KR0124637B1 - 반도체소자의 격리막 형성방법 - Google Patents

반도체소자의 격리막 형성방법

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 격리막 형성방법에 관한 것으로, 반도체 기판상에 제1절연막을 형성하고 필드영역의 제1절연막위에 제1반도체층을 형성하는 공정과, 전면에 제2절연막을 증착하고 제2절연막위에 감광막을 평탄하게 증착하는 공정과, 상기 감광막 및 제2절연막을 제1반도체층 표면이 노출되도록 에칭백하는 공정과, 상기 감광막을 제거한후 상기 제1반도체층상에 제1산화막과 제1반도체층을 형성하는 공정과, 상기 반도체층 표면을 열산화하여 입자경계면에서 상대적으로 더 두껍게 산화되도록 제2산화막을 형성하는 공정과, 상기 제2산화막을 에치-백하여 입자경계면상에 선택적으로 제2산화막이 잔존하도록 형성하는 공정과 잔존한 상기 제2산화막을 마스크로 하여 제2반도체층을 상기 제3절연막이 노출될때까지 선택적으로 제거하는 공정과, 잔존한 상기 제2반도체층을 마스크로 상기 제2산화막을 제거하고 상기 제1산화막을 상기 제1반도체층이 노출될때까지 선택적으로 제거하는 공정과, 잔존한 상기 제1산화막을 마스크로하여 상기 제2반도체층을 제거하고 상기 제1반도체층을 상기 제1절연막이 노출될때까지 선택적으로 제거한후, 필드이온을 주입하는 공정과, 상기 결과물을 O2 분위기에서 열처리하여 소자격리용 필드산화막과 필드 이온주입층을 형성하는 공정과, 상기 필드산화막을 마스크로 하여 상기 제2절연막과 제2절연막을 제거하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 반도체 소자의 격리막 형성방법은 필드산화막의 형성시 주위의 질화막으로 인해 필드산화막의 부피 팽창이 억제됨을 완화하여 스트레스에 의한 결함의 발생을 줄이며, 이온 주입을 기존 공정보다 더 쉽게 조절하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

반도체 소자의 격리막 형성방법
제1도는 종래 기술에 의한 반도체 소자의 격리막 형성방법을 도시한 단면구조도.
제2도는 본 발명에 의한 반도체 소자의 격리막 형성방법을 도시한 단면구조도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
9 : 실리콘 기판 10 : 제1산화막
11 : 제1폴리실리콘 12 : 제1감광막
13 : 질화막 14 : 제2감광막
15 : 제2산화막 16 : 제2폴리실리콘
17 : 제3산화막 18 : 필드산화막
19 : 보론이온의 확산영역
본 발명은 반도체 소자의 격리막 형성에 관한 것으로 특히, 스트레스에 의한 결함을 줄이기에 적당하도록 한 반도체 소자의 격리막 형성에 관한 것이다.
이중, 종래에 사용했던 반도체 소자의 격리막 형성방법을 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 제1도(a)에 도달한 바와 같이 실리콘기판(1)상에 얇은 산화막(2)을 형성하고 전면에 폴리실리콘(3)을 증착한다. 그리고, 전면에 감광막을 도포하고 노광 및 현상공정으로 필드영역에만 제1감광막(4)이 남도록 패터닝한다. 이어서, 제1도(b)에 도시한 바와 같이 상기 제1감광막(4)을 마스크로 이용하여 상기 폴리실리콘(3)을 선택적으로 제거하고 마스크로 사용된 상기 제1감광막(4)을 제거한후, 전면에 질화막(5)을 증착한다.
다음에 제1도(c)에 도시한 바와 같이 전면에 일정하고도 균일한 두께의 평탄화용 제2감광막(6)을 증착한다. 이어서 제1도(d)에 도시한 바와 같이 상기 폴리실리콘(3)의 높이까지 상기 제2감광막(6)을 에치-백하고 노출된 상기 질화막(5)의 상충 부분을 선택적으로 제거한다. 그리고, 잔존한 제2감광막(6)과 질화막(5)을 마스크로 하여 상기 폴리실리콘(3) 상에 보론(p형)이온을 주입한다.
이어서, 제1도(e)에 도시한 바와 같이 상기 질화막(5)과 폴리실리콘(3)을 마스크로 하여 상기 제2감광막(6)을 완전 제거한다. 다음에 제1도(f)에 도시한 바와 같이 상기 결과물을 O2 분위기에서 열처리하여 필드산화막(7)의 형성과 보론이온의 확산영역(8)을 형성한다. 이어서 제1도(g)에 도시한 바와 같이 상기 필드산화막(7)을 마스크로 이용하여 상기질화막(5)과 산화막(2)을 제거하여 반도체 소자의 격리막을 완성한다.
그러나, 이와같은 종래의 반도체 소자의 격리막형성방법은 필드산화막 형성시, 폴리실리콘의 주위에 형성된 질화막으로 인해 필드산화막의 형성시 부피팽창이 억제되어 스트레스에 의한 결함이 발생하며 피모오스(PMOS)의 경우 인의 산화시 확산불량으로 씨모오스(CMOS) 공정에는 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 스트레스 발생을 억제하고 양호한 확산과 이온주입의 효과를 쉽게 얻을 수 있는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 격리막 형성방법은 반도체 기판상에 제1절연막을 형성하고 필드영역의 제1절연막위에 제1반도체층을 형성하는 공정과, 전면에 제2절연막을 증착하고 제2절연막위에 감광막을 평탄하게 증착하는 공정과, 상기 감광막 및 제2절연막을 제1반도체층 표면이 노출되도록 에치-백하는 공정과, 상기 감광막을 제거한 후 상기 제1반도체층상에 제1산화막과 제2반도체층을 형성하는 공정과, 상기 제2반도체층 표면을 열산화하여 입자 경계면에서 상대적으로 더 두껍게 산화되도록 제2산화막을 형성하는 공정과, 상기 제2산화막을 에치-백하여 입자경계면상에 선택적으로 제2산화막이 잔존하도록 형성하는 공정과, 잔존한 상기 제2산화막을 마스크로 하여 제2반도체층을 마스크로 하여 제2반도체층을 상기 제3절연막이 노출될때까지 선택적으로 제거하는 공정과, 잔존한 상기 제2반도체층을 마스크로 하여 상기 제2산화막을 제거하고 상기 제1산화막을 상기 제1반도체층이 노출될때까지 선택적으로 제거하는 공정과, 잔존한 상기 제1산화막을 마스크로 하여 상기 제2반도체층을 제거하고 상기 제1반도체층을 상기 제1절연막이 노출될때까지 선택적으로 제거한후, 필드이온을 주입하는 공정과, 상기 결과물을 O2 분위기에서 열처리하여 소자 격리용 필드산화막과 필드 이온주입층을 형성하는 공정과, 상기 필드산화막을 마스크로하여 상기 제2절연막과 제2절연막을 제거하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 제2도을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선, 제2도(a)에 도시한 바와같이 실리콘기판(9)상에 얇은 제1산화막(10)을 형성하고 전면에 제1폴리실리콘(11)을 증착한다. 그리고 전면에 감광막을 도포하고 노광 및 현상공정으로 필드영역에만 제1감광막(12)이 남도록 패터닝한다.
이어서, 제2도(b)에 도시한 바와 같이 상기 제1감광막(12)을 마스크로 이용하여 상기 제1폴리실리콘(11)을 선택적으로 제거하고 마스크로 사용된 상기 제1감광막(12)을 제거한 후, 전면에 질화막(13)을 증착한다.
다음에 제2도(c)에 도시한 바와 같이 상기 결과물의 전면에 일정하고도 균일한 두께의 평탄화용 제2감광막(14)을 도포한다. 이어서, 제2도(d)에 도시한 바와 같이 상기 제2감광막(14)을 상기 제1폴리실리콘의 높이까지 에치-백하고 노출된 상기 질화막(5)의 상충 부분을 선택적으로 제거한다. 이어서, 제2도(e)에 도시한 바와 같이 상기 제1폴리실리콘(11)과 질화막(13)을 마스크로하여 잔존한 제2감광막(14)을 제거한후, 상기 결과물을 열처리 공정으로 상기 제1폴리실리콘(11)의 노출된 표면에 제2산화막(15)을 형성한 후 전면에 그레인(Grain)의 형상을 갖는 제2폴리실리콘(16)을 증착한다. 그리고, 상기 제2산화막(15)상에만 남도록 상기 제2폴리실리콘(16)을 선택적으로 제거한다.
이때, 제2폴리실리콘 대신에 비정질실리콘을 증착하고 엑시머 레이져(Eximer Laser)를 이용한 열처리 (Anneal)공정으로 비정질실리콘 폴리실리콘으로 결정화시켜 형성하여도 무방하다.
이어서, 제2도(f)에 도시한 바와 같이 상기 제2폴리실리콘(16)의 표면을 열산화하여 제3산화막(17)을 형성하되 입자 경계면의 골사이에는 더 두껍게 산화되도록 한다. 이어서, 제2도(g)에 도시한 바와 같이 상기 제2산화막(17)을 에치-백하여 입자경계면의 골사이에만 제3산화막(17)이 잔존하도록 형성한다.
이어서, 제2도(h)에 도시한 바와 같이 입자 경계면이 골사이에 잔존한 상기 제3산화막(17)을 마스크로하여 제2폴리실리콘(16)을 제2산화막(15)의 표면이 노출될때까지 건식 식각한다.
이어서 제2도(i)에 도시한 바와 같이 상기 제2폴리실리콘(16)을 마스크로 이용하여 상기 제3산화막(17)을 건식식각하고 또한, 제2산화막을 제1폴리실리콘(11)의 표면이 노출될때까지 건식 식각한다.
이어서 제2도(j)에 도시한 바와 같이 상기 제2산화막(15)을 마스크로 이용하여 상기 제2폴리실리콘(16)을 건식 식각하고 또한, 제1폴리실리콘(11)을 제1산화막(10)의 표면이 노출될때까지 건식 식각한후, 상기 질화막(13)을 마스크로 하여 보론(p형)이온을 주입한다.
이어서 제2도(k)에 도시한 바와 같이 상기 결과물을 O2 분위기에서 열처리하여 필드산화막(18)과 보론이온의 확산영역(19)을 형성한다.
이어서 제2도(l)에 도시한 바와 같이 상기 필드산화막(18)을 마스크로 이용하여 상기 질화막(13)과 제1산화막(10)을 제거하여 반도체 소자의 격리막을 완성한다.
이상에서 상술한 본 발명의 반도체 소자의 격리막 형성방법은 필드산화막의 형성시 주위의 질화막으로 인해 필드산화막의 부피 팽창이 억제됨을 완화한 스트레스에 의한 결함의 발생을 줄이며, 이온 주입을 기존 공정보다 더 쉽게 조절하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 기판상에 제1절연막을 형성하고 필드영역의 제1절연막위에 제1반도체층을 형성하는 공정과, 전면에 제2절연막을 증착하고 제2절연막위에 감광막을 평탄하게 증착하는 공정과, 상기 감광막 및 제2절연막을 제1반도체층 표면이 노출되도록 에치-백하는 공정과, 상기 감광막을 제거한후 상기 제1반도체층상에 제1산화막과 제1반도체층을 형성하는 공정과, 상기 제2반도체층 표면을 열산화하여 입자경계면에서 상대적으로 더 두껍게 산화되도록 제2산화막을 형성하는 공정과, 상기 제2산화막을 에치-백하여 입자경계면상에 선택적으로 제2산화막이 잔존하도록 형성하는 공정과, 상기 제2산화막을 에치-백하여 입자경계면상에 선택적으로 제2산화막이 잔존하도록 형성하는 공정과, 잔존하는 상기 제2산화막을 마스크로 하여 제2반도체층을 상기 제3절연막이 노출될때까지 선택적으로 제거하는 공정과, 잔존하는 제2반도체층을 마스크로 하여 상기 제2산화막을 제거하고 상기 제1산화막을 상기 제1반도체층이 노출될때까지 선택적으로 제거하는 공정과, 잔존한 상기 제1산화막을 마스크로 하여 상기 제1반도체층을 제거하고 상기 제1반도체층을 상기 제1전연막이 노출될때까지 선택적으로 제거한후, 필드이온을 주입하는 공정과, 상기 결과물을 O2 분위기에서 열처리하여 소자격리용 필드산화막과 필드이온주입층을 형성하는 공정과, 상기 필드산화막을 마스크로하여 상기 제2절연막과 제1절연막을 제거하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 소자의 격리막 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2반도체층은 폴리실리콘으로 형성함을 특징으로 하는 반도체 소자의 격리막 형성방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2반도체층은 비정질실리콘을 증착하고 결정화하여 형성함을 특징으로 하는 반도체 소자의 격리막 형성방법.
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