torr) 하에서 Si2H65~500(SCCM)과 NH315~1000(SCCM)을 사용하는 조건으로 증착한다. 평탄화막(BPSG)은, Si2H6가스를 사용하여 증착온도 250~850℃와 Si2H650~800(SCCM), TMOP(PH3) 150~2400(SCCM), TMOB(B2H6) 15~200(SCCM) 및 O215~400(SCCM)을 사용하는 조건으로 증착한다. 인유리(PSG)는, Si2H6가스를 사용하여 증착온도 250~800℃ 하에서 Si2H650~800(SCCM), TMOP(PH3) 50~1000(SCCM) 및 O215~500(SCCM)을 사용하는 조건으로 증착하다.
다음으로, PECVD 시스템에서의 각 필름의 증착조건은 다음과 같다. 산화막은, Si2H6가스를 사용하여 증착온도 200~850℃와 진공도 0.1~0(Torr) 하에서 Si2H650~500(SCCM)과 N2O 100~5000(SCCM)을 사용하는 조건으로 증착한다. 질화막은, Si2H6가스를 사용하여 증착온도 200~800℃와 진공도 0.1~9(Torr) 하에서 Si2H610~500(SCCM)과 NH315~2000(SCCM)을 사용하는 조건으로 증착한다. 질산화막(SiOXNY)은, Si2H6가스를 사용하여 증착온도 200~800℃와 진공도 0.1~9(Torr) 하에서 Si2H610~500(SCCM)과 NH315~2000(SCCM) 및 N2O 15~2000(SCCM)을 사용하는 조건으로 증착한다. 평탄화막(BPSG)은, Si2H6가스를 사용하여 증착온도 150~800℃와 Si2H670~1000(SCCM), TMOP(PH3) 150~3000(SCCM), TMOB(B2H6) 15~300(SCCM) 및 O215~500(SCCM)을 사용하는 조건으로 증착한다. 인유리(PSG)는, Si2H6가스를 사용하여 증착온도 250~800℃ 하에서 Si2H650~800(SCCM), TMOP(PH3) 50~1000(SCCM) 및 O215~500(SCCM)을 사용하는 조건으로 증착한다.
또한, APCVD 시스템에서의 각 필름의 증착조건을 다음과 같다. 산화막은, Si2H6가스를 사용하여 550℃이하의 증착온도 및 대기압 하에서 Si2H6및 O2가스를 사용하는 조건으로 증착한다. 평탄화막(BPSG)은, Si2H6가스를 사용하여 증착온도 600℃ 이하의 증착온도 및 대기압 하에서 Si2H6,TMOP(PH3), TMOB(B2H6) 및 O2가스에서 Si2H6,TMOP(PH3) 및 O2가스를 사용하는 조건으로 증착한다. 인유리(PSG)는, Si2H6가스를 사용하여 550℃이하의 증착온도 및 대기압 하에서 Si2H6, TMOP(PH3) 및 O2가스를 사용하는 조건으로 증착한다.
도 3은 이와같은 조건으로 증착된 본 발명의 필름 특성을 종래와 비교하여 나타낸 데이터도인데, 이에서 알 수 있는 바와 같이 증착되는 각 시스템의 모든 필름의 증착 속도가 빨라지고 스텝 커버리지가 개선된다.
상술한 바와 같이, 대기압 화학기상증착(CVD)에 다이사이렌(Si2H6) 가스를 사용하여 필름을 증착함으로써, 증착되는 필름의 증착되는 필름의 증착속도가 빨라지고 스텝 커버리지가 개선되어 필요의 특성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 화학기상증착(CVD) 방법에 다이사이렌(Si2H6) 가스를 사용하여 산화막, 질화막, 질산화막, 평탄화막(BPSG) 및 인유리(PSG)의 필름을 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산화막은 Si2H6가스를 사용하여 증착온도 300~850℃와 진공도 0.1~9(Torr) 하에서 Si2H610~400(SCCM)과 N2O 100~10000(SCCM)을 사용하여 조건으로 저압 화학기상증착(LPCVD) 방법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 산화막은 Si2H6가스를 사용하여 증착온도 250~700℃와 진공도 0.1~9(Torr) 하에서 Si2H610~500(SCCM)과 O220~1000(SCCM)을 사용하는 조건으로 저압 화학기상증착(LPCVD) 방법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 산화막은 Si2H6가스를 사용하여 증착온도 200~850℃와 진공도 0.1~9(Torr) 하에서 Si2H650~500(SCCM)과 N2O 100~5000(SCCM)을 사용하는 조건으로 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 방법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 질화막은 Si2H6가스를 사용하여 증착온도 250~800℃와 진공도 0.1~9(Torr) 하에서 Si2H65~500(SCCM)과 N2O 15~1000(SCCM)을 사용하는 조건으로 저압 화학기상증착(LPCVD) 방법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 질화막은 Si2H6가스를 사용하여 증착온도 200~800℃와 진공도 0.1~9(Torr) 하에서 Si2H610~500(SCCM)과 NH315~2000(SCCM)을 사용하는 조건으로 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 방법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 질화막은 Si2H6가스를 사용하여 증착온도 200~800℃와 진공도 0.1~9(Torr) 하에서 Si2H610~500(SCCM)과 NH315~2000(SCCM) 및 N2O 15~2000(SCCM)을 사용하는 조건으로 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 방법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 평탄화막은(BPSG), Si2H6가스를 사용하여 증착온도 250~850℃와 Si2H650~800(SCCM), TMOP(PH3) 150~2400(SCCM), TMOB(B2H6) 15~200(SCCM) 및 O215~400(SCCM)을 사용하는 조건으로 저압 화학기상증착(LPCVD)을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 평탄화막은(BPSG), Si2H6가스를 사용하여 증착온도 150~800℃와 Si2H670~1000(SCCM), TMOP(PH3) 150~3000(SCCM), TMOB(B2H6) 15~300(SCCM) 및 O215~500(SCCM)을 사용하는 조건으로 플라즈마 화학기상증착(PECVD)을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 인유리(PSG)는 Si2H6가스를 사용하여 증착온도 250~800℃ 하에서 Si2H650~800(SCCM), TMOP(PH3) 50~1000(SCCM) 및 O215~500(SCCM)을 사용하는 조건으로 저압 화학기상증착(LPCVD)을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 인유리(PSG)는 Si2H6가스를 사용하여 증착온도 250~800℃ 하에서 Si2H650~800(SCCM), TMOP(PH3) 50~1000(SCCM) 및 O215~500(SCCM)을 사용하는 조건으로 플라즈마 화학기상증착(PECVD)을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 산화막은 Si2H6가스를 사용하여 550℃이하의 증착온도 및 대기압 하에서 Si2H6및 O2가스를 사용하는 조건으로 대기압 화학기상증착(APCVD) 방법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 평탄화막은(BPSG)은 Si2H6가스를 사용하여 600℃ 이하의 증착온도 및 대기압 하에서 Si2H6, TMOP(PH3), TMOB(B2H6) 및 O2가스를 사용하는 조건으로 대기압 화학기상증착(APCVD) 방법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 인유리(PSG)는, Si2H6가스를 사용하여 550℃이하의 증착온도 및 대기압 하에서 Si2H6, TMOP(PH3) 및 O2가스를 사용하는 조건으로 대기압 화학기상증착(APCVD) 방법을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20010074387A (ko) * 2000-01-25 2001-08-04 황 철 주 실리콘질화막 형성방법

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