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KR20080060363A - Pattern formation method of semiconductor device - Google Patents

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KR20080060363A
KR20080060363A KR1020060134333A KR20060134333A KR20080060363A KR 20080060363 A KR20080060363 A KR 20080060363A KR 1020060134333 A KR1020060134333 A KR 1020060134333A KR 20060134333 A KR20060134333 A KR 20060134333A KR 20080060363 A KR20080060363 A KR 20080060363A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hard mask
semiconductor device
pattern
gas
pattern formation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020060134333A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
한기현
남기원
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020060134333A priority Critical patent/KR20080060363A/en
Publication of KR20080060363A publication Critical patent/KR20080060363A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10P50/692
    • H10P50/283

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 패턴 형성 기술에 관한 것으로, 본 발명은 피식각층 상부에 카본(carbon) 또는 플로린(fluorine) 원자를 함유한 폴리실리콘 하드마스크를 형성하는 단계; 상기 하드마스크 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 하드마스크를 식각하여 하드마스크 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 하드마스크 패턴을 마스크로 상기 피식각층을 식각하는 단계를 포함하며, 상기한 본 발명에 의한 반도체 소자의 패턴 형성 방법은 피식각층 상부에 낮은 식각 속도를 갖는 하드마스크용 물질막을 형성함으로써, 하드마스크 패턴을 이용한 피식각층의 식각 공정시 하드마스크 패턴의 식각 마진을 확보하여 피식각층 패턴의 프로파일을 개선할 수 있다.The present invention relates to a pattern forming technology of a semiconductor device, the present invention comprising the steps of forming a polysilicon hard mask containing carbon or fluorine atoms on the etching layer; Forming a photoresist pattern on the hard mask; Etching the hard mask using the photoresist pattern as a mask to form a hard mask pattern; And etching the etched layer using the hard mask pattern as a mask, wherein the pattern forming method of the semiconductor device according to the present invention comprises forming a hardmask material film having a low etching rate on the etched layer. During the etching process of the etching target layer using the mask pattern, the etching margin of the hard mask pattern may be secured to improve the profile of the etching target layer pattern.

Description

반도체 소자의 패턴 형성 방법{METHOD FOR FORMING A PATTERN IN SEMICONDUCTOR DEVICE}METHODS FOR FORMING A PATTERN IN SEMICONDUCTOR DEVICE

도1은 종래 기술에 따른 하드마스크를 이용하여 형성된 패턴의 프로파일을 나타내는 사진.1 is a photograph showing a profile of a pattern formed using a hard mask according to the prior art.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도.2 is a flowchart illustrating a method of forming a pattern of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도3a 및 도3b는 본 발명의 일실시예에 따른 카본-리치 폴리실리콘 하드마스크 또는 플로린-리치 폴리실리콘 하드마스크를 나타내는 도면.3A and 3B illustrate a carbon-rich polysilicon hardmask or a florin-rich polysilicon hardmask in accordance with one embodiment of the present invention.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 하드마스크를 이용하여 형성된 패턴의 프로파일을 나타내는 사진.Figure 4 is a photograph showing a profile of a pattern formed using a hard mask according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 소자의 제조 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 패턴(pattern) 형성 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the manufacturing technique of a semiconductor element. Specifically, It is related with the method of pattern formation of a semiconductor element.

반도체 소자가 고집적화되면서 요구되는 패턴의 선폭이 점차 감소함에 따라, 포토리소그래피(Photolithography) 공정에서 형성되는 포토레지스트 패턴의 사이즈 축소가 또한 요구되고 있다. 최근 노광(exposure) 기술이 발달로 포토레지스트의 주성분은 패터닝(patterning)이 용이하도록 변하게 되었으며, 이에 따라 포토레지스트 패턴의 사이즈 축소가 가능하게 되었다.As the line width of the required pattern is gradually reduced as the semiconductor device is highly integrated, there is also a demand for reducing the size of the photoresist pattern formed in the photolithography process. With the recent development of exposure technology, the main component of the photoresist has been changed to facilitate patterning, thereby reducing the size of the photoresist pattern.

그러나, 포토레지스트 패턴 주성분의 변화 및 포토레지스트 패턴의 사이즈 축소에 의한 포트레지스트 패턴 두께의 감소 때문에, 이러한 포토레지스트 패턴만을 이용하여 후속 공정으로 피식각층을 식각하는 경우에 식각 마진(margin)의 부족으로 피식각층의 식각을 진행하는 동안 포토레지스트 패턴도 손실되어 원하는 패턴을 형성할 수 없는 문제점이 발생하게 되었다.However, due to the decrease in the photoresist pattern thickness due to the change in the main component of the photoresist pattern and the reduction in the size of the photoresist pattern, there is a lack of an etching margin when the etching layer is etched by a subsequent process using only this photoresist pattern. During the etching of the layer to be etched, the photoresist pattern is also lost, which causes a problem in that a desired pattern cannot be formed.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 일반적으로 피식각층과 포토레지스트 패턴 사이에 하드마스크를 형성하고, 포토레지스트 패턴을 하드마스크에 전사하여 하드마스크 패턴을 형성하고 이 하드마스크 패턴을 이용하여 피식각층을 식각함으로써 식각 마진을 확보하고 있다. 이러한 하드마스크는 질화막, 폴리실리콘막, 텅스텐막, 비정질 탄소(amourphous carbon)막 또는 MFHM(Multi Function Hard Mask) 등이 단독으로 이루어진 단일막 또는 적어도 두개의 막이 적층된 다층막일 수 있다. 여기서, 식각 마진 확보를 위해서는 식각 선택비가 상이한 두 종류의 막으로 이루어지는 이중막 하드마스크를 이용하는 것이 유리하나, 공정상 두 번의 증착이 요구되고 또한 두 종류의 막간의 상관 관계에 따라 공정의 신뢰성이 확보되기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 본 명세서에서는 공정의 단순화 및 신뢰성 확보를 위하여 단일막 하드마스크를 이용하는 경우만을 고려하기로 한다.In order to solve this problem, a hard mask is generally formed between the etched layer and the photoresist pattern, the hard resist pattern is transferred by transferring the photoresist pattern to the hard mask, and the etched layer is etched using the hard mask pattern. Etch margin is secured. The hard mask may be a single film made of a nitride film, a polysilicon film, a tungsten film, an amorphous carbon film, or a multi function hard mask (MFHM) alone, or a multilayer film having at least two films stacked thereon. Here, in order to secure an etching margin, it is advantageous to use a double-layer hard mask made of two kinds of films having different etching selectivity, but two depositions are required in the process and the reliability of the process is secured according to the correlation between the two kinds of films. There is a problem that is difficult. Therefore, in the present specification, only a case of using a single layer hard mask will be considered in order to simplify the process and secure reliability.

그러나, 단일막으로 이루어진 하드마스크를 이용하는 경우에 최근 반도체 소자의 고집적화가 더욱 진행되면서 단일막 하드마스크를 이용한 피식각층 식각시 식각 마진에 한계가 존재하게 되었다. 즉, 단일막 하드마스크 패턴을 이용하여 피식각층을 식각하는 경우에는 하드마스크 패턴의 두께가 얇기 때문에 피식각층의 식각이 진행되는 동안 하드마스크 패턴이 손실되어 하드마스크 패턴의 프로파일(profile)이 불량하게 되고 그에 따라 피식각층을 원하는 패턴으로 형성할 수 없는 문제점이 발생하게 되었다. 단일막 하드마스크의 두께를 증가시킴으로써 이러한 문제를 극복하는 방법을 고려해 볼 수 있으나, 이는 포토레지스트 패턴을 이용한 하드마스크의 식각시 하드마스크 두께 증가로 인하여 하드마스크의 식각이 진행되는 동안 포토레지스트 패턴이 손실되어 원하는 하드마스크 패턴을 확보하기 어렵고, 따라서 하드마스크의 두께를 증가시키기 전과 마찬가지로 하드마스크 패턴의 프로파일이 불량하게 되어 피식각층을 원하는 패턴으로 형성할 수 없는 문제점이 발생한다. However, in the case of using a hard mask made of a single layer, as the integration of semiconductor devices has been further progressed recently, there is a limit in the etching margin when etching a to-be-etched layer using a single layer hard mask. That is, when the etching target layer is etched using a single layer hard mask pattern, since the thickness of the hard mask pattern is thin, the hard mask pattern is lost during the etching of the etching layer, resulting in poor profile of the hard mask pattern. As a result, a problem arises in that the etched layer cannot be formed in a desired pattern. In order to overcome this problem by increasing the thickness of the single-layer hard mask, it can be considered that the photoresist pattern during the etching of the hard mask is increased due to the increase of the hard mask thickness when the hard mask is etched using the photoresist pattern. As a result, it is difficult to secure a desired hard mask pattern, and thus, as before the thickness of the hard mask is increased, the profile of the hard mask pattern becomes poor, which causes a problem that the etching target layer cannot be formed in the desired pattern.

도1은 종래 기술에 따른 하드마스크를 이용하여 형성된 패턴의 프로파일을 나타내는 사진이다.1 is a photograph showing a profile of a pattern formed using a hard mask according to the prior art.

도1을 참조하면, 패턴의 상부가 하부에 비하여 상대적으로 얇아 그 프로파일이 불량함을 알 수 있다. 이는 전술한 바와 같이, 피식각층의 식각시 하드마스크 패턴의 식각 마진이 부족하기 때문이다.Referring to FIG. 1, it can be seen that the upper part of the pattern is relatively thin compared to the lower part so that its profile is poor. This is because, as described above, the etching margin of the hard mask pattern is insufficient when the etching layer is etched.

따라서, 하드마스크의 두께는 일정하게 유지하면서도 하드마스크 패턴을 이 용한 피식각층 식각시 하드마스크 패턴의 식각 마진을 확보하여 피식각층 패턴의 프로파일을 개선할 수 있는 기술이 요구된다.Therefore, while maintaining the thickness of the hard mask is required, a technique for improving the profile of the etched layer pattern by securing the etching margin of the hard mask pattern when etching the etched layer using the hard mask pattern.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 피식각층 상부에 낮은 식각 속도(etch rate)를 갖는 하드마스크용 물질막을 형성함으로써, 하드마스크 패턴을 이용한 피식각층의 식각 공정시 하드마스크 패턴의 식각 마진을 확보하여 피식각층 패턴의 프로파일을 개선할 수 있는 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is proposed to solve the above problems of the prior art, by forming a material layer for a hard mask having a low etch rate (etch rate) on the etched layer, hard during the etching process of the etched layer using a hard mask pattern It is an object of the present invention to provide a method of forming a pattern of a semiconductor device capable of improving the profile of an etched layer pattern by securing an etching margin of a mask pattern.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 패턴 형성 방법은, 피식각층 상부에 카본(carbon) 또는 플로린(fluorine) 원자를 함유한 폴리실리콘 하드마스크를 형성하는 단계; 상기 하드마스크 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 하드마스크를 식각하여 하드마스크 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 하드마스크 패턴을 마스크로 상기 피식각층을 식각하는 단계를 포함한다.The method of forming a pattern of a semiconductor device of the present invention for achieving the above object comprises the steps of: forming a polysilicon hard mask containing carbon or fluorine atoms on the etched layer; Forming a photoresist pattern on the hard mask; Etching the hard mask using the photoresist pattern as a mask to form a hard mask pattern; And etching the etched layer using the hard mask pattern as a mask.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명 의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred 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. do.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of forming a pattern of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

우선, 피식각층 상부에 단일막으로 이루어진 하드마스크를 형성한다(s201). 후속 피식각층 식각 공정(s204)시 하드마스크 패턴의 식각 마진을 확보하기 위하여 이 하드마스크는 피식각층 대비 낮은 식각 속도를 갖는 물질막으로 형성되어야 한다. 본 명세서에서는 일례로서, 낮은 식각 속도를 갖는 하드마스크용 물질막으로 카본-리치(carbon-rich) 폴리실리콘막 또는 플로린-리치(fluorine-rich) 폴리실리콘막을 이용한다. 카본-리치 폴리실리콘막 또는 플로린-리치 폴리실리콘막의 형성 방법은 이하, 도3a 및 도3b를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.First, a hard mask made of a single layer is formed on the etched layer (s201). In order to secure an etching margin of the hard mask pattern in the subsequent etching layer etching process (s204), the hard mask should be formed of a material film having a lower etching rate than that of the etching layer. In this specification, as an example, a carbon-rich polysilicon film or a fluorine-rich polysilicon film is used as a material layer for a hard mask having a low etching rate. A method of forming a carbon-rich polysilicon film or a florin-rich polysilicon film will be described in detail below with reference to FIGS. 3A and 3B.

도3a는 본 발명의 일실시예에 따른 카본-리치 폴리실리콘 하드마스크 또는 플로린-리치 폴리실리콘 하드마스크를 나타내는 도면이다. 도3a를 참조하면 폴리실리콘막 내에 카본 원자 또는 플로린 원자가 거의 균일하게 분포함을 알 수 있다.3A illustrates a carbon-rich polysilicon hardmask or a florin-rich polysilicon hardmask according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3A, it can be seen that carbon atoms or florin atoms are distributed almost uniformly in the polysilicon film.

도3a에 도시된 카본-리치 또는 플로린-리치 폴리실리콘막을 형성하는 방법은 다음과 같다.The method of forming the carbon-rich or florin-rich polysilicon film shown in FIG. 3A is as follows.

일반적으로 폴리실리콘막은 챔버 내에서 SiH4 가스의 열분해 반응으로 증착된다. 이때, SiH4 가스와 함께 카본계 가스(예를 들어, CxHy)를 챔버 내로 주입하고 이를 열분해하면 Si 원자와 C 원자가 결합한 카본-리치 폴리실리콘막이 형성된다. SiH4 가스와 CxHy 가스의 열분해 반응은 다음의 화학식으로 나타내어질 수 있다.Generally polysilicon films are deposited by pyrolysis of SiH 4 gas in the chamber. At this time, a carbon-based gas (for example, C x H y ) is injected into the chamber together with SiH 4 gas and pyrolyzed to form a carbon-rich polysilicon film in which Si atoms and C atoms are bonded. SiH 4 gas and C x H y The pyrolysis reaction of the gas can be represented by the following formula.

SiH4 → Si + 2H2 (1)SiH 4 → Si + 2H 2 (One)

CxHy → xC + y/2·H2 (2)C x H y → xC + y / 2 (2)

상기의 화학식 (1) 및 (2)에 의해 생성된 Si 원자에 C 원자가 결합된다. 여기서, CxHy의 양을 조절함으로써 Si 원자와 결합하는 C 원자의 수(x)를 조절하여 폴리실리콘막의 카본 리치 정도를 조절할 수 있다.The C atom is bonded to the Si atom produced by the above formulas (1) and (2). Here, by controlling the amount of C x H y by controlling the number (x) of the C atoms bonded to the Si atoms of the polysilicon film The carbon rich can be adjusted.

마찬가지로, SiH4 가스와 함께 플로린계 가스(예를 들어, HF 또는 NF3)를 챔버 내로 주입하고 이를 열분해하면 Si 원자와 F 원자가 결합한 플로린-리치 폴리실리콘막이 형성된다. HF 또는 NF3 가스의 열분해 반응은 다음의 화학식으로 나타내어질 수 있다.Similarly, when a Florin-based gas (eg, HF or NF 3 ) is injected into the chamber together with the SiH 4 gas and pyrolyzed, a Florin-rich polysilicon film having Si and F atoms bonded thereto is formed. HF or NF 3 The pyrolysis reaction of the gas can be represented by the following formula.

(HF)a → aF + a/2·H2 (3)(HF) a → aF + a / 2 (3)

(NF3)b → 3bF + b/2·N2 (4)(NF 3 ) b → 3bF + b / 2 (4)

상기의 화학식(3) 또는 (4)에 의해 생성된 F원자가 상기 화학식 (1)에 의해 생성된 Si에 결합되고, 여기서 HF 또는 NF3의 양을 조절함으로써 Si 원자와 결합하는 F 원자의 수(a, 3b)를 조절하여 폴리실리콘막의 플로린 리치 정도를 조절할 수 있다.F atom produced by the above formula (3) or (4) is bonded to Si produced by the above formula (1), whereby by controlling the amount of HF or NF 3 The number of F atoms bonded to Si atoms (a, 3b) is adjusted to control the polysilicon film. You can adjust the amount of Florin Rich.

이때, 카본계 가스 및 플로린계 가스를 동시에 주입함으로써 Si 원자가 C 또는 F원자와 결합하여 폴리실리콘막에 카본 원자와 플로린 원자가 동시에 함유된 카 본-플로린-리치 폴리실리콘막을 형성하는 것도 가능하다.At this time, by simultaneously injecting a carbon-based gas and a fluorine-based gas, it is also possible to form a carbon-florin-rich polysilicon film containing carbon atoms and fluorine atoms simultaneously in a polysilicon film by combining Si atoms with C or F atoms.

카본-리치 폴리실리콘막 또는 플로린-리치 폴리실리콘막 형성을 위한 이 열분해 공정은 1.0Torr 이하의 압력과 400도 이상의 온도 조건하에서 수행됨이 바람직하다. 또한, 열분해 공정시 챔버 내로 주입되는 SiH4 가스의 유량은 500~200sccm 정도가 됨이 바람직하고 카본계 가스 또는 플로린계 가스 유량은 원하는 정도로 조절 가능하다. 이때, N2 가스를 함께 주입할 수도 있는데, 이때 N2 가스의 유량은 50~300sccm 정도가 됨이 바람직하다.This pyrolysis process for forming a carbon-rich polysilicon film or a florin-rich polysilicon film is preferably carried out under a pressure of 1.0 Torr or less and a temperature condition of 400 degrees or more. In addition, the flow rate of the SiH 4 gas injected into the chamber during the pyrolysis process is preferably about 500-200 sccm, and the carbon-based gas or the florin-based gas flow rate can be adjusted to a desired degree. At this time, N 2 gas may be injected together, where N 2 The flow rate of the gas is preferably about 50 ~ 300sccm.

도3b는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 카본-리치 폴리실리콘 하드마스크 또는 플로린-리치 폴리실리콘 하드마스크를 나타내는 도면이다. 도3a에 도시된 폴리실리콘막과 비교할 때 도3b에 도시된 폴리실리콘막은 그 상부에만 카본 또는 플로린 원자를 함유하고 있음을 알 수 있다.Figure 3b is a view showing a carbon-rich polysilicon hardmask or florin-rich polysilicon hardmask according to another embodiment of the present invention. Compared with the polysilicon film shown in Fig. 3A, it can be seen that the polysilicon film shown in Fig. 3B contains carbon or florin atoms only on the upper portion thereof.

도3b에 도시된 카본-리치 폴리실리콘막 또는 플로린-리치 폴리실리콘막을 형성하는 방법은 다음과 같다.The method of forming the carbon-rich polysilicon film or the florin-rich polysilicon film shown in FIG. 3B is as follows.

우선 일반적인 증착 방법으로 피식각층 상부에 폴리실리콘막을 형성한 후, 이 폴리실리콘막의 표면을 카본계 가스 또는 플로린계 가스를 이용하여 플라즈마 처리함으로써 폴리실리콘막의 상부에 카본 원자 또는 플로린 원자가 함유되도록 한다. 좀더 상세하게는, 폴리실리콘막 상부에 자연산화막(SiO2)을 형성시킨 후 이를 플라즈마 챔버에 탑재한다. 이어서, 플라즈마 챔버 내로 카본계 가스(예를 들어, CxHy), 플로린계 가스(예를 들어, HF) 또는 플루오르 카본계 가스(예를 들어, CxHxFy)를 주입한 후, CxHy 가스, HF 가스, CxHxFy 가스를 플라즈마 상태로 만들기 위해 소정 파워, 예를 들어 1000W 이상의 파워를 인가한다. 그 결과 생성된 C+ 또는 H+ 이온은 폴리실리콘막 상부의 SiO2와 반응하여 CO2 또는 H20를 형성하고 그로 인한 Si 본드(bond)에 C원자 또는 F원자가 결합됨으로써, 폴리실리콘막 상부 표면에 카본-리치 폴리실리콘막, 플로린-리치 폴리실리콘막 또는 카본-플로린-리치 폴리실리콘막이 형성된다.First, a polysilicon film is formed on the etched layer by a general deposition method, and then the surface of the polysilicon film is plasma treated with a carbon-based gas or a florin-based gas so that carbon atoms or florin atoms are contained on the polysilicon film. In more detail, a natural oxide film (SiO 2 ) is formed on the polysilicon film and then mounted in the plasma chamber. Subsequently, a carbon gas (eg C x H y ), a florin gas (eg HF) or a fluorocarbon gas (eg C x H x F y ) is injected into the plasma chamber. , C x H y Gas, HF Gas, C x H x F y A predetermined power, for example, 1000 W or more is applied to bring the gas into a plasma state. The resulting C + or H + ions react with SiO 2 on top of the polysilicon film to form CO 2 or H 2 O and thereby bond C or F atoms to the Si bond, thereby forming the top of the polysilicon film. On the surface, a carbon-rich polysilicon film, a florin-rich polysilicon film, or a carbon-florin-rich polysilicon film is formed.

이어서, 상기의 방법(도3a 및 도3b 참조)에 의해 형성된 하드마스크용 카본-리치 폴리실리콘막 또는 플로린-리치 플로실리콘막 상부에 피식각층의 식각 예정 영역을 정의하는 포토레지스트 패턴을 형성한다(s202).Subsequently, a photoresist pattern defining an etched region of an etched layer is formed on the carbon-rich polysilicon film or the florin-rich polysilicon film for hard mask formed by the above method (see FIGS. 3A and 3B) ( s202).

이어서, 포토레지스트 패턴을 마스크로 하부의 하드마스크용 카본-리치 폴리실리콘막 또는 플로린-리치 폴리실리콘막을 식각한다(s203). Subsequently, the lower hard mask carbon-rich polysilicon film or the florin-rich polysilicon film is etched using the photoresist pattern as a mask (s203).

이어서, 식각된 하드마스크용 카본-리치 폴리실리콘막 또는 플로린-리치 폴리실리콘막을 식각 마스크로 그 하부의 피식각층을 식각한다(s204). 전술한 바와 같이, 카본-리치 폴리실리콘막 또는 플로린-리치 폴리실리콘막은 낮은 식각 속도를 갖기 때문에 피식각층 식각 과정에서 제거되지 않아서 피식각층을 원하는 패턴으로 형성할 수 있다.Subsequently, the etched layer under the etch mask is etched using the etched hard mask carbon-rich polysilicon film or florin-rich polysilicon film (s204). As described above, since the carbon-rich polysilicon film or the florin-rich polysilicon film has a low etching rate, the carbon-rich polysilicon film or the florin-rich polysilicon film may not be removed during the etching process, thereby forming the etching target layer in a desired pattern.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 하드마스크를 이용하여 형성된 패턴의 프로파일을 나타내는 사진이다.4 is a photograph showing a profile of a pattern formed using a hard mask according to an embodiment of the present invention.

도4를 참조하면, 도1에 나타난 패턴에 비하여 그 프로파일이 개선되었음을 알 수 있다. 이는 본 발명에 의한 하드마스크가 낮은 식각 속도를 갖는 카본-리치 또는 플로린 리치 폴리실리콘막으로 이루어지기 때문이다. 따라서, 이 하드마스크를 이용하여 후속 식각 공정을 수행하는 경우 하드마스크 패턴의 식각 마진을 확보할 수 있고 피식각층 패턴의 프로파일을 개선할 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the profile is improved compared to the pattern shown in FIG. 1. This is because the hard mask according to the present invention is made of a carbon-rich or florin rich polysilicon film having a low etching rate. Therefore, when the subsequent etching process is performed using this hard mask, the etching margin of the hard mask pattern can be secured and the profile of the layer to be etched can be improved.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been specifically recorded in accordance with the above-described preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

상기한 본 발명에 의한 반도체 소자의 패턴 형성 방법은, 피식각층 상부에 낮은 식각 속도를 갖는 하드마스크용 물질막을 형성함으로써, 하드마스크 패턴을 이용한 피식각층의 식각 공정시 하드마스크 패턴의 식각 마진을 확보하여 피식각층 패턴의 프로파일을 개선할 수 있다.According to the method for forming a pattern of a semiconductor device according to the present invention, by forming a material layer for hard mask having a low etching rate on the etched layer, the etching margin of the hard mask pattern is secured during the etching process of the etched layer using the hard mask pattern. This can improve the profile of the etched layer pattern.

Claims (15)

피식각층 상부에 카본(carbon) 또는 플로린(fluorine) 원자를 함유한 폴리실리콘 하드마스크를 형성하는 단계;Forming a polysilicon hard mask containing carbon or fluorine atoms on the etched layer; 상기 하드마스크 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Forming a photoresist pattern on the hard mask; 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 하드마스크를 식각하여 하드마스크 패턴을 형성하는 단계; 및Etching the hard mask using the photoresist pattern as a mask to form a hard mask pattern; And 상기 하드마스크 패턴을 마스크로 상기 피식각층을 식각하는 단계Etching the etched layer using the hard mask pattern as a mask 를 포함하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern forming method of a semiconductor device comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드마스크 형성 단계는,The hard mask forming step, SiH4 가스 및 카본계 가스를 포함하는 가스의 열분해 반응으로 수행되는Carried out by a pyrolysis reaction of a gas containing a SiH 4 gas and a carbon-based gas 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드마스크 형성 단계는The hard mask forming step SiH4 가스 및 플로린계 가스를 포함하는 가스의 열분해 반응으로 수행되는Carried out by pyrolysis of a gas comprising a SiH 4 gas and a florin-based gas 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 카본계 가스는 CxHy계 가스인The carbon-based gas is a C x H y- based gas 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 플로린계 가스는 HF 또는 NF3 가스인The florin-based gas is HF or NF 3 gas 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 하드마스크 형성 단계는,The hard mask forming step, N2 가스를 더 포함하여 수행되는Which is carried out further comprising N 2 gas 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 하드마스크 형성 단계는,The hard mask forming step, 1.0Torr 이하의 압력 및 400도 이상의 온도에서 SiH4 가스의 유량이 500~200sccm의 범위에 있는 조건 하에서 수행되는SiH 4 gas flow at a pressure of 1.0 Torr or less and a temperature of 400 degrees or more is carried out under the conditions in the range of 500-200 sccm 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 하드마스크 형성 단계는,The hard mask forming step, 1.0Torr 이하의 압력 및 400도 이상의 온도에서 SiH4 가스의 유량이 500~200sccm, N2 가스의 유량이 50~300sccm의 범위에 있는 조건 하에서 수행되는SiH 4 gas flow rate 500 ~ 200sccm, N 2 gas flow rate 50 ~ 300sccm at pressure below 1.0Torr and above 400 degree 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드마스크 형성 단계는,The hard mask forming step, 상기 피식각층 상부에 폴리실리콘막을 형성하는 단계; 및Forming a polysilicon film on the etched layer; And 상기 폴리실리콘막 표면을 카본계 가스를 이용하여 플라즈마 처리하는 단계 를 포함하는Plasma treating the surface of the polysilicon film using a carbon-based gas 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드마스크 형성 단계는,The hard mask forming step, 상기 피식각층 상부에 폴리실리콘막을 형성하는 단계; 및Forming a polysilicon film on the etched layer; And 상기 폴리실리콘막 표면을 플로린계 가스를 이용하여 플라즈마 처리하는 단계를 포함하는Plasma treating the surface of the polysilicon film using a florin-based gas 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드마스크 형성 단계는,The hard mask forming step, 상기 피식각층 상부에 폴리실리콘막을 형성하는 단계; 및Forming a polysilicon film on the etched layer; And 상기 폴리실리콘막 표면을 플루오르 카본계 가스를 이용하여 플라즈마 처리하는 단계를 포함하는Plasma treating the surface of the polysilicon film using a fluorocarbon gas 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 카본계 가스는 CxHy계 가스인The carbon-based gas is a C x H y- based gas 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 플로린계 가스는 HF 가스인The florin-based gas is HF gas 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 플루오르 카본계 가스는 CxHxFy 가스인The fluorocarbon gas is C x H x F y system Gas Inn 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 9 to 11, 상기 플라즈마 처리 단계는,The plasma treatment step, 1000W 이상의 파워를 인가하는 조건 하에서 수행되는Under the conditions of applying more than 1000W of power 반도체 소자의 패턴 형성 방법.Pattern formation method of a semiconductor device.
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