문맥 (context)
본 발명은 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법에 관한 것으로, 특히 CMOS 이미지 센서의 트랜지스터를 구성하는 게이트 전극 형성방법에 관한 것이다.
이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기신호로 변환시키는 반도체 소자이며, 이미지 센서는 크게 전하결합소자(Charge Coupled Device : 이하, CCD라 함)와 CMOS(Complementary MOS) 이미지 센서로 이루어진다.
CCD는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이다.
반면, CMOS 이미지 센서는 반도체의 CMOS 공정을 적용하여 하나의 단위 화소에 하나의 포토 다이오드와 단위 화소 구동을 위한 3개 또는 4개 등의 트랜지스터를 포함한다. 이러한, CMOS 이미지 센서를 구성하는 복수의 트랜지스터는 일반적인 메모리 소자의 트랜지스터와 동일하게 게이트 전극과 소오스/드레인으로 이루어진다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 시모스(CMOS) 이미지 센서의 게이트 전극 형성방법을 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 게이트 산화막(11)을 형성한 후, 게이트 산화막(11) 상에 폴리 실리콘막(12)을 증착한다. 그런 다음, 폴리 실리콘막(12) 상에 산화막 계열의 물질로 이루어진 하드 마스크(13)를 증착한다. 예컨대, LP-TEOS(Low Pressure-Tetra Ethyle Ortho Silicate)로 이루어진 하드 마스크(13)를 증착한다.
이어서, 하드 마스크(13) 상에 반사방지막(ARC; Anti Reflective Coating)으로 SiON막(14)을 증착한다.
이어서, SiON막(14) 상에 포토레지스트(Photoresist)를 도포한 후, 노멀(normal) 마스크를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 소정의 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다.
이어서, 포토레지스트 패턴을 이용한 식각공정을 실시하여 SiON막(14), 하드 마스크(13), 폴리 실리콘막(12) 및 게이트 산화막(11)을 차례로 식각한다. 이로써, 기판(10) 상에는 게이트 산화막(11), 폴리 실리콘막(12), 하드 마스크(13) 및 SiON막(14)이 적층된 구조의 게이트 구조물이 형성된다.
이어서, 게이트 구조물을 덮도록 기판(10) 상에 포토레지스트(Photoresist, 15)를 도포한다. 그런 다음, 리버스(reverse) 마스크를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(15)을 형성한다. 이때, 포토레지스트 패턴(15)은 특정 사이즈 이상의 넓은 패턴의 상부는 오픈시키는 구조로 형성한다. 따라서, 도면상 좌측의 좁은 사이즈를 갖는 게이트 구조물 상부 전체에는 포토레지스트(15)로 덮혀 있고, 우측의 넓은 사이즈를 갖는 게이트 구조물 상부에는 포토레지스트(15)가 일부분만을 덮고 있다.
이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 건식식각공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(15)을 일정 두께 제거하고, 포토레지스트 패턴(15)의 제거로 인해 노출된 SiON막(14)을 제거하기 위한 건식식각공정(16)을 실시하여 SiON막(14)을 식각한다.
여기서, 보통 SiON막(14)을 식각할 때에는 불소(F) 가스를 이용하는데, 이러한 건식식각공정(16)시에는 과도 식각(over-etch)이 발생되어 기판(10) 표면을 덮고 있던 포토레지스트 패턴(15)이 제거되면서 기판(10)에 데미지(damage, ''A'' 부위 참조)를 입히는 문제가 발생한다.
이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, BOE(Buffered Oxide Etchant)를 이용한 습식식각공정을 실시하여 산화막 계열의 하드 마스크(13, 도 1b 참조)를 제거한다. 이로써, 기판(10) 상에는 CMOS 이미지 센서의 트랜지스터를 구성하는 게이트 전극(17)이 형성된다.
여기서, 하드 마스크(13)를 제거하는 이유는, 폴리 실리콘막(12) 상부에 실리사이드(silicide)를 형성하여 게이트의 컨택 저항을 감소시키기 위함이다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
CMOS 이미지 센서의 게이트 전극 형성 공정 중 하드 마스크(13)를 제거하는 목적은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
-
1과제 해석
task_interpretation하드 마스크(13)를 제거하는 기술적 목적을 묻는 질문이다.
-
2정보 추출
information_extraction본문에서 하드 마스크(13)의 제거와 관련된 문장을 탐색한다.
- 하드 마스크(13)를 제거하는 이유는, 폴리 실리콘막(12) 상부에 실리사이드(silicide)를 형성하여 게이트의 컨택 저항을 감소시키기 위함이다.
-
3근거 선택
evidence_selection하드 마스크 제거의 직접적인 이유가 명시된 구절을 선택한다.
- 하드 마스크(13)를 제거하는 이유는, 폴리 실리콘막(12) 상부에 실리사이드(silicide)를 형성하여 게이트의 컨택 저항을 감소시키기 위함이다.
-
4논리 통합
logical_integration하드 마스크 제거 -> 실리사이드 형성 가능 -> 컨택 저항 감소라는 인과 관계를 확인한다.
-
5결론 도출
conclusion_formulation폴리 실리콘막 상부에 실리사이드를 형성하여 게이트의 컨택 저항을 낮추기 위함임을 도출한다.
- 게이트의 컨택 저항을 감소시키기 위함이다.
-
6답변 생성
answer_generation질문에 대해 명확하고 간결하게 답변을 작성한다.
- 폴리 실리콘막(12) 상부에 실리사이드(silicide)를 형성하여 게이트의 컨택 저항을 감소시키기 위함이다.
최종 답변 (final_answer)
폴리 실리콘막(12) 상부에 실리사이드(silicide)를 형성하여 게이트의 컨택 저항을 감소시키기 위함이다.
핵심 해석 (core_interpretation)
하드 마스크를 제거하는 목적은 폴리 실리콘막 상부에 실리사이드(silicide)를 형성하여 게이트의 컨택 저항을 감소시키기 위함이다.