KR19980026851A

KR19980026851A - Separation Device Separation Method

Info

Publication number: KR19980026851A
Application number: KR1019960045417A
Authority: KR
Inventors: 전종선
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 1998-07-15

Abstract

세폭스 소자분리 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 반도체기판 상에 패드산화막, 완충실리콘막, 및 패드질화막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 패드질화막의 소정영역을 식각하여 패드질화막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 결과물을 열산화시키어 상기 패드질화막 패턴 사이에 제1 두께를 가지면서 가장자리에 제2 버즈비크를 갖는 필드산화막을 형성하는 단계와, 상기 패드질화막 패턴을 제거하여 그 아래의 완충실리콘막 패턴을 노출시키는 단계와, 상기 필드산화막을 덮으면서 상기 제2 버즈비크 및 상기 완충실리콘막 패턴은 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로하여 상기 노출된 제2 버즈비크 및 상기 완충실리콘막 패턴을 연속적으로 식각하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 활성영역의 면적을 감소시키지 않으면서 소자분리 특성을 향상시킬 수 있다.A method of narrowing a device is disclosed. The method comprises the steps of sequentially forming a pad oxide film, a buffer silicon film, and a pad nitride film on a semiconductor substrate, etching a predetermined region of the pad nitride film to form a pad nitride film pattern, and thermally oxidizing the resultant pad to form the pad nitride film. Forming a field oxide film having a first thickness between the nitride film patterns and having a second buzz beak at the edge, removing the pad nitride film pattern to expose a buffer silicon film pattern under the pad oxide film; Forming a photoresist pattern that exposes the second buzzbeek and the buffer silicon film pattern while covering the second buzzbeek and the buffer silicon film pattern; And etching to remove it. Accordingly, device isolation characteristics can be improved without reducing the area of the active region.

Description

SEPOX isolation method

본 발명은 소자분리 방법에 관한 것으로, 특히 실리콘막을 완충막으로 사용하는 세폭스(SEPOX; selective polysilicon oxidation) 소자분리 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device isolation method, and more particularly, to a method for separating a selective polysilicon oxidation (SEPOX) device using a silicon film as a buffer film.

최근, 반도체소자의 집적도가 증가함에따라 트랜지스터와 같은 소자들을 서로 격리시키기 위한 소자분리 영역을 형성하는 기술의 중요성이 알로 더해가고 있다. 이러한 소자분리 방법의 대표적인 기술로는 로코스(LOCOS; local oxidation of silicon) 방법을 들 수 있다. 그러나, 상기 로코스 방법에 의한 소자분리 영역은 버즈비크의 크기를 일정 크기 이하로 감소시키기가 어려우므로 고집적 반도체소자에 적합하지 않은 문제점이 있다. 따라서, 상기 로코스 소자분리 방법을 개량한 세폭스 소자분리 방법이 제안된 바 있다.Recently, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the importance of technology for forming device isolation regions for isolating devices such as transistors from each other is increasing. Representative technology of the device isolation method is a LOCOS (local oxidation of silicon) method. However, the device isolation region by the LOCOS method is difficult to reduce the size of the buzz beak below a certain size, which is not suitable for highly integrated semiconductor devices. Therefore, a narrow width device isolation method has been proposed, which is an improvement of the LOCOS device isolation method.

도 1a 내지 도 1d는 상술한 종래의 세폭스 소자분리 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a conventional method for separating a narrow element.

도 1a는 패드 산화막(3), 완충 실리콘막(5), 및 패드 질화막(7)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 반도체기판(1) 상에 패드 산화막(3)을 열산화막으로 형성하고, 그 위에 완충 실리콘막(5) 및 패드 질화막(7)을 차례로 형성한다. 여기서, 상기 완충 실리콘막(5)으로 폴리실리콘막이 널리 사용된다.FIG. 1A is a cross-sectional view for explaining the steps of forming the pad oxide film 3, the buffer silicon film 5, and the pad nitride film 7. FIG. First, the pad oxide film 3 is formed of a thermal oxide film on the semiconductor substrate 1, and the buffer silicon film 5 and the pad nitride film 7 are sequentially formed thereon. Here, as the buffer silicon film 5, a polysilicon film is widely used.

도 1b는 패드질화막 패턴(7a)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 구체적으로 설명하면, 상기 패드 질화막(7)이 형성된 결과물 상에 패드 질화막(7)의 소정영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성하고, 이를 식각 마스크로하여 상기 노출된 패드질화막(7)을 식각함으로써, 그 아래의 완충 실리콘막(5)을 노출시키는 패드질화막 패턴(7a)을 형성한다. 이때, 상기 패드질화막(7)을 과도식각하게 되면 도시된 바와 같이 상기 노출된 완충실리콘막(5)의 상부가 함께 식각되어 초기의 두께보다 얇아진 부분을 갖는 완충실리콘막 패턴(5a)이 형성된다. 다음에, 상기 포토레지스트 패턴을 제거한다.1B is a cross-sectional view for explaining a step of forming the pad nitride film pattern 7a. Specifically, a photoresist pattern (not shown) for exposing a predetermined region of the pad nitride film 7 is formed on the resultant product on which the pad nitride film 7 is formed, and the exposed pad nitride film ( By etching 7), the pad nitride film pattern 7a exposing the buffer silicon film 5 below is formed. In this case, when the pad nitride film 7 is excessively etched, as illustrated, the upper portion of the exposed buffer silicon film 5 is etched together to form a buffer silicon film pattern 5a having a portion thinner than the initial thickness. . Next, the photoresist pattern is removed.

도 1c는 필드산화막(9)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 상세히 설명하면, 상기 패드질화막 패턴(7a)이 형성된 결과물을 800℃ 내지 1100℃의 온도에서 열산화시킴으로써 상기 패드질화막 패턴(7a) 사이의 노출된 완충실리콘막 패턴(5a) 및 그 하부의 반도체기판(1)이 산화되어 제1 두께(T1)를 갖는 필드산화막(9)을 형성한다. 이때, 도시된 바와 같이 상기 패드질화막 패턴(7a) 가장자리 아래의 완충실리콘막 패턴(5a)이 산화되어 제2 버즈비크(A)가 형성되고, 완충실리콘막 패턴(5a)는 상기 필드산화막(9)에 의해 완전히 분리되어 필드산화막(9) 사이의 활성영역 상에 완충실리콘막 패턴(5b)이 형성됨을 알 수 있다. 이어서, 상기 패드질화막 패턴(7a)을 제거하여 그 아래의 완충실리콘막 패턴(5b)을 노출시킨다. 이와 같이 형성된 제2 버즈비크(A)가 존재하게 되면, 그 아래에 존재하는 완충실리콘막 패턴(5b)을 완전히 제거하기가 어려우며, 이러한 완충실리콘막 패턴(5b)의 잔여물은 활성영역의 면적을 감소시킴과 아울러 브릿지 역할을 하므로 후속공정시 공정여유도를 감소시킨다. 따라서, 제2 버즈비크(A)는 반도체소자의 신뢰성 및 수율을 개선시키기 위하여 반드시 제거하여야 한다.1C is a cross-sectional view for explaining a step of forming the field oxide film 9. In detail, the exposed buffer silicon film pattern 5a between the pad nitride film pattern 7a and the semiconductor substrate thereunder are thermally oxidized at a temperature of 800 ° C. to 1100 ° C. in which the pad nitride film pattern 7a is formed. (1) is oxidized to form a field oxide film 9 having a first thickness T1. At this time, as shown, the buffer silicon film pattern 5a below the edge of the pad nitride film pattern 7a is oxidized to form a second Buzzbee A, and the buffer silicon film pattern 5a is formed on the field oxide film 9. It can be seen that the buffer silicon film pattern 5b is formed on the active region between the field oxide films 9 by being completely separated by the? Subsequently, the pad nitride film pattern 7a is removed to expose the buffer silicon film pattern 5b below it. When the second Buzzbee A formed as described above is present, it is difficult to completely remove the buffer silicon film pattern 5b existing thereunder, and the residue of the buffer silicon film pattern 5b is the area of the active region. In addition to reducing the pressure and acting as a bridge to reduce the process margin in the subsequent process. Therefore, the second buzz beak A must be removed to improve the reliability and yield of the semiconductor device.

도 1d는 소자분리막(9a)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 좀 더 상세히 설명하면, 상기 제2 버즈비크(A)를 제거하기 위하여 상기 완충실리콘막 패턴(5b)이 형성된 결과물을 산화막 식각용액에 소정의 시간동안 담구어 필드산화막(9)의 상부를 식각함으로써, 제2 버즈비크(A)를 제거한다. 이때, 필드산화막(9)의 상부가 함께 식각되어 상기 제1 두께(T1)보다 얇은 제2 두께(T2)를 갖는 소자분리막(9a)이 형성된다.FIG. 1D is a cross-sectional view for describing a step of forming the device isolation film 9a. In more detail, in order to remove the second buzz beak (A) by immersing the resultant product formed with the buffer silicon film pattern (5b) in an oxide film etching solution for a predetermined time by etching the upper portion of the field oxide film (9) , Remove the second Buzzbeek (A). At this time, the upper portion of the field oxide film 9 is etched together to form an isolation layer 9a having a second thickness T2 that is thinner than the first thickness T1.

상술한 바와 같이 종래의 세폭스 소자분리 방법은 제2 버즈비크를 제거하기 위하여 필드산화막의 일부를 습식식각 방법으로 식각함으로써, 필드산화막의 두께가 얇아져 소자분리 특성이 저하되는 문제점이 있다.As described above, in the conventional narrow device isolation method, a portion of the field oxide film is etched by the wet etching method in order to remove the second buzz beak, so that the thickness of the field oxide film is reduced, thereby degrading device isolation characteristics.

따라서, 본 발명의 목적은 필드산화막의 두께를 감소시키지 않으면서 제2 버즈비크를 제거할 수 있는 세폭스 소자분리 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for separating a narrow width device capable of removing the second buzz beak without reducing the thickness of the field oxide film.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 세폭스 소자분리 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A through 1D are cross-sectional views illustrating a conventional method of separating a width device.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 세폭스 소자분리 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A and 2B are cross-sectional views illustrating a method of separating a narrow element of the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 세폭스 소자분리 방법은 반도체기판 상에 패드산화막, 완충실리콘막, 및 패드질화막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 패드질화막의 소정영역을 식각하여 패드질화막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 결과물을 열산화시키어 상기 패드질화막 패턴 사이에 제1 두께를 가지면서 가장자리에 제2 버즈비크를 갖는 필드산화막을 형성하는 단계와, 상기 패드질화막 패턴을 제거하여 그 아래의 완충실리콘막 패턴을 노출시키는 단계와, 상기 필드산화막을 덮으면서 상기 제2 버즈비크 및 상기 완충실리콘막 패턴은 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로하여 상기 노출된 제2 버즈비크 및 상기 완충실리콘막 패턴을 연속적으로 식각하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the narrowing device isolation method of the present invention includes forming a pad oxide film, a buffer silicon film, and a pad nitride film in sequence on a semiconductor substrate, and etching a predetermined region of the pad nitride film to form a pad nitride film pattern. Thermally oxidizing the resultant to form a field oxide film having a first thickness between the pad nitride film patterns and having a second buzz beak at an edge thereof, and removing the pad nitride film pattern to remove the buffer silicon under the pad nitride film pattern. Exposing the film pattern, forming a photoresist pattern exposing the second Buzzbee and the buffer silicon film pattern while covering the field oxide layer, and exposing the exposed film using the photoresist pattern as an etch mask. Continuously etching and removing the Buzzbeek and the buffer silicon film patterns. It features.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a는 필드산화막(9) 및 포토레지스트 패턴(11)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도로서, 도 1a 내지 도 1c에서 설명한 종래의 방법으로 필드산화막(9)을 형성한다. 이어서, 상기 필드산화막(9)을 덮는 포토레지스트 패턴(11)을 형성한다. 여기서, 상기 포토레지스트 패턴(11)은 도 1b에서 언급한 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 소자분리 마스크를 다시 사용하여 형성할 수 있다. 즉, 도 1b에서 포지티브 포토레지스트막을 사용하여 필드산화막(9)이 형성될 영역을 개구시킨 경우에는 상기 필드산화막(9)이 형성된 결과물 전면에 네가티브 포토레지스트막을 도포하고, 상기 소자분리 마스크를 이용하여 사진공정을 실시함으로써 필드산화막(9)을 덮는 포토레지스트 패턴(11)을 형성한다. 이와 같이 포토레지스트 패턴(1)을 형성하고 나면, 도시된 바와 같이 필드산화막(9)의 가장자리에 형성된 제2 버즈비크(A)는 노출된다.FIG. 2A is a cross-sectional view for explaining a step of forming the field oxide film 9 and the photoresist pattern 11, and the field oxide film 9 is formed by the conventional method described with reference to FIGS. 1A to 1C. Subsequently, a photoresist pattern 11 covering the field oxide layer 9 is formed. Here, the photoresist pattern 11 may be formed by using a device isolation mask for forming the photoresist pattern mentioned in FIG. 1B. That is, in the case where the region where the field oxide film 9 is to be formed is opened using the positive photoresist film in FIG. 1B, a negative photoresist film is coated on the entire surface of the resultant on which the field oxide film 9 is formed, and the device isolation mask is The photoresist pattern 11 covering the field oxide film 9 is formed by performing a photolithography process. After the photoresist pattern 1 is formed in this manner, as illustrated, the second Buzzbee A formed at the edge of the field oxide film 9 is exposed.

도 2b는 소자분리막(9b)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 구체적으로 설명하면, 상기 포토레지스트 패턴(11)을 식각 마스크로하여 상기 노출된 제2 버즈비크(A) 및 완충실리콘막 패턴(5b)을 연속적으로 식각하여 활성영역의 패드산화막(3)을 노출시키면서 초기의 제1 두께(T1)를 그대로 유지하는 소자분리막(9b)을 형성한다. 여기서, 상기 제2 버즈비크(A) 및 상기 완충실리콘막 패턴(5b)을 연속적으로 식각하는 공정은 산화막 대 실리콘막의 식각률비가 0.8:1 내지 1:0.8을 보이는 식각 레서피를 이용하는 것이 바람직하다. 다음에, 상기 포토레지스트 패턴(11)을 제거한다.2B is a cross-sectional view for explaining a step of forming the device isolation film 9b. Specifically, using the photoresist pattern 11 as an etching mask, the exposed second Buzzbee A and the buffer silicon film pattern 5b are continuously etched to expose the pad oxide film 3 in the active region. While forming the device isolation film 9b that maintains the initial first thickness T1 as it is. Here, in the process of continuously etching the second Buzzbeek A and the buffer silicon film pattern 5b, it is preferable to use an etching recipe showing an etching rate ratio of an oxide film to a silicon film of 0.8: 1 to 1: 0.8. Next, the photoresist pattern 11 is removed.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and modifications and improvements are possible at the level of those skilled in the art.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 필드산화막의 초기 두께인 제1 두께를 그래로 유지하면서 제2 버즈비크가 제거된 소자분리막을 형성할 수 있다.따라서, 소자분리 특성이 저하되는 것을 방지하면서 활성영역의 면적이 감소하는 것을 억제시킬 수 있으므로 고집적 반도체소자에 적합한 소자분리막을 구현할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to form the device isolation film from which the second Buzzbee is removed while maintaining the first thickness, which is the initial thickness of the field oxide film, as such. It is possible to suppress the reduction of the area of the active region while preventing a device isolation film suitable for highly integrated semiconductor devices.

Claims

Sequentially forming a pad oxide film, a buffer silicon film, and a pad nitride film on the semiconductor substrate;

Etching a predetermined region of the pad nitride film to form a pad nitride film pattern;

Thermally oxidizing the resultant to form a field oxide layer having a first thickness between the pad nitride layer patterns and having a second buzz beak at an edge thereof;

Removing the pad nitride layer pattern to expose a buffer silicon layer pattern below the pad nitride layer pattern;

Forming a photoresist pattern covering the field oxide layer and exposing the second buzz beak and the buffer silicon film pattern; And

And sequentially etching the exposed second Buzzbee and the buffer silicon film pattern by using the photoresist pattern as an etching mask.