KR20050033681A - 포토 마스크 정렬키 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토 마스크 정렬키 형성방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 포토 마스크 정렬키 형성방법은, 트렌치 내에 산화막이 매립된 구조의 정렬키 형성 영역과 소자가 형성될 이온주입 영역을 구비한 실리콘 기판 상에 상기 정렬키 형성 영역을 노출시키는 키 오픈 마스크를 형성하는 단계와, 상기 노출된 정렬키 형성 영역의 산화막 소정 두께를 식각하는 단계를 포함하는 포토 마스크 정렬키 형성방법에 있어서, 상기 키 오픈 마스크는 상기 이온주입 영역에 대한 이온주입 공정시의 마스크 형성 단계에서 우선 상기 정렬키 형성 영역의 감광막 부분만을 선택적으로 노광하여 형성하고, 그런다음, 이온주입 마스크는 상기 선택적 노광이 이루어진 감광막을 재차 노광하여 형성하며, 상기 노출된 정렬키 형성 영역의 산화막 소정 두께의 식각은 습식 식각으로 진행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 웰 형성을 위한 이온주입 공정에서 포토 마스크 정렬키의 오픈 공정을 함께 진행하므로써, 상기 정렬키 오픈 공정을 별도로 진행할 필요가 없으며, 이에 따라, 포토 마스크 정렬키 형성시의 공정 단순화를 이룰 수 있다.

Description

포토 마스크 정렬키 형성방법{Method for forming photo mask align key}

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 게이트 공정에서 포토 마스크의 정렬을 위해 사용하기 위한 포토 마스크 정렬키 형성방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 반도체 소자는 복수의 층으로 이루어지는 다층 구조를 갖는다. 따라서, 다층 구조의 반도체 소자를 제조함에 있어, 특정 층과 그 하부에 형성되어 있거나 상부에 형성하게 되는 다른 층과의 오버레이(overlay) 정확성, 즉, 정렬도(alignment)가 크게 요구된다.

이에, 통상의 반도체 제조 공정에서는 전(前) 공정에서 형성시킨 레이어와 현(現) 공정에서 형성한 레이어간의 정렬 상태를 파악 및 보정하기 위한 오버레이 측정 패턴을 설치하고 있다. 이러한 오버레이 측정 패턴은 다이(Die) 사이를 분할하는 웨이퍼의 스크라이브 라인(Scribe line) 내에 설치하는 것이 보통이다.

한편, 상기한 반도체 소자를 제조함에 있어, 콘택홀을 포함한 각종 도전 패턴들은 포토리소그라피(이하, "포토") 공정을 통해 형성하는 것이 일반적이다. 이러한 포토 공정은, 주지된 바와 같이, 피식각층 상에 감광막을 도포하는 공정과 상기 감광막을 포토 마스크를 이용해서 노광하는 공정 및 상기 노광된 감광막을 현상하는 공정을 포함하며, 이렇게 형성된 감광막 패턴을 이용해서 피식각층을 식각함에 따라 콘택홀을 포함한 각종 도전 패턴들을 형성하게 된다.

여기서, 상기 노광 공정을 수행하기 위해서는 포토 마스크의 정확한 정렬이 필요하다. 이것은 전술한 바와 같이 다층 구조의 반도체 소자를 제조함에 있어 상하부층들간의 오버레이 정확도가 크게 요구되기 때문이다.

이에, 통상의 반도체 제조 공정에서는 웨이퍼의 스크라이브 라인에 상기한 오버레이 측정 패턴과 더불어 포토 마스크의 정렬을 위한 포토 마스크 정렬용 정렬키를 삽입시키고 있으며, 이러한 정렬키는 이전 공정에서 형성해준다.

예컨데, 게이트 형성시에 사용될 정렬키는 소자분리(Isolation) 공정의 완료 후, 웰 형성을 위한 5번의 이온주입(Well formation implantation) 공정을 진행하기 전에 형성한다.

자세하게, 게이트 공정에서 사용될 포토 마스크 정렬용 정렬키를 형성함에 있어, 종래의 반도체 제조 공정에서는 소자분리 공정의 완료 후, 정렬키 오픈 공정을 진행하며, 그런다음, 웰 형성을 위한 5번의 이온주입 공정 및 게이트 형성 공정을 차례로 진행한다. 이때, 정렬키는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(1)의 정렬키 형성 영역(A)에 키 오픈 마스크(4)를 형성한 후, 건식식각을 통해 트렌치(2)에 매립된 절연막, 예컨데, HDP-산화막(3)의 소정 두께를 제거하고, 그리고나서, 상기 키 오픈 마스크의 스트립(strip) 및 세정(cleaning)을 차례로 수행하는 것에 의해, 도 1b에 도시된 바와 같이, 단차의 형태로 형성된다.

이와 같은 정렬키(10)는 실리콘 기판(1)과 HDP-산화막(3)간의 단차로 인해, 후속하는 게이트 마스크 공정시 정렬 시그널을 얻을 수 있다.

그러나, 전술한 종래의 포토 마스크 정렬키 형성방법은, 별도의 키 오픈 마스크 형성 공정 및 이를 이용한 건식 식각 공정을 추가로 수행해야 하는 바, 공정상의 번거로움이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공정 단순화를 이룰 수 있는 포토 마스크 정렬키 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 트렌치 내에 산화막이 매립된 구조의 정렬키 형성 영역과 소자가 형성될 이온주입 영역을 구비한 실리콘 기판 상에 상기 정렬키 형성 영역을 노출시키는 키 오픈 마스크를 형성하는 단계와, 상기 노출된 정렬키 형성 영역의 산화막 소정 두께를 식각하는 단계를 포함하는 포토 마스크 정렬키 형성방법에 있어서, 상기 키 오픈 마스크는 상기 이온주입 영역에 대한 이온주입 공정시의 마스크 형성 단계에서 우선 상기 정렬키 형성 영역의 감광막 부분만을 선택적으로 노광하여 형성하고, 그런다음, 이온주입 마스크는 상기 선택적 노광이 이루어진 감광막을 재차 노광하여 형성하며, 상기 노출된 정렬키 형성 영역의 산화막 소정 두께의 식각은 습식 식각으로 진행하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 정렬키 형성방법을 제공한다.

여기서, 상기 산화막 식각량은 1Å 이상으로 하며, 또한, BOE 용액 또는 희석된 HF 용액(0.5%∼49%)을 이용하여 진행한다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명의 기술적 원리를 설명하면 다음과 같다.

게이트 공정에서 사용될 포토 마스크 정렬키를 형성함에 있어, 소자분리 공정 후, 그리고, 웰 형성 이온주입 공정 전, 키 오픈 마스크 형성 및 이를 이용한 건식 식각 공정을 별도로 진행하여 상기 포토 마스크 정렬키를 형성하면, 상기 키 오픈 마스크 형성 및 건식 식각 공정의 추가로 인해 공정 단계의 증가가 유발된다.

따라서, 본 발명은 상기 키 오픈 마스크 형성 공정 및 이를 이용한 건식 식각 공정을 별도의 공정으로 추가 진행하지 않고, 웰 형성 이온주입 공정에서 함께 진행하므로써, 상기 공정 단계의 증가 문제를 해결한다.

자세하게, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 포토 마스크 정렬키 형성방법을 포함한 웰 형성 이온주입 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

도 2a를 참조하면, 공지의 STI 공정에 따라 소자분리 공정이 수행된 실리콘 기판(21)을 마련한다. 이때, 웨이퍼의 스크라이브 라인 일부분에 해당하는 실리콘 기판(21)의 정렬키 형성 영역(A)에는 트렌치(22)가 형성되며, 이 트렌치(22)는 절연막, 예컨데, HDP-산화막(23)으로 매립된다. 여기서, 상기 트렌치(22) 및 HDP-산화막(23)은 셀 영역에 액티브 영역(이하, 이온주입 영역)(B)을 한정하기 위한 소자분리 공정에서 함께 형성해 준 것으로 이해될 수 있다.

다음으로, 웰 형성을 위한 5번의 이온주입 공정, 즉, DNW(Deep N-Well) 마스크/이온주입, CW(Cell-Well) 마스크/이온주입, NW(N-Well) 마스크/이온주입, PW(P-Well) 마스크/이온주입 및 N-CH Vt(N-채널 문턱전압 조절) 마스크/이온주입을 수행함에 있어, 먼저, 공지의 공정에 따라 상기 DNW 마스크/이온주입을 수행한다. 그런다음, CW 마스크를 형성하기 위해 실리콘 기판(21)의 정렬키 형성 영역(A) 및 이온주입 영역(B)을 포함한 전 영역 상에 감광막(24)을 도포한다. 이어서, 감광막(24)을 노광함에 있어, 정렬키 형성 영역만을 노광한 후, 노광된 감광막(24)에 대한 현상을 행하여 정렬키 형성 영역(A)을 노출시키는 키 오픈 마스크(24a)를 형성한다.

도 2b를 참조하면, 노출된 정렬키 형성 영역(A)에서의 HDP-산화막(23)의 일부 두께를 습식 식각으로 제거하고, 이를 통해, 실리콘 기판(21)과 잔류된 HDP-산화막(23)간의 단차를 주어 정렬키(30)를 형성한다. 이때, 상기 HDP-산화막(23)의 습식 식각은 BOE(Buffered Oxide Etchant) 용액 또는 HF의 함유량이 0.5% 이상인 희석된 HF 용액(0.5%∼49%)을 이용하여 진행하며, 또한, 그 식각량은 1Å 이상으로 한다.

도 2c를 참조하면, 상기 이온주입 영역(B)을 덮고 있는 감광막 부분에 대해 CW 이온주입이 필요한 영역을 노광한 후, 노광된 감광막에 대한 현상을 행하여 이온주입 영역(B)을 노출시키는 이온주입 마스크(24b)를 형성한다. 그런다음, 상기 이온주입 마스크(24b)에 의해 가려지지 않은 기판 영역 내에 CW 이온주입을 수행한다.

이후, 도시하지는 않았으나, 키 오픈 마스크 및 이온주입 마스크의 스트립 공정을 진행한 후, 세정 공정을 진행한다. 그리고나서, 상기 기판 결과물에 대해 NW 마스크/이온주입, PW 마스크/이온주입 및 N-CH Vt) 마스크/이온주입을 차례로 진행한다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 키 오픈 마스크 형성 공정 및 건식 식각 공정을 별도로 진행하지 않고, 웰 형성을 위한 이온주입 공정중 CW 마스크/이온주입 공정시에 함께 진행함으로써, 별도의 키 오픈 공정을 진행하지 않아도 되며, 이에 따라, 종래 문제로 대두된 공정 단계의 증가를 해결할 수 있다.

한편, 전술한 본 발명의 실시예에서는 키 오픈 공정 및 HDP-산화막 식각을 CW 마스크/이온주입 공정시에 수행하였지만, 상기 DNW 마스크/이온주입 공정, NW 마스크/이온주입 공정, PW 마스크/이온주입 공정, 또는, N-CH Vt 마스크/이온주입 공정 모두에서 진행 가능하다.

또한, 마스크로 사용되는 감광막은 네가티브형 및 포지티브형 모두가 사용 가능하다.

게다가, HDP-산화막 습식 식각후의 건조시에는 표면 장력 기울기(surface tension gradient) 효과를 이용한 건조기를 사용하거나, 또는, 스핀 건조기를 사용하여 진행한다.

이상에서와 같이, 본 발명은 웰 형성을 위한 이온주입 공정에서 포토 마스크 정렬키의 오픈 공정을 함께 진행하므로써, 상기 정렬키 오픈 공정을 별도로 진행할 필요가 없으며, 이에 따라, 포토 마스크 정렬키 형성시의 공정 단순화를 이룰 수 있다.

기타, 본 발명은 그 요지가 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 포토 마스크 정렬키 형성방법을 설명하기 위한 단면도.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 포토 마스크 정렬키 형성방법을 포함한 웰 형성 이온주입 공정을 설명하기 위한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

21 : 실리콘 기판 22 : 트렌치

23 : HDP-산화막 24 : 감광막

24a : 키 오픈 마스크 24b : 이온주입 마스크

30 : 정렬키 A : 정렬키 형성 영역

B : 이온주입 영역

Claims (3)

1. 트렌치 내에 산화막이 매립된 구조의 정렬키 형성 영역과 소자가 형성될 이온주입 영역을 구비한 실리콘 기판 상에 상기 정렬키 형성 영역을 노출시키는 키 오픈 마스크를 형성하는 단계와, 상기 노출된 정렬키 형성 영역의 산화막 소정 두께를 식각하는 단계를 포함하는 포토 마스크 정렬키 형성방법에 있어서,

   상기 키 오픈 마스크는 상기 이온주입 영역에 대한 이온주입 공정시의 마스크 형성 단계에서 우선 상기 정렬키 형성 영역의 감광막 부분만을 선택적으로 노광하여 형성하고, 그런다음, 이온주입 마스크는 상기 선택적 노광이 이루어진 감광막을 재차 노광하여 형성하며, 상기 노출된 정렬키 형성 영역의 산화막 소정 두께의 식각은 습식 식각으로 진행하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 정렬키 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 산화막 식각량은 1Å 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 정렬키 형성방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 산화막 식각은

   BOE 용액 또는 희석된 HF 용액(0.5%∼49%)을 이용하여 진행하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 정렬키 형성방법.