KR-102961541-B1 - METHODS FOR FORMING A TOPOGRAPHICALLY SELECTIVE SILICON OXIDE FILM BY A CYCLICAL PLASMA-ENHANCED DEPOSITION PROCESS

Abstract

주기적 플라즈마 강화 증착 공정에 의해 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하는 방법이 제공된다. 본 방법은 플라즈마 강화 원자층 증착(PEALD) 공정 또는 주기적 플라즈마 강화 화학 기상 증착(주기적 PECVD) 공정에 의해 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 또한, 비평면 기판의 수평 표면 위에 선택적으로, 또는 비평면 기판의 수직 표면 위에 선택적으로 실리콘 산화물 막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

Inventors

• 쿠로다 오렐리
• 후카자와 아츠키

Assignees

• 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20200928

Priority Date

20191002

Claims (20)

1. 주기적 플라즈마 강화 증착 공정에 의해 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하기 위한 방법으로서, 상기 방법은, 하나 이상의 수평 표면 및 하나 이상의 수직 표면을 포함한 비평면 기판을 반응 챔버 내에 제공하는 단계; 실리콘 성분, 탄소 성분, 및 수소 성분을 포함한 기상 반응물과 상기 비평면 기판을 접촉시키는 단계; 산소 전구체 및 불활성 가스를 포함한 가스로부터 생성된 플라즈마로부터 발생되는 반응성 종과 상기 비평면 기판을 접촉시키는 단계; 및 상기 비평면 기판의 수직 표면 위에 선택적으로 실리콘 산화물 막을 형성하는 단계 를 포함하고, 상기 비평면 기판의 수직 표면 상에 실리콘 산화물 막을 선택적으로 증착하는 것은 상기 비평면 기판의 수평 표면 상의 실리콘 산화물 막보다 높은 탄소 함량을 포함하는 것인, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 기상 반응물은 실리콘 성분, 탄소 성분, 및 수소 성분으로 이루어지는, 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 기상 반응물은 알킬실란, 아릴실란, 또는 아르알킬실란 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 기상 반응물은 질소 성분 또는 산소 성분 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 기상 반응물은 알킬알콕시실란, 또는 알킬아미노실란 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 불활성 가스는 아르곤, 질소 또는 헬륨 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 산소 전구체는 산소 분자(O 2 ), 이산화탄소(CO 2 ), 또는 아산화질소(N 2 O) 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마는 평행판 전극 구성을 사용하여 발생되고, 복수의 이온은 수직 방향으로 상기 기판을 향해 하방으로 이방성 가속되는, 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 제1항에 있어서, 상기 비평면 기판의 수직 표면 상의 실리콘 산화물 막은 실리콘 산탄화물, 또는 탄소 도핑된 실리콘 산화물을 포함하는, 방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 비평면 기판의 수직 표면 상의 실리콘 산화물 막은 상기 비평면 기판의 수평 표면 상의 실리콘 산화물 막보다 낮은 에칭 속도를 갖는, 방법.
15. 제14항에 있어서, 수소 가스 및 불활성 가스를 포함한 가스로부터 생성되는 플라즈마로부터 발생된 추가 반응성 종과 상기 비평면 기판을 접촉시키는 단계를 추가로 포함하되, 상기 추가 반응성 종은 상기 비평면 기판의 수직 표면 상의 실리콘 산화물 막에 대해 상기 비평면 기판의 수평 표면 상의 실리콘 산화물 막을 선택적으로 제거하는, 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 비평면 기판을 에천트와 접촉시켜, 상기 비평면 기판의 수직 표면 상의 실리콘 산화물 막에 대해 상기 비평면 기판의 수평 표면 상의 실리콘 산화물 막을 선택적으로 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
17. 삭제
18. 제1항에 있어서, 상기 주기적 플라즈마 강화 증착 공정은 플라즈마 강화 원자층 증착법을 포함하는, 방법.
19. 삭제
20. 제18항에 있어서, 상기 플라즈마 강화 원자층 증착법의 단위 증착 사이클은, 수소 가스 및 불활성 가스를 포함한 가스로부터 생성되는 플라즈마로부터 발생된 추가 반응성 종과 상기 비평면 기판을 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

Description

주기적 플라즈마 강화 증착 공정에 의해 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하는 방법{METHODS FOR FORMING A TOPOGRAPHICALLY SELECTIVE SILICON OXIDE FILM BY A CYCLICAL PLASMA-ENHANCED DEPOSITION PROCESS} 본 개시는, 일반적으로 주기적 플라즈마 강화 증착 공정에 의해 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하는 방법, 및 비평면 기판의 수평 표면 위에 선택적으로, 또는 비평면 기판의 수직 표면 위에 선택적으로, 실리콘 산화물 막을 형성하기 위한 특정 방법에 관한 것이다. 본 개시는 또한 일반적으로, 예를 들어 플라즈마 강화 원자층 증착(PEALD) 공정 및 주기적 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정과 같이, 토포그래피 선택적인 주기적 플라즈마 강화 증착 공정에 관한 것이다. 반도체 소자 기술 분야에서, 실리콘 산화물 막은 반도체 집적 회로의 제조 과정 중에 사용될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 산화물 막은, 예를 들어 트랜지스터, 메모리 셀, 논리 소자, 메모리 어레이 등과 같은 반도체 소자 구조체의 제조 과정 중 절연 재료로서 사용될 수 있다. 일반적인 실리콘 산화물 막 증착 공정은, 예를 들어 기판을 약 400℃ 초과의 온도로 가열시킬 수 있고 이어서 기판 표면 위에 이산화 실리콘 층을 증착하기 위해 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS) 증기에 노출시킬 수 있다. 이러한 일반적인 실리콘 산화물 막 증착 방법은 기판 표면 전체에 걸쳐 비교적 등각성인 실리콘 산화물 막을 증착할 수 있고, 즉 실리콘 산화물 막은 기판의 토포그래피 전체에 걸쳐 비교적 균일한 두께를 갖는다. 그러나, 차세대 기술 분기점에서는, 토포그래피 선택도를 갖는 실리콘 산화물을 형성하는 것이 유익할 수 있으며, 예를 들어 비평면 기판의 제2 평면에 대해 비평면 기판의 제1 평면에 대한 선택도를 갖고, 비평면 기판 표면 위에 실리콘 산화물 막을 형성하는 능력을 제공한다. 따라서, 토포그래피 선택적인 산화물 막을 형성하는 방법이 바람직하며, 특히 비평면 기판의 수평 표면 위에 선택적으로 실리콘 산화물 막을 형성하거나 비평면 기판의 수직 표면 위에 선택적으로 실리콘 산화물 막을 형성하는 방법이 바람직하다. 본 개시의 적어도 하나의 구현예에 따라, 주기적 플라즈마 강화 원자층 증착 공정으로 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 하나 이상의 수평 표면 및 하나 이상의 수직 표면을 포함한 비평면 기판을 반응 챔버 내에 제공하는 단계; 실리콘 성분, 탄소 성분 및 수소 성분을 포함한 기상 반응물과 상기 비평면 기판을 접촉시키는 단계; 산소 전구체 및 귀 가스를 포함한 가스로부터 생성된 반응성 종과 상기 비평면 기판을 접촉시키는 단계; 및 상기 비평면 기판의 수평 표면 위에 선택적으로, 또는 상기 비평면 기판의 수직 표면 위에 선택적으로 실리콘 산화물 막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시의 구현예는 또한 주기적 플라즈마 강화 증착 공정에 의해 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하는 방법을 포함한다. 상기 방법은, 하나 이상의 수평 표면 및 하나 이상의 수직 표면을 포함한 비평면 기판을 반응 챔버 내에 제공하는 단계; 실리콘 성분, 탄소 성분 및 수소 성분을 포함한 적어도 하나의 기상 반응물을 포함하는 제1 가스로부터 생성된 제1 반응성 종과 상기 비평면 기판을 접촉시키는 단계; 적어도 산소 전구체 및 귀 가스를 포함한 제2 가스로부터 생성된 제2 반응성 종과 상기 비평면 기판을 접촉시키는 단계; 및 상기 비평면 기판의 수평 표면 위에 선택적으로, 또는 상기 비평면 기판의 수직 표면 위에 선택적으로 실리콘 산화물 막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시의 구현예는 또한 플라즈마 강화 원자층 증착 공정에 의해 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 비평면 기판 상에 형성하는 방법을 포함한다. 상기 방법은, 실리콘 성분, 탄소 성분, 및 수소 성분을 포함한 기상 반응물과 상기 비평면 기판을 접촉시키는 단계; 적어도 산소 이온을 포함한 복수의 이온과 상기 비평면형 기판을 접촉시키는 단계(상기 복수의 이온은 상기 기판의 수평 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 기판에 충돌함); 및 상기 비평면 기판의 수직 표면에 대해 상기 비평면 기판의 수평 표면 위에 실리콘 산화물 막을 선택적으로 증착하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명을 요약하고 종래 기술을 넘어 달성되는 장점들을 요약하기 위한 목적으로, 본 발명의 특정 목적 및 장점들이 전술되었다. 물론, 모든 목적 및 장점이 본 발명의 임의의 특별한 구현예에 따라 반드시 달성되는 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 예들 들어 당업자는, 본 발명이, 본원에 교시 또는 제안될 수 있는 다른 목적들 또는 장점들을 반드시 달성하지 않고서, 본원에 교시되거나 제시된 바와 같은 하나의 장점 또는 여러 장점들을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현되거나 수행될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 이들 구현예 모두는 본원에 개시된 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 의도된다. 본 발명은 개시된 임의의 특정 구현예(들)에 한정되지 않으며, 이들 및 다른 구현예들은 첨부된 도면들을 참조하는 특정 구현예들의 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 용이하게 분명할 것이다. 본 명세서는 본 발명의 구현예로 간주되는 것을 특별히 지적하고 명백하게 주장하는 청구범위로 결론을 내지만, 본 개시의 구현예의 장점은 첨부한 도면과 관련하여 읽을 때 본 개시의 구현예의 특정 예의 설명으로부터 더욱 쉽게 확인될 수 있고, 도면 중: 도 1은 본 개시의 주기적 플라즈마 강화 증착 방법을 수행하기 위해 이용될 수 있는 예시적인 장치의 개략도를 나타낸다. 도 2는 본 개시의 구현예에 따라 PEALD 공정에 의해 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하기 위한 예시적인 공정을 포함하는 공정 흐름도를 나타낸다. 도 3은 본 개시의 구현예에 따라 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하기 위한 PEALD 공정의 단위 증착 사이클 예시를 나타낸다. 도 4는 본 개시의 구현예에 따라 주기적 PECVD 공정에 의해 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하기 위한 예시적인 공정을 포함한 공정 흐름도를 나타낸다. 도 5는 본 개시의 구현예에 따라 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하기 위한 주기적 PECVD 공정의 단위 증착 사이클 예시를 나타낸다. 도 6은 본 개시의 구현예에 따라 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하기 위한 주기적 PECVD 공정의 단위 증착 사이클 예시를 추가로 나타낸다. 도 7은 본 개시의 구현예에 따라 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하기 위한 주기적 PECVD 공정의 단위 증착 사이클 예시를 추가로 나타낸다. 도 8a 및 8b는 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 형성 이전 및 이후에 예시적인 비평면 기판을 나타내고, 상기 실리콘 산화물 막은 본 개시의 구현예에 따라 비평면 기판의 수직 표면에 대해 비평면 기판의 수평 표면 상에 선택적으로 형성된다. 도 9a 및 9b는 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 형성 이후에 예시적인 비평면 기판의 주사 터널링 전자 현미경(STEM) 이미지를 나타내고 상기 실리콘 산화물 막은 본 개시의 구현예에 따라 수직 표면에 대해 증착이 수평 표면 위로 선택적이다. 도 10은, 본 개시의 구현예에 따라 예시적인 토포그래피 선택적인 PEALD 공정의 단위 증착 사이클 횟수를 증가시키면서 수평형 및 수직형 실리콘 산화물 막 두께가 변화하는 것을 나타낸다. 도 11은, 본 개시의 구현예에 따라 PEALD 공정에 의해 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하기 위한 예시적인 공정을 포함한 공정 흐름도를 나타낸다. 도 12는 플라즈마 접촉 시간에 관해 예시적인 실리콘 산화물 막의 에칭 두께를 표시하는 데이터를 나타낸다. 도 13은 본 개시의 구현예에 따라 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하기 위한 PEALD 공정의 단위 증착 사이클 예시를 나타낸다. 도 14는 본 개시의 구현예에 따른 주기적 플라즈마 강화 증착 및 선택적 에칭의 조합에 의해 토포그래피 선택적인 실리콘 산화물 막을 형성하기 위한 예시적인 공정을 예시한 공정 흐름도를 나타낸다. 도 15a와 15b는 본 개시의 구현예에 따라, 실리콘 산화물 조성물의 토포그래피를 조절하여 실리콘 산화물 막의 토포그래피 선택적 증착, 및 이어서 실리콘 산화물 막을 에천트와 접촉시켜 수직 표면 상에 배치된 실리콘 산화물 막에 대해 수평 평면 상에 배치된 실리콘 산화물 막을 선택적으로 제거한 후의 예시적인 비평면 기판를 나타낸다. 도면의 요소는 간략하고 명료하게 도시되어 있으며, 반드시 축적대로 도시되지 않았음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 개시에서 예시된 구현예의 이해를 돕기 위해 도면 중 일부 구성 요소의 치수는 다른 구성 요소에 비해 과장될 수 있다. 특정 구현예 및 실시예가 아래에 개시되었지만, 당업자는 본 발명이 구체적으로 개시된 구현예 및/또는 본 발명의 용도 및 이들의 명백한 변형물 및 균등물을 넘어 확장된다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 발명의 범주는 후술되고 구체적으로 개시된 구현예에 의해 제한되지 않도록 의도된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "토포그래피 선택적인"은 비평면 표면의 제2 평면에 대해 비평면 표면의 제1 평면에 선택적으로 비평면 기판 상에 재료 막이 형성되는 것, 즉 제2 평면 상의 재료의 두께에 대해 제1 평면 상의 재료의 두께가 더 크게 형성되는 것을 지칭할 수 있다. 또한, 토포그래피 선택적인 공정의 "선택도"는, 비평면 기판의 제1 평면 및 제2 평면 상에 형성된 재료의 결합 양에 대해 제1 평면 상에 형성된 재료의 비로 표시될 수 있다. 예를 들어, 수평 표면에 선택적인 공정에 대해, 토포그래피 선택적 공정이 비평면 기판의 수평 표면 상에 10 나노미터의 재료와 비평면 기판의 수직 표면 상에 1 나노미터 재료를 형성한다면, 토포그래피 선택적 공정은 90%의 선택도를 갖는 것으로 간주될 것이다. 추가 예로서, 수직 표면에 선택적인 공정에 대해, 토포그래피 선택적