KR100246353B1

KR100246353B1 - 반도체소자제조방법

Info

Publication number: KR100246353B1
Application number: KR1019970026109A
Authority: KR
Inventors: 배종일
Original assignee: 김영환; 현대반도체주식회사
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR19990002492A

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 종래의 반도체 소자 제조방법은 사진식각공정에 있어서, 노광시에 필드산화막의 새부리 부분에 의한 단차의 발생으로 광이 입사각과 다른 반사각을 가지고 반사되어 포토레지스트를 과도하게 노광함으로써, 이후에 형성되는 게이트 전극이 염원하는 값보다 작게 형성되어 최종적으로 반도체 소자의 문턱전압값이 설정치 보다 작아져 소자의 특성이 열화 되는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 필드산화막(2)을 증착하는 단계 후에 포토레지스트를 도포 및 패턴을 형성하여 필드산화막의 새부리영역을 선택적으로 식각하는 단계를 더 포함하여 필드산화막(2)의 새부리영역을 식각한 후 반도체 소자의 게이트(3,4)를 제조함으로써, 새부리영역에서 광이 입사각과 다른 반사각을 갖고 반사됨을 방지하여 용이하게 염원하는 특성의 반도체 소자를 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 소자 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 기판에 필드산화막을 증착한 후 상기 필드산화막의 에지인 새부리영역을 선택적으로 식각한 후, 게이트산화막 및 다결정실리콘을 증착하고 사진식각 공정으로 게이트를 형성함으로써, 염원하는 문턱전압을 갖는 반도체 소자를 제조하는데 적당하도록 한 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자 제조에 있어서, 포토레지스트를 도포하고 마스크를 사용하여 노광 및 식각하는 사진식각공정은 중요한 공정이며, 반도체 소자의 집적도 향상과 소자특성을 결정 짓게 된다. 기판의 상부에 소자가 형성될 영역을 정의하며, 소자간의 분리를 위해 주로 사용되는 필드산화막은 질화막 사이에 노출된 기판에 형성되며, 그 질화막과 기판의 접합면의 일부에도 성장되어 그 필드산화막의 양 끝은 새부리 모양을 갖게 됨은 공지된 바와 같다. 이와 같은 새부리 모양의 끝을 갖는 필드산화막은 사진식각공정에 있어서, 노광시 사용되는 빛을 반사하여 포토레지스트를 과도하게 노광 하게 되어 포토레지스트를 마스크로 하는 식각 공정으로 제조되는 게이트가 작아져 단채널효과로 인해 문턱전압이 낮아지게 된다. 즉 할래이션(halation)이 발생하여 염원하는 문턱전압값을 갖는 게이트의 제조가 용이하지 않게 되며, 이와 같은 종래의 반도체 소자 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1a 내지 도1d는 종래 반도체 소자 제조방법 일실시예의 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 필드산화막(2)을 성장시키는 단계(도1a)와; 상기 기판(1)과 필드산화막(2)의 상부전면에 게이트산화막(3)과 다결정실리콘(4)을 순차적으로 증착하는 단계(도1b)와; 상기 다결정실리콘(4)의 상부에 포토레지스트(P/R)를 도포하고 노광 하는 단계(도1c)와; 상기 포토레지스트(P/R)를 식각마스크로 하는 선택적 식각으로 상기 다결정실리콘(4)을 식각하여 게이트 전극(5)을 형성하는 단계(도1d)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 종래 반도체 소자 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 도1a에 도시한 바와 같이, 기판(1)의 상부에 패드산화막과 질화막을 증착하고, 기판(1)의 상부를 소자가 형성될 액티브영역과 각 액티브영역을 분리하는 분리영역을 설정하여 분리영역에 증착된 상기 질화막 및 패드산화막을 식각하여 기판(1)의 분리영역을 노출시킨다. 상기 노출된 분리영역을 산화시켜 필드산화막(2)을 형성한다. 이와 같은 공정을 로코스(LOCOS)공정이라고 하며, 상기 필드산화막(2)은 성장하는 과정에서 질화막과 기판(1)의 사이에 증착된 패드산화막 측으로도 성장하여 결국 기판(1)의 상부와 접속되는 필드산화막(2)의 끝 부분은 새부리 모양을 갖게 된다.

그 다음, 도1b에 도시한 바와 같이 상기 기판(1)과 필드산화막(2)의 상부에 게이트산화막(3)과 다결정실리콘(4)을 순차적으로 증착한다. 이는 다결정실리콘 게이트 전극과 게이트산화막을 포함하는 반도체 소자의 게이트를 형성하기 위함이다.

그 다음, 도1c에 도시한 바와 같이 상기 다결정실리콘(4)의 상부에 포토레지스트(P/R)를 도포하고 노광 하여 게이트 패턴을 형성한다. 도1c에는 설명의 편이를 위해 이미 게이트 패턴이 형성된 포토레지스트(P/R)를 도시하였으나, 실제로는 상기 다결정실리콘(4)의 상부전면에 포토레지스트(P/R)를 도포하고, 그 포토레지스트(P/R)를 구워 마스크를 사용하여 노광 한다. 이에 따라 광에 노출된 포토레지스트(P/R)와 노출되지 않은 포토레지스트(P/R)의 성질이 다르게 되고, 이 성질의 차에 의해 선택적인 식각을 하며, 식각되지 않은 포토레지스트(P/R)를 식각마스크로 하여 다결정실리콘(4)을 식각하게 된다. 사진식각공정에서 노광시에 상기 필드산화막(2)의 새부리의 영향으로 그 상부에 증착되는 게이트산화막(3)과 다결정실리콘(4)은 선형의 단차를 갖게 되며, 그 선형 단차구간에서 광은 입사각과 다른 반사각을 갖으며 반사된다. 이에 따라 노광하지 않을 포토레지스트(P/R)의 일부분, 즉 게이트 패턴에 반사광이 인가된다.

그 다음, 도1d에 도시한 바와 같이 상기 식각되지 않은 포토레지스트(P/R)를 식각 마스크로 하는 식각공정으로 다결정실리콘(4)을 부분적으로 식각하여 게이트 전극(5)을 형성하며, 이때 형성되는 게이트 전극(5)은 상기 선형 단차부분의 반사광에 따라 과도하게 노광된 포토레지스트(P/R)의 영향으로 염원하는 값보다 작게 형성되며, 이에 따라 그 게이트 전극(5)을 이용하는 반도체 소자의 문턱전압값이 낮아지게 된다.

상기한 바와 같이 종래의 반도체 소자 제조방법은 사진식각공정에 있어서, 노광시에 필드산화막의 새부리 부분에의한 단차의 발생으로 광이 입사각과 다른 반사각을 가지고 반사되어 포토레지스트를 과도하게 노광함으로써, 이후에 형성되는 게이트 전극이 염원하는 값보다 작게 형성되어 최종적으로 반도체 소자의 문턱전압값이 설정치보다 작아져 소자의 특성이 열화되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 반도체 소자의 게이트 형성시 필드 산화막의 새부리를 식각하여 난반사에 의한 게이트의 과도노광을 방지하는 반도체 소자 제조방법의 제공에 그 목적이 있다.

도1a 내지 도1d는 종래 반도체 소자 제조공정 수순단면도.

도2a 내지 도2e는 본 발명에 의한 반도체 소자 제조공정 수순단면도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1:기판 2:필드산화막

3:게이트산화막 4:다결정실리콘

상기와 같은 목적은 필드산화막을 형성하여 반도체 기판상에 소자가 형성될 영역을 정의 한 후, 상기 필드산화막의 상부에 포토레지스트를 도포 및 패턴을 형성하고, 상기 필드산화막의 새부리영역을 선택적으로 식각함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2a 내지 도2e는 본 발명에 의한 반도체 소자 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 필드산화막(2)을 성장시키는 단계(도2a)와; 상기 기판(1)과 필드산화막(2)의 상부에 포토레지스트(P/R)를 도포하고 패턴을 형성하여 상기 필드산화막(2)의 에지부분인 새부리영역을 노출시키고, 상기 패턴이 형성된 포토레지스트(P/R)를 식각 마스크로 하는 식각공정으로 상기 필드산화막(2)의 새부리영역을 식각하는 단계(도2b)와; 상기 기판(1)과 필드산화막(2)의 상부전면에 게이트산화막(3)과 다결정실리콘(4)을 순차적으로 증착하는 단계(도2c)와; 상기 다결정실리콘(4)의 상부에 포토레지스트(P/R)를 도포하고 패턴을 형성하는 단계(도2d)와; 상기 포토레지스트(P/R)를 식각마스크로 하는 선택적 식각으로 상기 다결정실리콘(4)을 식각하다 게이트 전극(5)을 형성하는 단계(도2e)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같은 구성의 본 발명을 좀더 상세히 설명한다.

먼저, 도2a에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 패드산화막 및 질화막(도면생략)을 순차적으로 증착한 후, 패턴을 형성하여 기판(1)의 일부를 노출시킨 후, 그 노출된 기판(1)에 필드산화막(2)을 성장시키며, 패드산화막 및 질화막을 식각한다.

그 다음, 도2b에 도시한 바와 같이, 상기 필드산화막(2)이 형성된 기판(1)의 상부에 포토레지스트(P/R)를 도포하고, 노광 하여 패턴을 형성한 후, 그 포토레지스트(P/R)를 식각하여 상기 필드산화막(2)의 에지인 새부리영역을 노출시킨다. 상기 노출된 필드산화막(2)의 새부리영역을 상기 패턴이 형성된 포토레지스트(P/R)를 식각 마스크로 하는 식각공정으로 식각한다.

이때, 식각에 사용되는 식각장비는 TEL사와 LAM사의 알에프 스플릿 파워를 이용하는 산화막 식각장비를 사용하며, 압력은 500~700mTorr, 전력은 400~600W를 사용하는 공정조건에서 식각 가스로 CHF₃, CF₄, Ar가스를 사용한다. 이와 같은 방식으로 필드산화막(2) 새부리 영역이 식각된 부분은 수직단면을 갖게 된다.

그 다음, 도2c에 도시한 바와 같이, 상기 필드산화막(2)이 형성된 기판(1)의 전면에 게이트산화막(3)과 다결정실리콘(4)을 소정의 두께를 갖도록 순차적으로 증착한다.

그 다음, 도2d에 도시한 바와 같이, 포토레지스트(P/R)를 도포 및 게이트 패턴을 형성하고, 노광 한다. 이때, 광은 입사각과 동일한 반사각을 갖도록 반사되며, 이에 따라 포토레지스트(P/R) 패턴에 영향을 주지 않게 된다.

그 다음, 도2e에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트(P/R)를 식각 마스크로 하는 식각공정으로 상기 다결정실리콘(4)과 게이트산화막(3)을 식각하여 게이트를 형성하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명 반도체 소자 제조방법은 필드산화막의 새부리영역을 식각한 후 반도체 소자의 게이트를 제조함으로써, 새부리영역에서 광이 입사각과 다른 반사각을 갖고 반사됨을 방지하여 용이하게 염원하는 특성의 반도체 소자를 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims

기판의 상부에 필드산화막을 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 필드산화막의 주변부인 새부리영역을 노출시키는 패턴을 형성하는 단계와; 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 상기 노출된 새부리영역을 제거하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 게이트산화막과 다결정실리콘을 순차적으로 증착한 후, 사진식각공정을 사용하여 상기 증착된 다결정실리콘과 게이트산화막을 패터닝하여 게이트를 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
제 1항에 있어서, 새부리영역의 식각은 500~700mTorr의 압력, 400~600W의 전력을 사용하며, 식각 가스로 CHF₃, CF₄, Ar가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.