KR19990003058A - Device Separation Method of Semiconductor Device - Google Patents

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KR19990003058A
KR19990003058A KR1019970026849A KR19970026849A KR19990003058A KR 19990003058 A KR19990003058 A KR 19990003058A KR 1019970026849 A KR1019970026849 A KR 1019970026849A KR 19970026849 A KR19970026849 A KR 19970026849A KR 19990003058 A KR19990003058 A KR 19990003058A
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김용택
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김영환
현대전자산업 주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 소자분리막 제조방법에 관한 것으로, 종래의 PBL 공정을 두차례 실시하여 소자분리막을 형성함으로써 액티브영역과 필드영역과의 단차를 제거하여 후속 공정의 마진을 확보하여 소자의 신뢰성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a device isolation film of a semiconductor device, by performing a conventional PBL process twice to form a device isolation film to eliminate the step difference between the active region and the field region to ensure the margin of the subsequent process to improve the reliability of the device It is about a technique to improve.

이를 위한 본 발명은 반도체 기판 상부에 제 1패드산화막과 제 1다결정실리콘막, 제 1질화막을 순차적으로 형성한 다음, 제 1소자분리용 마스크를 이용하여 제 1질화막패턴을 형성하고 상기 노출된 반도체 기판의 예정된 부분을 열산화시켜 제 1소자분리 산화막을 형성한 다음, 상기 제 1질화막과, 제 1다결정실리콘막을 제거하고 습식 공정으로 상기 제 1소자분리 산화막을 제거한 후, 재차 PBL 공정을 실시하여 제 2소자분리 산화막을 형성하는 반도체 소자의 소자분리막 제조방법을 제공한다.According to the present invention, a first pad oxide film, a first polycrystalline silicon film, and a first nitride film are sequentially formed on a semiconductor substrate, and then a first nitride film pattern is formed using a first device isolation mask. After thermally oxidizing a predetermined portion of the substrate to form a first device isolation oxide film, the first nitride film and the first polycrystalline silicon film are removed, the first device isolation oxide film is removed by a wet process, and then a PBL process is performed again. A device isolation film manufacturing method of a semiconductor device forming a second device isolation oxide film is provided.

Description

반도체 소자의 소자분리막 제조방법Device Separation Method of Semiconductor Device

본 발명은 반도체 소자의 소자분리막 제조방법에 관한 것으로, 특히 종래의 PBL(poly buffered locos)공정을 두차례 실시하여 소자분리막을 형성함으로써 액티브영역과 필드영역과의 단차를 제거하여 후속 공정의 마진을 확보하여 소자의 신뢰성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a device isolation film of a semiconductor device, and in particular, by performing a conventional poly buffered locos (PBL) process twice to form a device isolation film, the step difference between the active region and the field region is eliminated to reduce the margin of the subsequent process. It relates to a technique for securing and improving the reliability of the device.

일반적으로, 반도체소자는 트랜지스터나 캐패시터등과 같은 소자들이 형성되는 활성 영역과, 상기 소자들의 동작이 서로 방해되지 않도록 활성 영역들을 분리하는 소자분리 영역으로 구성되어 있다.In general, a semiconductor device is composed of an active region in which devices such as a transistor or a capacitor are formed, and an isolation region separating the active regions so that the operation of the devices does not interfere with each other.

최근 반도체소자의 고집적화 추세에 따라 반도체소자에서 많은 면적을 차지하는 소자분리 영역의 면적을 감소시키려는 노력이 꾸준히 진행되고 있다.Recently, with the trend toward higher integration of semiconductor devices, efforts have been made to reduce the area of device isolation regions, which occupy a large area in semiconductor devices.

이러한 소자분리 영역의 제조 방법으로는 질화막 패턴을 마스크로 하여 실리콘 반도체 기판을 열산화시키는 통상의 LOCOS 방법이나, 반도체기판상에 적층된 별도의 폴리실리콘층을 열산화시키는 세폭스(SEFOX)방법 그리고 반도체기판에 트랜치를 형성하고 이를 절연물질로 메우는 트랜치(trench) 분리 등의 방법이 사용되고 있다.Such a device isolation region manufacturing method includes a conventional LOCOS method for thermally oxidizing a silicon semiconductor substrate using a nitride film pattern as a mask, or a SEFOX method for thermally oxidizing a separate polysilicon layer laminated on a semiconductor substrate. Trench isolation is used to form trenches in semiconductor substrates and fill them with insulating materials.

그 중 LOCOS 방법은 비교적 공정이 간단하여 널리 사용되지만 소자분리 면적이 크고, 경계면에 버즈 빅이 생성되어 기판 스트레스에 의한 격자 결함이 발생되는 단점이 있다.Among them, the LOCOS method is widely used because of its relatively simple process, but has a large device isolation area, and generates a buzz big at the interface, thereby causing lattice defects due to substrate stress.

도면에는 도시되 있지 않으나, 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.Although not shown in the drawings, a method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art will be described.

먼저, 반도체 기판의 표면을 열산화시켜 비교적 얇은 두께의 패드산화막을 형성하고, 상기 패드 산화막 상부에 일정 두께의 다결정 실리콘막을 형성한다.First, the surface of the semiconductor substrate is thermally oxidized to form a pad oxide film having a relatively thin thickness, and a polycrystalline silicon film having a predetermined thickness is formed on the pad oxide film.

다음, 상기 다결정 실리콘막 상부에 열산화 마스크가 되는 질화막패턴을 형성하고, 노출되어 있는 상기 반도체기판의 예정된 두께를 이방성 식각 방법으로 제거한다.Next, a nitride film pattern serving as a thermal oxidation mask is formed on the polycrystalline silicon film, and the predetermined thickness of the exposed semiconductor substrate is removed by an anisotropic etching method.

그 다음, 열산화를 실시하여 소자분리 산화막을 형성하고, 상기 열산화 마스크와 다결정실리콘막을 제거한다.Then, thermal oxidation is performed to form a device isolation oxide film, and the thermal oxidation mask and the polysilicon film are removed.

상기와 같은 종래 기술에 따르면, 액티브영역과 필드영역의 소자분리를 위해 사용되는 PBL방법은 공정 특정상 액티브영역과 필드영역의 단차가 생기게 되어 후속 공정의 패턴형성시 어택(attact)등이 발생하여 좋지 않은 영향을 미치게 된다.According to the conventional technology as described above, the PBL method used for device isolation between the active region and the field region has a step difference between the active region and the field region in a process specific manner, and thus, an attack occurs during pattern formation of a subsequent process. It will have a bad effect.

또한, 버즈빅에 의해 액티브영역의 확보와 리프레쉬 문제를 야기 시킬수 있으며 이러한 현상은 소자 영역이 축소됨에 따라 더욱 심각해 지는 문제점이 있다.In addition, it is possible to cause a problem of securing and refreshing the active area by Buzz Big, which is a problem that becomes more serious as the device area is reduced.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로 종래의 PBL공정을 두차례를 실시하되 먼저 액티브영역과 필드영역과의 단차를 제거하기 위해 일차 PBL 공정을 실시하여 소자분리 산화막을 형성하고, 이차로 PBL 공정을 실시하여 반도체 기판의 하부에 소자분리 산화막을 형성함으로서 후속 공정의 마진을 확보하여 소자의 신뢰성을 향상시키는 반도체 소자의 소자분리막 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, but to perform the conventional PBL process twice, first to remove the step between the active region and the field region by performing a primary PBL process to form a device isolation oxide film, secondary It is an object of the present invention to provide a device isolation film manufacturing method of a semiconductor device which improves the reliability of the device by securing a margin of a subsequent process by forming a device isolation oxide film under the semiconductor substrate by performing a PBL process.

도 1a 내지 도 1f 는 본 발명에 따른 반도체 소자의 소자분리막 제조공정도1A to 1F are process drawings of device isolation films of a semiconductor device according to the present invention.

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

20 : 반도체 기판, 22,30 : 제 1,2패드산화막, 24,32 : 제 1,2다결정실리콘막, 26,34 : 제 1,2질화막, 28,36 : 제 1,2소자분리 산화막20: semiconductor substrate, 22,30: first and second pad oxide films, 24,32: first and second polycrystalline silicon films, 26,34: first and second nitride films, 28,36: first and second device isolation oxide films

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체 소자의 소자분리막 제조방법은In order to achieve the above object, a device isolation film manufacturing method of a semiconductor device according to the present invention

반도체 기판 상부에 제 1패드산화막과 제 1다결정실리콘막, 제 1질화막을 순차적으로 형성하는 공정과,Sequentially forming a first pad oxide film, a first polycrystalline silicon film, and a first nitride film on the semiconductor substrate;

제 1소자분리용 마스크로 상기 제 1질화막과, 제 1다결정실리콘막, 제 1패드산화막을 식각하여 제 1질화막패턴을 형성하는 공정과,Etching the first nitride film, the first polycrystalline silicon film, and the first pad oxide film using a first device isolation mask to form a first nitride film pattern;

상기 노출된 반도체 기판을 열산화시켜 제 1소자분리 산화막을 형성하는 공정과,Thermally oxidizing the exposed semiconductor substrate to form a first device isolation oxide film;

식각공정으로 상기 제 1질화막과 제 1다결정실리콘막을 제거하는 공정과,Removing the first nitride film and the first polycrystalline silicon film by an etching process;

습식 공정으로 상기 제 1소자분리 산화막을 제거하는 공정과,Removing the first device isolation oxide film by a wet process;

상기 구조의 전표면에 제 2패드산화막과, 제 2다결정실리콘막, 제 2질화막을 순차적으로 형성하는 공정과,Sequentially forming a second pad oxide film, a second polysilicon film, and a second nitride film on the entire surface of the structure;

제 2소자분리용 마스크를 이용하여 제 2질화막패턴을 형성하는 공정과,Forming a second nitride film pattern using a second device isolation mask;

상기 노출되는 반도체 기판을 열산화시켜 제 2소자분리 산화막을 형성하는 공정과,Thermally oxidizing the exposed semiconductor substrate to form a second device isolation oxide film;

식각공정으로 상기 제 2질화막과 제 2다결정실리콘막을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.And removing the second nitride film and the second polysilicon film by an etching process.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 소자의 소자분리막 제조방법에 대하여 상세히 설명을 하기로 한다.Hereinafter, a device isolation film manufacturing method of a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명에 따른 반도체 소자의 소자분리막 제조공정도이다.1A to 1F are diagrams illustrating a process of fabricating an isolation layer of a semiconductor device according to the present invention.

먼저, 반도체 기판(20) 상부에 제 1패드산화막(22)과, 제 1다결정실리콘막(24), 제 1질화막(26)을 순차적으로 형성한다.First, the first pad oxide film 22, the first polysilicon film 24, and the first nitride film 26 are sequentially formed on the semiconductor substrate 20.

여기서, 상기 제 1다결정실리콘막(24)은 후속 공정의 질화막 스트레스를 완화시키는 역활을 하며, 상기 제 1질화막(26)은 액티브 영역간의 소자분리를 위해 후속공정의 소자분리막을 성장시킬때 선택적 산화에 대한 마스크역활을 한다.Here, the first polysilicon film 24 serves to alleviate the nitride film stress in a subsequent process, and the first nitride film 26 is selectively oxidized when the device isolation film is grown in a subsequent process for device isolation between active regions. It acts as a mask for.

다음, 제 1소자분리용 마스크로 반도체 기판(20)이 노출될때 까지 식각하여 제 1질화막(26)패턴을 형성한다.(도 1a 참조)Next, the first nitride layer 26 is etched using the first device isolation mask until the semiconductor substrate 20 is exposed (see FIG. 1A).

그 다음, 상기 노출된 반도체 기판(20)을 열산화시켜 제 1소자분리 산화막(28)을 형성한다.(도 1b 참조)Then, the exposed semiconductor substrate 20 is thermally oxidized to form a first isolation oxide layer 28 (see FIG. 1B).

다음, 식각 공정으로 상기 제 1질화막(26)과 제 1다결정실리콘막(24)을 제거한 다음, 습식 공정으로 상기 제 1소자분리 산화막(28)을 제거한다.Next, the first nitride film 26 and the first polysilicon film 24 are removed by an etching process, and then the first device isolation oxide film 28 is removed by a wet process.

이 때, 상기 PBL공정을 통해 상기 액티브영역과 필드영역의 단차된 부분이 제거된다.(도 1c 참조)At this time, the stepped portions of the active region and the field region are removed through the PBL process (see FIG. 1C).

그 다음, 상기 구조의 전표면에 제 2패드산화막(30)과, 제 2다결정실리콘막(32), 제 2질화막(34)을 순차적으로 형성한다.Then, the second pad oxide film 30, the second polysilicon film 32, and the second nitride film 34 are sequentially formed on the entire surface of the structure.

다음, 제 2소자분리용 마스크를 이용하여 제 2질화막(34)패턴을 형성한다.Next, the second nitride film 34 pattern is formed using the second device isolation mask.

여기서, 상기 제 2소자분리용 마스크는 상기 제 1소자분리용 마스크와 동일한 것으로 사용한다.Here, the second device isolation mask is used as the same as the first device isolation mask.

그 다음, 상기 노출된 반도체 기판(20)을 열산화시켜 제 2소자분리 산화막(36)을 형성한다.(도 1d 참조)Then, the exposed semiconductor substrate 20 is thermally oxidized to form a second isolation oxide layer 36 (see FIG. 1D).

다음, 식각 공정으로 상기 제 2질화막(34)와 제 2다결정실리콘막(32)을 제거함으로써 후속 공정의 마진을 확보하는 소자분리막을 형성한다.(도 1e 참조)Next, the second isolation layer 34 and the second polysilicon layer 32 are removed by an etching process to form an isolation layer to secure a margin of a subsequent process (see FIG. 1E).

상기한 바와같이 본 발명에 따르면, 소자분리막 형성시 두차례의 PBL공정을 실시하여 소자분리막을 형성함으로써 소자 영역에서의 어택(attact)을 방지하여 액티브영역 간의 소자분리 특성을 강화시켜 주며, 액티브영역과 필드영역과의 단차를 개선하여 후속 공정시 마진을 확보할 수 있어 소자의 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, the element isolation film is formed by performing the PBL process twice in forming the device isolation film, thereby preventing attack in the device region, thereby enhancing device isolation characteristics between the active regions, By improving the step difference between the field and the field area to secure a margin during the subsequent process has the advantage of improving the reliability of the device.

Claims (2)

반도체 기판 상부에 제 1패드산화막과 제 1다결정실리콘막, 제 1질화막을 순차적으로 형성하는 공정과,Sequentially forming a first pad oxide film, a first polycrystalline silicon film, and a first nitride film on the semiconductor substrate; 제 1소자분리용 마스크로 상기 제 1질화막과, 제 1다결정실리콘막, 제 1패드산화막을 식각하여 제 1질화막패턴을 형성하는 공정과,Etching the first nitride film, the first polycrystalline silicon film, and the first pad oxide film using a first device isolation mask to form a first nitride film pattern; 상기 노출된 반도체 기판을 열산화시켜 제 1소자분리 산화막을 형성하는 공정과,Thermally oxidizing the exposed semiconductor substrate to form a first device isolation oxide film; 식각공정으로 상기 제 1질화막과 제 1다결정실리콘막을 제거하는 공정과,Removing the first nitride film and the first polycrystalline silicon film by an etching process; 습식 공정으로 상기 제 1소자분리 산화막을 제거하는 공정과,Removing the first device isolation oxide film by a wet process; 상기 구조의 전표면에 제 2패드산화막과, 제 2다결정실리콘막, 제 2질화막을 순차적으로 형성하는 공정과,Sequentially forming a second pad oxide film, a second polysilicon film, and a second nitride film on the entire surface of the structure; 제 2소자분리용 마스크를 이용하여 제 2질화막패턴을 형성하는 공정과,Forming a second nitride film pattern using a second device isolation mask; 상기 노출된 반도체 기판을 열산화시켜 제 2소자분리 산화막을 형성하는 공정과,Thermally oxidizing the exposed semiconductor substrate to form a second device isolation oxide film; 식각공정으로 상기 제 2질화막과 제 2다결정실리콘막을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로하는 반도체 소자의 소자분리막 제조방법.And removing the second nitride film and the second polysilicon film by an etching process. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1,2 소자분리용 마스크는 동일한 마스크를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자분리막 제조방법.The method of claim 1, wherein the first and second device isolation masks use the same mask.
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