KR19980043929A - Method of forming isolation film for semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고집적소자에 적당한 소자 격리막 형성방법을 제공하기 위한 것이다. 이를 위한 반도체 소자의 격리막 형성방법은 기판상에 제1절연층과, 제1절연층상에 제2절연층을 차례로 형성하는 공정과, 상기 제2절연층상에 제1다결정 실리콘층을 형성한 후 상기 다결정실리콘층, 제2절연층, 제1절연층을 패터닝하여 상기 기판이 노출되는 제1격리영역과 제2격리영역을 형성하는 공정과, 상기 제1, 제2격리영역의 기판 및 다결정실리콘층에 제1열산화막을 성장시키는 공정과, 상기 제1열산화막을 상기 제2격리영역에 성장된 두께만큼 제거하는 공정과, 제1열산화막이 제거된 제2격리영역의 기판을 식각하여 트랜치를 형성하는 공정과, 상기 트랜치 내면에 제2열산화막을 성장시키고 상기 트랜치가 충분히 매립되도록 기판 전면에 제2다결정실리콘층을 형성하는 공정과, 상기 트랜치와, 상기 제2격리영역을 정의하고 있는 제1절연층과 제2절연층의 측면에 측벽으로 남도록 제2다결정실리콘층을 제거하는 공정과, 상기 트랜치에 남은 제2다결정 실리콘층과 측벽으로 남은 제2다결정실리콘층에 열산화막을 성장시키고 불필요한 제2절연층을 제거하는 공정을 포함하여 이루어진다.The present invention is to provide a method for forming a device isolation film suitable for a highly integrated device. A method of forming an isolation layer of a semiconductor device for this purpose includes forming a first insulating layer on a substrate, a second insulating layer on the first insulating layer, and forming a first polycrystalline silicon layer on the second insulating layer. Patterning the polysilicon layer, the second insulating layer, and the first insulating layer to form a first isolation region and a second isolation region to which the substrate is exposed; and a substrate and a polysilicon layer of the first and second isolation regions Growing the first thermal oxide film on the substrate; removing the first thermal oxide film by the thickness grown in the second isolation region; and etching the substrate in the second isolation region from which the first thermal oxide film has been removed. Forming a second polycrystalline silicon layer on the entire surface of the substrate such that the second thermal oxide film is grown on the inner surface of the trench and the trench is sufficiently filled; and the trench and the second isolation region define the second isolation region. 1st insulation layer and 2nd Removing the second polysilicon layer so as to remain as sidewalls on the side of the insulating layer; growing a thermal oxide film on the second polycrystalline silicon layer remaining in the trenches and the second polycrystalline silicon layer remaining as the sidewalls and removing unnecessary second insulating layers; It is made, including the process.

Description

반도체소자의 격리막 형성방법Method of forming isolation film for semiconductor device

본 발명의 반도체소자 제조방법에 관한 것으로서 특히, 에칭시 로딩효과(Loading effect)를 방지하고 웨이퍼 전체영역에서의 공정의 균일성을 향상시키는데 적당한 반도체소자의 격리막 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, and more particularly, to a method for forming an isolation film of a semiconductor device suitable for preventing a loading effect during etching and improving the uniformity of a process in the entire wafer area.

일반적으로 반도체소자의 집적도가 증가하면서 반도체소자의 상당한 영역을 점유하는 필드영역을 줄이기 위한 기술개발이 활발히 진행되었다.In general, as the degree of integration of semiconductor devices increases, technology developments for reducing field areas occupying a considerable area of semiconductor devices have been actively conducted.

이는 필드영역을 최소화하여 반도체소자의 집적도를 향상시키고자 하였다.This is to minimize the field area to improve the integration of the semiconductor device.

지금까지 반도체 CMOS소자의 아이솔레이션(isolation)방법으로서 LOCOS방식이 주로 사용되었다.The LOCOS method has been mainly used as an isolation method for semiconductor CMOS devices.

그러나 256M DRAM급 이상의 집적도를 갖는 소자에서는 LOCOS기술의 한계성으로 인하여 더 이상 아이솔레이션방법으로 사용할 수 없는 상태에 이르렀다.However, due to the limitations of the LOCOS technology, devices with an integration density of 256M DRAM or higher can no longer be used as an isolation method.

LOCOS기술은 산화마스크인 질화막과 실리콘기판과의 열적특성이 다르기 때문에 발생하는 스트레스를 해소하기 위하여 질화막과 실리콘기판간에 박막의 패드산화막을 삽입함으로써 필드산화시 산화막이 기판의 수직방향으로 성장할 뿐 아니라 스트레스 완화용 패드산화막을 통로로 하여 산화체(Oxidant : O2)가 횡방향으로도 확산되어 침투함으로써 필드산화막이 산화방지용 질화막의 패턴 에지(edge) 밑으로 성장되는 특징을 갖는다.LOCOS technology inserts a thin film pad oxide film between the nitride film and the silicon substrate to solve the stress caused by different thermal characteristics between the nitride film and the silicon substrate as oxide masks. Oxides (Oxidant: O 2 ) are diffused and penetrated in the transverse direction through the relaxation pad oxide film as a passage, so that the field oxide film is grown under the pattern edge of the oxidation resistant nitride film.

그러므로 필드산화막이 액티브영역을 잠식하게 되어 실제의 액티브 영역이 감소하게 되는 현상이 유발된다.Therefore, a phenomenon in which the field oxide film erodes the active region and the actual active region is reduced.

이와 같이 필드산화막이 액티브영역을 잠식하는 현상을 그 형상이 새의 부리모양과 같다고 하여 버즈-비크(bird's beak)이라고 하며 버즈비크의 길이는 필드산화막의 두께의 1/2이나 된다.The phenomenon in which the field oxide film encroaches on the active region is called bird's beak because its shape is the same as that of a bird's beak, and the length of the buzz beak is 1/2 of the thickness of the field oxide film.

액티브영역의 손실을 줄이기 위하여는 버즈비크의 길이를 최소화 하여야 한다.In order to reduce the loss of the active area, the length of the Buzzbeek should be minimized.

버즈비크를 줄이기 위한 방법으로 필드산화막의 두께를 낮추는 방식이 도입되었으나 16M DRAM급 이상에서 필드산화막의 두께를 낮춤으로 발생되는 소자의 표면에 형성되는 배선과 기판간의 정전용량의 증가에 따른 IC특성의 저하 즉, 신호전달 속도의 저하(t=RC)의 문제가 발생된다.The method of reducing the thickness of the field oxide film was introduced as a method to reduce the Burj Beek, but the IC characteristics were increased due to the increase of the capacitance between the wiring and the substrate formed on the surface of the device generated by reducing the thickness of the field oxide film at 16M DRAM or higher. The problem of lowering, that is, lowering of the signal transmission speed (t = RC) occurs.

여기서 상기 t은 지연시간, R은 저항, C는 배선과 기판간의 정전용량이다.Where t is the delay time, R is the resistance, and C is the capacitance between the wiring and the substrate.

그리고 소자와 소자간의 필드영역을 게이트로 하는 기생 트랜지스터의 문턱전압의 저하현상이 발생되어 소자와 소자간의 격리특성이 크게 저하하게 된다.In addition, the threshold voltage of the parasitic transistor whose gate is the field region between the device and the device is reduced, and the isolation characteristic between the device and the device is greatly reduced.

따라서 새로운 방법에 의한 버즈비크를 줄이기 위한 기술이 대두되었으며 그 대표적인 기술이 스트레스 완화용 패드산화막의 두께를 낮추고 다결정실리콘을 질화막과 기판사이에 개입시킨 PBLOCOS(Poly Si Buffered LOCOS)기술과, 스트레스 완충용 패드산화막의 측벽을 실리콘 질화막으로 보호하는 SILO(Sealed interface LOCOS)기술과, 기판을 리세스(Recess)시키는 리세스 LOCOS기술들이다.Therefore, a new method for reducing buzz bequee has emerged, and its representative techniques are PBLOCOS (Poly Si Buffered LOCOS) technology in which the thickness of the stress relieving pad oxide film is reduced and polysilicon is interposed between the nitride film and the substrate. Sealed interface LOCOS (SiLO) technology that protects the sidewall of the pad oxide film with a silicon nitride film, and recess LOCOS technology that recesses the substrate.

이와 같은 기술을 이용하여 64M DRAM급 이상의 소자에 적용하는데에는 전술한 문제와 새로이 대두되는 분리영역의 표면의 평탄도의 확보(이는 후공정 특히, 배선공정의 패턴형성시 팬턴 분해능에 큰 영향을 미친다.)와 타이트(tight)한 디자인 규격(256M DRAM급에서는 버즈비크 즉, 액티브영역의 손실이 거의 0이 되어야 한다.)등의 이유로 차세대소자의 소자분리 기술로서 부적합하다.The above-mentioned problems and securing the flatness of the surface of the newly separated region have a great effect on the phantom resolution during the pattern formation of the post process, especially the wiring process. ) And tight design specifications (buzzbee, i.e., loss of active area should be almost zero in 256M DRAM), making it unsuitable for next-generation devices.

따라서 BOX(buried oxide)형 트랜치 아이솔레이션 기술이 기존의 LOCOS방식의 소자분리 기술의 문제점을 극복할 수 있는 아이솔레이션 기술로 각광받게 되었다.Therefore, BOX (buried oxide) trench isolation technology has come into the spotlight as an isolation technology that can overcome the problems of existing LOCOS type device isolation technology.

BOX형 소자분리 기술의 특징은 실리콘 기판에 트랜치를 형성하고 CVD산화막을 매립한 구조를 갖기 때문에 임의 소자간의 간격으로도 구성이 가능하며 LOCOS구조에서 볼 수 있는 액티브영역을 침범하는 버즈비크가 없다.The BOX type device isolation technology has a structure in which a trench is formed on a silicon substrate and a CVD oxide film is embedded, so that it can be configured at any interval between devices, and there is no buzz beating the active region found in the LOCOS structure.

따라서 액티브영역의 손실이 전혀 없으며 CVD 산화막을 매립하고 완전하게 평탄화 할 수 있는 장점이 있다.Therefore, there is no loss of the active region and there is an advantage that the CVD oxide film can be buried and completely planarized.

이하, 종래 기술에 따른 BOX형 소자격리막 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of forming a BOX type device isolation layer according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 1f는 종래 반도체소자의 격리막 형성방법을 나타낸 공정단면도이다.1A to 1F are process cross-sectional views illustrating a method of forming a separator of a conventional semiconductor device.

먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이 실리콘기판(11)상에 열산화막(12)을 성장시키고 상기 열산화막(12)상에 CVD질화막(13)을 적층형성한다.First, as shown in FIG. 1A, a thermal oxide film 12 is grown on a silicon substrate 11, and a CVD nitride film 13 is stacked on the thermal oxide film 12.

이어 도 1b에 도시한 바와 같이 상기 CVD질화막(13)상에 포토레지스트(도면에 도시하지 않음)를 도포한 후 노광 및 현상공정을 통해 상기 포토레지스트를 패터닝한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, a photoresist (not shown) is applied onto the CVD nitride film 13, and then the photoresist is patterned through an exposure and development process.

이어 상기 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 이용하여 그 하부의 CVD질화막(13)과 열산화막(12)을 선택적으로 제거한다.Subsequently, the CVD nitride film 13 and the thermal oxide film 12 below are selectively removed using the patterned photoresist as a mask.

이어 도 1c에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트를 제거하고 패터닝된 CVD질화막(13) 및 열산화막(12)을 마스크로 이용하여 상기 실리콘기판(11)을 일정깊이로 식각하여 서로 다른 폭을 갖는 트랜치(14, 14a)들을 형성한다.As shown in FIG. 1C, trenches having different widths are removed by etching the silicon substrate 11 to a predetermined depth by using the patterned CVD nitride film 13 and thermal oxide film 12 as a mask. To form (14, 14a).

그리고 도 1d에 도시한 바와 같이 상기 트랜지(14, 14a)를 포함한 전면에 CVD산화막(15)을 증착한다.As shown in FIG. 1D, a CVD oxide film 15 is deposited on the entire surface including the transistors 14 and 14a.

이어, 도 1e에 도시한 바와 같이 상기 CVD산화막(15)상에 포토레지스트(16) 또는 SOG(Spin on Glass)를 코팅하여 상기 기판(11)의 표면을 평탄화시킨다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1E, the surface of the substrate 11 is planarized by coating a photoresist 16 or a spin on glass (SOG) on the CVD oxide film 15.

이때 상기 트랜치(14, 14a)들 중 상대적으로 넓은 폭을 갖는 트랜치(14)에는 상기 CVD산화막(15)이 동일하게 매립되기 때문에 트랜치(14) 깊이 만큼 리세스된다.At this time, the trench 14 having a relatively wide width among the trenches 14 and 14a is recessed by the depth of the trench 14 because the CVD oxide film 15 is equally buried.

이어서, 도 1f에 도시한 바와 같이 화학기계적 경면연마(CMP)방식이나 반응성 이온에칭(RIE)방식으로 상기 포토레지스트(16)를 상기 CVD산화막(15)과 에칭속도를 동일하게 하여 에치백한다.Subsequently, as shown in FIG. 1F, the photoresist 16 is etched back at the same etching rate as the CVD oxide film 15 by chemical mechanical mirror polishing (CMP) or reactive ion etching (RIE).

따라서 액티브영역상의 CVD산화막(15)이 완전히 제거된다.Therefore, the CVD oxide film 15 on the active region is completely removed.

이후 공정은 일반적인 반도체소자 제조공정과 동일하다.The process is the same as the general semiconductor device manufacturing process.

그러나 이와같은 종래 반도체소자의 소자격리막 형성방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the method of forming a device isolation film of the conventional semiconductor device has the following problems.

첫째, 표면 평탄화를 위해 도포하는 포토레지스트가 패턴의 밀도에 따라 그 두께가 불균일하게 도포되기 때문에 고집적 영역에서는 포토레지스트가 얇게 도포됨으로써 임계 포토레지스트 에치백공정이 요구된다.First, since the thickness of the photoresist applied for the surface planarization is unevenly applied according to the density of the pattern, a critical photoresist etchback process is required because the photoresist is thinly applied in the highly integrated region.

즉, CVD산화막과 포토레지스트의 두께가 불균일하므로 에치백공정을 수행하고 난 후에도 표면이 완전히 평탄화되지 않고 에칭시 액티브영역의 표면이 심하게 손상된다.That is, since the thickness of the CVD oxide film and the photoresist is non-uniform, the surface of the active region is severely damaged during etching, even after the etch back process.

둘째, 넓은 필드영역과 상대적으로 좁은 필드영역이 서로 다르게 에칭(loading effect)되므로 웨이퍼 전 표면에 걸쳐 CVD산화막의 불균일이나 로딩효과로 인해 국소적으로 에치백되는 양이 다르게 나타나는 디싱(dishing)문제가 발생된다.Second, since the wide field region and the relatively narrow field region are etched differently from each other, there is a dishing problem in which the amount of locally etched back varies due to the nonuniformity or loading effect of the CVD oxide film over the entire wafer surface. Is generated.

따라서 종래의 기술은 고집적소자의 격리방법으로는 적합하지만 실제 제품에 적용하는데에는 많은 기술적인 과제를 가지고 있다.Therefore, although the conventional technology is suitable as a method for isolating high integration devices, there are many technical problems in applying it to actual products.

즉, 로딩효과나 디싱문제를 해결하지 않고는 종래기술을 고집적 반도체소자에 적용하기는 매우 어렵다.That is, it is very difficult to apply the prior art to a highly integrated semiconductor device without solving the loading effect or dishing problem.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서 로딩효과나 디싱문제를 제거하여 고집적 반도체소자에 적합한 반도체소자의 격리막 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method for forming an isolation layer of a semiconductor device suitable for a highly integrated semiconductor device by eliminating the loading effect or dishing problem to solve the above problems.

도 1a 내지 1f는 종래 반도체소자의 격리막 형성방법을 나타낸 공정도1A to 1F are process diagrams showing a method of forming a separator of a conventional semiconductor device.

도 2a 내지 2k는 본 발명의 반도체소자의 격리막 형성방법을 나타낸 공정도2A to 2K are process drawings showing a method of forming a separator of a semiconductor device of the present invention.

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

21 : 실리콘기판22 : 제1열산화막21 silicon substrate 22 first thermal oxide film

23 : 제1절연층24 : 제1다결정실리콘층23: first insulating layer 24: first polycrystalline silicon layer

25 : 제1격리영역25a : 제2격리영역25: first isolation region 25a: second isolation region

26 : 제2열산화막27 : 트랜치26: second thermal oxide film 27: trench

28 : 제3열산화막29 : 제2다결정실리콘층28: third thermal oxide film 29: second polycrystalline silicon layer

29a : 측벽30 : 제4열산화막29a: side wall 30: fourth thermal oxide film

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체소자의 격리막 형성방법은 기판상에 제1절연층과, 제1절연층상에 제2절연층을 차례로 형성하는 공정과, 상기 제2절연층상에 제1다결정실리콘층을 형성한 후 상기 다결정실리콘층, 제2절연층, 제1절연층을 패터닝하여 상기 기판이 노출되는 제1격리영역과 제2격리영역을 형성하는 공정과, 상기 제1, 제2격리영역의 기판 및 다결정실리콘층에 제1열산화막을 성장시키는 공정과, 상기 제1열산화막을 상기 제2격리영역에 성장된 두께만큼 제거하는 공정과, 제1열산화막이 제거된 제2격리영역의 기판을 식각하여 트랜치를 형성하는 공정과, 상기 트랜치내면에 제2열산화막을 성장시키고 상기 트랜치가 충분히 매립되도록 기판전면에 제2다결정실리콘층을 형성하는 공정과, 상기 트랜치와, 상기 제2격리영역을 정의하고 있는 제1절연층과 제2절연층의 측면에 측벽으로 남도록 제2다결정실리콘층을 제거하는 공정과, 상기 트랜치에 남은 제2다결정실리콘층과 측벽으로 남은 제2다결정실리콘층에 열산화막을 성장시키고 불필요한 제2절연층을 제거하는 공정을 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, an isolation film forming method of a semiconductor device of the present invention comprises the steps of forming a first insulating layer on a substrate, a second insulating layer on the first insulating layer, and a first on the second insulating layer. Forming a first isolation region and a second isolation region to which the substrate is exposed by patterning the polysilicon layer, the second insulation layer, and the first insulation layer after the polysilicon layer is formed; Growing a first thermal oxide film on the substrate and the polysilicon layer in the isolation region, removing the first thermal oxide film by the thickness grown in the second isolation region, and separating the second thermal oxide film from the second isolation region. Etching a substrate in the region to form a trench; growing a second thermal oxide film on the inner surface of the trench and forming a second polysilicon layer on the front surface of the substrate so that the trench is sufficiently buried; 2 Set the isolation area Removing the second polysilicon layer so that the sidewalls of the first insulating layer and the second insulating layer remain as sidewalls; and a thermal oxide film on the second polycrystalline silicon layer remaining in the trenches and the second polysilicon layer remaining as the sidewalls. Growing and removing unnecessary second insulating layers.

이하, 본 발명의 반도체소자의 격리막 형성방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of forming an isolation layer of a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 반도체소자의 격리막 형성방법은 트랜치 형성에 의한 패턴밀도에 따라 나타나는 넓은 필드영역과 상대적으로 좁은 필드영역이 서로 다르게 에칭되는 로딩효과를 제거하고 웨이퍼 전 표면에 걸쳐 CVD산화막의 불균일이나 로딩효과에 의해 국소적으로 에치백되는 양이 다르게 나타나는 디싱문제를 해결하기 위한 것이다.First, the isolation film forming method of the semiconductor device of the present invention eliminates the loading effect in which the wide field region and the relatively narrow field region are etched differently according to the pattern density by the trench formation, and the CVD oxide film is unevenly distributed over the entire surface of the wafer. This is to solve the dishing problem in which the amount of local etch back is different due to the loading effect.

그리고 샤프(Sharp)한 트랜치의 에지부분과 게이트라인이 접하게 되어 나타나는 액티브 트랜지스터의 문턱전압의 저하를 방지하기 위해서 좁은 공간에 구성되는 트랜치의 구조를 개선해야 한다.In addition, in order to prevent the threshold voltage of the active transistor caused by the contact between the edge portion of the sharp trench and the gate line, the structure of the trench formed in a narrow space must be improved.

이를 위해서 트랜치의 매립을 다결정실리콘으로 하고 트랜치의 표면을 산화시켜 LOCOS산화막이 표면에 탑재되게 함으로써 트랜치영역을 지나는 게이트라인이 기존의 LOCOS산화막과 동일한 구조에서 형성되도록 하였다.For this purpose, the trench is made of polysilicon and the surface of the trench is oxidized so that the LOCOS oxide film is mounted on the surface so that the gate line passing through the trench region is formed in the same structure as the existing LOCOS oxide film.

도 2a 내지 2j는 본 발명의 반도체소자의 격리막 형성방법을 나타낸 공정단면도이다.2A to 2J are cross-sectional views illustrating a method of forming an isolation film of a semiconductor device of the present invention.

도 2a에 도시한 바와 같이 실리콘기판(21)상에 제1열산화막(22)을 성장시키고 상기 제1열산화막(22)상에 제1절연층(23)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, a first thermal oxide film 22 is grown on the silicon substrate 21, and a first insulating layer 23 is formed on the first thermal oxide film 22.

여기서 상기 제1절연층(23)의 물질은 실리콘 질화물이고 그 두께는 1000~1500Å의 범위로 하고 상기 제1열산화막(22)의 두께는 200Å으로 한다.In this case, the material of the first insulating layer 23 is silicon nitride, the thickness thereof is in the range of 1000 to 1500 kPa, and the thickness of the first thermal oxide film 22 is 200 kPa.

이어, 도 2b에 도시한 바와 같이 상기 제1절연층(23)상에 제1다결정실리콘층(24)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, a first polysilicon layer 24 is formed on the first insulating layer 23.

이때 상기 제1다결정실리콘층(24)의 두께는 1000~1500Å의 범위로 하며 가장 적당하게는 1500Å으로 한다.At this time, the thickness of the first polysilicon layer 24 is in the range of 1000 to 1500 kPa, most preferably 1500 kPa.

여기서 상기 제1다결정실리콘(24)의 두께가 후공정에서 상기 제1다결정실리콘(24)상에 성장하는 열산화막의 두께를 결정한다.Here, the thickness of the first polycrystalline silicon 24 determines the thickness of the thermal oxide film grown on the first polycrystalline silicon 24 in a later step.

이어 도 2c에 도시한 바와 같이 상기 제1다결정실리콘층(24)상에 포토레지스트(25)를 도포하고 노광 및 현상공정을 통해 패터닝하여 넓은 폭을 갖는 제1격리영역(25)과 상대적으로 좁은 폭을 갖는 제2격리영역(25a)을 정의한다.Next, as shown in FIG. 2C, the photoresist 25 is coated on the first polysilicon layer 24 and patterned through an exposure and development process to relatively narrow the first isolation region 25 having a wide width. A second isolation region 25a having a width is defined.

그리고 상기 패터닝된 포토레지스트(25)를 마스크로하여 그 하부의 제1다결정실리콘층(24), 제1절연층(23) 그리고 제1열산화막(22)을 선택적으로 제거하여 실리콘기판(21)을 노출시킨다.The silicon substrate 21 is selectively removed by using the patterned photoresist 25 as a mask to selectively remove the first polycrystalline silicon layer 24, the first insulating layer 23, and the first thermal oxide layer 22. Expose

그리고 도 2d에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트(25)를 제거하고 상기 노출된 실리콘기판(21)과 제1다결정실리콘층(24)의 표면에 2000Å의 두께를 갖는 제2열산화막(26)을 성장시킨다.As shown in FIG. 2D, the photoresist 25 is removed, and a second thermal oxide layer 26 having a thickness of 2000 μs is formed on the exposed silicon substrate 21 and the first polycrystalline silicon layer 24. To grow.

이때 패터닝된 다결정실리콘층(24)의 표면에 성장되는 제2열산화막(26)은 그 양측의 격리영역쪽으로 오버성장된다.At this time, the second thermal oxide film 26 grown on the surface of the patterned polysilicon layer 24 is overgrown toward the isolation regions on both sides thereof.

더욱이 상대적으로 좁은 폭을 갖는 제2격리영역(25a)을 중심으로 좌,우측의 제2열산화막(26)이 서로 접하게 되어 좁은 폭으로 노출된 실리콘기판(21)을 산화성분위기(O2)로부터 블로킹한다.In addition, the second thermal oxide film 26 on the left and right sides are brought into contact with each other around the second isolation region 25a having a relatively narrow width, thereby exposing the silicon substrate 21 exposed at a narrow width from the oxidizing component O 2 . Block.

따라서 좁은 폭의 제2격리영역(25a)의 실리콘기판(21)에 성장되는 제2열산화막(26)의 두께를 얇게 조절한다.Therefore, the thickness of the second thermal oxide film 26 grown on the silicon substrate 21 in the narrow second isolation region 25a is adjusted thinly.

여기서 상기 넓은 폭을 갖는 제1격리영역(25)의 실리콘기판(21)에 성장된 제2열산화막(26)은 산화성분위기에 그대로 노출되므로 그 두께가 상기 좁은 폭의 제2격리영역(25a)의 실리콘기판(21)에 성장되는 제2열산화막(26)의 두께보다 두껍다.Here, since the second thermal oxide film 26 grown on the silicon substrate 21 of the wide first isolation region 25 is exposed to the oxidizing component as it is, the thickness of the second isolation region 25a of the narrow width is narrow. Thicker than the thickness of the second thermal oxide film 26 grown on the silicon substrate 21.

이어 도 2e에 도시한 바와 같이 실리콘기판(21)을 HF수용액에 담그어 상기 좁은 폭을 갖는 제2격리영역(25a)의 실리콘기판(21)에 성장된 제2열산화막(26)의 두께만큼 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 2E, the silicon substrate 21 is immersed in HF aqueous solution to remove the thickness of the second thermal oxide film 26 grown on the silicon substrate 21 of the second isolation region 25a having the narrow width. do.

따라서 상기 제1격리영역(25)의 실리콘기판(21)에 성장된 제2열산화막(26)은 전부 제거되지 않고 상기 제2격리영역(25a)의 실리콘기판(21)에 성장된 제2열산화막(26)의 두께만큼만 제거된다.Accordingly, the second thermal oxide layer 26 grown on the silicon substrate 21 of the first isolation region 25 is not removed, and the second column grown on the silicon substrate 21 of the second isolation region 25a is not removed. Only the thickness of the oxide film 26 is removed.

이어, 도 2f에 도시한 바와 같이 상기 노출된 제2격리영역(25a)의 실리콘기판(21)을 건식식각하여 트랜치(27)를 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 2F, the trench 27 is formed by dry etching the exposed silicon substrate 21 of the second isolation region 25a.

이때 상기 트랜치(27)의 길이는 3500~4000Å의 범위로 하며 가장 적당하게는 4000Å으로 한다.At this time, the length of the trench 27 is in the range of 3500 ~ 4000Å and most preferably set to 4000Å.

그리고 도 2g에 도시한 바와 같이 상기 실리콘기판(21)을 산화성분위기에서 열산화시키면 상기 트랜치(27)내의 노출된 실리콘기판(21) 표면에 제3열산화막(28)이 성장된다.As shown in FIG. 2G, when the silicon substrate 21 is thermally oxidized in an oxidative atmosphere, a third thermal oxide layer 28 is grown on the exposed silicon substrate 21 in the trench 27.

이때 상기 제3열산화막(28)의 두께는 100~150Å의 범위로 성장시킨다.At this time, the thickness of the third thermal oxide film 28 is grown in the range of 100 ~ 150Å.

이어, 도 2h에 도시한 바와 같이 상기 제2열산화막(26)을 포함한 실리콘기판(21)상에 제2다결정실리콘층(19)을 형성하여 상기 트랜치(27)내에 제2다결정실리콘층(29) 완전히 매립시킨다.Subsequently, as shown in FIG. 2H, a second polycrystalline silicon layer 19 is formed on the silicon substrate 21 including the second thermal oxide film 26 to form a second polycrystalline silicon layer 29 in the trench 27. ) Landfill completely.

그리고 도 2i에 도시한 바와 같이 상기 제2다결정실리콘층(29)을 에치백하여 상기 트랜치(27)에 매립된 제2다결정실리콘층(29)은 그대로 남겨두고 나머지는 제거한다.As shown in FIG. 2I, the second polysilicon layer 29 is etched back, leaving the second polysilicon layer 29 embedded in the trench 27 as it is and removing the rest.

이때 상기 제1격리영역(25)을 정의하고 있는 제1열산화막(22)과 제1절연층(23)의 측면에는 측벽(29a)이 형성된다.At this time, sidewalls 29a are formed on side surfaces of the first thermal oxide film 22 and the first insulating layer 23 defining the first isolation region 25.

이어서, 도 2j에 도시한 바와 같이 실리콘기판(21)을 산화성분위기에서 열산화시키면 상기 트랜치(27)에 매립된 제2다결정실리콘층(29)상에 제4열산화막(30)이 성장된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 2J, when the silicon substrate 21 is thermally oxidized in an oxidative atmosphere, a fourth thermal oxide layer 30 is grown on the second polycrystalline silicon layer 29 embedded in the trench 27.

그리고 상기 제2다결정실리콘층(29)으로 형성된 측벽(29a)이 산화되어 상기 제1격리영역(25)의 실리콘기판(21)에 성장된 제2열산화막(26)과 연결된다.The sidewall 29a formed of the second polysilicon layer 29 is oxidized to be connected to the second thermal oxide film 26 grown on the silicon substrate 21 of the first isolation region 25.

이때 상기 트랜치(27)에 매립된 제2다결정실리콘층(29)상에 성장된 제4열산화막(30)의 두께는 약 1000~1500Å의 범위로 하고 가장 적당하게는 1500Å으로 조절한다.At this time, the thickness of the fourth thermal oxide film 30 grown on the second polysilicon layer 29 embedded in the trench 27 is in the range of about 1000 to 1500 kW and most preferably adjusted to 1500 kW.

이어 도 2k에 도시한 바와 같이 액티브영역상의 제1절연층(23)과 상기 액티브영역의 실리콘기판(21)상에 형성된 제1열산화막(22)을 제거하여 본 발명의 반도체소자 격리막 형성공정을 완료한다. 이후 공정은 일반적인 반도체소자 제조공정과 동일하다.Subsequently, as shown in FIG. 2K, the process of forming the semiconductor device isolation film of the present invention is performed by removing the first insulating layer 23 on the active region and the first thermal oxide film 22 formed on the silicon substrate 21 of the active region. To complete. The process is the same as the general semiconductor device manufacturing process.

이상 상술한 바와 같이 본 발명의 반도체소자의 격리막 형성방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the isolation film forming method of the semiconductor device of the present invention has the following effects.

첫째, 좁은 격리영역과 넓은 격리영역에서 서로 다르게 에칭되는 로딩효과가 발생되지 않는다.First, there is no loading effect that is etched differently in narrow and wide isolation regions.

둘째, 웨이퍼 전 표면에 걸쳐 균일한 양으로 에치백되므로 디싱문제가 발생되지 않으므로 공정의 균일성을 유지할 수 있다.Second, since the backing is etched in a uniform amount over the entire surface of the wafer, the dishing problem does not occur, thereby maintaining the uniformity of the process.

셋째, 필드산화막의 형상을 임의로 조절할 수 있으므로 후공정에서 패턴 얼라인의 공정여유도를 향상시킨다.Third, since the shape of the field oxide film can be arbitrarily adjusted, the process margin of the pattern alignment in the later process is improved.

넷째, 액티브 트랜지스터의 문턱전압의 저하를 방지한다.Fourth, the lowering of the threshold voltage of the active transistor is prevented.

Claims (7)

기판상에 제1절연층과, 제1절연층상에 제2절연층을 차례로 형성하는 공정과,Forming a first insulating layer on the substrate, and then forming a second insulating layer on the first insulating layer; 상기 제2절연층상에 제1다결정실리콘층을 형성한 후 다결정실리콘층, 제2절연층, 제1절연층을 패터닝하여 상기 기판이 노출되는 제1격리영역과 제2격리영역을 형성하는 공정과,Forming a first isolation region and a second isolation region to expose the substrate by forming a first polycrystalline silicon layer on the second insulating layer and then patterning a polysilicon layer, a second insulating layer, and a first insulating layer; , 상기 제1, 제2격리영역의 기판 및 다결정실리콘층에 제1열산화막을 성장시키는 공정과,Growing a first thermal oxide film on the substrate and the polysilicon layer in the first and second isolation regions; 상기 제1열산화막을 상기 제2격리영역에 성장된 두께만큼 제거하는 공정과,Removing the first thermal oxide film by a thickness grown in the second isolation region; 제1열산화막이 제거된 제2격리영역의 기판을 식각하여 트랜치를 형성하는 공정과,Etching the substrate in the second isolation region from which the first thermal oxide film has been removed to form a trench; 상기 트랜치내면에 제2열산화막을 성장시키고 상기 트랜치가 충분히 매립되도록 기판전면에 제2다결정실리콘층을 형성하는 공정과,Growing a second thermal oxide film on the inner surface of the trench and forming a second polysilicon layer on the front surface of the substrate to sufficiently fill the trench; 상기 트랜치와, 상기 제2격리영역을 정의하고 있는 제1절연층과 제2절연층의 측면에 측벽으로 남도록 제2다결정실리콘층을 제거하는 공정과,Removing a second polycrystalline silicon layer such that the trench and the second insulating region define sidewalls on side surfaces of the first insulating layer and the second insulating layer; 상기 트랜치에 남은 제2다결정실리콘층과 측벽으로 남은 제2다결정실리콘층에 열산화막을 성장시키고 불필요한 제2절연층을 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 격리막 형성방법.And growing a thermal oxide film on the second polysilicon layer remaining in the trench and the second polysilicon layer remaining on the sidewalls and removing the unnecessary second insulating layer. 제1항에 있어서, 상기 제1격리영역은 제2격리영역보다 상대적으로 넓은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 격리막 형성방법.The method of claim 1, wherein the first isolation region has a relatively wider width than the second isolation region. 제1항에 있어서, 상기 제1열산화막의 두께는 2000Å으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 격리막 형성방법.The method of claim 1, wherein the first thermal oxide film has a thickness of 2000 microns. 제1항에 있어서, 상기 트랜치의 깊이는 3500~4000Å의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 격리막 형성방법.The method of claim 1, wherein the trench has a depth in the range of 3500 to 4000 μs. 제1항에 있어서, 상기 제2열산화막의 두께는 100~150Å의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 격리막 형성방법.The method of claim 1, wherein the thickness of the second thermal oxide film is in a range of 100 to 150 kPa. 제1항에 있어서, 상기 제1다결정실리콘층의 두께는 1000~1500Å의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 격리막 형성방법.The method of claim 1, wherein the thickness of the first polycrystalline silicon layer is in the range of 1000 to 1500 kHz. 제1항에 있어서, 상기 제2다결정실리콘층 대신에 비정질실리콘층을 적용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 격리막 형성방법.The method of claim 1, wherein an amorphous silicon layer is applied instead of the second polycrystalline silicon layer.
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