(57)【要約】      （修正有）【課題】素子分離膜形成材料としてＰＳＺ物質を用い、ＰＳＺ物質に多量で含有された不純物を容易に除去しながらボイドやシームのない素子分離膜を形成する方法を提供する。【解決手段】酸素ガスが供給されるチャンバの内部にＰＳＺ膜が形成されたウェハをローディングさせる段階と、前記チャンバの内部の温度を工程温度まで上昇させる段階と、水蒸気をチャンバの内部に供給し、前記酸素ガスの量と前記水蒸気の量の割合が１：１〜５０：１の条件を維持する状態で前記ＰＳＺ膜を硬化させる段階と、前記チャンバの内部をパージさせる段階と、アンローディング温度まで下降させる段階と、前記ウェハを前記チャンバの外部にアンローディングさせる段階を含んでＰＳＺ膜を熱処理し、半導体素子の素子分離膜を形成する。【選択図】図５
2008199015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローディング温度が維持され、酸素ガスが供給されるチャンバの内部にＰＳＺ膜が形成されたウェハをローディングさせる段階と、
前記チャンバの内部の温度を前記ローディング温度から工程温度まで上昇させる段階と、
前記工程温度が維持され、水蒸気をチャンバの内部に供給し、前記酸素ガスの量と前記水蒸気の量の割合が１：１〜５０：１の条件を維持する状態で前記ＰＳＺ膜を硬化させる段階と、
前記チャンバの内部に供給される前記酸素ガス及び前記水蒸気をいずれも遮断し、前記チャンバの内部に不活性ガスを供給して前記チャンバの内部をパージさせる段階と、
前記チャンバの内部の温度を前記工程温度からアンローディング温度まで下降させる段階と、
前記アンローディング温度が維持された状態で前記ウェハを前記チャンバの外部にアンローディングさせる段階と、
を含んでなることを特徴とするＰＳＺ膜の熱処理方法。
【請求項２】
前記ローディング温度及び前記アンローディング温度は、１５０℃〜２５０℃であることを特徴とする請求項１に記載のＰＳＺ膜の熱処理方法。
【請求項３】
前記酸素ガスは、水蒸気供給装置に連結された酸素ガス注入管と酸素ガス供給装置を通じて前記チャンバに供給されることを特徴とする請求項１に記載のＰＳＺ膜の熱処理方法。
【請求項４】
前記酸素ガスは、前記酸素ガス供給装置から前記チャンバに１slm〜１００slmの流量比で供給し、前記水蒸気供給装置に連結された前記酸素ガス注入管から前記チャンバに１slm〜２０slmの流量比で供給することを特徴とする請求項３に記載のＰＳＺ膜の熱処理方法。
【請求項５】
前記酸素ガスは、酸素ガス供給装置から前記チャンバに供給されることを特徴とする請求項１に記載のＰＳＺ膜の熱処理方法。
【請求項６】
前記工程温度は、３００℃〜４５０℃であることを特徴とする請求項１に記載のＰＳＺ膜の熱処理方法。
【請求項７】
前記水蒸気は、水蒸気供給装置を通じて前記チャンバに供給することを特徴とする請求項１に記載のＰＳＺ膜の熱処理方法。
【請求項８】
前記不活性ガスは不活性ガス供給装置を通じて前記チャンバに供給することを特徴とする請求項１に記載のＰＳＺ膜の熱処理方法。
【請求項９】
前記パージ段階は、ポストパージとサイクルパージで行うことを特徴とする請求項１に記載のＰＳＺ膜の熱処理方法。
【請求項１０】
前記ローディング段階及び前記アンローディング段階における圧力は大気圧を維持し、これら段階以外の全ての段階における圧力は大気圧よりも低く１５０Torrよりも高い真空状態を維持することを特徴とする請求項１に記載のＰＳＺ膜の熱処理方法。
【請求項１１】
前記ローディング段階後に、前記チャンバのガス漏れ可能性を確認する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＰＳＺ膜の熱処理方法。
【請求項１２】
前記硬化段階後に、前記酸素ガスを遮断した状態で前記水蒸気だけで後処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＰＳＺ膜の熱処理方法。
【請求項１３】
トレンチが形成された基板上にＰＳＺ膜を形成する段階と、
ローディング温度が維持され、酸素ガスが供給されるチャンバの内部に前記ＰＳＺ膜が形成されたウェハをローディングさせる段階と、
前記チャンバの内部の温度を前記ローディング温度から工程温度まで上昇させる段階と、
前記工程温度が維持され、水蒸気をチャンバの内部に供給し、前記酸素ガスの量と前記水蒸気の量の割合が１：１〜５０：１の条件を維持する状態で前記ＰＳＺ膜を硬化させる段階と、
前記チャンバの内部に供給される前記酸素ガス及び前記水蒸気をいずれも遮断し、前記チャンバの内部に不活性ガスを供給して前記チャンバの内部をパージさせる段階と、
前記チャンバの内部の温度を前記工程温度からアンローディング温度まで下降させる段階と、
前記アンローディング温度が維持された状態で前記ウェハを前記チャンバの外部にアンローディングさせる段階と、
化学的機械的研磨工程で前記ＰＳＺ膜を研磨して前記トレンチ内に素子分離膜を形成する段階と、
を含んでなることを特徴とする半導体素子の素子分離膜形成方法。
【請求項１４】
前記ローディング温度及び前記アンローディング温度は、１５０℃〜２５０℃であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の素子分離膜形成方法。
【請求項１５】
前記酸素ガスは、水蒸気供給装置に連結された酸素ガス注入管と酸素ガス供給装置を通じて前記チャンバに供給されることを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の素子分離膜形成方法。
【請求項１６】
前記酸素ガスは、前記酸素ガス供給装置から前記チャンバに１slm〜１００slmの流量比で供給し、前記水蒸気供給装置に連結された前記酸素ガス注入管から前記チャンバに１slm〜２０slmの流量比で供給することを特徴とする請求項１５に記載の半導体素子の素子分離膜形成方法。
【請求項１７】
前記酸素ガスは、酸素ガス供給装置から前記チャンバに供給されることを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の素子分離膜形成方法。
【請求項１８】
前記工程温度は、３００℃〜４５０℃であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の素子分離膜形成方法。
【請求項１９】
前記水蒸気は、水蒸気供給装置を通じて前記チャンバに供給することを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の素子分離膜形成方法。
【請求項２０】
前記不活性ガスは、不活性ガス供給装置を通じて前記チャンバに供給することを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の素子分離膜形成方法。
【請求項２１】
前記パージ段階は、ポストパージとサイクルパージで行うことを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の素子分離膜形成方法。
【請求項２２】
前記ローディング段階及び前記アンローディング段階における圧力は大気圧を維持し、これら段階以外の全ての段階における圧力は大気圧よりも低く１５０Torrよりも高い真空状態を維持することを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の素子分離膜形成方法。
【請求項２３】
前記ローディング段階後に、前記チャンバのガス漏れ可能性を確認する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の素子分離膜形成方法。
【請求項２４】
前記硬化段階後に、前記酸素ガスを遮断した状態で前記水蒸気だけで後処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の素子分離膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の素子分離膜形成方法に関するものであり、特に、ＰＳＺ（polysilizane）膜の不純物を除去し得る半導体素子の素子分離膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、７０ｎｍ以下のデザインルール(design rule)を要求する半導体素子においては、ウェハ基板に加えられるストレスを大いに減らすＳＴＩ(Shallow Trench Isolation)工程を主に用いている。ＳＴＩは、半導体基板に一定の深さを有するトレンチを形成し、このトレンチに化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition：以下、「ＣＶＤ」とする)で酸化膜を蒸着し、化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing：以下、「ＣＭＰ」とする)工程で酸化膜をエッチングして素子分離膜を形成する技術である。
【０００３】
図１は、従来技術による半導体素子の素子分離膜形成方法を説明するための素子の断面図である。
【０００４】
半導体基板100上にスクリーン酸化膜101と窒化膜102を順に形成し、窒化膜102、スクリーン酸化膜101及び半導体基板100を順にエッチングしてトレンチ104を形成する。トレンチ104をＯ３−ＴＥＯＳ膜103で満たし、スチームアニール(steam anneal)工程を行う。図１に示されていないが、化学的機械的研磨工程でＯ３−ＴＥＯＳ膜103、窒化膜102及びスクリーン酸化膜101を研磨してトレンチ104内にＯ３−ＴＥＯＳ膜103を残すため、ＳＴＩ型素子分離膜が形成される。
【０００５】
しかし、上述した工程は、素子分離膜にボイド105とシーム(seam）106が発生することがある。ボイド105とシーム106は、半導体素子の電気的特性及び信頼性を低下させる要因として作用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、素子分離膜形成材料としてＰＳＺ(polysilizane)物質を用い、水蒸気と酸素ガスとを混合した状態で熱処理工程を行うため、ＰＳＺ物質に多量で含有された不純物を容易に除去しながらボイドやシームのない素子分離膜を形成する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によるＰＳＺ膜の熱処理方法はローディング温度が維持され、酸素ガスが供給されるチャンバの内部にＰＳＺ膜が形成されたウェハをローディングさせる段階と、前記チャンバの内部の温度を前記ローディング温度から工程温度まで上昇させる段階と、前記工程温度が維持され、水蒸気をチャンバの内部に供給し、前記酸素ガスの量と前記水蒸気の量の割合が１：１〜５０：１の条件を維持する状態で前記ＰＳＺ膜を硬化させる段階と、前記チャンバの内部に供給される前記酸素ガス及び前記水蒸気をいずれも遮断し、前記チャンバの内部に不活性ガスを供給して前記チャンバの内部をパージさせる段階と、前記チャンバの内部の温度を前記工程温度からアンローディング温度まで下降させる段階と、前記アンローディング温度が維持された状態で前記ウェハを前記チャンバの外部にアンローディングさせる段階を含んでなる。
【０００８】
本発明の他の側面による半導体素子の素子分離膜形成方法は、トレンチが形成された基板上にＰＳＺ膜を形成する段階と、ローディング温度が維持され、酸素ガスが供給されるチャンバの内部に前記ＰＳＺ膜が形成されたウェハをローディングさせる段階と、前記チャンバの内部の温度を前記ローディング温度から工程温度まで上昇させる段階と、前記工程温度が維持され、水蒸気をチャンバの内部に供給し、前記酸素ガスの量と前記水蒸気の量の割合が１：１〜５０：１の条件を維持する状態で前記ＰＳＺ膜を硬化させる段階と、前記チャンバの内部に供給される前記酸素ガス及び前記水蒸気をいずれも遮断し、前記チャンバの内部に不活性ガスを供給して前記チャンバの内部をパージさせる段階と、前記チャンバの内部の温度を前記工程温度からアンローディング温度まで下降させる段階と、前記アンローディング温度が維持された状態で前記ウェハを前記チャンバ外部にアンローディングさせる段階と、化学的機械的研磨工程で前記ＰＳＺ膜を研磨して前記トレンチ内に素子分離膜を形成する段階を含んでなる。
【発明の効果】
【０００９】
上述したように、本発明は、素子分離膜を形成する物質としてギャップフィル特性に優れたＰＳＺ物質を使用可能にすることにより、信頼性と電気的特性に優れた７０ｎｍ以下級の高集積素子の具現を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付した図面を参照し、本発明の好ましい実施例を説明する。しかし、本発明は、以下で開示される実施例により限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現されることができ、本発明の範囲が次に詳述する実施例により限定されるものではない。単に、本実施例は、本発明の開示が完全であるようにし、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明の範囲は、本願の特許請求の範囲により理解されなければならない。
【００１１】
図２及び図３は、本発明の実施例による半導体素子の素子分離膜形成方法を説明するための素子の断面図である。
【００１２】
図２（ａ）を参照すれば、半導体基板200上にスクリーン酸化膜201、パッド窒化膜202及びハードマスク膜203を順に積層して形成する。
【００１３】
上記において、スクリーン酸化膜201は、５０Å〜８０Åの厚さで形成することが好ましい。また、スクリーン酸化膜201は、湿式または乾式酸化方式で７５０℃〜８００℃の温度で形成することが好ましい。パッド窒化膜202は、低圧化学気相蒸着法(Low Pressure Vapor Deposition; ＬＰＣＶＤ)で５０Å〜２００Åの厚さで形成することが好ましい。
【００１４】
図２（ｂ）を参照すれば、ハードマスク膜203、パッド窒化膜202、スクリーン酸化膜201及び半導体基板200を順にエッチングしてトレンチ204を形成する。トレンチエッチング工程によるエッチング損傷を緩和し、後続工程でトレンチ204内に満たされるギャップフィル物質の収縮による半導体基板200のストレスを緩和するために、ライナー酸化膜205を形成する。
【００１５】
上記において、トレンチエッチング工程は、トレンチ204の側壁が７５°〜８７°程度に傾斜するように行うことが好ましい。これは、ギャップフィル工程時にギャップフィル物質がトレンチ204内に十分に流して満たされるようにするためである。ライナー酸化膜205は、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、熱酸化工程またはラジカル酸化工程の少なくとも一つの方式で適用し、５０Å〜２５０Åの厚さで形成することが好ましい。
【００１６】
図３（ａ）を参照すれば、トレンチ204が充分に満たされるように該トレンチ204が形成された半導体基板200上にＰＳＺ(polysilizane)膜206を形成し、ＰＳＺ膜206を熱処理する。ＰＳＺ膜206は、７０ｎｍ以下の素子分離膜幅を有する素子では３０００Å〜９０００Åの厚さで形成する。
【００１７】
図３（ｂ）を参照すれば、ＰＳＺ膜206の熱処理が完了すれば、化学的機械的研磨工程のような平坦化工程を通じてＰＳＺ膜206、ハードマスク膜203、パッド窒化膜202及びスクリーン酸化膜201を除去してトレンチ204内にＰＳＺ膜206を残すため、素子分離膜206aが形成される。
【００１８】
本発明では、素子分離膜206aをＰＳＺ物質を用いて形成した。ところで、ＰＳＺ物質は不純物含有量が多い物質である。したがって、ＰＳＺ膜206を形成した後、不純物を適切に除去できなかった状態でトレンチ204に素子分離膜206aを形成すれば、素子分離膜206a内にボイドが発生するだけでなく、素子分離膜206a内に残っている不純物が後続工程に影響を及ぼして素子不良を誘発させる。これにより、ＰＳＺ膜206を形成した後、不純物を除去するための研究が行われている。酸素ガスを用いた熱処理工程は、熱処理工程後に不純物が満足するほど除去されないだけでなく、適切なＳｉＯ２結合を成していないものと知られている。本発明のＰＳＺ膜206の熱処理工程を図４及び図５を参照して説明する。
【００１９】
熱処理工程は、ＰＳＺ膜206が形成されたウェハを積載して熱処理する炉またはチャンバ300、炉またはチャンバ300に酸素ガスを供給する酸素ガス供給装置310、炉またはチャンバ300に水蒸気を供給する水蒸気供給装置320、炉またはチャンバ300にＮ２ガス、Ｈｅガス、Ａｒガスのような不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置330を含んで構成された図４の熱処理システムで行う。水蒸気供給装置320は、該水蒸気供給装置320に連結された酸素ガス注入管322と水素ガス注入管324が具備される。水蒸気供給装置320は、半導体製造工程のうち、湿式酸化工程に適用し得るトーチタイプ(torch type)、ウォーターベイパージェネレーションタイプ(water vapor generation type)、ウォーターベイパライジングタイプ(water vaporizing type)など全ての適切なシステムを含む。以下に図５により熱処理工程を段階別で詳しく説明する。
【００２０】
第１段階は、ＰＳＺ膜206が形成されたウェハをチャンバ300の内部にローディングさせる段階である。チャンバ300の内部の温度はローディング温度である１５０℃〜２５０℃に維持する。酸素ガスは、酸素ガス供給装置310からチャンバ300に１slm〜１００slmの流量比(flow rate)で供給され、水蒸気供給装置320に繋がれた酸素ガス注入管322からチャンバ300に１slm〜２０slmの流量比で供給される。チャンバ300の内部の圧力は大気圧を維持する。
【００２１】
一方、上記第１段階において酸素ガスは、酸素ガス供給装置310からチャンバ300に供給し、酸素ガス注入管322からは供給せずに行うことができる。
【００２２】
第２段階は、装備異常の場合、熱処理工程の結果が変わり得るため、上記ローディング段階後にチャンバ300のガス漏れ(Gas leakage)の可能性を確認する段階である。ガス漏れチェック段階においてチャンバ300の内部を徐々に真空状態にする。ガス漏れチェック段階は、チャンバ300の内部を真空状態にせずに大気圧状態で行っても良い。この時、温度及び酸素ガスの供給は、ローディング段階と同様な状態に維持される。
【００２３】
第３段階は、チャンバ300の内部の温度を工程温度である３００℃〜４５０℃まで上昇させるランプ-アップ(ramp-up)段階である。ランプ-アップ段階は、チャンバ300の内部の圧力を大気圧より低く、１５０Torrよりも高い状態の真空状態に維持して行うか、あるいは大気圧状態に維持して行う。この時、酸素ガスの供給は、ガス漏れチェック段階と同様な状態に維持される。
【００２４】
第４段階は, ＰＳＺ膜206内に含有された不純物を除去するために、ＰＳＺ膜206を硬化(cure)させる段階である。硬化段階は、チャンバ300の内部の温度を工程温度である３００℃〜４５０℃に維持し、酸素ガスと水蒸気が混合した状態で行う。この時、圧力はランプ-アップ段階と同様な状態に維持される。
【００２５】
酸素ガス注入管322から酸素ガスが水蒸気供給装置320に続けて入っている状態で水素ガス注入管324を通じて水素ガスを水蒸気供給装置320に注入すれば、水蒸気供給装置320において酸素と水素の反応により水蒸気が生成される。生成された水蒸気は、チャンバ300の内部に１slm〜３０slmの流量比で供給される。したがって、酸素ガス供給装置310から１slm〜１００slmの流量比で供給される酸素ガスと、水蒸気供給装置320から１slm〜３０slmの流量比で供給される水蒸気がチャンバ300の内部で混合し、このような状態でＰＳＺ膜206は硬化される。
【００２６】
一方、第１段階の工程が酸素ガスが酸素ガス注入管322からは供給されない状態で行われた場合、水蒸気供給装置320で酸素と水素を反応させて水蒸気を生成させた後、硬化段階が開始される時点に水蒸気をチャンバ300に供給させる。すなわち、水蒸気がチャンバ300に供給されるのは同一であるが、第１段階の工程により方法的に多少の差があるだけである。
【００２７】
硬化段階は、ＰＳＺ膜206の厚さによって硬化時間が決定されるが、７０ｎｍ以下の素子分離膜幅を有する素子において、ＰＳＺ膜206が３０００Å〜９０００Åの厚さで形成される場合、１０分〜６００分間行う。
【００２８】
硬化段階は、酸素ガス量と水蒸気量との割合が１：１〜５０：１の条件を維持する状態で実施しなければならない。１：１よりも小さい条件、例えば、１：１．３の割合で酸素ガスと水蒸気が混合している場合には、水蒸気の過多によりトレンチの側壁にモウト(Moat)が発生する。５０：１よりも大きい条件、例えば、６６：１の割合で酸素ガスと水蒸気が混合している場合には、酸素ガスの過多により、ＰＳＺ膜206に含有されている不純物を満足のいくほど除去しにくいだけでなく、パターン間の間隔が広い部分に形成されているＰＳＺ膜206が落ちる現象が発生することがある。言い替えれば、硬化段階は酸素ガスの量が少ない状態(例えば、５０％以下の状態)で行ってもならず、酸素ガスの量が多い状態(例えば、９８％以上の状態)で行ってもならないものである。
【００２９】
第５段階は後処理段階であり、図５には示されていない。後処理段階は、硬化段階を経たＰＳＺ膜206の膜質をさらに緻密(dense)にするために、必要に応じて選択的に行うことができる。後処理段階は、上記硬化段階後に酸素ガス供給装置310から供給される酸素ガスを遮断した状態で水蒸気だけで行う。この時、温度及び圧力は、硬化段階と同様な状態を維持する。
【００３０】
第６段階は、チャンバ300の内部に供給される酸素ガス及び水蒸気をいずれも遮断した状態で不活性ガス供給装置330からＮ２ガス、Ｈｅガス、Ａｒガスのような不活性ガスをチャンバ300の内部に供給して行うパージ(purge)段階である。この時、温度は、硬化段階と同様な状態を維持し、圧力は大気圧状態になるようにする。
【００３１】
パージ段階は、図５に示されたように、ポストパージ(post purge)とサイクルパージ(cycle purge)で行うことができる。ポストパージは、酸素ガス及び水蒸気がチャンバ300の内部に供給されるのをいずれも遮断した状態であり、不活性ガス供給装置330から不活性ガスをチャンバ300の内部に供給して行う。この時、不活性ガスは、約２２slmの流量比でチャンバ300に供給する。サイクルパージは、ポストパージの後に不活性ガスの流量比を変化させながら行う。例えば、最初は５slmを供給し、後に１slmで供給する方式で流量比を変化させる。この時、温度はポストパージ及びサイクルパージで硬化段階と同様な状態を維持し、圧力はサイクルパージで大気圧状態になるようにする。
【００３２】
第７段階は、チャンバ300の内部の圧力をアンローディング段階における圧力となる大気圧に維持し、不活性ガス供給装置330から不活性ガスを５slm〜１００slmの流量比でチャンバ300の内部に供給しながら、チャンバ300の内部の温度をアンローディング温度となる１５０℃〜２５０℃まで下降させるランプ-ダウン(ramp-down)段階である。
【００３３】
第８段階は、ＰＳＺ膜206が形成されたウェハをチャンバ300の外部にアンローディングさせる段階である。チャンバ300の内部の温度を前記工程温度からアンローディング温度まで下降させ、該アンローディング温度が維持された状態で前記ウェハをチャンバ300の外部にアンローディングさせる。これにより、ＰＳＺ膜206の熱処理工程が完了する。
【００３４】
上記の熱処理工程は、２つの実施例に分けて本発明に適用することができる。第１実施例による熱処理工程は、第１〜第８段階を全て行うものであり、第２実施例による熱処理工程は、第１〜第８段階のうち、第５段階を除いて行うものである。すなわち、第５段階である後処理段階は、ＰＳＺ膜206の膜質をさらに緻密(dense)にする長所はあるものの、熱処理工程時間が増加する短所がある。後処理段階を行わなくても、ＰＳＺ素子分離膜206a内に残っている不純物が素子不良の要因として作用しなければ、第２実施例による熱処理工程を適用することが有利であり、そうではない場合は、第１実施例による熱処理工程を適用することが有利である。
【００３５】
本発明の熱処理工程は、酸素ガスと水蒸気を用いて行う。酸素ガスは、ＰＳＺ膜206を硬化させる役割よりはＰＳＺ膜206の全体に渡って硬化が均一(uniformity)になるようにする役割をする。水蒸気は、ＰＳＺ膜206の内部に含有された不純物を除去し、膜の緻密性(density)を高める役割をする。ＰＳＺ膜206により覆われているパターンの間隔が広い地域(例えば、周辺地域)では、水蒸気の拡散及び浸透が自由であるため、深さ方向に硬化の程度にそれほど差がない。しかし、ＰＳＺ膜206により覆われているパターンの間隔が狭い地域(例えば、セル地域)では、水蒸気の拡散が自由でないだけでなく、浸透されにくいため、深さ方向に硬化の程度に差がある。
【００３６】
したがって、本発明では、硬化段階を行う以前段階から酸素ガスをチャンバ300に供給させて多量の酸素ガスがＰＳＺ膜206内に浸透されるようにする。これにより、硬化段階で供給される水蒸気の拡散及び浸透をさらに自由にし、硬化効果が極大化される。ただし、本発明し、前述したように、硬化段階の時に供給される酸素ガスと水蒸気の供給の割合を調節することも重要である。
【００３７】
尚、前記ローディング段階及び前記アンローディング段階における圧力は大気圧を維持し、これら段階以外の全ての段階における圧力は大気圧よりも低く１５０Torrよりも高い真空状態を維持することが出来る。
【００３８】
図６は、本発明の実施例によるＦＴＩＲ(Fourier Transform-Infrared Spectometers)を用いた結合エネルギーの分析結果を示したものである。
【００３９】
本発明の熱処理工程を行ったＰＳＺ膜206は、ＳｉＯ２に類似の水準の膜質を確保することができ、波長を用いた光学分析において反射指数（ＲＩ）がＳｉＯ２膜とほぼ類似の水準であると評価された。しかし、ＰＳＺ膜206の材料に最初に含有されていたＮ及びＨなどに起因する不純物の水準は、上述の条件で酸素ガスと水蒸気の割合を如何なる方式で構成して適切に設定するかにより決められるため、ＰＳＺ膜206の不純物の含有量、コーティング厚さ、トレンチの深さ、コーティングの前に形成された下部層の種類などにより適正水準の割合を確保することができる。このような工程の手続きと条件を用いて今後の工程でＥＦＨ(Effective Field Oxide Height)の管理などが容易な工程マージンを確保し、不純物を減らすなどの改善が行え、素子の収率の向上を得ることができる。
【００４０】
本発明の技術思想は、上記好ましい実施例により具体的に記述されたが、上記の実施例は、その説明のためのものであり、その制限のためのものではないことを周知しなければならない。また、本発明の技術分野において通常の専門家であれば、本発明の技術思想の範囲内において多様な実施例が可能であることを理解することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の活用例として、半導体素子の素子分離膜形成方法に適用出来、特に、ＰＳＺ（polysilizane）膜の不純物を除去し得る半導体素子の素子分離膜形成方法に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来技術による半導体素子の素子分離膜形成方法を説明するための素子の断面図である。
【図２】本発明の実施例による半導体素子の素子分離膜形成方法を説明するための素子の断面図である。
【図３】本発明の実施例による半導体素子の素子分離膜形成方法を説明するための素子の断面図である。
【図４】本発明の実施例によるＰＳＺ膜の熱処理工程を説明するためのチャンバ及びガスラインの構成図である。
【図５】本発明の実施例によるＰＳＺ膜の熱処理工程を説明するための工程レシピである。
【図６】本発明の実施例によるＦＴＩＲを用いた結合エネルギー分析結果である。
【符号の説明】
【００４３】
200…半導体基板
201…スクリーン酸化膜
202…パッド窒化膜
203…ハードマスク膜
204…トレンチ
205…ライナー酸化膜
206…ＰＳＺ膜
300…炉またはチャンバ
310…酸素ガス供給装置
320…水蒸気供給装置
322…酸素ガス注入管
324…水素ガス注入管
330…不活性ガス供給装置
【図１】
2008199015.tif 000003
【図２】
2008199015.tif 000004
【図３】
2008199015.tif 000005
【図４】
2008199015.tif 000006
【図５】
2008199015.tif 000007
【図６】
2008199015.tif 000008