KR100720251B1 - Exposure mask and method for manufacturing semiconductor device by using it - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노광 마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 스토리지노드 콘택용 마스크를 형성하기 위해, 직사각형 형태로 형성한 제 1 투광 패턴; 제 1 투광 패턴의 장축 양단 중 일측에 직사각형 형태로 형성한 제 2 투광 패턴; 및 제 1 투광 패턴의 장축 양단 중 타측에 직사각형 형태로 형성한 제 3 투광 패턴을 형성한 "I"자형 투광 패턴을 포함하여 스토리지노드 콘택 플러그와 비트라인 사이의 거리를 증가시켜 기생 캐패시턴스를 감소시킬 수 있는 기술이다.The present invention relates to an exposure mask and a method of manufacturing a semiconductor device using the same, comprising: a first light transmission pattern formed in a rectangular shape to form a mask for a storage node contact; A second light transmission pattern formed in a rectangular shape on one side of both long ends of the first light transmission pattern; And an “I” shaped light transmission pattern having a third light transmission pattern formed in a rectangular shape on the other side of both ends of the long axis of the first light transmission pattern to increase the distance between the storage node contact plug and the bit line to reduce the parasitic capacitance. It is a technology that can.
기생 캐패시턴스, 스토리지노드 콘택 플러그 Parasitic capacitance, storage node contact plugs
Description
도 1a는 종래기술에 따른 노광 마스크를 이용한 반도체 소자의 레이아웃도.1A is a layout diagram of a semiconductor device using an exposure mask according to the prior art.
도 1b는 도 1a에 도시된 반도체 소자의 단면도.1B is a cross-sectional view of the semiconductor device shown in FIG. 1A.
도 2는 종래기술과 본 발명에 따른 비트라인과 스토리지노드 콘택 플러그와의 거리를 비교하여 설명하기 위한 개략도.Figure 2 is a schematic diagram for explaining the comparison between the distance between the bit line and the storage node contact plug according to the prior art and the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 노광 마스크를 도시한 평면도.3 is a plan view of an exposure mask according to the present invention;
도 4(a)는 본 발명에 따른 노광 에너지 변화에 따라 형성되는 패턴을 도시한 시뮬레이션도.Figure 4 (a) is a simulation showing a pattern formed in accordance with the change in exposure energy according to the present invention.
도 4(b)는 본 발명에 따른 포커스 변화에 따라 형성되는 패턴을 도시한 시뮬레이션도.Figure 4 (b) is a simulation showing a pattern formed in accordance with the change in focus according to the present invention.
도 5(a)는 본 발명에 따른 노광 마스크를 도시한 사진도.5 (a) is a photographic view showing an exposure mask according to the present invention.
도 5(b)는 본 발명에 따른 노광 마스크를 이용하여 형성한 스토리지노드 콘택홀을 도시한 사진도.Figure 5 (b) is a photographic view showing a storage node contact hole formed using an exposure mask according to the present invention.
본 발명은 노광 마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 I자형 투광 패턴을 포함하는 스토리지노드 콘택용 마스크를 사용하여 스토리지노드 콘택과 비트라인 간의 거리를 증가시킴으로써 기생 캐패시턴스를 감소시킬 수 있는 기술이다. The present invention relates to an exposure mask and a method of manufacturing a semiconductor device using the same, and in particular, by using a storage node contact mask including an I-shaped transmissive pattern, parasitic capacitance can be reduced by increasing the distance between the storage node contact and the bit line. It is a skill.
반도체 메모리 소자, 특히 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 집적도가 증가함에 따라 정보 기억을 위한 기본 단위인 메모리 셀의 면적이 급격하게 축소되고 있다.As the degree of integration of semiconductor memory devices, particularly DRAM (Dynamic Random Access Memory), increases, the area of memory cells, which are basic units for information storage, is rapidly being reduced.
이에 따라, 패턴이 점점 축소(shrinkage)되어 전극과 전극 사이에서 발생하는 기생 캐패시턴스가 심각한 문제점이 되고 있다.Accordingly, the parasitic capacitance generated between the electrode and the electrode becomes a serious problem as the pattern gradually shrinks.
기생 캐패시턴스(C)는 하기의 <수학식 1>과 같이 정의된다.Parasitic capacitance (C) is defined as in Equation 1 below.
<수학식 1><Equation 1>
C= ε·A/dC = εA / d
여기서, ε은 유전률, A는 전극의 유효 표면적, d는 전극간 거리를 각각 나타낸 것이다. Is the permittivity, A is the effective surface area of the electrode, and d is the distance between the electrodes.
따라서, 기생 캐패시턴스를 줄이기 위해서는 전극의 표면적을 줄이거나, 전극간 거리를 증가시키거나, 유전률을 낮춰야 한다. Therefore, to reduce the parasitic capacitance, the surface area of the electrode should be reduced, the distance between electrodes should be increased, or the dielectric constant should be lowered.
도 1a는 종래기술에 따른 노광 마스크를 이용한 반도체 소자의 레이아웃도이다.1A is a layout diagram of a semiconductor device using an exposure mask according to the prior art.
도 1a를 참조하면, 소자분리 영역(13)과 활성영역(15)이 구비된 반도체 기판(11) 상부에 다수개의 워드라인(17)과 다수개의 비트라인(19)이 서로 교차되어 형 성되어 있다. Referring to FIG. 1A, a plurality of
그리고, 상기 비트라인(17) 사이에 스토리지노드 콘택 플러그(21)가 형성되어 있고, 상기 워드라인(19) 사이에 비트라인 콘택 플러그(23)가 형성되어 있다. A storage
도 1b는 도 1a에 도시된 반도체 소자의 단면도이며, (a)는 A-A' 절단면을 따라 도시한 것이며, (b)는 B-B' 절단면을 따라 도시한 것이다.FIG. 1B is a cross-sectional view of the semiconductor device shown in FIG. 1A, (a) is shown along the cut line A-A ', and (b) is shown along the cut line B-B'.
도 1b(a)를 참조하면, 소자분리 영역(13)이 정의된 반도체 기판(11) 상부에워드라인(17), 비트라인(19) 및 스토리지노드 콘택 플러그(21)를 구비하는 층간절연막(25)을 형성한다. Referring to FIG. 1B (a), an interlayer insulating film including a
이때, 도 1b(b)에 도시된 바와 같이, 상기 비트라인(19)과 상기 스토리지노드 콘택 플러그(21) 사이의 거리(d1)가 190~210Å로 가깝게 형성되어 있기 때문에, 이후에 상기 비트라인(19)과 상기 스토리지노드 콘택 플러그(21)로 전자가 흐르면 커플링 효과에 의한 기생 캐패시턴스(parasitic capacitance)가 발생되는 문제점이 있다.In this case, as shown in FIG. 1B (b), since the distance d1 between the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 스토리지노드 콘택 플러그 형성 공정시 스토리지노드 콘택 플러그와 비트라인 사이의 거리를 증가시킬 수 있는 노광 마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and provides an exposure mask and a method of manufacturing a semiconductor device using the same, which can increase the distance between the storage node contact plug and the bit line during the storage node contact plug forming process. The purpose is.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스토리지노드 콘택용 노광 마스크에 있어서, 직사각형 형태로 형성한 제 1 투광 패턴; 제 1 투광 패턴의 장축 양단 중 일측에 직사각형 형태로 형성한 제 2 투광 패턴; 및 제 1 투광 패턴의 장축 양단 중 타측에 직사각형 형태로 형성한 제 3 투광 패턴을 형성한 "I"자형 투광 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.An exposure mask for a storage node contact of the present invention for achieving the above object, comprising: a first light transmitting pattern formed in a rectangular shape; A second light transmission pattern formed in a rectangular shape on one side of both long ends of the first light transmission pattern; And an " I " shaped light-transmitting pattern formed with a third light-transmitting pattern formed in a rectangular shape on the other side of both ends of the long axis of the first light-transmitting pattern.
또한, 본 발명의 노광 마스크를 이용한 반도체 소자의 제조방법은, 소자분리 영역이 정의된 반도체 기판 상부에 워드라인을 형성하는 단계; 워드라인 상부에 층간절연막을 형성하는 단계; "I"자형의 투광 패턴을 포함하는 스토리지노드 콘택용 노광 마스크를 이용한 노광 및 현상공정으로 스토리지노드 콘택홀을 형성하는 단계; 및 스토리지노드 콘택홀을 포함하는 전체 표면 상부에 폴리실리콘층을 형성하고, CMP 공정을 수행하여 스토리지노드 콘택 플러그를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the method of manufacturing a semiconductor device using the exposure mask of the present invention, forming a word line on the semiconductor substrate defined device isolation region; Forming an interlayer insulating film on the word line; Forming a storage node contact hole by an exposure and development process using an exposure mask for a storage node contact including an “I” shaped light transmission pattern; And forming a polysilicon layer on the entire surface including the storage node contact hole and performing a CMP process to form a storage node contact plug.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 종래기술과 본 발명에 따른 비트라인과 스토리지노드 콘택 플러그와의 거리를 비교하여 설명하기 위한 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating a comparison between a distance between a bit line and a storage node contact plug according to the related art.
도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 스토리지노드 콘택 플러그(31)에 비해 본 발명에 따른 스토리지노드 콘택 플러그(33)가 비트라인(35)과 더 멀리 떨어져 형성되는 것을 볼 수 있다. 2, it can be seen that the storage
도 3은 본 발명에 따른 노광 마스크를 도시한 평면도이다.3 is a plan view showing an exposure mask according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 노광 마스크는 석영 기판(100) 상부에 I자형의 투광 패턴(110)이 서로 엇갈리게 배열되어 있고, 그 외의 영역은 차광 패턴(120)으로 형성되어 있는 노광 마스크를 볼 수 있다. 여기서, 상기 I자형의 투광 패턴(110)은 스토리지노드 콘택을 형성하기 위한 식각 마스크 패턴을 정의하는 것이다.Referring to FIG. 3, in the exposure mask of the present invention, the I-shaped
이때, 상기 I자형의 투광 패턴(110)은 직사각형 형태의 제 1 투광 패턴(111)과 상기 제 1 투광 패턴(111)의 장축 양단 중 일측 및 타측에 형성된 직사각형 형태의 제 2 투광 패턴(113) 및 제 3 투광 패턴(115)을 포함하며, 상기 I자형의 투광 패턴(110)과 이웃하는 열의 I자형의 투광 패턴의 일측에는 상기 제 3 투광 패턴(115)이 형성되고, 타측에는 상기 제 2 투광 패턴(113)을 형성하는 것이 바람직하다. In this case, the I-shaped
여기서, 상기 제 1 투광 패턴(111)의 단축 길이(d4)는 상기 제 2 투광 패턴(113)의 장축 길이(d2)의 0.7배 이하로 작게 형성하고, 상기 제 2 투광 패턴(113)의 단축 길이(d3)는 장축 길이(d2)의 0.5배 이하로 작게 형성하는 것이 바람직하다. Here, the short axis length d4 of the first
그리고, 상기 제 3 투광 패턴(115)의 장축 길이(d5)는 상기 제 2 투광 패턴(113)의 장축 길이(d2)에 비해 9~11nm 크게 형성하고, 단축 길이(d6)는 상기 장축 길이(d2)의 0.9배 이하로 작게 형성하는 것이 바람직하다.The long axis length d5 of the third
또한, 상기 I자형의 투광 패턴(110)의 장축길이(d7)는 상기 제 2 투광 패턴(113)의 장축 길이(d2)의 3배 이상으로 크게 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the long axis length d7 of the I-shaped
도 4(a)는 본 발명에 따른 노광 에너지 변화에 따라 형성되는 패턴을 도시한 시뮬레이션도이다. 4 (a) is a simulation diagram showing a pattern formed according to a change in exposure energy according to the present invention.
도 4(a)를 참조하면, 광원으로 ArF를 이용하고, 노광 에너지의 범위(EL; Energy Latitude)를 7.8%~8.3%로 하여 실시하면 반지름의 길이가 다른 두개의 원이 연결된 타원 형태의 패턴이 형성되는 것을 볼 수 있다. Referring to FIG. 4A, when ArF is used as a light source and an exposure energy range (EL) of 7.8% to 8.3% is performed, an elliptic pattern in which two circles having different radii are connected is connected. It can be seen that it is formed.
도 4(b)는 본 발명에 따른 포커스 변화에 따라 형성되는 패턴을 도시한 시뮬레이션도이다.4B is a simulation diagram showing a pattern formed according to a change in focus according to the present invention.
도 4(b)를 참조하면, 초점심도(DOF; Depth of Focus)를 0.23mm~0.27mm로 하여 실시하면, 반지름의 길이가 다른 두개의 원이 연결된 타원 형태의 패턴이 형성되는 것을 볼 수 있다. Referring to FIG. 4 (b), when the depth of focus (DOF) is 0.23 mm to 0.27 mm, an elliptic pattern in which two circles having different radii are connected may be formed. .
도 5(a)는 본 발명에 따른 노광 마스크를 도시한 사진도이며, 도 5(b)는 본 발명에 따른 노광 마스크를 이용하여 형성한 스토리지노드 콘택홀을 도시한 사진도이다.FIG. 5A is a photograph showing an exposure mask according to the present invention, and FIG. 5B is a photograph showing a storage node contact hole formed using the exposure mask according to the present invention.
도 5(a) 및 도 5(b)를 참조하면, 소자분리 영역이 정의된 반도체 기판(미도시) 상부에 워드라인(미도시)을 형성하고, 상기 워드라인 상부에 층간절연막(미도시)을 형성한다. 그 다음, I자형 투광 패턴을 포함하는 스토리지노드 콘택용 마스크(미도시)를 이용한 노광 및 현상 공정으로 도 5(b)에 도시된 바와 같이 반지름의 길이가 다른 두개의 원이 연결된 타원 형태의 스토리지노드 콘택홀을 형성한다. Referring to FIGS. 5A and 5B, a word line (not shown) is formed on a semiconductor substrate (not shown) in which a device isolation region is defined, and an interlayer insulating layer (not shown) is formed on the word line. To form. Next, in an exposure and development process using a storage node contact mask (not shown) including an I-shaped translucent pattern, as shown in FIG. 5 (b), an elliptic type storage in which two circles having different radial lengths are connected. A node contact hole is formed.
이때, 상기 반지름의 길이가 다른 두개의 원이 교차하는 부분에 요부가 형성되는 것을 볼 수 있다. At this time, it can be seen that the recess is formed in the portion where the two circles with different lengths of the radius intersect.
이후, 상기 스토리지노드 콘택홀을 포함하는 전체 표면 상부에 폴리실리콘층(미도시)을 형성하고, CMP 공정을 수행하여 스토리지노드 콘택 플러그(미도시)을 형성한다. Thereafter, a polysilicon layer (not shown) is formed on the entire surface including the storage node contact hole, and a CMP process is performed to form a storage node contact plug (not shown).
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 노광 마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법은 스토리지노드 콘택 플러그 형성 공정시 I자형 투광 패턴을 포함하는 스토리지노드 콘택용 마스크를 사용함으로써 스토리지노드 콘택 플러그와 비트라인 사이의 거리를 증가시켜 기생 캐패시턴스를 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.As described above, an exposure mask and a method of manufacturing a semiconductor device using the same according to the present invention use a storage node contact plug and a bit line by using a storage node contact mask including an I-shaped light transmitting pattern during a storage node contact plug forming process. Increasing the distance between them provides the effect of reducing parasitic capacitance.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.
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- 2005-12-30 KR KR1020050134863A patent/KR100720251B1/en not_active IP Right Cessation
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