KR100585148B1 - 실리콘 저매늄 희생층을 이용한 반도체 소자의 미세 패턴형성방법 및 그 패턴 형성방법을 이용한 자기정렬 콘택형성방법 - Google Patents
실리콘 저매늄 희생층을 이용한 반도체 소자의 미세 패턴형성방법 및 그 패턴 형성방법을 이용한 자기정렬 콘택형성방법 Download PDFInfo
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Abstract
Description
10% GeH4 대 SiH4의 유량비(480℃) | 2.6 | 3.1 | 3.6 | 4 |
① | 7Å | 6Å | 6Å | 6Å |
② | 1Å | 2Å | 27Å | 30Å |
③ | 32Å | 17Å | 16Å | 3Å |
④ | ~ 300Å | ~ 380Å | ~ 540Å | ~ 700Å |
10% GeH4 대 SiH4의 유량비(500℃) | 2.6 | 3.1 | 3.6 | 4 |
⑤ | 257Å | 499Å | 836Å | 987Å |
Claims (47)
- 기판 상에 실리콘 저매늄(Si1-XGeX)으로 희생층을 형성하는 단계;상기 희생층 상에 소정의 패턴을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 희생층을 건식 식각함으로써 상기 기판을 노출시키는 희생층 패턴을 형성하는 단계;상기 실리콘 저매늄에 대하여 식각 선택비가 큰 제1 물질을 사용하여 상기 희생층 패턴에 의하여 한정되는 영역을 매립하는 제1 물질층 패턴을 형성하는 단계;상기 제1 물질층 패턴의 측벽이 노출되도록 상기 희생층 패턴을 습식 식각하여 제거하는 단계; 및제거된 상기 희생층 패턴이 있던 영역에 제2 물질을 채워서 제2 물질층 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 물질은 상기 희생층 패턴의 습식 식각 단계에서 사용하는 식각액에 대하여 거의 식각이 되지 않는 물질인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 물질은 폴리실리콘, 금속 실리사이드 또는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제3항에 있어서, 상기 제1 물질은 폴리실리콘이고, 상기 제2 물질은 실리콘 산화물인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 물질은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화질화물인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제5항에 있어서, 상기 제1 물질은 실리콘 산화물이고, 상기 제2 물질은 폴리실리콘인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 희생층의 건식 식각 공정에서 건식 식각 챔버 내의 바이어스 전력은 30 내지 300W를 가하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 희생층 패턴을 제거하는 단계는 상기 희생층 패턴의 상기 제1 물질층에 대한 선택비가 적어도 30 : 1인 습식 식각액을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 희생층 패턴을 제거하는 단계에서 분 당 수백 Å의 식각율을 보이는 습식 식각액을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 희생층 패턴을 제거하는 단계에서 수산화암모늄(NH4OH), 과산화수소(H2O2) 및 탈이온수를 포함하는 혼합 용액을 습식 식각액으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제10항에 있어서, 상기 수산화암모늄, 과산화수소 및 탈이온수의 혼합 비율은 1 : 4 : 20으로 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제11항에 있어서, 상기 혼합 용액은 40 내지 75℃로 가열하여 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 x의 범위는 0.1 이상 0.8 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 실리콘 저매늄 희생층을 형성하는 단계의 공정 온도는 350 내지 500℃인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 다수의 제1 도전성 패턴이 형성되어 있는 물질층 상에 실리콘 저매늄(Si1-XGeX)으로 희생층을 형성하는 단계;상기 희생층 상에 소정의 패턴을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 희생층을 건식 식각함으로써 상기 다수의 제1 도전성 패턴 각각을 노출시키는 다수의 개구를 형성하는 단계;폴리 실리콘을 사용하여 상기 다수의 개구를 매립하는 다수의 제2 도전성 패턴을 형성하는 단계;상기 제2 도전성 패턴의 측벽이 노출되도록 잔류하는 상기 희생층을 습식 식각하여 제거하는 단계; 및제거된 상기 희생층이 있던 영역에 실리콘 산화물을 채워서 제1 층간 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
- 다수의 제1 도전성 패턴이 형성되어 있는 물질층 상에 실리콘 저매늄(Si1-XGeX)으로 희생층을 형성하는 단계;상기 희생층 상에 소정의 패턴을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 희생층을 건식 식각함으로써 상기 다수의 제1 도전성 패턴 각각을 가리는 다수의 희생층 패턴을 형성하는 단계;실리콘 산화물을 사용하여 상기 다수의 희생층 패턴를 둘러싸는 제1 층간 절연층을 형성하는 단계;상기 다수의 희생층 패턴을 습식 식각하여 제거하는 단계; 및제거된 상기 희생층이 있던 영역에 폴리 실리콘을 채워서 제2 도전성 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
- 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 제1 도전성 패턴이 형성된 물질층은 소스/드레인 영역이 형성된 반도체 기판 또는 상기 제1 도전성 패턴이 형성된 제2 층간 절연층인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
- 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 희생층의 건식 식각 공정에서 건식 식각 챔버 내의 바이어스 전력은 30 내지 300W를 가하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
- 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 습식 단계는 상기 희생층 패턴의 상기 폴리 실리콘에 대한 선택비가 적어도 30 : 1인 습식 식각액을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
- 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 습식 식각 단계에서 분 당 수백 Å의 식각율을 보이는 습식 식각액을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
- 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 습식 식각 단계에서 수산화암모늄(NH4OH), 과산화수소(H2O2) 및 탈이온수가 포함된 혼합 용액을 습식 식각액으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
- 제21항에 있어서, 상기 수산화암모늄, 과산화수소 및 탈이온수의 혼합 비율은 1 : 4 : 20으로 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
- 제22항에 있어서, 상기 혼합 용액은 40 내지 75℃로 가열하여 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
- 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 x의 범위는 0.1 이상 0.8 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
- 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 실리콘 저매늄 희생층을 형성하는 단계의 공정 온도는 350 내지 500℃인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성방법.
- 기판 상에 도전성 물질막, 하드 마스크막 및 측벽 스페이서를 포함하는 도전 라인 구조물을 형성하는 단계;상기 기판의 전면에 적어도 상기 도전 라인 구조물의 높이와 같거나 그 이상의 높이로 실리콘 저매늄(Si1-XGeX) 희생층을 형성하는 단계;상기 희생층 상에 콘택 홀을 한정하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 희생층을 건식 식각함으로써 상기 기판을 노출시키는 상기 콘택 홀을 형성하는 단계;폴리 실리콘을 사용하여 상기 콘택 홀을 매립하는 다수의 콘택을 형성하는 단계;상기 잔류하는 희생층을 습식 식각하여 제거하는 단계; 및제거된 상기 희생층이 있던 영역에 실리콘 산화물을 채워서 제1 층간 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 자기정렬 콘택 형성방법.
- 기판 상에 도전성 물질막, 하드 마스크막 및 측벽 스페이서를 포함하는 도전 라인 구조물을 형성하는 단계;상기 기판의 전면에 적어도 상기 도전 라인 구조물의 높이와 같거나 그 이상의 높이로 실리콘 저매늄(Si1-XGeX) 희생층을 형성하는 단계;상기 희생층 상에 후속 공정에서 형성될 콘택에 상응하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 희생층을 건식 식각함으로써 상기 콘택 패턴에 상응하는 희생층 패턴을 형성하는 단계;실리콘 산화물을 사용하여 상기 희생층 패턴를 둘러싸는 제1 층간 절연층을 형성하는 단계;상기 다수의 희생층 패턴을 습식 식각하여 제거하는 단계; 및제거된 상기 희생층이 있던 영역에 폴리 실리콘을 채워서 상기 콘택을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 자기정렬 콘택 형성방법.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 실리콘 저매늄 희생층 형성 단계는,상기 도전 라인 구조물이 형성되어 있는 상기 기판의 전면에 실리콘 저매늄층을 형성하는 단계; 및상기 도전 라인 구조물보다 높은 높이까지 상기 실리콘 저매늄 희생층을 부 분 화학적 기계적 연마(partial CMP)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 자기정렬 콘택 형성방법.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 도전 라인 구조물은 상기 도전성 물질막의 하부에 형성되어 있는 게이트 산화막을 더 포함하는 게이트 라인 구조물인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 자기정렬 콘택 형성방법.
- 제29항에 있어서, 상기 콘택은 상기 기판의 소오스/드레인 영역과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자기정렬 콘택 형성방법.
- 제30항에 있어서, 상기 하드 마스크막 및 상기 측벽 스페이서는 실리콘 질화물로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 자기정렬 콘택 형성방법.
- 제31항에 있어서, 상기 측벽 스페이서는 실리콘 산화물로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 자기정렬 콘택 형성방법.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 도전 라인 구조물은 비트 라인 구조물인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 자기정렬 콘택 형성방법.
- 제33항에 있어서, 상기 하드 마스크막 및 상기 측벽 스페이서는 실리콘 질화 물로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 자기정렬 콘택 형성방법.
- 제33항에 있어서, 상기 측벽 스페이서는 실리콘 산화물로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 자기정렬 콘택 형성방법.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 희생층의 건식 식각 공정에서 건식 식각 챔버 내의 바이어스 전력은 30 내지 300W를 가하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 자기정렬 콘택 형성방법.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 희생층을 건식 식각한 다음에는, 상기 결과물을 HF 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 자기 정렬 콘택 형성방법.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 습식 단계는 상기 희생층 패턴의 상기 폴리 실리콘에 대한 선택비가 적어도 30 : 1인 습식 식각액을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 자기정렬 콘택 형성방법.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 습식 식각 단계에서 분 당 수백 Å의 식각율을 보이는 습식 식각액을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 습식 식각 단계에서 수산화암모늄(NH4OH), 과산화수소(H2O2) 및 탈이온수를 포함하는 혼합 용액을 습식 식각액으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제40항에 있어서, 상기 수산화암모늄, 과산화수소 및 탈이온수의 혼합 비율은 1 : 4 : 20으로 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제41항에 있어서, 상기 혼합 용액은 40 내지 75℃로 가열하여 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 x의 범위는 0.1 이상 0.8 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 실리콘 저매늄 희생층을 형성하는 단계의 공정 온도는 350 내지 500℃인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 희생층 패턴을 제거하는 단계는 상기 희생층 패턴의 상기 제1 물질층에 대한 선택비가 30:1인 습식식각액을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 습식식각 단계는 상기 희생층 패턴의 상기 폴리실리콘에 대한 선택비가 30:1인 습식식각액을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
- 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 습식식각 단계는 상기 희생층 패턴의 상기 폴리실리콘에 대한 선택비가 30:1인 습식식각액을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법.
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