KR19990032668A - 반도체장치의 트렌치 모서리 라운딩 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트렌치를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 반도체기판 상에 식각공정으로 트렌치를 형성하는 방법에 있어서, 상기 트렌치의 내벽면에 1000∼ 1200℃의 온도에서 건식산화로 라운딩산화막을 성장시켜 트렌치의 내벽을 라운딩시키는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 트렌치 모서리 라운딩 형성방법인 바, 트렌치의 내벽면을 굴곡지게 라운딩 시키므로 트렌치의 모서리 부분에 전계효과가 집중되는 것을 방지하여 반도체장치의 전기적 특성을 향상시키도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

Description

반도체장치의 트렌치 모서리 라운딩 형성방법

본 발명은 반도체장치에서 트렌치(Trench)의 모서리를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 마스킹 식각공정으로 트렌치를 형성한 후에, 반도체기판의 트렌치를 소정의 온도로 건식산화를 하여 반도체기판의 모서리 부분을 굴곡지게 라운딩 시키므로 트렌치의 모서리 부분에 전계효과가 집중되는 것을 방지하는 반도체장치의 트렌치 모서리 라운딩 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체기판을 사용하여 반도체장치를 제조하기 위하여서는 다양한 증착공정 및 식각공정 등을 통하여 기판 상에 필요한 부분을 형성하게 되는 것으로, 이 반도체기판의 상부면에 게이트전극, 커패시터전극 및 기타 배선라인 등을 형성하기 전에 반도체기판을 상부면에 일정 깊이 함몰되어 있는 트렌치(Trench)를 형성하여 기판 상에 적층되는 주요부분이 기판 사이에 견고하게 위치를 잡아서 고정되도록 하는 일종의 기초작업을 하게 된다.

이와 같이, 반도체 기판 상에 식각공정에 의하여 형성되는 트렌치는 식각에 의하여 일정깊이 함몰되어 형성된 후에 트렌치내의 스트레스를 없애고, 트렌치의 내벽면을 부드럽게 형성하기 위하여 트렌치의 반도체기판의 내벽면을 산화 성장시켜 라운딩 산화막을 형성하고, 그 라운딩 산화막 상에 갭필링(Gap Filling) 산화막을 적층하여서 반도체장치의 기초를 완성하게 된다.

도 1 및 도 2는 종래의 반도체장치에서 트렌치를 형성하는 상태를 예시하여 보인 도면으로서, 도 1은 반도체기판(1) 상에 소정의 두께를 갖고서 절연을 하도록 패드산화막(3)을 적층하고, 그 위에 상,하층간에 보호 역할을 하는 질화막(5)을 도포하고서, 트렌치를 형성할 부분의 질화막(5) 상에 감광막을 도포 하여서 트렌치부분을 노출시키고, 식각공정을 통하여 트렌치(7)를 형성하게 된다.

그리고, 상기 트렌치(7)가 형성된 부분에 도 2에 도시된 바와 같이, 전계효과(Field Effect) 집중으로 인한 누설 전류를 방지하기 위하여 950℃의 온도에서 습식산화를 통하여 트렌치(7)의 내벽면을 산화 성장시켜 트렌치산화막(9)을 형성하게 되고, 그 트렌치산화막(4) 상의 트렌치(7)내에 캡필링 공정으로 캡필링산화막을 충진시키게 된다.

그런데, 종래의 트렌치(7)를 형성한 후에는 이 트렌치(7)의 모서리부분에 에치시에 발생되는 거친부분과 모서리 부분에 집중되어 있는 에치데미지(Etch Damage)를 제거하기 위하여 트렌치(7)내의 모서리부분에 트렌치산화막(9)을 성장시켜 트렌치(7)의 모서리부분을 라운딩지게 하고, 에치데미지를 제거하도록 하였으나, 종래의 950℃에서 습식산화로 트렌치산화막(9)을 성장시키는 방식으로는 트렌치(7)의 라운딩부분을 효과적으로 굴곡지게 형성하지 못하므로 그 모서리 부분에 전계효과가 집중되어지고, 에치 데미지를 완전하게 제거하지 못하여 누설 전류가 증가하므로 반도체의 전기적 특성을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 마스킹 식각공정으로 트렌치를 형성한 후에, 반도체기판의 트렌치를 소정의 온도로 건식산화를 하여서 반도체기판에 라운딩산화막을 성장시켜 트렌치의 내벽면을 굴곡지게 라운딩 시키므로 트렌치의 모서리 부분에 전계효과가 집중되어 소자의 특성이 저하되는 등의 문제점을 해소하는 것이 목적이다.

도 1 및 도 2는 종래의 반도체장치에서 트렌치를 형성하는 상태를 예시하여 보인 도면이고,

도 2 및 도 4는 본 발명에 따라 반도체장치에서 트렌치의 모서리 부분에 라운딩산화막을 성장시키는 상태를 예시하여 보인 도면이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

10 : 반도체기판 20 : 패드산화막

30 : 질화막 40 : 트렌치

50 : 라운딩산화막

이러한 목적은 반도체기판 상에 식각공정으로 트렌치를 형성하는 방법에 있어서, 상기 트렌치의 내벽면에 1000∼ 1200℃의 온도에서 건식산화로 라운딩산화막을 성장시켜 형성하는 반도체장치의 트렌치 모서리를 라운딩 형성방법을 제공함으로써 달성된다.

그리고, 상기 라운딩산화막 성장시에 7 ∼ 8 slm(Standard Liter Minute)으로 산소(O₂)를 공급하거나, 혹은 TCA가스를 공급하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명에 따른 트렌치 모서리 라운딩 형성방법에 대하여 상세히 살펴보도록 한다.

우선, 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체기판(10) 상에 소정의 두께를 갖고서 상,하를 서로 절연하도록 하는 패드산화막(20)을 적층하고, 그 위에 상, 하층간에 보호막 역할을 하는 질화막(30)을 도포하고서, 트렌치를 형성할 부분의 질화막(30) 상에 감광막을 도포 하여서 사진식각법으로 트렌치부분을 노출시키고, 식각을 통하여 상측으로 개방된 트렌치(40)를 형성하도록 한다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 반도체기판(10)에 트렌치(40)를 형성한 후에 트렌치(40)의 내벽면에 돌출된 모서리부분을 굴곡지게 하고, 모서리에 퍼져 있는 스트레스를 없애기 위하여 트렌치(40)의 내벽면에 종래에 비하여 높은 온도영역인 1000 ∼ 1200℃의 온도에서 건식산화로 라운딩산화막(50)을 성장시켜 형성하므로 트렌치(40)의 내벽면 모서리부분을 종래에 비하여 훨씬 부드럽게 라운딩 형성시키도록 한다.

이때, 상기 라운딩산화막(50)을 성장시에 7 ∼ 8 slm으로 산소를 공급하거나 혹은 TCA 가스를 공급하여 이루어지도록 하며, 종래에 비하여 라운딩산화막(50)의 성장시의 온도를 높이는 이유는 트렌치(40)의 모서리부분이 녹아서 유동되는 현상인 비스코스 플로우 현상을 증대하므로 라운딩산화막(50)의 모서리를 종래보다 더욱 라운딩되도록 하는 효과를 주기 위함이다.

따라서, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 트렌치 모서리 라운딩 형성방법을 이용하게 되면, 마스킹 식각공정으로 트렌치를 형성한 후에, 반도체기판의 트렌치를 1000 ∼ 1200℃ 정도의 온도로 건식산화를 하여서 트렌치의 반도체기판 부분의 내벽면의 모서리를 굴곡지게 라운딩 시키므로 트렌치의 모서리 부분에 전계효과가 집중되는 것을 방지하고, 에칭부분에 스트레스가 집중되어 전압강하 이루어지는 게이트 씨닝 현상 등을 제거하여 반도체장치의 전기적인 특성을 향상시키도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 반도체기판 상에 식각공정으로 트렌치를 형성하는 방법에 있어서,

   상기 트렌치의 내벽면에 1000∼ 1200℃의 온도에서 건식산화로 라운딩산화막을 성장시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 트렌치 모서리 라운딩 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 라운딩산화막 성장시에 7 ∼ 8 slm으로 산소를 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 트렌치 모서리 라운딩 형성방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 라운딩산화막 성장시에 7∼8slm으로 TCA가스를 공급하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 트렌치 모서리 라운딩 형성방법.