KR20000001909A - 폴리머를 이용한 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 폴리머를 이용한 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법은, 절연막이 형성된 반도체 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 포토레지스트 패턴 및 절연막의 노출 영역에 폴리머막을 증착하는 단계와, 폴리머막을 식각하여 포토레지스트 패턴의 양 측면에 폴리머 스페이서를 형성하는 단계, 및 포토레지스트 패턴 및 폴리머 스페이서를 식각 마스크로 절연막을 식각하여 콘택 홀을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 폴리머(polymer)를 이용한 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 고집적화에 따라 반도체 장치의 소정 부분을 전기적으로 연결하는 금속 배선을 형성하기 위한 콘택 구조에 제한이 생기고 있다. 즉, 반도체 장치의 집적도의 증가는 보다 작고 깊은 구조를 갖는 콘택을 요구하게 되었다. 그러나 현재의 포토리소그라피 공정에서 사용되는 노광 장치는 그 해상력이나 초점 심도가 한계에 다다르고 있다. 따라서, 포토 리소그라피 공정의 한계를 극복하기 위한 방법으로서 파장이 더 짧은 광원을 사용하는 방법 등이 제시되고 있다.
그런데, 파장이 짧은 광원을 사용하는 방법, 즉 KrF 광원이나 DUV 광원을 사용하는 경우에도 0.2㎛ 이하의 콘택 홀을 형성하기가 용이하지 않다. 따라서, 최근에는 고밀도 플라즈마를 이용하는 식각 장치의 개발이 활발히 진행되고 있다. 그러나 고밀도 플라즈마를 이용한 식각 장치는 높은 해리도 및 낮은 공정 압력으로 인하여, 콘택 홀 형성을 위한 산화막 식각 공정시에 식각 마스크로 사용되는 포토레지스트의 선택비가 낮다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 포토레지스트와의 식각 선택비를 높이고, 0.2㎛ 이하의 콘택 홀을 형성시키기 위한 폴리머를 이용한 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법을 제공하는데 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 폴리머를 이용한 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법을 단계별 공정에 따라 나타내 보인 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...반도체 기판 110...산화막
120..포토레지스트 패턴 130...폴리머막
130'...폴리머 스페이서
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 폴리머를 이용한 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법은, (가) 절연막이 형성된 반도체 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; (나) 상기 포토레지스트 패턴 및 절연막의 노출 영역에 폴리머막을 증착하는 단계; (다) 상기 폴리머막을 식각하여 상기 포토레지스트 패턴의 양 측면에 폴리머 스페이서를 형성하는 단계; 및 (라) 상기 포토레지스트 패턴 및 폴리머 스페이서를 식각 마스크로 상기 절연막을 식각하여 콘택 홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 폴리머막은 불화 탄화수소-폴리머로 이루어진 것이며, 이 경우에 상기 불화 탄화수소-폴리머는 불소보다 탄소의 양이 많은 하드 폴리머이다.
바람직하게는, 상기 단계 (나)에서 상기 폴리머막은, 고밀도 플라즈마를 이용하는 식각 장치 내에서 소정의 반응 가스를 공급하여 형성하며, 이 경우에 상기 반응 가스는 탄소, 수소 및 불소의 조합으로 이루어진 가스이다.
바람직하게는, 상기 단계 (다)는 산소 플라즈마를 이용해서 수행한다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 폴리머를 이용한 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
먼저 도 1을 참조하면, 반도체 기판(100) 상에 형성된 절연막, 예컨대 산화막(110) 상에 포토레지스트 패턴(120)을 형성한다. 즉, 산화막(110) 상에 포토레지스트를 도포한 후에 통상의 리소그라피법을 사용하여 노광 및 현상을 수행하여 산화막(110)의 콘택 홀을 형성하고자 하는 일정 영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴(120)을 형성한다.
다음에, 도 2에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(120) 및 산화막(110)의 노출 영역에 폴리머막(130)을 증착한다. 이를 위하여, 도 1에 도시된 바와 같은 구조체를 고밀도 플라즈마를 이용한 산화막 식각 장치(미도시)에 장입한다. 그리고 산화막 식각 장치의 두 개의 전력원 중에서 고밀도 플라즈마 유지용 전력원만을 사용하고, 식각용 전력원은 사용하지 않는다. 다음에, 소정의 반응 가스, 즉 식각 가스를 공급하면, 식각 가스의 종류 및 공정 변수에 따라서 탄소 성분이 풍부한 하드 폴리머막(130)을 형성할 수 있다. 상기 식각 가스로는 탄소(C), 수소(H) 및 불소(F)의 조합으로 이루어진 가스를 사용한다.
다음에, 도 3에 도시된 바와 같이, 폴리머막(130)을 식각하여 포토레지스트 패턴(120)의 양 측면에 일정 두께의 폴리머 스페이서(130')를 형성한다. 이 때, 폴리머막(130) 식각은 산소(O2) 플라즈마를 이용하여 수행한다. 이와 같이 형성된 폴리머 스페이서(130')에 의해서 후속 공정인 노광 및 현상 공정시의 임계 선폭(Critical Demension; 이하 CD)이 줄어들며, 폴리머 스페이서(130')의 강한 식각 내성으로 인하여 포토레지스트 부식에 따른 CD 증가도 억제된다.
다음에, 도 4에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(120) 및 폴리머 스페이서(130')를 식각 마스크로 산화막(110)을 식각하여 반도체 장치의 콘택 홀을 형성한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 폴리머를 이용한 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법에 의하면, 하드 폴리머막을 증착시킨 후에 이를 이용하여 폴리머 스페이서를 형성하고, 이 폴리머 스페이서를 포토레지스트 패턴과 함께 식각 마스크로 사용하므로써, 후속 공정인 노광 공정시에 CD가 감소되고, 경우에 따라서는 폴리머 스페이서의 두께를 조절함으로써 CD를 용이하게 조절할 수 있으며, 그리고 통상의 공정을 사용하면서 0.2㎛ 이하의 콘택 홀을 형성할 수 있다. 그리고 폴리머 스페이서의 강한 식각 내성으로 인하여 산화막과의 식각 선택비가 높아지며, 포토레지스트 부식에 따른 CD 증가를 방지할 수 있다.
Claims (6)
- (가) 절연막이 형성된 반도체 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;(나) 상기 포토레지스트 패턴 및 절연막의 노출 영역에 폴리머막을 증착하는 단계;(다) 상기 폴리머막을 식각하여 상기 포토레지스트 패턴의 양 측면에 폴리머 스페이서를 형성하는 단계; 및(라) 상기 포토레지스트 패턴 및 폴리머 스페이서를 식각 마스크로 상기 절연막을 식각하여 콘택 홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법.
- 제1항에 있어서,상기 폴리머막은 불화 탄화수소-폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법.
- 제2항에 있어서,상기 불화 탄화수소-폴리머는 불소보다 탄소의 양이 많은 하드 폴리머인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법.
- 제1항에 있어서,상기 단계 (나)에서 상기 폴리머막은, 고밀도 플라즈마를 이용하는 식각 장치 내에서 소정의 반응 가스를 공급하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법.
- 제4항에 있어서,상기 반응 가스는 탄소, 수소 및 불소의 조합으로 이루어진 가스인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법.
- 제1항에 있어서,상기 단계 (다)는, 산소 플라즈마를 이용해서 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 콘택 홀 형성 방법.
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