KR100557972B1 - 반도체소자의 트렌치 형성방법_ - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체소자의 트렌치 형성방법에 관한 것으로, 종래에는 고온저압 산화막의 식각시에 형성되는 스파이킹영역에 후속 게이트 패터닝공정에서 폴리실리콘의 잔류물이 남게 되어 게이트간을 단락시킴으로써, 절연특성이 저하되는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명은 패드산화막, 질화막 및 제1고온저압 산화막이 증착된 반도체기판상에 사진식각공정을 적용하여 트렌치를 형성하는 공정과; 상기 트렌치가 형성된 반도체기판의 상부전면에 제2고온저압 산화막을 증착한 후, 상기 트렌치 내부에 폴리실리콘을 채우는 공정과; 반도체기판에 열산화공정을 수행하여 상기 폴리실리콘의 상부에 산화막을 형성하는 공정과; 반도체기판에 습식식각을 수행하여 상기 노출된 제2,제1고온저압 산화막 및 폴리실리콘 상부의 산화막을 식각하는 공정과; 상기 반도체기판에 열산화공정을 수행하여 트렌치영역 상부에 필드산화막을 형성하는 공정으로 이루어지는 반도체소자의 트렌치 형성방법을 제공함에 따라 고온저압 산화막과 열산화막의 습식식각비 차이를 통해 트렌치에 채워진 폴리실리콘과 고온저압 산화막의 계면에 스파이킹영역이 형성되는 것을 방지할 수 있게 되어 게이트의 단락을 방지함으로써, 반도체소자의 절연특성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

반도체소자의 트렌치 형성방법
본 발명은 반도체소자의 트렌치(trench) 형성방법에 관한 것으로, 특히 트렌치구조의 고온저압 산화막 식각시에 스파이킹(spiking)영역의 형성을 방지하여 절연특성을 향상시키기에 적당하도록 한 반도체소자의 트렌치 형성방법에 관한 것이다.
종래 반도체소자의 트렌치 형성방법을 도1a 내지 도1d에 도시한 수순단면도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도1a에 도시한 바와같이 반도체기판(1)의 상부에 패드산화막(2), 질화막(3) 및 고온저압 산화막(4)을 순차적으로 형성한 후, 사진식각공정을 통해 고온저압 산화막(4), 질화막(3) 및 패드산화막(2)의 일부를 식각하여 반도체기판(1)을 노출시키고, 그 노출된 반도체기판(1)을 식각하여 트렌치를 형성한다. 이때, 상기 반도체기판(1)은 SF6+HBr+HeO2를 이용하여 식각한다.
그리고, 도1b에 도시한 바와같이 상기 트렌치가 형성된 반도체기판(1)의 상부전면에 고온저압 산화막(5)을 증착한 후, 그 상부에 폴리실리콘(6)을 증착하고, 에치 백(etch-back)하여 트렌치의 내부에 폴리실리콘(6)을 채운다.
그리고, 도1c에 도시한 바와같이 습식식각을 통해 노출된 고온저압 산화막(5,4)을 식각한다. 이때, 습식식각을 적용함에 따라 질화막(3)의 손상이 방지되며, 상기 고온저압 산화막(5)은 과도식각되어 트렌치에 채워진 폴리실리콘(6)과 고온저압 산화막(5)의 계면에 스파이킹영역(A)이 형성된다.
그리고, 도1d에 도시한 바와같이 상기 반도체기판(1)에 열산화공정을 수행하여 트렌치영역의 상부에 필드산화막(7)을 형성한다. 이때, 필드산화막(7)은 8000Å정도로 형성한다.
이후의 공정으로 인산을 이용하여 상기 질화막(3)을 제거하고, 반도체기판(1)의 상부전면에 게이트산화막과 폴리실리콘을 증착한 후, 패터닝하여 게이트를 형성한다. 이때, 상기 트렌치 상부에 증착되는 폴리실리콘과 게이트산화막을 식각하게 되면 상기 스파이킹영역(A)에 폴리실리콘의 잔류물이 남게된다.
상기한 바와같이 종래 반도체소자의 트렌치 형성방법은 고온저압 산화막의 식각시에 형성되는 스파이킹영역에 후속 게이트 패터닝공정에서 폴리실리콘의 잔류물이 남게 되어 게이트간을 단락시킴으로써, 절연특성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 트렌치구조의 고온저압 산화막 식각시에 스파이킹영역의 형성을 방지하여 절연특성을 향상시킬 수 있는 반도체소자의 트렌치 형성방법을 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 반도체소자의 트렌치 형성방법의 바람직한 일 실시예는 반도체기판상에 패드산화막, 질화막 및 제1고온저압 산화막을 증착하고 패터닝하여 상기 반도체기판의 소자분리영역을 한정하는 공정과; 상기 반도체기판의 소자분리영역을 식각하여 트렌치를 형성하는 공정과; 상기 트렌치가 형성된 반도체기판의 상부 전면에 제2고온저압 산화막을 증착하고 상기 트렌치 내부에 폴리실리콘을 채우는 공정과; 상기 폴리실리콘의 상부 표면을 열산화하여 산화막을 형성하는 공정과; 상기 제2 및 제1고온저압 산화막의 노출된 부분과 상기 폴리실리콘 상부의 상기 산화막을 습식식각 방법으로 제거하는 공정과; 상기 트렌치 내부를 채우는 상기 폴리실리콘을 열산화하여 필드산화막을 형성하는 공정을 구비한다.
상기한 바와같은 본 발명에 의한 반도체소자의 트렌치 형성방법을 도2a 내지 도2d의 수순단면도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도2a에 도시한 바와같이 종래의 공정과 동일하게 반도체기판(11)의 상부에 패드산화막(12), 질화막(13) 및 고온저압 산화막(14)을 순차적으로 형성한 후, 사진식각공정을 통해 고온저압 산화막(14), 질화막(13) 및 패드산화막(12)의 일부를 식각하여 반도체기판(11)을 노출시키고, 그 노출된 반도체기판(11)을 식각하여 트렌치를 형성한다.
그리고, 도2b에 도시한 바와같이 종래의 공정과 동일하게 상기 트렌치가 형성된 반도체기판(11)의 상부전면에 고온저압 산화막(15)을 증착한 후, 그 상부에 폴리실리콘(16)을 증착하고, 에치 백(etch-back)하여 트렌치의 내부에 폴리실리콘(16)을 채운다. 이때, 고온저압 산화막(14,15)은 총 두께가 4000Å정도 되도록 한다.
그리고, 도2c에 도시한 바와같이 상기 반도체기판(11)의 상부에 열산화공정을 수행하여 폴리실리콘(16)의 상부에 산화막(17)을 2000Å정도의 두께로 형성한다.
그리고, 도2d에 도시한 바와같이 반도체기판(11)에 습식식각을 수행하여 상기 노출된 고온저압 산화막(15,14) 및 폴리실리콘(16) 상부의 산화막(17)을 식각한다. 이때, 상기 고온저압 산화막(15,14)이 산화막(17)에 비해 습식식각비가 2배정도 빠르기 때문에 종래의 도1c에 도시한 트렌치에 채워진 폴리실리콘(6)과 고온저압 산화막(5)의 계면에 스파이킹영역(A)이 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이후의 공정으로 상기 반도체기판(11)에 열산화공정을 수행하여 트렌치영역의 상부에 필드산화막을 형성한다. 이때, 필드산화막은 8000Å정도로 형성한다.
그리고, 인산을 이용하여 상기 질화막(13)을 제거하고, 반도체기판(11)의 상부전면에 게이트산화막과 폴리실리콘을 증착한 후, 패터닝하여 게이트를 형성한다.
상기한 바와같은 본 발명에 의한 반도체소자의 트렌치 형성방법은 고온저압 산화막과 열산화막의 습식식각비 차이를 통해 트렌치에 채워진 폴리실리콘과 고온저압 산화막의 계면에 스파이킹영역이 형성되는 것을 방지할 수 있게 되어 게이트의 단락을 방지함으로써, 반도체소자의 절연특성을 향상시키는 효과가 있다.
도1은 종래 반도체소자의 트렌치 형성방법을 보인 수순단면도.
도2는 본 발명의 일 실시예를 보인 수순단면도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
11:반도체기판 12:패드산화막
13:질화막 14,15:고온저압 산화막
16:폴리실리콘 17:산화막

Claims (2)

  1. 반도체기판상에 패드산화막, 질화막 및 제1고온저압 산화막을 증착하고 패터닝하여 상기 반도체기판의 소자분리영역을 한정하는 공정과;
    상기 반도체기판의 소자분리영역을 식각하여 트렌치를 형성하는 공정과;
    상기 트렌치가 형성된 반도체기판의 상부 전면에 제2고온저압 산화막을 증착하고 상기 트렌치 내부에 폴리실리콘을 채우는 공정과;
    상기 폴리실리콘의 상부 표면을 열산화하여 산화막을 형성하는 공정과;
    상기 제2 및 제1고온저압 산화막의 노출된 부분과 상기 폴리실리콘 상부의 상기 산화막을 습식식각 방법으로 제거하는 공정과;
    상기 트렌치 내부를 채우는 상기 폴리실리콘을 열산화하여 필드산화막을 형성하는 공정을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트렌치 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리실리콘의 상부에 상기 산화막을 2000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 트렌치 형성방법.
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