KR100447263B1 - 식각 폴리머를 이용한 반도체 소자의 제조방법 - Google Patents

식각 폴리머를 이용한 반도체 소자의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100447263B1
KR100447263B1 KR10-1999-0066925A KR19990066925A KR100447263B1 KR 100447263 B1 KR100447263 B1 KR 100447263B1 KR 19990066925 A KR19990066925 A KR 19990066925A KR 100447263 B1 KR100447263 B1 KR 100447263B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
etching
polymer
semiconductor device
manufacturing
insulating film
Prior art date
Application number
KR10-1999-0066925A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010065909A (ko
Inventor
박원성
공필구
이호석
이동덕
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR10-1999-0066925A priority Critical patent/KR100447263B1/ko
Priority to JP2000396774A priority patent/JP2001223207A/ja
Priority to US09/751,388 priority patent/US6426300B2/en
Publication of KR20010065909A publication Critical patent/KR20010065909A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100447263B1 publication Critical patent/KR100447263B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76224—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02118—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer carbon based polymeric organic or inorganic material, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0332—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/0335—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by their behaviour during the process, e.g. soluble masks, redeposited masks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/0337—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/308—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
    • H01L21/3081—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/308—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
    • H01L21/3083—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/3085—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by their behaviour during the process, e.g. soluble masks, redeposited masks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/308—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
    • H01L21/3083—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/3086—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/312—Organic layers, e.g. photoresist

Abstract

본 발명은 식각 폴리머를 이용한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 반도체 소자를 제조하는 공정에 있어서, 트렌치 식각 전에 폴리머를 발생시키는 단계를 추가하여 이 때 발생된 폴리머를 트렌치 식각시 PR 부식 (erosion)에 대한 보호막 (protective layer)으로 작용시켜 PR의 식각 저항성을 향상시킴으로써 트렌치 식각 공정시 PR 마진이 부족한 모든 공정에 사용할 수 있는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.

Description

식각 폴리머를 이용한 반도체 소자의 제조방법{Process for preparation of semiconductor device by using etching polymer}
본 발명은 식각 폴리머를 이용한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 트렌치 식각 전에 폴리머를 발생시키는 단계를 추가하여 이 때 발생된 폴리머를 트렌치 식각시 PR 부식 (erosion)에 대한 보호막 (protective layer)으로 작용시켜 PR의 식각 저항성을 향상시킴으로써 트렌치 식각 공정시 PR 마진이 부족한 모든 공정에 사용할 수 있는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.
현재 0.10㎛ 이하의 기술을 적용하여 반도체 소자를 형성하는 경우, 기존의 얕은 트렌치 분리 (Shallow Trench Isolation; 이하 "STI"라 약칭함) 공정을 진행하는데 있어서 트렌치 깊이 (Trench Depth)가 증가되고 디자인 룰 (Design Rule)이 수축 (shrink)됨에 따라 포토레지스트 (photoresist; 이하 "PR"이라 약칭함)의 두께가 계속해서 얇아져 트렌치 식각을 할 경우 PR 마진이 거의 없게 된다. 이렇게 되면 트렌치 식각 공정 중에 감광막이 부식되는 현상이 발생되어 원하는 패턴을 반도체 기판 상에 제대로 구현하기 어렵다.
이에 본 발명자들은 반도체 소자를 제조하는 공정에 있어서, 트렌치 식각 전에 폴리머를 발생시키는 단계를 추가하여 이 때 발생된 폴리머를 트렌치 식각시 PR 부식에 대한 보호막으로 작용시키면 PR에 대한 선택비를 증가시킬 수 있다는 점을 밝혀내어 본 발명을 완성하였다.
본 발명에서는 0.10㎛ 이하의 기술을 적용하여 반도체 소자를 형성하는 공정에 있어서, 식각 폴리머를 이용한 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 반도체 기판 상부에 절연막을 형성한 후 절연막 상부에 소자 분리 영역을 노출시키는 감광막 패턴을 형성한 경우의 단면도.
도 2는 도 1의 감광막 패턴을 식각 마스크로 절연막을 식각하여 반도체 기판을 노출시키는 절연막 패턴을 형성한 경우의 단면도.
도 3은 감광막 패턴 및 절연막 패턴의 측벽에 폴리머를 형성한 경우의 단면도.
도 4는 도 3의 폴리머를 식각 마스크로 노출된 반도체 기판을 식각하여 트렌치를 형성한 경우의 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 반도체 기판 20 : 절연막
21 : 패드 산화막 22 : 하드 마스크
30 : 감광막 40 : 폴리머
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 반도체 소자를 제조하는 공정에 있어서, 트렌치 식각 전에 폴리머를 발생시키는 단계를 추가하여 이 때 발생된 폴리머를 트렌치 식각시 PR 부식에 대한 보호막으로 작용시켜 PR의 식각 저항성을 향상시킴으로써 트렌치 식각 공정시 PR 마진이 부족한 모든 공정에 사용할 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는
반도체 기판(10) 상부에 절연막(20)을 형성하는 공정;
상기 절연막 상부에 소자 분리 영역을 노출시키는 감광막(30) 패턴을 형성하는 공정;
상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 상기 절연막을 식각하여 반도체 기판을 노출시키는 절연막 패턴을 형성하는 공정;
상기 감광막 패턴 및 절연막 패턴의 측벽에 폴리머(40)를 형성하는 공정;
상기 폴리머를 식각 마스크로 상기 노출된 반도체 기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 공정; 및
폴리머 및 감광막 패턴을 제거하는 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.
상기 본 발명의 공정 중 가장 큰 특징은 식각 전에 폴리머를 형성하는 단계를 추가한다는 점인데, 식각 공정 전에 식각 장비 내에서 플라즈마 인자 (plasmaparameter)를 조절하여 플라즈마 중합이 일어나도록 함으로써 폴리머를 형성시킨다.
식각 장비는 고밀도 플라즈마 (High Density Plasma) 장비를 주로 사용하며, 식각 전에 폴리머를 형성시키기 위한 플라즈마 인자는 압력 10∼50mTorr, 소스 파워 (Source Power) 600∼2000W, 바이어스 파워 (Bias Power) 0∼100W로 설정하는 것이 바람직하다.
또한 상기 폴리머 형성 공정에서는 Cl2, HBr, SF6및 CF4로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스를 주요 가스로서 식각 장비 내에 주입하는데, 이 때 주요 가스는 10∼100 SCCM 의 유량으로 주입되며, 30∼70 SCCM 의 유량이 더욱 바람직하다.
한편 상기 절연막(20)은 패드 산화막(21)과 하드 마스크(22)의 적층 구조로 형성되며, 이 때 하드 마스크는 Si3N4, SiON 및 산화물 중에서 선택된다.
본 발명의 반도체 제조공정 중에서, 트렌치 식각시 폴리머를 생성시키는 원리는 하기와 같다.
식각 장비 내에서 낮은 전력 및 고압의 조건에서는 이온 충격 (ion bombardment) 효과에 의한 반응성 이온 식각 (Reactive Ion Etching; 이하 "RIE"이라 약칭함) 특성이 감소하고 식각 부산물의 재증착 (redeposition)이 일어난다. 즉, 식각 공정에 앞서 식각 장비 내의 플라즈마 인자를 전술한 바와 같이 폴리머 형성에 적합하도록 조절하면 감광막의 탄소, 절연막의 실리콘, 주요 가스의 할로겐과 같은 성분들이 플라즈마 중합을 일으켜 감광막 패턴 및 절연막 측벽에 재증착되고, 이렇게 재증착된 폴리머 층은 플라즈마에 의해서 쉽게 식각되지 않는 층이므로 효과적으로 PR의 보호 역할을 하게 된다. 폴리머는 전술한 바와 같이 주로 감광막의 탄소 (C), 절연막의 실리콘 (Si), 주요 가스의 할로겐 (X)과 같은 성분들로 구성되어 있고, 할로겐족으로 구성된 플라즈마에 화학적으로 쉽게 반응하지 않으며, 단지 플라즈마에 의해서 생성된 큰 에너지를 가진 이온에 의해서 물리적으로 부식 (physically erosion)될 뿐이므로 PR 선택비를 극대화시킬 수 있다.
또한 폴리머 형성시에 보조 가스로서 O2, N2및 불활성 가스로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스를 식각 장비 내에 주입하는데, 이들 보조가스는 폴리머의 결합력을 강하게 하는 역할을 하여 폴리머가 쉽게 식각되지 않도록 하는데 도움을 준다.
본 발명의 폴리머 형성 공정은 STI 식각 공정 또는 트렌치 캐패시터 식각 (Trench Capacitor Etch) 공정 등에 적용할 수 있다.
본 발명과 같이 트렌치 식각 전에 폴리머를 발생시키는 단계를 추가하여 이 때 발생된 폴리머를 트렌치 식각시 PR 부식에 대한 보호막으로 작용시켜 PR에 대한 선택비를 증가시킬 수 있음이 실험적인 데이터로 증명되었다. 실험결과에서 보는 바와 같이 폴리머를 생성시키지 않고 PR 배리어 (barrier)로 트렌치 식각하는 경우 2500Å 타겟이 한계인데 비하여, 폴리머를 사용하는 경우에는 PR 선택비 증가에 의해 5000Å 타겟까지 PR 배리어로 식각이 가능하다.
트렌치 식각 공정을 진행하는데 있어서, 식각 폴리머를 이용한 트렌치 식각은 기존의 방법보다 PR 선택비를 증가시키며 이로 인해 더욱 얇은 포토레지스트 (thin PR)를 적용할 수 있고, 트렌치 깊이가 증가하는 것을 가능하게 할뿐만 아니라 PR 마진을 확장시킬 수 있다.
또한 트렌치 식각시 식각 폴리머를 이용하여 PR 선택비를 증가시키면 PR 마진 부족에 기인한 하드 마스크 배리어 식각 (hard mask barrier etch)의 복잡한 공정을 피할 수 있으므로 본 공정이 양산화될 경우 상당한 이익이 발생할 수 있으며, 반도체 소자가 0.10㎛ 수준으로 초고집적화 됨에 따라 미세 패턴 제조시에 포토레지스트의 두께가 0.30㎛ 이하 수준으로 감소하더라도 기존의 식각 기술을 그대로 응용할 수 있어 새로운 장비 투자가 필요 없으므로 경제적 효과 또한 크다.

Claims (12)

  1. 반도체 기판 상부에 절연막을 형성하는 공정;
    상기 절연막 상부에 소자 분리 영역을 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 공정;
    상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 상기 절연막을 식각하여 반도체 기판을 노출시키는 절연막 패턴을 형성하는 공정;
    상기 감광막 패턴 및 절연막 패턴의 측벽에 Cl2, HBr, SF6및 CF4로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스를 주요 가스로 식각 장비 내에 주입하여 폴리머를 형성하는 공정;
    상기 폴리머를 식각 마스크로 상기 노출된 반도체 기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 공정; 및
    폴리머 및 감광막 패턴을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연막은 패드 산화막과 Si3N4의 적층 구조; 패드 산화막과 SiON 의 적층 구조; 또는 패드 산화막과 산화물의 적층구조인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머는 식각 공정 전에 식각 장비 내에서 플라즈마 인자 (plasmaparameter)를 조절하여 플라즈마 중합을 수행함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    식각 장비는 고밀도 플라즈마 (High Density Plasma) 장비인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    플라즈마 인자는 압력 10∼50mTorr, 소스 파워 (Source Power) 600∼2000W, 바이어스 파워 (Bias Power) 0∼100W을 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 주요 가스는 10∼100 SCCM 의 유량으로 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유량은 30∼70 SCCM 인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머는 O2, N2및 불활성 가스로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스를 보조 가스로 식각 장비 내에 주입하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머는 감광막의 구성성분인 탄소 (C), 주요 가스의 구성성분인 할로겐 원소 및 절연막의 구성성분인 실리콘 (Si)을 주요 성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머 형성 공정은 STI (Shallow Trench Isolation) 식각 공정 또는 트렌치 캐패시터 식각 (Trench Capacitor Etch) 공정에 적용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
  12. 제 1 항 기재의 방법에 의하여 제조된 반도체 소자.
KR10-1999-0066925A 1999-12-30 1999-12-30 식각 폴리머를 이용한 반도체 소자의 제조방법 KR100447263B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1999-0066925A KR100447263B1 (ko) 1999-12-30 1999-12-30 식각 폴리머를 이용한 반도체 소자의 제조방법
JP2000396774A JP2001223207A (ja) 1999-12-30 2000-12-27 エッチングポリマーを利用した半導体素子の製造方法及び半導体素子
US09/751,388 US6426300B2 (en) 1999-12-30 2001-01-02 Method for fabricating semiconductor device by using etching polymer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1999-0066925A KR100447263B1 (ko) 1999-12-30 1999-12-30 식각 폴리머를 이용한 반도체 소자의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010065909A KR20010065909A (ko) 2001-07-11
KR100447263B1 true KR100447263B1 (ko) 2004-09-07

Family

ID=19634056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1999-0066925A KR100447263B1 (ko) 1999-12-30 1999-12-30 식각 폴리머를 이용한 반도체 소자의 제조방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6426300B2 (ko)
JP (1) JP2001223207A (ko)
KR (1) KR100447263B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100796180B1 (ko) 2006-10-27 2008-01-21 피에스케이 주식회사 반도체 장치의 형성 방법

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6699792B1 (en) * 2001-07-17 2004-03-02 Advanced Micro Devices, Inc. Polymer spacers for creating small geometry space and method of manufacture thereof
KR100429135B1 (ko) * 2001-08-16 2004-04-28 동부전자 주식회사 반도체 소자의 섈로우 트렌치 분리 방법
KR100443346B1 (ko) * 2001-12-29 2004-08-09 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 미세 콘택홀 형성방법
US6562696B1 (en) * 2002-03-06 2003-05-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Method for forming an STI feature to avoid acidic etching of trench sidewalls
US6923920B2 (en) * 2002-08-14 2005-08-02 Lam Research Corporation Method and compositions for hardening photoresist in etching processes
KR100473729B1 (ko) * 2002-10-25 2005-03-10 매그나칩 반도체 유한회사 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법
KR100444608B1 (ko) * 2002-10-28 2004-08-16 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법
KR100474508B1 (ko) * 2002-11-07 2005-03-11 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법
KR100928098B1 (ko) * 2002-12-24 2009-11-24 동부일렉트로닉스 주식회사 산화막을 이용한 메탈라인 형성방법
JP4343022B2 (ja) * 2004-05-10 2009-10-14 東京エレクトロン株式会社 基板の処理方法及び基板の処理装置
US7279397B2 (en) * 2004-07-27 2007-10-09 Texas Instruments Incorporated Shallow trench isolation method
US7339253B2 (en) * 2004-08-16 2008-03-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Retrograde trench isolation structures
KR100792355B1 (ko) 2005-09-28 2008-01-09 주식회사 하이닉스반도체 탑라운드 리세스 패턴을 갖는 반도체 소자의 제조방법
CN100435293C (zh) * 2005-09-30 2008-11-19 联华电子股份有限公司 开口的形成方法以及接触窗的形成方法
JP4507120B2 (ja) * 2005-11-11 2010-07-21 エルピーダメモリ株式会社 半導体集積回路装置の製造方法
JP2007142258A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
US7807583B2 (en) * 2006-08-25 2010-10-05 Imec High aspect ratio via etch
US7491343B2 (en) * 2006-09-14 2009-02-17 Lam Research Corporation Line end shortening reduction during etch
US7407597B2 (en) * 2006-09-14 2008-08-05 Lam Research Corporation Line end shortening reduction during etch
KR100827538B1 (ko) * 2006-12-28 2008-05-06 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자 및 그 제조 방법
US8120094B2 (en) * 2007-08-14 2012-02-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Shallow trench isolation with improved structure and method of forming
US8030218B2 (en) * 2008-03-21 2011-10-04 Micron Technology, Inc. Method for selectively modifying spacing between pitch multiplied structures
US8476168B2 (en) 2011-01-26 2013-07-02 International Business Machines Corporation Non-conformal hardmask deposition for through silicon etch
JP2012253056A (ja) * 2011-05-31 2012-12-20 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
US9824893B1 (en) 2016-06-28 2017-11-21 Lam Research Corporation Tin oxide thin film spacers in semiconductor device manufacturing
KR20180093798A (ko) 2017-02-13 2018-08-22 램 리써치 코포레이션 에어 갭들을 생성하는 방법
US10546748B2 (en) 2017-02-17 2020-01-28 Lam Research Corporation Tin oxide films in semiconductor device manufacturing
CN111771264A (zh) 2018-01-30 2020-10-13 朗姆研究公司 在图案化中的氧化锡心轴
JP7320085B2 (ja) 2019-06-27 2023-08-02 ラム リサーチ コーポレーション 交互のエッチングプロセスおよび不動態化プロセス
JP2022016842A (ja) 2020-07-13 2022-01-25 富士電機株式会社 半導体装置
TWI771021B (zh) * 2021-05-26 2022-07-11 南亞科技股份有限公司 形成半導體結構的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940027074A (ko) * 1993-05-31 1994-12-10 김주용 경사식각에 의한 반도체 소자의 콘택홀 형성방법
KR960026804A (ko) * 1994-12-09 1996-07-22 김주용 반도체소자의 스택 캐패시터 제조방법
KR970030678A (ko) * 1995-11-23 1997-06-26 김광호 반도체 장치의 커패시터 제조 방법
KR19980045159A (ko) * 1996-12-09 1998-09-15 김광호 반도체 장치의 커패시터 제조 방법
KR19990033874A (ko) * 1997-10-27 1999-05-15 윤종용 반도체 장치의 캐패시터 제조방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06208965A (ja) 1993-01-08 1994-07-26 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
US5801083A (en) * 1997-10-20 1998-09-01 Chartered Semiconductor Manufacturing, Ltd. Use of polymer spacers for the fabrication of shallow trench isolation regions with rounded top corners
US6287974B1 (en) * 1999-06-30 2001-09-11 Lam Research Corporation Method of achieving top rounding and uniform etch depths while etching shallow trench isolation features

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940027074A (ko) * 1993-05-31 1994-12-10 김주용 경사식각에 의한 반도체 소자의 콘택홀 형성방법
KR960026804A (ko) * 1994-12-09 1996-07-22 김주용 반도체소자의 스택 캐패시터 제조방법
KR970030678A (ko) * 1995-11-23 1997-06-26 김광호 반도체 장치의 커패시터 제조 방법
KR19980045159A (ko) * 1996-12-09 1998-09-15 김광호 반도체 장치의 커패시터 제조 방법
KR19990033874A (ko) * 1997-10-27 1999-05-15 윤종용 반도체 장치의 캐패시터 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100796180B1 (ko) 2006-10-27 2008-01-21 피에스케이 주식회사 반도체 장치의 형성 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010065909A (ko) 2001-07-11
US6426300B2 (en) 2002-07-30
US20010018252A1 (en) 2001-08-30
JP2001223207A (ja) 2001-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100447263B1 (ko) 식각 폴리머를 이용한 반도체 소자의 제조방법
US6686295B2 (en) Anisotropic etch method
JP3946724B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100548515B1 (ko) 반도체 소자의 금속 배선의 형성 방법
KR100503814B1 (ko) 반도체 소자의 게이트 형성 방법
KR100512904B1 (ko) 반도체소자의 제조방법
TW200824002A (en) Method for fabricating semiconductor device
KR100257149B1 (ko) 반도체 소자의 제조 방법
KR100851922B1 (ko) 반도체 소자의 제조방법
KR101016334B1 (ko) 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법
KR100549333B1 (ko) 반도체 소자의 금속배선 형성 방법
KR100382312B1 (ko) 반도체장치의 도전체 패턴 제조 방법
KR100609042B1 (ko) 반도체소자의 비트라인콘택홀 형성 방법
KR20070000719A (ko) 반도체 소자의 비트라인콘택 형성방법
KR20000030956A (ko) 반도체 장치의 게이트 전극 형성을 위한 폴리실리콘 식각 방법
KR100377163B1 (ko) 반도체소자의 폴리실리콘 플러그 형성 방법
KR100434312B1 (ko) 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법
KR20040057080A (ko) 폴리머 프로세스를 이용한 ｓｔｉ 형성방법
KR100875795B1 (ko) 반도체 장치 형성 방법
KR100831572B1 (ko) 반도체 소자의 배선 형성방법
KR20010059590A (ko) 반도체 소자의 제조 방법
KR100548564B1 (ko) 비트 라인 형성 방법
KR20030091452A (ko) 피팅 현상을 방지하는 패턴 형성 방법
KR20090038151A (ko) 반도체 소자의 콘택홀 제조방법
KR20060074498A (ko) 반도체 소자의 하드닝 식각 잔여물 제거 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110726

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120720

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee