KR100420701B1 - Method of forming an isolation film in semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법에 관한 것으로, 다단계의 식각공정과 HDP(High Density Plasma)증착공정에 의해 트랜치를 형성하므로써 소자간 절연특성을 향상시키고 또한 연속되는 라운딩 산화를 통하여 트랜치 상부 모서리의 라운딩 특성을 향상시켜 소자의 전기적 특성 향상 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of forming a device isolation layer of a semiconductor device, by forming a trench by a multi-step etching process and a high density plasma deposition (HDP) process to improve the insulating properties between the devices and through the continuous rounding oxidation through the upper corner of the trench The present invention provides a method of forming a device isolation layer of a semiconductor device capable of improving the rounding characteristic of the device and improving the electrical characteristics and the reliability of the device.

Description

반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법{Method of forming an isolation film in semiconductor device}Method of forming an isolation film in semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법에 관한 것으로, 특히 0.13㎛ 테크(Tech) 이하의 고집적 소자의 제조 공정중 STI(Shallow Trench Isolation)용 소자 분리막 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention 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 for shallow trench isolation (STI) during a manufacturing process of a highly integrated device of 0.13 μm tech or less.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 기술에 따른 소자 분리막 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a device isolation film according to the related art.

도 1a를 참조하면, 실리콘 기판(Si substrate)(1)상에 패드 산화막(pad oxidation)(2)과 질화막(nitride)(3)을 순차적으로 증착한다. 상기의 패드 산화막(2)과 질화막(3)이 증착된 실리콘 기판상(1)에 포토 레지스트(Photoresist)(4)를 도포한 후 포토 마스크를 이용한 노광공정을 통해 트랜치(5)가 형성될 영역을 정의한다.Referring to FIG. 1A, a pad oxide film 2 and a nitride film 3 are sequentially deposited on a Si substrate 1. After the photoresist 4 is applied onto the silicon substrate 1 on which the pad oxide film 2 and the nitride film 3 are deposited, the trench 5 is formed through an exposure process using a photo mask. Define.

도 1b를 참조하면, 상기 포토레지스트(4)를 배리어(Barrier)로 사용하여 질화막(3), 패드 산화막(2) 및 실리콘 기판을 순차적으로 식각하여 STI(Shallow Trench Isolation)구조의 트랜치(5)를 형성한 후 상기 질화막(3) 상의 포토레지스트(4)를 제거한다. 상기의 트랜치(5)를 형성함에 있어서 실리콘 기판(1)은 75 내지 85°정도의 특정한 기울기를 갖도록 식각을 수행한다.Referring to FIG. 1B, a trench 5 having a shallow trench isolation (STI) structure is sequentially formed by etching the nitride film 3, the pad oxide film 2, and the silicon substrate using the photoresist 4 as a barrier. After forming the photoresist 4 on the nitride film 3 is removed. In forming the trench 5, the silicon substrate 1 is etched to have a specific inclination of about 75 to 85 degrees.

도 1c를 참조하면, STI구조의 트랜치(5) 측벽의 식각 손상을 보상하기 위해 상기 STI구조의 트랜치(5) 내에 측벽 산화를 실시하여 열 산화막(6)을 형성한다. 상기 열 산화막(6)이 형성된 STI구조의 트랜치(5)를 매립하기 위해서 HDP(HighDensity Plasma) 산화막(7)을 실리콘 기판(1) 상에 증착한 후 평탄화 공정을 수행한다.Referring to FIG. 1C, in order to compensate for etch damage of the sidewalls of the trenches 5 of the STI structure, sidewall oxidation is performed in the trenches 5 of the STI structure to form a thermal oxide film 6. In order to fill the trench 5 of the STI structure in which the thermal oxide film 6 is formed, a high density plasma (HDP) oxide film 7 is deposited on the silicon substrate 1 and then a planarization process is performed.

구체적으로 트랜치(5) 내부에 빈 공간이 형성되지 않도록 HDP 산화막(7)을 증착한 후 질화막(3)을 식각정지층으로 하여 질화막(3) 상의 HDP 산화막(7)을 제거하기 위한 STI CMP 공정을 수행함으로써 평탄화 한다.Specifically, an STI CMP process for removing the HDP oxide layer 7 on the nitride layer 3 using the nitride layer 3 as an etch stop layer after depositing the HDP oxide layer 7 so as not to form an empty space in the trench 5. By flattening.

도 1d를 참조하면, 상기 질화막(3)과 패드 산화막(2)을 제거하고 도시되지 않은 VT 스크린 산화막 형성 전에 습식 식각을 실시하여 플로팅 게이트영역을 정의한다. 하지만 상기 습식 식각으로 인해 HDP 산화막(7)이 리세스됨과 동시에 HDP 산화막(7)의 활성영역 부근이 움푹하게 들어간 모우트가 발생하게 된다.Referring to FIG. 1D, the floating gate region is defined by removing the nitride layer 3 and the pad oxide layer 2 and performing wet etching before forming the VT screen oxide layer (not shown). However, due to the wet etching, the HDP oxide layer 7 is recessed and at the same time, a moat in which the active region of the HDP oxide layer 7 is recessed is generated.

상기의 HDP 산화막 모우트의 형성은 누설 전류를 발생시키고, 상기 누설 전류에 의해 소자 결함이 발생된다. 또한 현재까지 소자분리 방법으로 사용되어진 STI방법은 필드(Field)영역을 식각하여 트랜치를 형성한 후 HDP산화막으로 트랜치를 매립한다.The formation of the HDP oxide film moat generates a leakage current, and an element defect is generated by the leakage current. In addition, the STI method, which has been used as a device isolation method until now, forms a trench by etching a field region, and then fills the trench with an HDP oxide film.

그러나, 이 기술은 HDP 증착 공정상 비어있는 트랜치를 매립하는 특성에 의하여 필드 영역을 식각할 때 어느 정도 기울기를 가지고 식각공정을 실시한다. 이때 형성되는 식각공정의 기울기는 초미세소자에서 반도체 고집적화에 결정적인 영향을 미치는 요소이다.However, this technique performs the etching process with some inclination when etching the field region due to the buried trench in the HDP deposition process. The slope of the etching process formed at this time is a factor that has a decisive influence on the high integration of semiconductors in ultrafine devices.

따라서 초미세회로 소자는 이러한 식각을 통해서는 기술의 한계에 있으며 이를 극복하기 위해서는 STI 식각시 기울기 없이 진행하여야 한다. 이러한 트랜치 형성 공정한계로 인하여 충분한 소자 절연깊이와 래치 업(Latch-up)방지를 위한 HDP증착에 많은 문제점이 따른다.Therefore, the ultra-fine circuit device is a limitation of the technology through such etching, and to overcome this, it must proceed without tilt during STI etching. Due to the trench forming process limit, there are many problems in the HDP deposition for sufficient device insulation depth and latch-up prevention.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 트랜치 형성시 다단계의 식각공정과 HDP 증착을 통하여 기울기 없는 트랜치를 형성하여 소자의 집적도를 높이고 충분한 깊이의 소자 분리막을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a device isolation film having a sufficient depth and a device depth by forming a trench without a slope through a multi-step etching process and HDP deposition in forming the trench to solve the above problems.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 기술에 따른 소자 분리막 형성방법을 설명하기 위한 단면도.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a device isolation layer in accordance with the prior art.

도 2a 내지 2i는 본 발명에 따른 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 설명하기 위한 단면도.2A to 2I are cross-sectional views illustrating a method of forming a device isolation film of a semiconductor device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1, 11 : 반도체 기판 2, 12 : 패드 산화막1, 11: semiconductor substrate 2, 12: pad oxide film

3, 13 : 질화막 4, 14 : 포토레지스트 패턴3, 13: nitride film 4, 14: photoresist pattern

5, 15, 18, 21 : 트랜치 6 : 열 산화막5, 15, 18, 21: trench 6: thermal oxide film

7, 24 : HDP 산화막 16, 19, 22 : 라운딩 산화막7, 24: HDP oxide film 16, 19, 22: rounding oxide film

17, 20, 23 : 트랜치 측벽 스페이서17, 20, 23: trench sidewall spacer

반도체 기판 상부에 패드 산화막 및 질화막을 순차적으로 형성하는 단계, 상기 질화막, 상기 패드 산화막 및 반도체 기판을 식각하여 제 1 트랜치를 형성한 후 상기 제 1 트랜치 내부에 제 1 라운딩 산화막을 형성하는 단계, 전체 구조 상부에 제 1 HDP산화막을 증착한 후 상기 제 1 트랜치 측벽에 제 1 측벽 스페이서를 형성하는 단계, 상기 제 1 트랜치 하부의 반도체 기판을 식각하여 제 2 트랜지를 형성한 후 상기 제 2 트랜치 내부에 제 2 라운딩 산화막을 형성하는 단계, 전체 구조 상부에 제 2 HDP산화막을 증착한 후 상기 제 2 트랜치 측벽에 제 2 측벽 스페이서를 형성하는 단계, 상기 제 2 트랜치 하부의 반도체 기판을 식각하여 제 3 트랜치를 형성한 후 상기 제 3 트랜치 내부에 제 3 라운딩 산화막을 형성하는 단계, 전체 구조 상부에 제 3 HDP산화막을 증착한 후 상기 제 3 트랜치 측벽에 제 3 측벽 스페이서를 형성하는 단계, 전체 구조 상부에 제 4 HDP산화막을 증착한 후 평탄화 공정을 수행하는 단계 및 상기 질화막을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 제공한다.Sequentially forming a pad oxide film and a nitride film on the semiconductor substrate, forming a first trench by etching the nitride film, the pad oxide film, and the semiconductor substrate, and then forming a first rounding oxide film inside the first trench; Depositing a first HDP oxide layer on the structure and forming first sidewall spacers on the sidewalls of the first trenches; forming a second trench by etching the semiconductor substrate under the first trenches; Forming a second rounding oxide layer, depositing a second HDP oxide layer over the entire structure, and then forming a second sidewall spacer on the sidewalls of the second trench; etching a semiconductor substrate under the second trench; Forming a third rounding oxide layer inside the third trench after depositing the third HDP oxide layer on the entire structure Forming a third sidewall spacer on the third trench sidewalls, depositing a fourth HDP oxide film on the entire structure, performing a planarization process, and removing the nitride film. It provides a method for forming a device separator of the.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail.

도 2a 내지 2i는 본 발명에 따른 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.2A to 2I are cross-sectional views illustrating a method of forming an isolation layer in a semiconductor device according to the present invention.

도 2a를 참조하면, 실리콘 기판(Si substrate)(11)상에 패드 산화막(pad oxidation)(12)과 질화막(nitride)(13)을 순차적으로 증착한다. 상기의 패드 산화막(12)과 질화막(13)이 증착된 실리콘 기판(11)상에 포토레지스트(Photoresist)를 도포한 후 포토 마스크를 이용한 노광공정을 통해 포토레지스트 패턴(14)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, a pad oxide film 12 and a nitride film 13 are sequentially deposited on a Si substrate 11. After the photoresist is applied onto the silicon substrate 11 on which the pad oxide film 12 and the nitride film 13 are deposited, the photoresist pattern 14 is formed through an exposure process using a photo mask.

패드 산화막(12)은 100 내지 180Å의 두께로 형성하여 실리콘 기판(11)과 질화막(13)의 스트레스(Stress) 완화 및 질화막(13) 식각의 식각정지층으로 사용한다. 질화막(13)은 1000 내지 1500Å의 두께로 형성하여 후속 CMP 공정의 식각 정치층과 스페이서(Spacer) 식각의 베리어(Barrier)로 작용한다. 포토레지스트 패턴(14)에 의해 소자의 활성(Active) 영역과 필드(Field) 영역으로 구별된다.The pad oxide film 12 is formed to a thickness of 100 to 180 Å to be used as an etch stop layer for stress relaxation of the silicon substrate 11 and the nitride film 13 and for etching the nitride film 13. The nitride film 13 is formed to a thickness of 1000 to 1500 Å to serve as a barrier for the etch stationary layer and the spacer etch in a subsequent CMP process. The photoresist pattern 14 distinguishes the active region and the field region of the device.

도 2b를 참조하면, 포토레지스트 패턴(14)을 아이솔레이션(ISO) 마스크로 이용한 제 1 아이솔레이션 식각공정을 실시하여 필드영역에 제 1 트랜치(15)를 형성한다. 상기의 포토레지스트 패턴(14)으로 사용하였던 포토레지스트를 제거한다.Referring to FIG. 2B, the first trench 15 is formed in the field region by performing a first isolation etching process using the photoresist pattern 14 as an isolation (ISO) mask. The photoresist used for the photoresist pattern 14 is removed.

상기의 제 1 아이솔레이션 식각공정에 의해 필드 영역의 패드 산화막(12),질화막(13) 및 실리콘 기판(11)의 일부를 제거한다. 이때 제 1 아이솔레이션 식각공정에 의해 필드영역으로 정의된 실리콘 기판(11)의 표면으로부터 형성하고자하는 소자분리막 깊이의 1/3정도를 식각한다. 만약 형성하고자 하는 소자분리막의 깊이가 3600Å이라면 제 1 아이솔레이션 식각공정에 의해 제거되는 실리콘 기판(11)은 실리콘 기판(11)의 표면으로부터 약 1200Å의 깊이만큼 식각된다.The pad oxide film 12, the nitride film 13, and the silicon substrate 11 in the field region are removed by the first isolation etching process. In this case, about one third of the depth of the device isolation layer to be formed is etched from the surface of the silicon substrate 11 defined as the field region by the first isolation etching process. If the depth of the device isolation layer to be formed is 3600Å, the silicon substrate 11 removed by the first isolation etching process is etched by a depth of about 1200Å from the surface of the silicon substrate 11.

도 2c를 참조하면, 전처리 세정공정을 실시한 후 제 1 라운딩 산화(Rounding Oxidation)공정을 1050℃의 온도 하에서 실시하여 90 내지 110Å의 두께의 제 1 라운딩 산화막(Rounding Oxide)(16)을 형성한다.Referring to FIG. 2C, after the pretreatment cleaning process, a first rounding oxide process is performed at a temperature of 1050 ° C. to form a first rounding oxide layer 16 having a thickness of 90 to 110 kPa.

상기의 전처리 세정공정은 NH4OH : H2O2: H2O의 비율이 1 : 5 : 50인 SC-1을 이용하여 50℃에서 10분간 실시한 후 HF : H2O의 비율이 99 : 1 인 용액을 이용하여 180초간 세정한다.The pretreatment washing step was performed at 50 ° C. for 10 minutes using SC-1 having a ratio of NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O 1: 5: 50, and then the ratio of HF: H 2 O was 99: Wash for 180 seconds using 1 phosphorus solution.

또한 라운딩 산화막을 형성 함으로써 후속 HDP증착과정의 플라즈마 데미지(Plasma damage)를 완화 시키고 트랜치 상부 코너(Trench top corner)를 라운딩(Rounding) 시키는 역활을 한다.In addition, by forming a round oxide, the plasma damage of the subsequent HDP deposition process can be alleviated and the trench top corner can be rounded.

도 2d를 참조하면, 전체 구조 상부에 제 1 HDP 산화막을 약 3000Å의 두께로 형성한 후 약 1000℃의 온도와 N2가스 분위기 하에서 30분가 어닐을 실시한다. 이처럼 어닐 공정을 실시하여 HDP산화막을 치밀화 시켜 HDP산화막의 막질을 열산화막과 유사한 식각특성을 갖도록 한다.Referring to FIG. 2D, a first HDP oxide film is formed to a thickness of about 3000 kPa over the entire structure, and then annealed for 30 minutes under a temperature of about 1000 ° C. and an N 2 gas atmosphere. As such, the annealing process is performed to densify the HDP oxide film so that the film quality of the HDP oxide film has an etching characteristic similar to that of the thermal oxide film.

상기의 제 1 HDP 산화막을 마스크 없는 전면식각 공정을 실시하여 제 1 트랜치 스페이서(17)를 형성한다.The first trench spacers 17 may be formed by performing a maskless front etching process on the first HDP oxide layer.

도 2e를 참조하면, 상기의 제 1 트랜치 스페이서(17)를 식각 베리어로 제 2 아이솔레이션 식각공정을 실시하여 필드영역의 노출된 실리콘 기판(11)을 제거 하여 제 2 트랜치(18)를 형성한다. 그리고 전처리 세정공정을 실시한 후 제 2 라운딩 산화공정을 1050℃의 온도 하에서 실시하여 약 100Å의 두께의 제 2 라운딩 산화막(19)을 형성한다.Referring to FIG. 2E, the second trench 18 is formed by removing the exposed silicon substrate 11 in the field region by performing a second isolation etching process using the first trench spacer 17 as an etching barrier. After the pretreatment cleaning step, the second rounding oxidation step is performed at a temperature of 1050 ° C. to form a second rounding oxide film 19 having a thickness of about 100 kPa.

이때 제 2 아이솔레이션 식각공정에 의해 필드영역의 노출된 실리콘 기판(11)의 표면으로부터 형성하고자하는 소자분리막 깊이의 1/3정도를 식각한다. 만약 형성하고자 하는 소자분리막의 깊이가 3600Å이라면 제 2 아이솔레이션 식각공정에 의해 제거되는 실리콘 기판(11)은 필드영역의 노출된 실리콘 기판(11)의 표면으로부터 약 1200Å의 깊이만큼 식각된다. 따라서 제 1 아이솔레이션 및 제 2 아이솔레이션 식각 공정에 의해 필드영역의 실리콘 기판(11)은 형성하고자하는 소자분리막 깊이의 2/3정도 식각된다.At this time, about one third of the depth of the device isolation layer to be formed is etched from the surface of the silicon substrate 11 exposed in the field region by the second isolation etching process. If the device isolation layer to be formed has a depth of 3600 μs, the silicon substrate 11 removed by the second isolation etching process is etched by a depth of about 1200 μs from the surface of the exposed silicon substrate 11 in the field region. Therefore, the silicon substrate 11 in the field region is etched by about two thirds of the depth of the device isolation layer to be formed by the first isolation and the second isolation etching processes.

상기의 제 2 아이솔레이션 식각공정 후 전처리 세정공정을 NH4OH : H2O2: H2O의 비율이 1 : 5 : 50인 SC-1을 이용하여 50℃에서 10분간 실시한다.After the second isolation etching step, the pretreatment washing step is performed at 50 ° C. for 10 minutes using SC-1 having a ratio of NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O of 1: 5: 50.

도 2f를 참조하면, 전체 구조 상부에 제 2 HDP 산화막을 약 3000Å의 두께로 형성한 후 약 1000℃의 온도와 N2가스 분위기 하에서 30분가 어닐을 실시한다. 상기의 제 2 HDP 산화막을 마스크 없는 전면식각 공정을 실시하여 제 2 트랜치 스페이서(20)를 형성한다.Referring to FIG. 2F, a second HDP oxide film is formed on the entire structure to a thickness of about 3000 kPa, and then annealed for 30 minutes under a temperature of about 1000 ° C. and an N 2 gas atmosphere. The second trench spacer 20 is formed by performing a mask-less front etching process on the second HDP oxide layer.

도 2g를 참조하면, 상기의 제 2 트랜치 스페이서(20)를 식각 베리어로 제 3 아이솔레이션 식각공정을 실시하여 필드영역의 노출된 실리콘 기판(11)을 제거하여 제 3 트랜치(21)를 형성한다. 그리고 전처리 세정공정을 실시한 후 제 3 라운딩 산화공정을 1050℃의 온도 하에서 실시하여 약 100Å의 두께의 제 3 라운딩 산화막(22)을 형성한다.Referring to FIG. 2G, the third trench spacer 20 is removed by performing a third isolation etching process using the second trench spacer 20 as an etching barrier to remove the exposed silicon substrate 11 in the field region. After the pretreatment cleaning step, the third rounding oxidation step is performed at a temperature of 1050 ° C. to form a third rounding oxide film 22 having a thickness of about 100 kPa.

이때 제 3 아이솔레이션 식각공정에 의해 필드영역의 노출된 실리콘 기판(11)의 표면으로부터 형성하고자하는 소자분리막 깊이의 1/3정도를 식각한다. 만약 형성하고자 하는 소자분리막의 깊이가 3600Å이라면 제 3 아이솔레이션 식각공정에 의해 제거되는 실리콘 기판(11)은 필드영역의 노출된 실리콘 기판(11)의 표면으로부터 약 1200Å의 깊이만큼 식각된다. 따라서 제 1 아이솔레이션, 제 2 아이솔레이션 및 제 3 아이솔레이션 식각 공정에 의해 필드영역의 실리콘 기판은 형성하고자하는 소자분리막 깊이만큼 식각된다.At this time, about one third of the device isolation film depth to be formed is etched from the surface of the exposed silicon substrate 11 in the field region by the third isolation etching process. If the device isolation film to be formed has a depth of 3600Å, the silicon substrate 11 removed by the third isolation etching process is etched by a depth of about 1200Å from the surface of the exposed silicon substrate 11 in the field region. Accordingly, the silicon substrate in the field region is etched by the depth of the device isolation layer to be formed by the first isolation, the second isolation, and the third isolation etching process.

상기의 제 3 아이솔레이션 식각공정 후 전처리 세정공정을 NH4OH : H2O2: H2O의 비율이 1 : 5 : 50인 SC-1을 이용하여 50℃에서 10분간 실시한다.After the third isolation etching step, the pretreatment cleaning step is performed at 50 ° C. for 10 minutes using SC-1 having a ratio of NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O 1: 5: 50.

도 2h를 참조하면, 전체 구조 상부에 제 3 HDP 산화막을 약 3000Å의 두께로 형성한 후 약 1000℃의 온도와 N2가스 분위기 하에서 30분가 어닐을 실시한다. 상기의 제 3 HDP 산화막을 마스크 없는 전면식각 공정을 실시하여 제 3 트랜치 스페이서(23)를 형성한다.Referring to FIG. 2H, a third HDP oxide film is formed on the entire structure to a thickness of about 3000 kPa, and then annealed for 30 minutes under a temperature of about 1000 ° C. and an N 2 gas atmosphere. The third trench spacer 23 may be formed by performing a maskless front etching process on the third HDP oxide layer.

도 2i를 참조하면, 전체 구조 상부에 제 4 HDP 산화막(24)을 약 6000Å의 두께로 형성한 후 약 1000℃의 온도와 N2가스 분위기 하에서 30분가 어닐을 실시한다. CMP을 이용한 평탄화 공정을 실시하여 제 4 HDP 산화막(24), 질화막(13), 제 1 트랜치 스페이서(17)의 일부를 제거하여 필드영역의 두께가 활성영역의 두께보다 약 750Å높게 한다. 상기의 평탄화 공정후 잔류하는 질화막(13)을 제거함으로써 반도체 소자의 소자 분리막을 형성한다.Referring to FIG. 2I, after forming the fourth HDP oxide layer 24 to a thickness of about 6000 kPa over the entire structure, annealing is performed for 30 minutes under a temperature of about 1000 ° C. and an N 2 gas atmosphere. A planarization process using CMP is performed to remove portions of the fourth HDP oxide film 24, the nitride film 13, and the first trench spacer 17 so that the thickness of the field region is about 750 mm higher than the thickness of the active region. The isolation film of the semiconductor element is formed by removing the nitride film 13 remaining after the above planarization process.

상술한 바와 같이, 본 발명은 다단계의 식각공정과 HDP 증착을 통하여 기울기없는 소자 분리막을 형성하고 충분한 깊이의 소자 분리막을 형성함으로써 소자의 집적도를 높이고 소자간 절연특성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can increase the degree of integration of the device and improve the insulating property between devices by forming a device isolation layer without gradient and forming a device isolation layer having a sufficient depth through a multi-step etching process and HDP deposition.

또한 연속되는 라운딩 산화공정을 통하여 트랜치 상부 모서리 부분의 라운딩 특성을 향상시켜 기생전류를 감소시키고 GOI(Gate Oxide Integrity)열화, 역 협폭효과 및 서브쓰레솔드 험프 현상등을 방지하여 소자의 전기적 특성 향상 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, the rounding oxidation process improves the rounding characteristics of the upper corners of the trenches to reduce parasitic currents, prevent GOI (Gate Oxide Integrity) deterioration, reverse narrowing effect and sub-throw hump phenomenon, thereby improving the electrical characteristics of the device Reliability can be improved.

Claims (12)

반도체 기판 상부에 패드 산화막 및 질화막을 순차적으로 형성하는 단계;Sequentially forming a pad oxide film and a nitride film on the semiconductor substrate; 상기 질화막, 상기 패드 산화막 및 반도체 기판을 식각하여 제 1 트랜치를 형성한 후 상기 제 1 트랜치 내부에 제 1 라운딩 산화막을 형성하는 단계;Etching the nitride film, the pad oxide film, and the semiconductor substrate to form a first trench, and then forming a first rounding oxide film inside the first trench; 전체 구조 상부에 제 1 HDP산화막을 증착한 후 상기 제 1 트랜치 측벽에 제 1 측벽 스페이서를 형성하는 단계;Depositing a first HDP oxide layer over the entire structure and forming first sidewall spacers on the first trench sidewalls; 상기 제 1 트랜치 하부의 반도체 기판을 식각하여 제 2 트랜지를 형성한 후 상기 제 2 트랜치 내부에 제 2 라운딩 산화막을 형성하는 단계;Etching a semiconductor substrate under the first trench to form a second trench, and then forming a second rounding oxide layer inside the second trench; 전체 구조 상부에 제 2 HDP산화막을 증착한 후 상기 제 2 트랜치 측벽에 제 2 측벽 스페이서를 형성하는 단계;Forming a second sidewall spacer on the sidewalls of the second trench after depositing a second HDP oxide layer over the entire structure; 상기 제 2 트랜치 하부의 반도체 기판을 식각하여 제 3 트랜치를 형성한 후 상기 제 3 트랜치 내부에 제 3 라운딩 산화막을 형성하는 단계;Etching the semiconductor substrate under the second trench to form a third trench, and then forming a third rounding oxide layer inside the third trench; 전체 구조 상부에 제 3 HDP산화막을 증착한 후 상기 제 3 트랜치 측벽에 제 3 측벽 스페이서를 형성하는 단계;Depositing a third HDP oxide layer over the entire structure and forming third sidewall spacers on the third trench sidewalls; 전체 구조 상부에 제 4 HDP산화막을 증착한 후 평탄화 공정을 수행하는 단계; 및Depositing a fourth HDP oxide layer on the entire structure and then performing a planarization process; And 상기 질화막을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.And removing the nitride film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 내지 제 3 HDP 산화막은 2500 내지 3500Å의 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.Wherein the first to third HDP oxide layers are deposited to a thickness of 2500 to 3500 kV. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 내지 제 3 HDP 산화막 증착 후 1000℃의 온도 및 N2가스 하에서 약 30분간 열처리 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.And performing a heat treatment process for about 30 minutes at 1000 ° C. and N 2 gas after the deposition of the first to third HDP oxide films. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 4 HDP산화막은 5500 내지 6500Å의 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.And the fourth HDP oxide film is deposited to a thickness of 5500 to 6500 kV. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 내지 제 3 라운딩 산화막은 약 1000 내지 1100℃의 온도 하에서 90 내지 110Å의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.Wherein the first to third rounding oxides are formed to a thickness of 90 to 110 kPa under a temperature of about 1000 to 1100 ° C. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 라운딩 산화막 형성전 전처리 세정 공정을 실시하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.And performing a pretreatment cleaning process prior to forming the first rounded oxide film. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 전처리 세정공정은 NH4OH : H2O2: H2O의 비율이 1 : 5 : 50인 SC-1을 이용하여 50℃에서 10분간 실시한 후 HF : H2O의 비율이 99 : 1 인 용액을 이용하여 180초간 실시되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.The pretreatment washing step was performed at 50 ° C. for 10 minutes using SC-1 having a ratio of NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O 1: 5: 50, and then the ratio of HF: H 2 O was 99: 1. A device isolation film forming method of a semiconductor device, characterized in that carried out for 180 seconds using a phosphorus solution. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 및 제 3 라운딩 산화막 형성전 전처리 세정공정을 실시하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.And performing a pretreatment cleaning process prior to forming the second and third rounding oxides. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 전처리 세정공정은 NH4OH : H2O2: H2O의 비율이 1 : 5 : 50인 SC-1을 이용하여 50℃에서 10분간 실시되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.The pretreatment washing step is a method for forming a device isolation film of a semiconductor device, characterized in that the NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O ratio is 1: 5: 50 using SC-1 for 10 minutes at 50 ℃. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 질화막은 1000 내지 1500Å의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.The nitride film is a device isolation film forming method of a semiconductor device, characterized in that formed in a thickness of 1000 to 1500Å. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 평탄화 공정은 상기 제 4 HDP산화막이 반도체 기판으로 부터 700 내지 800Å의 높이가 될때까지 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.And the planarization step is performed until the fourth HDP oxide film has a height of 700 to 800 GPa from the semiconductor substrate.
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