JPH11219943A - 半導体素子の微細パターン間隙の形成方法 - Google Patents
半導体素子の微細パターン間隙の形成方法Info
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- JPH11219943A JPH11219943A JP31401698A JP31401698A JPH11219943A JP H11219943 A JPH11219943 A JP H11219943A JP 31401698 A JP31401698 A JP 31401698A JP 31401698 A JP31401698 A JP 31401698A JP H11219943 A JPH11219943 A JP H11219943A
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐久性の高いポリマーを提供することにより
現在の露光技術を使用して現在のリソグラフィー工程の
解像限界以下の微細なパターン間隙を形成できる半導体
素子の微細パターン間隙の形成方法を提供する。 【解決手段】 シリコン基板30上にポリシリコン膜3
4を形成し、ポリシリコン膜34上にシリコン窒化膜3
5を形成し、シリコン窒化膜35の一部領域を露出させ
るようにフォトレジストパターン36を形成し、シリコ
ン基板30にバイアス電源を印加し、露出されたシリコ
ン窒化膜35をエッチングしながらシリコン窒化膜35
及びフォトレジストパターン36の側壁に非揮発性ポリ
マー37を蒸着し、フォトレジストパターン36及び非
揮発性ポリマー37をエッチング障壁としてポリシリコ
ン膜34をエッチングしてポリシリコン膜34間の間隔
を最小化させる。
現在の露光技術を使用して現在のリソグラフィー工程の
解像限界以下の微細なパターン間隙を形成できる半導体
素子の微細パターン間隙の形成方法を提供する。 【解決手段】 シリコン基板30上にポリシリコン膜3
4を形成し、ポリシリコン膜34上にシリコン窒化膜3
5を形成し、シリコン窒化膜35の一部領域を露出させ
るようにフォトレジストパターン36を形成し、シリコ
ン基板30にバイアス電源を印加し、露出されたシリコ
ン窒化膜35をエッチングしながらシリコン窒化膜35
及びフォトレジストパターン36の側壁に非揮発性ポリ
マー37を蒸着し、フォトレジストパターン36及び非
揮発性ポリマー37をエッチング障壁としてポリシリコ
ン膜34をエッチングしてポリシリコン膜34間の間隔
を最小化させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体技術に関
し、特に、半導体素子の微細パターン間隙の形成方法に
関するものである。
し、特に、半導体素子の微細パターン間隙の形成方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の高集積化によって半導体素
子を構成するそれぞれのパターンは、微細化され、誤整
列の場合を考慮して工程マージンもまた減っている。一
般に、半導体素子のパターン形成は、フォトレジストを
使用するリソグラフィー工程を経て行われるが、現在商
業化されて安定した工程が可能な最小の大きさは、化学
増幅型遠紫外線(DUV)フォトレジストを、波長
(λ)が248nmのKrF光源を使用して露光する方
法により得られる0.25μmである。これは、KrF
光源の解像度の限界に該当し、KrF光源を使用して
0.25μm以下の微細パターンを安定的に形成するこ
とは、波長の限界のため、ほとんど不可能だといえる。
子を構成するそれぞれのパターンは、微細化され、誤整
列の場合を考慮して工程マージンもまた減っている。一
般に、半導体素子のパターン形成は、フォトレジストを
使用するリソグラフィー工程を経て行われるが、現在商
業化されて安定した工程が可能な最小の大きさは、化学
増幅型遠紫外線(DUV)フォトレジストを、波長
(λ)が248nmのKrF光源を使用して露光する方
法により得られる0.25μmである。これは、KrF
光源の解像度の限界に該当し、KrF光源を使用して
0.25μm以下の微細パターンを安定的に形成するこ
とは、波長の限界のため、ほとんど不可能だといえる。
【0003】添付した図1及び図2は、従来技術にかか
るリソグラフィー工程を考察するための電子顕微鏡(S
EM)の写真である。まず、図1は、その下部に既に形
成されたポリシリコン膜をパタニーングするためのフォ
トレジストパターンを形成した状態を示し、図2は、フ
ォトレジストパターンをエッチング障壁としてパタニー
ングされたポリシリコン膜の断面を表した電子顕微鏡の
写真である。
るリソグラフィー工程を考察するための電子顕微鏡(S
EM)の写真である。まず、図1は、その下部に既に形
成されたポリシリコン膜をパタニーングするためのフォ
トレジストパターンを形成した状態を示し、図2は、フ
ォトレジストパターンをエッチング障壁としてパタニー
ングされたポリシリコン膜の断面を表した電子顕微鏡の
写真である。
【0004】図から、フォトレジストパターンとエッチ
ング対象層であるポリシリコン膜とは、その線幅が22
00Åで、ほとんど同一に形成されることが分かる(こ
のような2200Åの線幅を持つパターンの形成は、実
験的には可能であるが、実際のプロセスで安定にかつ反
復再現性を持ったまま、これを得ることはほとんど不可
能である)。
ング対象層であるポリシリコン膜とは、その線幅が22
00Åで、ほとんど同一に形成されることが分かる(こ
のような2200Åの線幅を持つパターンの形成は、実
験的には可能であるが、実際のプロセスで安定にかつ反
復再現性を持ったまま、これを得ることはほとんど不可
能である)。
【0005】0.25μmのDRAMプロセスの場合、
リフレッシュ(refresh)特性とコンタクトホール形成時
の工程マージンの不足とを克服するための一つの方法と
して、接合層に接続される自己整列パッドを形成して、
後続のコンタクトホール形成時の自己整列パッドを通じ
て接続する方法を使用している。
リフレッシュ(refresh)特性とコンタクトホール形成時
の工程マージンの不足とを克服するための一つの方法と
して、接合層に接続される自己整列パッドを形成して、
後続のコンタクトホール形成時の自己整列パッドを通じ
て接続する方法を使用している。
【0006】添付した図3乃至図5は、従来技術にかか
る自己整列コンタクト形成工程を示す図である。
る自己整列コンタクト形成工程を示す図である。
【0007】まず、図3は、シリコン基板10上に一連
のトランジスター形成工程を通じて側壁スペーサ11及
びマスク酸化膜12を具備したゲート13が形成された
下部構造の全体に、自己整列パッド用ポリシリコン膜1
4及び反射防止用窒化膜15が蒸着されて、その上部に
自己整列パッド形成のためのフォトレジストパターン1
6が形成された状態を示す図である。
のトランジスター形成工程を通じて側壁スペーサ11及
びマスク酸化膜12を具備したゲート13が形成された
下部構造の全体に、自己整列パッド用ポリシリコン膜1
4及び反射防止用窒化膜15が蒸着されて、その上部に
自己整列パッド形成のためのフォトレジストパターン1
6が形成された状態を示す図である。
【0008】この時、図の右側にはフォトレジストパタ
ーン16間の間隙が0.25μm以上確保された状態が
示されているが、左側は、フォトレジストパターン16
間の間隙が0.25μm以下であり、露光源の解像度の
限界によってフォトレジストパターン16が正しく形成
されていない(A部分)。
ーン16間の間隙が0.25μm以上確保された状態が
示されているが、左側は、フォトレジストパターン16
間の間隙が0.25μm以下であり、露光源の解像度の
限界によってフォトレジストパターン16が正しく形成
されていない(A部分)。
【0009】次に、図4は、フォトレジストパターン1
6を使用して窒化膜15及びポリシリコン膜14を選択
エッチングして自己整列パッドを形成してフォトレジス
トパターン16を除去した後に、全体構造の上部に層間
絶縁膜17を形成した状態を示している。
6を使用して窒化膜15及びポリシリコン膜14を選択
エッチングして自己整列パッドを形成してフォトレジス
トパターン16を除去した後に、全体構造の上部に層間
絶縁膜17を形成した状態を示している。
【0010】図5は、自己整列パッドにビットライン1
8及び電荷貯蔵電極19がコンタクトされた状態を示
し、図3のA部分でフォトレジストパターン16が正し
く形成されていないことによって自己整列パッド間のブ
リッジ(B部分)が誘発されることを図示している。な
お、図面の符号20は、層間絶縁膜を示す。
8及び電荷貯蔵電極19がコンタクトされた状態を示
し、図3のA部分でフォトレジストパターン16が正し
く形成されていないことによって自己整列パッド間のブ
リッジ(B部分)が誘発されることを図示している。な
お、図面の符号20は、層間絶縁膜を示す。
【0011】フォトレジストパターン16の間隙を十分
に確保する場合には、自己整列パッドの線幅が減って
(図6のSEM写真参照)、オーバーラップマージンが
落ち、これによってゲート13と自己整列パッドとのブ
リッジ(C部分)が誘発される可能性が大きくなるとい
う問題点があった。また、リソグラフィー工程の解像度
の限界にともなう問題点を克服するための次世代技術と
してX線を露光源として使用するリソグラフィー技術が
あるが、その工程を実施するための商業化された装置が
ない等まだ技術的に多くの制約がある。このように、こ
れまではフォトレジストを使用して0.25μm以下の
微細パターンを安定的に形成できる技術がなかった。
に確保する場合には、自己整列パッドの線幅が減って
(図6のSEM写真参照)、オーバーラップマージンが
落ち、これによってゲート13と自己整列パッドとのブ
リッジ(C部分)が誘発される可能性が大きくなるとい
う問題点があった。また、リソグラフィー工程の解像度
の限界にともなう問題点を克服するための次世代技術と
してX線を露光源として使用するリソグラフィー技術が
あるが、その工程を実施するための商業化された装置が
ない等まだ技術的に多くの制約がある。このように、こ
れまではフォトレジストを使用して0.25μm以下の
微細パターンを安定的に形成できる技術がなかった。
【0012】また、米国特許5,476,807号公報
には、CF4及びCHF3ガスを利用してフォトレジスト
パターンにポリマーを形成してエッチングマスクとして
使用することが開示されているが、該ポリマーは、以後
のエッチング工程で充分な耐久性を持つことができない
ため、エッチングマスクとしての役割を遂行することが
できないという問題点があった。
には、CF4及びCHF3ガスを利用してフォトレジスト
パターンにポリマーを形成してエッチングマスクとして
使用することが開示されているが、該ポリマーは、以後
のエッチング工程で充分な耐久性を持つことができない
ため、エッチングマスクとしての役割を遂行することが
できないという問題点があった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐久性の高
いポリマーを提供することにより現在の露光技術を使用
して現在のリソグラフィー工程の解像限界(例えば、
0.25μm)以下の微細なパターン間隙を形成できる
半導体素子の微細パターン間隙の形成方法を提供しよう
とするものである。
いポリマーを提供することにより現在の露光技術を使用
して現在のリソグラフィー工程の解像限界(例えば、
0.25μm)以下の微細なパターン間隙を形成できる
半導体素子の微細パターン間隙の形成方法を提供しよう
とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の技術的課題を達成
するため、本発明の半導体素子の微細パターン間隙の形
成方法は、半導体基板上に所定のエッチング対象層を形
成する段階と、前記エッチング対象層上にエッチングバ
リアー層を形成して、前記エッチングバリアー層の一部
領域を露出させるようにフォトレジストパターンを形成
する段階と、前記半導体基板にバイアス電源を印加する
段階と、前記露出されたエッチングバリアー層をエッチ
ングしながら前記エッチングバリアー層及びフォトレジ
ストパターンの側壁に非揮発性ポリマーを蒸着する段階
と、前記フォトレジストパターン及び前記非揮発性ポリ
マーをエッチング障壁として前記エッチング対象層をエ
ッチングしてエッチング対象層間の間隔を最小化させる
段階とを含んでなる。
するため、本発明の半導体素子の微細パターン間隙の形
成方法は、半導体基板上に所定のエッチング対象層を形
成する段階と、前記エッチング対象層上にエッチングバ
リアー層を形成して、前記エッチングバリアー層の一部
領域を露出させるようにフォトレジストパターンを形成
する段階と、前記半導体基板にバイアス電源を印加する
段階と、前記露出されたエッチングバリアー層をエッチ
ングしながら前記エッチングバリアー層及びフォトレジ
ストパターンの側壁に非揮発性ポリマーを蒸着する段階
と、前記フォトレジストパターン及び前記非揮発性ポリ
マーをエッチング障壁として前記エッチング対象層をエ
ッチングしてエッチング対象層間の間隔を最小化させる
段階とを含んでなる。
【0015】フォトレジスト内の炭素(carbon)成分と
反応して容易にポリマーを発生させるガス(例えば、H
Br、N2、O2、CF4などのC−F系列ガス、及びC
HF3などのC−H−F系列ガス)を単独または混合使
用して形成されたプラズマを構成する種々の物質中で帯
電イオン等がシリコン層、シリコン酸化膜、シリコン窒
化膜などの下地膜に入射されて散乱(scattering)を起
こし、この時入射されたイオン等が下地膜のSi、O、
Nなどの成分及びフォトレジストの炭素成分と反応して
非揮発性ポリマーを発生させるようになる。
反応して容易にポリマーを発生させるガス(例えば、H
Br、N2、O2、CF4などのC−F系列ガス、及びC
HF3などのC−H−F系列ガス)を単独または混合使
用して形成されたプラズマを構成する種々の物質中で帯
電イオン等がシリコン層、シリコン酸化膜、シリコン窒
化膜などの下地膜に入射されて散乱(scattering)を起
こし、この時入射されたイオン等が下地膜のSi、O、
Nなどの成分及びフォトレジストの炭素成分と反応して
非揮発性ポリマーを発生させるようになる。
【0016】このような非揮発性ポリマーは、フォトレ
ジストパターンの表面(主に側壁部分)に蒸着されてフォ
トレジストパターンの大きさを増加させて、これに伴い
フォトレジストパターン間の空間は相対的に減るように
なる。
ジストパターンの表面(主に側壁部分)に蒸着されてフォ
トレジストパターンの大きさを増加させて、これに伴い
フォトレジストパターン間の空間は相対的に減るように
なる。
【0017】非揮発性ポリマーは、フォトレジストパタ
ーンの表面だけでなく、露出されたエッチング対象層の
表面にも蒸着されるが、このようにエッチング対象層の
表面に蒸着されたポリマーは、後続のエッチング工程で
エッチング障壁として作用して工程を難しくするので、
ポリマーの蒸着時にフォトレジストパターンおよびエッ
チングバリアー層の側壁部分にだけ選択的に蒸着される
ように工程を進行することが重要である。
ーンの表面だけでなく、露出されたエッチング対象層の
表面にも蒸着されるが、このようにエッチング対象層の
表面に蒸着されたポリマーは、後続のエッチング工程で
エッチング障壁として作用して工程を難しくするので、
ポリマーの蒸着時にフォトレジストパターンおよびエッ
チングバリアー層の側壁部分にだけ選択的に蒸着される
ように工程を進行することが重要である。
【0018】ポリマーを選択的に蒸着するために、ポリ
マー蒸着のためのプラズマ形成時にウエハーが置かれる
電極にバイアス電源を加えて、入射されるイオンの直進
性を強化させることによって、すなわち、イオンのエネ
ルギーを増加させることによって、露出されたエッチン
グバリアー層の表面に強いエネルギーを持つイオンが当
ってその部分にはポリマーが蒸着されないようにし、フ
ォトレジストパターンの側壁部位にだけ集中的に蒸着さ
れるようにする。
マー蒸着のためのプラズマ形成時にウエハーが置かれる
電極にバイアス電源を加えて、入射されるイオンの直進
性を強化させることによって、すなわち、イオンのエネ
ルギーを増加させることによって、露出されたエッチン
グバリアー層の表面に強いエネルギーを持つイオンが当
ってその部分にはポリマーが蒸着されないようにし、フ
ォトレジストパターンの側壁部位にだけ集中的に蒸着さ
れるようにする。
【0019】実際には、エッチング対象層の表面にポリ
マーが蒸着されないのではなく、その蒸着と同時に入射
されるイオンにより分解される。したがって、このよう
な原理を実際のリソグラフィー工程に適用するために
は、エッチング装置の特性を考慮した選択的ポリマー蒸
着の条件に対する研究を要する。
マーが蒸着されないのではなく、その蒸着と同時に入射
されるイオンにより分解される。したがって、このよう
な原理を実際のリソグラフィー工程に適用するために
は、エッチング装置の特性を考慮した選択的ポリマー蒸
着の条件に対する研究を要する。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の望ましい実施の形態を説明する。
の望ましい実施の形態を説明する。
【0021】添付した図7及び図8は、HBr及びN2
ガスを使用したポリマー蒸着後の電子顕微鏡写真であ
る。
ガスを使用したポリマー蒸着後の電子顕微鏡写真であ
る。
【0022】図示した通り、フォトレジストパターン
(PR)の側壁にポリマー(polymer)が蒸着されて、
全体的なパターンの線幅が短軸の場合(図7参照)は、2
000Åから3450Åに、長軸の場合(図8参照)は、
6500Åから8100Åに増加することが明確に分か
る。また、ポリマー蒸着時間を調節することによってパ
ターンの線幅を容易に調節できる。
(PR)の側壁にポリマー(polymer)が蒸着されて、
全体的なパターンの線幅が短軸の場合(図7参照)は、2
000Åから3450Åに、長軸の場合(図8参照)は、
6500Åから8100Åに増加することが明確に分か
る。また、ポリマー蒸着時間を調節することによってパ
ターンの線幅を容易に調節できる。
【0023】添付した図9及び図10は、その側壁にポ
リマーが蒸着されたフォトレジストパターンをエッチン
グ障壁としてエッチングしたエッチングバリアー層の電
子顕微鏡写真であり、図示した通り、短軸の場合(図9
参照)及び長軸の場合(図10参照)二つとも純粋なフォ
トレジストパターンの線幅に比べてその線幅が大きく増
加し、これに伴いパターン間隙の線幅が減少することが
分かる。
リマーが蒸着されたフォトレジストパターンをエッチン
グ障壁としてエッチングしたエッチングバリアー層の電
子顕微鏡写真であり、図示した通り、短軸の場合(図9
参照)及び長軸の場合(図10参照)二つとも純粋なフォ
トレジストパターンの線幅に比べてその線幅が大きく増
加し、これに伴いパターン間隙の線幅が減少することが
分かる。
【0024】ここで、エッチングされて形成されたパタ
ーンの線幅が図7及び図8に示した線幅(PR+polymer)に
比べて小さくなるように見えるのは、フォトレジストパ
ターン側壁のポリマーが皆エッチング障壁として作用で
きないためである。また、パターンの下部が上部に比べ
て大きく形成されるのは、乾式エッチング時に一般的に
発生するポリマーによる影響に起因したものである。
ーンの線幅が図7及び図8に示した線幅(PR+polymer)に
比べて小さくなるように見えるのは、フォトレジストパ
ターン側壁のポリマーが皆エッチング障壁として作用で
きないためである。また、パターンの下部が上部に比べ
て大きく形成されるのは、乾式エッチング時に一般的に
発生するポリマーによる影響に起因したものである。
【0025】図7及び図9に図示したフォトレジストパ
ターン及びエッチングされたパターンを図1及び図2と
比較すると、本発明を実施した場合、大略1000Å以
上の線幅利得を得ることができ、これは結局パターン間
隙の線幅を1000Å以上減少させることができること
を意味する。
ターン及びエッチングされたパターンを図1及び図2と
比較すると、本発明を実施した場合、大略1000Å以
上の線幅利得を得ることができ、これは結局パターン間
隙の線幅を1000Å以上減少させることができること
を意味する。
【0026】添付した図11乃至図14は、本発明の一
実施の形態にかかる自己整列コンタクトの形成工程を図
示したものであり、以下これを参照してその工程を説明
する。
実施の形態にかかる自己整列コンタクトの形成工程を図
示したものであり、以下これを参照してその工程を説明
する。
【0027】まず、図11に示すように、シリコン基板
30上に一連のトランジスター形成工程を通じて側壁ス
ペーサ31及びマスク酸化膜32を具備したゲート33
が形成された下部構造の全体に、自己整列パッド用のポ
リシリコン膜34及び反射防止膜(又はエッチングバリ
アー層)であるシリコン窒化膜35を順に蒸着する。
30上に一連のトランジスター形成工程を通じて側壁ス
ペーサ31及びマスク酸化膜32を具備したゲート33
が形成された下部構造の全体に、自己整列パッド用のポ
リシリコン膜34及び反射防止膜(又はエッチングバリ
アー層)であるシリコン窒化膜35を順に蒸着する。
【0028】次に、シリコン窒化膜35上部に自己整列
パッド形成のためのフォトレジストパターン36を形成
する。この時、フォトレジストパターン36間の間隙が
0.30μm程度になるように形成する。フォトレジス
トパターン36は、下部層の種類及びポリマー蒸着ター
ゲットを考慮して溶解抑制型i−ラインフォトレジスト
または化学増幅型遠紫外線(DUV)フォトレジストを
使用して形成できる。このようにフォトレジストパター
ン36が形成された構造を示す電子顕微鏡写真を図15
に示す。
パッド形成のためのフォトレジストパターン36を形成
する。この時、フォトレジストパターン36間の間隙が
0.30μm程度になるように形成する。フォトレジス
トパターン36は、下部層の種類及びポリマー蒸着ター
ゲットを考慮して溶解抑制型i−ラインフォトレジスト
または化学増幅型遠紫外線(DUV)フォトレジストを
使用して形成できる。このようにフォトレジストパター
ン36が形成された構造を示す電子顕微鏡写真を図15
に示す。
【0029】次に、図12に示すように、フォトレジス
トパターン36の側壁に非揮発性ポリマー37を蒸着す
る。非揮発性ポリマー37の蒸着は、反応性イオンエッ
チング(RIE)方式のエッチング装置内で行われ、H
Brガスを使用してプラズマを形成し、チャンバの圧力
を1〜100mT、電極及びチャンバ壁の温度を−30
〜+80℃の範囲に設定し、500〜2000Wのバイ
アス電源をウエハー側の電極に印加し、露出された下部
層の表面には非揮発性ポリマー37が蒸着されずに、フ
ォトレジストパターン36の側壁にだけ選択的に蒸着さ
れるようにする。
トパターン36の側壁に非揮発性ポリマー37を蒸着す
る。非揮発性ポリマー37の蒸着は、反応性イオンエッ
チング(RIE)方式のエッチング装置内で行われ、H
Brガスを使用してプラズマを形成し、チャンバの圧力
を1〜100mT、電極及びチャンバ壁の温度を−30
〜+80℃の範囲に設定し、500〜2000Wのバイ
アス電源をウエハー側の電極に印加し、露出された下部
層の表面には非揮発性ポリマー37が蒸着されずに、フ
ォトレジストパターン36の側壁にだけ選択的に蒸着さ
れるようにする。
【0030】この時、非揮発性ポリマー37の蒸着過程
でシリコン窒化膜35が消耗されて、ポリシリコン膜3
4が露出される。そして、ポリシリコンパッド34の線
幅制御は、非揮発性ポリマー37の蒸着厚さを調節する
ことによって可能である。この時の電子顕微鏡写真を図
16に示す。
でシリコン窒化膜35が消耗されて、ポリシリコン膜3
4が露出される。そして、ポリシリコンパッド34の線
幅制御は、非揮発性ポリマー37の蒸着厚さを調節する
ことによって可能である。この時の電子顕微鏡写真を図
16に示す。
【0031】次に、図13に示すように、フォトレジス
トパターン36及びその側壁に蒸着された非揮発性ポリ
マー37をエッチング障壁として、エッチング対象層で
あるポリシリコン膜34を乾式エッチングすることによ
ってポリシリコンパッド34を形成した後に、フォトレ
ジストパターン36を除去する。この時、乾式エッチン
グは、非揮発性ポリマー37の蒸着時に使用された装置
内でインシチュ(in-situ)で行うことができる。この
時の電子顕微鏡写真を図17に示す。図からポリシリコ
ンパッド34間のブリッジは発生しないことが分かる。
トパターン36及びその側壁に蒸着された非揮発性ポリ
マー37をエッチング障壁として、エッチング対象層で
あるポリシリコン膜34を乾式エッチングすることによ
ってポリシリコンパッド34を形成した後に、フォトレ
ジストパターン36を除去する。この時、乾式エッチン
グは、非揮発性ポリマー37の蒸着時に使用された装置
内でインシチュ(in-situ)で行うことができる。この
時の電子顕微鏡写真を図17に示す。図からポリシリコ
ンパッド34間のブリッジは発生しないことが分かる。
【0032】次に、図14は、ポリシリコンパッド34
にビットライン38及び電荷貯蔵電極39がコンタクト
された状態を示し、ポリシリコンパッド34間のブリッ
ジが発生しないことはもちろん、ポリシリコンパッド3
4の線幅が増加して充分なオーバーラップマージンを確
保することができ、ゲート33とポリシリコンパッド3
4間のブリッジもまた発生しなかった。なお、符号4
0、41は各々、層間絶縁膜を示す。
にビットライン38及び電荷貯蔵電極39がコンタクト
された状態を示し、ポリシリコンパッド34間のブリッ
ジが発生しないことはもちろん、ポリシリコンパッド3
4の線幅が増加して充分なオーバーラップマージンを確
保することができ、ゲート33とポリシリコンパッド3
4間のブリッジもまた発生しなかった。なお、符号4
0、41は各々、層間絶縁膜を示す。
【0033】添付した図18は、本発明の他の実施の形
態によって形成された自己整列パッドの断面構造を示す
電子顕微鏡写真であり、図示された構造は、自己整列パ
ッド用ポリシリコン膜の上部にエッチングバリアー層と
して反射防止膜である窒化膜を形成して、その上部にフ
ォトレジストパターンを形成した後、本発明を適用して
フォトレジストパターン側壁に非揮発性ポリマーを蒸着
してからエッチングを進行した後の状態を示している。
態によって形成された自己整列パッドの断面構造を示す
電子顕微鏡写真であり、図示された構造は、自己整列パ
ッド用ポリシリコン膜の上部にエッチングバリアー層と
して反射防止膜である窒化膜を形成して、その上部にフ
ォトレジストパターンを形成した後、本発明を適用して
フォトレジストパターン側壁に非揮発性ポリマーを蒸着
してからエッチングを進行した後の状態を示している。
【0034】この実施の形態では、非揮発性ポリマーの
蒸着及びポリシリコン膜のエッチングは、ICP(induc
tively coupled plasma)方式のポリシリコンエッチン
グ装置であるラム リサーチ(Lam Research)社のT
CP−9408を利用し、選択的なポリマー蒸着は、次
のような条件で遂行する。
蒸着及びポリシリコン膜のエッチングは、ICP(induc
tively coupled plasma)方式のポリシリコンエッチン
グ装置であるラム リサーチ(Lam Research)社のT
CP−9408を利用し、選択的なポリマー蒸着は、次
のような条件で遂行する。
【0035】HBr及びN2ガスを1:10〜10:1
の割合で混合してプラズマを形成して、チャンバの圧力
を1〜50mT、電極温度を−30〜+80℃の範囲に
設定して、ソース電源を100〜600W、バイアス電
源を300W以下の範囲に設定し、露出された下部層の
表面には非揮発性ポリマーがほとんど蒸着されないよう
に、フォトレジストパターンの側壁にだけ集中して選択
的に蒸着されるようにする。図面からポリシリコンパッ
ドの線幅が上記図6と比較して1000Å以上増加され
ることが分かる。
の割合で混合してプラズマを形成して、チャンバの圧力
を1〜50mT、電極温度を−30〜+80℃の範囲に
設定して、ソース電源を100〜600W、バイアス電
源を300W以下の範囲に設定し、露出された下部層の
表面には非揮発性ポリマーがほとんど蒸着されないよう
に、フォトレジストパターンの側壁にだけ集中して選択
的に蒸着されるようにする。図面からポリシリコンパッ
ドの線幅が上記図6と比較して1000Å以上増加され
ることが分かる。
【0036】本発明は、添付された図19に示すように
特定範囲でポリマー蒸着時間(すなわち、プラズマ露出
時間)と線幅増加分が正比例関係にあるため、ポリマー
露出時間を調節することによって下部層パターンの線幅
を容易に制御でき、ポリマーの蒸着厚さを調節すること
によってパターンの線幅制御が可能になる。
特定範囲でポリマー蒸着時間(すなわち、プラズマ露出
時間)と線幅増加分が正比例関係にあるため、ポリマー
露出時間を調節することによって下部層パターンの線幅
を容易に制御でき、ポリマーの蒸着厚さを調節すること
によってパターンの線幅制御が可能になる。
【0037】ここで、ポリマー蒸着時間が100秒の
時、線幅が急激に増加することが分かる。これはフォト
レジストパターンの下部層の窒化膜(エッチング防止
膜)がポリマー蒸着過程で皆エッチングされてその下部
に存在するポリシリコン膜が露出されてポリマー蒸着速
度が増加するためである。したがって、下部層の種類及
び厚さを調節すれば所望のパターン線幅を容易に制御で
きるようになる。
時、線幅が急激に増加することが分かる。これはフォト
レジストパターンの下部層の窒化膜(エッチング防止
膜)がポリマー蒸着過程で皆エッチングされてその下部
に存在するポリシリコン膜が露出されてポリマー蒸着速
度が増加するためである。したがって、下部層の種類及
び厚さを調節すれば所望のパターン線幅を容易に制御で
きるようになる。
【0038】以上に説明した本発明は、前述した実施の
形態及び添付された図面により限定されず、本発明の技
術的思想を逸脱しない範囲内で種々の置換、変形及び変
更が可能であるということは、本発明が属する技術分野
で通常の知識を持った者にとって明白である。
形態及び添付された図面により限定されず、本発明の技
術的思想を逸脱しない範囲内で種々の置換、変形及び変
更が可能であるということは、本発明が属する技術分野
で通常の知識を持った者にとって明白である。
【0039】例えば、前述した実施の形態では、パター
ン形成のためにシリコン窒化膜を反射防止膜として使用
する場合を一例として説明したが、シリコン窒化膜が必
須ではない。また、前述した本発明の微細パターン間隙
の形成は、コンタクトホール、電荷貯蔵電極及び電極パ
ッド等のパターンの形態に特に限定されない。
ン形成のためにシリコン窒化膜を反射防止膜として使用
する場合を一例として説明したが、シリコン窒化膜が必
須ではない。また、前述した本発明の微細パターン間隙
の形成は、コンタクトホール、電荷貯蔵電極及び電極パ
ッド等のパターンの形態に特に限定されない。
【0040】
【発明の効果】前述した本発明は、現在使用中の装置及
び技術を使用してリソグラフィー工程の限界(例えば、
0.25μm)以下の線幅を比較的容易に達成すること
ができ、その線幅の制御もまた容易であるという長所が
ある。また、本発明は応用方法によりパターン間の不必
要な空間を減らすことによってオーバーラップマージン
を確保して誤整列を防止する効果がある。
び技術を使用してリソグラフィー工程の限界(例えば、
0.25μm)以下の線幅を比較的容易に達成すること
ができ、その線幅の制御もまた容易であるという長所が
ある。また、本発明は応用方法によりパターン間の不必
要な空間を減らすことによってオーバーラップマージン
を確保して誤整列を防止する効果がある。
【図1】 従来技術にかかるリソグラフィー工程を考察
するための第一の電子顕微鏡写真である。
するための第一の電子顕微鏡写真である。
【図2】 従来技術にかかるリソグラフィー工程を考察
するための第二の電子顕微鏡写真である。
するための第二の電子顕微鏡写真である。
【図3】 従来技術にかかる自己整列コンタクト形成工
程を説明するための素子の第一の断面図である。
程を説明するための素子の第一の断面図である。
【図4】 従来技術にかかる自己整列コンタクト形成工
程を説明するための素子の第二の断面図である。
程を説明するための素子の第二の断面図である。
【図5】 従来技術にかかる自己整列コンタクト形成工
程を説明するための素子の第三の断面図である。
程を説明するための素子の第三の断面図である。
【図6】 従来技術にかかる自己整列パッドエッチング
後の電子顕微鏡写真である。
後の電子顕微鏡写真である。
【図7】 本発明にかかるポリマー蒸着後の第一の電子
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
【図8】 本発明にかかるポリマー蒸着後の第二の電子
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
【図9】 本発明にかかるパターンエッチング後の第一
の電子顕微鏡写真である。
の電子顕微鏡写真である。
【図10】 本発明にかかるパターンエッチング後の第
二の電子顕微鏡写真である。
二の電子顕微鏡写真である。
【図11】 本発明の一実施の形態にかかる自己整列コ
ンタクト形成工程を説明するための素子の第一の断面図
である。
ンタクト形成工程を説明するための素子の第一の断面図
である。
【図12】 本発明の一実施の形態にかかる自己整列コ
ンタクト形成工程を説明するための素子の第二の断面図
である。
ンタクト形成工程を説明するための素子の第二の断面図
である。
【図13】 本発明の一実施の形態にかかる自己整列コ
ンタクト形成工程を説明するための素子の第三の断面図
である。
ンタクト形成工程を説明するための素子の第三の断面図
である。
【図14】 本発明の一実施の形態にかかる自己整列コ
ンタクト形成工程を説明するための素子の第四の断面図
である。
ンタクト形成工程を説明するための素子の第四の断面図
である。
【図15】 図11を用いて説明した工程に対応する電
子顕微鏡写真である。
子顕微鏡写真である。
【図16】 図12を用いて説明した工程に対応する電
子顕微鏡写真である。
子顕微鏡写真である。
【図17】 図13を用いて説明した工程に対応する電
子顕微鏡写真である。
子顕微鏡写真である。
【図18】 本発明の他の実施の形態にかかるポリシリ
コンパッドエッチング後の電子顕微鏡写真である。
コンパッドエッチング後の電子顕微鏡写真である。
【図19】 ポリマー蒸着時間とパターン線幅の増加分
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
30 シリコン基板 31 側壁スペーサ 31 マスク酸化膜 33 ゲート 34 ポリシリコン膜(ポリシリコンパッド) 35 シリコン窒化膜 36 フォトレジストパターン 37 非揮発性ポリマー 38 ビットライン 39 電荷貯蔵電極 40、41 層間絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朴 贊 東 大韓民国京畿道利川郡夫鉢邑牙美里山136 −1 現代電子産業株式会社内 (72)発明者 ▲ベ▼ 映 憲 大韓民国京畿道利川郡夫鉢邑牙美里山136 −1 現代電子産業株式会社内 (72)発明者 金 俊 東 大韓民国京畿道利川郡夫鉢邑牙美里山136 −1 現代電子産業株式会社内
Claims (13)
- 【請求項1】 半導体基板上に所定のエッチング対象層
を形成する段階と、 前記エッチング対象層上にエッチングバリアー層を形成
して、前記エッチングバリアー層の一部領域を露出させ
るようにフォトレジストパターンを形成する段階と、 前記半導体基板にバイアス電源を印加する段階と、 前記露出されたエッチングバリアー層をエッチングしな
がら前記エッチングバリアー層及びフォトレジストパタ
ーンの側壁に非揮発性ポリマーを蒸着する段階と、 前記フォトレジストパターン及び前記非揮発性ポリマー
をエッチング障壁として前記エッチング対象層をエッチ
ングしてエッチング対象層間の間隔を最小化させる段階
とを含んでなる半導体素子の微細パターン間隙の形成方
法。 - 【請求項2】 前記非揮発性ポリマーを蒸着する段階
で、HBrガス、N2ガス、O2ガス、C−F系列ガス、
C−H−F系列ガスの中から少なくとも一つを使用して
プラズマを形成することを特徴とする請求項1に記載の
半導体素子の微細パターン間隙の形成方法。 - 【請求項3】 前記エッチングバリアー層がSi、O、
Nの中から少なくとも一つの元素を含むことを特徴とす
る請求項1又は2に記載の半導体素子の微細パターン間
隙の形成方法。 - 【請求項4】 前記エッチングバリアー層は、反射防止
膜であることを特徴とする請求項3に記載の半導体素子
の微細パターン間隙の形成方法。 - 【請求項5】 前記フォトレジストパターンが溶解抑制
型i-ラインフォトレジストまたは化学増幅型遠紫外線
フォトレジストを使用して形成されることを特徴とする
請求項1に記載の半導体素子の微細パターン間隙の形成
方法。 - 【請求項6】 前記非揮発性ポリマーを誘導結合プラズ
マエッチング装置内で蒸着することを特徴とする請求項
1に記載の半導体素子の微細パターン間隙の形成方法。 - 【請求項7】 前記非揮発性ポリマーを蒸着する段階
が、反応性イオンエッチング装置内で行われることを特
徴とする請求項1に記載の半導体素子の微細パターン間
隙の形成方法。 - 【請求項8】 前記非揮発性ポリマーを蒸着する段階及
び前記エッチング対象層をエッチングする段階が、同一
装置内で行われることを特徴とする請求項6又は7に記
載の半導体素子の微細パターン間隙の形成方法。 - 【請求項9】 前記非揮発性ポリマーを蒸着する段階
で、HBrガス及びN2ガスが1:10乃至10:1の
割合で混合されたガスを使用してプラズマを形成するこ
とを特徴とする請求項6に記載の半導体素子の微細パタ
ーン間隙の形成方法。 - 【請求項10】 前記非揮発性ポリマーを蒸着する段階
が、100W乃至600Wのソース電源及び300Wを
越えないバイアス電源を使用して行われることを特徴と
する請求項6に記載の半導体素子の微細パターン間隙の
形成方法。 - 【請求項11】 前記非揮発性ポリマーを蒸着する段階
が、1mT乃至50mTの圧力及び−30℃乃至+80
℃の電極温度の条件で行われることを特徴とする請求項
6に記載の半導体素子の微細パターン間隙の形成方法。 - 【請求項12】 前記非揮発性ポリマーを蒸着する段階
が、500W乃至2000Wのバイアス電源及び1mT
乃至100mTの圧力条件を使用して行われることを特
徴とする請求項7に記載の半導体素子の微細パターン間
隙の形成方法。 - 【請求項13】 前記非揮発性ポリマーを蒸着する段階
で、前記反応性イオンエッチング装置の電極及び内壁の
温度が−30℃乃至+80℃であることを特徴とする請
求項7に記載の半導体素子の微細パターン間隙の形成方
法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR19970052989 | 1997-10-16 | ||
| KR1997-52989 | 1998-09-24 | ||
| KR1019980039712A KR100318462B1 (ko) | 1997-10-16 | 1998-09-24 | 반도체소자의미세패턴간극형성방법 |
| KR1998-39712 | 1998-09-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11219943A true JPH11219943A (ja) | 1999-08-10 |
| JP3453614B2 JP3453614B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=26633126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31401698A Expired - Fee Related JP3453614B2 (ja) | 1997-10-16 | 1998-10-16 | 半導体素子の微細パターン間隙の形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3453614B2 (ja) |
| CN (1) | CN1116695C (ja) |
| TW (1) | TW436929B (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006190939A (ja) * | 2004-12-29 | 2006-07-20 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子の製造方法 |
| KR101460697B1 (ko) * | 2008-11-28 | 2014-11-13 | 삼성전자 주식회사 | 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법 |
| JP2016066793A (ja) * | 2014-09-19 | 2016-04-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| CN114005738A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-02-01 | 上海华力微电子有限公司 | 一种减少光刻光阻返工造成多晶硅关键尺寸损失的方法 |
-
1998
- 1998-10-16 JP JP31401698A patent/JP3453614B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1998-10-16 CN CN 98125822 patent/CN1116695C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-10-26 TW TW87117660A patent/TW436929B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006190939A (ja) * | 2004-12-29 | 2006-07-20 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子の製造方法 |
| KR101460697B1 (ko) * | 2008-11-28 | 2014-11-13 | 삼성전자 주식회사 | 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법 |
| JP2016066793A (ja) * | 2014-09-19 | 2016-04-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| CN114005738A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-02-01 | 上海华力微电子有限公司 | 一种减少光刻光阻返工造成多晶硅关键尺寸损失的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW436929B (en) | 2001-05-28 |
| JP3453614B2 (ja) | 2003-10-06 |
| CN1221208A (zh) | 1999-06-30 |
| CN1116695C (zh) | 2003-07-30 |
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