일반기술

중수 또는 중수소를 이용한 반도체 소자용 절연막의 형성방법

금속산화막 반도체 ( MOS : Metal oxide semiconductor) 소자의 전기적 신뢰성을 개선하기 위해 산화(oxidation)용 가스와 중수(D2O) 또는 중수소(D2) 분위기에서 절연막을 성장시켜 중수소를 적정량 함유하도록 하는 방법에 관한 것으로 1단계 산화와 2단계 산화의 온도를 적정범위로 조절 가능케 함으로써 절연막 두께와 중수소의 함유량을 조절하여 패시베이션층에 무관하게 중수소를 Si/SiO2계면에 첨가시킬 수 있고 이 때 산화물 성장용 가스로는 O2, N2O, NO를 이용한다.1단계 중수분위기는 750∼850℃에서, 2단계는 900℃∼1,000℃에서 산화시키고 중수와 산화물 성장용 가스의 흐름비는 3∼10SLM(standard liter per minute)으로 한다. 중수와 산화용가스를 동시 사용할 때는 중수:가스=1:0.1∼1:10으로 혼합하고 산소이용시 중수소(D2):산소(O2)=1:0.5∼1:2로 혼합후 750∼950℃로 열처리하여 중수소를 첨가, 반도체 소자용 절연막을 형성한다기존의 게이트산화(gate oxide)용 절연막을 형성시키는 기술은 실리콘웨이퍼(silicon wafer)를 산소, 수소 또는 수증기에서 고온으로 가열함으로써 SiO2막을 형성할 수 있는데 이 때 상당량 수소가 절연막에 함유된다. 소자의 집적도가 증가할수록 절연막의 두께도 50Å이하로 스켈링되며, 얇은 절연막에 인가되는 전기장이 증가하여 절연막의 신뢰적 특성이 중요해진다. 그러나 트랜지스터의 패시베이션층 (Passivation layer)으로 Si3N4 층을 증착할 경우 중수소가 질화막을 침투 못하는 문제점이 있다.MOS를 응용한 모든 차세대 극초대규모직접회로(ULSI: ultra large scale integration) 소자에 적용가능하다