KR0140751B1 - Method of forming trench on semiconductor device - Google Patents
Method of forming trench on semiconductor deviceInfo
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 트렌치 소자분리막 및 그 형성방법에 관한 것으로, 소자의 활성영역과 필드영역으 경계면에 일정폭으로 트렌치를 형성하여 트렌치 내부에 절연막과 전도물질을 매립하고 전도물질에 일정한 전위를 가하므로써 트렌치 소자분자를 형성한 이후, 공정에서의 절연막 식각 공정시 트렌치 내부에 매립된 절연막의 손실을 방지하고 트렌치 하부 소자분리영역의 전위를 일정하게 유지하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a trench isolation layer of a semiconductor device and a method of forming the same. A trench is formed in a predetermined width at an interface between an active area and a field area of a device to fill an insulating film and a conductive material in the trench, and to maintain a constant potential in the conductive material. The present invention relates to a method for preventing the loss of an insulating film embedded in a trench during the insulating film etching process after the formation of the trench element molecules, and maintaining a constant potential of the lower device isolation region in the trench.
Description
제1도는 종래의 방법에 따라 형성되는 모스펫(MOSFET) 구조로서, 게이트전극과 소오스/드레인 전극이 형성되고, 소오스 전극이 기판에 접속되는 구조를 나타내는 레이아웃도.1 is a MOSFET structure formed according to a conventional method, in which a gate electrode and a source / drain electrode are formed, and a source electrode is connected to a substrate.
제2도는 종래의 방법에 따라 형성되는 모스펫의 단면도이며, 제1도의 선 X-X'에 따른 단면도.2 is a cross-sectional view of a MOSFET formed according to a conventional method, taken along the line X-X 'of FIG.
제3도는 본 발명에 따라 형성되는 모스펫 구조로서 게이트 전극과 소오스/드레인 전극이 형성되고 소오스 전극이 기관에 접속되는 구조를 나타낸 레이아웃도.3 is a layout showing a structure in which a gate electrode and a source / drain electrode are formed and a source electrode is connected to an engine as a MOSFET structure formed according to the present invention.
제4a도 내지 제4F도는 본 발명에 의해 형성된 모스펫(MOSFET)의 단면도로서, 제2도의 선 X-X'를 따른 단면도.4A to 4F are cross-sectional views of a MOSFET formed by the present invention, taken along the line X-X 'of FIG.
* 도면의 주요 부분의 대한 부호의 명칭* Names of symbols on the main parts of the drawings
A : 소자분리용 마스크 B : 게이트 전극 마스크A: device isolation mask B: gate electrode mask
C : 활성영역(소자분리용 마스크 A의 안쪽)C: active area (inside of device isolation mask A)
D : 필드영역(소자분리용 마스크 A의 바깥쪽)D: Field area (outside of device isolation mask A)
E : 콘택 마스크 F : 소오스 전극 연결선 마스크E: contact mask F: source electrode connecting line mask
G : 드레인 전극 연결선 마스크 1 : 반도체 기판G: drain electrode connecting line mask 1: semiconductor substrate
2 : 소자분리절연막 3 : 게이트 산화막2 device isolation insulating film 3 gate oxide film
4 : 게이트 전극용 전도물질 4' : 게이트 전극4: conductive material for gate electrode 4 ': gate electrode
5A : 소오스 전극 5B : 드레인 전극5A: source electrode 5B: drain electrode
5C : 기판 전극 6 : 층간절연막5C: substrate electrode 6: interlayer insulating film
7 : 콘택 감광막 패턴 8A : 소오스 전극 연결선7: contact photoresist pattern 8A: source electrode connection line
8B : 드레인 전극 연결선 10 : 트렌치8B: drain electrode connection line 10: trench
11 : 절연막 12 : 전도물질11 insulating film 12 conductive material
13 : 버즈비크13: Burj Bek
본 발명은 반도체 소자의 트렌치 소자분리막 및 그 형성방법에 관한 것으로, 특히 소자의 활성영역과 필드영역의 경계면에 소자분리용 트렌치를 형성하고 그 내부에 절연막과 전돔루질을 매립하고 상기 트렌치 내부에 매립된 전도물질에 일정한 전위를 가하는 소자분리막 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a trench isolation layer and a method of forming the semiconductor device. In particular, a trench for isolation of a device is formed at an interface between an active region and a field region of a device. It relates to a device isolation film forming method of applying a constant potential to the conductive material.
일반적으로 반도체 소자는 집적도의 증가에 따라 활성(active) 소자들 사이를 분리하는 종래의 LOCOS(Local Oxidation of silicon) 방식은 과다한 버즈비크에 의한 활성영역의 미확보 및 소자분리막의 불충분한 깊이 등과 같은 단점으로 집적도 증가의 장애가 된다.In general, the conventional LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method that separates the active devices with the increase in the degree of integration of the semiconductor device has the disadvantages such as insufficient active area due to excessive Buzzbee and insufficient depth of the device isolation film. This increases the level of integration.
이와같은 LOCOS 방식의 단점을 해결하기 위하여 트렌치형 소자분리구조가 개발되었으나 종래의 트렌치형 소자분리구조에 있어서는 트렌치 내부에 형성되는 소자분리절연막을 평탄화하는데 있어서 좁은 폭을 갖는 소자분리영역에서는 용이하게 평탄화 할수 있는데 반하여 넓은 폭을 갖는 소자분리 영역에서는 평탄화 하는데 어려움이 있었다.In order to solve the drawbacks of the LOCOS method, a trench type device isolation structure has been developed, but in the conventional trench type device isolation structure, the device isolation region formed in the trench is easily planarized in a device isolation region having a narrow width. On the other hand, in the device isolation region having a wide width, it was difficult to planarize.
제1도는 종래의 방법에 따라 형성되는 모스펫의 구조로서 게이트 전극과 소오스/드레인 전극이 형성되고 소오스 전극이 기판에 접속되는 구조를 나타낸 레이아웃도이다.1 is a layout of a MOSFET formed according to a conventional method, showing a structure in which a gate electrode and a source / drain electrode are formed, and a source electrode is connected to a substrate.
제2도는 종래의 방법에 따라 형성되는 모스펫의 단면도이며, 레이아웃도인 제1도의 선 X-X'에 따른 단면도로서 반도체 기판(1) 상부에 소자분리 절연막(2), 게이트 전극(4), 소오스/드레인 전극(5A, 5B)을 순차적으로 형성하고 그 상부에 전체적으로 층간절연막(6)을 적층한 후, 감광막 패턴(도시안 됨) 및 식각공정으로 콘택을 형성한 다음 소오스 전극 연결선(8A)과 드레인 전극 연결선(8B)을 형성한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a MOSFET formed according to a conventional method, and is a cross-sectional view taken along the line X-X 'of FIG. 1, which is a layout diagram. The device isolation insulating film 2, the gate electrode 4, Source / drain electrodes 5A and 5B are sequentially formed, and an interlayer insulating film 6 is entirely stacked thereon, then a contact is formed by a photoresist pattern (not shown) and an etching process, followed by source electrode connection lines 8A. And cross-sectional view where the drain electrode connecting line 8B is formed.
상기와 같은 종래의 LOCOS 방식은 과다한 버즈비크(13)에 의해 활성영역의 미확보 및 소자 분리막의 불충분한 깊이등의 문제점으로 집적도의 증가에 장애가 된다.The conventional LOCOS method is an obstacle to an increase in the density due to problems such as insufficient active area and insufficient depth of the device isolation layer due to excessive buzz beak 13.
따라서, 본 발명은 트렌치 소자분리막을 소자의 활성영역과 필드영역의 경계면에 일정폭으로 형성함으로써 트렌치 내부에 형성되는 소자분리절연막을 용이하게 평탄화 할 수 있으며, 트렌치 내부에 절연막과 전도물질로 매립하고 상기 트렌치 내부에 매립된 전도물질에 일정한 전위를 유지하게 하여 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 트렌치 소자분리막 및 그 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention can easily planarize the device isolation insulating film formed inside the trench by forming the trench isolation layer in a predetermined width at the interface between the active region and the field region of the device, and fill the trench with an insulating film and a conductive material. It is an object of the present invention to provide a trench isolation layer of a semiconductor device and a method for forming the same, which can improve device characteristics by maintaining a constant potential in a conductive material embedded in the trench.
이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 트렌치 소자분리막은,In order to achieve the above object, a trench device isolation film of a semiconductor device according to the present invention,
반도체 소자의 트렌치 소자 분리막에 있어서,In the trench isolation film of a semiconductor device,
소자분리용 트렌치가 소자의 활성영역과 필드영역의 경계면에 구비되고,Device isolation trenches are provided at the interface between the active and field regions of the device,
상기 트렌치 표면에 절연막이 구비되고,An insulating film is provided on the trench surface,
상기 트렌치 내부에 일정전위를 갖는 전도물질이 매립되어 구비되는 것을 특징으로 한다.A conductive material having a predetermined potential is embedded in the trench.
또한, 이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체 소자의 트렌치 소자분리막 형성방법은,In addition, in order to achieve the above object, a trench device isolation film forming method of a semiconductor device according to the present invention,
반도체 소자의 트렌치 소자분리막 형성방법에 있어서,In the trench device isolation film forming method of a semiconductor device,
반도체기관 상부의 활성영역과 필드영역 경계면에 트렌치를 형성하는 공정과,Forming a trench in an interface between an active region and a field region in the upper part of the semiconductor organ,
상기 트렌치 표면에 절연막을 일정두께 형성하는 공정과,Forming a thickness of an insulating film on the trench surface;
상기 절연막 상부에 전도물질을 매립하는 공정과,Embedding a conductive material on the insulating film;
상기 전도물질을 에치백하여 트렌치 내부에만 전도물질을 남기는 공정과,Etching the conductive material and leaving the conductive material only inside the trench;
상기 반도체기판에 게이트 전극, 소오스/드레인 전극, 기판 전극을 형성하는 공정과,Forming a gate electrode, a source / drain electrode and a substrate electrode on the semiconductor substrate;
전체표면상부에 층간절연막을 적층하고 패터닝하는 공정과,Laminating and patterning an interlayer insulating film over the entire surface;
상기 소오스 전극과 드레인 전극, 기판 전극 그리고 트렌치 내의 전도물질에 연결선을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.And forming a connection line on the source electrode, the drain electrode, the substrate electrode, and the conductive material in the trench.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제3도는 본 발명에 의해 형성된 모스펫의 구조로서 게이트 전극과 소오스/드레인 전극이 형성되고 소오스 전극이 기관에 접속되는 구조를 나타낸 레이아웃도이다.3 is a layout diagram showing a structure in which a gate electrode and a source / drain electrode are formed as a structure of a MOSFET formed by the present invention, and a source electrode is connected to an engine.
제4a도 내지 제4F도는 본 발명에 의해 형성된 모스펫의 단면도이며, 레이아웃도인 제3도의 절단선 X-X'의 단면도이다.4A to 4F are cross-sectional views of the MOSFET formed by the present invention, and are cross-sectional views taken along the line X-X 'of FIG. 3 which is a layout diagram.
제4a도를 참조하면, 반도체 기판(1) 상부의 활성영역(C)과 필드영역(D)의 경계면에 일정폭을 갖는 트렌치(10)를 형성한다.Referring to FIG. 4A, a trench 10 having a predetermined width is formed on an interface between the active region C and the field region D on the semiconductor substrate 1.
제4b도를 참조하면, 전체적으로 일정두께의 절연막(11)과 충분히 두꺼운 전도물질(12)을 형성하여 상기 트렌치(10) 내부를 매립한다. 이때, 상기 전도물질(12)은 실리콘막을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 4B, the trench 10 is filled with the insulating film 11 and the sufficiently thick conductive material 12 having a predetermined thickness as a whole. In this case, the conductive material 12 may use a silicon film.
제4c도를 참조하면, 상기 전도물질(12)을 에치백(etch back)하여 트렌치(10) 내부에만 전도물질(12)이 남도록 한다.Referring to FIG. 4C, the conductive material 12 is etched back so that the conductive material 12 remains only inside the trench 10.
제4d도를 참조하면, 게이트 산화막(3)과 게이트 전극용 전도물질(4)을 적층한다.Referring to FIG. 4D, the gate oxide film 3 and the conductive material 4 for the gate electrode are stacked.
제4e도를 참조하면, 게이트 전극(4')과 소오스/드레인 전극(5A, 5B) 및 기판 전극(5C)을 형성하고 층간절연막(6)을 적층한 후, 콘택 감광막 패턴(7)을 형성한다.Referring to FIG. 4E, after forming the gate electrode 4 ', the source / drain electrodes 5A and 5B, the substrate electrode 5C, and stacking the interlayer insulating film 6, the contact photoresist film pattern 7 is formed. do.
이때, 상기 소오스 전극에 형성되는 콘택 감광막 패턴(7)은 소오스 전극(5A)과 트렌치(10) 내의 전도물질(12), 기판전극(5C)을 동시에 노출시키며 목적에 따라 별도로 분리할 수 있다.In this case, the contact photoresist pattern 7 formed on the source electrode simultaneously exposes the source electrode 5A, the conductive material 12 and the substrate electrode 5C in the trench 10, and may be separated separately according to the purpose.
제4f도를 참조하면, 콘택 감광막 패턴(7)을 이용한 식각공정으로 상기 층간절연막(6)을 식각하여 소오스 전극(5A)과 드레인 전극(5B), 기판 전극(5C), 그리고 트렌치 내 전도물질(12)에 콘택홀을 형성하고, 상기 소오스 전극(5A)과 트렌치(10) 내의 전도물질(12) 및 기판전극(5C)에 소오스 전극 연결선(8A)을 형성하고, 드레인 전극(5B)에 드레인 전극 연결선(8B)을 형성한다. 여기서, 상기 소오스 전극(5A)과 반도체 기판(1)의 전위를 다르게 사용하는 경우에 있어서, 트렌치(10) 내의 전도물질(12)은 기판 전극(5C)과 연결시킬 수 있으며 별도로 트렌치(10) 내의 전도물질(12)에 일정전위를 가하게 할 수도 있다.Referring to FIG. 4F, the interlayer insulating layer 6 is etched by an etching process using the contact photoresist pattern 7 to etch the source electrode 5A, the drain electrode 5B, the substrate electrode 5C, and the conductive material in the trench. A contact hole is formed in (12), and a source electrode connecting line (8A) is formed in the conductive material (12) and the substrate electrode (5C) in the source electrode (5A) and the trench (10), and in the drain electrode (5B). The drain electrode connection line 8B is formed. In this case, when the potentials of the source electrode 5A and the semiconductor substrate 1 are used differently, the conductive material 12 in the trench 10 may be connected to the substrate electrode 5C, and the trench 10 may be separately. It is also possible to apply a constant potential to the conductive material 12 in the interior.
한편, 상기 반도체기판(1)이 피형(p-type)인 경우 트렌치(10)내에 매립된 전도물질이 반도체기판의 전위에 비해 낮은 전위가 가해지고, 엔형(n-type)인 경우 트렌치 내에 매립된 전도물질이 반도체기판의 전위에 비해 높은 전위가 가해진다.On the other hand, when the semiconductor substrate 1 is p-type, a conductive material embedded in the trench 10 has a lower potential than that of the semiconductor substrate, and when the semiconductor substrate 1 is n-type, it is embedded in the trench. The conductive material is applied with a higher potential than that of the semiconductor substrate.
그리고, 상기 트렌치(10) 내에 매립된 전도물질(12)은, 모스펫 구조의 기판 전극(5C)이나 소오스 전극(5A)에 연결되어 일정전위가 가해지거나, 모스펫 구조의 기판 전극(5C)과 소오스 전극(5A)에 연결되어 일정전위가 가해진다.The conductive material 12 embedded in the trench 10 is connected to the substrate electrode 5C or the source electrode 5A of the MOSFET structure and applied with a constant potential, or the substrate electrode 5C and the source of the MOSFET structure are sourced. Connected to the electrode 5A, a constant potential is applied.
또한, 필드영역의 게이트 전극 하부에 소자분리용 트렌치(10)가 형성될 수 있다.In addition, an isolation trench 10 may be formed under the gate electrode of the field region.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 소자의 트렌치 소자분리막 및 그 형성방법은, 트렌치형 소자분리막을 소자의 활성영역과 필드영역의 경계면에 일정폭으로 형성함으로써 트렌치 내부에 형성되는 소자분리절연막을 용이하게 평탄화 할 수 있으며, 특히 소자분리용 트렌치 내부에 절연막과 전도물질을 매립하고 상기 트렌치 내부에 매립된 전도물질에 일정한 전위를 가함으로써 트렌치 소자 분리를 형성한 이후, 공정에서의 절연막 식각 공정시 트렌치 내부에 매립된 절연막의 손실을 방지하고 트렌치 하부의 소자분리영역의 전위를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the trench isolation layer of the semiconductor device and the method of forming the semiconductor device according to the present invention provide a device isolation insulating film formed in the trench by forming the trench isolation layer at a predetermined width between the active region and the field region of the device. After the trench isolation is formed by embedding the insulating film and the conductive material in the trench for device isolation and applying a constant potential to the conductive material embedded in the trench, the insulating film is etched in the process. The loss of the insulating layer embedded in the trench can be prevented and the potential of the device isolation region under the trench can be kept constant.
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KR1019930031833A KR0140751B1 (en) | 1993-12-31 | 1993-12-31 | Method of forming trench on semiconductor device |
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KR1019930031833A KR0140751B1 (en) | 1993-12-31 | 1993-12-31 | Method of forming trench on semiconductor device |
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