KR100215699B1 - Method for isolating semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법에 관한 것으로, N웰 및 P웰이 구비되고, 그 상부에 각각 감광막 패턴이 형성된 반도체 기판을 제공하는 단계; 반도체 기판의 소정 영역에 트랜치를 형성하기 위하여 감광막 패턴을 식각 마스크로 하는 식각 공정을 수행하는 단계; 감광막 패턴을 제거하는 단계; 전체 상부에 열산화막 및 고유전율 절연막을 순차적으로 형성하는 단계; 트랜치가 매립되도록 SOG막을 증착 및 경화시기는 단계; 상기 고유전율 절연막이 노출되도록 SOG막을 식각하는 단계; 전체 상부에 질산화막을 형성하는 단계; 트랜치 사이의 반도체 기판영역을 노출시키기 위하여 질산화막 및 고유전율 절연막을 식각하는 단계; 및 노출된 반도체 기판 상에 게이트 산화막, 게이트 전극 및 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for forming a device isolation layer of a semiconductor device, comprising: providing a semiconductor substrate having N wells and P wells and having a photoresist pattern formed thereon; Performing an etching process using the photoresist pattern as an etching mask to form trenches in a predetermined region of the semiconductor substrate; Removing the photoresist pattern; Sequentially forming a thermal oxide film and a high dielectric constant insulating film on the whole; Depositing and curing the SOG film to fill the trench; Etching the SOG film to expose the high dielectric constant insulating film; Forming a nitric oxide layer on the whole; Etching the nitride oxide film and the high dielectric constant insulating film to expose the semiconductor substrate region between the trenches; And forming a gate oxide film, a gate electrode, and a source / drain electrode on the exposed semiconductor substrate.
Description
본 발명은 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체 소자의 활성 영역 사이를 분리시키기 위한 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a device isolation film of a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a device isolation film of a semiconductor device for separating between active regions of a semiconductor device.
반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 소자와 소자 사이를 격리 또는 절연시키기 위하여 산화 또는 트랜치에 의한 소자 분리 공정이 실시되며, 이러한 소자 분리 공정으로는 산화를 통하여 소자들 사이에 두꺼운 산화물층을 제공하여 소자들 사이를 분리시키는 로코스(LOCOS : LOCal Oxidation Silicon) 기술이 주로 이용되고 있다.In the manufacturing process of a semiconductor device, a device isolation process by oxidation or a trench is performed to isolate or insulate the device from the device, and in such a device isolation process, a thick oxide layer is provided between devices through oxidation. LOCOS (LOCal Oxidation Silicon) technology that separates them is mainly used.
그러나, 로코스 기술을 이용한 소자 분리 방법은, 소자 분리막을 형성하기 위한 열산화 공정시, 버드 빅(bird's beak)의 발생으로 인하여 소자의 활성 영역이 감소되는 문제점이 있으며, 이는 궁극적으로 반도체 장치의 집적도 및 전기적 특성을 떨어뜨리는 원인으로 작용하게 된다.However, the device isolation method using LOCOS technology has a problem in that the active area of the device is reduced due to the occurrence of bird's beak during the thermal oxidation process for forming the device isolation layer, which ultimately results in the semiconductor device. It acts as a cause of lowering the degree of integration and electrical properties.
상기 문제점을 해결하기 위한 종래의 다른 방법을 도 lA 내지 도 1E 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Another conventional method for solving the above problem will be described with reference to FIGS. 1A to 1E.
도 1A 를 참조하면, 통상의 이온 주입에 의해 반도체 기판(l) 내에 N웰(2) 및 P웰(3)이 형성되고, N웰(2) 및 P웰(3) 상에 각각 감광막 패턴(4)이 형성된다.Referring to FIG. 1A, an N well 2 and a P well 3 are formed in a semiconductor substrate 1 by a conventional ion implantation, and a photoresist pattern on the N well 2 and the P well 3 is formed, respectively. 4) is formed.
도 1B 를 참조하면, 감광막 패턴(4)을 식각 마스크로 하는 식각 공정에 의하여 반도체 기판(1)에 소정 깊이의 트랜치(5)가 형성된다.Referring to FIG. 1B, a trench 5 having a predetermined depth is formed in the semiconductor substrate 1 by an etching process using the photoresist pattern 4 as an etching mask.
도 1C 를 참조하면, 감광막 패턴(4)이 제거되고, 전체 상부에 열산화막(6)이 형성되고, 그리고 나서, 열산화막(6) 상부에 트랜치(5)가 매립되도록 SOG막(7)이 증착 및 경화된다.Referring to FIG. 1C, the SOG film 7 is removed so that the photoresist pattern 4 is removed, the thermal oxide film 6 is formed over the entire top, and then the trench 5 is buried over the thermal oxide film 6. Is deposited and cured.
도 1D 를 참조하면, 화학적기계연마법(chemical mechenical polishing)에 의하여 트랜치(5) 영역을 제외한 나머지 영역의 SOG막(7) 및 열산화막(6)이 제거되고, 이로 인하여, 반도체 기판(1)이 노출된다.Referring to FIG. 1D, the SOG film 7 and the thermal oxide film 6 in the remaining regions except for the trench 5 region are removed by chemical mechanical polishing, whereby the semiconductor substrate 1 is removed. Exposed.
도 1E 를 참조하면, 노출된 반도체 기판(1) 상에 게이트 산화막(8)이 형성되고, 게이트 산화막(8) 상에 게이트 전극(9)이 형성되고, 게이트 산화막(8) 하부의 반도체 기판(1) 영역에 게이트 전극(9)을 이온 주입 마스크로 하는 불순물 이온 주입에 의하여 소오스/드레인 접합 영역(10)이 형성된다.Referring to FIG. 1E, the gate oxide film 8 is formed on the exposed semiconductor substrate 1, the gate electrode 9 is formed on the gate oxide film 8, and the semiconductor substrate under the gate oxide film 8 is formed. 1) A source / drain junction region 10 is formed in the region by impurity ion implantation using the gate electrode 9 as an ion implantation mask.
그러나, 상기와 같은 종래 기술은, 트랜치를 매립하기 위해서 SOG막이 사용되는데, 이러한 SOG막은 게이트 산화막을 형성하기 위한 열공정시, SOG막에 함유된 유기물들의 분해로 인하여, 게이트 산화막의 특성을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.However, in the prior art as described above, an SOG film is used to fill the trench, which degrades the characteristics of the gate oxide film due to decomposition of organic matter contained in the SOG film during the thermal process for forming the gate oxide film. There was this.
따라서, 본 발명은 트랜치 내부벽에 고유전율을 갖는 절연막을 형성하고, 상기 절연막에 의해 SOG막을 감싸도록 형성함으로써, SOG막에 의한 게이트 산화막의 특성 저하를 방지하여 반도체 소자의 절연 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention forms an insulating film having a high dielectric constant on the inner wall of the trench and surrounds the SOG film by the insulating film, thereby preventing deterioration of the characteristics of the gate oxide film caused by the SOG film, thereby improving the insulating properties of the semiconductor device. An object of the present invention is to provide a method for forming a device isolation film of a semiconductor device.
도 1A 내지 도 1E 는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 설명하기 위한 단면도.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of forming a device isolation film of a semiconductor device according to the prior art.
도 2A 내지 도 2G 는 본 발명에 따른 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 설명하기 위한 단면도.2A to 2G are cross-sectional views for explaining a device isolation film forming method of a semiconductor device according to the present invention.
도 3A 내지 도 3G 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 설명하기 위한 단면도.3A to 3G are cross-sectional views illustrating a method of forming a device isolation film of a semiconductor device in accordance with a second embodiment of the present invention.
도 4A 내지 도 4G 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 설명하기 위한 단면도.4A to 4G are cross-sectional views illustrating a method of forming a device isolation film of a semiconductor device in accordance with a third embodiment of the present invention.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
11, 31, 51 : 반도체 기판 12, 32, 52 : N웰11, 31, 51: semiconductor substrate 12, 32, 52: N well
13, 33, 53 : P웰 14, 34, 56 : 감광막 패턴13, 33, 53: P-well 14, 34, 56: photosensitive film pattern
15, 35, 57 : 트랜치 16, 58 : 열산화막15, 35, 57: trench 16, 58: thermal oxide film
17 : Ta2O5막 18, 37, 59 : SOG막17: Ta 2 O 5 film 18, 37, 59: SOG film
19, 38 : 질산화막 20, 39, 61 : 게이트 산화막19, 38: nitride oxide film 20, 39, 61: gate oxide film
21, 40, 62 : 게이트 전극 22, 41, 63 : 소오스/드레인 전극21, 40, 62: gate electrodes 22, 41, 63: source / drain electrodes
36 : 제 1 질산화막 38 : 제 2 질산화막36: first nitric oxide film 38: second nitric oxide film
54 : 패드 산화막 55 : 폴리실리콘막54: pad oxide film 55: polysilicon film
58' : 변형 질산화막 60 : 플라즈마 보조 질산화막58 ': modified nitric oxide film 60: plasma assisted nitric oxide film
상기와 같은 목적은, N웰 및 P웰이 구비되고, 그 상부에 각각 감광막 패턴이형성된 반도체 기판을 제공하는 단계; 반도체 기판의 소정 영역에 트랜치를 형성하기 위하여 감광막 패턴을 식각 마스크로 하는 식각 공정을 수행하는 단계; 감광막 패턴을 제거하는 단계; 전체 상부에 열산화막 및 고유전율 절연막을 순차적으로 형성하는 단계; 트랜치가 매립되도록 SOG막을 증착 및 경화시키는 단계; 상기 고유전율 절연막이 노출되도록 SOG막을 식각하는 단계; 전체 상부에 질산화막을 형성하는단계; 트랜치 사이의 반도체 기판 영역을 노출시기기 위하여 질산화막 및 고유전율절연막을 식각하는 단계; 및 노출된 반도체 기판 상에 게이트 산화막, 게이트 전극 및 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법에 의하여 달성된다.The above object is provided with a semiconductor substrate having N wells and P wells, each having a photoresist pattern formed thereon; Performing an etching process using the photoresist pattern as an etching mask to form trenches in a predetermined region of the semiconductor substrate; Removing the photoresist pattern; Sequentially forming a thermal oxide film and a high dielectric constant insulating film on the whole; Depositing and curing the SOG film to fill the trench; Etching the SOG film to expose the high dielectric constant insulating film; Forming a nitric oxide film on the entire upper portion; Etching the nitride oxide film and the high dielectric constant film to expose the semiconductor substrate region between the trenches; And forming a gate oxide film, a gate electrode, and a source / drain electrode on the exposed semiconductor substrate.
또한, 상기와 같은 목적은, N웰 및 P웰이 구비되고, 그 상부에 각각 감광막패턴이 형성된 반도체 기판을 게공하는 단계; 반도체 기판의 소정 영역에 트랜치를 형성하기 위하여 감광막 패턴을 식각 마스크로 하는 식각 공정을 수행하는 단계; 감광막 패턴을 제거하는 단계; 전체 상부에 제 1 질산화막을 형성하는 단계; 트랜치가 매립되도록 SOG막을 증착 및 경화시기는 단계; 상기 제 1 질산화막이 노출되도록 SOG막을 식각하는 단계; 전체 상부에 제 2 질산화막을 형성하는 단계; 트랜치 사이의 반도체 기판 영역을 노출시키기 위하여 제 1 및 제 2 질산화막을 식각하는단계; 및 노출된 반도체 기판 상에 게이트 산화막, 게이트 전극 및 소오스/드레인전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막형성 방법에 의하여 달성된다.In addition, the above object is provided with an N well and a P well, the step of providing a semiconductor substrate having a photosensitive film pattern formed thereon; Performing an etching process using the photoresist pattern as an etching mask to form trenches in a predetermined region of the semiconductor substrate; Removing the photoresist pattern; Forming a first nitric oxide film over the entire surface; Depositing and curing the SOG film to fill the trench; Etching the SOG film to expose the first nitric oxide film; Forming a second nitric oxide film over the entire surface; Etching the first and second nitric oxide films to expose the semiconductor substrate region between the trenches; And forming a gate oxide film, a gate electrode, and a source / drain electrode on the exposed semiconductor substrate.
또한 상기와 같은 목적은, N웰 및 P웰이 구비된 반도체 기판을 제공하는 단계; 전체 상부에 패드 산화막, 폴리실리콘막 및 감광막 패턴을 순차적으로 형성하는 단계; 반도체 기판의 소정 영역에 트랜치를 형성하기 위하여 감광막 패턴을 식각 마스크로 하는 식각 공정을 수행하는 단계; 감광막 패턴을 제거하는 단계; 전체상부에 열산화막을 형성하는 단계; 트랜치가 매립되도록 SOG막을 증착 및 경화시키는 단계; 전체 상부에 불순물을 이은 주입하는 단계; 폴리실리콘막이 노출되도록 SOG막을 식각하는 단계; 상기 폴리실리콘막 및 패드 산화막을 제거하는 단계; 전체상부에 플라즈마 보조 질산화막을 형성하는 단계; 고온 열처리하는 단계; 트랜치사이의 반도체 기판 영역을 노출시키기 위하여 플라즈마 보조 질산화막을 식각하는 단계; 및 노출된 반도체 기판 상에 게이트 산화막, 게이트 전극 및 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법에 의하여 달성된다.In addition, the above object is to provide a semiconductor substrate having N well and P well; Sequentially forming a pad oxide film, a polysilicon film, and a photoresist pattern on the entire top; Performing an etching process using the photoresist pattern as an etching mask to form trenches in a predetermined region of the semiconductor substrate; Removing the photoresist pattern; Forming a thermal oxide film over the entire surface; Depositing and curing the SOG film to fill the trench; Implanting impurities over the entire top; Etching the SOG film to expose the polysilicon film; Removing the polysilicon film and the pad oxide film; Forming a plasma assisted nitric oxide film over the entire surface; High temperature heat treatment; Etching the plasma assisted nitric oxide layer to expose the semiconductor substrate region between the trenches; And forming a gate oxide film, a gate electrode, and a source / drain electrode on the exposed semiconductor substrate.
본 발명에 따르면, 고유전율의 절연막으로 SOG막의 노출을 차단함으로써, SOG막 내의 유기물들의 분해에 기인된 게이트 산화막의 특성 저하를 방지할 수 있다.According to the present invention, by blocking the exposure of the SOG film with the insulating film having a high dielectric constant, it is possible to prevent the deterioration of the characteristics of the gate oxide film due to decomposition of organic matter in the SOG film.
[실시예]EXAMPLE
이하, 도 2A 내지 도 2G를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2A to 2G.
도 2A 를 참조하면, 반도체 기판(11) 내에 공지의 이온 주입법으로 N웰(12) 및 P웰(13)이 형성되고, N웰(12) 및 P웰(13) 상에 각각 감광막 패턴(14)이 형성된다.Referring to FIG. 2A, N wells 12 and P wells 13 are formed in the semiconductor substrate 11 by known ion implantation methods, and photoresist patterns 14 are formed on the N wells 12 and P wells 13, respectively. ) Is formed.
도 2B 를 참조하면, 감광막 패턴(14)을 식각 마스크로 하는 식각 공정에 의하여 반도체 기판(11)이 식각되고, 이로 인하여, 약 3,000 내지 l0,000Å 깊이의 트랜치(15)가 형성된다.Referring to FIG. 2B, the semiconductor substrate 11 is etched by an etching process using the photoresist pattern 14 as an etch mask, thereby forming a trench 15 having a depth of about 3,000 to 10,000 m.
도 2C 를 참조하면, 감광막 패턴(14)이 제거되고, 전체 상부에 약 100 내지 300Å 두께의 열산화막(16)이 형성되고, 열산화막(16)의 상부에 Ta(OCH2CH3)5및 O2가스를 사용하여 약 400 내지 600℃의 온도 범위에서 약 100 내지 300Å 두께의 고유전율을 갖는 Ta2O5막(17)이 형성되고, 상기 Ta2O5막(17)은 UV-O3및 건식 O2에 의하여 열처리된다. 고리고 나서, 트랜치(15)가 완전히 매립되도록 Ta2O5막(l7) 상에 약 3,000 내지 6,000Å 두께의 SOG막(18)이 도포되고, 상기 SOG막(18)은 약 400 내지 450℃, 질소 분위기에서 약 1시간 동안 경화된다.Referring to FIG. 2C, the photosensitive film pattern 14 is removed, a thermal oxide film 16 having a thickness of about 100 to 300 Å is formed on the entire upper portion, and Ta (OCH 2 CH 3 ) 5 and the upper portion of the thermal oxide film 16 are formed. A Ta 2 O 5 film 17 is formed using O 2 gas having a high dielectric constant of about 100 to 300 GPa in a temperature range of about 400 to 600 ° C., and the Ta 2 O 5 film 17 is UV-O. 3 and dry O 2 . After looping, an SOG film 18 of about 3,000 to 6,000 microns thick is applied on the Ta 2 O 5 film l7 so that the trench 15 is completely buried, and the SOG film 18 is about 400 to 450 캜. And curing for about 1 hour in a nitrogen atmosphere.
도 2D 를 참조하면, Ta2O5막(17)이 노출될 때까지, 화학적기계연마 공정이 실시되고, 이로 인하여, 트랜치(l5)를 제외한 나머지 영역에서의 SOG막(18)이 제거된다. 이때, 상기 Ta2O5막(17)이 연마 정지층 역할을 하게 된다.Referring to FIG. 2D, a chemical mechanical polishing process is performed until the Ta 2 O 5 film 17 is exposed, thereby removing the SOG film 18 in the remaining region except for the trench l5. At this time, the Ta 2 O 5 film 17 serves as a polishing stop layer.
도 2E 를 참조하면, 전체 상부에 약 300 내지 1,000Å 두께의 질산화막(19)이 형성된다.Referring to FIG. 2E, a nitride oxide film 19 having a thickness of about 300 to 1,000 Å is formed on the whole.
도 2F 를 참조하면, 트랜치(15) 사이의 반도체 기판(11)을 노출시키기 위하여, 사진 식각법으로 활성 영역 상부의 질산화막(19), Ta2O5막(17) 및 열산화막(16)이 제거된다.Referring to FIG. 2F, in order to expose the semiconductor substrate 11 between the trenches 15, the nitride oxide layer 19, the Ta 2 O 5 layer 17, and the thermal oxide layer 16 are formed on the active region by photolithography. Is removed.
도 2G 를 참조하면, 노출된 반도체 기판(11) 상에 게이트 산화막(20)이 형성되고, 게이트 산화막(20) 상에 게이트 전극(21)이 형성되고, 게이트 산화막(20) 하부의 반도체 기판(11) 영역에 게이트 전극(2l)을 이온 주입 마스크로 하는 불순물 이온 주입에 의하여 소오스/드레인 접합 영역(22)이 형성된다.Referring to FIG. 2G, the gate oxide film 20 is formed on the exposed semiconductor substrate 11, the gate electrode 21 is formed on the gate oxide film 20, and the semiconductor substrate under the gate oxide film 20 ( 11) A source / drain junction region 22 is formed in the region by impurity ion implantation using the gate electrode 2l as an ion implantation mask.
본 발명의 다른 실시예를 도 3A 내지 도 3G 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3G.
도 3A 를 참조하면, 반도체 기판(31) 내에 공지의 이온 주입법으로 N웰(32) 및 P웰(33)이 형성되고, N웰(12) 및 P웰(33) 상에 각각 감광막 패턴(34)이 형성된다.Referring to FIG. 3A, N wells 32 and P wells 33 are formed in the semiconductor substrate 31 by known ion implantation methods, and photoresist patterns 34 are formed on the N wells 12 and P wells 33, respectively. ) Is formed.
도 3B 를 참조하면, 감광막 패턴(34)을 식각 마스크로 하는 식각 공정에 의하여 반도체 기판(31)이 식각되고, 이로 인하여, 약 3,000 내지 10,000Å 깊이의 트랜치(35)가 형성된다.Referring to FIG. 3B, the semiconductor substrate 31 is etched by an etching process using the photoresist pattern 34 as an etching mask, thereby forming trenches 35 having a depth of about 3,000 to 10,000 Å.
도 3C 를 참조하면, 감광막 패턴(34)이 제거되고, 전체 상부에 약 300 내지 1,000Å 두께의 제 1 질산화막(36)이 형성되고, 그리고 나서, 트랜치(35)가 완전히 매립되도록 제 1 질산화막(36) 상에 약 3,000 내지 6,000Å 두께의 SOG막(37)이 도포되고, 상기 SOG막(37)은 약 400 내지 450℃, 질소 분위기에서 약 1시간 동안 경화된다.Referring to FIG. 3C, the photoresist pattern 34 is removed, a first nitric oxide film 36 having a thickness of about 300 to 1,000 Å is formed on the entire upper portion, and then the first vagina is filled so that the trench 35 is completely buried. An SOG film 37 having a thickness of about 3,000 to 6,000 Å is applied onto the oxide film 36, and the SOG film 37 is cured for about 1 hour in a nitrogen atmosphere at about 400 to 450 캜.
도 3D 를 참조하면, 제 1 질산화막(36)이 노출될 때까지, 화학적기계연마 공정이 실시되고, 이로 인하여, 트랜치(15)를 제외한 나머지 영역에서의 SOG막(37)이 제거된다. 이때, 상기 제 1 질산화막(36)이 연마 정지층 역할을 하게 된다.Referring to FIG. 3D, a chemical mechanical polishing process is performed until the first nitric oxide film 36 is exposed, thereby removing the SOG film 37 in the remaining regions except for the trench 15. In this case, the first nitric oxide layer 36 serves as a polishing stop layer.
도 3E 를 참조하면, 전체 상부에 약 300 내지 1,000Å 두께의 제 2 질산화막(19)이 형성된다.Referring to FIG. 3E, a second nitrification film 19 having a thickness of about 300 to 1,000 Å is formed on the entire upper portion.
도 3F 를 참조하면, 트랜치(35) 사이의 반도체 기판(31)을 노출시키기 위하여, 사진 식각법으로 활성 영역 상부의 제 2 질산화막(38) 및 제 1 질산화막(36)이 제거된다.Referring to FIG. 3F, in order to expose the semiconductor substrate 31 between the trenches 35, the second nitride oxide layer 38 and the first nitride oxide layer 36 on the active region are removed by photolithography.
도 3G 를 참조하면, 노출된 반도체 기판(31) 상에 게이트 산화막(39)이 형성되고, 게이트 산화막(39) 상에 게이트 전극(40)이 형성되고, 게이트 산화막(38) 하부의 반도체 기판(31) 영역에 게이트 전극(40)을 이온 주입 마스크로 하는 불순물 이온 주입에 의하여 소오스/드레인 접합 영역(41)이 형성된다.Referring to FIG. 3G, the gate oxide film 39 is formed on the exposed semiconductor substrate 31, the gate electrode 40 is formed on the gate oxide film 39, and the semiconductor substrate under the gate oxide film 38 is formed. The source / drain junction region 41 is formed in the region 31 by impurity ion implantation using the gate electrode 40 as an ion implantation mask.
본 발명의 또 다른 실시예를 도 4A 내지 도 4G 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 4G.
도 4A 를 참조하면, 반도체 기판(51) 내에 공지의 이온 주입법으로 N웰(52) 및 P웰(53)이 형성되고, 전체 상부에 약 200 내지 300Å 두께의 패드 산화막(54), 약 200 내지 500Å 두께의 폴리실리콘막(55) 및 감광막 패턴(56)이 순차적으로 형성된다.Referring to FIG. 4A, N wells 52 and P wells 53 are formed in the semiconductor substrate 51 by a known ion implantation method, and the pad oxide film 54 having a thickness of about 200 to 300 microseconds is formed on the entire upper surface thereof. The polysilicon film 55 and the photosensitive film pattern 56 having a thickness of 500 Å are sequentially formed.
도 4B 를 참조하면, 감광막 패턴(56)을 식각 마스크로 하는 식각 공정에 의하여 반도체 기판(51)이 식각되고, 이로 인하여, 약 3,000 내지 10,000Å 깊이의 트랜치(57)가 형성된다.Referring to FIG. 4B, the semiconductor substrate 51 is etched by an etching process using the photoresist pattern 56 as an etching mask, thereby forming trenches 57 having a depth of about 3,000 to 10,000 Å.
도 4C 를 참조하면, 감광막 패턴(56)이 제거되고, 전체 상부에 약 300 내지 1,000Å 두께의 열산화막(58)이 형성되고, 트랜치(57)가 완전히 매립되도록 열산화막(58) 상에 소정 두께의 SOG막(59)이 도포 및 경화된다. 그리고 나서, 전체 상부에 약 1×1012내지 1×1018원자/cm3, 약 50 내지 150KeV 조건으로 질소 원자가 주입된다. 이때, 이온 주입된 질소 원자는 열산화막(58) 내에 주로 존재되지만, 일부는 SOG막(59) 내에 존재하게 된다.Referring to FIG. 4C, the photoresist pattern 56 is removed, a thermal oxide film 58 having a thickness of about 300 to 1,000 에 is formed on the entire upper portion, and a predetermined portion of the thermal oxide film 58 is completely embedded in the trench 57. A thick SOG film 59 is applied and cured. Then, nitrogen atoms are injected into the entire upper portion at about 1 × 10 12 to 1 × 10 18 atoms / cm 3 and about 50 to 150 KeV. At this time, the ion-implanted nitrogen atoms are mainly present in the thermal oxide film 58, but some are present in the SOG film 59.
도 4D 를 참조하면, 폴리실리콘막이 노출되도록 에치백공정이 실시되고, 이로 인하여, 트랜치(57)를 제외한 나머지 영역에서의 SOG막(59)이 제거된다.Referring to FIG. 4D, an etch back process is performed to expose the polysilicon film, thereby removing the SOG film 59 in the remaining region except for the trench 57. As shown in FIG.
도 4E 를 참조하면, 계속해서, 에치백 공정이 수행되고, 이로 인하여, SOG막(59)은 패드 산화막(54) 보다 약간 낮게 과도 식각된다.4E, subsequently, an etch back process is performed, whereby the SOG film 59 is excessively etched slightly lower than the pad oxide film 54. As shown in FIG.
도 4F 를 참조하면, 폴리실리콘막(55) 및 패드 산화막(54)이 각각 제거되고, 전체 상부에 약 300 내지 1,000Å 두께의 플라즈마 보조 질산화막(60)이 형성된다. 이때, 플라즈마 보조 질산화막(60)은 노출된 반도체 기판(41)의 높이(h)와 동일하게 형성된다. 그리고 나서, N2분위기에서 약 900℃ 이상의 고온 열처리 실시되고, 이 결과, 열산화막(58)이 질산화막(58)으로 변하여 변형 질산화막(58')이 형성되고, SOG막(59')이 경화된다. 다음으로, 트랜치(57) 사이의 반도체 기판(51)을 노출시키기 위하여, 사진 식각법으로 활성 영역 상부의 플라즈마 보조 질산화막(60)이 제거된다.Referring to FIG. 4F, the polysilicon film 55 and the pad oxide film 54 are removed, respectively, and the plasma assisted nitride film 60 having a thickness of about 300 to 1,000 Å is formed on the entire top. In this case, the plasma assisted nitric oxide layer 60 is formed to have the same height h as the exposed semiconductor substrate 41. Then, a high temperature heat treatment of about 900 ° C. or higher is performed in an N 2 atmosphere. As a result, the thermal oxide film 58 is changed into a nitrification film 58 to form a modified nitric oxide film 58 ', and the SOG film 59' is formed. Cures. Next, in order to expose the semiconductor substrate 51 between the trenches 57, the plasma assisted nitric oxide layer 60 on the active region is removed by photolithography.
도 4G 를 참조하면, 노출된 반도체 기판(51) 상에 게이트 산화막(61)이 형성되고, 게이트 산화막(61) 상에 게이트 전극(62)이 형성되고, 게이트 산화막(61) 하부의 반도체 기판(51) 영역에 게이트 전극(62)을 이온 주입 마스크로 하는 불순물 이온 주입에 의하여 소오스/드레인 접합 영역(63)이 형성된다.Referring to FIG. 4G, the gate oxide layer 61 is formed on the exposed semiconductor substrate 51, the gate electrode 62 is formed on the gate oxide layer 61, and the semiconductor substrate under the gate oxide layer 61 is formed. A source / drain junction region 63 is formed in the region 51 by impurity ion implantation using the gate electrode 62 as an ion implantation mask.
이상에서와 같이, 본 발명의 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법은 트랜치형 소자 분리막의 형성시, 삼중막 구조의 소자 분리막을 형성함으로써, 반도체 소자의 절연 특성을 개선시킬 수 있다.As described above, the device isolation film forming method of the semiconductor device of the present invention can improve the insulation characteristics of the semiconductor device by forming a device isolation film of a triple film structure when forming a trench type device isolation film.
한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.Meanwhile, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, modifications and variations can be made by those skilled in the art. Accordingly, the following claims are to be understood as including all modifications and variations as long as they fall within the true spirit and scope of the present invention.
Claims (24)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019960057807A KR100215699B1 (en) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Method for isolating semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019960057807A KR100215699B1 (en) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Method for isolating semiconductor device |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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KR1019960057807A KR100215699B1 (en) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Method for isolating semiconductor device |
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1996
- 1996-11-27 KR KR1019960057807A patent/KR100215699B1/en not_active IP Right Cessation
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KR19980038867A (en) | 1998-08-17 |
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