KR19980034610A - Device isolation method of semiconductor device - Google Patents

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KR19980034610A
KR19980034610A KR1019960052732A KR19960052732A KR19980034610A KR 19980034610 A KR19980034610 A KR 19980034610A KR 1019960052732 A KR1019960052732 A KR 1019960052732A KR 19960052732 A KR19960052732 A KR 19960052732A KR 19980034610 A KR19980034610 A KR 19980034610A
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KR
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oxide film
thermal oxide
semiconductor substrate
forming
silicon layer
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KR1019960052732A
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Inventor
이창재
Original Assignee
문정환
엘지반도체 주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체장치의 소자격리방법에 관한 것으로서 반도체기판상의 소정 부분에 패드산화막, 질화막 및 실리콘층을 형성하여 활성영역을 한정하는 공정과, 상기 반도체기판의 노출된 부분에 제 1 열산화막을 형성함과 동시에 실리콘층을 산화시켜 제 2 열산화막을 형성하는 공정과, 상기 제 2 열산화막 하부의 질화막을 측방 식각하여 소자의 활성영역을 한정하는 공정과, 상기 제 2 열산화막을 제거함과 동시에 제 1 열산화막의 소정 두께와 패드산화막의 노출된 부분을 제거하는 공정과, 상기 질화막과 잔류하는 제 1 열산화막을 마스크로 사용하여 반도체기판의 노출된 부분에 트렌치를 형성하는 공정과, 상기 트렌치가 채워지도록 산화막을 형성하는 공정을 구비한다. 따라서, 활성영역을 1번의 포토리쏘그래피 공정으로 한정하므로 공정이 간단하며, 또한, 트렌치의 평면적이 동일하므로 에치 백할 때 소자의 집적도와 소자격리영역이 넓이에 무관하게 표면의 평탄도를 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a device isolation method for a semiconductor device, comprising: forming a pad oxide film, a nitride film, and a silicon layer on a predetermined portion of a semiconductor substrate to define an active region; and forming a first thermal oxide film on an exposed portion of the semiconductor substrate. Simultaneously oxidizing the silicon layer to form a second thermal oxide film, laterally etching the nitride film under the second thermal oxide film to define an active region of the device, and removing the second thermal oxide film and simultaneously (1) removing a predetermined thickness of the thermal oxide film and an exposed portion of the pad oxide film; forming a trench in the exposed portion of the semiconductor substrate using the nitride film and the remaining first thermal oxide film as a mask; A step of forming an oxide film to be filled is provided. Therefore, since the active area is limited to one photolithography process, the process is simple, and the same planar area of the trench can be used to improve the flatness of the surface regardless of the integration and device isolation area of the device when etching back. have.

Description

반도체장치의 소자격리방법Device isolation method of semiconductor device

제 1 도(A) 내지 (C)는 종래 기술에 따른 소자격리방법을 도시하는 공정도1 (A) to (C) are process drawings showing a device isolation method according to the prior art.

제 2 도(A) 내지 (E)는 본 발명의 일 실시예에 따른 소자격리방법을 도시하는 공정도2 (A) to (E) is a process chart showing a device isolation method according to an embodiment of the present invention

제 3 도(A) 내지 (C)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소자격리방법을 도시하는 공정도3A to 3C are process diagrams showing a device isolation method according to another embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

31:반도체기판33:패드산화막31: semiconductor substrate 33: pad oxide film

35:질화막37:실리콘층35: nitride film 37: silicon layer

39, 41:제 1 및 제 2 열산화막39, 41: first and second thermal oxide films

43:트렌치47:게이트산화막43: trench 47: gate oxide film

45, 49, 53:산화막51:실리콘층45, 49, 53: oxide film 51: silicon layer

본 발명은 반도체장치의 소자격리방법에 관한 것으로서, 특히, 소자격리영역이 증가되지 않도록 하여 활성영역이 감소되는 것을 방지할 수 있는 소자격리방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device isolation method of a semiconductor device, and more particularly, to a device isolation method capable of preventing an active area from being reduced by preventing the device isolation area from increasing.

반도체장치의 집적화가 거듭되면서 반도체장치의 상당한 면적을 점유하는 소자격리영역을 줄이기 위한 기술 개발이 활발히 진행되고 있다.As the integration of semiconductor devices continues, technology development for reducing the device isolation region occupying a considerable area of the semiconductor device is actively progressing.

일반적으로 반도체장치는 LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 방법으로 소자를 격리하였다. LOCOS 방법은 활성영역을 한정하는 산화마스크인 질화막과 반도체기판의 열적 특성이 다르기 때문에 발생하는 스트레스를 해소하기 위하여 질화막과 반도체기판 사이에 박막의 패드산화막(pad oxide)을 형성하고 산화시켜 소자격리영역으로 이용되는 필드산화막를 형성한다. 상기에서 필드산화막은 반도체기판의 수직 방향으로 성장할 뿐만 아니라 산화체(Oxidant:O2)가 패드산화막을 따라 수평 방향으로도 확산되므로 질화막의 패턴 엣지(edage)밑으로 성장되게 되는 특징을 갖는다.In general, semiconductor devices have isolated devices by a local oxide of silicon (LOCOS) method. The LOCOS method is a device isolation region by forming and oxidizing a pad oxide film between the nitride film and the semiconductor substrate in order to solve the stress caused by the thermal characteristics of the nitride film and the semiconductor substrate, which are the oxide masks defining the active region. A field oxide film to be used is formed. The field oxide film is not only grown in a vertical direction of the semiconductor substrate but also has an oxide (Oxidant: O 2 ) diffused in the horizontal direction along the pad oxide film, so that the field oxide film is grown under the pattern edge of the nitride film.

이와 같이 필드산화막이 활성 영역을 잠식하는 현상을 그 형상이 새의 부리 모양과 유사하여 버즈 비크(Bird's Beak)이라 한다. 이러한 버드 비크의 길이는 필드산화막 두께의 1/2이나 된다. 그러므로, 활성 영역의 크기가 감소되는 것을 줄이기 위하여는 버즈 비크의 길이를 최소화 하여야 한다.The phenomenon of the field oxide film encroaching on the active region is called Bird's Beak because its shape is similar to that of a bird's beak. This bird beak is half the thickness of the field oxide film. Therefore, the length of the buzz bek should be minimized to reduce the size of the active area.

버즈 비크의 길이를 줄이기 위한 방법으로 필드산화막의 두께를 감소기키는 방식이 도입되었으나 16M DRAM급 이상에서 필드산화막의 두께를 가소시키면 배선과 반도체기판 사이의 정전 용량이 증가되어 신호전달 속도가 저하되는 문제가 발생된다. 또한, 소자의 게이트로 사용되는 배선에 의해 소자 사이의 격리영역에 형성되는 기생 트랜지스터의 문턱전압(Vt)이 저하되어 소자 사이의 격리특성이 저하되는 문제점이 이다.In order to reduce the length of the buzz beak, a method of reducing the thickness of the field oxide film was introduced. However, in the case of 16M DRAM or higher, reducing the thickness of the field oxide film increases the capacitance between the wiring and the semiconductor substrate, thereby decreasing the signal transmission speed. A problem arises. In addition, the threshold voltage (Vt) of the parasitic transistor formed in the isolation region between the elements is lowered by the wiring used as the gate of the element is a problem that the isolation characteristic between the elements is reduced.

따라서, 버즈 비크의 길이를 감소시키면서 소자격리를 하는 방법이 개발되었다. 버즈 비크의 길이를 감소시키면서 소자격리를 하는 방법으로는 스트레스 완충용 패드산화막의 두께를 낮추고 반도체기판과 질화막 사이에 다결정실리콘층을 개입시킨 PBLOCOS(Poly Si Buffered LOCOS), 패드산화막의 측벽을 질화막으로 보호하는 SILO(Sealed Interface LOCOS), 그리고, 반도체기판 내에 필드산화막을 형성시키는 Recessed Oxide LOCOS 기술들이 있다.Thus, a method for device isolation while reducing the length of the buzz bee has been developed. As a method of isolation of the device while reducing the length of the buzz beak, the thickness of the pad buffer oxide film is reduced and the polysilicon buffered polysilicon layer (PBLOCOS) between the semiconductor substrate and the nitride film and the sidewall of the pad oxide film are nitrided. Shielded Interface LOCOS (SILO), and Recessed Oxide LOCOS technologies that form field oxide films in semiconductor substrates.

그러나, 상기 기술들은 격리 영역 표면의 평탄도와 정밀한 디자인룰(Design Rule) 등의 이유로 256M DRAM급 이상의 집적도를 갖는 차세대 소자의 소자격리기술로 적합하지 않게 되었다.However, the above techniques are not suitable for device isolation technology of next-generation devices having an integration level of 256M DRAM or more due to the flatness of the isolation region surface and the precise design rule.

따라서, 기존의 여러 소자격리기술들의 문제점을 극복할 수 있는 BOX(buried oxide)형 트렌치 소자분리(trench isolation) 기술이 개발되었다. BOX형 소자격리기술 반도체기판에 트렌치를 형성하고 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : CVD라 칭함) 방법으로 산화막을 매립한 구조를 갖는다. 그러므로, 버즈 비크가 발생되지 않아 활성영역의 손실이 전혀 없으며, 또한, 산화막을 메립하고 에치 백(etch back)하여 평탄한 표면을 얻을 수 있다.Therefore, a buried oxide (BOX) type trench isolation technology has been developed that can overcome the problems of various device isolation techniques. BOX type device isolation technology A trench is formed in a semiconductor substrate and an oxide film is buried by chemical vapor deposition (CVD). Therefore, no buzz beaking occurs, there is no loss of the active region, and a flat surface can be obtained by embedding and etching back the oxide film.

제 1 도(A) 내지 (C)는 종래 기술에 따른 소자격리방법을 도시하는 공정도이다.1 (A) to (C) are process diagrams showing a device isolation method according to the prior art.

제 1 도(A)를 참조하면, 반도체기판(11)에 열산화 방법에 의해 패드 산화막(13)을 형성하고, 이 패드산화막(13) 상에 CVD 방법에 의해 질화막(15)을 형성한다. 그리고, 포토리쏘그래피(photolithography) 방법으로 반도체기판(11)이 노출되도록 질화막(15)과 패드산화막(13)을 선택적으로 제거하여 소자격리영역과 활성영역을 한정한다.Referring to FIG. 1A, the pad oxide film 13 is formed on the semiconductor substrate 11 by the thermal oxidation method, and the nitride film 15 is formed on the pad oxide film 13 by the CVD method. The device isolation region and the active region are defined by selectively removing the nitride layer 15 and the pad oxide layer 13 so that the semiconductor substrate 11 is exposed by photolithography.

제 1 도(B)를 참조하면, 소자격리영역에 노출된 반도체기판(11)을 건식식각하여 소정 깊이로 식각하여 트렌치(19)를 형성한다. 그리고, 상술한 구조의 전 표면에 산화막(17)을 CVD 방법 트렌치(19)가 채워지도록 증착한다. 이때, 산화막(17)이 넓은 영역의 트렌치(19)에서 표면에 정합되게 증착되므로 트렌치(17)의 깊이 만큼 오목하게 형성된다. 그리고, 산화막(17)의 표면에 감광막 또는 SOG(Spin On Glass) 등을 도포하여 평탄화층(21)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, a trench 19 is formed by dry etching the semiconductor substrate 11 exposed to the device isolation region and etching the semiconductor substrate 11 to a predetermined depth. Then, an oxide film 17 is deposited on the entire surface of the above-described structure so that the CVD method trench 19 is filled. At this time, since the oxide film 17 is uniformly deposited on the surface of the trench 19 in the wide region, the oxide film 17 is formed to be concave as much as the depth of the trench 17. Then, the planarization layer 21 is formed by applying a photosensitive film or spin on glass (SOG) to the surface of the oxide film 17.

제 1 도(C)를 참조하면, 반응성이온식각(Reactive Ion Etching : 이하 RIE라 칭함) 방법이나 화학-기계적연마(Chemical Mechanical Polishing : 이하, CMP라 칭함) 방법으로 평탄화층(21)과 산화막(19)의 식각 속도가 같게에치 백하여 활성영역의 반도체기판(11)을 노출시킨다. 그리고, 노출된 활성영역의 반도체기판(11)을 열산화하여 게이트산화막(23)을 형성한다.Referring to FIG. 1 (C), the planarization layer 21 and the oxide film (reactive ion etching (hereinafter referred to as RIE) method or chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) method are used. The etching rate of 19) is etched back to expose the semiconductor substrate 11 in the active region. The semiconductor substrate 11 of the exposed active region is thermally oxidized to form a gate oxide layer 23.

그러나, 상술한 종래의 반도체장치의 소자격리방법은 트랜치를 형성하고 산화막을 평탄화하기 위해 2번의 포토리쏘그래피 공정을 실시하여야 하므로 공정이 복잡해지는 문제점이 있었다. 산화막 및 평탄화층은 소자의 집적도에 따라 두께가 불균일하게 도포될 뿐만 아니라 소자격리영역이 넓은 부분과 좁은 부분에서 산화막 및 평탄화층이 식각 속도가 서로 다르므로 에치 백 공정에 의해 표면이 완전하게 평탄화되지 않는 문제점이 있었다.However, the device isolation method of the conventional semiconductor device described above has a problem that the process is complicated because two photolithography processes have to be performed to form trenches and planarize the oxide film. The oxide film and the planarization layer are not only unevenly coated according to the degree of integration of the device, but the etching rate is different between the oxide film and the planarization layer in the wide and narrow parts of the device isolation region. There was a problem.

따라서, 본 발명의 목적은 활성영역을 한정하는 1번의 포토리쏘그래피 공정을 실시하므로 공정이 간단해지는 반도체장치의 소자격리방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for isolating a device of a semiconductor device, in which the process is simplified since the first photolithography process for defining the active region is performed.

본 발명의 다른 목적은 소자의 집적도와 소자격리영역이 넓이에 무관하게 표면의 평탄도를 향상시킬 수 있는 반도체장치의 소자격리방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a device isolation method of a semiconductor device capable of improving surface flatness regardless of device integration and device isolation area.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치의 소자격리방법은 반도체기판 상의 소정 부분에 패드산화막, 질화막 및 실리콘층을 형성하여 활성영역을 한정하는 공정과, 상기 반도체기판의 노출된 부분에 제 1 열산화막을 형성함과 동시에 실리콘층을 산화시켜 제 2 열산화막을 형성하는 공정과, 상기 제 2 열산화막 하부의 질화막을 측방 식각하여 소자의 활성영역을 한정하는 공정과, 상기 제 2 열산화막을 제거함과 동시에 제 1 열산화막의 소정 두께와 패드산화막의 노출된 부분을 제거하는 공정과, 상기 질화막과 잔류하는 제 1 열산화막을 마스크로 사용하여 반도체기판의 노출된 부분에 트렌치를 형성하는 공정과, 상기 트렌치가 채워지도록 산화막을 형성하는 공정을 구비한다.The device isolation method of the semiconductor device according to the present invention for achieving the above object is a step of forming a pad oxide film, a nitride film and a silicon layer on a predetermined portion on the semiconductor substrate to define the active region, and Forming a second thermal oxide film by simultaneously oxidizing a silicon layer and forming a second thermal oxide film, laterally etching the nitride film under the second thermal oxide film to define an active region of the device, and the second thermal oxide film. Simultaneously removing the predetermined thickness of the first thermal oxide film and the exposed portion of the pad oxide film, and forming a trench in the exposed portion of the semiconductor substrate using the nitride film and the remaining first thermal oxide film as a mask. And forming an oxide film so that the trench is filled.

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

제 2 도(A) 내지 (E)는 본 발명의 일 실시예에 따른 소자격리방법을 도시하는 공정도이다.2A to 2E are process diagrams showing a device isolation method according to an embodiment of the present invention.

제 2 도(A)를 참조하면, 반도체기판(31) 상에 열산화방법에 의해 패드산화막(33)을 100~200Å 정도로 두께로 형성한다. 그리고, 패드산화막(33) 상에 저압 CVD 방법으로 질화막(35)을 1000~1500Å의 두께로 형성한다. 그 다음, 질화막(35) 상에 다결정실리콘 또는 비정질실리콘을 50~1000Å 정도의 두께로 증착하여 실리콘층(37)을 형성한다. 소정 부분의 실리콘층(37), 질화막(35) 및 패드산화막(33)을 포토리쏘그래피 방법으로 제거하여 반도체기판(31)을 노출시켜 소자격리영역과 활성영역을 한정한다. 이 때, 활성영역은 실제 소자의 활성영역의 폭 보다 500~1000Å 정도가 넓도록 한정한다.Referring to FIG. 2A, the pad oxide film 33 is formed on the semiconductor substrate 31 by a thermal oxidation method to a thickness of about 100 to about 200 microseconds. The nitride film 35 is formed on the pad oxide film 33 by a low pressure CVD method to a thickness of 1000 to 1500 kPa. Next, polysilicon or amorphous silicon is deposited on the nitride film 35 to a thickness of about 50 to 1000 Å to form a silicon layer 37. The silicon layer 37, the nitride film 35, and the pad oxide film 33 of the predetermined portion are removed by a photolithography method to expose the semiconductor substrate 31 to define the device isolation region and the active region. At this time, the active region is limited to 500 to 1000 넓 wider than the width of the active region of the actual device.

제 2 도(B)를 참조하면, 반도체기판(31)의 노출된 부분을 열산화시켜 제 1 열산화막(39)을 형성한다. 이 때, 질화막(35)상에 실리콘층(37)이 산화되어 제 2 열산화막(41)이 형성된다. 상기에서 제 2 열산화막(41)을 실리콘층(37)이 완전히 산화되도록 100~2000Å 정도의 두께로 형성하며, 제 1 열산화막(39)을 제 2 열산화막(41) 보다 두꺼운 200~4000Å 정도의 두께로 형성한다. 그리고, 질화막(35)을 인산(H3PO4)으로 500~1000Å 정도의 폭을 측방 식각하여 실제 소자의 활성영역을 한정한다.Referring to FIG. 2B, the exposed portion of the semiconductor substrate 31 is thermally oxidized to form the first thermal oxide film 39. At this time, the silicon layer 37 is oxidized on the nitride film 35 to form a second thermal oxide film 41. In the above, the second thermal oxide film 41 is formed to a thickness of about 100 to 2000 microseconds so that the silicon layer 37 is completely oxidized, and the first thermal oxide film 39 is about 200 to 4000 microns thicker than the second thermal oxide film 41. It is formed to the thickness of. The nitride film 35 is laterally etched with phosphoric acid (H 3 PO 4 ) to a width of about 500 to 1000 Å to define the active region of the actual device.

제 2 도(C)를 참조하면, 질화막(35) 상에 있는 제 2 열산화막(41)을 불산(HF)으로 제거한다. 이 때, 제 1 열산화막(39)도 100~2000Å 정도의 두께가 제거될 뿐만 아니라 패드산화막(33)의 노출된 부분도 제거된다. 그리고, 질화막(35)과 잔류하는 제 1 열산화막(39)을 마스크로 사용하여 반도체기판(31)의 노출된 부분을 RIE 등의 이방성 식각방법으로 4000~7000Å 정도의 깊이를 갖는 트렌치(43)를 형성한다.Referring to FIG. 2C, the second thermal oxide film 41 on the nitride film 35 is removed with hydrofluoric acid (HF). At this time, the thickness of the first thermal oxide film 39 is also removed, as well as the exposed portion of the pad oxide film 33 is removed. Then, using the nitride film 35 and the remaining first thermal oxide film 39 as a mask, the exposed portion of the semiconductor substrate 31 is trench 43 having a depth of about 4000 ~ 7000Å by an anisotropic etching method such as RIE. To form.

제 2 도(D)를 참조하면, 상술한 구조의 전 표면에 트렌치(43)가 채워지도록 CVD 방법으로 산화막(45)을 형성한다. 그리고, 이방성(Isoropic) 성분과 등방성(Anisotropic) 성분을 포함하는 건식식각 방법으로 트렌치(43)을 채운 것을 제외한 나머지 산화막(45)을 식각하여 제거한다. 이 때, 트렌치(43)의 평면적이 동일하므로 산화막(45)은 동일한 속도로 식각되어 소자의 집적도와 무관하게 평탄도를 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 2D, the oxide film 45 is formed by the CVD method so that the trench 43 is filled in the entire surface of the above-described structure. The remaining oxide film 45 is etched and removed except for filling the trench 43 by a dry etching method including an isopic component and an isotropic component. At this time, since the planar area of the trench 43 is the same, the oxide film 45 may be etched at the same speed to improve flatness regardless of the integration degree of the device.

제 2 도(E)를 참조하면, 질화막(35) 및 패드산화막(33)을 순차적으로 제거하여 활성영역의 반도체기판(31)을 노출시킨다. 그리고, 반도체기판(31)의 노출된 부분을 열산화하여 게이트산화막(47)을 형성한다.Referring to FIG. 2E, the nitride film 35 and the pad oxide film 33 are sequentially removed to expose the semiconductor substrate 31 in the active region. The exposed portion of the semiconductor substrate 31 is thermally oxidized to form a gate oxide film 47.

제 3 도(A) 내지 (C)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소자격리방법을 도시하는 공정도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 소자격리방법은 제 3 도(A) 전의 공정은 제 2 도(A) 및 (B) 공정과 동일하므로 동일한 부분은 동일한 참조 번호를 사용한다.3A to 3C are process diagrams showing a device isolation method according to another embodiment of the present invention. In the device isolation method according to another embodiment of the present invention, since the process before FIG. 3A is the same as the process of FIGS. 2A and 2B, the same reference numerals are used for the same parts.

제 3 도(A)를 참조하면, 질화막(35) 상에 있는 제 2 열산화막(41)을 불산(HF)으로 제거한다. 이 때, 제 1 열산화막(39)도 100~2000Å 정도의 두께가 제거될 뿐만 아니라 패드산화막(33)의 노출된 부분도 제거된다. 그리고, 질화막(35)과 잔류하는 제 1 열산화막(39)을 마스크로 사용하여 반도체기판(31)의 노출된 부분을 RIE 등의 이방성 식각방법으로 4000~7000Å 정도의 깊이를 갖는 트렌치(43)를 형성한다. 그 다음, 트렌치(43) 내부 표면에 열산화 방법에 의해 얇은 산화막(49)을 형성한다.Referring to FIG. 3A, the second thermal oxide film 41 on the nitride film 35 is removed with hydrofluoric acid (HF). At this time, the thickness of the first thermal oxide film 39 is also removed, as well as the exposed portion of the pad oxide film 33 is removed. Then, using the nitride film 35 and the remaining first thermal oxide film 39 as a mask, the exposed portion of the semiconductor substrate 31 is trench 43 having a depth of about 4000 ~ 7000Å by an anisotropic etching method such as RIE. To form. Next, a thin oxide film 49 is formed on the inner surface of the trench 43 by a thermal oxidation method.

제 3 도(B)를 참조하면, 상술한 구조의 전 표면에 트렌치(43)가 채워지도록 CVD 방법으로 다결정실리콘 또는 비정질실리콘을 증착하여 실리콘층(51)을 형성한다. 그리고, 이방성(Isoropic) 성분과 등방성(Anisotropic) 성분을 포함하는 건식식각 방법으로 트렌치(43)을 채운 것을 제외한 나머지 실리콘층(51)을 식각하여 제거한다. 이 때, 트렌치(43)의 평면적이 동일하므로 실리콘층(51)은 동일한 속도로 식각되어 소자의 집적도와 무관하게 평탄도를 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 3B, the silicon layer 51 is formed by depositing polysilicon or amorphous silicon by CVD to fill the trench 43 on the entire surface of the structure described above. The remaining silicon layer 51 is etched and removed except for filling the trench 43 by a dry etching method including an isopic component and an isotropic component. At this time, since the planar area of the trench 43 is the same, the silicon layer 51 may be etched at the same speed to improve flatness regardless of the integration degree of the device.

제 3 도(C)를 참조하면, 트렌치(43) 내의 실리콘층(51)의 표면을 열산화하여 산화막(53)을 형성한다. 이 때, 산화막(53)은 부피가 증가되어 제 1 열산화막(39)과 단차가 감소되므로 표면의 평탄도가 증가된다. 그리고, 질화막(35) 및 패드산화막(33)을 순차적으로 제거하여 활성영역의 반도체기판(31)을 노출시킨다. 그 다음, 반도체기판(31)의 노출된 부분을 열산화하여 게이트산화막(47)을 형성한다. 상기에서, 산화막(53)을 질화막(35) 및 패드산화막(33)을 제거한 후 게이트산화막(47)과 동시에 형성할 수도 있다.Referring to FIG. 3C, the surface of the silicon layer 51 in the trench 43 is thermally oxidized to form the oxide film 53. At this time, since the volume of the oxide film 53 is increased and the step difference with the first thermal oxide film 39 is reduced, the flatness of the surface is increased. The nitride film 35 and the pad oxide film 33 are sequentially removed to expose the semiconductor substrate 31 in the active region. Next, the exposed portion of the semiconductor substrate 31 is thermally oxidized to form a gate oxide film 47. The oxide film 53 may be formed at the same time as the gate oxide film 47 after the nitride film 35 and the pad oxide film 33 are removed.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 소자격리방법은 반도체기판 상에 열산화방법에 의해 패드산화막, 질화막 및 실리콘츨을 형성하고 포토리쏘그래피 방법으로 활성영역이 실제 소자의 활성영역의 폭 보다 넓도록 반도체기판을 노출시킨 후 이 반도체기판의 노출된 부분에 제 1 열산화막을 형성하고 질화막을 측방 식각하여 실제 소자의 활성영역을 한정한다. 그리고, 질화막과 제 1 열산화막을 마스크로 사용하여 반도체기판의 노출된 부분을 이방성 식각하여 트렌치를 형성하고 전 표면에 트렌치가 채워지도록 산화막 또는 실리콘층을 형성한 후 트렌치를 채운 것을 제외한 나머지를 에치 백하여 제거한다.As described above, the device isolation method according to the present invention forms a pad oxide film, a nitride film, and a silicon film on a semiconductor substrate by a thermal oxidation method, and a semiconductor such that the active area is wider than the active area of the actual device by a photolithography method. After exposing the substrate, a first thermal oxide film is formed on the exposed portion of the semiconductor substrate and the nitride film is laterally etched to define the active region of the actual device. Using the nitride film and the first thermal oxide film as a mask, anisotropic etching of the exposed portion of the semiconductor substrate is performed to form a trench, and an oxide film or a silicon layer is formed to fill the trench on the entire surface, and then the rest is etched except for filling the trench. Remove it by white.

따라서, 활성영역을 1번의 포토리쏘그래피 공정으로 한정하므로 공정이 간단하며, 또한, 트렌치의 평면적이 동일하므로 에치 백할 때 소자의 집적도와 소자격리영역이 넓이에 무관하게 표면의 평탄도를 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.Therefore, since the active area is limited to one photolithography process, the process is simple, and the same planar area of the trench can be used to improve the flatness of the surface regardless of the integration and device isolation area of the device when etching back. There is an advantage.

Claims (11)

반도체기판 상의 소정 부분에 패드산화막, 질화막 및 실리콘층을 형성하여 활성영역을 한정하는 공정과,Forming a pad oxide film, a nitride film and a silicon layer on a predetermined portion of the semiconductor substrate to define an active region; 상기 반도체기판의 노출된 부분에 제 1 열산화막을 형성함과 동시에 실리콘층을 산화시켜 제 2 열산화막을 형성하는 공정과,Forming a first thermal oxide film on the exposed portion of the semiconductor substrate and oxidizing a silicon layer to form a second thermal oxide film; 상기 제 2 열산화막 하부의 질화막을 측방 식각하여 소자의 활성영역을 한정하는 공정과,Defining the active region of the device by laterally etching the nitride film under the second thermal oxide film; 상기 제 2 열산화막을 제거함과 동시에 제 1 열산화막의 소정 두께와 패드산화막의 노출된 부분을 제거하는 공정과,Removing the second thermal oxide film and simultaneously removing a predetermined thickness of the first thermal oxide film and an exposed portion of the pad oxide film; 상기 질화막과 잔류하는 제 1 열산화막을 마스크로 사용하여 반도체기판의 노출된 부분에 트렌치를 형성하는 공정과,Forming a trench in the exposed portion of the semiconductor substrate using the nitride film and the remaining first thermal oxide film as a mask; 상기 트렌치가 채워지도록 산화막을 형성하는 공정을 구비하는 반도체장치의 소자격리방법.And forming an oxide film so that the trench is filled. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘층을 다결정실리콘 또는 비정질실리콘으로 형성하는 반도체장치의 소자격리방법.A device isolation method for a semiconductor device, wherein the silicon layer is formed of polycrystalline silicon or amorphous silicon. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 실리콘층을 50~1000Å의 두께로 형성하는 반도체장치의 소자격리방법.A device isolation method for forming a semiconductor device, the silicon layer having a thickness of 50 ~ 1000 50. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 황성영역을 소자의 활성영역 보다 폭이 500~1000Å가 넓게 한정하는 반도체장치의 소자격리방법.A method of isolating a semiconductor device, wherein the yellow region is defined to be 500 to 1000 microns wider than the active region of the device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 열산화막을 제 2 열산화막 보다 두껍게 형성하는 반도체장치의 소자격리방법.The method of claim 1, wherein the first thermal oxide film is formed thicker than the second thermal oxide film. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제 1 열산화막을 200~4000Å의 두께로 형성하고 제 2 열산화막을 100~2000Å의 두께로 형성하는 반도체장치의 소자격리방법.A method of isolating a semiconductor device, wherein the first thermal oxide film is formed to a thickness of 200 to 4000 GPa and the second thermal oxide film is formed to a thickness of 100 to 2000 GPa. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 트렌치를 4000~7000Å의 깊이로 형성하는 반도체장치의 소자격리방법.A device isolation method for forming a semiconductor device with a depth of 4000 to 7000 Å. 반도체기판 상의 소정 부분에 패드산화막, 질화막 및 실리콘층을 형성하여 활성영역을 한정하는 공정과,Forming a pad oxide film, a nitride film and a silicon layer on a predetermined portion of the semiconductor substrate to define an active region; 상기 반도체기판의 노출된 부분에 제 1 열산화막을 형성함과 동시에 실리콘층을 산화시켜 제 2 열산화막을 형성하는 공정과,Forming a first thermal oxide film on the exposed portion of the semiconductor substrate and oxidizing a silicon layer to form a second thermal oxide film; 상기 제 2 열산화막 하부의 질화막을 측방 식각하여 소자의 활성영역을 한정하는 공정과,Defining the active region of the device by laterally etching the nitride film under the second thermal oxide film; 상기 제 2 열산화막을 제거함과 동시에 제 1 열산화막의 소정 두께와 패드산화막의 노출된 부분을 제거하는 공정과,Removing the second thermal oxide film and simultaneously removing a predetermined thickness of the first thermal oxide film and an exposed portion of the pad oxide film; 상기 질화막과 잔류하는 제 1 열산화막을 마스크로 사용하여 반도체기판의 노출된 부분에 트렌치를 형성하는 공정과,Forming a trench in the exposed portion of the semiconductor substrate using the nitride film and the remaining first thermal oxide film as a mask; 상기 트렌치의 내부 표면에 산화막을 형성하고 상기 산화막 상에 상기 트렌치가 채워지도록 실리콘층을 형성하는 공정을 구비하는 반도체장치의 소자격리방법.Forming an oxide film on the inner surface of the trench and forming a silicon layer on the oxide film to fill the trench. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 산화막 상에 다결정실리콘 또는 비정질실리콘을 증착하고 에치 백하여 트렌치를 채우는 실리콘층을 형성하는 반도체장치의 소자격리방법.And depositing and etching back polycrystalline silicon or amorphous silicon on the oxide film to form a silicon layer filling the trench. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 실리콘층의 표면을 산화하는 공정과,Oxidizing the surface of the silicon layer; 상기 반도체기판이 노출되도록 상기 질화막과 패드산화막을 제거하는 공정과,Removing the nitride film and the pad oxide film to expose the semiconductor substrate; 상기 반도체기판의 노출된 부분에 게이트산화막을 형성하는 공정을 더 구비하는 반도체장치의 소자격리방법.And forming a gate oxide film on the exposed portion of the semiconductor substrate. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 반도체기판이 노출되도록 상기 질화막과 패드산화막을 제거하는 공정과,Removing the nitride film and the pad oxide film to expose the semiconductor substrate; 상기 반도체기판의 노출된 부분에 게이트산화막을 형성함과 동시에 실리콘층의 표면을 산화하는 공정을 더 구비하는 반도체장치의 소자격리방법.And forming a gate oxide film on the exposed portion of the semiconductor substrate and simultaneously oxidizing the surface of the silicon layer.
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