KR20090104971A - Method for fabricating pillar pattern - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 기술에 관한 것으로, 특히 상/하 방향의 채널을 형성하기 위한 필라패턴의 제조 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 manufacturing a pillar pattern for forming a channel in an up / down direction.
반도체 소자는 채널의 면적 또는 길이를 증가시키기 위해, 리세스(recess)형, 벌브(bulb)형 및 핀(fin)형의 형태로 진보해 왔다. 그러나, 위와 같은 반도체 소자들은 채널의 길이 또는 면적은 확보할 수 있겠으나, 복잡한 형태의 패턴을 형성해야 하고, 셀 효율(cell efficiency)까지 고려해야 하는 어려움이 있다.Semiconductor devices have evolved into recessed, bulbous and fin shapes to increase the area or length of the channel. However, the semiconductor devices as described above can secure the length or area of the channel, but have a complex pattern and have difficulty in considering cell efficiency.
특히, 소스 및 드레인(source and drain)을 필라패턴(pillar pattern) 내에 상/하로 배치시켜서 상/하 방향의 채널을 유도하는 반도체 소자의 경우, 종횡비가 높은 필라패턴의 특성으로 인해 도 1과 같이 필라패턴이 쓰러지고(11, collapse), 인접하는 필라패턴간 붙어버리는(12, leaning) 현상이 발생된다. 특히, 필라넥(13)을 형성하기 위한 비등방성 식각 공정에서 위와 같은 쓰러짐 및 붙는 현상이 다수 발생한다.In particular, in the case of a semiconductor device in which a source and a drain are arranged up and down in a pillar pattern to induce an up and down channel, the characteristics of the pillar pattern having a high aspect ratio are shown in FIG. 1. The pillar pattern collapses (11) and collapses between adjacent pillar patterns (12). In particular, in the anisotropic etching process for forming the pillar neck 13, the fall and sticking phenomenon as described above occurs a lot.
이는 반도체 소자의 특성을 저하시키는 요인으로 작용하는바, 필라넥(13) 형 성을 위한 비등방성 식각 공정에서 필라패턴의 쓰러짐 및 붙는 현상을 방지할 수 있는 기술이 필요하게 되었다.This acts as a factor to deteriorate the characteristics of the semiconductor device, a technique that can prevent the fall and sticking of the pillar pattern in the anisotropic etching process for forming the pillar neck (13).
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 필라넥 형성 중에, 필라패턴이 쓰러지고 붙어버리는 현상을 방지하는 필라패턴 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a pillar pattern which prevents a phenomenon that the pillar pattern falls and sticks during the formation of the pillar neck.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 필라패턴 제조 방법은 부분 격자형태로 기판을 식각하여 복수의 트렌치를 형성하는 단계, 상기 트렌치에 지지막을 매립하는 단계, 상기 기판을 선택적으로 식각하여 상기 지지막과 접촉하는 복수의 필라헤드를 형성하는 단계, 상기 기판을 등방성 식각하여 복수의 필라넥을 형성하는 단계 및 상기 지지막을 제거하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a pillar pattern includes forming a plurality of trenches by etching a substrate in the form of a partial lattice, embedding a support layer in the trench, selectively etching the substrate, and supporting the support layer Forming a plurality of pillar heads in contact with the substrate, isotropically etching the substrate to form the plurality of pillar heads, and removing the support layer.
상술한 바와 같은 과제 해결 수단을 바탕으로 하는 본 발명은 지지막으로 필라넥 형성 중에 발생하는 필라패턴의 쓰러짐 문제를 해결한다.The present invention based on the problem solving means described above solves the problem of the fall of the pillar pattern generated during the formation of the pillar neck as a supporting film.
따라서, 필라패턴을 안정적으로 형성할 수 있으며, 나아가 반도체 소자의 신뢰성 및 안정서을 향상시킬 수 있다.Therefore, a pillar pattern can be formed stably, and also the reliability and stability of a semiconductor element can be improved.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위해 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 나타낸 공정단면도이다.2A through 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(21) 상에 부분 격자형태(partial mesh profile)의 개방영역을 갖는 마스크패턴(22)을 형성한다. As shown in FIG. 2A, a
부분 격자형태이란, 가로와 세로를 일정한 간격으로 배치한 격자구조에서, 가로와 세로가 만나는 부분이 제외된 형상을 의미한다. 따라서, 마스크패턴(22)은 가로와 세로가 만나는 부분 - 본 실시예에서는 필라헤드 예정지역(23)을 의미한다. - 을 덮고, 가로와 세로 방향으로 복수의 개방영역을 갖는다. 그리고, 마스크패턴(22)은 더블 노광(double exposure)으로 격자구조의 포토레지스트 패턴을 형성하고, 이후 필라헤드 예정지역(23)을 덮도록 추가적인 포토레지스트의 증착, 노광 및 현상 공정을 진행하여 형성된다.The partial lattice shape means a shape in which a part where the horizontal and vertical meets is excluded from the lattice structure in which the horizontal and the vertical are arranged at regular intervals. Therefore, the
이어서, 마스크패턴(22)을 식각장벽으로 기판(21)을 식각하여 복수의 트렌치(24)를 형성한다. 여기서, 트렌치(24)의 깊이(D1)는 후속 필라헤드의 높이와 동일한 것이 바람직하다.Subsequently, the plurality of
이어서, 마스크패턴(22)을 제거한다.Next, the
도 2b에 도시된 바와 같이, 트렌치(24)에 지지막(25)을 매립한다.As shown in FIG. 2B, the
지지막(25)은 산화막 또는 질화막으로 형성하며, 증착 및 평탄화 공정을 진 행하여 트렌치(24)에 매립한다.The
도 2c에 도시된 바와 같이, 필라헤드 예정지역에 하드마스크막패턴(26)을 형성한다. As shown in FIG. 2C, a hard
이어서, 하드마스크막패턴(26)을 식각장벽으로 기판(21)을 식각하여 필라헤드(27)를 형성한다. 이때 지지막(25)의 측벽이 노출된다. 그리고, 필라헤드(27)는 비등방성 식각으로 형성하며, 지지막(25)과 동일한 높이를 갖는다. 이하, 필라헤드(27)가 형성된 기판(21)의 도면부호를 (21A)로 변경 표기한다.Subsequently, the
도 2d에 도시된 바와 같이, 하드마스크막패턴(26) 및 필라헤드(27)의 측벽에 측벽보호막(28)을 형성한다.As shown in FIG. 2D, the sidewall
측벽보호막(28)은 후속 등방성 식각에서 필라헤드(27)의 측벽을 보호하기 위한 박막으로 작용한다. 그리고, 측벽보호막(28)은 지지막(25)과 동일한 박막으로 형성한다. 예를 들어, 지지막(25)을 산화막으로 형성할 경우, 측벽보호막(28)도 산화막으로 형성하며, 지지막(25)을 질화막으로 형성할 경우, 측벽보호막(28)도 질화막으로 형성한다.The
도 2e에 도시된 바와 같이, 기판(21A)을 식각하여 필라넥(29)을 형성한다. 이하, 필라헤드(27)와 필라넥(29)을 통칭하여 필라패턴이라 표기한다.As shown in FIG. 2E, the
필라넥(29)은 등방성 식각으로 형성하며, 직경이 필라헤드(27)보다 작다. 때문에 등방성 식각 도중에 필라패턴이 쓰러질 수 있다.The
그러나, 본 발명의 실시예에서는 지지막(25)이 필라헤드(27)간을 지지하고 있어서, 필라넥(29) 형성 중 발생하는 필라패턴의 쓰러짐 현상을 방지하며, 나아가 붙음 현상도 방지한다.However, in the embodiment of the present invention, the
도 3a는 도 2e와 같이 필라헤드(27)를 지지하고 있는 지지막(25)을 도시한 사시도로서, 이를 참조하면 필라넥(29) 형성을 위한 등방성 식각 이후에 지지막(25)이 필라헤드(27)간을 지지하고 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 필라패턴의 쓰러짐은 방지된다.FIG. 3A is a perspective view of the
도 2f에 도시된 바와 같이, 지지막(25)과 측벽보호막(28)을 제거한다.As shown in FIG. 2F, the supporting
도 3b는 도 2f와 같이 지지막(25)과 측벽보호막(28)을 제거한 상태의 필라패턴을 도시한 사시도로서, 기판(21B) 상에 필라패턴이 안정적으로 형성된 것을 확인할 수 있으며, 이는 상술한 바와 같이 등방성 식각에서 지지막(25)이 필라패턴, 특히 필라헤드(27)를 지탱했기 때문이다.FIG. 3B is a perspective view illustrating the pillar pattern in a state in which the
계속해서 도 2f에 도시된 바와 같이, 필라넥(29)을 감싸는 게이트절연막(30)과 게이트 전극(31)을 형성한다. 이때, 게이트 전극(31)은 폴리실리콘막 또는 금속막일 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 2F, the gate insulating film 30 and the gate electrode 31 surrounding the
이후, 필라패턴의 상부영역과 하부영역에 소스 및 드레인을 형성하여 채널이 필라패턴을 따라 상/하 방향으로 형성되는 반도체 소자를 제조한다.Subsequently, a source and a drain are formed in the upper region and the lower region of the pillar pattern to manufacture a semiconductor device in which channels are formed in the up and down directions along the pillar pattern.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예는, 필라넥(29)을 형성하기 위한 등방성 식각에서 필라패턴이 쓰러지는 문제점을 해결하고자, 필라헤드(27)를 지탱하는 지지막(25)을 형성후 상기 등방성 식각을 진행한다. 지지막(25)은 격자형태로 필라헤드(27)를 지탱하여 상술한 문제점을 해결한다.Embodiment of the present invention as described above, in order to solve the problem that the pillar pattern falls in the isotropic etching for forming the
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 제1 및 제2실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described first and second embodiments and the accompanying drawings, and the present invention is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
도 1은 쓰러지고, 붙어버린 필라패턴을 촬영한 전자현미경 사진.1 is an electron microscope photograph of a fallen, stuck pillar pattern.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 나타낸 공정단면도.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 3a는 도 2e와 같이 필라헤드를 지지하고 있는 지지막을 도시한 사시도.Figure 3a is a perspective view showing a support membrane for supporting the pillar head as shown in Figure 2e.
도 3b는 도 2f와 같이 지지막과 측벽보호막을 제거한 상태의 필라패턴을 도시한 사시도.3B is a perspective view illustrating a pillar pattern in a state in which a supporting film and a sidewall protective film are removed as in FIG. 2F.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
21, 21A, 21B : 기판 22 : 마스크패턴21, 21A, 21B: substrate 22: mask pattern
23 : 필라헤드 예정영역 24 : 트렌치23: planned area of pillar head 24: trench
25 : 지지막 26 : 하드마스크막패턴25: support film 26: hard mask film pattern
27 : 필라헤드 28 : 측벽보호막27
29 : 필라넥 30 : 게이트 절연막29: pillar neck 30: gate insulating film
31 : 게이트 전극31: gate electrode
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US11139197B2 (en) | 2019-11-11 | 2021-10-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device |
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2008
- 2008-04-01 KR KR1020080030165A patent/KR20090104971A/en not_active Application Discontinuation
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