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KR910006164B1 - 박막형성방법과 그 장치 - Google Patents

박막형성방법과 그 장치 Download PDF

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KR910006164B1
KR910006164B1 KR1019880002874A KR880002874A KR910006164B1 KR 910006164 B1 KR910006164 B1 KR 910006164B1 KR 1019880002874 A KR1019880002874 A KR 1019880002874A KR 880002874 A KR880002874 A KR 880002874A KR 910006164 B1 KR910006164 B1 KR 910006164B1
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reaction vessel
reactant
gas
reaction
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KR1019880002874A
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하루오 오카노
마고토 세키네
사다히사 노구치
Original Assignee
가부시키가이샤 도시바
아오이 죠이치
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Abstract

내용 없음.

Description

박막형성방법과 그 장치
제1도는 본 발명의 박막형성방법을 단계별로 설명한 단면도.
제2도 내지 제4도는 본 발명의 몇가지 실시예에 따른 박막형성장치는 나타낸 부분 구성도.
제5도 및 제6도는 본 발명의 작용을 설명하는 그래프.
제7도는 본 발명에 있어서 압력과 온도의 관계를 나타낸 상태도.
제8도는 본 발명에 어서 증착속도와 압력과의 관계를 나타낸 그래프.
제9도 및 제10도는 본 발명의 실시예에 따른 작용을 설명하는 단면도.
제11도 내지 제15도는 본 발명에 있어서 각 매개변수들 사이의 관계를 나타낸 그래프.
제16도 및 제17도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막형성장치에 대한 부분 구성도.
제18도는 본 발명에 있어서 기판온도와 증착속도의 관계를 나타낸 그래프.
제19도 및 제20도는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 박막형성방법을 단계별로 설명한 단면도.
제21도는 본 발명의 한가지 실시예에 따라 제조된 반도체장치의 단면도.
제22도는 종래에 사용되어온 박막형성방법을 설명하는 단면도.
제23도는 종래에 사용되어온 또다른 박막형성방법을 단계적으로 설명하는 단면도.
제24도는 통상적인 물질의 상전이를 나타내는 상태도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 101, 112 : 반응용기 2, 20, 113 : 시료호울더
3, 17, 50, 70, 91, 106 : 기판 4, 5, 22, 102 : 흡기구
6 : 제1반응기체 7 : 제2반응기체
8, 103 : 배기구 9 : 마이크로파 방전부
10 : 마이크로파 전원 11 : 도파관
12 : 냉각수단 13, 19 : 가열수단
14, 111 : 가열기 15, 21 : 광선
16 : 광조사수단 17 : 운송계
18 : 열처리실 23 : 불활성기체
24, 115 : 게이트벨트 31, 51 : 트렌치
32, 52 : 증착종 33, 33a, 33b : 박막
53, 78 : 산화막 54 : 트렌치의 입구부분
55 : 트렌치의 바닥부분 56 : 동공부
71 : 게이트 산화막 72 : 게이트전극
73, 74 : 소스, 드레인영역 75 : 실리콘 산화막
76 : 접촉홀 77 : 배선
90 : 액적(液滴) 104 : 상벽
105 : 음극 107 : N2기체
108 : 정합회로 109 : 고주파전원
110 : 용기벽 116 : 절연체
본 발명은 박막형성방법과 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 면이 고르지 않거나 트렌치(trench)가 형성되어 있는 기판, 예컨대 반도체기판의 표면위에 박막을 형성시키는 방법과 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체와 같은 기판위에 박막을 형성하는 방법은 화학적 기상성장법(CVD : Chemical Vapor Deposition)과 물리적 기상성장법(PVD : Physical Vapor Deposition)으로 대별된다.
상기 CVD공정은 기판표면이나 기체상(gaseous phase)중에서 화학반응을 일으켜서 기판상에 박막을 형성하는 방법으로서, 산화규소막이나 질화규소막 등과 같은 절연막을 형성하는데 사용된다. 또한, 상기 PVD공정은 기체상중에서 생성된 증착입자를 기판에 충돌시켜서 박막을 형성하는 방법으로서, 이는 주로 금속막을 형성할 때 사용된다.
최근, VLSI장치를 제조함에 있어서, 보다 만족스러운 결과를 얻기 위해서는 기판위에 형성되어 있는 종횡비( aspect ratio : 깊이/폭)가 1이상인 트렌치의 내부에 박막을 형성시키는 기술이 요구되고 있다.
첨부한 도면 제22도는 종래에 사용되어온 통상적인 플라즈마 CVD공법(예컨대, J. L. Vossen ＆ W. Kern, 박막형성공정 : Academic Press, 1978)에 대한 도면으로서, 실리콘과 같은 기판(50)상에 형성되어 있는 종횡비가 큰 트렌치(51)내에다 기체상으로 생성된 증착 종(52 : deposit species)을 증착시켜서 절연막(53)을 형성하게 된다.
그러나, 이러한 방법에서는 증착종(52)의 트렌치(51)의 입구부분(54)에만 지나치게 밀집되어 증착되기 때문에 다른 증착종(52)이 트렌치(51)의 바닥부분(55)으로 들어가는 것을 방해하게 된다. 그래서 트렌치(51)의 내부에 공동부(56)가 생기게 되고, 기판표면의 단차피복성(stage coating property)이 불량해지게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 CVD법의 일종인 경사스펏터링법(bias sputtering process)이 사용되고 있다(예컨대, T.Mogami, M.Morimoto ＆ H. Okabe-yashi; Extended Abstracts 16th Conf. Solid State Devices ＆ Materials, Kobe, 1984, p 43). 이 방법은, 예컨대 아르곤이온을 사용하여 기판표면을 물리적으로 스펏터링하므로서 산화규소막과 같은 절연막을 형성하는 방법이다.
상기 방법은 제22도에 나타낸 바와 같이 트렌치의 입구부분(54)에남 증착종이 밀집되게 증착되는 문제점에 생기지 않고, 그 바닥부분(55)에도 증착이 진행되므로서, 상기 CVD법에 비하여 단차피복성 및 공동부(56)형성으로 인한 문제점은 개선되게 된다.
그러나, 기체상의 증착종이 트렌스내로 비스듬하게 유입되기 때문에 증횡비가 1이상인 프렌치에 대해서는 그 트렌치를 양호하게 매몰시킬 수가 없었다. 또한 이러한 방법은 물리적 스펏터링에 의한 막증착의 제거와 증착사이의 경쟁반응을 이용한 것으로서, 그 증착속도가 매우 느리기 때문에 생산성이 매우 낮다. 더구나, 플라즈마에서 공정이 진행되기 때문에 방사선에 의한 피해도 심각하다.
최근에는 증착종이 트렌치내에 경사지게 입사되는 성분을 감소시킨 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 경사스펏터링(예컨대, H. Oikawa; SEMI TECHNOLOGY SYM, 1986, E3-1)이 제안되어 있다. 이 방법은 증착종이 완전한 용액이 아니라 고체상이라 할지라도 그 증착종이 트렌치내에 경사지게 입사되므로 해서 발생되는 상기 문제점은 크게 감소시켰으나, 종횡비가 큰 트렌치에 우수한 박막을 형성시키기에는 아직 어려움이 남아있었다.
상술한 기술들 이외에도 TEOS의 열분해법(R. D. Rung, T. Momose ＆ Nagakubo : IEDM. Tech. Big 1982, p. 237)을 이용하여 산화규소막을 형성하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법은 증착종의 표면이동속도가 매우 커서 제23a도에 나타낸 바와 같이 공동부가 생기지 않고 단차피복특성이 매우 좋다. 그러나, 이러한 방법으로 형성된 트렌치를 갖는 산화막(57)을 예컨대, HF 용액으로 세척하게되면 제23b도에 나타낸 바와 같이 트렌치(51)의 중심부에서 의화막(57)의 제거속도가 특히 빠르게 되고, 따라서 트렌치가 평탄하게 매몰되지 않게 된다. 이는 트렌치의 양쪽벽에서 성장한 산화막의 만곡부가 중심부 주위에 남아 있기 때문인 것으로 생각된다. 따라서, 종래의 어떠한 박막형성 방법을 사용했다하더라도 종횡비가 큰 트렌치를 충전시키기는 매우 어려웠다.
또한, 제23a도에서 열 CVD 등에 의해 불순물을 포함하고 있는 산화막을 고체상 확산원으로 하여 형성시킨 후, 열처리를 행하여 기판 트렌치 주위의 불순물을 확산시킬 수도 있다.
그러나 트렌치의 측벽에 형성된 산화막과 바닥부분에 형성된 산화막을 비교해볼 때, 전자는 불순물의 밀도가 낮기 때문에 이러한 방법으로는 원하는 저항력이 얻어지지 않는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 반도체 등의 기판에 형성되어 있는 종횡비가 높은 트렌치에 박막을 형성하고자 할 때, 트렌치내에 공동부가 생기거나 기판표면의 단차피복성이 불량하게 되거나, 또한 기판에 대한 방사선 피해 등을 해결하기 위한 것으로서, 종횡비가 큰 트렌치에 대해서도 절연물, 반도체, 금속 등의 박막으로 양호하게 매몰할 수 있는 박막형성방법과 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 박막을 형성하고자 하는 기체상의 증착종이 기체상으로 부유해 있을 때보다 더 안정한 상태로 기판표면에 존재할 수 있도록 하기 위하여 기판의 온도를 상기 증착종의 액화점 이하로 냉각시키는 것을 그 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선 제1a도에서, 반도체 등과 같은 기판(30)위에 형성되어 있는 고 종횡비의 트렌치(31)내에 기체상의 증착종(32)이 증착되는데, 이때 기판은 증착종의 액화온도이하로 냉각되어 있어서 증착종(32)이 액화되어 기판표면에 부착되게 된다. 참조부호 3은 증착종(32)에 의해서 트렌치(31)내에 형성된 박막이다.
이러한 과정이 계속되게 되면 제1b도에 나타낸 바와 같이 트렌치(31)를 매몰한 박막(33A)이 형성되고, 트렌치(31)를 채운후에도 상기 과정이 계속되면 트렌치(31)와 기판(30)의 표면위에 양호한 박막(33b)이 형성된다.
이러한 현상을 설명하기 위하여 제24도는 온도와 압력을 매개변수로 하여 제1반응기체에서 생성된 활성종(active species)과, 제2반응기체 또는 이들 반응 생성물에 대한 3상(三相 : 기체상, 액체상 및 고체상)의 상태를 나타낸 것이다. 상술한 반응기체 등을 포함하는 물질의 온도가 감소함에 따라서 기체상(A)에서부터 액체상(B)으로의 상전이가 일어난다. 고압조건하에서는 기체상(A)에서부터 액체상(B)으로의 상전이가 더욱 현저하게 나타난다.
예를 들어, 압력이 Po인 반응기체가 기체상(A)의 상태에 있다면, 그 온도가 To(기체상과 액체상의 경계, 즉 액화점)이하로 낮아졌을 때 액체상(B)으로 된다. 만일 온도가 더욱 낮아지면 다시 고체상(C) 으로 전이된다.
본 발명은 상기와 같은 3상 사이의 온도의존성을 반도체 제조시에 트렌치를 매몰하는데 이용한 것으로서, 한가지 기체만을 사용했을때는 기판의 온도를 그 기체의 액화점이하로 두면 된다.
이와 같이 본 발명은 종횡비가 큰 트렌치를 적온에서 양호하게 매몰한 후, 이를 평탄하게 할 수가 있어서 VLSI조립에 매우 적합한 것이다.
이어서, 본 발명의 첫번째 실시예를 설명하면 다음과 같다.
우선 제2도는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 박막형성장치를 설명하는 구성도로서, 반응용기(1)내에 있는 시료호울더(2)상에 기판(3)이 적재되어 있고, 상기 반응용기(1)내로는 흡기구(4,5)를 통하여 제1반응기체(6)와 제2반응기체(7)의 활성종이 유입되어서 배기시스템에 연결되어 있는 배기구(8)을 통하여 배기된다. 본 실시예에서는 상기 흡기구(4)가 석영으로 되어 있고, 제1반응기체와 제2반응기체의 유량은 질량흐름조절기(도시하지 않음)에 의해 조절된다.
제1반응기체(6)은 상기 흡기구(4)에 연결되어 있는 마이크로파방전부(9)내에서 활성화되는데, 상기 마이크로파는 마이크로파공급원(10)으로부터 도파관(11)을 통하여 방전부(9)로 전달된다.
또한, 본 발명에서는 상기 반응기체(6)가 플라즈마에 의해서 활성화되지만, 열여기(thermal excitation)와 광여기, 또는 전자선여기 등에 의해서 활성화될 수도 있다. 반응용기(1)내의 압력은 밸브(도시하지 않음)의 콘덕턴스(conductance)를 변화시키므로서 설정되고, 상기 압력은 격막진공계(도시하지 않음)에 의해서 측정, 조절된다.
한편, 호울더(2)내에는 기판(3)을 냉각시키기 위한 냉각수단(12)이 설치되어 있고, 필요에 따라서는 가열수단(13)을 추가적으로 설치하여도 좋다. 상기 냉각수단(12) 및 가열수단(13)은 기판(3)의 온도를 경보해주는 제어시스템(도시하지 않음)에 연결되어 있어서 상기 기판(3)의 온도를 정해진 값, 즉 제1반응기체에서 생성된 활성종, 제2반응기체 또는 이들의 반응생성물의 액화점 이하로 유지시킨다.
냉각수단(12)은 냉각관(도시하지 않음)을 따라서 액체질소를 통한 질소기체를 호울더(2)로 유입시키는 구조로 되어 있는데, 이러한 냉각수단은 상기 냉각관 속에 설치되어 있는 니이들 밸브(도시하지 않음)를 사용하여 질소기체의 유속을 조절하므로서 제어된다.
또한, 가열수단(13)으로서는 가열기가 사용될 수 있으나, 이러한 냉각수단 및 가열수단은 이에 국한되지 않고 일정한 온도를 유지시킬 수 있는 것이면 어느 것이나 좋다. 기판은 시료호울더와의 열접촉이 좋게 되도록 하기 위하여 상기 시료대에 고정시킨다.
반응용기(1)에서 기판 및 이 기판을 냉각하는 시료호울더(2)이외의 영역은 반응용기(1)내의 청정도를 유지하기 위하여 예컨대, 반응용기(1)의 벽주위에 전류가 흐르는 가열기(14)가 감겨져 있는 구조로 되어 있어도 좋다.
한편, 본 발명의 박막형성장치로서는 상기 첫번째 실시예 이외에도 제3도 및 제4도에 나타낸 다른 실시예를 사용할 수도 는데, 제3도에 나타낸 장치는 그 구조가 제2도의 장치와 거의 유사한 바, 제2도와 같은 부품은 동일한 부호로 표시한다.
이 실시예의 장치가 상기 첫번째 실시예의 장치와 다른 점은 반응용기(1)내에 전자, 이온 또는 레이져광 등과 같은 광선을 조사할 수 있는 광조사수단(16)이 설치되어 있다는 것이다. 이 광조사수단(16)에 의해서 반응기체를 빛으로 여기할 수가 있는 것이다. 이와 같은 광여기를 사용하게 되면 제2도에 나타낸 장치에서와 같은 기판(3)의 손상등 부수적인 영향을 감소시킬 수 있다.
한편, 도면에는 나타나 있지 않지만 기판(3)은 인접하여 설치된 별실을 통하여 반응용기(1)로 출입되게 되는데 이 별실에는 진공 또는 대기압이상의 불활성기체를 유입할 수 있도록 되어 있다. 이와 같은 반응용기(1)는 소위 ＂로드-록(load-locking)＂에 의해서 공정의 재현성은 크게 개선시킬 수 있다.
제4도에 나타낸 박막형성장치도 역시 제2도의 장치와 거의 동일한 구조로 되어 있는 바, 동일한 부품은 동일한 부호로 나타낸다. 이 실시예는 박막을 형성시킨후, 후처리공정을 실시할 수 있도록 된 박막 형성장치로서 기판(3)에 박막을 형성시킨 후, 운송계(17)을 따라서 운송기구(도시하지 않음)에 의해 기판(3)을 열처리실(18)로 운송시키도록 되어 있다. 열처리실(18)로 운송된 기판(3)은 가열수단(19)을 갖춘 호울더(20) 상에 적재되어 열처리를 실시하게 된다. 이때, 열처리는 기판(3)에 적외선 램프(21)를 조사하여 순간적으로 기판온도를 높여주면 되는 바, 이러한 열처리를 실시하므로서, 기판표면(3)에 남아있는 잔류물이나 먼지등이 제거되어 박막의 질을 향상시킬 수 있다.
또한, 제4도에서 참조부호 22는 불활성 기체(23)를 도입하기 위한 흡기구이고, 24는 반응용기(1)와 열처리실(18)을 구분해주는 게이트 밸브이다.
다음은 본 발명에 다른 박막형성방법의 한가지 실시예에 대하여 설명한다.
본 실시예는 앞에서 설명한 3가지 박막형성장치중의 어느 것을 참조하여 설명하여도 좋으나 여기서는 제2도에 나타낸 장치를 이용하여 설명한다.
본 실시예에서는 제1반응기체로서 산소(O2)를 사용하고, 제2반응기체로서는 테트라메틸실판(Si(CH3)4: TMS)을 이용하며, 또한 기판으로서는 실리콘 기판을 사용하고, 이 기판위에다 산화규소막을 증착시키도록 한다.
먼저, 제1반응기체인 O2기체(6)를 흡기구(4)로 도입시키고, 2.45GHz의 마이크로파를 방전시켜서 산소라디칼(O*)을 생성시킨 다음, 이 산소라디칼을 반응용기(1)로 이송시킨다. TMS는 방전시키지 않은 상태에서 반응용기(1)로 유입시킨다. 반응용기(1)내의 전체압력은 2토르로 설정한다.
시료호울더(2)에는 스테인레스강으로된 파이프(12)가 매몰되어 있고, 여기에 액체질소를 통한 냉각 N2기체를 유입하여 기판(3)의 온도를 저하시킬 수 있도록 한다.
제5도는 상술한 방법으로 기판온도를 변화시켰을 때 실리콘 산화막의 증착속도 및 실리콘트렌치의 매몰형상을 나타낸 것이다. 여기서 O2와 TMS의 유량은 각각 56SCCM, 7CCM 이고, 트렌치의 종횡비는 1 : 5이다.
상기 도면에서 곡선 A에서는 기판의 온도가 -40℃일 때 증착속도가 최대인 것을 알 수 있다. 트렌치의 매몰형상은 실온보다 높은 온도에서는 (a)에서와 같이 O*라디칼과 TMS의 반응에 의해 생성된 실리콘 산화막에 종래와 같은 동공부가 생긴다.
한편, 기판의 온도를 저하시킴에 따라서 트렌치입구의 밀집증착 현상은 감소하게 되고 기판의 온도가-20℃이하에서는 트렌치를 박막으로 완전히 매몰시킬 수가 있다.
한편, 제6도는 TMS에 대한 O2의 유량비를 24로 했을 때 기판온도에 대한 증착속도와 트렌치의 매몰형상을 나타낸 것이다. 유량비 이외의 조건은 제5도의 경우와 동일하다.
상기 제6도에서도 상기 제5도에서와 동일한 경향을 볼 수 있는데, 이러한 방법은 다층배선기술에서 층간절연막을 형성하는데 매우 적합한 것이다.
본 발명자들은 상기와 같은 현상을 설명하고 트렌치내에 박막을 형성하는데 더욱 적당한 조건을 찾아내기 위하여 계속 연구 노력하였는 바, 이에 대하여 좀더 상세히 설명해보기로 한다.
제7도는 TMS-O2의 활성종과 TMS와의 반응생성물로 될 수 있는 헥사메틸디실록산과 트리메틸실란올의 상태도를 나타낸 것이다. 상기 첫번째 실시예에서 설명한 바와 같이 반응용기내의 압력이 2토르일 때 트렌치의 내부를 매몰할 수 있는 것은 기판의 온도가 약 -20℃ 이하일 때 인바, 상기 상태도를 참고하면 기판의 온도가 20℃ 내지 -100℃이고, 용기내의 압력이 10토르미만인 범위에서 증착에 사용될 수 있는 액체는 테트라메틸실란 및 헥사메틸 디실록산 또는 이들 각각인 것으로 추측된다. 그리고, 그 액층내에 산소의 활성종이 혼입되므로서 산화가 진행되는 것으로 생각되는데 이는 그 막의 적외흡수스팩트라가 헥사메틸디실록산의 플라스마중합막의 적외흡수스팩트라와 잘 일치하는 것으로부터도 타당성이 있다고 할 수 있다.
여기서 반응용기내의 압력이 2토르일 경우, 기판의 온도는 헥사메틸디실록산이 액화되는 -22℃이하이고, 테트라메틸실란이 응고되는 -100℃이상이 되어야 한다.
그리고 기판과 시료호울더사이의 열적접촉을 양호하게 하고, 시료의 온도분포를 균일하게 하며, 또한 그 온도를 정확하게 측정제어하여 액화가 가능하도록 할 필요가 있다.
제8도는 반응용기내의 압력을 변화시키면서 증착속도와 증착형상을 비교한 것으로서, 기판온도는 -40℃로 하고, TMS 및 산소의 유량은 각각 7SCCM 및 168SCCM으로 하였다. 상기 도면에 의하면 10토르 근처에서는 증착물이 기판의 표면상에서 큰 덩어리를 형성하여 트렌치를 매몰하지 못하지만, 압력이 낮아짐에 따라 차츰 매몰이 가능하게 되고 증착속도도 증가하게 된다는 것을 알 수 있다.
이때, 기판상에 덩어리로 부착된 액적(液滴; 90)의 형태는 제9도에 나타낸 좌표에 따르면 라플레이스(Laplace)의 방정식에 의해서 다음과 같이 표시된다.
Figure kpo00002
여기서, 참조부호 91은 기판을 나타낸다. 상기 도면에서 평면중에 있는 곡면의 주곡율은 r/sinø이고, 여기에 수직인 주곡율은 R이다. γ는 표면장력이고, ρ는 액체의 밀도이며, ΔPo는 액적(90)의 내압과 외압의 차이이다. 이때, 액적(90)이 회전대칭이고, 정점에서의 두주곡율이 b라고 하면 상기 방정식은 다음과 같이 된다.
Figure kpo00003
따라서 표면장력 γ가 일정할 때 입력차 ΔPo가 커지면 정점의 곡율반경 b는 작아지게 되고, 제10b도에 나타낸 바와 같이 액적(90)이 길쭉한 형상을 갖게 된다. 또한, 마이크로파 방전의 압력이 변화함에 따라 O2활성종의 종류나 양이 변화되어 실리콘 기판표면에 생성된 메틸실란에 대한 접촉각이 변화하는 것으로 생각된다.
이상과 같은 이유 때문에 액화가 일어날 수 있는 압력 및 온도범위라 하더라도 그 압력은 액체가 트렌치내부로 유입될 수 있는 범위의 접촉각이 되도록 하는 것이 좋은 바, 본 실시예에서는 상기 압력이 10토르이하인 것이 바람직하다. 즉, 상기 압력은 헥사메틸디실록산 또는 헥사메틸실란의 액화가 일어날 수 있도록 이들의 삼중점온도 이상으로 하는 것이 좋다.
다음으로, 제11도는 O2와 TMS의 유량비에 대한 증착속도와 증착형태의 변화를 나타낸 것이다. 이 도면에 따르면 증착속도는 O2/TMS의 유량비가 약 20일 때 최고인 것을 알 수 있다. 또한, O2/TMS의 유량비가 약 4일 때, 트렌치의 매몰이 가능하고, 그 이상에서는 매몰이 가능하다는 것을 알 수 있다. 이때 O2와 TMS로부터 헥사메틸디실록산이 형성되는데 있어서 다음과 같은 반응이 일어나는 것으로 생각된다.
Figure kpo00004
여기서, O2/TMS=2이고, TMS가 7SCCM이면, 따라서 O2는 14SCCM이상이 되어야 하며, O2/TMS의 유량비는 이상적으로 반응이 일어날 경우에는 2이상인 것이 바람직하다.
제12도는 O2/TMS의 유량비가 각각 8(그래프 A), 24(그래프 B), 40(그래프 C)일 경우에 증착된 막의 적외선 흡수스펙트라를 나타낸 것으로서 1200cm-1내지 1000cm-1의 범위에서 Si-O-Si의 흡수피크가 있고, 막은 실리콘 산화막인 것이 확인되었다. 제13도는 상기 Si-O-Si의 흡수피크에 따라 규격화한 Si-CH3, Si-H, O-H 흡수피크의 강도변화를 O2/TMS유량비에 대하여 나타낸 것이다. 이 도면에서 O2/TMS가 커짐에 따라 실리콘의 산화가 잘 진행된다는 것을 알 수 있다. 참조부호 1 내지 7은 제12도와 대응한다.
다음은 본 발명에 따라 형성된 박막의 성질에 대하여 조사해 본 것이다. 우선 제14도에 나타낸 바와 같이, 6% HF와 30% NH3F 수용액을 사용하여 증착막의 에칭속도를 변화시키면서 O2/TMS의 유량비를 조사하였다.
그 결과에 의하면 O2/TMS가 증가함에 따라 에칭속도가 감소하고, 막은 더욱 질화된다는 것을 알 수 있다. 이와 같이 질화막의 막질을 좋게 하기 위해서는 O2의 유량을 상대적으로 증가시켜 O2/TMS의 유량비가 크게 되도록 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
한편, 기판에다 박막을 증착시킨 후, 다음 2가지 방법으로 반응용기중에서 열처리를 실시하였다.
(1) 10토로의 O2중에서 기판의 온도를 300℃로 하여 1시간 동안 열처리시킨다.
(2) 2토르의 O2를 마이크로파로 방전시키면서 기판온도를 300℃로 하여 1시간 동안 열처리시킨다.
제15도는 상기 결과로 얻어진 막의 적외선 흡수 스펙트라에서 Si-O-Si 흡수피크의 강도를 기준으로 하여 규격화시킨 Si-CH3,Si-H, O-H 흡수강도의 변화를 각각 O2/TMS 유량비에 대하여 나타낸 것이다. Si-CH3, O-H의 결합은 (1)의 열처리, (2)의 열처리순서로 감소되고, 실리콘의 산화가 진행되어 있는 것을 알 수 있다. 또한 Si-H의 결합은 (1) 및 (2)의 열처리 도중에서도 없어진다는 것을 알 수 있다.
이와 같이 증착막의 막질을 개선시키기 위해서는 기판의 온도를 적어도 300℃이상으로 하고, 상기 (1)과 (2)의 열처리를 행하므로서 실리콘의 산화를 진행시킬 수가 있고, 특히(2)에 의한 산화결과는 현저하다는 것을 알 수 있다.
또한, 막형성시에 파장이 193nm인 ArF 엑시머레이져(excimer laser)를 기판 표면에 조사하면 상기 액화층, 또는 기판표면이 활성화되어 매몰 및 평탄화가 더욱 효과적으로 진행된다는 것이 실험적으로 확인되었다. 이때 ArF 엑시머레이져의 조사에너지는 330joul/cm2sec이고, 그 이상이 되면 활성화는 더 잘 진행되며, 이러한 활성화는 상기 에너지가 330joul/cm2sec이상일 때 일어난다.
또한, 상기 활성화는 이온, 전자 등을 기판표면에 충돌시키므로서 행할 수도 있는데 이렇게 되면 박막내로 활성종의 표면영동(surface migration)이 크게 되어 크렌치에 대한 매몰 및 평탄화를 촉진시키게 된다.
지금까지 설명한 박막형성장치는 분리된 2개의 용기로 이루어진 것으로서, 그 하나는 플라스마 형성용기이고, 다른 하나는 반응용기이다. 그러나, 본 발명은 단일용기형 박막형성장치에도 적용딘다.
제16도는 본 발명의 다른 한가지 실시예에 따른 박막형성장치를 나타낸 것인바, 참조부호 101은 접지된 진공용기로서 반응용기에 해당된다. 제1 및 제2반응기체는 흡기구(102)를 통하여 반응용기(101)내로 유입되고, 반응용기(101)내의 혼합기체는 배기구(103)를 통하여 배기된다.
반응용기(101)내에는 양극(제2전극)으로 작용하는 진공용기의 상벽(104)와, 상기 상벽(104)과, 대향하고 있는 음극(105; 제1전극)이 배치되어 있다. 상기 제1전극에는 기판(106)이 적재되고, 그 내부에는 냉각된 질소기체(107)가 흐르고 있으며, 또한 승온을 위한 가열수단(도시하지 않음)도 설치되어 있다.
제1전극에는 정합회로(108)를 통하여 고주파전원(109)이 연결되어 있고, 상기 반응용기(101)중에서 기판(106)이외의 영역, 예컨대 반응용기의 벽(110)에는 가열기(111)가 설치되어 있는데, 이렇게 하므로서 상기 벽(110)에 증착막이 부착되는 것을 방지하게 된다. 또한, 도시하지는 않았지만 기판(106)이 출입할 때 상기반응용기(101)와 대기사이에 진공 또는 불활성기체를 채운 다음 진공용기를 설치하고, 이 진공용기를 통하여 기판(106)이 출입되도록 되어 있다.
이와 같은 반응용기는 소위, 로드-록형으로 하므로서 공정의 신뢰성을 대폭향상시킬 수 있다. 미셜명부호인 116은 절연체이다
한편 제17도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 제16도와 동일한 부품은 동일한 부호로 표시한다. 본 실시예에서는 먼저 상기 제16도의 실시예와 동일한 방법으로 기판(106)에 박막을 형성시킨후, 운송계(도시하지 않음) 등에 따라 상기 기판(106)을 다른 반응용기(112)로 이동시켜 가열수단(도시하지 않음)을 갖춘 호울더(113)위에 적재하고 열처리를 실시한다.
상기 열처리의 방법은 기판(106)의 위에서부터 적외선램프(114) 등을 조사하여 순간적으로 기판의 온도를 상승시켜도 좋다. 또한 상기 열처리시에는 흡기구(102a)에서 불활성 기체 또는 제1반응기체를 도입하여도 좋고, 열처리도중에 플라즈마가 발생될 수 있도록 정합회로(108)을 통하여 고주파전원(109)이 연결되어 있다. 상기 도면에서 참조부호 115는 게이트 밸브를 나타낸다.
상기 이외에도 본 발명은 여러가지로 적용될 수 있는데 예를 들면, 플라즈마를, 생성하는 수단으로서 상기 RF전력을 인가한 평행판 전극사이에 외부에서 자계가 공급되는 고밀도의 플라즈마를 형성하여도 좋다. 또한, 그외에 ECR방전, 중공음극(hollow cathode)방전, 또는 석영 등의 절연물 진공용기에 기판을 배치하고, 외부에서 고주파전력을 주는 방전을 일으켜도 좋다.
다음은 제16도에 나타낸 박막형성장치를 이용하여 박막을 형성하는 방법에 대하여 설명한다. 여기서는 제1반응기체로서 O2, 제2반응기체로서 TMS를 반응용기(101)내에 유입시킨다. 제18도는 기판(101)의 실리콘기판 표면에 산화실리콘막이 형성되는 모양을 나타낸 것으로서, 횡축은 기판온도, 종축은 중착속도를 나타내고, 단면도는 기판의 온도에 따라서 실리콘기판에 형성된 트렌치의 매몰형태가 서로 다르다는 것을 나타낸다.
플라즈마는 제1 및 제2의 전극사이에 13.56MHZ의 RF전력을 인가하여 고주파방전을 일으켜서 생성한다. 반응용기내에는 O2를 40cc/분, TMS를5cc/분의 비율로 도입하고, 전압력은 5×10-3토르로 한다. 또한 제2전극쪽에 자석을 배치하여 고밀도 플라즈마가 얻어지도록 한다.
제18도에 의하면 기판온도의 변화에 따라서 증착속도가 최대치를 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 실리콘 트렌치의 매몰형태를 관찰해 보면 트렌치의 종횡비가 1이상일 때는 실온보다는 고온측에서 제18도의 (C)와 같이 기체상의 O2라디칼과 TMS가 반응하여 생긴 SiO2가 종래의 플라즈마 CVD에서와 같이 눈이 쌓이는 모양으로 기판에 증착되기 때문에 결국 공동부가 생기게 된다는 것을 알 수 있다.
한편, 기판의 온도가 낮아지면 트렌치의 입구부분에 밀집되게 증착되는 현상이 감소하여 기판의 온도가 -20℃이하가 되면 트렌치가 완전히 매몰되는 것을 알 수 있다. 이러한 현상은 다음과 같은 이유로 해서 일어나는 것으로 추측되는 바, 즉 O2라디칼과 TMS의 반응물인 헥사메틸실록산[(Si(CH3)2O]과 트리메틸실란올(Si(CH3)3OH)등이 제18도에 나타낸 온도에서 액화되어 기판표면에 액층을 형성하게 된다. 이 액층에는 기체상에서 더욱 반응이 진행된 SiO2입자가 스며들고, O2라디칼의 침입과 O이온이 부가되면서 산화가 진행되는 것으로 생각된다.
한편, 상기 액층은 기판표면에 분산되어 있기 때문에 기판의 표면과 넓은 접촉면적을 갖게 되는 트렌치의 바닥 모서리부분에서 가장 안정하게 존재한다. 그 결과 증착시간의 변화를 관찰하면 상기 모서리 부분에서부터 증착이 시작된다는 것을 알수 있다. 따라서 제19도에 나타낸 바와 같이 트렌치의 바닥에서부터 쌓이는 방법으로 막이 형성되기 때문에 종래에는 불가능하였던 고 종횡비의 트렌치도 완전히 매몰할 수가 있고, 그 표면도 매우 평탄하게 되는 것이다.
또한, 저온에서 막을 형성할 수 있기 때문에 다층배선공정에서 층간절연막의 형성에도 매우 유용한 것이다. 한편, O2를 사용하는 대신에 N2나 NH2를 사용하면 질화규소막(Si3N4)의 형성도 가능하다.
그리고, 제2반응기체로서는 원소주기율표의 제2족에서 제6족에 포함되는 적어도 어느 한가지 원소를 포함하는 원료를 사용할 수 있고, 기판의 온도도 적당히 변화시킬 수 있어서 산화막 및 질화막을 용이하게 형성할 수 있는 것이다.
또한, 반응용기내의 기체압력은 상술한 10-3토르에 한정되지 않고, 방전방법이나 사용된 반응기체에 따라 가장 효과적인 압력영역을 선택하여도 좋다.
제1반응기체에 Ar이나 He 등의 불활성기체를 첨가하면 증착종이 준안정(metastable)활성종으로서 수명이 길어지고, 한층더 효율좋은 증착이 이루어진다. 반응기체는 한 종류의 기체를 이용하고, 열분해법 등의 수법으로 바람직한 막을 증착시켜도 좋다.
막형성시에는 예컨대, 파장이 193nm인 엑시머 레이져광이나 이온, 전자 등을 표면에 조사하게 되면 전술한 액화층이 활성화되고, 막내 활성종의 표면영동이 크게 되어서 매몰 및 평탄화가 더욱 완전하게 행하여지는 것이 실험적으로 확인되었다.
상기 산화규소막의 형성에 있어서, 예컨대 TMS에다 POCl3, PCl3, PH3, BCl3, B2H6, AsH4등의 불순물을 첨가하게 되면 이들 불순물을 포함하는 산화막이 형성되고 이것을 트렌치내에 매몰시킨 후, 예컨대 가열기나 램프등으로 순간적으로 가하여 실리콘기판내에 불순물을 확산시킬 수가 있다.
종래에는 열 CVD법 등에 의해서 측벽을 따라 불순물을 포함하고 있는 산화막을 형성하였으나, 실제로는 실리콘트렌치의 측벽부에 형성된 산화막에 포함되어 있는 불순물의 농도는 그 바닥부분의 농도보다 낮고, 따라서 측벽부분에서는 바람직한 비저항을 얻을 수가 없었다. 본 발명의 산화막은 시간의 경과에 따른 증착상태를 나타낸 제19도에서 알 수 있는 바와 같이 막내에 함유되어 있는 불순물의 양이 매우 균일하고, 따라서 증착후에는 제20도와 같이 열처리를 실시하므로서 상기와 같은 문제점을 해결하게 된다.
제20도에 나타낸 확산층은 16M 및 64MDRM과 같은 대용량의 기억장치의 기억용량을 크게 하는데 필수적으료 사용된다. 상기 가열처리는 막 형성후, 예컨대 제16도 또는 제17도의 처리실내에서 본래대로 실시하면 소정의 불순물 이외의 불순물, 예를 들면 탄소, 니켈 및 다른 중금속에 의한 오염을 완전히 피할 수가 있고, 고품질의 막을 증착시킬 수 있다. 반응성기체중에 예컨대 H2나 할로겐 원소를 포함하는 기체가 혼입되어 있으면 TMS중의 메틸기가 환원되어 보다 안정한 CH4및 CH3Cl등이 형성되고 제거되기 때문에 막중의 탄소불순물의 농도가 저하되고, 품질이 보다 향상되게 된다.
본 실시예에서는 AsH4를 제2반응기체에 첨가될 불순물로 사용하고 있으나, 황(P)확산의 경우에는 제1 또는 제2반응기체원소와 반응하여 황을 생성해 낼 수 있는 POCl3, PCl3및 PH3와 같은 물질이 사용될 수도 있다. 또한, 예컨대 H2나 N2등과 AL(CH3)3, Ti(C2H5)2등의 유기금속화합물, W(CO)6, Cr(CO)6등의 카르보닐 금속이나 할로겐화 금속 등을 이용하면 접촉홀(contact hole)등과 같이 종횡비가 큰 공간도 금속으로 매몰할 수가 있다는 것이 확인되었다.
이상과 같은 박막형성이외에도 예컨대 GeH4, SiH4, GeCl4등과 같이 적어도 Si를 포함하고 있는 기체를 이용하면 Si나 Ge의 증착이 가능하다. 또한 As(CH3)3, AsH3, Ga(CH3)3, GaH3등을 이용하면 GaAs 등의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물을 증착할 수 있고 In과 P를 함유하는 반응기체를 이용하면 InP 등의 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 등을 증착할 수 있다.
상기 이외에 적어도 탄소 및 수소를 함유하는 반응기체를 이용하면 여러가지 고분자유기막의 증착이 가능하고, 예를 들어 메틸메타크릴레이트(MMA)를 도입하고, 기판의 온도를 30℃이하로 낮추므로서 전자선 레지스트에 이용되는 PMMA를 형성할 수 있다.
다음은 본 발명에 따른 박막형성방법의 또다른 실시예에 관한 것으로서 제1반응기체로서 H2N2또는 SiAl2등의 할로겐원소를 포함하는 기체를 사용하고, 제2반응기체로서는 탄소 및 수소를 함유하는 기체를 사용하여 고분자 박막을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.
본 실시예도 기본적으로는 앞에서 설명한 실시예들과 비슷하기 때문에 제3도를 이용하여 간략하게 설명한다.
우선, 기판으로서는 그 표면에 종횡비가 1이상인 트렌치가 형성되어 있는 요철형상의 실리콘 기판을 이용한다. 제1반응기체로서는 N2기체를 사용하고, 방전에 의해서 N*라디칼을 반응용기내로 도입시킨다. 제2반응기체로서는 메틸메타크릴레이트(MMA)를 도입함과 동시에 배기시킨다. 기판의 온도는 -30℃이하로 냉각시킨다.
이렇게 하게되면 기판표면의 요철은 MMA의 폴리머인 PMMA막에 의해서 제1도에 설명한 것과 같은 원리로 매몰되어 매우 평탄하게 된다. 상기 PMMA막은 주지하는 바와 같이 전자빔 레지스트로 이용된다.
다음은 본 발명에 따른 박막형성 방법의 또다른 실시예에 관한 설명으로서, 제21도는 본 실시예의 방법을 이용하여 MOS트랜지스터의 소스(source), 드레인(drain)전극 및 배선을 형성한 모양을 나타낸 최종 공정단면도이다.
상기 도면에 따르면, 실리콘 등의 기판(70)상에 게이트 산화막(71) 및 게이트전극(72)을 형성하고, 이 게이트에 대하여 자기정합적인 소스, 드레인영역(73,74)을 형성한다. 그후, 전면을 CVD법 등을 사용하여 실리콘 산화막(75)으로 피복시킨 후, 소스, 드레인(73, 74)상의 상기 실리콘 산화막(75)을 에칭 등에 의애 제거하여 종횡비가 1이상인 접촉홀(76)을 형성한다.
다음으로, 소스, 드레인 전극용 배선(77)을 본 발명의 방법에 따라 형성한다. 이를 구체적으로 설명하면 제1반응기체로서 H2, 제2반응기체로서 Al(CH3)3을 이용하여, 기판의 온도를 소정의 온도로 설정하면 Al의 전극배선(77)은 접촉홀(76)내에 완전히 매몰되고, 다시 계속 증착시키면 아주 평탄하게 된다. 이어서 전극배선(77)을 형성시킨 후 그 전면에 보호막으로서 실리콘 산화막(78)을 형성한다.
상기 보호막도 본 발명에 따라 형성시킬 수 있는 바, 예컨대 배선(77) 및 CVD산화막(75)을 형성하는 트렌치부에 대하여 제1실시예와 동일한 방법으로 보호막을 매몰하면 평탄한 막(78)이 형성된다.
본 실시예에서는 전극배선(77)을 형성하는 동안 기판(70)을 기계적으로 진동시켜 기체상의 트렌치유지층(부동층)을 혼란시키므로서 기판(70)에 상기 Al막이 증착되는 것을 촉진한다. 이와 같이 박막을 형성할 때 기판자체, 또는 기체상에 대해서 진동을 가하면 증착 속도가 촉진되고 막질의 향상도 도모할 수가 있는 것이다.
기판을 진동시키는 수단으로서는 제2도 내지 제4도의 시료호울더(2)에 모우터 등으로 기계적인 진동을 부여하여도 좋고, 또는 호울더(2)내부에 초음파진동자를 내장하여도 좋다.
또한, 본 실시예에서는 MOS트랜지스터 콘택트 등과 같은 트렌치를 매몰하는 금속으로서 Al을 사용하고 있으나, 그 용도에 따라서 제1반응기체로서 H2이외에 N2를 사용할 수도 있고, 제2반응기체로서 Al(CH3)3외에 Ti(C2H5)2등의 유기금속, W(CO)6, Cr(CO)6등의 카르복실금속 또는 할로겐화금속 등을 이용할 수도 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였고, 다음은 이들 실시예에 대한 몇가지 변형예에 대하여 설명한다.
우선, O2를 방전시키는 대신에 적어도 산소를 포함하고 있는 기체, 예컨대 N2O 등을 이용할 수 있고, 또한 N2혹은 NH3등을 이용하여 실리콘 질화막을 형성시킬 수도 있다.
제2반응기체로서는 원소주기율표의 제2족 내지 제6족에 포함되는 적어도 한가지 원소를 함유하는 기체를 사용하여 이들의 산화막이 질화물을 생성하도록 할 수 있다. 이때, 기판온도는 사용한 기체의 종류에 따라서 제1반응기체의 활성종, 제2반응기체 또는 이들의 반응생성물의 액화점 이하에서 적당히 선정한다.
또한, 제1반응기체에 Ar, He등과 같은 불활성기체를 혼입하면 이들 불활성기체의 수명이 긴 준안정 활성종이 생성된다. 이 활성종에 의해 제1반응기체의 할성종을 보다 멀리 운반할 수가 있고, 따라서 장치설계의 융통성을 향상시킬 수 있다.
상기 이외에도, 예컨대 제1반응기체로서 H2를 사용하고, 제2반응기체로서 GeH4, SiH4, SiCl4, GeCl4등과 같이 적어도 Si나 Ge를 함유하는 기체를 사용하면 Si나 Ge를 증착시킬 수 있다. 제2반응 기체로서 As(CH3)3, AsH3, Ga(CH3)3나 GaH3등을 이용하면 GaAs 등의 Ⅲ,Ⅴ족 화합물을 증착시킬 수 있고, In, P를 함유하는 기체를 사용하면 InP 등의 Ⅱ,Ⅵ족 화합물을 증착시킬 수 있다.
지금까지 설명한 박막의 형성방법은 제2반응기체로서 박막의 원료기체를 이용하였으나, 제1반응기체와 제2반응기체를 혼합하고(예컨대, Al(CH3)4+H2와 같이)를 혼합기체를 제1반응기체로 사용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 제2도 내지 제5도에 있어서, 기판(3)을 적재하고 있는 시료호울더(12)에 회전기구를 접속하여 기판(3)을 고속으로 회전시키므로서 기판에 반응기체가 균일하게 확산되도록 하여도 좋다. 이때, 기판은 일정한 속도로 회전시켜도 좋으나, 간헐적으로 회전시켜서 기체상이 기판과 같이 회전하는 것을 방지하여도 좋다.
상기와 같이 구성하게 되면, 증착속도를 보다 증가시킬 수 있고 특히 실리콘웨이프등과 같은 대형기판 경우, 흡기구(4,5)에서 기판(3) 표면까지의 거리가 멀기 때문에 생기기 쉬운 증착막의 조성물 및 증착속도의 변화를 방지할 수 있다.
또한, 전자, 이온, 또는 레이져광 등을 조사할 경우, 특히 광선의 불균일성을 보완함과 동시에 대구경의 광선을 사용하지 않아도 되는 장점이 있는 것이다.
제2도 내지 제4도에서는 복수개의 기판을 동시에 반응용기내에 도입하도록 하여도 좋은 바 예를 들면, 반응용기를 정육면체로 할 경우, 그 4면에 기판을 배치하고, 다른 한면으로는 기판을 출입하게 하며, 다른 한면으로는 진공배기 및 제1, 제2반응기체를 도입시키는데 사용하면 된다. 이때, 흡기구에서 각기판을 등거리로 배치하게 되면 균일한 박막을 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 그 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 적당하게 변경시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 종횡비가 큰 트렌스에 대해서 조사손상이 생기지 않도록 절연물, 반도체, 금속 등을 종래에 비하여 양호하게 매몰할 수가 있는 것이다.

Claims (55)

  1. 반응용기내에 트렌치(taench) 또는 평탄하지 않은 면을 갖고 있는 기판을 집어넣고, 상기 반응용기내로 반응기체를 주입시켜서 그 반응기체를 활성화시킨 다음, 상기 반응용기의 내부로부터 배기시키고, 기판의 온도를 증착물질의 액화점 이하로 유지시켜 주는 단계로 이루어진 박막의 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 증착물질은 증착종(deposit species)을 포함하고 있는 것임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 증착종은 절연체인 것임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 절연체는 산화규소인 것임을 특징으로 하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, 증착종은 반도체인 것임을 특징으로 하는 방법.
  6. 제2항에 있어서, 증착종은 중합체인 것임을 특징으로 하는 방법.
  7. 제2항에 있어서, 증착종은 금속인 것임을 특징으로 하는 방법.
  8. 제2항에 있어서, 증착종은 가열되어짐을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 가열은 순간적인 가열인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 증착물질은 활성종(active species)을 포함하고 있는 것임을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 증착물질은 반응생성물을 포함하고 있는 것임을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 기판은 그 표면에 마스크(mask)가 형성되어 있는 것임을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 기판은 반도체인 것임을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 반도체 기판은 그 기판의 전도성을 변화시켜주기 위하여 반응기체로서 불순물을 함유하고 있는 것이 사용됨을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 반응기체를 활성화시키는 단계는 플라즈마를 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 반응기체를 활성화시키는 단계는 반응기체를 열적으로 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제1항에 있어서, 반응기체를 할성화시키는 단계를 반응기체를 전자선으로 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 반응기체를 활성화시키는 단계는 반응기체를 광(光)조사로 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 광조사로 활성화시키는 단계는 반응기체를 레이저광선으로 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 활성화단계는 파장이 200nm인 레이져광선을 330joul/cm2sec의 출력으로 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제1항에 있어서, 온도를 유지시켜 주는 단계를 기판을 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 온도를 유지시켜 주는 단계는 기판을 가열시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제1항에 있어서, 트렌치는 그 종횡비(aspect ratio)가 1이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제1항에 있어서, 반응기체는 그 내부에 기판이 적재되어 있는 반응용기내에서 활성화되어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제1항에 있어서, 반응기체는 그 내부에 기판이 적재되어 있는 반응용기와는 다른 위치에서 활성화되어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제1항에 있어서, 기판은 시료호울더에 의해 정전기적으로 적재되어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제1항에 있어서, 기판과 반응기체는 상대적으로 진동되어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제1항에 있어서, 반응기체를 주입시키는 단계는 2가지 종류의 제1 및 제2반응기체를 주입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 제1반응기체는 그 내부에 기판이 적재되어 있는 반응용기내에서 활성화되어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제28항에 있어서, 제1반응기체는 그 내부에 기판이 적재되어 있는 반응용기와는 다른 부위에서 활성화되어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제28항에 있어서, 제1반응기체는 산소, 질소, 수소, 또는 적어도 할로겐원자를 함유하고 있는 것임을 특징으로 하는 방법.
  32. 제28항에 있어서, 제1반응기체는 적어도 하나이상의 불활성기체를 함유하고 있는 것임을 특징으로 하는 방법.
  33. 제28항에 있어서, 제1반응기체는 산소, 질소, 또는 수소중에서 적어도 하나 이상을 함유하고 있으며, 제2반응기체는 주기율표의 제Ⅱ족 내지 Ⅵ족에 포함된 적어도 하나이상의 원소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제28항에 있어서, 제1반응기체는 수소, 질소 또는 적어도 할로겐 원소를 함유하고 있는 기체중에서 적어도 하나이상을 함유하고 있으며 제2반응기체는 금속 또는 반도체의 유기화합물, 할로겐화물 또는 카르보닐화물 중에서 적어도 하나이상을 함유하고 있는 것임을 특징으로 하는 방법.
  35. 제28항에 있어서, 제1반응기체는 산소이고, 제2반응기체는 테트라메틸실란, 헥사메틸디실록산 또는 트리메틸실란올 중에서 하나를 함유하고 있는 것임을 특징으로 하는 방법.
  36. 제35항에 있어서, 제2반응기체에 대한 제1반응기체의 유량비는 2이상이고 기판의 온도는 20℃ 내지 -100℃이며, 반응용기내의 압력은 10토르 이하로 되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제36항에 있어서, 반응용기내의 압력과 기판의 온도는 제2반응기체의 액적과 기판이 이루는 접촉각이 예각으로 되는 조건이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제36항에 있어서, 기판은 증착종을 형성한 후에 산소 또는 산소레디칼을 유입하면서 300℃이상에서 열처리시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 트렌치 또는 평탄하지 않는 면을 가지고 있는 기판을 수용하기 위한 반응용기와, 상기 반응용기내에 기판를 적재하는 수단과, 상기 반응용기내로 반응기체를 주입시키는 수단과, 상기 반응기체를 활성화하는 수단과, 상기 기판의 온도를 증착종의 액화점 이하의 온도로 유지시켜주는 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
  40. 제39항에 있어서, 활성화수단은 반응용기내에 플라즈마를 형성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  41. 제39항에 있어서, 활성화수단은 상기 반응용기의 외부에서 반응기체를 활성화하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  42. 제39항에 있어서, 활성화수단은 상기 반응용기내에서 반응기체를 활성화하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  43. 제39항에 있어서, 온도유지수단은 기판을 냉각시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  44. 제43항에 있어서, 온도유지수단은 기판을 가열하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  45. 제39항에 있어서, 적재수단은 시료호울더를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  46. 제45항에 있어서, 시료호울더에는 온도유지수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  47. 제29항에 있어서, 반응용기는 시료호울더를 제외한 부분의 온도를 증착종의 액화점 이하의 온도로 유지시켜주는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  48. 제39항에 있어서, 반응용기는 반응지역과 기판의 출입지역을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  49. 제48항에 있어서, 반응용기는 반응지역과 출입지역을 구분하는 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  50. 제48항에 있어서, 기판출입지역은 진공을 형성하는 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  51. 제48항에 있어서, 기관출입지역은 불활성기체를 대기압 또는 고압으로 주입하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  52. 제39항에 있어서, 반응기체의 주입수단을 서로다른 반응기체를 주입하는 복수개의 주입수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  53. 트렌치 또는 평탄하지 않는 면을 가지고 있는 기판을 수용하기 위한 반응용기와, 상기 반응용기내에서 기판을 적재하는 수단, 상기 반응용기내로 반응기체를 도입시키는 수단, 상기 반응용기로부터 배기시키는 수단, 상기 반응기체를 활성화시키는 수단, 상기 기판의 용기를 증착종의 액화점이하의 온도로 유지시켜주는 수단 및 상기 반응기체와 기판을 상대적으로 진동시키는 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
  54. 제53항에 있어서, 진동수단은 기판을 진동시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  55. 제53항에 있어서, 진동수단은 반응기체를 진동시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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