KR100974421B1 - Method for improving design rule of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 안정적으로 디자인 룰을 확보할 수 있는 반도체 소자의 디자인 룰 개선방법을 제공하기 위한 것으로, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 기판상에 제 1 절연막을 형성하는 단계; 상기 기판의 일영역내에 제 1 도전형 웰을 형성하고, 상기 제 1 도전형 웰과 인접한 기판의 타영역내에 제 2 도전형 웰을 형성하는 단계; 상기 제 2 도전형 웰에 F(Fluorine)를 포함한 소오스 이온을 주입하는 단계; 및 상기 제 1, 제 2 도전형 웰 사이의 격리영역에 제 1 도전형 웰보다 제 2 도전형 웰의 상기 기판이 더 깊이 식각되도록 단차를 갖는 트랜치를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 디자인 룰 개선방법을 제공한다.The present invention is to provide a method for improving a design rule of a semiconductor device capable of stably securing the design rule, according to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, to form a first insulating film on a substrate step; Forming a first conductivity type well in one region of the substrate, and forming a second conductivity type well in the other region of the substrate adjacent to the first conductivity type well; Implanting source ions including F (Fluorine) into the second conductivity well; And forming a trench having a step in the isolation region between the first and second conductivity wells so that the substrate of the second conductivity well is more deeply etched than the first conductivity well. Provide a method for improvement.
플로린(F), SiF4, 디자인 룰, 트랜치, N웰, P웰, 실리콘Florin (F), SiF4, Design Rule, Trench, N-well, P-well, Silicon
Description
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자의 디자인 룰 개선방법을 나타낸 공정 단면도.
1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of improving a design rule of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100 : 실리콘기판 101 : 제 1 절연막 100
102 : 제 1 도전형 웰 103 : 제 2 도전형 웰 102: first conductivity type well 103: second conductivity type well
104 : 제 2 절연막 105 : 감광막 104: second insulating film 105: photosensitive film
106 : 트랜치
106: trench
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 제조 공정 중 트랜치 격리영역 형성과 웰 형성 순서 및 주입되는 이온을 조절하여 반도체 소자의 디자인 룰을 개선 하기에 알맞은 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly, to a method suitable for improving a design rule of a semiconductor device by adjusting trench isolation region formation, well formation order, and implanted ions during a semiconductor device manufacturing process.
종래의 스탠다드 로직 프로세스의 에스램(SRAM) 셀 공정은 실리콘기판을 식각해서 셀로우 트랜치 격리영역을 먼저 형성하고, 이후에 N웰과 P웰 형성공정을 진행한 후에 각 웰 영역 상에 PMOS 트랜지스터와 NMOS 트랜지스터를 형성하여 진행한다. In the conventional SRAM cell process of a standard logic process, a silicon trench is etched to form a shallow trench isolation region first, and then an N well and a P well formation process are performed. Proceed by forming an NMOS transistor.
그러나 소자가 집적화 됨에 따라 N웰 또는 P웰의 최소 스페이스 디자인 룰(Design rule)보다 더 작은 스페이스로 설계된 셀을 형성하여야 하는 경우가 발생하고, 이 경우에는 셀의 스페이스를 확보하지 못하여 원하는 에스램 셀을 형성할 수 없게되고, 이에 따라서 에스램 셀 특성을 확보하기가 어렵게 된다.
However, as devices are integrated, it may be necessary to form a cell designed with a smaller space than the N-well or P-well minimum space design rule. In this case, the desired SRAM cell cannot be secured because the cell space cannot be secured. It may not be possible to form, thus making it difficult to secure the SRAM cell characteristics.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 안정적으로 디자인 룰을 확보할 수 있는 반도체 소자의 디자인 룰 개선방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a method of improving a design rule of a semiconductor device capable of stably securing design rules.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 기판상에 제 1 절연막을 형성하는 단계; 상기 기판의 일영역내에 제 1 도전형 웰을 형성하고, 상기 제 1 도전형 웰과 인접한 기판의 타영역내에 제 2 도전형 웰을 형성하는 단계; 상기 제 2 도전형 웰에 F(Fluorine)를 포함한 소오스 이온을 주입하는 단계; 및 상기 제 1, 제 2 도전형 웰 사이의 격리영역에 제 1 도전형 웰보다 제 2 도전형 웰의 상기 기판이 더 깊이 식각되도록 단차를 갖는 트랜치를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 디자인 룰 개선방법을 제공한다.
상기 F를 포함한 소오스 이온으로 BF2를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 단차를 갖는 트랜치의 형성은, 상기 소오스 이온을 주입하는 단계후에,
상기 제 1 절연막상에 제 2 절연막을 형성하는 단계; 상기 격리영역 상부의 상기 제 2 절연막이 드러나도록 감광막을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 감광막을 마스크로 상기 제 2, 제 1 절연막을 차례로 식각하는 단계; 및 상기 패터닝된 감광막을 마스크로 F를 포함한 가스로 상기 기판을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 및 제 2 절연막은 각각 산화막과 질화막으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 F를 포함한 가스는 CF4를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 도전형 웰에 상기 F를 포함한 소오스 이온을 주입하는 단계에 의해서, 상기 제 2 도전형 웰 내에 SiF4가 생성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, forming a first insulating film on a substrate; Forming a first conductivity type well in one region of the substrate, and forming a second conductivity type well in the other region of the substrate adjacent to the first conductivity type well; Implanting source ions including F (Fluorine) into the second conductivity well; And forming a trench having a step in the isolation region between the first and second conductivity wells so that the substrate of the second conductivity well is more deeply etched than the first conductivity well. Provide a method for improvement.
BF 2 is used as a source ion including F.
Formation of the trench having the step, after the step of implanting the source ions,
Forming a second insulating film on the first insulating film; Patterning the photoresist so that the second insulating film over the isolation region is exposed; Sequentially etching the second and first insulating layers using the patterned photoresist as a mask; And etching the substrate with a gas including F as a mask of the patterned photoresist.
The first and second insulating films may be formed of an oxide film and a nitride film, respectively.
The gas containing F is characterized by using CF 4 .
Injecting the source ion containing the F into the second conductivity type well, SiF 4 is generated in the second conductivity type well.
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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 1a 내지 도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자의 디자인 룰 개선방법을 나타낸 공정 단면도이다.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of improving a design rule of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 반도체소자의 디자인 룰 개선방법은 제 1 도전형 웰의 디자인 룰 마진을 개선하기 위한 것으로, 도 1a에 도시한 바와 같이 제 1, 제 2 웰 형성영역이 정의된 반도체기판(100)상에 열산화 공정으로 제 1 패드 절연막(101)을 형성한다. The method of improving the design rule of the semiconductor device according to the present embodiment is to improve the design rule margin of the first conductivity type well, and as shown in FIG. 1A, the
이때 제 1, 제 2 웰 형성영역은 각각 N웰 형성 영역과 P웰 형성 영역을 의미하는 것이고, 반도체기판(100)은 실리콘기판이다. 그리고 제 1 패드 절연막(101)은 산화막을 사용한다. In this case, the first and second well forming regions mean an N well forming region and a P well forming region, respectively, and the
이후에 반도체기판(100)의 제 1 웰 형성 영역이 오픈 되도록 포토 공정으로 감광막(미도시)을 패터닝하여 형성하고, 오픈된 반도체기판(100)에 제 1 도전형 이온을 주입하여 제 1 도전형 웰(102)을 형성한다. Subsequently, the photosensitive film (not shown) is patterned by a photo process so that the first well forming region of the
다음에 반도체기판(100)의 제 2 웰 형성 영역이 오픈 되도록 포토 공정으로 감광막(미도시)을 패터닝하여 형성하고, 오픈된 반도체기판(100)에 제 2 도전형 이온을 주입하여 제 2 도전형 웰(103)을 형성한다. Next, a photosensitive film (not shown) is patterned by a photo process so that the second well formation region of the
이때 제 1 도전형은 N형이고, 제 2 도전형은 P형으로, 제 1, 제 2 도전형 웰(102, 103)은 각각 N웰과 P웰을 지칭한다. In this case, the first conductivity type is N type, the second conductivity type is P type, and the first and
그리고 상기 제 2 도전형 웰(103)의 표면내에 문턱 전압 이온을 주입한다. 이때 문턱 전압 이온으로는 BF2와 같은 플로린(Fluorine) 계열의 소오스 이온을 사용한다. Threshold voltage ions are implanted into the surface of the second conductivity type well 103. In this case, as a threshold voltage ion, a source of a fluorine-based source ion such as BF2 is used.
상기 BF2의 경우 반도체기판(100)의 제 2 도전형 웰(103)내로 주입되면 보론(B)과 플로린(F)이 분리되어 SiF4를 생성할 때까지 실리콘 내부의 Si-Si간의 결합을 줄이고 실리콘기판(100) 내에서 SiF4의 형태로 존재한다. In the case of BF 2 , when injected into the second conductivity type well 103 of the
도 1b에 도시한 바와 같이 상기 제 2 도전형 웰(103)내에는 SiF4가 깊이에 따라서 다른 농도로 생성되어 있다. As shown in FIG. 1B, SiF 4 is generated at different concentrations depending on the depth in the second
제 1 패드 절연막(101) 상에 화학 기상 증착법으로 제 2 패드 절연막(104)을 형성한다. 이때 제 2 패드 절연막(104)은 질화막을 사용한다. The second
다음에 제 2 패드 절연막(104)상에 감광막(PR)(105)을 도포하고, 셀로우 트랜치 격리(STI:Shallow Trench Isolation)영역이 드러나도록 노광 및 현상공정으로 감광막(105)을 패터닝한다. Next, a photoresist film (PR) 105 is coated on the second
도 1c에 도시한 바와 같이 패터닝된 감광막(105)을 마스크로 제 2, 제 1 패드 절연막(101, 104)을 차례로 식각하여 반도체기판(100)이 드러나도록 한다. As illustrated in FIG. 1C, the second and first
도 1d에 도시한 바와 같이 패터닝된 감광막(105) 및 식각된 제 1, 제 2 패드 절연막(101, 104)을 마스크로 반도체기판(100)을 식각한다. As illustrated in FIG. 1D, the
상기 반도체기판(100)의 식각은 CF4 가스를 사용하여 진행한다. The
상기와 같이 CF4 가스를 사용하여 반도체기판(100)을 식각할 때, 반도체기판(100) 표면내의 Si는 CF4의 F와 반응을 하여 SiF4를 생성하게 되고, 생성된 SiF4가 떨어져 나가서 반도체기판(100)이 식각된다. When using a CF 4 gas as described above to etch the
이때 제 1, 제 2 도전형 웰(102, 103)의 표면에서는 에너지의 필요없이 SiF4가 생성되어 반도체기판(100)이 식각되므로, 각 웰 영역의 식각에 차이가 발생하지 않는다. At this time, since the SiF 4 is generated on the surfaces of the first and second
그러나, 표면 보다 깊은 영역에서는 제 1, 제 2 도전형 웰(102, 103)의 식각 깊이에 차이가 발생한다. However, in an area deeper than the surface, a difference occurs in the etching depth of the first and second
이와 같이 식각 깊이에 차이가 발생하는 이유는 제 2 도전형 웰(103)에 SiF4가 이미 존재하고 있기 때문이다.The reason for the difference in etching depth is that SiF 4 is already present in the second conductivity type well 103.
이에 의해서 CF4 가스를 사용하여 반도체기판(100)을 식각할 때, 제 2 도전형 웰(103)이 제 1 도전형 웰(102)보다 깊게 식각되어 도 1e에 도시한 바와 같이 단차를 갖는 셀로우 트랜치(106)가 형성된다. As a result, when the
상기와 같이 제 2 도전형 웰(103)에 더 깊게 셀로우 트랜치(106)를 형성하면, 작은 디자인 룰 마진을 갖는 셀에도 적용이 가능하다. If the trench trench 106 is formed deeper in the second conductivity type well 103 as described above, the cell can also be applied to a cell having a small design rule margin.
상술한 공정은 제 1, 제 2 영역이 정의되어 있고 제 1, 제 2 영역의 사이에 트랜치 격리영역을 형성하고자 할 때, 제 1 영역에 비해서 제 2 영역의 트랜치를 더 깊게 형성하여서 제 2 영역의 디자인 룰 마진을 향상시키기 위한 방법에 특징이 있는 것이다. In the above-described process, when the first and second regions are defined and a trench isolation region is to be formed between the first and second regions, the second region is formed more deeply than the first region. The design rule of the method is to improve the margin.
상술한 바와 같이 제 2 영역의 반도체기판 내에 실리콘 원자와 F 원자가 반응하여 생성되는 SiF4를 미리 생성해 둠으로써, 차후에 제 2 영역이 제 1 영역보다 깊게 식각되도록 한 것이다. As described above, the SiF 4 generated by the reaction of the silicon atoms and the F atoms in the semiconductor substrate of the second region is generated in advance so that the second region is later etched deeper than the first region.
상기에 설명한 예는 제 2 도전형 웰(P웰) 영역의 디자인 룰 마진을 향상시키기 위한 것인데, 이와 반대로 제 1 도전형 웰(N웰) 영역의 디자인 룰 마진을 향상시키기 위해서는 트랜치 식각을 하기 전에 제 1 도전형 웰 내에 플로린(F:Fluorine)을 포함한 소오스 이온을 주입하여 제 1 도전형 웰 내에 SiF4를 미리 생성하여 두는 공정을 진행할 수 있다. 그외의 공정은 상술한 예에서와 같다. The above-described example is to improve the design rule margin of the second conductivity type well (P well) region. On the contrary, to improve the design rule margin of the first conductivity type well (N well) region, before the trench etching is performed, The source ion containing Florin (F: Fluorine) may be implanted into the first conductivity type well to generate SiF 4 in the first conductivity type well in advance. Other processes are the same as in the above example.
도면에는 도시되지 않았지만, 상기의 웰 및 트랜치를 형성한 후, 제 1 도전형 웰(N웰)에는 PMOS 트랜지스터를 형성하고, 제 2 도전형 웰(P웰)에는 NMOS 트랜지스터를 형성한다. Although not shown in the drawing, after the wells and trenches are formed, PMOS transistors are formed in the first conductivity type well (N well), and NMOS transistors are formed in the second conductivity type well (P well).
상기 공정들은 에스램 셀에 적용 가능한 것이다. The processes are applicable to SRAM cells.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
전술한 본 발명의 반도체 소자의 디자인 룰 개선방법은 다음과 같은 효과가 있다. 제 1 도전형 웰 보다 제 2 도전형 웰에 더 깊게 트랜치를 형성하므로써, 제 2 도전형 웰의 디자인 룰 마진을 향상시킬 수 있다. 이에 의해서 더 작은 디자인 룰을 갖는 셀에도 용이하게 적용 가능하다. The design rule improvement method of the semiconductor device of the present invention described above has the following effects. By forming the trench deeper in the second conductivity type well than the first conductivity type well, the design rule margin of the second conductivity type well can be improved. This makes it easy to apply to cells with smaller design rules.
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