초록

트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터를 형성하는 방법은 아래의 처리 단계들을 포함한다. 트렌치들은 반도체 기판 내에 형성된다. 반도체 기판은 수소 가스를 포함하는 분위기 내에서 어닐링된다. 적어도 트렌치들의 측벽들을 라이닝하는 유전체 층이 형성된다. 어닐링과 유전체 층의 형성 사이의 시간 동안, 반도체 기판은 불활성 분위기 내로 유지되어, 유전체 층을 형성하기 전에, 트렌치의 측벽들을 따라 자연 산화물이 형성하는 것을 방지한다.

대표청구항 ▼

반도체 기판 내에 트렌치들을 형성하는 단계;수소 가스를 포함하는 분위기에서 상기 반도체 기판을 어닐링하는 단계;적어도 상기 트렌치의 측벽들을 라이닝(lining)하는 유전체 층을 형성하는 단계; 및상기 어닐링하는 단계와 상기 유전체 층을 형성하는 단계 사이의 시간 동안, 상기 반도체 기판을 불활성 분위기 내에 유지하여, 상기 유전체 층을 형성하는 단계 이전에, 상기 트렌치들의 측벽들을 따라 자연 산화물이 형성하는 것을 방지하는 단계를 포함하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터를 형성하기 위한 방법.제 1 항에 있어서,상기 유전체

반도체 기판 내에 트렌치들을 형성하는 단계;수소 가스를 포함하는 분위기에서 상기 반도체 기판을 어닐링하는 단계;적어도 상기 트렌치의 측벽들을 라이닝(lining)하는 유전체 층을 형성하는 단계; 및상기 어닐링하는 단계와 상기 유전체 층을 형성하는 단계 사이의 시간 동안, 상기 반도체 기판을 불활성 분위기 내에 유지하여, 상기 유전체 층을 형성하는 단계 이전에, 상기 트렌치들의 측벽들을 따라 자연 산화물이 형성하는 것을 방지하는 단계를 포함하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터를 형성하기 위한 방법.제 1 항에 있어서,상기 유전체 층을 형성하는 단계는, 상기 트렌치들의 측벽들을 따라 게이트 산화물 층을 형성하기 위해서 산화 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 1 항에 있어서,상기 유전체 층을 형성하는 단계는, 상기 트렌치들의 측벽들을 따라 실리콘 질화물 층을 형성하기 위해서 질화 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 1 항에 있어서,제 1 도전형의 에피택셜 층을 상기 제 1 도전형의 드레인 콘택 영역 상에 형성하는 단계를 더 포함하며,상기 에피택셜 층은 상기 드레인 콘택 영역보다 높은 저항률을 가지며, 상기 트렌치들은 상기 에피택셜 층 안으로 연장하여 상기 에피택셜 층 내에서 종결되는 것을 특징으로 하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 4 항에 있어서,상기 유전체 층을 형성하는 단계 이후에, 각 트렌치 내에 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 에피택셜 층 내에 제 2 도전형의 웰 영역을 형성하는 단계;상기 웰 영역 내에 상기 제 1 도전형의 소스 영역들을 형성하는 단계; 및상기 웰 영역 내에 상기 제 2 도전형의 고농도 바디 영역들을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 5 항에 있어서,각 트렌치 내에 게이트 전극을 형성하는 단계 이전에, 두꺼운 하부 유전체로 각 트렌치의 하부를 충전하는 단계를 더 포함하며,상기 두꺼운 하부 유전체는 상기 유전체 층보다 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 1 항에 있어서,상기 반도체 기판의 어닐링은 약 700℃ 내지 1200℃의 범위 내의 온도에서, 그리고 약 100 mTorr 내지 450 Torr의 범위 내의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 1 항에 있어서,상기 반도체 기판의 어닐링은 약 960℃ 내지 1160℃의 범위 내의 온도에서, 그리고 약 40 Torr 내지 240 Torr의 범위 내의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 1 항에 있어서,상기 반도체 기판의 어닐링은 약 800℃ 내지 1000℃의 범위 내의 온도에서, 그리고 약 200 mTorr 내지 400 mTorr의 범위 내의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 1 항에 있어서,감소된 압력 하의 수소 분위기의 제 1 반응기에서 상기 반도체 기판을 어닐링하는 단계;상기 수소 가스를 제거하기 위해 상기 제 1 반응기를 퍼징(purging)하는 단계;불활성 분위기를 갖는 운송 챔버를 통하여 상기 제 1 반응기로부터 제 2 반응기로 상기 반도체 기판을 전달하는 단계; 및대기압의 상기 제 2 반응기에서 상기 유전체 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 1 항에 있어서,감소된 압력 하의 수소 분위기를 갖는 챔버에서 상기 반도체 기판을 어닐링하는 단계;상기 수소 가스를 제거하기 위해서 상기 챔버를 퍼징하는 단계;상기 챔버를 불활성 기체로 충전하는 단계; 및대기압 하의 상기 챔버에서 상기 유전체 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 1 도전형의 반도체 기판 내에 트렌치들을 형성하는 단계;수소 가스를 포함하는 분위기에서 상기 반도체 기판을 어닐링하는 단계;상기 트렌치들의 측벽들을 따라 게이트 산화물 층을 형성하기 위해 산화 공정을 수행하는 단계;상기 어닐링하는 단계와 상기 산화 공정을 수행하는 단계 사이의 시간 동안, 상기 반도체 기판을 불활성 분위기 내에 유지하여, 상기 게이트 산화물 층을 형성하는 단계 이전에 상기 트렌치들의 측벽들을 따라 자연 산화물이 형성되는 것을 방지하는 단계;각 트렌치 내에 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 반도체 기판 내에 제 2 도전형의 웰 영역을 형성하는 단계;상기 웰 영역 내에 상기 제 1 도전형의 소스 영역들을 형성하는 단계; 및상기 웰 영역 내에 상기 제 2 도전형의 고농도 바디 영역들을 형성하는 단계를 포함하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터를 형성하기 위한 방법.제 12 항에 있어서,상기 반도체 기판은, 드레인 콘택 영역 상의 에피택셜 층을 포함하며,상기 에피택셜 층은 상기 드레인 콘택 영역보다 높은 저항률을 가지며, 상기 웰 영역은 상기 에피택셜 층 내에 형성되며, 상기 트렌치들은 상기 웰 영역을 관통하여 연장하고 상기 에피택셜 층 내에서 종결되는 것을 특징으로 하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 12 항에 있어서,상기 반도체 기판의 어닐링은 약 700℃ 내지 1200℃의 범위 내의 온도에서, 그리고 약 100 mTorr 내지 450 Torr의 범위 내의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 트렌치 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.반도체 기판 내에 트렌치들을 형성하는 단계;각 트렌치의 하부 측벽들 및 바닥을 라이닝하는 쉴드 유전체 층을 형성하는 단계;각 트렌치의 하부를 충전하는 쉴드 전극을 형성하는 단계;수소를 포함하는 분위기 내에서 상기 반도체 기판을 어닐링하는 단계;적어도 각 트렌치의 상부 측벽들을 라이닝하는 유전체 층을 형성하는 단계;상기 어닐링하는 단계와 상기 유전체 층을 형성하는 단계 사이의 시간 동안, 상기 반도체 기판을 불활성 분위기 내에 유지하여, 상기 유전체 층을 형성하는 단계 이전에, 각 트렌치의 상부 측벽들을 따라 자연 산화물이 형성되는 것을 방지하는 단계; 및각 트렌치의 상부 내에 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터를 형성하는 방법.제 15 항에 있어서,상기 유전체 층을 형성하는 단계는, 각 트렌치의 상부 측벽들을 따라 게이트 산화물 층을 형성하기 위해 산화 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 16 항에 있어서,상기 산화 공정은 각 트렌치 내의 상기 쉴드 전극 상에 유전체 층의 형성을 초래하는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 15 항에 있어서,상기 유전체 층을 형성하는 단계는, 각 트렌치의 상부 측벽들을 따라 실리콘 질화물 층을 형성하기 위해 질화 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 15 항에 있어서,상기 유전체 층을 형성하는 단계 이전에, 상기 쉴드 전극 상에 전극간 유전체 층(inter-electrode dielectric layer)을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 전극간 유전체 층은 상기 쉴드 전극과 상기 게이트 전극을 서로 절연시키는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 15 항에 있어서,제 1 도전형의 에피택셜 층을 상기 제 1 도전형의 드레인 콘택 영역 상에 형성하는 단계를 더 포함하며,상기 에피택셜 층은 상기 드레인 콘택 영역보다 높은 저항률을 가지며, 상기 트렌치들은 상기 에피택셜 층 안으로 연장하여 상기 에피택셜 층 내에서 종결되는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 15 항에 있어서,상기 반도체 기판 내에 제 2 도전형의 웰 영역을 형성하는 단계;상기 웰 영역 내에 상기 제 1 도전형의 소스 영역들을 형성하는 단계; 및상기 웰 영역 내에 상기 제 2 도전형의 고농도 바디 영역들을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 15 항에 있어서,상기 반도체 기판의 어닐링은 약 700℃ 내지 1200℃의 범위 내의 온도에서, 그리고 약 100 mTorr 내지 450 Torr의 범위 내의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 15 항에 있어서,상기 반도체 기판의 어닐링은 약 960℃ 내지 1160℃의 범위 내의 온도에서, 그리고 약 40 Torr 내지 240 Torr의 범위 내의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 15 항에 있어서,상기 반도체 기판의 어닐링은 약 800℃ 내지 1000℃의 범위 내의 온도에서, 그리고 약 200 mTorr 내지 400 mTorr의 범위 내의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 15 항에 있어서,상기 쉴드 전극을 형성하는 단계 이후에,감소된 압력 하의 수소 분위기의 제 1 반응기에서 상기 반도체 기판을 어닐링하는 단계;상기 수소 가스를 제거하기 위해 상기 제 1 반응기를 퍼징하는 단계;불활성 분위기를 갖는 운송 챔버를 통하여 상기 제 1 반응기로부터 제 2 반응기로 상기 반도체 기판을 전달하는 단계; 및대기압 하의 상기 제 2 반응기에서 상기 유전체 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 15 항에 있어서,상기 쉴드 전극을 형성하는 단계 이후에,감소된 압력 하의 수소 분위기를 갖는 챔버에서 상기 반도체 기판을 어닐링하는 단계;상기 수소 가스를 제거하기 위해 상기 챔버를 퍼징하는 단계;상기 챔버를 불활성 기체로 충전하는 단계; 및대기압 하의 상기 챔버에서 상기 유전체 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 1 도전형의 반도체 기판 내에 트렌치들을 형성하는 단계;각 트렌치의 하부 측벽들 및 바닥을 라이닝하는 쉴드 유전체 층을 형성하는 단계;각 트렌치의 하부를 충전하는 쉴드 전극을 형성하는 단계;수소 가스를 포함하는 분위기 내에서 상기 반도체 기판을 어닐링하는 단계;각 트렌치의 상부 측벽들을 따라 게이트 산화물 층을 형성하기 위해서 산화 공정을 수행하는 단계;상기 어닐링하는 단계와 상기 산화 공정을 수행하는 단계 사이의 시간 동안, 상기 반도체 기판을 불활성 분위기 내에 유지하여, 상기 게이트 산화물 층을 형성하기 전에 각 트렌치의 상부 측벽들을 따라 자연 산화물이 형성되는 것을 방지하는 단계;각 트렌치의 상부 내에 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 반도체 기판 내에 제 2 도전형의 웰 영역을 형성하는 단계;상기 웰 영역 내에 상기 제 1 도전형의 소스 영역들을 형성하는 단계; 및상기 웰 영역 내에 상기 제 2 도전형의 고농도 바디 영역들을 형성하는 단계를 포함하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터를 형성하는 방법.제 27 항에 있어서,상기 산화 공정은 각 트렌치 내의 상기 쉴드 전극 상에 유전체 층의 형성을 초래하는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 27 항에 있어서,상기 유전체 층을 형성하는 단계 이전에, 상기 쉴드 전극 상에 전극간 유전체 층을 형성하는 단계를 더 포함하며,상기 전극간 유전체 층은 상기 쉴드 전극과 상기 게이트 전극을 서로 절연시키는 기능을 하는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 27 항에 있어서,상기 반도체 기판은 드레인 콘택 영역 상의 에피택셜 층을 포함하며,상기 에피택셜 층은 상기 드레인 콘택 영역보다 높은 저항률을 가지며, 상기 웰 영역은 상기 에피택셜 층 내에 형성되며, 상기 트렌치들은 상기 웰 영역을 관통하여 연장하고 상기 에피택셜 층 내에서 종결되는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.제 27 항에 있어서,상기 반도체 기판의 어닐링은 약 700℃ 내지 1200℃의 범위 내의 온도에서, 그리고 약 100 mTorr 내지 450 Torr의 범위 내의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 쉴디드 게이트 전계 효과 트랜지스터의 형성 방법.반도체 기판을 처리하기 위한 장치로서,상기 반도체 기판을 수용하고 상기 반도체 기판에 대해 수소 어닐링을 수행하도록 구성되는 제 1 반응기;상기 반도체 기판을 수용하고 상기 반도체 기판 상에 유전체 층을 형성하도록 구성되는 제 2 반응기; 및상기 제 1 반응기와 상기 제 2 반응기에 연결되며, 상기 제 1 반응기에서 상기 제 2 반응기로 상기 반도체 기판의 전달을 용이하게 하도록 구성되며, 상기 제 1 반응기에서 상기 제 2 반응기로 상기 반도체 기판을 전달하는 동안 상기 반도체 기판이 산소에 노출되는 것을 방지하기 위해 불활성 분위기를 갖도록 구성되는 운송 챔버를 포함하는 반도체 기판 처리 장치.제 32 항에 있어서,상기 제 1 반응기는 배치 모드(batch mode)로 수소 어닐링을 수행하기 위해 둘 이상의 웨이퍼들을 지지하기 위한 웨이퍼 캐리어(wafer carrier)를 더 포함하며, 상기 제 2 반응기는 배치 모드로 상기 유전체 층을 형성하기 위해 둘 이상의 웨이퍼들을 지지하기 위한 웨이퍼 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 장치.제 32 항에 있어서,상기 제 1 반응기는 감소된 압력 하에서, 그리고 산소가 없는 분위기 내에서 수소 어닐링을 수행하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 장치.제 32 항에 있어서,상기 제 2 반응기는 대기압에서 상기 유전체 층을 형성하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 장치.제 32 항에 있어서,상기 제 2 반응기는 산화 공정을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 장치.제 32 항에 있어서,상기 제 2 반응기는 질화 공정을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 처리 장치.감소된 압력에서 수소 어닐링을 수행하고 대기압에서 유전체 층을 형성하기 위한 장치로서,감소된 압력 하에서 누설 없는 상태를 유지할 수 있으며, 다수의 반도체 웨이퍼들을 배치 처리(batch process)하기 위한 반응기;상기 반응기 내에 배치되며, 처리(processing) 동안 상기 반응기 내에서 상기 다수의 반도체 웨이퍼들을 지지하기 위한 웨이퍼 캐리어(wafer carrier);상기 반응기에 연결되며, 상기 반응기를 감소된 압력으로 유지하기 위한 진공 시스템;상기 반응기를 약 800℃ 내지 1200℃의 온도 범위 내로 유지하기 위한 가열 시스템을 포함하며,상기 반응기는, (a) 상기 다수의 반도체 웨이퍼들을 어닐링하기 위한 수소 가스, (b) 상기 반응기를 퍼징하기 위한 불활성 기체, 및 (c) 상기 유전체 층을 형성하기 위한 산소 가스를 수용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 감소된 압력에서 수소 어닐링을 수행하고 대기압에서 유전체 층을 형성하기 위한 장치.제 38 항에 있어서,상기 감소된 압력은 약 40 Torr 내지 240 Torr의 압력 범위 내인 것을 특징으로 하는 감소된 압력에서 수소 어닐링을 수행하고 대기압에서 유전체 층을 형성하기 위한 장치.제 38 항에 있어서,상기 감소된 압력은 약 100 mTorr 내지 250 Torr의 압력 범위 내인 것을 특징으로 하는 감소된 압력에서 수소 어닐링을 수행하고 대기압에서 유전체 층을 형성하기 위한 장치.