KR100313523B1

KR100313523B1 - 반도체 장치의 분리구조 형성방법

Info

Publication number: KR100313523B1
Application number: KR1019990043625A
Authority: KR
Inventors: 서문식
Original assignee: 김영환; 현대반도체 주식회사
Priority date: 1999-10-09
Filing date: 1999-10-09
Publication date: 2001-11-15
Also published as: KR20010036557A

Abstract

본 발명은 반도체 장치의 분리구조 형성방법에 관한 것으로, 종래 반도체 장치의 분리구조 제조방법은 트랜치 내에 산화막을 위치시켜 형성하였으나, 마스크층의 식각으로 상기 분리구조의 측면부가 식각되어, 기판의 첨점부가 노출되어 누설전류가 발생하는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 기판의 상부에 패드산화막과 질화막을 순차적으로 증착하고, 사진식각공정을 통해 상기 질화막의 일부와 그 하부의 패드산화막을 식각하여, 기판의 상부일부를 노출시킨 후, 그 노출된 기판을 식각하여 트랜치를 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 산화막을 증착하고, 이를 평탄화하여 상기 트랜치의 상부측인 기판의 첨점부를 노출시키는 하부 필드산화막을 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 질화막을 증착하고, 그 질화막을 건식식각하여 상기 질화막과 패드산화막의 식각영역면 및 트랜치의 상부측면에 측벽을 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 산화막을 증착하고, 평탄화하여 상기 측벽의 사이 트랜치 구조내에 위치하는 상부 필드산화막을 형성하는 단계와; 상기 질화막과 패드산화막을 제거함과 아울러 상기 기판위로 돌출된 측벽의 일부를 식각하는 단계로 구성되어, 분리구조의 측면부에 질화막을 위치시켜 마스크층의 제거에 의해 분리구조의 상부측면이 유실되는 것을 방지하여, 기판의 측면부가 노출되지 않게 함으로써, 누설전류를 방지하는 효과가 있다.

Description

반도체 장치의 분리구조 형성방법{MANUFACTURING METHOD FOR ISOLATION IN SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 장치의 분리구조 형성방법에 관한 것으로, STI{shallow trench isolation}구조의 분리구조측면에서의 절연물질의 손실을 방지하여, 누설전류의 발생을 억제하는데 적당하도록 한 반도체 장치의 분리구조 형성방법에 관한 것이다.

도1a 내지 도1d는 종래 반도체 장치의 분리구조 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 패드산화막(2)과 질화막(3)을 순차적으로 증착하고, 그 질화막(3)의 상부전면에 포토레지스트(PR)를 도포한 후, 노광 및 현상하여 상기 질화막(3)의 상부일부를 노출시키는 패턴을 형성하는 단계(도1a)와; 상기 포토레지스트(PR) 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 상기 노출된 질화막(3)과 그 하부의 패드산화막(2)을 제거하여 기판(1)의 일부를 노출시킨 후, 상기 포토레지스트(PR) 패턴을 제거하여 노출되는 질화막(3)을 식각마스크로 하는 식각공정으로 상기 기판(1)에 트랜치를 형성하는 단계(도1b)와; 상기 구조의 상부전면에 산화막을 증착하고, 그 산화막을 평탄화하여 상기 트랜치 내에 위치하는 필드산화막(4)을 형성하는 단계(도1c)와; 상기 잔존하는 질화막(3)과 그 하부의 패드산화막(2)을 제거하는 단계(도1d)로 이루어진다.

이하, 상기와 같이 구성된 종래 반도체 장치의 분리구조 형성방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 도1a에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 패드산화막(2)을 증착하고, 그 패드산화막(3)의 상부에 질화막(3)을 증착한다.

그 다음, 상기 질화막(3)의 상부전면에 포토레지스트(PR)를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 질화막(3)의 상부일부를 노출시키는 패턴을 형성한다.

그 다음, 도1b에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트(PR) 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로, 노출된 질화막(3)과 그 하부의 패드산화막(2)을 식각하여 기판(1)의 일부를 노출시킨다.

그 다음, 상기 포토레지스트(PR)를 모두 제거하고, 노출되는 질화막(3)을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 상기 노출된 기판(1)을 소정의 깊이로 식각하여 트랜치를 형성한다.

그 다음, 도1c에 도시한 바와 같이 상기 구조의 상부전면에 산화막을 증착하고, 이를 평탄화하여 상기 트랜치 내에 위치하는 필드산화막(4)을 형성하여 반도체 장치의 분리구조를 형성한다.

그 다음, 도1d에 도시한 바와 같이 상기 증착되어 있는 질화막(3)과 그 하부의 패드산화막(2)을 모두 제거한다.

이와 같이 필드산화막(4)을 형성한 후, 상기 질화막(3)과 패드산화막(2)을 식각하는 과정에서 상기 필드산화막(4)의 상부측 주변부도 식각되어 기판의 첨부가 노출될 수 있으며, 이는 전계의 집중을 일으켜 누설전류의 발생원인이 된다.

상기한 바와 같이 종래 반도체 장치의 분리구조 형성방법은 질화막과 산화막의 적층구조를 식각마스크로 하는 식각공정으로 기판에 트랜치를 형성하고, 그 트랜치 내에 산화막을 채운후, 상기 질화막과 산화막을 제거하는 과정을 거쳐, 상기 질화막과 산화막의 제거시 트랜치 내에 위치하는 산화막의 측면부가 식각되어 기판의 첨점부가 노출됨으로써, 그 첨점부에서 전계집중에 의한 누설전류의 발생으로 반도체 장치의 특성이 열화되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 마스크로 사용한 질화막과 패드산화막의 식각과정에서 분리구조의 측면상부가 소실되지 않는 반도체 장치의 분리구조 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1a 내지 도1d는 종래 반도체 장치의 분리구조 제조공정 수순단면도.

도2a 내지 도2e는 본 발명 반도체 장치의 분리구조 제조공정 수순단면도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1:기판 2:패드산화막

3:질화막 4:하부 필드산화막

5:측벽 6:상부 필드산화막

상기와 같은 목적은 기판의 상부에 패드산화막과 질화막을 순차적으로 증착하고, 사진식각공정을 통해 상기 질화막의 일부와 그 하부의 패드산화막을 식각하여, 기판의 상부일부를 노출시킨 후, 그 노출된 기판을 식각하여 트랜치를 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 산화막을 증착하고, 이를 평탄화하여 상기 트랜치의 상부측인 기판의 첨점부를 노출시키는 하부 필드산화막을 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 질화막을 증착하고, 그 질화막을 건식식각하여 상기 질화막과 패드산화막의 식각영역면 및 트랜치의 상부측면에 측벽을 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 산화막을 증착하고, 평탄화하여 상기 측벽의 사이 트랜치 구조내에 위치하는 상부 필드산화막을 형성하는 단계와; 상기 질화막과 패드산화막을 제거함과 아울러 상기 기판위로 돌출된 측벽의 일부를 식각하는 단계로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2a 내지 도2e는 본 발명 반도체 장치의 분리구조 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 패드산화막(2)과 질화막(3)을 순차적으로 증착하고, 사진식각공정을 통해 상기 질화막(3)의 일부와 그 하부의 패드산화막(2)을 식각하여, 기판(1)의 상부일부를 노출시킨 후, 그 노출된 기판(1)을 식각하여 트랜치를 형성하는 단계(도2a)와; 상기 구조의 상부전면에 산화막을 증착하고, 이를 평탄화하여 상기 트랜치의 반정도를 채우는 하부 필드산화막(4)을 형성하는 단계(도2b)와; 상기 구조의 상부전면에 질화막을 증착하고, 그 질화막을 건식식각하여 상기 질화막(3)과 패드산화막(2)의 식각영역면 및 트랜치의 상부측면에 측벽(5)을 형성하는 단계(도2c)와; 상기 구조의 상부전면에 산화막을 증착하고, 평탄화하여 상기 측벽(5)의 사이 트랜치 구조내에 위치하는 상부 필드산화막(6)을 형성하는 단계(도2d)와; 상기 질화막(3)과 패드산화막(2)을 제거함과 아울러 상기 측벽(5)의 기판(1)위로의 돌출부를 식각하는 단계(도2e)로 이루어진다.

이하, 상기와 같은 본 발명 반도체 장치의 분리구조 형성방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 도2a에 도시한 바와 같이 종래와 동일한 방법으로 기판(1)의 상부에 마스크층인 패드산화막(2)과 질화막(3)을 순차적으로 증착한 후, 그 질화막(3)과 패드산화막(2)의 일부를 제거하여, 그 하부의 기판(1) 상부를 소정의 면적으로 노출시킨다.

그 다음, 상기 질화막(3)을 마스크로 사용하는 건식식각공정으로 상기 노출된기판(1)을 식각하여 트랜치를 형성한다.

그 다음, 도2b에 도시한 바와 같이 트랜치가 형성된 기판(1) 및 질화막(3)의 상부전면에 산화막을 증착하고, 그 산화막을 평탄화하여 상기 트랜치를 완전히 채우지 않는 하부 필드산화막(4)을 형성한다. 이때, 하부 필드산화막(4)의 두께는 상기 트랜치의 상부측면부인 기판(1)의 첨점부가 노출되는 범위내에서 선택적으로 형성할 수 있다.

그 다음, 도2c에 도시한 바와 같이 상기 구조의 상부전면에 질화막을 증착하고, 그 질화막을 건식식각하여 상기 질화막(3)과 패드산화막(2)이 식각된 영역의 측면 및 상기 노출된 기판(1)의 첨점부를 포함하는 트랜치의 상부측면에 측벽(5)을 형성한다.

그 다음, 도2d에 도시한 바와 같이 상기 구조의 상부전면에 산화막을 증착하고, 이를 평탄화하여 상기 측벽(5)의 사이에 노출된 하부 필드산화막(4)의 상부에 위치하는 상부 필드산화막(6)을 형성한다.

그 다음, 도2e에 도시한 바와 같이 상기 구조에서 질화막(3)과 패드산화막(2)을 제거하며, 상기 기판(1)의 상부측으로 돌출된 측벽(5)의 일부를 제거하여, 상부 필드산화막(6), 하부필드산화막(4) 및 그 상부필드산화막(6)과 기판(1) 사이에 위치하는 질화막 측벽(5)을 포함하는 분리구조를 형성한다.

이와 같은 과정에서 상기 질화막(3)과 패드산화막(2)을 제거할때, 상기 상부필드산화막(6)의 측면부가 손실되더라도, 기판과 상부 필드산화막(6)의 사이에 위치하는 측벽(5)에 의해 기판(1)의 첨점부가 노출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명 반도체 장치의 분리구조 형성방법은 분리구조의 측면부를 질화막으로 형성하여 마스크층의 제거시 그 분리구조의 측면부가 손실되는 것을 방지하여, 기판의 첨점부가 노출되지 않도록 함으로써 전계의 집중현상을 방지하고, 이에 따라 반도체 장치의 특성이 열화되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Claims

기판의 상부에 패드산화막과 질화막을 순차적으로 증착하고, 사진식각공정을 통해 상기 질화막의 일부와 그 하부의 패드산화막을 식각하여, 기판의 상부일부를 노출시킨 후, 그 노출된 기판을 식각하여 트랜치를 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 산화막을 증착하고, 이를 평탄화하여 상기 트랜치의 상부측인 기판의 첨점부를 노출시키는 하부 필드산화막을 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 질화막을 증착하고, 그 질화막을 건식식각하여 상기 질화막과 패드산화막의 식각영역면 및 트랜치의 상부측면에 측벽을 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 산화막을 증착하고, 평탄화하여 상기 측벽의 사이 트랜치 구조내에 위치하는 상부 필드산화막을 형성하는 단계와; 상기 질화막과 패드산화막을 제거함과 아울러 상기 기판위로 돌출된 측벽의 일부를 식각하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 분리구조 형성방법.