KR100224652B1

KR100224652B1 - Semiconductor manufacturing method

Info

Publication number: KR100224652B1
Application number: KR1019920011637A
Authority: KR
Inventors: 조경래; 한진후; 유영균; 안근옥
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR940001355A

Abstract

본 발명은 반도체장치의 소자분리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device isolation method of a semiconductor device.

본 발명에 의하면, 반도체기판상에 패드산화막과 질화막을 차례로 침적한 다음 포토리소그래피공정을 통해 필드영역상의 상기 질화막 및 패드산화막을 제거하여 액티브영역을 한정하는 공정, LOCOS공정에 의해 상기 필드영역상에 필드산화막을 형성하는 공정, 상기 액티브영역상에 남아 있는 질화막을 식각하고, 이어서 노출되는 패드산화막을 습식식각하되 식각시간을 액티브영역 엣지부위에 형성된 필드산화막과 상기 패드산화막을 합한 잔류산화막의 두께에 대한 습식식각 시간으로 환산하여 상기 환산된 시간동안 상기 잔류산화막을 습식식각하는 공정, 상기 결과물상에 완충산화막을 형성하고 Vth조정을 위한 이온주입을 실시하는 공정으로 제공된다. 따라서 상기한 본 발명의 방법에 의하면 안정된 전기적 특성을 갖는 반도체소자의 제조가 가능하게 된다.According to the present invention, a step of depositing a pad oxide film and a nitride film on a semiconductor substrate in turn and then removing the nitride film and the pad oxide film on the field region through a photolithography process to define an active region and a LOCOS process on the field region Forming a field oxide film, etching the nitride film remaining on the active region, and then wet etching the exposed pad oxide film, while etching time is applied to the thickness of the remaining oxide film obtained by combining the pad oxide film with the field oxide film formed at the edge of the active region. It is provided to the process of wet etching the residual oxide film during the converted time in terms of the wet etching time for, the process of forming a buffer oxide film on the resultant and ion implantation for adjusting the Vth. Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to manufacture a semiconductor device having a stable electrical characteristics.

Description

Manufacturing Method of Semiconductor Device

제1도 내지 제4도는 종래의 반도체장치의 소자분리 방법을 나타낸 공정 순서 단면도.1 to 4 are process sequence cross-sectional views showing a device isolation method of a conventional semiconductor device.

제5도는 본 발명에 의한 반도체장치의 소자분리방법을 나타낸 단면도.5 is a cross-sectional view showing a device isolation method of a semiconductor device according to the present invention.

본 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체장치의 소자분리방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a device isolation method for a semiconductor device.

MOSFET소자의 제조에 있어서 액티브영역과 소자간의 분리를 위한 필드영역의 형성에 LOCOS(Local Oxidation of Silicon)공정이 주로 이용되어 왔다. 그러나 반도체소자가 고집적화될수록 기존의 LOCOOS공정에서 버즈비크(Bird's beak)가 액티브영역으로 침범함에 따라 잇따른 문턱전압(이하 Vth라 함) 조정을 위한 이온주입시 완충역할을 하는 잔류산화막(Remain oxide)의 균일성(Uniformity) 불량으로 단위소자의 기본특성이 나빠지게 된다.In the manufacture of MOSFET devices, LOCOS (Local Oxidation of Silicon) processes have been mainly used to form field regions for separation between active regions and devices. However, as semiconductor devices become more integrated, residual oxide films acting as buffers during ion implantation for subsequent threshold voltages (hereinafter referred to as Vth) as the bird's beak invades the active region in the conventional LOCOOS process. Due to poor uniformity, the basic characteristics of the unit device become worse.

제1도 내지 제4도를 참조하여 종래의 LOCOS공정의 문제점을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the problems of the conventional LOCOS process with reference to Figures 1 to 4 as follows.

기존의 LOCOS공정은 반도체기판(10)위에 약250Å두께의 패드 산화막(11)을 형성하고 약1500Å두께의 질화막(12)을 패드산화막(11)위에 침적하고 난 뒤(제1도), 필드영역 형성을 위한 포토리소그래피 공정을 통한 패터닝 후 필드영역상의 질화막을 식각한다. 이어서 소자간의 분리를 위해 필드영역에 채널저지 이온주입(Channel Stop Implant)을 행한 다음(제2도), 산화공정을 거쳐 약4500Å두께의 필드산화막(14)을 형성한다. 이때, 액티브영역 쪽으로 버즈비크가 생기게 되고, 필드산화막(14) 아래에서 채널스톱 이온주입 영역(13)이 형성된다(제3도). 그 뒤 질화막을 식각하고, 이어서 패드산화막을 식각하는데 버즈비크를 고려하지 않고 일정시간 동안 습식식각한다. 상기 패드산화막의 식각후 완충산화막(Buffered Oxide)(15)을 형성하고 Vth조정을 위한 이온주입을 행한다. 이때, 상기 완충산화막(15)은 버즈비크의 영향으로 액티브영역(A)위에 불균일하게 형성되게 된다. 즉 상기 패드산화막의 식각시 일정시간동안 식각하므로 액티브영역(A)상에 버즈비크에 해당하는 잔류산화막(16)이 식각되지 않고 남아 있게 되어 완충산화막(15)을 형성했을때 액티브영역(A)상에 남아 있는 산화막(15, 16)의 두께는 균일하지 않게 된다.The conventional LOCOS process forms a pad oxide film 11 having a thickness of about 250 microseconds on the semiconductor substrate 10, and deposits a nitride film 12 having a thickness of about 1500 microseconds on the pad oxide film 11 (FIG. 1). The nitride film on the field region is etched after patterning through a photolithography process for forming. Subsequently, channel stop implantation (Channel Stop Implant) is performed in the field region for separation between the devices (FIG. 2), and then an oxide process 14 is formed to form a field oxide film 14 having a thickness of about 4,500 mW. At this time, a burj beak is formed toward the active region, and a channel stop ion implantation region 13 is formed under the field oxide film 14 (FIG. 3). Thereafter, the nitride film is etched, and then the pad oxide film is etched wet for a predetermined time without considering Buzzbeek. After etching the pad oxide film, a buffered oxide film 15 is formed and ion implantation is performed to adjust Vth. In this case, the buffer oxide film 15 is formed non-uniformly on the active region A under the influence of Buzzbeek. That is, when the pad oxide film is etched for a predetermined time, the residual oxide film 16 corresponding to the buzz beak remains on the active area A without being etched to form the buffer oxide film 15. The thicknesses of the oxide films 15 and 16 remaining on the surface are not uniform.

따라서, Vth조정을 위한 이온주입을 할 경우 산화막(15, 16)두께의 불균일로 인해 반도체기판내의 액티브영역(A)에 이온주입 영역(17)이 불균일하게 형성되거나, 중이온(예를들어 원자질량 74.9amu의 비소)의 이온주입을 실시할 경우에는 액티브영역(A)의 엣지부분에는 이온주입이 되지 않는 경우가 발생하게 된다.Therefore, in the case of ion implantation for Vth adjustment, the ion implantation region 17 is unevenly formed in the active region A in the semiconductor substrate due to the nonuniformity in the thickness of the oxide films 15 and 16, or the heavy ions (for example, atomic mass When ion implantation of arsenic (74.9 amu) is performed, ion implantation may not occur in the edge portion of the active region A.

이와 같은 산화막 두께의 불균일로 인해 MOSFFT소자의 형성에 중요한 특성인 Vth의 결정에 있어서 매우 나쁜 영향을 미치게 된다. 특히 공핍형(Depletion type)소자인 경우 매몰채널(Buried channel)을 형성할때 비소이온주입을 실시하는데 산화막두께의 불균일로 인해 액티브영역의 Rp(Projected range)가 불균일하게 되고, 때로는 이온주입이 되지 않게 되기도 한다. 이에 따라 Vth가 불안정하게 되어 전기적 특성의 천이(shift)가 일어난다.Such nonuniformity in oxide film thickness has a very bad effect on the determination of Vth, which is an important characteristic for the formation of the MOSFFT device. Especially, in case of depletion type device, arsenic ion implantation is performed when buried channel is formed. Due to the nonuniformity of oxide thickness, Rp (Projected range) of active region is nonuniform, and sometimes ion implantation is not performed. Sometimes it does not. As a result, Vth becomes unstable and a shift of electrical characteristics occurs.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 버즈비크를 고려하여 패드산화막을 식각함으로써 Vth조정을 위해 이온주입이 될 액티브영역의 잔류산화막을 균일한 두께로 형성하여 전기적 특성이 안정된 반도체 소자를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. By etching the pad oxide film in consideration of Buzzbeek, a semiconductor device having stable electrical characteristics is formed by forming a residual oxide film in an active region to be ion implanted for Vth adjustment to a uniform thickness. Its purpose is to provide a way to do it.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 반도체기판상에 패드산화막과 질화막을 차례로 침적한 다음 포토리소그래피공정을 통해 필드영역상의 상기 질화막 및 패드산화막을 제거하여 액티브영역을 한정하는 공정, LOCOS공정에 의해 상기 필드영역상에 필드산화막을 형성하는 공정, 상기 액티브영역상에 남아 있는 질화막을 식각하고 이어서 노출되는 패드산화막을 습식식각하되 식각시간을 액티브영역 엣지부위에 형성된 필드산화막과 상기 패드산화막을 합한 잔류산화막의 두께에 대한 습식식각 시간으로 환산하여 상기 환산된 시간동안 상기 잔류산화막을 습식식각하는 공정, 상기 결과물상에 완충산화막을 형성하고 Vth조정을 위한 이온주입을 실시하는 공정을 포함함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention sequentially deposits a pad oxide film and a nitride film on a semiconductor substrate, and then removes the nitride film and the pad oxide film on the field region through a photolithography process to define an active region. A process of forming a field oxide film on a field region, etching the nitride film remaining on the active region and then wet etching the exposed pad oxide layer, and etching time remaining residual oxide film combining the field oxide film formed on the edge of the active region and the pad oxide film Wet etching the residual oxide film during the converted time in terms of a wet etching time with respect to the thickness of the film, and forming a buffer oxide film on the resultant, and performing ion implantation for adjusting Vth. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

본 발명에 따른 공정은 상기 종래 방법을 도시한 제1도부터 제3도까지의 공정을 진행한 다음, 질화막을 습식식각하고, 이어서 패드산화막을 식각하는데 이때, 필드산화막(14)의 두께와 패드산화막(11)의 두께를 모니터(Monitor)하여 액티브영역 엣지부위에 잔류산화막 두께를 환산하여 산화막의 습식식각 시간을 정하여 이 시간동안 충분하게 식각을 행한다.The process according to the present invention proceeds from the steps 1 to 3 of the conventional method, followed by wet etching the nitride film and then etching the pad oxide film, wherein the thickness of the field oxide film 14 and the pad The thickness of the oxide film 11 is monitored to determine the wet etching time of the oxide film by converting the thickness of the residual oxide film at the edge of the active region, and then sufficiently etch during this time.

일반적으로 산화막 식각은 BOE(Buffered Oxide Etchant)를 사용하여 행하는데 BOE용액은 산화막을 분당 약1000Å정도 식각한다. 이때, 수직프로파일을 확인하지 않으면 액티브영역 엣지까지의 산화막 식각여부를 확인할 수 없다. 따라서 액티브영역 엣지(버즈비크)부위의 두께를 다음과 같은 방법으로 모니터한다.In general, oxide etching is performed using BOE (Buffered Oxide Etchant), and the BOE solution etches the oxide film at about 1000 mm / min. At this time, if the vertical profile is not checked, the etching of the oxide layer up to the edge of the active region cannot be confirmed. Therefore, the thickness of the active area edge (Buzzbeek) is monitored in the following manner.

Tox=α[Tfld -(0.45×Tfld+TPad)]Tox = α [Tfld-(0.45 × Tfld + TPad)]

여기서, Tox : 액티브영역 엣지부위의 잔류산화막두께Where Tox: residual oxide thickness at the edge of the active region

Tfld : 필드산화막두께Tfld: Field Oxide Thickness

Tpad : 패드산화막Tpad: Pad Oxide

0.45 : 산화시 실리콘 기판과의 계면에서 벌크쪽으로 산화되는 비율0.45: The rate of oxidation to the bulk side at the interface with the silicon substrate during oxidation

α : 액티브피치(필드영역 넓이 + 액티브영역 넓이)에 대한 액티브영역 중앙에서 액티브영역 엣지까지의 비율을 표시한다.α: Displays the ratio of the active pitch (field area width + active area width) from the center of the active area to the edge of the active area.

이와 같이 환산된 Tox를 모니터하여 습식식각시 BOE습식식각 시간을 결정하여 적용한다. 이렇게 해서 액티브영역(A) 전체를 균일한 배어(Bare)상태로 만들고 난 다음, 완충산화막(15)을 형성하고 Vth조정을 위한 이온주입을 행하여 액티브영역(A)의 반도체기판(10)내에 이온주입영역(18)을 형성한다(제5도 참조).The converted Tox is monitored and the BOE wet etching time is determined and applied. In this way, the entire active region A is made into a uniform bare state, and then a buffer oxide film 15 is formed and ion implantation for Vth adjustment is performed to carry out ions in the semiconductor substrate 10 of the active region A. An injection region 18 is formed (see FIG. 5).

이때, 완충산화막(15)은 액티브영역 엣지부위까지 균일한 두께로 형성되므로 액티브영역 전체에 균일한 Rp가 주어지게 되며, 특히 공핍형 트랜지스터 형성시 도너(doner)이온인 비소이온주입의 경우에도 액티브영역 전체에 이온주입이 균일하게 되어 균일한 소자의 Vth특성 및 Ids특성을 얻게 된다.In this case, since the buffer oxide film 15 is formed to have a uniform thickness to the edge of the active region, a uniform Rp is given to the entire active region. In particular, even in the case of non-ion implantation, which is a donor ion when forming a depletion transistor, Ion implantation is uniform throughout the region to obtain uniform Vth and Ids characteristics of the device.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 안정된 전기적 특성을 갖는 반도체소자의 제조가 가능하게 된다.As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture a semiconductor device having stable electrical characteristics.

Claims

Depositing a pad oxide film and a nitride film sequentially on a semiconductor substrate and then removing the nitride film and the pad oxide film on the field region through a photolithography process to define an active region, and forming a field oxide film on the field region by a LOCOS process. In the process, the nitride film remaining on the active region is etched, and then the exposed pad oxide film is wet etched, and the etching time is the wet etching time with respect to the thickness of the remaining oxide film obtained by combining the pad oxide film with the field oxide film formed at the edge of the active region. And wet etching the residual oxide film during the converted time, forming a buffer oxide film on the resultant, and performing ion implantation for Vth adjustment.

The thickness of the residual oxide film is α [Tfld − (0.45 × Tfld + TPad)] (where Tfld is a field oxide film thickness, Tpad is a pad oxide film thickness, and 0.45 is an interface with a silicon substrate during oxidation. Wherein the ratio oxidized toward the bulk, α value represents the ratio of the active area width to the active area edge to the active area edge with respect to the active area width + field area width).

The method of claim 1, wherein the wet etching of the residual oxide film is performed using a BOE solution.