KR101026376B1 - Method for forming the isolation layer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모우트의 발생 및 INWE로 인한 게이트 채널의 전계 집중 현상을 방지하여 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키도록 하는 소자 분리막 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device isolation film manufacturing method for improving the characteristics and the reliability of the device by preventing the occurrence of the mot and the electric field concentration phenomenon of the gate channel due to INWE.

본 발명에 따른 소자 분리막 제조 방법은 웰 영역이 형성된 실리콘 기판 위에 소자 분리 영역을 정의하는 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 마스크 패턴에 의해 노출된 실리콘 기판에 성장 산화막을 형성하는 단계와, 상기 성장 산화막이 성장된 기판 전면에 제1 산화막을 형성하는 단계와, 제1 산화막 및 성장 산화막을 선택 식각하여 마스크 패턴의 하부 측벽에 제1 산화 스페이서를 형성하는 단계와, 제1 산화 스페이서를 마스크로 실리콘 기판을 식각하여 소정 깊이를 가지는 트렌치를 형성하는 단계와, 트렌치가 형성된 기판 전면에 제2 산화막을 형성하는 단계와, 제2 산화막을 선택 식각하여 제1 산화 스페이서 및 트렌치 측벽에 제2 산화 스페이서를 형성하되, 과도 식각하여 트렌치에 의해 노출된 기판을 소정 깊이만큼 식각하는 단계와, 트렌치를 갭필 산화막으로 매립하는 단계와, 갭필 산화막을 제1 산화막이 제거되는 시점까지 화학기계적 연마하는 단계와, 패드 질화막을 제거하는 단계를 포함한다.
The method of manufacturing an isolation layer according to the present invention includes forming a mask pattern defining a isolation region on a silicon substrate on which a well region is formed, forming a growth oxide layer on the silicon substrate exposed by the mask pattern, and forming the growth oxide layer. Forming a first oxide film over the grown substrate, selectively etching the first oxide film and the grown oxide film to form a first oxide spacer on the lower sidewall of the mask pattern, and using the first oxide spacer as a mask Etching to form a trench having a predetermined depth, forming a second oxide layer on the entire surface of the substrate on which the trench is formed, and selectively etching the second oxide layer to form a first oxide spacer and a second oxide spacer on the sidewalls of the trench. Etching the substrate exposed by the trench to a predetermined depth by over-etching the gap; Comprises the steps of, a step of removing the pad nitride layer to chemical mechanical polishing to the point where the first oxide film is removed, the gaeppil oxide film embedded in the oxide film.

소자분리막, 모우트, 성장 산화막, 로코스, 트렌치, 전계집중현상Device Separation, Mortise, Growth Oxide, LOCOS, Trench, Field Concentration

Description

소자 분리막 제조 방법{Method for forming the isolation layer} Method for forming the device isolation layer {Method for forming the isolation layer}             

도 1은 종래 소자 분리막 제조 방법에 의해 제조된 소자 분리막의 문제점을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.1 is a view illustrating a problem of a device isolation film manufactured by a conventional device isolation film manufacturing method.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 소자 분리막 제조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
2A to 2F are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a device isolation layer according to an exemplary embodiment of the present invention.

-- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -- -Explanation of symbols for the main parts of the drawing-

100 : 실리콘 기판 113 : 패드 산화막100 silicon substrate 113 pad oxide film

116 : 패드 질화막 120 : 성장 산화막116: pad nitride film 120: growth oxide film

135 : 제1 산화 스페이서 138 : 제2 산화 스페이서135 first oxide spacer 138 second oxide spacer

140 : 트렌치 150 : 갭필 산화막140: trench 150: gap fill oxide film

160 : 게이트
160: gate

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모우트의 발생 및 INWE(inverse narrow width effect)로 인한 게이트 채널의 전계 집중 현상을 방지하는 소자 분리막 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a device isolation layer for preventing electric field concentration phenomenon of the gate channel due to the generation of the moat and the inverse narrow width effect (INWE).

일반적으로, 실리콘 기판 상에 트랜지스터와 커패시터 등을 형성하는 공정에 있어서는, 실리콘기판에 전기적으로 통전이 가능한 활성 영역과 전기적으로 통전되는 것을 방지하고 소자를 서로 분리하도록 하는 소자 분리 영역을 형성하게 된다.In general, in the process of forming transistors, capacitors, and the like on a silicon substrate, an isolation region for forming a device isolation region for preventing a device from being electrically energized with an active region that is electrically conductive to the silicon substrate and separating the devices from each other.

그런데, 상기 소자 분리 영역을 형성하는 공정에 있어서는, 실리콘 기판에 일정한 깊이를 갖는 트렌치를 형성하고 나서, 이 트렌치에 갭필 산화막을 증착시킨 후, 화학기계적 연마공정으로 이 갭필 산화막의 불필요한 부분을 폴리싱(polishing) 식각함으로써, 소자 분리막을 실리콘 기판에 형성시키는 STI(shallow trench isolation) 공정이 최근에 많이 이용되고 있다.By the way, in the step of forming the device isolation region, after forming a trench having a constant depth in the silicon substrate, depositing a gapfill oxide film in the trench, polishing the unnecessary portion of the gapfill oxide film by a chemical mechanical polishing process ( BACKGROUND OF THE INVENTION A shallow trench isolation (STI) process for forming an isolation layer on a silicon substrate by etching is widely used in recent years.

그러나, 상기 종래 기술에 의한 소자 분리막의 제조 방법에 따르면, 상기 갭필 산화막을 화학기계적 연마한 후에 진행하는 패드 질화막 제거 공정 또는 활성 영역의 표면에 문턱이온 주입 시, 활성 영역의 손상을 줄이기 위해 형성된 스크린 산화막 제거 공정 등에 의해 갭필 산화막으로 이루어진 소자 분리막의 가장자리 일부분이 손실되어 모우트(moat)가 발생되어, 소자 구동시, 모우트와 인접하는 게이트의 채널로 전계가 집중되는 문제가 있다.However, according to the method of manufacturing a device isolation film according to the prior art, a screen formed to reduce the damage of the active region during the pad nitride film removal process or the implantation of the threshold ion on the surface of the active region proceeds after the chemical mechanical polishing of the gapfill oxide film A portion of the edge of the device isolation film made of the gap fill oxide film is lost due to an oxide film removing process, and a moat is generated, and when the device is driven, an electric field is concentrated in a channel of a gate adjacent to the moat.

또한, 현재 반도체 장치의 고집적화로 인하여 소자의 디자인 룰(design rule) 감소됨에 따라 발생하는 INWE로 인해 게이트의 채널로 전계가 더욱 집중하는 문제가 있다. In addition, there is a problem in that an electric field is more concentrated in a channel of a gate due to INWE generated due to a decrease in design rules of devices due to high integration of semiconductor devices.                         

보다 상세하게는, 도 1 A에 도시한 바와 같이, 상기 트렌치를 형성하기 위한 식각 마스크로 사용된 패드 질화막 제거 공정 시, 트렌치를 매립한 갭필 산화막과 패드 질화막의 서로 다른 식각율에 의해, 활성 영역과 인접하는 소자 분리막 모서리 부분에 "Q"와 같은 모우트(moat)가 형성되는 바, 그 위에 게이트 산화막(31) 및 게이트 전극(35)이 순차 적층되어 있는 게이트(30) 구동 시, 모우트 및 그와 인접하는 게이트(30)의 채널로 전계가 집중하는 전계집중현상(fringing field)이 발생한다(도 1의 B는 소자 분리 영역과 활성 영역으로 구분된 기판을 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 1의 A는 도 1의 B의 I-I'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다).More specifically, as shown in FIG. 1A, during the pad nitride film removal process used as an etching mask for forming the trench, the active region is formed by different etching rates of the gap fill oxide film and the pad nitride film with the trench embedded therein. A moat, such as "Q", is formed at an edge portion of the device isolation layer adjacent to the bar, and when driving the gate 30 in which the gate oxide layer 31 and the gate electrode 35 are sequentially stacked thereon, the moat is formed. And a fringing field in which an electric field is concentrated in a channel of an adjacent gate 30 (FIG. 1B is a plan view schematically showing a substrate divided into a device isolation region and an active region, and FIG. A in Fig. 1 is a cross-sectional view taken along the line II 'of Fig. 1B).

한편, 이와 같은 전계집중현상은 소자의 디자인 룰 감소에 따른 INWE로 인해 게이트의 채널로 더욱 집중되며, 이에 따라, 소자의 전기적 열화가 발생될 뿐만 아니라, 험프(hump)로 인한 문턱전압의 변화 현상이 발생되어, 누설전류가 발생한다. 이는 반도체 소자의 리플래쉬(refresh) 특성을 낮추고, 소자를 비정상적으로 구동하는 문제가 있다.
On the other hand, the field concentration is more concentrated in the channel of the gate due to the INWE according to the reduction of the design rule of the device, thereby not only causing the electrical degradation of the device, but also changes in the threshold voltage due to the hump Is generated, and a leakage current is generated. This lowers the refresh characteristics of the semiconductor device and causes a problem of abnormally driving the device.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 모우트의 발생 및 소자의 디자인률 감소에 따른 INWE로 인해 게이트 채널에 전계가 집중되는 전계 집중 현상을 방지하도록 하는 소자 분리막의 제조 방법을 제공하는데 있다.
Accordingly, an aspect of the present invention is to provide a method of manufacturing a device isolation layer which prevents an electric field concentration phenomenon in which an electric field is concentrated in a gate channel due to generation of a moat and an INWE caused by a decrease in design ratio of a device.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 웰 영역이 형성된 실리콘 기판 위에 소자 분리 영역을 정의하는 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴에 의해 노출된 상기 실리콘 기판에 성장 산화막을 형성하는 단계와, 상기 성장 산화막이 성장된 기판 전면에 제1 산화막을 형성하는 단계와, 상기 제1 산화막 및 상기 성장 산화막을 선택 식각하여 상기 마스크 패턴의 하부 측벽에 제1 산화 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 제1 산화 스페이서를 마스크로 상기 실리콘 기판을 식각하여 소정 깊이를 가지는 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 트렌치가 형성된 기판 전면에 제2 산화막을 형성하는 단계와, 상기 제2 산화막을 선택 식각하여 상기 제1 산화 스페이서 및 상기 트렌치 측벽에 제2 산화 스페이서를 형성하되, 과도 식각하여 상기 트렌치에 의해 노출된 기판을 소정 깊이만큼 식각하는 단계와, 상기 트렌치를 갭필 산화막으로 매립하는 단계와, 상기 갭필 산화막을 제1 산화막이 제거되는 시점까지 화학기계적 연마하는 단계와, 상기 패드 질화막을 제거하는 단계를 포함하는 소자 분리막의 제조 방법을 마련한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming a mask pattern defining a device isolation region on a silicon substrate formed with a well region, forming a growth oxide film on the silicon substrate exposed by the mask pattern, Forming a first oxide film on an entire surface of the substrate on which the growth oxide film is grown, selectively etching the first oxide film and the growth oxide film, and forming a first oxide spacer on a lower sidewall of the mask pattern; Etching the silicon substrate by using an oxide spacer as a mask to form a trench having a predetermined depth, forming a second oxide layer on the entire surface of the trench, and selectively etching the second oxide layer to etch the first oxide. A second oxide spacer is formed on the spacer and the sidewalls of the trench, but is excessively etched by the trench. Etching the exposed substrate to a predetermined depth, filling the trench with a gapfill oxide film, chemically polishing the gapfill oxide film to the point where the first oxide film is removed, and removing the pad nitride film. The manufacturing method of the element isolation film containing is provided.

여기서, 상기 성장 산화막은 로코스 공정을 이용하여 100~500Å 형성하는 것이 바람직하며, 이에 따라 후속 패드 질화막 제거 공정 시, 활성 영역과 인접하는 소자 분리막의 상부 모서리 부분에 모우트가 발생하는 것을 방지하는 보상막 역할을 한다.Here, the growth oxide film is preferably formed by using a Locos process to 100 ~ 500 ,, thereby preventing the occurrence of the moat in the upper edge portion of the device isolation layer adjacent to the active region during the subsequent pad nitride film removal process It serves as a reward.

또한, 상기 성장 산화막을 형성하는 단계 이후에 성장 산화막이 형성된 영역에 상기 웰 영역을 이루는 이온과 동일한 이온을 주입하는 이온 주입 공정을 더 포함하고, 상기 이온은 상기 성장 산화막 아래에 위치하는 상기 실리콘 기판의 표면 으로부터 50~500Å 깊이를 가지는 지점까지 주입하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 소자 분리막의 상부 모서리 부분에 발생하는 모우트에 의해 발생하는 문턱 전압의 감소를 줄일 수 있다.The method may further include an ion implantation process of implanting the same ions as the ions constituting the well region into a region where the growth oxide film is formed, after the forming of the growth oxide film, wherein the ions are located under the growth oxide film. It is preferable to inject from the surface to the point having a depth of 50 ~ 500Å. Accordingly, it is possible to reduce the decrease in the threshold voltage caused by the moat generated in the upper corner portion of the device isolation layer.

또한, 상기 마스크 패턴은 패드 산화막 및 패드 질화막이 순차 적층되어 이루어진다.In addition, the mask pattern is formed by sequentially stacking a pad oxide film and a pad nitride film.

또한, 상기 트렌치는 상기 실리콘 기판 표면으로부터 1500~5000Å 깊이를 가지는 것이 바람직하고, 상기 제2 산화 스페이서 형성을 위한 식각 공정 시, 트렌치 바닥면에 드러난 실리콘 기판을 500~1500Å 깊이만큼 과도 식각하여 트렌치의 깊이를 좀더 깊게 형성하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 트렌치를 기준으로 서로 이웃하는 활성 영역을 안전하게 절연할 수 있다.
In addition, the trench may have a depth of 1500 to 5000 으로부터 from the surface of the silicon substrate. In the etching process for forming the second oxide spacer, the silicon substrate exposed to the trench bottom may be excessively etched to a depth of 500 to 1500 의. It is desirable to form a deeper depth. Accordingly, the active regions neighboring each other may be safely insulated based on the trench.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 소자 분리막 제조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다. 2A to 2F are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a device isolation layer according to an exemplary embodiment of the present invention.                     

먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, 웰 영역(도시하지 않음)이 형성된 실리콘 기판(100) 위에 패드 산화막(113) 및 패드 질화막(116)을 순차적으로 형성한 다음, 그 위에 소자 분리 영역을 정의하는 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 여기서, 상기 패드 산화막(113)은 약 100Å 정도의 두께로 증착하여 실리콘 기판(100)과 패드 질화막(116)의 스트레스를 완화하는 역할을 한다.First, as shown in FIG. 2A, a pad oxide film 113 and a pad nitride film 116 are sequentially formed on a silicon substrate 100 on which a well region (not shown) is formed, and then an element isolation region is defined thereon. A photosensitive film pattern (not shown) is formed. Here, the pad oxide layer 113 is deposited to a thickness of about 100 GPa to reduce stress of the silicon substrate 100 and the pad nitride layer 116.

그 후, 상기 감광막 패턴(도시하지 않음)을 마스크로 상기 패드 질화막(116) 및 패드 산화막(113)을 식각하여 실리콘 기판(100) 위에 소자 분리 영역을 정의하는 마스크 패턴(110)을 형성한다. 마스크 패턴(110)은 패드 산화막(113) 및 패드 질화막(116)이 순차 적층되어 있는 구조를 가지며, 이는 후속 로코스 공정 시, 성장 산화막이 측면으로 성장하는 것을 방지하는 성장 방지막 역할 및 트렌치 식각 공정 시, 식각 마스크 역할을 한다.Thereafter, the pad nitride layer 116 and the pad oxide layer 113 are etched using the photoresist pattern (not shown) as a mask to form a mask pattern 110 defining an isolation region on the silicon substrate 100. The mask pattern 110 has a structure in which the pad oxide layer 113 and the pad nitride layer 116 are sequentially stacked, which serves as a growth prevention layer and a trench etching process to prevent the growth oxide layer from growing laterally during the subsequent LOCOS process. It acts as an etch mask.

이어, 상기 마스크 패턴(110)에 의해 노출된 실리콘 기판(100)에 로코스(LOCOS) 공정을 진행하여 성장 산화막(120)을 형성한다. 이때, 성장 산화막(120)은 100~500Å의 두께를 가지도록 성장시키는 것이 바람직하며, 이는 후속 마스크 패턴(110)의 패드 질화막(116) 제거 공정 시, 활성 영역과 인접하는 소자 분리막의 상부 모서리 부분 위에 위치하여 소자 분리막 상부 모서리 부분에 모우트가 발생되는 것을 최소화하는 보상막 역할을 한다.Next, a growth oxide layer 120 is formed by performing a LOCOS process on the silicon substrate 100 exposed by the mask pattern 110. At this time, the growth oxide film 120 is preferably grown to have a thickness of 100 ~ 500Å, which is the upper edge portion of the device isolation layer adjacent to the active region during the subsequent removal process of the pad nitride film 116 of the mask pattern 110 It is positioned above and serves as a compensation film to minimize the occurrence of the moat in the upper corner portion of the device isolation layer.

그리고, 상기 마스크 패턴(110)을 이온 주입 마스크로 하여 성장 산화막(120) 및 그 아래에 위치하는 실리콘 기판(100)의 표면에 웰 영역을 형성하는 이온과 동일한 이온 예를 들어, BF2 및 보론 등의 이온을 주입한다. 이때, 주입된 이 온은 실리콘 기판(100)의 표면으로부터 50~500Å 깊이를 가지는 지점까지 주입하는 것이 바람직하다(도 2a의 점선 참조). 이에 따라, 종래 소자 분리막의 상부 모서리 부분에 모우트 발생 시, 모우트로 인한 문턱 전압의 감소를 최소화할 수 있다.In addition, the same ions as the ions forming the well region on the surface of the growth oxide film 120 and the silicon substrate 100 positioned below the mask pattern 110 as an ion implantation mask, for example, BF2 and boron Inject ions of At this time, the implanted ions are preferably implanted to a point having a depth of 50 ~ 500Å from the surface of the silicon substrate 100 (see dotted line in Fig. 2a). Accordingly, when the moat occurs in the upper edge portion of the conventional isolation layer, it is possible to minimize the reduction of the threshold voltage due to the moat.

한편, 이와 같은 이온 주입 공정은 상기 성장 산화막에 의해 일차적으로 최소화된 모우트 현상을 좀 더 최소화하기 위한 이차 방법으로 생략 가능하다.On the other hand, such an ion implantation process can be omitted as a secondary method for further minimizing the moat phenomenon that is primarily minimized by the growth oxide film.

이어, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 성장 산화막(120)이 형성된 기판(100) 전면에 제1 산화막(133)을 형성한다. 그 후, 상기 제1 산화막(133) 및 성장 산화막(120)을 선택 식각하여 마스크 패턴(110)의 하부 측벽에 성장 산화막(120) 및 제1 산화막(133)이 순차 적층되어 있는 제1 산화 스페이서(135)를 형성한다. 이때, 상기 제1 산화 스페이서(135)를 형성하기 위한 식각 공정에 의해 소자 분리 영역에 해당하는 실리콘 기판(100)의 표면이 노출된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 2B, the first oxide film 133 is formed on the entire surface of the substrate 100 on which the growth oxide film 120 is formed. Thereafter, the first oxide spacer 133 and the growth oxide layer 120 are selectively etched to form a first oxide spacer in which the growth oxide layer 120 and the first oxide layer 133 are sequentially stacked on the lower sidewall of the mask pattern 110. And form 135. In this case, a surface of the silicon substrate 100 corresponding to the device isolation region is exposed by an etching process for forming the first oxide spacer 135.

그리고, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 제1 산화 스페이서(135)를 마스크로 노출된 실리콘 기판(100)을 소정 깊이 식각하여 트렌치(140)를 형성한다. 이때, 상기 트렌치(140)는 실리콘 기판(100) 표면으로부터 1500~5000Å 깊이를 가지도록 형성하며, 보다 바람직하게는 약 3500Å 깊이를 가지게 형성한다.As illustrated in FIG. 2C, the trench 140 is formed by etching the silicon substrate 100 exposed with the first oxide spacer 135 as a mask for a predetermined depth. At this time, the trench 140 is formed to have a depth of 1500 ~ 5000Å from the surface of the silicon substrate 100, more preferably to have a depth of about 3500Å.

이어, 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 트렌치(140)가 형성된 기판(100) 전면에 제2 산화막(도시하지 않음)을 형성한 다음, 이를 선택 식각하여 제1 산화 스페이서(135) 및 트렌치(140) 측벽에 제2 산화막으로 이루어진 제2 산화 스페이서(138)를 형성하는 동시에, 상기 제2 산화 스페이서(138)를 형성하기 위한 식각 공정 시, 과도 식각하여 트렌치(140)의 바닥면에 의해 노출된 실리콘 기판(100)을 소 정 두께만큼 예를 들어, 500~1500Å 두께만큼 제거하여 트렌치(140)의 깊이를 좀 더 깊게 형성한다. 이에 따라, 상기 트렌치(140)를 기준으로 트렌치(140) 양측에 위치하는 활성 영역을 별도의 소자 분리 결함 방지용 이온 주입 공정 없이 안전하게 절연할 수 있다. 즉, 본 발명은 서로 이웃하는 활성 영역이 단락되는 소자 분리 결함을 방지하는 동시에 반도체 소자의 전체적인 제조 공정을 단순화할 수 있다.Next, as shown in FIG. 2D, a second oxide film (not shown) is formed on the entire surface of the substrate 100 on which the trench 140 is formed, and then selectively etched to form the first oxide spacer 135 and the trench ( The second oxide spacer 138 formed of the second oxide layer is formed on the sidewalls of the sidewall, and is excessively etched and exposed by the bottom surface of the trench 140 during the etching process for forming the second oxide spacer 138. The silicon substrate 100 is removed by a predetermined thickness, for example, by a thickness of 500-1500 Å to form a deeper depth of the trench 140. Accordingly, the active regions located on both sides of the trench 140 may be safely insulated from the trench 140 without an ion implantation process for preventing device isolation defects. That is, the present invention can simplify the overall manufacturing process of the semiconductor device while preventing device isolation defects in which adjacent active regions are shorted.

그 다음, 도 2e에 도시한 바와 같이, 상기 트렌치(140)가 형성된 기판(100) 전면에 트렌치(140)가 매립되도록 충분히 두껍게 갭필 산화막(도시하지 않음)을 증착한 다음, 상기 제1 산화 스페이서(135) 중 제1 산화막(133)이 제거되는 시점까지 결과물을 화학 기계적 연마하여 갭필 산화막으로 이루어진 소자 분리막(150)을 형성한다. 이때, 상기 소자 분리막(150)은 양측에 위치하는 성장 산화막(120)에 의해 활성 영역의 기판(100) 표면 보다 높게 형성된다. Next, as shown in FIG. 2E, a gap fill oxide film (not shown) is deposited to be sufficiently thick so that the trench 140 is buried in the entire surface of the substrate 100 on which the trench 140 is formed, and then the first oxide spacer is formed. The resultant isolation layer 150 made of a gapfill oxide layer is formed by chemical mechanical polishing of the resultant portion until the first oxide layer 133 is removed. In this case, the device isolation layer 150 is formed higher than the surface of the substrate 100 in the active region by the growth oxide layer 120 positioned at both sides.

그리고, 상기 소자 분리막(150)이 형성된 기판(100) 위에 화학 기계적 연마 공정 시, 잔류된 패드 질화막(116)을 인산 용액 등을 이용하여 제거한 다음 세정 공정을 진행한다.In addition, during the chemical mechanical polishing process on the substrate 100 on which the device isolation layer 150 is formed, the remaining pad nitride layer 116 is removed using a phosphoric acid solution, and then a cleaning process is performed.

한편, 상기 패드 질화막(116) 제거를 위한 식각 공정 및 세정 공정 시, 종래에는 인접하는 소자 분리막의 상부 모서리 일부분이 손실되어 모우트 현상을 유발하였으나, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 패드 질화막(116)과 인접하는 소자 분리막의 상부 모서리 양측에 성장 산화막(120) 및 제2 산화 스페이서(138)가 위치하고 있는 바, 성장 산화막(120) 및 제2 산화 스페이서(138)에 의해 손실 마진을 확보하였기 때문에 종래의 문제인 모우트 발생을 방지할 수 있다. Meanwhile, in the etching process and the cleaning process for removing the pad nitride layer 116, a portion of the upper edge of the adjacent device isolation layer is lost, causing a moat phenomenon. According to an embodiment of the present invention, the pad nitride layer 116 The growth oxide film 120 and the second oxide spacer 138 are located at both sides of the upper edge of the device isolation layer adjacent to the second isolation layer, so that the loss margin is secured by the growth oxide film 120 and the second oxide spacer 138. It is possible to prevent the occurrence of mou, which is a conventional problem.                     

이어, 상기 소자 분리막(150)이 형성된 기판(100) 위에 게이트 산화막(161) 및 게이트 전극(165)을 순차 형성하여 게이트(160)를 형성한다.Next, the gate 160 is formed by sequentially forming the gate oxide layer 161 and the gate electrode 165 on the substrate 100 on which the device isolation layer 150 is formed.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

상기한 바와 같이 본 발명은 활성 영역과 인접하는 소자 분리막의 상부 모서리 부분에 로코스 공정을 이용하여 성장 산화막을 형성하고, 웰 영역과 동일한 이온을 부가적으로 주입함으로써, 모우트 현상 및 STI 적용 소자에서 발생하는 INWE를 방지한다.As described above, the present invention forms a growth oxide film on the upper edge portion of the device isolation layer adjacent to the active region by using the LOCOS process, and additionally implants the same ions as the well region, thereby causing the phenomenon of moist phenomenon and STI application. Prevents INWE from occurring

또한, 모우트 현상 및 INWE의 방지로 인하여 험프 및 전계집중현상 등이 방지됨에 따라, 소자의 리프레쉬 특성을 개선하고, 문턱전압의 저하로 인한 누설전류를 감소시킬 수 있다.In addition, the hump and the field concentration phenomenon are prevented due to the prevention of the moat phenomenon and the INWE, thereby improving the refresh characteristics of the device and reducing the leakage current due to the lowering of the threshold voltage.

또한, 본 발명은 트렌치의 깊이를 더욱 깊게 형성함으로써, 별도의 소자 분리 결함 방지용 이온 주입 공정 없이도 서로 이웃하는 활성 영역을 안전하게 절연할 수 있으며, 소자의 전체적인 제조 공정을 단순화할 수 있다.In addition, the present invention by forming a deeper depth of the trench, it is possible to safely insulate neighboring active areas without a separate device isolation defect prevention ion implantation process, it is possible to simplify the overall manufacturing process of the device.

Claims (7)

웰 영역이 형성된 실리콘 기판 위에 소자 분리 영역을 정의하는 마스크 패턴을 형성하는 단계와,Forming a mask pattern defining a device isolation region on the silicon substrate on which the well region is formed; 상기 마스크 패턴에 의해 노출된 상기 실리콘 기판에 성장 산화막을 형성하는 단계와,Forming a growth oxide film on the silicon substrate exposed by the mask pattern; 상기 성장 산화막이 형성된 상기 실리콘 기판 영역에 상기 웰 영역을 이루는 이온과 동일한 이온을 주입하는 이온 주입 단계와, An ion implantation step of implanting the same ions constituting the well region into the silicon substrate region where the growth oxide film is formed; 상기 성장 산화막이 성장된 기판 전면에 제1 산화막을 형성하는 단계와,Forming a first oxide film on an entire surface of the substrate on which the growth oxide film is grown; 상기 제1 산화막 및 상기 성장 산화막을 선택 식각하여 상기 마스크 패턴의 하부 측벽에 제1 산화 스페이서를 형성하는 단계와,Selectively etching the first oxide film and the growth oxide film to form a first oxide spacer on a lower sidewall of the mask pattern; 상기 제1 산화 스페이서를 마스크로 상기 실리콘 기판을 식각하여 소정 깊이를 가지는 트렌치를 형성하는 단계와,Etching the silicon substrate using the first oxide spacer as a mask to form a trench having a predetermined depth; 상기 트렌치가 형성된 기판 전면에 제2 산화막을 형성하는 단계와,Forming a second oxide film on an entire surface of the substrate on which the trench is formed; 상기 제2 산화막을 선택 식각하여 상기 제1 산화 스페이서 및 상기 트렌치 측벽에 제2 산화 스페이서를 형성하되, 과도 식각하여 상기 트렌치에 의해 노출된 기판을 소정 깊이만큼 식각하는 단계와,Selectively etching the second oxide layer to form a second oxide spacer on the first oxide spacer and the sidewalls of the trench, and excessively etching the substrate to be exposed by the trench to a predetermined depth; 상기 트렌치를 갭필 산화막으로 매립하는 단계와,Filling the trench with a gapfill oxide film; 상기 갭필 산화막을 제1 산화막이 제거되는 시점까지 화학기계적 연마하는 단계와,Chemical mechanical polishing the gapfill oxide layer to a point where the first oxide layer is removed; 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 소자 분리막의 제조 방법.And removing the mask pattern. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 성장 산화막은 로코스 공정을 이용하여 100~500Å 형성하는 소자 분리막의 제조 방법.The growth oxide film is a method of manufacturing a device isolation film to form a 100 ~ 500Å by using a Locos process. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온 주입 공정은 상기 성장 산화막 아래에 위치하는 상기 실리콘 기판의 표면으로부터 50~500Å 깊이를 가지는 지점까지 이온 주입하는 소자 분리막의 제조 방법. The ion implantation process is a method of manufacturing a device isolation film to ion implant to a point having a depth of 50 ~ 500Å from the surface of the silicon substrate located below the growth oxide film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마스크 패턴은 패드 산화막 및 패드 질화막이 순차 적층되어 있는 소자 분리막의 제조 방법.The mask pattern is a method of manufacturing a device isolation film in which a pad oxide film and a pad nitride film are sequentially stacked. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 산화막을 형성하는 단계 이전의 상기 트렌치는 상기 실리콘 기판 표면으로부터 1500~5000Å 깊이를 가지는 소자 분리막 제조 방법. Before the forming of the second oxide layer, the trench has a depth of 1500 to 5000 으로부터 from the surface of the silicon substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 산화 스페이서 형성 시, 상기 트렌치에 의해 노출된 기판을 과도 식각하는 단계는 500~1500Å 깊이만큼 식각하는 소자 분리막 제조 방법. When the second oxide spacer is formed, the step of over-etching the substrate exposed by the trench is to etch by 500 ~ 1500Å depth.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20010029136A (en) * 1999-09-29 2001-04-06 윤종용 Trench isolation method of semiconductor integrated circuits
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