KR100731104B1 - Well photoresist pattern of semiconductor device and method for forming the same - Google Patents

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Abstract

A well photoresist pattern of a semiconductor device and a forming method thereof are provided to realize normally a threshold voltage and a saturated current of the device by restraining a well proximity effect using an upper curved portion of the well photoresist pattern itself. A sacrificial oxide layer(20) is formed on a semiconductor substrate(10). An HMDS(Hexa Methyl Di Silazane) layer is formed on the sacrificial oxide layer. A photoresist layer is formed on the HMDS layer. A soft baking process is performed on the photoresist layer. An exposure process is performed on the photoresist layer by using a well mask capable of transmitting selectively light. A baking process is performed on the photoresist layer. A well photoresist pattern(30b) is formed on the resultant structure by performing a developing process on the photoresist layer. A hard baking process is performed on the well photoresist pattern. A well ion implantation is performed on the resultant structure by using the well photoresist pattern. The well photoresist pattern has an upper curved portion.

Description

반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 및 그 형성 방법{Well Photoresist Pattern of Semiconductor Device and Method for Forming the Same}Well Photoresist Pattern of Semiconductor Device and Formation Method {Well Photoresist Pattern of Semiconductor Device and Method for Forming the Same}

도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법을 나타내는 도면들로서,1 to 5 are views showing a well photoresist pattern forming method according to an embodiment of the present invention,

도 1은 포토레지스트 패턴으로 웰 이온 주입하는 공정을 나타내는 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing a step of implanting well ions into a photoresist pattern;

도 2는 기판 위에 희생 산화막을 형성하고, HMDS와 포토레지스트를 도포한 공정을 나타내는 단면도이고,2 is a cross-sectional view showing a process of forming a sacrificial oxide film on a substrate and applying HMDS and a photoresist;

도 3은 노광 공정을 나타내는 단면도이고,3 is a cross-sectional view showing an exposure process;

도 4는 웰 포토레지스트 패턴을 나타내는 단면도이고,4 is a cross-sectional view showing a well photoresist pattern;

도 5는 웰 포토레지스트 패턴으로 웰 이온 주입하는 공정을 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a process of implanting well ions into a well photoresist pattern.

<도면에 사용된 참조 번호의 설명><Description of Reference Number Used in Drawing>

10: 반도체 기판 20: 희생 산화막10 semiconductor substrate 20 sacrificial oxide film

30: 포토레지스트 30a: 포토레지스트 패턴30: photoresist 30a: photoresist pattern

30b: 웰 포토레지스트 패턴 40: 웰 마스크 30b: well photoresist pattern 40: well mask

50: 빛 60: 이온 50: light 60: ion

60a: 산란된 이온 70: 활성 영역60a: scattered ions 70: active region

본 발명은 반도체 소자의 제조 기술에 관한 것으로서, 특히 노광할 때 빛의 포커스를 플러스 디포커스로 하여 상부 가장자리가 곡면 형상을 가지는 웰 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing technique of a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a well photoresist pattern having a curved top edge with a focus of light as a positive defocus upon exposure.

반도체 소자의 제조 기술에서, 사진 공정은 반도체 소자의 고집적도를 선도하는 기본 기술로서, 빛을 이용하여 반도체 기판 위에 반도체 소자의 형성에 필요한 포토레지스트 패턴을 형성하는 것이다.In the manufacturing technology of a semiconductor device, a photolithography process is a basic technology leading to high integration of semiconductor devices, and forms photoresist patterns necessary for forming semiconductor devices on a semiconductor substrate by using light.

포토 레지스트 패턴의 일반적인 형성 방법은 다음과 같다. 반도체 소자의 패턴이 형성되어 있는 마스크를 통하여, 빛을 포토레지스트가 도포되어 있는 기판에 노광시켜 광화학 반응이 일어나게 한다. 이후 현상공정에서 노광된 포토레지스트를 현상액으로 제거하면, 소자를 형성할 포토레지스트 패턴만이 기판에 형성된다. 이때, 형성된 포토레지스트 패턴은 상부 가장자리가 직각인 형태이다. 이렇게 형성된 포토레지스트 패턴은 식각 공정과 이온 주입 공정을 진행할 때 마스크의 역할을 한다. A general method of forming the photoresist pattern is as follows. Through a mask on which a pattern of a semiconductor element is formed, light is exposed to a substrate coated with a photoresist to cause a photochemical reaction. Subsequently, when the photoresist exposed in the developing process is removed with a developer, only a photoresist pattern for forming an element is formed on the substrate. In this case, the formed photoresist pattern has a shape where the upper edge is perpendicular. The photoresist pattern thus formed serves as a mask during the etching process and the ion implantation process.

도 1을 참조하여 포토레지스트 패턴으로 웰 이온주입 공정을 진행하는 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 1, a method of performing a well ion implantation process with a photoresist pattern is as follows.

포토레지스트 패턴(30a)이 형성된 반도체 기판(10)에 웰 이온주입 공정을 진 행한다. 이때, 이온(60)들이 기판(10)으로 주입되는 가운데 일부는 포토레지스트 팬턴(30a)의 직각인 가장자리에 부딪혀서 산란하게 된다. 여기서, 산란된 이온(60a)이 활성 영역(active area, 70)으로 들어오게 된다. 이때, 산란된 이온(60a)이 활성 영역으로 들어 오는 웰 근접효과(well proximity effect)가 발생한다. 이렇게 산란되어 활성 영역(70)으로 들어온 이온(60a)들은 소자의 문턱전압을 높이며, 포화전류의 양을 감소시키는 문제를 야기한다.A well ion implantation process is performed on the semiconductor substrate 10 on which the photoresist pattern 30a is formed. At this time, some of the ions 60 are implanted into the substrate 10 to be scattered by hitting the right edge of the photoresist pantone 30a. Here, the scattered ions 60a enter the active area 70. At this time, a well proximity effect occurs in which the scattered ions 60a enter the active region. The ions 60a scattered and introduced into the active region 70 raise a threshold voltage of the device and cause a problem of reducing the amount of saturation current.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법에서 빛을 선택적으로 투과할 수 있는 웰 마스크를 사용하여 상부 가장자리가 곡면인 형상을 형성하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above-described problems of the prior art, an object of the present invention is to use a well mask that can selectively transmit light in the well photoresist pattern forming method of a semiconductor device to form a curved shape of the upper edge It is to form.

본 발명의 또 다른 목적은 상부 가장자리가 곡면인 웰 포토레지스트 패턴을 형성함으로써 웰 이온 주입 공정을 진행할 때, 웰 근접 효과를 방지하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to prevent the well proximity effect when the well ion implantation process is performed by forming a well photoresist pattern having a curved upper edge.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음의 구성을 가지는 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법을 제공한다.In order to achieve this object, the present invention provides a well photoresist pattern forming method of a semiconductor device having the following configuration.

본 발명에 따른 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법은, 반도체 기판 위에 희생 산화막을 형성하는 단계와, 희생 산화막 위에 HMDS를 도포하는 단계와, HMDS 위에 포토레지스트를 도포하는 단계와, 포토레지스트를 소프트 베이킹 하는 단계와, 기판에 빛을 선택적으로 투과할 수 있도록 제작한 마스크를 사용하여 포토레지스트를 노광하는 단계와, 노광된 포토레지스트를 노광 후 베이킹하는 단계와, 노광된 포토레지스트를 현상하여 웰 패터닝하는 단계와, 웰 포토레지스트 패턴을 하드 베이킹하는 단계를 포함한다. 여기서, 마스크는 웰 마스크 패턴의 가장자리에서 빛을 선택적으로 투과할 수 있도록 제작한 마스크인 것이 바람직하다. 또한, 위의 과정과 같이 형성된 웰 포토레지스트 패턴의 상부 가장자리가 곡면 형상을 가지는 것이 바람직하다.A method of forming a well photoresist pattern of a semiconductor device according to the present invention includes forming a sacrificial oxide film on a semiconductor substrate, applying an HMDS on the sacrificial oxide film, applying a photoresist on the HMDS, and softening the photoresist. Baking, exposing the photoresist using a mask fabricated to selectively transmit light through the substrate, exposing and exposing the exposed photoresist, developing the exposed photoresist and well patterning And hard baking the well photoresist pattern. Here, the mask is preferably a mask manufactured to selectively transmit light at the edge of the well mask pattern. In addition, it is preferable that the upper edge of the well photoresist pattern formed as described above has a curved shape.

실시예Example

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 보다 명확히 전달하기 위함이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 다소 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.In describing the embodiments, descriptions of technical contents which are well known in the technical field to which the present invention belongs and are not directly related to the present invention will be omitted. This is to more clearly communicate without obscure the subject matter of the present invention by omitting unnecessary description. For the same reason, some components in the accompanying drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not entirely reflect the actual size.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법을 나타내는 도면들이다.2 to 5 are diagrams illustrating a method of forming a well photoresist pattern according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2을 참조하면, 먼저 반도체 기판(10)에 희생 산화막(20)을 형성한다. 이때, 희생 산화막(20)은 이온주입 공정에서 불순물이 기판 내부로 깊숙이 들어가는 것을 방지하기 위한 것이다.Referring to FIG. 2, first, a sacrificial oxide film 20 is formed on a semiconductor substrate 10. In this case, the sacrificial oxide film 20 is for preventing impurities from deeply entering into the substrate in the ion implantation process.

다음으로, 희생 산화막(20) 위에 포토레지스트의 접착력을 증가시키기 위해 HMDS(Hexa Methyl Di Silazane, 도시되지 않음)를 분사하고, 포토레지스트(30)를 분사한 후, 기판(10)을 높은 회전수로 회전시켜 포토레지스트(30)를 균일한 얇은 막의 형태로 기판(10) 전체에 도포시킨다. 이후, 기판(10)을 가열하는 소프트 베이킹 공정을 한다. 이때, 포토레지스트(30)는 가열에 의해 솔벤트(solvent)가 증발되면서 건조되고, 접착도가 향상된다.Next, in order to increase the adhesion of the photoresist on the sacrificial oxide film 20, HMDS (Hexa Methyl Di Silazane, not shown) is sprayed, and after spraying the photoresist 30, the substrate 10 is rotated at a high rotational speed The photoresist 30 is applied to the entire substrate 10 in the form of a homogeneous thin film by rotating in a. Thereafter, a soft baking process of heating the substrate 10 is performed. At this time, the photoresist 30 is dried while the solvent is evaporated by heating, and the adhesion is improved.

다음으로, 노광 장비(Stepper)를 사용하여 도 3와 같이 웰 마스크(40)를 매개로 하여 빛(50)을 포토레지스트(30)가 도포된 기판(10)의 전면에 조사한다.Next, the light 50 is irradiated onto the entire surface of the substrate 10 to which the photoresist 30 is applied through the well mask 40 as shown in FIG. 3 using an exposure apparatus (Stepper).

이때, 웰 마스크(40)는 웰 마스크 패턴의 가장자리에서 빛(50)을 선택적으로 투과할 수 있도록 제작한 마스크이다. 웰 마스크(40) 형성 방법은 기판에 웰 마스크 패턴을 위한 금속을 증착하고, 증착된 금속을 식각할 때 마스크로 사용하는 포토레지스트의 가장자리 두께를 70 ~100%로 변화를 준다. 가장자리 두께를 70 ~100%로 한 포토레지스트를 마스크로 웰 마스크 패턴을 형성하면, 웰 마스크 패턴 가장자리의 금속 두께를 매우 얇게 형성할 수 있다. 이러한 웰 마스크 패턴의 가장자리는 빛을 완전히 차단하는 것이 아니라 선택적으로 투과한다.In this case, the well mask 40 is a mask manufactured to selectively transmit the light 50 at the edge of the well mask pattern. The method of forming the well mask 40 deposits a metal for a well mask pattern on a substrate, and changes the edge thickness of the photoresist used as a mask when etching the deposited metal to 70 to 100%. When the well mask pattern is formed using a photoresist having an edge thickness of 70 to 100% as a mask, the metal thickness of the edge of the well mask pattern can be formed very thinly. The edges of these well mask patterns do not completely block light but selectively transmit.

이 단계에 의하여 웰 포토레지스트의 패턴의 상부 가장자리가 곡면인 형태로 구현된다. 이후, 노광 후 베이킹 공정을 한다. 이때, 포토레지스트(30)의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분의 경계에서 발생될 수 있는 웨이브성 프로파일이 개선된다.By this step, the upper edge of the pattern of the well photoresist is implemented to have a curved surface. Thereafter, a post-exposure baking process is performed. At this time, the wavy profile that may occur at the boundary between the exposed and unexposed portions of the photoresist 30 is improved.

다음으로, 현상 공정을 진행하여 도 4와 같이 웰 포토리지스트 패턴(30b)을 형성한다. 현상액은 TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide)를 사용한다. 현상액은 노광 과정을 통해 상대적으로 결합이 약해져 있는 부분의 포토레지스트(30)를 녹여서 제거한다. 이때, 상부 가장자리가 곡면인 웰 포토레지스트 패턴(30b)이 완성된다. 이후, 하드 베이킹 공정을 한다. 이때, 웰 포토레지스트 패턴(30b)이 건조되면서 더욱 단단히 경화되고, 기판(10)에 대한 접착도가 증가시킨다. Next, the development process is performed to form the well photoresist pattern 30b as shown in FIG. 4. The developing solution uses TMAH (Tetramethyl Ammonium Hydroxide). The developing solution melts and removes the photoresist 30 in a portion where the bonding is relatively weak through the exposure process. At this time, the well photoresist pattern 30b having the curved upper edge is completed. Thereafter, a hard baking process is performed. At this time, the well photoresist pattern 30b is more firmly cured as it is dried, and the adhesion to the substrate 10 is increased.

이렇게 형성된 웰 포토레지스트 패턴은 웰 이온 주입 공정을 진행할 때 마스크의 역할을 한다. 도 5를 참조하여 웰 포토레지스트 패턴으로 웰 이온주입 공정을 진행하는 방법을 설명하면 다음과 같다.The well photoresist pattern thus formed serves as a mask during the well ion implantation process. Referring to FIG. 5, a method of performing a well ion implantation process with a well photoresist pattern is as follows.

웰 포토레지스트 패턴(30b)이 형성된 반도체 기판(10)에 웰 이온주입 공정을 진행한다. 이때, 이온(60)들이 기판(10)으로 주입되는 가운데 일부의 이온들은 포토레지스트 팬턴(30b)에 부딪혀서 산란하게 된다. 이때, 웰 포토레지스트 패턴(30b)은 상부 가장자리가 곡면인 형태이기 때문에 산란된 이온(60a)들에 의한 웰 근접효과를 방지 할 수 있다.A well ion implantation process is performed on the semiconductor substrate 10 on which the well photoresist pattern 30b is formed. At this time, some of the ions hit the photoresist pantone 30b and are scattered while the ions 60 are injected into the substrate 10. In this case, the well photoresist pattern 30b may have a curved upper edge, thereby preventing a well proximity effect due to scattered ions 60a.

지금까지 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법은 웰 포토레지스트 패턴의 상부 가장자리를 곡면 형상으로 형성함으로써 웰 근접 효과를 방지할 수 있는 이점이 있다.As described above through the embodiments, the well photoresist pattern forming method of the semiconductor device according to the present invention has an advantage of preventing the proximity of the well by forming the upper edge of the well photoresist pattern in a curved shape.

또한, 웰 근접 효과를 방지할 수 있으므로 소자의 문턱전압과 포화전류의 양을 정상적으로 구현할 수 있다.In addition, since the well proximity effect can be prevented, the threshold voltage and the saturation current of the device can be normally implemented.

본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.In the present specification and drawings, preferred embodiments of the present invention have been disclosed, and although specific terms have been used, these are merely used in a general sense to easily explain the technical contents of the present invention and to help the understanding of the present invention. It is not intended to limit the scope. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.

Claims (3)

반도체 기판 위에 희생 산화막을 형성하는 단계와,Forming a sacrificial oxide film on the semiconductor substrate, 상기 희생 산화막 위에 HMDS를 도포하는 단계와,Applying HMDS on the sacrificial oxide film; 상기 HMDS 위에 포토레지스트를 도포하는 단계와,Applying a photoresist on the HMDS; 상기 포토레지스트를 소프트 베이킹하는 단계와,Soft baking the photoresist; 상기 기판에 빛을 선택적으로 투과하도록 웰 마스크 패턴의 가장자리에서 빛을 선택적으로 투과하는 마스크를 사용하여 상기 포토레지스트를 노광하는 단계와,Exposing the photoresist using a mask that selectively transmits light at the edges of a well mask pattern to selectively transmit light to the substrate; 상기 노광된 포토레지스트를 노광 후 베이킹하는 단계와,Post-exposure baking the exposed photoresist; 상기 노광된 포토레지스트를 현상하여 웰 패터닝하는 단계와,Developing and patterning the exposed photoresist; 상기 웰 포토레지스트 패턴을 하드 베이킹하는 단계와, Hard baking the well photoresist pattern; 상기 웰 포토레지스트 패턴을 이용하여 웰 이온주입 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴 형성 방법.The well photoresist pattern forming method of a semiconductor device comprising the step of performing a well ion implantation process using the well photoresist pattern. 삭제delete 제1항 또는 제2항에 따른 방법에 의해 형성된 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴으로서, 그 상부 가장자리가 곡면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 웰 포토레지스트 패턴.A well photoresist pattern of a semiconductor device formed by the method according to claim 1 or 2, wherein an upper edge thereof has a curved shape.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010003676A (en) * 1999-06-24 2001-01-15 김영환 Method for forming high energy implantation mask

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