KR100741926B1 - 폴리실리콘 패턴 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리실리콘 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 특히 고가의 광학장비 없이도 미세하게 패턴을 형성할 수 있는 폴리실리콘 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폴리실리콘 패턴 형성 방법은 먼저, 포토레지스트 패턴을 이용하여 폴리실리콘막을 선택적으로 식각함으로써 제1 폴리실리콘 패턴을 형성한다. 이러한 제1 폴리실리콘 패턴을 열산화함으로써 산화막을 형성한다. 이어서 산화막에 둘러싸여진 제2 폴리실리콘 패턴은 상면이 노출되도록 한다. 그리고 최종적으로 형성하고자 하는 폴리실리콘 패턴의 마스크 역할을 하는 부분을 제외하고는 산화막을 제거하여 산화막 패턴을 형성한다. 이처럼 형성된 산화막 패턴을 마스크로 하여 폴리실리콘막을 선택적으로 식각하여 폴리실리콘 패턴을 형성한다.
폴리실리콘 패턴. 열산화.

Description

폴리실리콘 패턴 형성 방법{Method for Forming Poly-Silicon Pattern}
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 폴리실리콘 패턴 형성 방법을 나타내는 도면들.
<주요 도면 부호에 대한 설명>
2 : 폴리실리콘 막 11 : 포토레지스트 패턴
4 : 산화막 10 : 폴리실리콘 패턴
본 발명은 반도체 기술에 관한 것으로, 특히 미세하게 패턴을 형성할 수 있는 폴리실리콘 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
폴리실리콘은 반도체 소자를 제조하는 과정에서 많이 사용되는 물질로서 게이트 전극의 재료로 많이 사용되고, 박막트랜지스터의 활성 영역에 사용되기도 한다.
이러한 폴리실리콘을 이용하여 게이트 전극을 비롯한 각종 패턴을 형성하는 과정에서는 일반적으로 포토리소그라피(Photolithography) 공정이 사용된다. 포토리소그라피 공정은 폴리실리콘 위에 포토레지스트를 도포하는 도포공정과 도포된 포토레지스트의 소정 부분에 광을 조사하는 노광공정 및 노광되거나 노광되지 않은 포토레지스트 부분을 제거하는 현상 공정을 통하여 형성된 포토레지스트 패턴을 이용해서 폴리실리콘을 식각함으로써 원하는 패턴을 형성한다.
이러한 포토리소그라피 공정을 이용하여 폴리실리콘의 패턴 형성할 때 패턴의 선폭 등은 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴 및 노광 공정에서 사용하는 파장에 의해 결정된다.
이에 따라, 폴리실리콘 패턴을 형성하는 과정에서 선폭을 줄이기 위해서는 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 마스크의 사이즈나 노광공정에서의 광학장비의 해상도를 미세하게 하여야 한다. 하지만, 마스크의 사이즈 및 광학장비의 해상도에도 한계가 있고 특히, 광학장비의 해상도를 높이려면 상당히 고가의 광학장비가 필요하여 결국 제조비용이 증가한다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제조비용을 절감하면서 폴리실리콘 패턴의 선폭을 줄일 수 있는 폴리실리콘 패턴 형성 방법을 제공하는 것이 목적이다.
이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 폴리실리콘 패턴 형성 방법은 포토레지스트 패턴을 이용하여 폴리실리콘막을 선택적으로 식각함으로써 제1 폴리실리콘 패턴을 형성하는 제1 단계와; 제1 폴리실리콘 패턴에 산화막을 형성하는 제2 단계와; 제2 단계를 통하여 산화막에 둘러싸여지도록 형성된 제2 폴리실리 콘 패턴의 상면을 노출시키는 제3 단계와; 최종적으로 형성하고자 하는 폴리실리콘 패턴의 마스크 역할을 하는 부분을 제외하고는 산화막을 제거하여 산화막 패턴을 형성하는 제4 단계와; 산화막 패턴을 마스크로 하여 폴리실리콘막을 선택적으로 식각하는 제5 단계를 포함한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 실시예에 따른 폴리실리콘 패턴 형성 방법을 나타내는 도면이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 폴리실리콘 패턴 형성 방법은 먼저 폴리실리콘막(2)에 포토레지스트 물질을 도포한 후 패터닝하여, 포토레지스트 패턴(11)을 형성한다. 폴리실리콘막(2)은 화학 기상 증착법(CVD)을 이용하여 증착할 수 있고, 기타 공지의 어떠한 방법을 사용하여 형성하여도 무방하다.
이어서, 포토레지스트 패턴(11)을 마스크로 폴리실리콘막(2)을 선택적으로 식각하여 도 1b와 같이 제1 폴리실리콘 패턴(2a)을 형성한다. 제1 폴리실리콘 패턴(2a)이 형성된 후 그 하부에 있는 폴리실리콘막은 이하 폴리실리콘층(2b)이라 하기로 한다.
이렇게 제1 폴리실리콘 패턴(2a)이 형성된 폴리실리콘막(2)에 도 1c와 같이 산화막(4)을 형성한다. 산화막(4)은 열산화를 이용하여 형성할 수 있다.
이처럼 열산화를 통하여 제1 폴리실리콘 패턴(2a)의 표면에는 산화막(4)이 형성되고, 이러한 산화막(4)에 둘러싸인 폴리실리콘 패턴을 제2 폴리실리콘 패턴(2c)이라 하기로 한다.
이렇게 형성된 산화막(4)은 최종적으로 형성될 폴리실리콘 패턴을 위한 마스크의 역할을 한다. 따라서, 산화막(4)은 실제 형성하고자 하는 폴리실리콘 패턴에 대응하여 위치 및 폭이 결정된다.
산화막(4)을 형성한 다음에는 도 1d와 같이 평탄화 공정을 시행한다. 이 때 평탄화 공정은 산화막(4)에 둘러쌓여진 제2 폴리실리콘 패턴(2c)이 노출되는 정도까지 산화막(4)을 연삭한다. 산화막(4)을 평탄화 시키는 공정을 통하여 기판의 단면은 제2 폴리실리콘 패턴(2c) 사이에 요철 모양의 산화막(4)이 형성된 모양을 나타낸다.
이후, 표면에 노출된 제2 폴리실리콘 패턴(2c)을 제거한다. 제2 폴리실리콘 패턴(2c)을 제거하는 것은 불소화 에틸렌 프로필렌 솔루션(Fluoronate Ethylen Prophylen Solution : FEP Solution)을 이용하여 식각하는 방법을 이용할 수 있다.
이처럼 산화막(4)이 형성된 바닥면과 동일한 깊이까지 제2 폴리실리콘 패턴(2c)을 제거한 단면은 도 1e에 나타나는 것처럼 폴리실리콘층(2b)에 요철모양의 산화막(4)만이 남는다.
이어서, 산화막(4)을 일정한 두께까지 식각한다. 이 때, 산화막(4)을 식각하는 정도는 도 1f처럼 요철 모양의 내부가 식각되어 폴리실리콘층(2b)이 노출되는 정도까지 시행한다.
이처럼 산화막(4)을 식각하여 도 1f와 같은 산화막 마스크(4a)를 형성한다.
이렇게 형성된 산화막 마스크(4a)는 최종적으로 형성하려고 하는 폴리실리콘 패턴의 마스크 역할을 한다. 즉, 최종적으로 형성하려고 하는 폴리실리콘 패턴(10) 은 산화막 마스크(4a)를 바탕으로 폴리실리콘층(2b)을 선택적으로 식각하여 도 1g와 같이 형성된다.
즉, 이러한 산화막 마스크(4a)는 일반적인 포토리소그라피 공정을 이용하는 것이 아니라, 일차적으로 폴리실리콘 패턴을 형성한 다음에 열산화를 통하여 형성된다. 따라서 미세한 패턴의 마스크를 직접적으로 포토리소그라피 공정을 통해서 얻기 위해 고가의 광학장비를 필요로 하지 않는다. 또한, 산화막(4a)의 두께가 기존의 폴리실리콘을 패터닝하기 위한 마스크의 폭보다 더욱 얇게 형성할 수 있기 때문에 더욱 미세한 패턴의 폴리실리콘 패턴을 형성할 수 있다.
지금까지 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 이처럼 본 발명의 실시예에 의한 폴리실리콘 패턴 형성 방법에 의하면 추가적인 고가의 사진공정 장비가 없이도 미세한 폴리실리콘 패턴을 형성할 수 있다.
본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 이를 위해 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (4)

  1. 포토레지스트 패턴을 이용하여 폴리실리콘막을 선택적으로 식각함으로써 제1 폴리실리콘 패턴을 형성하는 제1 단계와,
    상기 제1 폴리실리콘 패턴에 산화막을 형성함으로써 상기 제1 폴리실리콘 패턴을 상기 산화막과 상기 산화막에 둘러싸여진 제2 폴리실리콘 패턴으로 형성하는 제2 단계와,
    상기 제2 폴리실리콘 패턴의 상면을 노출시키는 제3 단계와,
    상기 산화막을 마스크로 하여 상기 제2 폴리실리콘 패턴을 식각하는 제4 단계와,
    최종적으로 형성하고자 하는 폴리실리콘 패턴의 마스크 역할을 하는 부분을 제외하고 상기 산화막을 제거하여 산화막 패턴을 형성하는 제5 단계와,
    상기 산화막 패턴을 마스크로 하여 상기 폴리실리콘막을 선택적으로 식각하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 패턴 형성 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 제2 단계는 열산화를 이용하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 패턴 형성 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 제3 단계는 평탄화 공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 패턴 형성 방법.
  4. 상기 제5 단계는 이방성 식각 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 패턴 형성 방법.
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