KR100243302B1 - Trench isolation method of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 장치의 트렌치 소자분리 방법을 개시한다. 본 발명은 반도체기판의 소정영역이 식각되어 형성된 트렌치 영역의 측벽 및 바닥에 열산화막을 형성하고, 열산화막에 의해 둘러싸여진 트렌치 영역에 고밀도 플라즈마 산화막을 형성하는 반도체 장치의 트렌치 소자분리 방법에 있어서, 열산화막 및 고밀도 플라즈마 산화막 사이에 완충층을 개재시킴으로써 고밀도 플라즈마 산화막에 의한 스트레스가 트렌치 영역의 측벽 및 바닥에 가해지는 현상을 완화시킬 수 있다.The present invention discloses a trench isolation method for a semiconductor device. In the trench device isolation method of a semiconductor device, a thermal oxide film is formed on sidewalls and bottoms of a trench region formed by etching a predetermined region of a semiconductor substrate, and a high density plasma oxide film is formed in a trench region surrounded by the thermal oxide film. By interposing a buffer layer between the thermal oxide film and the high density plasma oxide film, the phenomenon in which stress caused by the high density plasma oxide film is applied to the side walls and the bottom of the trench region can be alleviated.

Description

반도체장치의 트렌치 소자분리 방법Trench device isolation method for semiconductor devices

본 발명은 반도체 장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체 장치의 트렌치 소자분리 방법에 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 method for separating trench elements in a semiconductor device.

일반적으로, 반도체 장치는 수 많은 단일소자(descrete device), 예컨대 수 많은 모스 트랜지스터들로 구성된다. 그리고, 각각의 모스 트랜지스터들은 소자분리막에 의해 서로 격리되도록 형성된다. 지금까지 소자분리막을 형성하는 방법으로 실리콘 기판의 소정영역을 선택적으로 열산화시키어 두꺼운 필드산화막(field oxide layer)을 형성하는 로코스(LOCOS; local oxidation of silicon) 공정이 널리 사용되어 왔다. 그러나, 로코스 공정에 의한 필드산화막은 그 가장자리에 버즈비크(bird's beak)가 형성되어 필드산화막 사이의 활성영역 폭을 감소시키는 문제점이 있다. 이에 따라, 고집적 반도체 장치에 적합한 트렌치 소자분리 기술(technology)이 제안된 바 있다. 트렌치 소자분리 기술은 반도체기판의 소정영역을 선택적으로 식각하여 트렌치 영역을 형성하고, 상기 트렌치 영역을 절연막, 예컨대 산화막으로 채우는 방법이다. 트렌치 소자분리 기술에 의하면, 소자분리 영역에 해당하는 트렌치 영역의 폭 및 깊이를 적절히 조절함으로써, 트렌치 영역들 사이의 활성영역 폭을 극대화시킬 수 있음은 물론 소자분리 특성을 향상시킬 수 있다.In general, a semiconductor device is composed of a number of discrete devices, for example a number of MOS transistors. Each of the MOS transistors is formed to be isolated from each other by an isolation layer. Until now, a LOCOS (LOCOS) process, which forms a thick field oxide layer by selectively thermally oxidizing a predetermined region of a silicon substrate, has been widely used as a method of forming an isolation layer. However, the field oxide film by the LOCOS process has a problem in that a bird's beak is formed at an edge thereof to reduce the width of the active region between the field oxide films. Accordingly, a trench isolation technology suitable for highly integrated semiconductor devices has been proposed. The trench isolation method is a method of selectively etching a predetermined region of a semiconductor substrate to form a trench region, and filling the trench region with an insulating film, for example, an oxide film. According to the trench isolation technology, by appropriately adjusting the width and depth of the trench region corresponding to the isolation region, the width of the active region between the trench regions can be maximized and the device isolation characteristic can be improved.

종래의 트렌치 소자분리 방법은 트렌치 영역 내에 단차도포성이 우수한 CVD 산화막을 형성한다. 이때, 소자분리 영역, 즉 트렌치 영역의 폭이 0.5㎛ 또는 그 이하일 때 CVD 산화막에 의해 완전히 채워지지 않으므로 트렌치 영역 내에 보이드(void)가 형성되는 문제점이 발생한다.The conventional trench device isolation method forms a CVD oxide film having excellent step coverage in the trench region. In this case, when the width of the device isolation region, that is, the trench region, is 0.5 μm or less, a problem arises in that voids are formed in the trench region because it is not completely filled by the CVD oxide film.

본 발명의 목적은 소자분리 영역에 보이드가 형성되는 것을 방지할 수 있는 반도체 장치의 트렌치 소자분리 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a trench device isolation method of a semiconductor device that can prevent the formation of voids in the device isolation region.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 트렌치 소자분리 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 to 4 are cross-sectional views for describing a trench isolation method according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 트렌치 소자분리 방법이 적용된 반도체 장치의 접합누설전류 특성 및 종래 기술에 따른 트렌치 소자분리 방법이 적용된 반도체 장치의 접합누설전류 특성을 도시한 그래프이다.5 is a graph illustrating the junction leakage current characteristics of the semiconductor device to which the trench device isolation method according to the present invention is applied and the junction leakage current characteristics of the semiconductor device to which the trench device isolation method according to the prior art is applied.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체기판의 소정영역이 식각되어 형성된 트렌치 영역의 측벽 및 바닥에 열산화막을 형성한 다음, 상기 열산화막 상에 완충층(buffer layer)을 형성한다. 그리고, 상기 완충층에 의해 둘러싸인 트렌치 영역에 고밀도 플라즈마 산화막 패턴을 형성한다. 여기서, 상기 고밀도 플라즈마 산화막 패턴은 상기 완충층이 형성된 결과물 전면에 완충층에 의해 둘러싸인 트렌치 영역을 채우는 고밀도 플라즈마 산화막을 형성한 다음, 상기 고밀도 플라즈마 산화막을 평탄화시키어 형성한다. 상기 고밀도 플라즈마 산화막은 증착 및 스퍼터 식각이 서로 번갈아가면서 실시되는 증착/식각/증착(dep./etch/dep.) 공정에 의해 형성되므로 0.5㎛ 또는 그 이하의 좁은 트렌치 영역을 보이드 없이 완전히 채우는 특성이 매우 우수하다. 그러나, 상기 고밀도 플라즈마 산화막은 그 막질이 매우 치밀하여(dense) 트렌치 영역의 측벽 및 바닥에 심한 물리적인 스트레스를 가한다. 따라서, 상기 고밀도 플라즈마 산화막 및 상기 열산화막 사이에 상기 완충층을 개재시킴으로써, 고밀도 플라즈마 산화막에 의한 스트레스가 트렌치 영역의 측벽 및 바닥에 가해지는 현상을 완화시킬 수 있다. 상기 완충층은 실리콘 질화막 또는 CVD 산화막으로 형성하는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the present invention forms a thermal oxide film on the sidewalls and the bottom of the trench region formed by etching a predetermined region of the semiconductor substrate, and then forms a buffer layer on the thermal oxide film. A high density plasma oxide film pattern is formed in the trench region surrounded by the buffer layer. Here, the high density plasma oxide layer pattern is formed by forming a high density plasma oxide layer filling the trench region surrounded by the buffer layer on the entire surface of the resultant product on which the buffer layer is formed, and then planarizing the high density plasma oxide layer. The high-density plasma oxide film is formed by a deposition / etch / dep. Process in which deposition and sputter etching are alternately performed, so that a narrow trench region of 0.5 μm or less is completely filled without voids. Very good However, the high density plasma oxide film has a very dense film quality and exerts severe physical stress on the sidewalls and bottom of the trench region. Therefore, by interposing the buffer layer between the high density plasma oxide film and the thermal oxide film, a phenomenon in which stress caused by the high density plasma oxide film is applied to the side walls and the bottom of the trench region can be alleviated. The buffer layer is preferably formed of a silicon nitride film or a CVD oxide film.

본 발명에 따르면, 고밀도 플라즈마 산화막 패턴 및 열산화막 사이에 완충층을 개재시킴으로써 트렌치 영역의 측벽 및 바닥에 스트레스가 가해지는 현상을 억제시킬 수 있다. 따라서, 트렌치 영역과 인접한 활성영역에 불순물층(impurity layer), 예컨대 모스 트랜지스터의 소오스/드레인 영역을 형성할 경우, 상기 불순물층의 접합누설전류 특성을 개선시킬 수 있다.According to the present invention, a phenomenon in which stress is applied to the sidewalls and the bottom of the trench region can be suppressed by interposing a buffer layer between the high density plasma oxide film pattern and the thermal oxide film. Therefore, when an impurity layer such as a source / drain region of a MOS transistor is formed in an active region adjacent to the trench region, the junction leakage current characteristic of the impurity layer may be improved.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 패드산화막 패턴(3) 및 패드질화막 패턴(5)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 반도체기판(1), 예컨대 실리콘 기판 상에 패드산화막 및 패드질화막을 차례로 형성한다. 상기 패드산화막은 일반적으로 열산화막으로 형성하며, 반도체기판(1) 및 패드질화막 사이의 스트레스를 완화시키는 역할을 한다. 상기 패드질화막 및 패드산화막을 연속적으로 패터닝하여 상기 반도체기판(1)의 소정영역을 노출시키는 패드산화막 패턴(3) 및 패드질화막 패턴(5)을 형성한다.1 is a cross-sectional view for explaining a step of forming the pad oxide film pattern 3 and the pad nitride film pattern 5. First, a pad oxide film and a pad nitride film are sequentially formed on the semiconductor substrate 1, for example, a silicon substrate. The pad oxide film is generally formed of a thermal oxide film, and serves to relieve stress between the semiconductor substrate 1 and the pad nitride film. The pad nitride film and the pad oxide film are successively patterned to form a pad oxide film pattern 3 and a pad nitride film pattern 5 exposing a predetermined region of the semiconductor substrate 1.

도 2는 트렌치 영역(T), 열산화막(7) 및 완충층(9)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 구체적으로 설명하면, 상기 패드질화막 패턴(5)을 식각 마스크로하여 상기 노출된 반도체기판(1)을 식각함으로써 트렌치 영역(T)을 형성한다. 이때, 상기 트렌치 영역(T)의 측벽 및 바닥에 식각손상이 가해져 결정결함(crystalline defect)이 생성된다. 이러한 결정결함은 소자분리 특성을 저하시킨다. 상기 식각손상을 치유하기(cure) 위하여 상기 트렌치 영역(T)이 형성된 결과물을 열산화시킴으로써, 상기 트렌치 영역(T)의 측벽 및 바닥에 열산화막(7)을 형성한다. 이때, 상기 패드질화막 패턴(5)은 열산화되지 않는다. 상기 열산화막(7)은 950℃의 온도에서 건식산화법으로 약 240Å의 두께로 형성한다. 상기 열산화막(7)이 형성된 결과물 전면에 후속공정에서 형성되는 고밀도 플라즈마 산화막에 의한 스트레스를 완화시키기 위한 완충층(9)을 형성한다. 상기 완충층(9)은 20Å 내지 100Å의 두께를 갖는 실리콘 질화막 또는 20Å 내지 500Å의 두께를 갖는 CVD 산화막으로 형성하는 것이 바람직하다.2 is a cross-sectional view for explaining a step of forming a trench region T, a thermal oxide film 7 and a buffer layer 9. Specifically, the trench region T is formed by etching the exposed semiconductor substrate 1 using the pad nitride layer pattern 5 as an etching mask. In this case, etching damage is applied to the sidewalls and the bottom of the trench region T to generate crystalline defects. Such crystal defects lower the device isolation characteristics. The thermal oxide film 7 is formed on the sidewalls and the bottom of the trench region T by thermally oxidizing a resultant product in which the trench region T is formed to cure the etching damage. In this case, the pad nitride layer pattern 5 is not thermally oxidized. The thermal oxide film 7 is formed to a thickness of about 240 kPa by dry oxidation at a temperature of 950 ℃. A buffer layer 9 is formed on the entire surface of the resultant product in which the thermal oxide film 7 is formed to relieve stress caused by the high density plasma oxide film formed in a subsequent process. The buffer layer 9 is preferably formed of a silicon nitride film having a thickness of 20 kPa to 100 kPa or a CVD oxide film having a thickness of 20 kPa to 500 kPa.

도 3은 고밀도 플라즈마 산화막 패턴(11)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 상세히 설명하면, 상기 완충층(9)이 형성된 결과물 전면에 상기 완충층(9)에 의해 둘러싸여진 트렌치 영역(T)을 채우는 고밀도 플라즈마 산화막을 형성한다. 상기 고밀도 플라즈마 산화막은 증착 및 스퍼터 식각이 서로 번갈아가면서 실시되는 증착/식각/증착(dep./etch/dep.) 공정에 의해 형성된다. 이에 따라, 고밀도 플라즈마 산화막은 폭이 좁은 트렌치 영역, 예컨대 0.5㎛ 또는 그 이하의 좁은 트렌치 영역을 보이드 없이 완전히 채우는 특성이 우수하다. 그리고, 고밀도 플라즈마 산화막은 CVD 산화막에 비하여 치밀한(dense)한 막질(film quality)을 가지므로 트렌치 영역(T)의 측벽 및 바닥에 심한 스트레스를 가한다. 그러나, 상기 고밀도 플라즈마 산화막에 의한 스트레스는 상기 완충층(9)에 의해 완화되므로 트렌치 영역(T)의 측벽 및 바닥에 결정결함 등이 생성되는 현상을 방지할 수 있다. 상기 고밀도 플라즈마 산화막은 더욱 치밀한 막질을 얻기 위하여 500℃ 내지 1000℃의 온도에서 실시되는 열처리공정에 의해 응축(densification)될 수도 있다. 상기 열처리 공정은 아르곤 가스 또는 질소 가스를 분위기 가스(ambient gas)로 사용하여 실시된다. 이때에도 역시, 상기 응축된 고밀도 플라즈마 산화막에 의한 스트레스는 상기 완충층(9)에 의해 완화된다. 계속해서, 상기 패드질화막 패턴(5) 상의 완충층(9)이 노출될 때까지 상기 고밀도 플라즈마 산화막을 전면식각(etch back) 공정 또는 화학기계적연마(CMP) 공정으로 식각하여 완충층(9)에 의해 둘러싸여진 트렌치 영역(T)에 고밀도 플라즈마 산화막 패턴(11)을 형성한다. 이때, 상기 완충층(9)이 CVD 산화막으로 형성된 경우에는 패드질화막 패턴(5)이 노출된다.3 is a cross-sectional view for explaining a step of forming the high density plasma oxide film pattern 11. In detail, a high-density plasma oxide film filling the trench region T surrounded by the buffer layer 9 is formed on the entire surface of the product on which the buffer layer 9 is formed. The high density plasma oxide layer is formed by a deposition / etch / dep process in which deposition and sputter etching are alternately performed. Accordingly, the high density plasma oxide film has excellent characteristics of completely filling narrow trench regions, for example, narrow trench regions of 0.5 mu m or less, without voids. Further, since the high density plasma oxide film has a dense film quality as compared to the CVD oxide film, the high density plasma oxide film exerts severe stress on the sidewalls and the bottom of the trench region T. However, since the stress caused by the high density plasma oxide film is alleviated by the buffer layer 9, it is possible to prevent a phenomenon in which crystal defects, etc. are generated on the sidewalls and the bottom of the trench region T. The high density plasma oxide film may be condensed by a heat treatment process performed at a temperature of 500 ° C. to 1000 ° C. in order to obtain a more dense film quality. The heat treatment step is carried out using argon gas or nitrogen gas as an ambient gas (ambient gas). Again, the stress caused by the condensed high density plasma oxide film is alleviated by the buffer layer 9. Subsequently, the high density plasma oxide layer is etched by an etch back process or a chemical mechanical polishing (CMP) process until the buffer layer 9 on the pad nitride layer pattern 5 is exposed, and surrounded by the buffer layer 9. A high density plasma oxide film pattern 11 is formed in the trench trench region T. In this case, when the buffer layer 9 is formed of a CVD oxide film, the pad nitride film pattern 5 is exposed.

도 4는 소자분리막(11a)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 좀 더 상세히 설명하면, 상기 노출된 완충층(9), 패드질화막 패턴(5) 및 패드산화막 패턴(3)을 차례로 제거하여 트렌치 영역(T)의 양 옆의 반도체기판(1), 즉 활성영역을 노출시킨다. 여기서, 상기 노출된 완충층(9)이 실리콘 질화막으로 형성된 경우에 상기 노출된 완충층(9) 표면에는 자연산화막 또는 옥시나이트라이드막(oxynitride layer)이 존재한다. 따라서, 상기 노출된 완충층(9)을 제거하기 전에 상기 자연산화막 또는 옥시나이트라이드막을 산화막 식각용액(oxide etchant)으로 제거한다. 상기 산화막 식각용액으로는 불산용액(hydrofluoric acid; HF) 또는 완충 산화막 식각용액(buffered oxide etchant: BOE)이 널리 사용된다. 그리고, 상기 노출된 완충층(9) 및 패드질화막 패턴(5)은 인산용액(phosphoric acid; H3PO4)으로 제거하고, 상기 패드산화막 패턴(3)은 산화막 식각용액으로 제거한다. 이때, 상기 고밀도 플라즈마 산화막 패턴(11)은 산화막 식각용액에 의하여 식각되므로 트렌치 영역(T)에 변형된 고밀도 플라즈마 산화막 패턴, 즉 소자분리막(11a)이 형성된다.4 is a cross-sectional view for describing a step of forming the device isolation film 11a. In more detail, the exposed buffer layer 9, the pad nitride layer pattern 5, and the pad oxide layer pattern 3 are sequentially removed to remove the semiconductor substrate 1, that is, the active region on both sides of the trench region T. Expose Here, when the exposed buffer layer 9 is formed of a silicon nitride film, a natural oxide film or an oxynitride layer is present on the exposed surface of the buffer layer 9. Therefore, before removing the exposed buffer layer 9, the natural oxide film or the oxynitride film is removed with an oxide etchant. As the oxide etching solution, hydrofluoric acid (HF) or buffered oxide etchant (BOE) is widely used. The exposed buffer layer 9 and the pad nitride layer pattern 5 are removed with a phosphoric acid solution (H 3 PO 4 ), and the pad oxide layer pattern 3 is removed with an oxide layer etching solution. In this case, since the high density plasma oxide layer pattern 11 is etched by the oxide layer etching solution, the high density plasma oxide layer pattern, that is, the device isolation layer 11a is formed in the trench region T.

도 5는 상술한 본 발명에 따라 형성된 소자분리막과 접하는 활성영역에 불순물층, 예컨대 모스 트랜지스터의 소오스/드레인 영역을 형성한 경우에 있어서, 상기 불순물층의 접합누설전류 특성을 도시한 그래프이다. 여기서, 가로축은 접합누설전류를 나타내고, 세로축은 축적분포율(cumulative distribution rate)을 나타낸다. 그리고, 종래의 기술에 따라 형성된 소자분리막을 갖는 반도체 장치의 불순물층 특성, 즉 접합누설전류 특성 또한 본 발명의 특성과 함께 도시되었다. 접합누설전류 특성은 24000㎛2의 면적을 갖는 N형의 불순물층에 대한 누설전류를 측정한 결과이다. 종래기술 1, 종래기술 2, 및 종래기술 3은 모두 완충층을 형성하는 공정을 생략하고, 열산화막에 의해 둘러싸여진 트렌치 영역에 CVD 산화막 또는 고밀도 플라즈마 산화막을 형성한 경우를 의미한다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 종래기술 1은 열산화막에 의해 둘러싸여진 트렌치 영역에 CVD 산화막을 형성한 후, CVD 산화막을 1050℃의 온도에서 질소 가스를 사용하여 열처리한 경우이다. 그리고, 종래기술 2는 열산화막에 의해 둘러싸여진 트렌치 영역에 고밀도 플라즈마 산화막을 형성한 후, 고밀도 플라즈마 산화막을 1000℃의 온도에서 질소 가스를 사용하여 열처리한 경우이다. 또한, 종래기술 3은 열산화막에 의해 둘러싸여진 트렌치 영역에 고밀도 플라즈마 산화막을 형성한 후, 고밀도 플라즈마 산화막을 800℃의 온도에서 질소 가스를 사용하여 열처리한 경우이다. 이에 반하여, 본 발명은 열산화막에 의해 둘러싸여진 트렌치 영역에 약 50Å의 두께를 갖는 실리콘 질화막으로 완충층을 형성하고, 상기 완충층에 의해 둘러싸여진 트렌치 영역에 고밀도 플라즈마 산화막을 형성하였다. 그리고, 상기 고밀도 플라즈마 산화막을 1000℃의 온도에서 질소 가스를 사용하여 열처리하였다.FIG. 5 is a graph showing the junction leakage current characteristics of an impurity layer when an impurity layer, such as a source / drain region of a MOS transistor, is formed in an active region in contact with the device isolation film formed according to the present invention described above. Here, the horizontal axis represents the junction leakage current, and the vertical axis represents the cumulative distribution rate. In addition, the impurity layer characteristic, that is, the junction leakage current characteristic of the semiconductor device having the device isolation film formed according to the conventional art is also shown with the characteristics of the present invention. The junction leakage current characteristic is a result of measuring leakage current for an N-type impurity layer having an area of 24000 µm 2 . The prior art 1, the prior art 2, and the prior art 3 all omit the process of forming a buffer layer, and mean the case where a CVD oxide film or a high density plasma oxide film was formed in the trench area | region enclosed by the thermal oxide film. More specifically, the prior art 1 is a case where a CVD oxide film is formed in a trench region surrounded by a thermal oxide film, and then the CVD oxide film is heat-treated using nitrogen gas at a temperature of 1050 ° C. The prior art 2 is a case where a high density plasma oxide film is formed in a trench region surrounded by a thermal oxide film, and then the high density plasma oxide film is heat-treated using nitrogen gas at a temperature of 1000 ° C. Further, the prior art 3 is a case where a high density plasma oxide film is formed in a trench region surrounded by a thermal oxide film, and then the high density plasma oxide film is heat-treated using nitrogen gas at a temperature of 800 ° C. In contrast, the present invention forms a buffer layer with a silicon nitride film having a thickness of about 50 GPa in a trench region surrounded by a thermal oxide film, and forms a high density plasma oxide film in a trench region surrounded by the buffer layer. The high density plasma oxide film was heat-treated using nitrogen gas at a temperature of 1000 ° C.

도 5를 참조하면, 종래기술 1은 약 20%의 측정 데이터가 약 40㎀ 내지 700㎀의 불균일한 접합누설전류를 보였고, 종래기술 2는 전체의 측정 데이터가 약 40㎀ 내지 7㎁의 불균일한 접합누설전류를 보였으며, 종래기술 3은 전체의 측정 데이터가 약 0.1㎁ 내지 20㎁의 불균일한 접합누설전류를 보였다. 이에 반하여, 본 발명은 전체의 측정 데이터가 약 20㎀ 내지 40㎀의 균일한 접합누설전류를 보였다.Referring to FIG. 5, the prior art 1 shows a non-uniform junction leakage current of about 40% to about 700 mA, and the related art 2 has a nonuniformity of about 40 mA to about 7 mA. The junction leakage current was shown, and the prior art 3 showed non-uniform junction leakage current of about 0.1 mA to 20 mA in total measurement data. In contrast, the present invention exhibited a uniform junction leakage current of about 20 mA to 40 mA in total measurement data.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and modifications and improvements are possible at the level of those skilled in the art.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 고밀도 플라즈마 산화막 패턴 및 열산화막 사이에 완충층을 개재시킴으로써 트렌치 영역의 측벽 및 바닥에 스트레스가 가해지는 현상을 억제시킬 수 있다. 따라서, 트렌치 영역과 인접하는 활성영역에 불순물층(impurity layer), 예컨대 모스 트랜지스터의 소오스/드레인 영역을 형성할 경우, 상기 불순물층의 접합누설전류 특성을 개선시킬 수 있다. 결과적으로, 트랜지스터의 오프(off) 전류를 감소시키어 반도체장치의 전력소모(power consumption)를 감소시킬 수 있음은 물론, 반도체 기억소자의 메모리 셀 특성, 예컨대 DRAM 셀 또는 SRAM 셀의 데이터 유지특성(data retention characteristic)을 개선시킬 수 있다.As described above, according to the preferred embodiment of the present invention, a phenomenon in which stress is applied to the sidewalls and the bottom of the trench region can be suppressed by interposing a buffer layer between the high density plasma oxide layer pattern and the thermal oxide layer. Therefore, when an impurity layer such as a source / drain region of a MOS transistor is formed in an active region adjacent to the trench region, the junction leakage current characteristic of the impurity layer may be improved. As a result, the power consumption of the semiconductor device can be reduced by reducing the off current of the transistor, as well as the data retention characteristics of the memory cell of the semiconductor memory device, for example, the DRAM cell or the SRAM cell. It can improve the retention characteristic.

Claims (8)

반도체기판 상에 패드산화막 및 패드질화막을 차례로 형성하는 단계;Sequentially forming a pad oxide film and a pad nitride film on the semiconductor substrate; 상기 패드질화막 및 상기 패드산화막을 연속적으로 패터닝하여 상기 반도체기판의 소정영역을 노출시키는 패드산화막 패턴 및 패드질화막 패턴을 형성하는 단계;Successively patterning the pad nitride layer and the pad oxide layer to form a pad oxide layer pattern and a pad nitride layer pattern exposing a predetermined region of the semiconductor substrate; 상기 노출된 반도체기판을 식각하여 트렌치 영역을 형성하는 단계;Etching the exposed semiconductor substrate to form a trench region; 상기 트렌치 영역이 형성된 결과물을 열산화시키어 상기 트렌치 영역의 측벽 및 바닥에 열산화막을 형성하는 단계;Thermally oxidizing a resultant product in which the trench region is formed to form a thermal oxide film on sidewalls and a bottom of the trench region; 상기 열산화막이 형성된 결과물 전면에 완충층(buffer layer)을 형성하는 단계: 및Forming a buffer layer on the entire surface of the resultant product on which the thermal oxide film is formed; and 상기 완충층에 의해 둘러싸인 트렌치 영역을 채우는 고밀도 플라즈마(HDP; high density plasma) 산화막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자분리 방법.Forming a high density plasma (HDP) oxide film pattern filling a trench region surrounded by the buffer layer. 제1항에 있어서, 상기 고밀도 플라즈마 산화막 패턴을 형성하는 단계는The method of claim 1, wherein the forming of the high density plasma oxide layer pattern comprises: 상기 완충층이 형성된 결과물 전면에 상기 완충층에 의해 둘러싸인 트렌치 영역을 채우는 고밀도 플라즈마 산화막을 형성하는 단계; 및Forming a high density plasma oxide film filling a trench region surrounded by the buffer layer on the entire surface of the resultant layer on which the buffer layer is formed; And 상기 패드질화막 패턴 상의 완충층이 노출될 때까지 상기 고밀도 플라즈마 산화막을 식각하여 상기 트렌치 영역 내에 고밀도 플라즈마 산화막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자분리 방법.Etching the high density plasma oxide layer until the buffer layer on the pad nitride layer pattern is exposed to form a high density plasma oxide layer pattern in the trench region. 제2항에 있어서, 상기 고밀도 플라즈마 산화막을 형성하는 단계 이후에The method of claim 2, wherein after forming the high density plasma oxide film 상기 고밀도 플라즈마 산화막을 응축시키는(densify) 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자분리 방법.And densify the high-density plasma oxide film. 제3항에 있어서, 상기 고밀도 플라즈마 산화막을 응축시키는 단계는 500℃ 내지 1000℃에서 아르곤 가스 또는 질소 가스를 분위기 가스로 사용하여 열처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자분리 방법.The method of claim 3, wherein the condensing of the high density plasma oxide film comprises heat treatment using argon gas or nitrogen gas as an atmospheric gas at 500 ° C. to 1000 ° C. 5. 제2항에 있어서, 상기 고밀도 플라즈마 산화막을 식각하는 방법은 화학기계적연마(chemical mechanical polishing) 공정 또는 전면식각(etch back) 공정을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자분리 방법.The method of claim 2, wherein the etching of the high-density plasma oxide film comprises a chemical mechanical polishing process or an etch back process. 제1항에 있어서, 상기 완충층은 실리콘 질화막 또는 CVD 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자분리 방법.The method of claim 1, wherein the buffer layer is formed of a silicon nitride film or a CVD oxide film. 제6항에 있어서, 상기 실리콘 질화막은 20Å 내지 100Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자분리 방법.The method of claim 6, wherein the silicon nitride film is formed to a thickness of 20 kV to 100 kV. 제6항에 있어서, 상기 CVD 산화막은 20Å 내지 500Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자분리 방법.The method of claim 6, wherein the CVD oxide film is formed to a thickness of 20 kV to 500 kV.
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