KR100818997B1 - 게이트 형성용 포토마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의제조 방법 - Google Patents
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Abstract
게이트 형성용 포토마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법이 제공된다. 게이트 형성용 포토마스크는 포토마스크 기판, 포토마스크 기판 상에 형성되어 반도체 기판에 구비된 하나 이상의 활성영역을 가로지르며 서로 평행하게 배열되는 다수의 게이트라인을 정의하는 다수의 주 게이트 형성용 마스크 패턴들, 각각의 주 게이트 형성용 마스크 패턴들의 양측 변에 위치하는 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들, 및 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들과 인접한 다른 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들의 사이에 형성되고, 절단 영역이 구비된 연결부들을 포함한다.
포토마스크, 게이트 탭
Description
도 1a는 종래기술에 따른 포토마스크를 도시한 것이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 포토마스크를 이용하여 형성한 게이트 라인의 형태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크를 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예들에 따른 포토마스크의 연결부들을 도시한 것이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 게이트 라인의 형태를 개략적으로 도시한 것이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 포토마스크 110: 기판
115: 활성영역 120: 마스크 패턴
121: 주 게이트 형성용 마스크 패턴
123: 게이트 탭 형성용 마스크 패턴
125: 연결부 127: 절단 영역
H: 홀 200: 반도체 기판
205: 소자분리영역 211: 게이트 절연막
213: 게이트 전극 215: 하드마스크막
본 발명은 포토마스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판 상에 게이트 라인을 형성하기 위한 포토마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
포토마스크란 반도체 소자를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 상에, 여러 다양한 패턴들을 형성하기 위하여 기본적인 패턴들의 모양을 전사하기 위한 패턴들의 정보를 가지고 있는 물체이다. 그러므로 반도체 소자의 미세한 패턴을 형성하기 위한 가장 기초적인 과제는 포토마스크에 달려있다고 할 수 있다. 반도체 소자의 모든 패턴들은 포토리소그래피 공정을 통하여 형성되는데, 이 포토리소그래피 공정의 패턴 형성 능력중 가장 큰 부분이 포토마스크의 품질에 달려있기 때문이다.
도 1a는 게이트 라인을 형성하기 위한 종래의 포토마스크를 도시한 것이다. 도 1a를 참조하면, 게이트 라인을 형성하기 위한 종래의 포토마스크는 주 게이트 형성용 마스크 패턴(21)들과 게이트 탭 형성용 마스크 패턴(23)들을 포함한다. 여 기서 활성영역(15)은 이해를 돕기위하여 편의적으로 도시한 것이며, 실제 마스크 상에 도시되는 것은 아니다. 주 게이트 형성용 마스크 패턴(21)들은 활성영역(15)을 가로지르고 서로 평행하게 배치된다. 게이트 탭 형성용 마스크 패턴(23)들은 주 게이트 형성용 마스크 패턴(21)들의 양측변에 위치하며, 활성영역(15)과 소자분리영역의 경계부를 덮도록 형성된다. 이러한 게이트 탭 형성용 마스크 패턴(23)들은 반도체 소자가 고집적화 됨에 따라 활성 영역이 감소하고 채널 길이가 줄어들면서 활성 영역과 소자분리영역의 경계에서 발행할 수 있는 HEIP(hot electron induced punchthrough) 현상을 제어하기 위하여 게이트의 폭을 넓게 형성하기 위한 것이다.
그런데, 도 1a에 도시된 포토마스크를 사용하여 게이트 형성용 패턴을 형성하는 경우, 도 1b에 도시된 바와 같은 형태로 패턴이 형성된다. 이것은 광학적 근접 효과(Optical Proximity Effect)에 의하여 패턴의 길이가 짧아지거나 엣지부가 둥글어지는 현상이다. 특히, 코너부에서의 둥글어지는 현상이 현저하다. 이로 인하여, 경계부에서 원하는 만큼 채널 길이를 확보하기가 어려우므로, 반도체 소자의 특성이 열화될 우려가 있다. 게다가, 도 1b에 도시된 바와 같이 게이트 탭 부분이 봉우리를 갖는 곡선 모양으로 생기기 때문에, 오정렬이 발생하는 경우에는 채널 길이가 더욱 짧아지게 되어 반도체 소자의 특성이 더욱 열화될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 활성영역과 소자분리영역의 경계부에서의 채널길이를 충분히 확보시킬 수 있는 게이트 형성용 포토마스크를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 포토마스크를 이용하여 반도체 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 형성용 포토마스크는 포토마스크 기판, 포토마스크 기판 상에 형성되어 반도체 기판에 구비된 하나 이상의 활성영역을 가로지르며 서로 평행하게 배열되는 다수의 게이트 라인을 정의하는 다수의 주 게이트 형성용 마스크 패턴들, 각각의 주 게이트 형성용 마스크 패턴들의 양측 변에 위치하는 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들, 및 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들과 인접한 다른 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들의 사이에 형성되고, 절단 영역이 구비된 연결부들을 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 소자 분리 영역에 의해 활성 영역이 정의된 반도체 기판을 제공하고, 반도체 기판 상에 게이트 절연막 및 게이트 형성용 도전막을 형성하고, 게이트 형성용 도전막의 상부에 포토레지스트막을 형성하고, 포토리소그래피 공정으로 게이트 형성용 도전막 상에 게이트 라인을 정의하는 포토레지스트 패턴을 형성하되, 포토마스크 기판, 포토마스크 기판 상에 형성되어 반도체 기판에 구비된 하나 이상의 활성영역을 가로지르며 서로 평행하게 배열되는 다수의 게이트 라인을 정의하는 다수의 주 게이트 형성용 마스크 패턴들, 각각의 주 게이트 형성용 마스크 패턴들의 양측 변에 위치하는 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들, 및 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들과 인접한 다른 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들의 사이에 형성되고, 절단 영역이 구비된 연결부들을 포함하는 포토마스크를 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 게이트 형성용 도전막을 패터닝하여 게이트 라인을 형성하는 것을 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이 상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 이하 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다.
이하, 도면을 참조하며 본 발명의 기술적 사상 및 다양한 실시예들을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 형성용 포토마스크를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 형성용 포토마스크는 기판(110)과 기판(110) 상에 형성된 마스크 패턴들(120)을 포함한다. 마스크 패턴들(120)은 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121), 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123) 및 연결부들(125)을 포함한다. 도 2에 그려진 활성 영역(115)은 본 발명의 기술적 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위하여 편의적으로 도시한 것이며, 실제 포토마스크 상에 형성되는 것은 아니다.
기판(110)은 마스크 패턴들(120)을 지지한다. 기판(110)은 투명한 재질로서, 예를 들면 i-라인, KrF 엑시머 레이저 또는 ArF 엑시머 레이저와 같은 빛을 투과시킬 수 있다. 기판(110)의 재질은 예를 들면 유리, 퓨즈드 실리카(fused silica) 또는 쿼츠(quartz) 등 일 수 있으며 이에 한정되지는 않는다.
마스크 패턴들(120)은 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121), 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123) 및 연결부들(125)을 포함한다.
주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121)은 반도체 기판에 구비되는 하나 이상의 활성 영역(115)을 가로지르며 서로 평행하게 배열되는 다수의 게이트 라인들을 정의한다. 즉, 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121)도 역시 서로 평행하게 배열된다.이러한 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121)의 양 측변에는 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)이 위치한다. 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)은 활성 영역(115)과 소자분리영역의 경계부를 덮도록 형성된다. 즉, 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)은 활성 영역(115)과 소자분리영역의 경계부에서 발생할 수 있는 HEIP 현상을 억제하기 위하여 채널 길이를 증대시키는 역할을 할 수 있다.
연결부들(125)은 하나의 게이트 탭 형성용 마스크 패턴(123)과 인접한 다른 게이트 탭 형성용 마스크 패턴(123)사이에 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 연결부들(125)은 인접한 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)들이 마주보는 에지부를 서로 연결하는 모양으로 형성된다. 이러한 연결부들(125)은 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)의 에지부, 특히 코너에서의 광학적 근접 효과를 감소시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 게이트 탭은 종래에 비하여 코너가 보강된 형태로 형성 될 수 있다.
연결부들(125)은 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)과 함께 또는 단독으로 홀(H)을 정의할 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 포토마스크의 연결부들을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 3a 내지 3e를 참조하면, 홀들(Ha, Hb, Hc, Hd, He)은 사각형, 원, 마름모, 타원형 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 홀(Ha, Hb, Hc, Hd, He)의 형태는 연결부들(125a, 125b, 125c, 125d, 125e) 단독으로 혹은 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)과 함께 이루어질 수 있다.
연결부들(125)은 홀(H) 주변에 빛의 한계 해상도 이하 크기의 절단 영역(127)을 구비한다. 즉, 본 명세서에서 절단 영역이라 함은 한계 해상도 이하 크기를 가짐으로써 패턴이 형성되지 않을 수 있는 연결부들(125) 상의 영역을 의미한다. 이러한 절단 영역(127)은 연결부들(125)의 중앙부근에 위치할 수 있다. 이 때, 절단 영역(127)의 두께(d)는 빛의 파장에 따라 달라진다. 상세하게, 한계 해상도라 함은 본 발명의 기술적 사상을 실시하는 자의 공정 능력에 따라 달라질 수 있다. 포토리소그래피 공정의 패턴 해상력(resolution) R은 k·λ / Na 로 표현된다. (k: 공정 상수, λ: 빛의 파장, Na: 포토리소그래피 장비의 렌즈의 구경) 이때 λ와 Na는 정해져 있는 값이고, k는 실시자의 공정 능력을 의미한다. 일반적으로 R은 λ의 0.5배 내지 1배 사이에서 다양한 분포를 보이는 것으로 알려져있다. 따라서 본 명세서에서 ‘한계 해상도’라 함은 각 실시자의 공정 능력에 따라 정해지는 다양한 수치로 이해될 수 있다. 부가하여, 해상력을 높이기 위한 기술들, 예를 들어 사입사 조명방법(OAI: Off Axis Illumination), 위상 반전 마스크를 이용한 패턴 형성 방법 등을 적용하지 않을 경우, 한계 해상도는 사용하는 빛의 단위 파장과 동일한 수치로 이해할 수 있다. 예를 들어, i-line일 경우 365㎚, KrF 레이저일 경우 248㎚, ArF 엑시머 레이저일 경우 193㎚ 등이다.
그러므로, 연결부들(125)의 절단 영역(127)이 포토마스크 상에서 한계 해상도 이하의 크기를 가질 경우, 반도체 기판 상에 패턴이 형성되지 않고 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123) 사이를 이격시키게 되므로 게이트 라인들은 서로 연결되지 않고 절연될 수 있다.
이러한 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121), 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123) 및 연결부들(125)들은 기판(100)의 일면에 형성되어 빛의 투과율를 조절할 수 있다. 즉, 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121), 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123) 및 연결부들(125)은 각기 바이너리 마스크(binary mask) 혹은 위상 반전 마스크(phase shift mask) 상에 구현될 수 있다. 다른 말로, 위상 반전 마스크로 구현될 경우, 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121), 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123) 및 연결부들(125)은 각기 독립적으로 패턴들을 투과한 빛과 기판(110)을 투과한 빛이 서로 위상차를 가질 수 있으며, 예를 들어 π만큼의 위상차를 가질 수 있다. 그러므로, 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121), 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123) 및 연결부들(125)들은 각각 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 등의 100% 차광막 패턴 또는 MoSi, MoSiN, MoSiON 등의 하프톤 차광 패턴 등으로 구 성될 수 있다.
이하에서 도 4 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 포토마스크를 이용하여 반도체 소자를 제조 하는 방법을 예시적으로 설명 한다. 도 4 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 포토마스크를 이용하여 반도체 소자의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들로서, 도 2의 I-I'선으로 절단한 단면 방향에서 수행되는 공정을 도시한 것이다.
이하 제조 방법 설명시 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 공정 단계들에 따라 형성될 수 있는 공정에 대해서는 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 개략적으로 설명한다. 또한, 앞서 반도체 소자에서 설명한 것과 실질적으로 동일하게 적용될 수 있는 구조, 재질 등에 대한 설명은 중복을 피하기 위해서 이하에서는 그 설명을 생략하거나 간략하게 하기로 한다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판을 STI 등의 소자분리영역(205)에 의해 정의된 활성 영역을 구비하는 반도체 기판(200)을 제공한다. 소자분리영역은 LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 공정 또는 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 수행하여 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 STI 공정을 수행한 경우를 예시한다
그런 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(200) 상에 게이트 절연막(211a), 게이트 형성용 도전막(213a) 및 하드마스크용 절연막(215a)을 순차적으로 형성한다.
게이트 절연막(211a)은 반도체 기판(200)을 열산화시켜 형성한 실리콘 산화 막, SiON, GexOyNz, GexSiyOz, 고유전율 물질, 이들의 조합물 또는 이들이 차례로 적층된 적층막등이 사용될 수 있다. 고유전율 물질은 HfO2, ZrO2, Al2O3, Ta2O5, 하프늄 실리케이트, 지르코늄 실리케이트 또는 이들의 조합막 등을 예로 들수 있다.
또한, 게이트 형성용 도전막(213a)은 예를 들어 폴리실리콘막, 금속막, 금속 실리사이드막 등의 단일막 또는 이들의 적층막 구조일 수 있으며 이에 한정되지는 않는다. 여기서, 폴리실리콘막은 전도성 폴리실리콘막으로서 붕소(B), 인(P), 비소(As) 또는 인듐(In) 이온등이 하나 이상 첨가된 실리콘막이며, 금속막은 W, Mo, Ti, Ta, Al, Hf, Zr, Pt, Ru, Rd, Ni, Co 또는 이들의 화합물로 형성될 수 있다. 금속 실리사이드막은 전술한 금속막과 실리콘과의 결합으로 형성될 수 있다.
하드마스크용 절연막(215a)은 예를 들어 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막의 재질로 형성될 수 있으며 이에 한정되지는 않는다. 본 실시예에서는 예시적으로 실리콘 질화막을 적용한다.
그런 다음, 도 6에 도시된 바와 같이 하드마스크용 절연막(215a) 상에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트막(P10)을 형성한다.
이러한 포토레지스트막(P10)은 포지티브형 또는 네거티브형일 수 있다. 또한, 포토레지스트막(P10)은 예를 들어 스핀코팅법 등으로 형성할 수 있으며 이에 한정되지는 않는다.
계속해서, 게이트 형성용 포토마스크(100)를 이용하여 포토레지스트막(P10) 상에 빛(L)을 조사하여 노광공정을 수행한다.
노광공정에서는 예를 들면 i-라인, KrF 엑시머 레이저 또는 ArF 엑시머 레이저과 같은 노광원을 사용할 수 있으며, 현상공정시에는 포토레지스트의 막질에 따라 적절한 현상액을 사용할 수 있다.
여기서, 게이트 형성용 포토마스크(100)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 게이트 형성용 포토마스크로서, 기판(110), 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121), 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123) 및 연결부들(125)을 포함한다.
전술한 바와 같이, 게이트 형성용 마스크 패턴(120)은 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121), 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123) 및 연결부들(125)을 포함한다.
주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121)은 반도체 기판에 구비되는 하나 이상의 활성 영역을 가로지르며 서로 평행하게 배열되는 다수의 게이트 라인들을 정의한다. 즉, 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121)도 역시 서로 평행하게 배열된다.
이러한 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121)의 양 측면에는 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)이 위치한다. 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)은 활성 영역과 소자분리영역의 경계부를 덮도록 형성된다. 즉, 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)은 경계부에서 발생할 수 있는 HEIP 현상을 억제하기 위하여 채널 길이를 증대시키는 역할을 할 수 있다.
연결부들(125)은 하나의 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)을 인접한 다른 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)의 사이에 형성된다. 이러한 연결부들(125)은 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)의 에지부를 서로 연결하고 있는 것과 같은 모양으로 형성될 수 있다.
연결부들(125)은 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)과 함께 또는 단독으로 홀(H)을 정의한다. 도 3a 내지 도 3e 에 도시된 바와 같이, 홀(H)의 형태는 사각형, 원, 마름모, 타원형 등의 형태일 수 있다.
연결부들(125)은 홀(H) 주변에 빛의 한계 해상도 이하 크기의 절단 영역(127)을 구비한다. 즉, 본 명세서에서 절단 영역이라 함은 빛에 의해 패턴이 형성되지 않고 포토레지스트 패턴 상에서는 절단되는 영역을 의미할 수 있다. 이 때, 절단 영역(127)의 두께(d)는 노광원에 따라서 달라질 수 있다.
이처럼, 연결부들(125)의 절단 영역(127)은 노광에 의해 패턴이 형성되지 않고 절단되므로 게이트 라인들은 서로 연결되지 않으며 절연될 수 있다. 다만, 이러한 절단 영역(127)은 도면상 표시된 영역에 한정되는 것은 아니다.
이러한 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121), 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123) 및 연결부들(125)들은 기판(100)의 일면에 형성되어 빛의 투과를 조절한다. 이러한 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121), 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123) 및 연결부들(125)들은 바이너리 마스크(binary mask) 혹은 하프톤 위상 반전 마스크(half-tone shift mask)로 구현될 수 있다. 또한, 주 게이트 형성용 마스크 패턴들(121), 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123) 및 연결부들(125)들은 각각 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 등의 100% 차광막 패턴 또는 MoSiN, MoSiON 등의 하프톤 차광막 패턴 등으로 구성될 수 있다.
노광공정시 연결부들(125)은 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들(123)의 에지 부분의 광학적 근접 효과를 감소시키면서 포토레지스트막 상에 전사되지 않을 수 있다. 이 경우, 포토레지스트 패턴(P20)에는 연결부들(125)에 대응하는 패턴이 형성되지 않을 수 있다.
그런 다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 현상공정을 통해 포토레지스트 패턴(P20)을 완성할 수 있다. 현상공정시 현상액은 포토레지스트의 종류에 따라 적절히 선택하여 사용될 수 있다.
그런 다음, 도 8를 참조하면 포토레지스트 패턴(도 7의 P20)을 식각 마스크로 하여 하드마스크막들(215)을 형성한다. 이 때 식각은 통상적인 건식식각 또는 습식식각에 의할 수 있다. 건식식각일 경우 C 및 F를 포함하는 가스 조합으로 수행될 수 있으며 습식식각일 경우 인산 등으로 수행될 수 있다.
하드마스크막들(215)를 형성한 후, 잔류하는 포토레지스트 패턴(도 7의 P20)을 제거한다.
이때, 이러한 포토레지스트 패턴(도 7의 P20)을 제거하는 것은 통상적인 산소 가스를 이용한 애싱 공정이나 황산 등의 습식 제거 공정을 수행할 수 있다.
그런 다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 형성된 하드마스크막들(215)을 식각마스크로 하여 패터닝함으로써 게이트 라인들(213)을 완성할 수 있다.
이후, 반도체 소자의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 공정 단계들에 따라 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계, 각각의 트랜지스터에 스페이서를 형성하는 단계, 층간 절연막을 형성하는 단계, 각각의 트랜지스터에 각각 전기적 신호의 입출력이 가능하도록 하는 배선들을 더 형성하는 단계, 기판상에 패시베이션층을 형성하는 단계, 및 상기 기판을 패키지 하는 단계를 더 수행하여 반도체 소자를 완성할 수 있다. 이와 같은 후속 단계들은 본 발명이 모호하게 설명되는 것을 피하기 위하여 생략한다.
이하, 도 10a 및 도 10b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크를 이용하여 형성된 게이트 라인에 대하여 설명한다. 도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크를 사용하여 형성한 게이트 라인을 간략하게 도시한 평면도이며, 도 10b는 부분확대도이다.
도 10a 및 도 10b을 참조하면, 게이트 탭 패턴(133)은 코너 부분이 보강되어 종래보다 사각형에 더욱 가까운 형태를 한다. 도 10b에 종래의 포토마스크를 사용하는 경우에 형성된 게이트 탭 패턴(33)과 비교하여 도시하였다. 이렇듯, 본 발명의 실시예들에 따르면, 게이트 탭 패턴(133)이 종래에 비하여 사각형에 가까운 형태, 즉 확장된 폭, 넓은 면적을 가질 수 있으므로, 오정렬에 의하여 나타날 수 있는 단채널 효과를 감소시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 인접한 게이트 탭 형성용 마스크 패턴 사이에 연결부를 구비하는 포토마스크를 사용하여 활성 영역의 경계부에 게이트 탭 패턴을 보다 크게 형성할 수 있다.
둘째, 게이트 탭 패턴을 크게 형성함으로써 활성영역의 경계부에서의 단채널 효과를 개선할 수 있으므로, 이로써 반도체 소자의 특성 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
Claims (16)
- 포토마스크 기판;상기 포토마스크 기판 상에 형성되어 반도체 기판에 구비된 하나 이상의 활성영역을 가로지르며 서로 평행하게 배열되는 다수의 게이트라인을 정의하는 다수의 주 게이트 형성용 마스크 패턴들;상기 각각의 주 게이트 형성용 마스크 패턴들의 양측 변에 위치하는 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들; 및상기 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들과 인접한 다른 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들의 사이에 형성되고, 절단 영역이 구비된 연결부들을 포함하는 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들은 상기 활성영역과 소자분리영역의 경계부에 배열된 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 연결부들은 상기 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들과 함께 또는 단독으로 홀을 정의하는 포토마스크.
- 제3항에 있어서,상기 홀은 사각형, 원, 타원, 마름모 또는 삼각형 모양으로 이루어진 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 절단 영역은 빛의 단위 파장의 길이 이하 크기인 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 기판은 투명기판이고, 상기 주 게이트 형성용 마스크 패턴들 및 상기 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들은 차광패턴인 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 주 게이트 형성용 마스크 패턴들, 상기 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들 또는 연결부들 중 어느 하나 이상이 상기 기판을 투과한 빛과 위상차를 갖는 포토마스크.
- 소자 분리 영역에 의해 활성 영역이 정의된 반도체 기판을 제공하고,상기 반도체 기판 상에 게이트 절연막 및 게이트 형성용 도전막을 형성하고,상기 게이트 형성용 도전막의 상부에 포토레지스트막을 형성하고,포토리소그래피 공정으로 상기 게이트 형성용 도전막 상에 게이트 라인을 정의하는 포토레지스트 패턴을 형성하되,상기 포토레지스트 패턴은,포토마스크 기판;상기 포토마스크 기판 상에 형성되어 반도체 기판에 구비된 하나 이상의 활성영역을 가로지르며 서로 평행하게 배열되는 다수의 게이트라인을 정의하는 다수의 주 게이트 형성용 마스크 패턴들;상기 각각의 주 게이트 형성용 마스크 패턴들의 양측 변에 위치하는 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들; 및상기 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들과 인접한 다른 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들의 사이에 형성되고, 절단 영역이 구비된 연결부들을 포함하는 포토마스크를 이용하여 형성되고,상기 게이트 형성용 도전막을 패터닝하여 게이트 라인을 형성하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들은 상기 활성영역과 소자분리영역의 경계부에 배열된 반도체 소자의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 연결부들은 상기 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들과 함께 또는 단독으로 홀을 정의하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제10항에 있어서,상기 홀은 사각형, 원, 타원, 마름모 또는 삼각형 모양으로 이루어진 반도체 소자의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 절단 영역은 빛의 단위 파장의 길이 이하 크기인 반도체 소자의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 기판은 투명기판이고, 상기 주 게이트 형성용 마스크 패턴 및 상기 게이트 탭 형성용 마스크 패턴은 차광패턴인 반도체 소자의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,상기 주 게이트 형성용 마스크 패턴들, 상기 게이트 탭 형성용 마스크 패턴들 또는 연결부들 중 어느 하나 이상이 상기 투명 기판을 투과한 빛과 위상차를 갖는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 포토레지스트막을 형성하기 전에 상기 게이트 형성용 도전막 상에 하드마스크용 절연막을 형성하고,상기 포토레지스트 패턴 형성 후 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 하드마스크용 절연막을 패터닝하여 게이트 라인을 정의하는 하드 마스크를 형성하고,상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 것을 더 포함하고,상기 게이트 라인 형성시 상기 하드 마스크를 식각마스크로 하여 상기 게이트 형성용 도전막을 패터닝하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제8항 내지 제15항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 반도체 소자.
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