KR100731074B1 - Method of fabricating a semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 도 1e는 종래기술에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.2A through 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 3a는 종래기술에 의해 디벗이 발생한 기판의 사진도이며, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 의한 디벗의 발생이 억제된 기판의 사진도이다.3A is a photographic view of a substrate in which a divert is generated by a prior art, and FIG. 3B is a photographic view of a substrate in which generation of a divert is suppressed according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 이용하는 반도체 소자의 제조 방법에서 디벗(divot)의 발생을 방지하는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device for preventing the generation of a divot in a method of manufacturing a semiconductor device using a shallow trench isolation (STI) process.
이하, 도 1a 내지 도 1e를 참조하여, 종래기술에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art will be described with reference to FIGS. 1A to 1E.
도 1a는 기판(100) 상에 질화막(nitride, 110), 산화막(oxide, 120)을 순서대로 도포한 후, STI 공정에 의해 산화막(120)을 하드 마스크(hard mask)로 하여 트렌치(trench, 130)를 형성한 상태를 나타낸다. 도 1a에는 도시되어 있지 않으나, 기판(100)과 질화막(110) 사이에 100 옹스트롬(Å) 이하의 얇은 두께로 산화막이 도포되어 있다. 이는 기판(100)과 질화막(110)의 접착력을 증가시켜 주는 역할을 한다. 그리고 도 1b는 풀백(pullback) 공정에 의해 트렌치(130) 부근에 있는 산화막(120) 아래의 질화막(110)을 언더컷(undercut)한 상태를 나타낸다.FIG. 1A illustrates that a
그 다음, 도 1c에서 처럼 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방식에 의해 CVD 산화물(CVD oxide, 140)을 증착하여 트렌치(130)를 채운다. 이때, 질화막(110)만을 국부적으로 언더컷하였기 때문에 산화막(120)에 의해 CVD 산화물(140)이 갭 필(gap fill)되지 않는 공간(145)이 생긴다.Next, as shown in FIG. 1C, the
그리고, 도 1d와 같이 트렌치(30)가 형성된 활성 영역(active area)을 평탄화(chemical mechanical planarization; CMP) 공정에 의해 평탄화한다. 그 다음, 도 1e에서 처럼 비활성 영역의 질화막(110)을 제거하는데, 여전히 활성 영역에 산화물(140)이 갭 필되지 않은 디벗(150)을 발생하게 된다. 이는 후속 공정에서 누설 전류(leakage current)를 발생하여 반도체 소자의 오동작을 유발하는 문제점이 있다.1D, the active area in which the trench 30 is formed is planarized by a chemical mechanical planarization (CMP) process. Next, as shown in FIG. 1E, the
본 발명은 STI 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법에서 디벗의 발생을 방지함에 의해, 누설 전류의 발생을 억제하고, 반도체 소자의 오동작을 방지하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to prevent the occurrence of leakage current and to prevent malfunction of a semiconductor device by preventing the generation of a divot in the method of manufacturing a semiconductor device including an STI process.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 질화막과 산화막을 순서대로 도포하고, 상기 산화막을 하드 마스크로 하여 트렌치를 형성하는 STI 공정과; 상기 트렌치 부근에 존재하는 상기 질화막의 일부를 언더컷하는 풀백 공정과; 상기 산화막을 전체적으로 식각하여 제거하는 공정과; 화학 기상 증착 방식에 의해 상기 트렌치에 CVD 산화막을 증착하는 공정과; 상기 CVD 산화막을 평탄화하는 공정과; 상기 질화막을 제거하는 공정을 포함하는, 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다. 여기서, 상기 풀백 공정은 H3PO4를 이용하여 식각하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화막은 DHF(Diluted Hydrogen Fluoride)를 이용하여 식각하는 것이 바람직하다.In order to solve the above technical problem, the present invention is the STI process of applying a nitride film and an oxide film in order on the substrate, and forming a trench using the oxide film as a hard mask; A pullback step of undercutting a portion of the nitride film present near the trench; Etching away the oxide film as a whole; Depositing a CVD oxide film in said trench by chemical vapor deposition; Planarizing the CVD oxide film; It provides a method for manufacturing a semiconductor device, including the step of removing the nitride film. Here, the pullback process is preferably etched using H 3 PO 4 . In addition, the oxide film is preferably etched using Diluted Hydrogen Fluoride (DHF).
이하, 도 2a 내지 도 2f를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2F.
도 2a는 기판(200) 상에 질화막(210), 산화막(220)을 순서대로 도포한 후, STI 공정에서 하드 마스크로 사용하는 산화막(220)과 그 하부의 질화막(210)을 제거하여 트렌치(230)를 형성한 상태를 나타낸다. 도 2a에는 도시되어 있지 않으나, 기판(200)과 질화막(210) 사이에 100 옹스트롬(Å) 이하의 얇은 두께로 산화막이 도포되어 있다. 이는 기판(200)과 질화막(210)의 접착력을 증가시켜 주는 역할을 한다.FIG. 2A illustrates that the
그리고 도 2b는 풀백 공정에 의해 트렌치(230) 상측 가장자리 부근의 산화막(220) 아래에 있는 질화막(210)을 국부적으로 언더컷한 상태를 나타낸다. 이러한 풀백 공정은 후속하는 CVD 산화막의 필링(filling) 마진을 확보하여, 필링을 용이하게 하기 위함이다. 아울러, 필링 과정 후에 STI 구조상 다양하게 발생 가능한 STI 스트레스(STI stress)를 완화시켜 주는 효과가 있다. 이러한 풀백 공정은 H3PO4를 이용하여 식각한다.2B illustrates a state in which the
도 2c에서는 종래기술과 달리 트렌치(230) 형성시에 하드 마스크로 사용한 산화막(220)을 전체적으로 제거한다. 이때 DHF를 이용한 식각을 한다. 이러한 DHF를 이용한 식각 공정에서는 HF의 농도 조절에 의해서 식각률(etching rate) 등을 제어한다. 여기서는 DHF의 농도를 물과 HF가 100 대 1의 비율로 하여, 분당 식각률이 20 내지 30 옹스트롬(Å)이 되도록 한다.In FIG. 2C, unlike the prior art, the
그 다음, 도 2d에서 처럼 화학 기상 증착 방식에 의해 CVD 산화막(240)을 증착하여 트렌치(230)를 필링한다. 종래기술에서는 산화막 아래에 질화막을 언더컷한 부분에 산화물이 갭 필되지 않는 공간이 생겼으나, 본 발명에서는 산화막(220)을 모두 제거한 상태이므로, CVD 산화막(240)이 갭 필되지 않는 공간은 생기지 않는다.Next, as illustrated in FIG. 2D, the
또한, 도 2e와 같이 트렌치(230)가 형성된 활성 영역을 평탄화한다. 이때, 질화막(210)은 평탄화 공정의 정지층(stopper) 역할을 한다. 따라서, 도 1f에서 처럼 질화막(210)을 모두 제거해 내면, 트렌치(230) 내의 CVD 산화막(240)의 표면이 기판(200)의 표면 보다 더 높게 위치하게 된다. 그리고, 종래기술과 달리 CVD 산화막(240)이 모두 갭 필되어 디벗이 발생되지 않는다.In addition, as shown in FIG. 2E, the active region where the
즉, 도 3a에서 보는 바와 같이 종래기술에 의한 STI 구조의 사진도에선 디벗이 형성되어 있으며, 도 3b에서는 본 발명에 의한 STI 구조의 사진도로서 디벗의 형성이 방지된 것을 알 수 있다.That is, as shown in FIG. 3A, a divot is formed in the STI structure photogram according to the prior art, and in FIG. 3B, it is understood that the divot is prevented as a photographic view of the STI structure according to the present invention.
이러한 본 발명은 종래기술에서 디벗에 의한 누설 전류의 발생이 반도체 소자의 오동작을 유발하는 문제점을 해결한다.This invention solves the problem that the generation of leakage current by the divert causes the malfunction of the semiconductor device in the prior art.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described so far, those skilled in the art will be able to implement in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments of the present invention described herein are to be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. Should be interpreted as being included in.
본 발명에 따르면, STI 공정을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법에서, 트렌치 형성시에 하드 마스크로 사용하는 산화막을 DHF 방식으로 제거하는 구성에 의해 디벗의 발생을 방지하는 효과가 있다. 아울러, 디벗으로 인해 생기는 누설 전류의 발생이 억제되며, 아울러 반도체 소자의 오동작을 방지하는 효과가 있다.According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device including the STI process, the generation of the divot can be prevented by the structure in which the oxide film used as the hard mask at the time of trench formation is removed by the DHF method. In addition, the generation of leakage current caused by the dividing is suppressed, and there is an effect of preventing the malfunction of the semiconductor device.
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