KR19980021231A

KR19980021231A - Manufacturing method of semiconductor device

Info

Publication number: KR19980021231A
Application number: KR1019960040018A
Authority: KR
Inventors: 김영대; 박영욱
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-09-14
Filing date: 1996-09-14
Publication date: 1998-06-25

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 대해 기재되어 있다.The present invention is described with respect to a method for manufacturing a semiconductor device.

이는, 반도체 기판 상에 질화막을 형성하는 단계; 상기 질화막을 패터닝하는 단계; 상기 질화막을 마스크로하여 상기 반도체 기판을 식각하여 트렌치(Trench)를 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 전면에 산화 물질을 증착한 후 상기 질화막이 드러날 때까지 평탄화함으로써 상기 트렌치에 필드 산화막을 형성하는 단계; 상기 질화막을 제거하는 단계; 상기 필드 산화막으로 분리된 활성 영역에 게이트 산화막을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 상에 다결정 실리콘을 증착한 후 상기 필드 산화막이 드러날 때까지 평탄화함으로써 다결정 실리콘층을 형성하는 단계; 상기 다결정 실리콘층이 형성된 반도체 기판 전면에 WSi_x를 증착하여 물질층을 형성하는 단계; 및 상기 물질층과 다결정 실리콘층을 패터닝하여 게이트를 형성하는 단계로 이루어진다.This includes forming a nitride film on a semiconductor substrate; Patterning the nitride film; Etching the semiconductor substrate using the nitride film as a mask to form a trench; Depositing an oxidizing material on the entire surface of the semiconductor substrate and then forming a field oxide film in the trench by planarizing the nitride film until the nitride film is exposed; Removing the nitride film; Forming a gate oxide film in an active region separated by the field oxide film; Depositing polycrystalline silicon on the semiconductor substrate and forming a polycrystalline silicon layer by planarization until the field oxide film is exposed; Depositing WSi _x on the entire surface of the semiconductor substrate on which the polycrystalline silicon layer is formed to form a material layer; And patterning the material layer and the polycrystalline silicon layer to form a gate.

그 결과, 활성 영역과 비활성 영역에서 단차가 없는 게이트를 얻을 수 있다.As a result, a gate free of steps can be obtained in the active region and the inactive region.

Description

Manufacturing Method of Semiconductor Device

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 활성 영역과 비활성 영역에서 단차 없는 게이트를 형성하기 위한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor devices, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device for forming a stepless gate in an active region and an inactive region.

반도체 소자의 고집적화에 따라 셀의 크기도 감소된다.As the semiconductor devices become more integrated, the size of the cells is also reduced.

현재 게이트가 형성되는 활성 영역과 비활성 영역도 그 크기가 작아짐에 따라 게이트 채널의 길이가 줄어들고 이러한 현상은 게이트의 신뢰성을 감소시킨다.As the size of the active region and the non-active region in which the gate is currently formed is reduced, the length of the gate channel is reduced, which reduces the reliability of the gate.

또한 고집적화된 반도체 소자를 제조하는 공정 중 사진 식각 공정은 마진 확보의 어려윰이 있을 뿐만 아니라 소자의 단차로 인해 받는 영향이 크다.In addition, the photolithography process of manufacturing a highly integrated semiconductor device is not only difficult to secure margins, but also greatly affected by the step height of the device.

따라서, 각 공정 진행시 평탄화 기술이 중요시되고 있다.Therefore, planarization technology is important in each process.

도 1은 종래 기술에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art.

도면 참조 번호 1은 반도체 기판을, 3은 필드 산화막을, 5는 게이트 산화막을, 7은 다결정 실리콘층을, 9는 WSi_x층을 각각 나타낸다.Reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate, 3 denotes a field oxide film, 5 denotes a gate oxide film, 7 denotes a polycrystalline silicon layer, and 9 denotes a WSi _x layer.

반도체 기판(1) 상에 활성 영역과 비활성 영역을 한정하기 위한 필드 산화막(3)을 형성하는 공정, 상기 필드 산화막(3)으로 분리된 활성 영역에 게이트 산화막(5)을 형성하는 공정, 상기 필드 산화막(3) 및 게이트 산화막(5)이 형성된 반도체 기판(1) 상에 다결정 실리콘과 WSi_x를 차례로 증착한 후 패터닝하여 WSi_x층(9)/다결정 실리콘층(7) 구조의 게이트를 형성하는 공정, 상기 게이트 측벽에 절연 물질을 사용하여 스페이서(11)를 형성하는 공정을 진행한다.Forming a field oxide film 3 for defining an active region and an inactive region on the semiconductor substrate 1, forming a gate oxide film 5 in an active region separated by the field oxide film 3, the field Polycrystalline silicon and WSi _x are sequentially deposited on the semiconductor substrate 1 having the oxide film 3 and the gate oxide film 5 formed thereon, and then patterned to form a gate having a WSi _x layer 9 / polycrystalline silicon layer 7 structure. In the process, the spacer 11 is formed by using an insulating material on the sidewall of the gate.

상기와 같이 게이트를 형성하면 활성 영역과 비활성 영역에 단차가 발생한다.When the gate is formed as described above, a step occurs in the active region and the inactive region.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 활성 영역과 비활성 영역에서 단차 없는 게이트를 형성하기 위한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a method of manufacturing a semiconductor device for forming a stepless gate in an active region and an inactive region.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명은, 반도체 기판 상에 질화막을 형성하는 단계; 상기 질화막을 패터닝하는 단계; 상기 질화막을 마스크로하여 상기 반도체 기판을 식각하여 트렌치(Trench)를 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 전면에 산화 물질을 증착한 후 상기 질화막이 드러날 때까지 평탄화함으로써 상기 트렌치에 필드 산화막을 형성하는 단계; 상기 질화막을 제거하는 단계; 상기 필드 산화막으로 분리된 활성 영역에 게이트 산화막을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 상에 다결정 실리콘을 증착한 후 상기 필드 산화막이 드러날 때까지 평탄화함으로써 다결정 실리콘층을 형성하는 단계; 상기 다결정 실리콘층이 형성된 반도체 기판 전면에 WSi_x를 증착하여 물질층을 형성하는 단계; 및 상기 물질층과 다결정 실리콘층을 패터닝하여 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.The present invention to achieve the above object, forming a nitride film on a semiconductor substrate; Patterning the nitride film; Etching the semiconductor substrate using the nitride film as a mask to form a trench; Depositing an oxidizing material on the entire surface of the semiconductor substrate and then forming a field oxide film in the trench by planarizing the nitride film until the nitride film is exposed; Removing the nitride film; Forming a gate oxide film in an active region separated by the field oxide film; Depositing polycrystalline silicon on the semiconductor substrate and forming a polycrystalline silicon layer by planarization until the field oxide film is exposed; Depositing WSi _x on the entire surface of the semiconductor substrate on which the polycrystalline silicon layer is formed to form a material layer; And patterning the material layer and the polycrystalline silicon layer to form a gate.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도면 참조 번호 21은 반도체 기판을, 23은 질화막을, 24는 좁은 트렌치(Shallow Trench)를, 25는 산화막을, 25a는 필드 산화막(25)을, 27은 게이트 산화막을, 29·29a는 다결정 실리콘층을, 31·31a는 물질층을 각각 나타낸다.Reference numeral 21 denotes a semiconductor substrate, 23 a nitride film, 24 a narrow trench, 25 an oxide film, 25a a field oxide film 25, 27 a gate oxide film, and 29 占 29a polycrystalline silicon. Layers 31 and 31 a represent material layers, respectively.

도 2a를 참조하면, 반도체 기판(21) 상에 질화막(후속 공정에서 23으로 패터닝됨), 감광막(도시하지 않음)을 차례로 증착하는 공정, 상기 반도체 기판(21)에 활성 영역과 비활성 영역을 한정하기 위한 마스크를 이용하여 상기 감광막을 식각하여 감광막 패턴을 형성하는 공정, 상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 질화막을 식각하여 질화막(23)을 형성하는 공정을 진행한다.Referring to FIG. 2A, a process of depositing a nitride film (patterned as 23 in a subsequent process) and a photoresist film (not shown) on the semiconductor substrate 21 in turn, and defines an active region and an inactive region on the semiconductor substrate 21. The photosensitive film is etched using a mask to form a photoresist pattern, and the nitride film is etched using the photosensitive film pattern to form the nitride film 23.

상기 질화막(23)은 SiN으로 형성한다.The nitride film 23 is made of SiN.

도 2b를 참조하면, 상기 질화막(23)을 마스크로하여 상기 반도체 기판(21)을 식각하여 좁은 트렌치(Shallow Trench, 24)를 형성하는 공정, 상기 트렌치(24)를 충분히 매립할 수 있게 상기 반도체 기판(21) 전면에 SiO₂와 같은 산화 물질을 증착하여 산화막(25)을 형성하는 공정을 진행한다.Referring to FIG. 2B, the semiconductor substrate 21 is etched by using the nitride film 23 as a mask to form a narrow trench 24, and the semiconductor 24 is sufficiently filled with the trench 24. A process of forming an oxide film 25 by depositing an oxide material such as SiO ₂ on the entire surface of the substrate 21 is performed.

도 2c를 참조하면, 상기 질화막(23)이 드러날 때까지 상기 산화막(25)에화학기계적 연마(CMP; Chemical Mechanical Polishing)를 이용하여 평탄화함으로써 필드 산화막(25a)을 형성한다.Referring to FIG. 2C, a field oxide film 25a is formed by planarizing the oxide film 25 using chemical mechanical polishing (CMP) until the nitride film 23 is exposed.

도 2d를 참조하면, 상기 질화막(23)을 제거하는 공정, 상기 필드 산화막(25a)으로 분리된 활성 영역에 게이트 산화막(27)을 형성하는 공정을 진행한다.Referring to FIG. 2D, a process of removing the nitride film 23 and a process of forming a gate oxide film 27 in an active region separated by the field oxide film 25a are performed.

도 2e를 참조하면, 상기 필드 산화막(25a) 및 게이트 산화막(27)이 형성된 반도체 기판(21) 상에 다결정 실리콘을 증착한 후 상기 필드 산화막(25a)이 드러날 때까지 화학 기계적 연마를 이용하여 평탄화함으로써 다결정 실리콘층(29)을 형성하는 공정, 상기 다결정 실리콘층(29)이 형성된 반도체 기판(21) 전면에 WSi_x를 증착하여 물질층(31)을 형성하는 공정을 진행한다.Referring to FIG. 2E, after depositing polycrystalline silicon on the semiconductor substrate 21 on which the field oxide film 25a and the gate oxide film 27 are formed, planarization is performed by chemical mechanical polishing until the field oxide film 25a is exposed. Thus, the process of forming the polycrystalline silicon layer 29 and the process of forming the material layer 31 by depositing WSi _x on the entire surface of the semiconductor substrate 21 on which the polycrystalline silicon layer 29 is formed.

도 2f를 참조하면, 상기 물질층(31) 상에 감광막(도시하지 않음)을 증착한 후 패터닝하여 물질층(31a)/다결정 실리콘층(29a) 구조의 게이트를 형성한다.Referring to FIG. 2F, a photoresist film (not shown) is deposited on the material layer 31 and then patterned to form a gate having a material layer 31a / polycrystalline silicon layer 29a.

본 발명은 이에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to this, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical idea of the present invention.

이상, 설명된 바와 같이 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법은 질화막을 마스크로하여 형성한 좁은 트렌치(Shallow Trench)에 필드 산화막을 형성하고 질화막을 제거한 후 게이트를 형성함으로써 활성 영역과 비활성 영역에서 단차가 없는 게이트를 얻을 수 있다.As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a field oxide film is formed in a narrow trench formed by using a nitride film as a mask, a nitride oxide film is removed, and a gate is formed to form a step in an active region and an inactive region. You can get a gate without.

Claims

Forming a nitride film on the semiconductor substrate;

Patterning the nitride film;

Etching the semiconductor substrate using the nitride film as a mask to form a trench;

Depositing an oxidizing material on the entire surface of the semiconductor substrate and then forming a field oxide film in the trench by planarizing the nitride film until the nitride film is exposed;

Removing the nitride film;

Forming a gate oxide film in an active region separated by the field oxide film;

Depositing polycrystalline silicon on the semiconductor substrate and forming a polycrystalline silicon layer by planarization until the field oxide film is exposed;

Depositing WSi _x on the entire surface of the semiconductor substrate on which the polycrystalline silicon layer is formed to form a material layer; And

Patterning the material layer and the polycrystalline silicon layer to form a gate.