KR101692119B1 - 개선된 에칭 공정 - Google Patents

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Abstract

방법은 반도체 기판을 제공하는 단계; 반도체 기판 상에 도핑 산화물층을 형성하는 단계; 도핑 산화물층 상에 패터닝층을 형성하는 단계로서, 패터닝층은 도핑 산화물층의 노출 영역들을 남겨두는 것인, 패터닝층 형성 단계; 반도체 기판에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 단계; 및 스퍼터링 공정 이후, 반도체 기판에 대해 습식 에칭 공정을 수행하여 노출 영역들로부터 도핑 산화물층을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

개선된 에칭 공정{IMPROVED ETCHING PROCESS}
본 발명은 개선된 에칭 공정에 관한 것이다.
반도체 제조 방법은 다양한 유형들의 에칭 공정들을 정기적으로 활용한다. 한가지 유형의 에칭 공정은 건식(dry) 에칭 공정이다. 건식 에칭 공정은 노출면들로부터 물질을 제거하기 위해 반응 가스들로부터의 이온들의 충격을 이용한다. 다른 유형의 에칭 공정은 습식(wet) 에칭 공정이다. 습식 에칭 공정은 노출된 물질을 제거하기 위해 화학 용액을 이용한다.
반도체 제조 방법에서 정기적으로 이용되는 다른 공정은 도핑 공정이다. 도핑 공정은 반도체 물질 내로 도펀트들을 주입시켜서 반도체 물질의 전기적 특성들을 변경시키는 것을 수반한다. 도핑 공정을 수행하기 위한 한가지 방법은 기판 상에 도핑 산화물의 박층을 퇴적시키는 것이다. 도핑 산화물은 원하는 유형의 도펀트들을 포함한다. 그런 후, 도핑 산화물층의 도펀트들을 기판 내로 확산시키는 어닐링 공정이 수행된다. 따라서, 도핑 산화물층은 고체 확산 소스로서 역할을 한다. 도핑 산화물층은 일반적으로 아래에 놓인 기판의 적절한 영역들만이 도핑되도록 패터닝된다. 도핑 산화물층을 패터닝하는 것은 포토레지스트층과 같은, 패터닝층의 이용, 및 도핑 산화물층의 노출 부분들을 제거하기 위한 에칭 공정을 수반한다. 건식 에칭 공정을 이용하는 것은 아래에 놓인 기판을 손상시킬 수 있다. 습식 에칭 공정을 이용하는 것은 패터닝층의 측벽들을 넘어서는 도핑 산화물층의 횡측 에칭을 야기시킬 수 있다.
몇몇의 실시예들에 따르면, 방법은 반도체 기판을 제공하는 단계; 반도체 기판 상에 도핑 산화물층을 형성하는 단계; 도핑 산화물층 상에 패터닝층을 형성하는 단계로서, 패터닝층은 도핑 산화물층의 노출 영역들을 남겨두는 것인, 패터닝층 형성 단계; 기판에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 단계; 및 스퍼터링 공정 이후, 반도체 기판에 대해 습식 에칭 공정을 수행하여 노출 영역들로부터 도핑 산화물층을 제거하는 단계를 포함한다.
몇몇의 실시예들에 따르면, 방법은 기판 상에 도핑 산화물층을 형성하는 단계; 도핑 산화물층 상에 패터닝된 레지스트층을 형성하는 단계로서, 패터닝된 레지스트층은 도핑 산화물층의 노출 영역들을 남겨두는 것인, 패터닝된 레지스트층 형성 단계; 노출 영역들에 있는 도핑 산화물층이 약화되도록 기판에 대해 소프트 스퍼터링 공정을 수행하는 단계; 및 소프트 스퍼터링 공정 이후, 습식 에칭 공정을 수행하여 노출 영역들로부터 도핑 산화물층을 제거하는 단계를 포함한다.
몇몇의 실시예들에 따르면, 방법은 반도체 기판 상에 도핑 산화물층을 형성하는 단계; 도핑 산화물층 상에 패터닝층을 형성하는 단계로서, 패터닝층은 도핑 산화물층의 노출 영역들을 남겨두는 것인, 패터닝층 형성 단계; 도핑 산화물층의 노출 영역들과 패터닝층 상에 보호층을 퇴적하는 단계; 보호층을 퇴적한 후, 반도체 기판에 대해 스퍼터링 공정을 수행하여 노출 영역들 내에 있는 보호층의 일부분들을 제거하는 단계; 및 스퍼터링 공정 이후, 반도체 기판에 대해 습식 에칭 공정을 수행하여 노출 영역들로부터 도핑 산화물층과 보호층을 제거하는 단계를 포함한다.
개선된 습식 에칭 공정은 패터닝층을 넘어서는, 도핑 산화물의 과도한 횡측 에칭을 야기시키지 않고서 도핑 산화물층을 제거할 수 있다.
본 발명개시의 양태들은 첨부 도면들과 함께 읽혀질 때 아래의 상세한 설명으로부터 최상으로 이해된다. 본 산업계에서의 표준적인 관행에 따라, 다양한 피처들은 실척도로 작도되지 않았음을 유념한다. 실제로, 다양한 피처들의 치수는 설명의 명료함을 위해 임의적으로 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 여기서 설명된 원리들의 하나의 예시에 따른, 예시적인 개선된 습식 에칭 공정을 보여주는 도면들이다.
도 2a 내지 도 2c는 여기서 설명된 원리들의 하나의 예시에 따른, 보호층을 활용하는 예시적인 개선된 습식 에칭 공정을 보여주는 도면들이다.
도 3은 여기서 설명된 원리들의 하나의 예시에 따른, 개선된 습식 에칭 공정을 수행하기 위한 예시적인 방법을 보여주는 흐름도이다.
아래의 발명개시는 제공되는 본 발명내용의 여러 특징들을 구현하기 위한 많은 여러 실시예들 또는 예시들을 제공한다. 본 발명개시를 단순화하기 위해 컴포넌트들 및 배열들의 특정예들이 아래에서 설명된다. 물론, 이것들은 단지 예시들에 불과하며, 한정적인 것으로 의도된 것은 아니다. 예를 들어, 이후의 상세설명에서 제2 피처상의 또는 그 위의 제1 피처의 형성은 제1 및 제2 피처들이 직접적으로 접촉하여 형성되는 실시예를 포함할 수 있으며, 또한 제1 및 제2 피처들이 직접적으로 접촉하지 않을 수 있도록 추가적인 피처들이 제1 및 제2 피처들 사이에서 형성될 수 있는 실시예를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명개시는 다양한 예시들에서 참조 부호들 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간략화 및 명료화를 위한 것이지, 그러한 반복 그 자체가 개시된 다양한 실시예들 및/또는 구성 사이의 관계를 설명하는 것은 아니다.
또한, 도면들에서 도시된 하나의 엘리먼트 또는 피처에 대한 다른 엘리먼트(들) 또는 피처(들)의 관계를 설명하기 위해 "아래", "밑", "보다 낮은", "위", "보다 위" 등과 같은 공간 상대적 용어들이 설명의 용이성을 위해 여기서 이용될 수 있다. 공간 상대적 용어들은 도면들에서 도시된 배향에 더하여 이용중에 있거나 또는 동작중에 있는 디바이스의 상이한 배향들을 망라하도록 의도된 것이다. 장치는 이와달리 배향될 수 있고(90°회전되거나 또는 다른 배향으로 회전됨), 이에 따라 여기서 이용되는 공간 상대적 기술어들이 이와 똑같이 해석될 수 있다.
상술한 바와 같이, 건식 에칭 공정을 이용하는 것은 아래에 놓인 기판을 손상시킬 수 있다. 습식 에칭 공정을 이용하는 것은 패터닝층의 측벽들을 넘어서는 도핑 산화물층의 횡측 에칭을 야기시킬 수 있다. 하지만, 여기서 설명된 원리들에 따르면, 개선된 습식 에칭 공정은 패터닝층을 넘어서는, 도핑 산화물의 과도한 횡측 에칭을 야기시키지 않고서 도핑 산화물층을 제거할 수 있다.
여기서 설명된 원리들에 따르면, 습식 에칭 공정을 적용하기 전에, 노출된 도핑 산화물층을 손상시키기 위해 소프트 스퍼터링 공정이 수행된다. 이에 따라 손상된 도핑 산화물층은 습식 에칭 공정에 의해 보다 신속하게 제거될 수 있다. 습식 에칭 공정을 위해 사용되는 시간량을 감소시킴으로써, 도핑 산화물이 패터닝층 피처들을 넘어 횡측으로 에칭되는 시간은 적어진다. 몇몇의 실시예들에서, 스퍼터링 공정이 수행되기 전에 기판 상에 보호층이 퇴적될 수 있다. 이것은 또한 횡측 에칭을 감소시키고 패터닝층의 피처들의 측벽들을 보호해준다.
도 1a 내지 도 1c는 몇몇의 실시예들에 따라 구축된, 개선된 습식 에칭 공정을 갖는 예시적인 방법을 보여주는 도면들이다. 도 1a는 기판(102), 도핑 산화물층(104), 및 패터닝층(106)을 나타낸다. 본 예시에 따르면, 도핑 산화물(104)은 기판 상에 형성된다. 그런 후 패터닝층(106)이 도핑 산화물 위에 형성된다. 패터닝층(106)은 노출 영역들(114)과 비노출 영역들(112)이 존재하도록 패터닝된다.
기판(102)은 표준 반도체 웨이퍼일 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼는 직경이 대략 300밀리미터이고 두께는 1밀리미터 미만일 수 있다. 기판(102)은 실리콘과 같은 반도체 물질로 형성될 수 있다. 몇몇의 예시들에서, 게르마늄 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 물질들과 같은 다른 물질들이 기판(102)을 위해 이용될 수 있다.
도핑 산화물층(104)은 기판(102)의 표면 상에 퇴적된다. 도핑 산화물은 실리콘 이산화물(SiO2), 삼산화 비소(As2O3), PSG(phosphosilicate glass), BSG(borosilicate glass)를 비롯한 다양한 물질들로 형성될 수 있다. 도핑 산화물층은 도펀트들에 대한 고체 확산 소스로서 역할을 한다. 도핑 산화물층(104) 내에 있는 도펀트 종은 일정한 조건들 하에서 아래에 놓인 기판(102) 내로 확산할 것이다. 예를 들어, 고온들을 수반하는 열처리 어닐링 공정은 도펀트 종이 도핑 산화물층(104)으로부터 아래에 놓인 기판(102) 내로 확산케 하여, 이로써 기판(102)을 도핑시키게 할 수 있다. 몇몇의 예시들에서, 도핑 산화물층(104)은 10~20옹스트롬의 범위 내의 두께를 갖는다.
집적 회로들의 제조는 일반적으로 특정한 피처들을 형성하기 위해 반도체 웨이퍼 상에 특정한 영역들을 도핑시키는 것을 수반한다. 예를 들어, 웨이퍼 상의 일정한 영역들은 도핑되어, 전계 효과 트랜지스터들 또는 다른 적절한 회로 디바이스들을 위한 소스 또는 드레인 영역들이 형성될 수 있다. 따라서, 기판 또는 아래에 놓인 피처들이 도핑될 것으로 의도되지 않는 영역들로부터 도핑 산화물층이 제거되도록 도핑 산화물층(104)은 패터닝된다.
도핑 산화물층을 패터닝하기 위해, 패터닝층(106)이 도핑 산화물층(104) 상에 형성된다. 몇몇의 실시예들에서, 패터닝층은 광자들에 민감하고 포토리소그래피 공정에 의해 패터닝가능한 포토레지스트층(110)을 포함한다. 일 예로서, 패터닝층은 BARC(Bottom Anti-Reflective Coating)층(108) 및 포토레지스트층(110)을 포함한다. BARC층은 광원에 대한 레지스트층의 노광을 도와주기 위해 이용된다. 구체적으로, 포토레지스트층(110)을 통과한 광원으로부터의 광은 노광될 것으로 의도되지 않은 포토레지스트층의 일부분들에서 반사되지 못하여 이 포토레지스트층의 일부분들에 도달하지 못하기 때문에, BARC층은 보다 높은 해상력을 가능하게 해준다.
포토레지스트층(110)은 광원에 대한 노출에 응답하여 변동되도록 설계된다. 포지티브 톤 포토레지스트의 경우, 광에 노출된 포토레지스트의 부분들은 현상액에 용해된다. 네거티브 포토레지스트의 경우, 광에 노출된 포토레지스트의 부분들은 대응하는 현상액에 용해되지 않는다. 포토레지스트층의 현상은 용해가능하지 않은 부분들을 그대로 남겨두면서 용해가능한 부분들을 제거시킨다. 따라서, 포토레지스트층(110)의 현상 이후, 포토레지스트층(110)은 다양한 개구들을 갖는 패터닝층을 형성하도록 패터닝된다. 패터닝층의 개구들 내에 있는 도핑 산화물층은 덮혀지지 않는다(또는 노출된다). 이에 따라, 노출 영역들(114)과 비노출 영역들(112)이 존재한다. 따라서 에칭 공정은 도핑 산화물층(104)이 노출 영역들(114)로부터 제거되도록 수행될 수 있다. 일반적으로, 도핑 산화물층(104)은 패터닝층(106)의 측벽들을 지나 횡측으로 에칭되지 않는 것이 바람직하다.
몇몇의 실시예들에서, 포토레지스트층(110)은 포토마스크를 통해 광원에 노출된다. 몇몇의 다른 실시예들에서, 패터닝층은 전자 빔, X선, 하전 입자들, 또는 다른 적절한 방사선빔과 같은, 다른 방사선에 민감한 다른 적절한 레지스트 물질이다. 따라서, 레지스트층은 e-빔 리소그래피 공정과 같은, 대응하는 리소그래피 공정에 의해 패터닝된다.
도 1b는 도핑 산화물층(104)의 노출 부분들을 약화시켜서, 도핑 산화물층의 비노출 부분들의 에칭 저항에 상대적으로, 도핑 산화물층(104)의 노출 부분들의 에칭 저항을 변경시키기 위해 이용되는 소프트 스퍼터링 공정(116)을 나타낸다. 통상적인 스퍼터링은 스퍼터링 퇴적을 위한 기판 상에 타겟으로부터의 물질을 배출시키는 것을 수반한다. 소프트 스퍼터링 공정은 본 발명개시에서 에칭 및/또는 처리를 위해 활용된다. 본 실시예에서, 의도된 처리 및/또는 에칭을 위해 플라즈마에게 기판(102)을 향한 지향성 에너지를 제공하도록 바이어스 전력이 인가된다. 특히, 대응하는 전기장이 기판쪽으로 지향되도록 하여 플라즈마 내의 이온들이 기판쪽으로 향해지도록 바이어스 전력이 인가된다. 뿐만 아니라, 소프트 스퍼터링은 반도체 기판을 손상시키지 않고서 도핑 산화물층(104)을 처리하도록 설계된다. 따라서, 플라즈마 에너지 및 대응하는 바이어스 전력은 도핑 산화물층에서 에칭 저항이 감소되도록 하여 반도체 기판을 손상시키지 않고서 도핑 산화물층이 충분히 약화되게 하도록 도핑 산화물층을 효율적으로 처리하는데 충분해지도록 설계된다. 몇몇의 실시예들에서, 바이어스 전력은 약 20~1000볼트(V) 또는 20~1000W의 범위 내에 있다.
본 예시에 따르면, 스퍼터링 공정(116)을 위한 스퍼터 가스는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소 가스(N2), 산소 가스(O2), 또는 수소 가스(H2) 중 하나일 수 있다. 스퍼터 가스는 약 10 내지 약 1000sccm(standard cubic centimeters per minute)의 범위의 유량으로 처리 챔버에 제공된다. 처리 챔버 내 압력은 약 5~100밀리토르(mTorr)의 범위 내에서 유지된다. 소스 전력은 약 100~2000와트(W)의 범위 내에 있을 수 있다. 소스 전력은 플라즈마를 생성하도록 스퍼터 가스에 인가된다. e-척(chuck)과 같은 척의 온도는 약 0~120℃의 범위 내에 있을 수 있다.
하나의 예시에 따르면, 스퍼터링 공정(116)은 스퍼터링 공정을 수행하는 능력을 갖는 몇몇의 건식 에칭 툴들로서의 건식 에칭 툴에서 수행될 수 있다. 소프트 스퍼터링 공정 동안, 도핑 산화물층(104)은 플라즈마에 의해 처리됨으로써, 노출 영역(114) 위에서 약화된(또는 손상된) 도핑 산화물층(118)을 생성시킨다. 이러한 약화된 물질은 에칭 공정에 보다 더 취약할 수 있다.
도 1c는 기판(102)에 대해 수행되는 예시적인 습식 에칭 공정(120)을 보여주는 도면이다. 상술한 바와 같이, 습식 에칭은 일정한 유형들의 물질을 제거시키면서 다른 물질들은 그대로 남겨두도록 설계된 화학 용액의 이용을 수반한다. 구체적으로, 패터닝층(106)은 도핑 산화물층의 비노출 부분들을 에칭으로부터 보호하기 위한 에칭 마스크로서 기능을 한다.
하나의 예시에서, 습식 에칭 공정은 약 30~60초의 범위 내의 시구간 동안의 불산(HF) 용액의 도포를 포함한다. 하나의 예시에서, 불산은 0.5% HF를 갖는 수용액일 수 있다. 그런 후, 에칭 공정(120)은 약 120~180초의 범위 내의 시구간 동안의 SC1 용액의 도포를 수반한다. SC1 물질은 탈이온수 1, 수용성 NH4OH(수산화 암모늄) 0.1, 및 수용성 H2O2(과산화수소) 5의 비율을 가질 수 있다. 그런 후, 불산이 다시 약 30~60초의 범위 내의 시구간 동안 도포될 수 있다. 이러한 시구간들은 통상적인 습식 에칭 공정들에 의해 이용되는 시구간들보다 작다.
몇몇의 예시들에서, 습식 에칭 동작은 느린 회전 속도로 수행될 수 있다. 통상적인 습식 에칭 공정에서는, 반도체를 지지하는 척이 회전하여, 웨이퍼의 회전을 야기시킨다. 웨이퍼는 일반적으로 300~800RPM(rotations per minute)의 범위 내에서 회전한다. 하지만, 여기서 설명된 원리들에 따르면, 습식 에칭 공정은 100RPM 미만의 느린 회전 속도로 수행된다.
보통, 습식 에칭 공정은 실질적으로 등방성이며 비노출 부분들에 대한 횡측 에칭을 갖는데, 이것은 희망하는 치수들을 변경시킨다. 개시된 방법에서, 도핑 산화물층(104)의 일부분은 스퍼터링 공정(116)에 의해 손상되거나 약화되었기 때문에, 노출 부분들의 에칭율은 비노출 부분들의 에칭율보다 크다. 도핑 산화물의 노출 부분들과 비노출 부분들간의 에칭율 차이로 인해, 횡측 에칭 편향은 감소되거나 또는 실질적으로 제거된다.
몇몇의 경우들에서, 기판(102)은 핀 구조물과 같은 에피택셜방식으로 성장된 구조물의 일부일 수 있다. 몇몇의 경우들에서, 기판(102)은 에피택시 이외의 다른 방법에 의해 형성된 핀 구조물일 수 있다. 여기서 설명된 방법들을 이용함으로써, 습식 에칭 공정은, 핀 구조물에 대한 손상은 그 어떠한 것이라도 줄이면서 도핑 산화물층(104)이 패터닝층(106)의 측벽들(122)을 실질적으로 넘어 에칭되지 않도록 수행된다.
도 2a 내지 도 2c는 몇몇의 실시예들에 따라 구축된, 보호층을 활용하는 예시적인 개선된 습식 에칭 공정을 갖는 방법을 보여주는 도면들이다. 보호층은 습식 에칭 공정 동안에 패터닝층(106)의 측벽들의 추가적인 보호를 제공할 수 있다. 도 2a는 보호층(202)을 형성하기 위한 퇴적 공정(204)을 나타낸다. 보호층(202)은 다양한 상이한 방법들로 형성될 수 있고 다양한 물질들로 형성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 보호층(202)은 폴리머층이다.
보호층(202)은 화학적 기상 증착(CVD) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. CVD는 반도체 산업에서 다양한 물질 박막층들을 생성하기 위해 종종 이용되는 화학적 공정이다. 전형적인 CVD 공정에서, 기판은 하나 이상의 휘발성 전구체(precursor)들에 노출된다. 이러한 전구체들은 기판면과 반응을 하여 희망하는 물질의 퇴적물을 생성시킨다.
보호층(202)을 생성하는데 이용되는 CVD 공정은 다양한 전구체들을 활용할 수 있다. 예를 들어, 전구체들은 메탄(CH4), 1-부텐(C4H8), 옥타플루오로시클로부탄(C4F8), 플루오로메탄(CH3F) 또는 C5F8를 포함할 수 있다. CVD 가스들은 약 10~1000sccm의 범위 내의 레이트로 흐를 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, CVD 공정은 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He)과 같은 캐리어 가스를 더 포함한다. 몇몇의 예시들에서, 헬륨(H2)이 0~2000sccm의 범위 내의 각각의 가스 유량으로 제공된다. 몇몇의 실시예들에서, 처리 챔버 내 압력은 퇴적 동안 5 내지 100밀리토르의 범위 내의 압력으로 유지된다. 몇몇의 예시들에서, 소스 전력은 100~2000W의 범위 내에 있을 수 있다. 바이어스 전력은 0~1000V 또는 0~1000W의 범위 내에 있을 수 있다. 웨이퍼를 지지하는 척의 온도는 약 0~120℃의 범위 내의 온도를 가질 수 있다. 보호층 퇴적 공정(204)은 또한 건식 에칭 툴에서 수행될 수 있다. 몇몇의 예시들에서, 스핀 코팅과 같은 다른 방법들이 보호층(202)을 도포시키기 위해 이용될 수 있다.
본 실시예에서, 보호층(202)은 도핑 산화물층(104), 패터닝층(106)의 측벽들(122), 및 패터닝층(106)의 최상단 바로 위에 형성된다. 보호층(202)은 실질적으로 두께가 균일할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 폴리머와 같은, 보호층(202)의 물질이 선택되며, 이것은 스퍼터링 공정의 결과로서 제거될 것이다.
도 2b는 기판에 대해서 수행되고, 이에 따라 보호층(202)에 대해서 수행되는 소프트 스퍼터링 공정(206)을 나타낸다. 본 실시예에 따르면, 스퍼터링 공정(206)을 위한 스퍼터 가스는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소 가스(N2), 산소 가스(O2), 수소 가스(H2) 또는 이들의 조합 중 하나일 수 있다.
스퍼터링 공정은 보호층(202)의 수평 부분들을 제거하면서 보호층(202)의 수직 부분들을 실질적으로 그대로 남겨두도록 튜닝될 수 있다. 수평 부분들은 도핑 산화물(104) 및 패터닝층(106) 상의 보호층(202)의 부분들을 포함한다. 수직 부분들은 패터닝층(106)의 측벽들(122) 상의 보호층(202)을 포함한다. 몇몇의 실시예들에서, 소프트 스퍼터 공정은 도핑 산화물층(104)의 노출 부분을 처리할뿐만이 아니라 기판에 대한 손상없이 도핑 산화물층(104)의 에칭 저항을 감소시킨다.
몇몇의 예시들에서, 스퍼터 가스는 약 10~1000sccm의 범위 내의 유량으로 제공될 수 있다. 몇몇의 예시들에서, 처리 챔버는 약 5~100밀리토르(mTorr)의 범위 내의 압력으로 유지될 수 있다. 소스 전력은 약 100~2000와트(W)의 범위 내에 있을 수 있다. 바이어스 전력은 약 20~1000볼트(V) 또는 20~1000W의 범위 내에 있을 수 있다. 기판(102)을 지지하는 E-척과 같은, 척의 온도는 약 0~120℃의 범위 내에 있을 수 있다.
도 2c는 패터닝층(106)의 측벽들(122) 상에 남아있는 보호층(202) 및 도핑 산화물층(104)의 노출 부분을 제거하기 위한 습식 에칭 공정을 나타낸다. 하나의 예시에서, 습식 에칭 공정(208)은 약 30~60초의 범위 내의 시구간 동안의 불산(HF)의 도포를 수반한다. 하나의 예시에서, 불산은 0.5% HF를 갖는 수용액일 수 있다. 그런 후, 에칭 공정(208)은 약 120~180초의 범위 내의 시구간 동안의 SC1 용액의 도포를 수반한다. SC1 물질은 탈이온수 1, 수용성 NH4OH(수산화 암모늄) 0.1, 및 수용성 H2O2(과산화수소) 5의 비율을 가질 수 있다. 그런 후, 불산이 다시 약 30~60초의 범위 내의 시구간 동안 도포될 수 있다.
보호층(202)이 패터닝층(106)의 측벽들(122)을 따라 위치해 있었기 때문에, 측벽들(122)을 넘어선 도핑 산화물층(104)의 횡측 에칭은 감소된다. 추가적으로, 측벽들(122)은 에칭 공정으로부터 보호적이다. 추가적으로, 도핑 산화물층(104)의 일부분이 스퍼터링 공정(116)에 의해 처리되었기 때문에, 도핑 산화물층의 노출 부분들의 에칭 저항은 감소된다. 노출 부분들과 비노출 부분들간의 에칭율 차이로 인해, 횡측 에칭 편향은 더욱 감소된다.
도 3은 개선된 습식 에칭 공정을 수행하기 위한 예시적인 방법을 보여주는 흐름도이다. 본 예시에 따르면, 방법(300)은 반도체 기판을 제공하는 동작(302)을 포함한다. 기판은 집적 회로들을 제조하는데 이용되는 표준 반도체 웨이퍼일 수 있다. 기판은 다양한 제조 공정들 동안에 e-척과 같은 척에 고정될 수 있다.
방법(300)은 기판 상에 도핑 산화물층을 형성하는 동작(304)을 더 포함한다. 상술한 바와 같이, 도핑 산화물층은 기판을 도핑하기 위한 고체 확산 소스로서 역할을 한다. 고온과 같은 일정한 조건들 하에서, 도핑 산화물로부터의 도펀트들은 아래에 놓인 기판 내로 확산될 것이다. 도핑 산화물층은 희망하는 도핑 프로파일을 달성하기 위해 이용될 수 있다.
방법(300)은 도핑 산화물층 상에 패터닝층을 형성하는 동작(306)을 더 포함한다. 패터닝층은 리소그래피 공정에 의해 형성되며, 이것은 도핑 산화물층의 노출 영역들과 비노출 영역들을 정의하는 다양한 개구들을 포함한다. 패터닝층은 레지스트 물질을 포함할 수 있다. 몇몇의 예시들에서, 포토레지스트 물질을 퇴적하기 전에 BARC 층이 퇴적된다. 그런 후 패터닝층은 포토마스크 상에 정의되어 있거나 또는 데이터베이스에 있는 IC 패턴에 따라 노광된다. 패터닝층의 현상 이후, 패터닝층이 형성된다. 패터닝층은 도핑 산화물층의 노출 영역들을 남겨두면서 도핑 산화물층의 비노출 영역들을 덮는다. 덮혀진 영역들은 도핑 산화물층의 도핑 종을 통한 도핑이 일어나도록 의도된 영역들에 대응한다. 몇몇의 예시들에서, 덮혀진 영역들은 도핑될 것으로 의도된 핀 구조물들의 일부분들 또는 핀 구조물들에 대응할 수 있다.
방법(300)은 도핑 산화물층의 노출 영역들과 패터닝층 상에 보호층을 퇴적시키는 동작(308)을 더 포함한다. 몇몇의 실시예들에서, 이 단계는 건너뛴다. 보호층은 폴리머 물질일 수 있다. 보호층은 건식 에칭 툴의 이용을 통해 형성될 수 있다. 보호층은 CVD 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 보호층은 또한 스핀 코팅 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 몇몇의 예시들에서, 보호층은 패터닝층의 측벽들뿐만이 아니라, 도핑 산화물층의 최상단과 패터닝층의 최상단 상에 형성된다.
보호층을 생성하는데 이용되는 CVD 공정은 다양한 전구체들을 활용할 수 있다. 예를 들어, 전구체들은 메탄(CH4), 1-부텐(C4H8), 옥타플루오로시클로부탄(C4F8), 플루오로메탄(CH3F) 또는 C5F8를 포함할 수 있다. CVD 가스들은 약 10~1000sccm의 범위 내의 레이트로 흐를 수 있다. 이러한 가스들은 아르곤(Ar)과 함께 또는 아르곤(Ar) 없이 흐를 수 있다. 몇몇의 예시들에서, 0~2000sccm의 범위 내의 유량을 갖는 희석 헬륨(H2)이 존재할 수 있다. 이러한 가스들은 약 5~100밀리토르의 범위 내의 압력으로 가압될 수 있다. 몇몇의 예시들에서, 소스 전력은 100~2000W의 범위 내에 있을 수 있다. 바이어스 전력은 0~1000V 또는 0~1000W의 범위 내에 있을 수 있다. 웨이퍼를 지지하는 척의 온도는 약 0~120℃의 범위 내의 온도를 가질 수 있다. 보호층 퇴적 공정(204)은 또한 건식 에칭 툴에서 수행될 수 있다. 몇몇의 예시들에서, 스핀 코팅과 같은 다른 방법들이 보호층을 도포시키기 위해 이용될 수 있다.
방법(300)은 기판에 대해 소프트 스퍼터링 공정을 수행하는 동작(310)을 더 포함한다. 따라서, 소프트 스퍼터링 공정은 기판 상의 모든 노출된 물질들에 영향을 미친다. 예를 들어, 보호층이 위치해 있으면, 스퍼터링 공정은 보호층의 모든 영역들에 영향을 미친다. 소프트 스퍼터링 공정은 이방성 에칭 효과를 가지며, 패터닝층의 최상단 상과 도핑 산화물층의 최상단 상에서의 패터닝층의 제거를 야기시킨다. 하지만, 스퍼터링 공정은 패터닝층의 측벽들 상의 보호층을 실질적으로 그대로 남겨둘 것이다.
몇몇의 예시들에서, 스퍼터링 공정을 위한 소프트 스퍼터 가스는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소 가스(N2), 산소 가스(O2), 또는 수소 가스(H2) 중 하나일 수 있다. 스퍼터 가스는 약 10~1000sccm(standard cubic centimeters per minute)의 범위 내의 레이트로 흐를 수 있다. 처리 챔버 내 압력은 약 5~100밀리토르(mTorr)의 범위 내의 압력으로 유지된다. 소스 전력은 약 100~2000와트(W)의 범위 내에 있을 수 있다. 바이어스 전력은 약 20~1000볼트(V) 또는 20~1000W의 범위 내에 있을 수 있다. 이것은 기판을 지지하는 척에 전력을 인가함으로써 행해질 수 있다. e-척과 같은 척의 온도는 약 0~120℃의 범위 내에 있을 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 동작들(308 및 310) 둘 다는 동일한 건식 에칭 툴에서 이행되며, 이에 따라 이들간의 오염을 감소시키고 제조 쓰루풋을 증대시킨다.
보호층이 위치해 있거나 또는 위치하지 않던간에, 스퍼터링 공정은 노출된 도핑 산화물층을 약화시켜서, 이 도핑 산화물층이 후술하는 습식 에칭 공정에 보다 취약하게 할 수 있다. 이것은 습식 에칭 공정이 이방성 에칭 효과를 갖고 수행될 수 있도록 해준다. 도핑 산화물층의 노출 부분들과 비노출 부분들간의 에칭율 차이로 인해, 습식 에칭 공정 동안의 횡측 에칭 편향은 감소되거나 또는 제거된다.
방법(300)은 노출 영역들로부터 도핑 산화물층을 제거하기 위해 기판에 대해 습식 에칭 공정을 수행하는 동작(312)을 더 포함한다. 소프트 스퍼터링 공정이 노출된 도핑 산화물층을 처리하였기 때문에, 노출 부분들의 습식 에칭율은 증가된다. 이것은 패터닝층의 측벽들을 넘어서는 도핑 산화물층의 횡측 에칭을 거의 초래시키지 않는다. 이것은 도핑 산화물층의 최종적인 패턴이 보다 정확해지게 한다. 몇몇의 예시들에서, 습식 에칭 공정은 통상적인 습식 에칭 공정들보다 느린 회전 속도로 수행된다. 보호층이 이용되었던 경우, 패터닝층의 측벽들 상의 보호층은 또한 횡측 에칭을 감소시키는데 도움을 줄 것이며 에칭 손실로부터 패터닝층의 측벽을 보호해준다.
하나의 예시에서, 습식 에칭 공정은 약 30~60초의 범위 내의 시구간 동안의 불산(HF) 용액의 도포를 수반한다. 하나의 예시에서, 불산은 0.5% HF를 갖는 수용액일 수 있다. 그런 후, 에칭 공정(120)은 약 120~180초의 범위 내의 시구간 동안의 SC1 용액의 도포를 수반한다. SC1 물질은 탈이온수 1, 수용성 NH4OH(수산화 암모늄) 0.1, 및 수용성 H2O2(과산화수소) 5의 비율을 가질 수 있다. 그런 후, 불산이 다시 약 30~60초의 범위 내의 시구간 동안 도포될 수 있다. 이러한 시구간들은 통상적인 습식 에칭 공정들에 의해 이용되는 시구간들보다 작다.
도핑 산화물층이 패터닝층에 의해 노출된 영역들로부터 제거된 후, 패터닝층은 제거될 수 있다. 이것은 기판 상에서 도핑 산화물 물질의 특정 영역들을 남긴다. 그런 후, 어닐링 공정이 적용될 수 있다. 어닐링 공정의 고온은 도핑 산화물로부터의 도펀트들이 아래에 놓인 기판 내로 이동하게 할 것이다. 따라서, 패터닝층에 의해 원래 덮혀있던 영역들은 그 아래에 놓인 기판이 도핑되는 영역들이 된다.
본 발명개시의 양태들을 본 발명분야의 당업자가 보다 잘 이해할 수 있도록 앞에서는 여러 개의 실시예들의 특징들을 약술해왔다. 본 발명분야의 당업자는 여기서 소개한 실시예들의 동일한 목적들을 수행하거나 및/또는 동일한 장점들을 달성하기 위한 다른 공정들 및 구조물들을 설계하거나 또는 수정하기 위한 기초로서 본 발명개시를 자신들이 손쉽게 이용할 수 있다는 것을 알아야 한다. 본 발명분야의 당업자는 또한 이와 같은 등가적 구성들은 본 발명개시의 사상과 범위를 이탈하지 않는다는 것과, 본 발명개시의 사상과 범위를 이탈하지 않고서 당업자가 다양한 변경들, 대체들, 및 개조들을 본 발명에서 행할 수 있다는 것을 자각해야 한다.

Claims (10)

  1. 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    반도체 기판을 제공하는 단계;
    상기 반도체 기판 상에 도핑 산화물층을 형성하는 단계;
    상기 도핑 산화물층 상에 패터닝층을 형성하는 단계로서, 상기 패터닝층은 상기 도핑 산화물층의 노출 영역들을 남겨두는 것인, 상기 패터닝층 형성 단계;
    상기 반도체 기판에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 단계로서, 상기 스퍼터링 공정 수행 단계는 상기 노출 영역들 내에 있는 상기 도핑 산화물층의 에칭 저항을 감소시키기 위해 상기 스퍼터링 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 상기 스퍼터링 공정 수행 단계; 및
    상기 스퍼터링 공정 이후, 상기 반도체 기판에 대해 습식 에칭 공정을 수행하여 상기 노출 영역들로부터 상기 도핑 산화물층을 제거하는 단계
    를 포함하는 반도체 디바이스 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스퍼터링 공정을 수행하기 전에, 상기 도핑 산화물층의 상기 노출 영역들과 상기 패터닝층 상에 보호층을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 반도체 디바이스 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도핑 산화물층을 제거하는 단계 이후에,
    상기 패터닝층을 제거하는 단계; 및
    열처리 공정을 수행하여, 상기 도핑 산화물층으로부터의 도핑 종(doping species)을 상기 노출 영역들 내의 상기 반도체 기판에 도입시키는 단계
    를 더 포함하는 반도체 디바이스 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 패터닝층은 BARC(bottom antireflective coating) 물질과 레지스트 물질을 포함하는 것인, 반도체 디바이스 제조 방법.
  5. 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    기판 상에 도핑 산화물층을 형성하는 단계;
    상기 도핑 산화물층 상에 패터닝된 레지스트층을 형성하는 단계로서, 상기 패터닝된 레지스트층은 상기 도핑 산화물층의 노출 영역들을 남겨두는 것인, 상기 패터닝된 레지스트층 형성 단계;
    상기 노출 영역들에 있는 상기 도핑 산화물층이 약화되도록 상기 기판에 대해 소프트 스퍼터링 공정을 수행하는 단계로서, 상기 소프트 스퍼터링 공정 수행 단계는 상기 노출 영역들 내에 있는 상기 도핑 산화물층의 에칭 저항을 감소시키기 위해 상기 소프트 스퍼터링 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 상기 소프트 스퍼터링 공정 수행 단계; 및
    상기 소프트 스퍼터링 공정 이후, 습식 에칭 공정을 수행하여 상기 노출 영역들로부터 상기 도핑 산화물층을 제거하는 단계
    를 포함하는 반도체 디바이스 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소프트 스퍼터링 공정을 수행하기 전에, 상기 패터닝된 레지스트층의 피처들의 측벽들과 상기 도핑 산화물층의 상기 노출 영역들을 포함하여, 상기 패터닝된 레지스트층 상에 보호층을 퇴적하는 단계
    를 더 포함하는 반도체 디바이스 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 습식 에칭 공정은, 상기 도핑 산화물층이 상기 패터닝된 레지스트층의 피처들의 측벽들을 넘어 횡측으로 에칭되지 않도록 상기 노출 영역들에 있는 상기 도핑 산화물층을 선택적으로 에칭하는 것인, 반도체 디바이스 제조 방법.
  8. 반도체 디바이스를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    반도체 기판 상에 도핑 산화물층을 형성하는 단계;
    상기 도핑 산화물층 상에 패터닝층을 형성하는 단계로서, 상기 패터닝층은 상기 도핑 산화물층의 노출 영역들을 남겨두는 것인, 상기 패터닝층 형성 단계;
    상기 도핑 산화물층의 상기 노출 영역들과 상기 패터닝층 상에 보호층을 퇴적하는 단계;
    상기 보호층을 퇴적한 후, 상기 노출 영역들 내에 있는 상기 보호층의 일부분들을 제거하도록 상기 반도체 기판에 대해 스퍼터링 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 스퍼터링 공정 이후, 상기 반도체 기판에 대해 습식 에칭 공정을 수행하여 상기 노출 영역들로부터 상기 도핑 산화물층과 상기 보호층을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 스퍼터링 공정 수행 단계는 상기 노출 영역들 내에 있는 상기 도핑 산화물층의 에칭 저항을 감소시키기 위해 상기 스퍼터링 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 반도체 디바이스 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 보호층을 퇴적하는 단계와 상기 스퍼터링 공정을 수행하는 단계는 건식 에칭 툴에서 수행되는 것인, 반도체 디바이스 제조 방법.
  10. 삭제
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109585299B (zh) * 2018-11-19 2021-11-19 上海集成电路研发中心有限公司 一种减小FinFET侧墙刻蚀中鳍部损失的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100807948B1 (ko) 2007-02-28 2008-02-28 삼성전자주식회사 저저항 금속 배선 형성방법, 금속 배선 구조 및 이를이용하는 표시장치

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020014403A1 (en) * 2000-04-07 2002-02-07 Eiichi Hoshino Method of fabricating reflective mask, and methods and apparatus of detecting wet etching end point and inspecting side etching amount
US6818553B1 (en) * 2002-05-15 2004-11-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Etching process for high-k gate dielectrics
US7887711B2 (en) * 2002-06-13 2011-02-15 International Business Machines Corporation Method for etching chemically inert metal oxides
US6812105B1 (en) * 2003-07-16 2004-11-02 International Business Machines Corporation Ultra-thin channel device with raised source and drain and solid source extension doping
JP2007525813A (ja) * 2003-12-04 2007-09-06 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 犠牲注入層を用いて非晶質ではない超薄膜半導体デバイスを形成させるための方法
US7071122B2 (en) * 2003-12-10 2006-07-04 International Business Machines Corporation Field effect transistor with etched-back gate dielectric
US7947605B2 (en) * 2006-04-19 2011-05-24 Mattson Technology, Inc. Post ion implant photoresist strip using a pattern fill and method
KR101343570B1 (ko) 2008-12-18 2013-12-20 한국전자통신연구원 보론이 도핑된 산화물 반도체 박막을 적용한 박막 트랜지스터 및 그의 제조방법
US8980719B2 (en) * 2010-04-28 2015-03-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Methods for doping fin field-effect transistors
JP2013510445A (ja) * 2009-11-09 2013-03-21 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 半導体の異方性エッチングプロセス
US8394710B2 (en) * 2010-06-21 2013-03-12 International Business Machines Corporation Semiconductor devices fabricated by doped material layer as dopant source
US8580664B2 (en) * 2011-03-31 2013-11-12 Tokyo Electron Limited Method for forming ultra-shallow boron doping regions by solid phase diffusion
CN102810480B (zh) * 2011-06-02 2016-01-06 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 半导体器件的制造方法
TWI541377B (zh) * 2011-11-04 2016-07-11 Ａｓｍ國際股份有限公司 形成摻雜二氧化矽薄膜的方法
US9355888B2 (en) * 2012-10-01 2016-05-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Implant isolated devices and method for forming the same
US8927406B2 (en) * 2013-01-10 2015-01-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Dual damascene metal gate
CN109950318B (zh) * 2013-06-20 2022-06-10 英特尔公司 具有掺杂的子鳍片区域的非平面半导体器件及其制造方法
US9171703B2 (en) * 2013-12-20 2015-10-27 Seagate Technology Llc Apparatus with sidewall protection for features
US9362404B2 (en) * 2014-02-21 2016-06-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Doping for FinFET
US9564530B2 (en) * 2014-06-23 2017-02-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Integrated circuit structure and method with solid phase diffusion

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100807948B1 (ko) 2007-02-28 2008-02-28 삼성전자주식회사 저저항 금속 배선 형성방법, 금속 배선 구조 및 이를이용하는 표시장치

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