KR100875684B1 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소자분리 영역의 형성시 질화막의 프로파일을 변형하여 충분한 액티브 영역을 확보함으로써 후속 산화공정에 의한 액티브 영역의 손실로 인해 발생되는 문제를 해결할 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device that can solve the problem caused by the loss of the active region by the subsequent oxidation process by securing a sufficient active region by modifying the profile of the nitride film when forming the device isolation region.
본 발명은 반도체 기판 상에 패드 산화막 및 질화막을 순차적으로 형성하는 단계; 질화막을 경사 프로파일을 갖도록 패터닝하는 단계; 및 과도식각으로 패드 산화막 및 기판의 일부를 식각하여 경사 프로파일을 갖는 액티브 영역을 정의하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조방법에 의해 달성될 수 있다. 바람직하게, 질화막은 400 내지 1200Å의 두께로 형성하고, 질화막의 패터닝은 경사식각으로 수행한다.
The present invention includes sequentially forming a pad oxide film and a nitride film on a semiconductor substrate; Patterning the nitride film to have an oblique profile; And etching a portion of the pad oxide film and the substrate by transient etching to define an active region having an inclined profile. Preferably, the nitride film is formed to a thickness of 400 to 1200 kPa, and the patterning of the nitride film is performed by oblique etching.
Description
도 1은 종래의 반도체 소자의 소자분리 영역 형성방법을 설명하기 위한 단면도.1 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a device isolation region of a conventional semiconductor device.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 소자분리 영역 형성방법을 설명하기 위한 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a device isolation region of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing
20 : 반도체 기판 21 : 패드 산화막20
22 : 질화막 23 : ARC막22
24 : 포토레지스트 패턴 24: photoresist pattern
A1, A2 : 액티브 영역
A1, A2: active area
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 STI(Sallow Trench Isolation) 구조를 적용한 소자분리 영역 형성시 액티브 영역을 충분히 확보할 수 있는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 반도체 소자는 트랜지스터나 캐패시터 등과 같은 소자들이 형성되는 액티브 영역과, 소자의 동작이 서로 방해되지 않도록 액티브 영역들을 분리하는 소자분리 영역으로 구성되어 있다.In general, a semiconductor device is composed of an active region where elements such as a transistor or a capacitor are formed, and an isolation region that separates the active regions so that operation of the device does not interfere with each other.
일반적으로 소자분리 영역은 실리콘 반도체기판을 국부적으로 열산화시키는 로코스(Local Oxidation of Silicon; LOCOS) 공정을 주로 이용하여 형성하였다. 그러나, LOCOS 공정에 의한 소자분리 영역은 비교적 면적이 크고 경계면에 발생되는 버즈빅(bird's beak) 등의 문제로 인하여 고집적 소자에 적용하는데 한계가 있었다. 따라서, 최근 0.16㎛ 이하의 고집적 메모리 소자에서는 기판에 얕은 깊이의 트렌치를 형성하고, 이 트렌치에 산화막을 매립시켜 소자분리 영역을 형성하는 STI (Sallow Trench Isolation) 구조를 적용하고 있다.In general, the device isolation region is mainly formed by using a Local Oxidation of Silicon (LOCOS) process for locally thermally oxidizing a silicon semiconductor substrate. However, the device isolation region by the LOCOS process has a relatively large area and has a limitation in application to highly integrated devices due to problems such as bird's beak generated at the interface. Therefore, recently, in the highly integrated memory device of 0.16 mu m or less, a shallow trench isolation (STI) structure is formed in which a trench having a shallow depth is formed in a substrate, and an oxide film is buried in the trench to form an isolation region.
도 1은 이러한 STI 구조를 적용한 반도체 소자의 소자분리 영역 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an isolation region of a semiconductor device to which the STI structure is applied.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(10) 상에 패드 산화막(11) 및 질화막(12)을 순차적으로 형성하고, 질화막(12) 상에 저부 ARC(Anti Reflective Coating)막(13)을 형성한다. 여기서, 패드 산화막(11)은 질화막(12)에 대한 스트레스를 완화시키는 완충막으로서 작용한다. 그 다음, 포토리소그라피 공정으로 ARC막(13) 상에 포토레지스트 패턴(14)을 형성한다. 그 후, 포토레지스트 패턴(14)을 마스크로하여 ARC막(13) 및 질화막(12)을 식각하고, 과도식각(over etch)으로 패드 산화막(11) 및 기판(11)의 일부를 식각하여 액티브 영역(A1)을 정의한다. 그리고 나서, 도시 되지는 않았지만, 포토레지스트 패턴(14) 제거공정, 트렌치 형성공정, 산화공정, 산화막 매립공정, 및 평탄화공정 등의 후속공정을 수행하여 STI 구조의 소자분리 영역을 형성한다. Referring to FIG. 1, a
상술한 종래의 STI 구조의 소자분리 영역 형성시, 질화막(12)의 식각은 일반적으로 식각개스를 수직으로 주입하는 수직식각(vertical etch)으로 수행하기 때문에 질화막(12)이 수직 프로파일을 갖게 된다. 그러나, 과도식각에 의해 기판(10)의 식각시 기판(10)의 프로파일은 질화막(12)의 프로파일을 따르기 때문에 기판(10)도 질화막(12)과 마찬가지로 수직 프로파일을 갖게 된다(도 1의 도면부호 100 참조). 이에 따라, 액티브 영역(A1)의 표면이 수직 프로파일을 갖게 됨으로써, 후속 산화공정시 액티브 영역의 손실이 발생되어 소자의 특성 및 수율이 저하될 뿐만 아니라 리프레시 특성이 열화되는 등의 문제가 발생하게 된다.
In forming the isolation region of the conventional STI structure, the etching of the nitride film 12 is generally performed by a vertical etch that vertically injects an etching gas so that the nitride film 12 has a vertical profile. However, since the profile of the
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 소자분리 영역의 형성시 질화막의 프로파일을 변형하여 충분한 액티브 영역을 확보함으로써 후속 산화공정에 의한 액티브 영역의 손실로 인해 발생되는 문제를 해결할 수 있는 반도체 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed in order to solve the above problems of the prior art, a problem caused by the loss of the active region by the subsequent oxidation process by ensuring a sufficient active region by modifying the profile of the nitride film when forming the device isolation region Its purpose is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can solve the problem.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기의 본 발명의 목적은 반도체 기판 상에 패드 산화막 및 질화막을 순차적으로 형성하는 단계; 질화막을 경사 프로파일을 갖도록 패터닝하는 단계; 및 과도식각으로 패드 산화막 및 기판의 일부를 식각하여 경사 프로파일을 갖는 액티브 영역을 정의하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, the object of the present invention comprises the steps of sequentially forming a pad oxide film and a nitride film on a semiconductor substrate; Patterning the nitride film to have an oblique profile; And etching a portion of the pad oxide film and the substrate by transient etching to define an active region having an inclined profile.
바람직하게, 질화막은 400 내지 1200Å의 두께로 형성하고, 질화막의 패터닝은 경사식각으로 수행한다.Preferably, the nitride film is formed to a thickness of 400 to 1200 kPa, and the patterning of the nitride film is performed by oblique etching.
이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be introduced in order to enable those skilled in the art to more easily carry out the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 소자분리 영역 형성방법을 설명하기 위한 단면도로서, 도 2를 참조하여 그 형성방법을 설명한다.2 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a device isolation region of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention, with reference to FIG. 2.
도 2를 참조하면, 반도체 기판(20) 상에 패드 산화막(21) 및 질화막(22)을 순차적으로 형성하고, 질화막(22) 상에 저부 ARC막(23)을 형성한다. 여기서, 패드 산화막(21)은 질화막(22)에 대한 스트레스를 완화시키는 완충막으로서 작용하고, 바람직하게 질화막(22)은 400 내지 1200Å의 두께로 형성한다. 그 다음, ARC막(23) 상에 포토리소그라피 공정으로 포토레지스트 패턴(14)을 형성한다. Referring to FIG. 2, the
그 후, 포토레지스트 패턴(24)을 마스크로하여 ARC막(23) 및 질화막(22)을 식각하는데, 먼저 질화막(22)을 식각 종말점(End Of Point; EOP)으로 하여 ARC막 (23)을 식각한 다음, 식각개스를 소정의 경사각으로 주입하는 경사식각(slope etch)으로 질화막(22)을 식각하여 경사 프로파일을 갖도록 질화막(22)을 패터닝하 고, 과도식각으로 패드 산화막(21) 및 기판(21)의 일부를 식각하여 액티브 영역(A2)을 정의한다. 이때, 기판(21)의 프로파일이 질화막(22)의 프로파일을 따르기 때문에, 기판(21)도 질화막(22)과 마찬가지로 경사 프로파일을 갖게 되어 액티브 영역(A2)의 표면이 경사 프로파일을 갖게 되므로(도 2의 도면부호 200 참조), 종래(도 1의 A1) 보다 소정 부분 넓게 액티브 영역(A2)이 정의된다.Thereafter, the ARC
그리고 나서, 도시되지는 않았지만, 포토레지스트 패턴(24) 제거공정, 트렌치 형성공정, 산화공정, 산화막 매립공정, 및 평탄화공정 등의 후속공정을 수행하여 STI 구조의 소자분리 영역을 형성한다.Subsequently, although not shown, subsequent steps such as a
상기 실시예에 의하면, 액티브 영역의 표면 프로파일을 좌우하는 질화막을 종래의 수직식각 대신 경사식각으로 식각하여 수직 프로파일을 갖도록 패터닝하여 액티브 영역의 표면 프로파일도 경사 프로파일을 갖게 함으로써 종래보다 넓은 액티브 영역을 확보할 수 있게 된다. 이에 따라, 후속 산화공정시 액티브 영역의 손실에 따른 소자의 특성 및 수율 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 리프레시 특성을 얻을 수 있게 된다.According to the above embodiment, the nitride film which determines the surface profile of the active region is etched by an inclined etch instead of the conventional vertical etch so as to have a vertical profile so that the surface profile of the active region also has an inclined profile to secure a wider active region than before. You can do it. Accordingly, it is possible to prevent the deterioration of the device characteristics and the yield due to the loss of the active region during the subsequent oxidation process, as well as to obtain excellent refresh characteristics.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
전술한 본 발명은 소자분리 영역의 형성시 질화막의 프로파일을 변형하여 충분한 액티브 영역을 확보함으로써 후속 산화공정에 의해 액티브 영역의 손실에 따른 소자의 특성 및 수율 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 리프레시 특성을 얻을 수 있게 된다.According to the present invention, the profile of the nitride film is modified to form a sufficient active region when forming the device isolation region, thereby preventing the deterioration of device characteristics and yield due to the loss of the active region by a subsequent oxidation process, as well as excellent refresh characteristics. You will get
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