KR19990057345A - 반도체소자의 소자분리 산화막 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 소자분리 산화막 형성방법에 관한 것으로, 반도체 기판위에 도핑된 다결정 실리콘층을 형성한 후, 질화막을 그 상부에 형성하고, 마스크/식각공정으로 산화막 성장 예정지역인 하부층을 식각한 다음 노출된 반도체 기판을 성장시키는 공정단계로 진행함으로써, 종래의 패드 산화막대신 도핑된 다결정 실리콘층을 형성하여 산화막 성장시 새부리 모양의 산화막이 액티브 지역으로 치고 들어가는 것을 감소시키며, 질화막에 의한 실리콘 기판으로의 스트레스를 완화시킬 수 있고, 소자분리 산화막과 액티브 지역의 단차를 줄여 줌으로써 게이트 산화막의 불량을 감소시키는 것과 아울러, 실리콘 기판의 누설전류를 감소시킴으로써 소자의 제조수율과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술이다.

Description

반도체 소자의 소자분리 산화막 형성방법

본 발명은 반도체 소자의 소자분리 산화막 형성방법에 관한 것으로, 특히 새부리(bird's beak) 모양의 산화막과 반도체 기판에 인가되는 스트레스(stress)를 완화시켜 소자의 제조수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 소자분리 산화막 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로 소자분리막은 반도체 소자 제조 공정 중 절연막을 형성시켜 트랜지스터의 활성영역(active area) 분리(isolation) 시키는 공정에 사용된다.

종래의 소자분리 산화막 형성공정에서 형성되는 소자분리 산화막이 상하 방향으로만 아니라 측면으로도 성장하여 포토 레지스트로 패턴 아래로 파고들게 되는 버즈빅 현상이 발생하여 원하지 않는 형상의 소자분리 산화막을 얻게 된다. 따라서 상기 새부리 모양의 산화막이 액티브 면적 내부로 치고 들어와 액티브 면적을 감소시키고, 소자분리 산화막과 액티브와의 단차발생으로 인한 게이트 산화막의 불량을 초래하게 된다.

한편, 상기의 새부리 모양의 산화막을 억제시키게 되면, 질화막으로 인해 실리콘 기판에 스트레스가 유발되어 실리콘 기판에 누설전류가 발생하게 되어 반도체 소자의 제조공정수율 및 신뢰성을 저하시키게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 기존의 공정들을 이용하여 새부리 모양의 산화막과 실리콘 기판의 스트레스를 효과적으로 완화시킴으로서 반도체 소자의 제조수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 소자분리 산화막 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 내지 도 5 는 본 발명의 기술에 따른 반도체 소자의 소자분리 산화막 형성 공정단계를 도시한 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설 명>

11 : 반도체 기판 13 : 도핑된 다결정 실리콘층

15 : 질화막 17 : 감광막

19 : 소자분리 산화막

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

반도체 기판상에 도핑된 다결정 실리콘층을 증착에 의해 형성하는 단계와,

상기 다결정 실리콘층 상부에 질화막을 소정두께로 형성하는 단계와,

상기 질화막 상부에 소자분리막 형성을 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계와,

상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 산화막 성장 예정지역인 하부 질화막과 다결정 실리콘층을 식각한 후, 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계와,

노출된 반도체 기판을 성장시키는 단계와,

상기 질화막을 제거한 다음, 희생산화 공정을 이용하여 상기 다결정 실리콘층을 제거해 내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대한 상세한 설명을 하기로 한다.

도 1 내지 도 5 는 본 발명의 방법에 따른 반도체 소자의 소자분리 산화막 형성 공정단계를 도시한 단면도이다.

도 1 을 참조하면, 반도체 기판(11)위에 도핑된 다결정 실리콘층(13)을 증착에 의해 형성하고, 상기 다결정 실리콘층(13) 상부에 질화막(3)을 소정두께로 형성한다.

도 2 를 참조하면, 상기 질화막(15) 상부에 감광막 패턴(17)을 형성한다.

도 3 을 참조하면, 상기 감광막 패턴(17)을 마스크로 하여 소자분리막이 형성될 예정된 부위의 하부 질화막(15)과 다결정 실리콘층(13)을 식각한 후, 감광막 패턴(17)을 제거한다.

도 4 를 참조하면, 노출된 반도체 기판(11)을 성장시켜 소자분리막(19)을 형성한다.

도 5 를 참조하면, 상부의 질화막(15)을 제거한 다음, 희생산화(Sacrificial oxidation)를 이용하여 도핑된 상기 다결정 실리콘층(13)을 제거해 낸다.

한편, 상기의 공정에서 상기 소자분리 산화막(19)이 성장할 부분을 식각할 시, 실리콘 기판(11) 하부의 소정깊이까지 식각할 수도 있다.

그리고 상기 산화막 성장지역을 식각하고, 도핑된 실리콘, 산화막, 질화막중 임의의 어느 하나로 상기 식각된 부위의 양측벽에 스페이서(미도시)를 형성하고, 상기 형성된 스페이서를 식각장벽으로 하부층을 식각할 수도 있다.

아울러, 상기 소자분리 산화막(19)을 성장시킨 후 질화막(15)을 식각할 시, 과도식각으로 하부 도핑된 다결정 실리콘층(13)의 일부까지 식각할 수도 있으며, 또한 상기 소자분리 산화막(19)을 성장시킨 후, 질화막을 식각할 시, 과도식각으로 하부 도핑된 다결정 실리콘층(13)의 일부까지 식각한 후, 희생산화막(미도시)을 성장시킨 다음 제거하는 과정을 통해 나머지 도핑된 다결정 실리콘층(13)을 제거할 수도 있다.

따라서 상기한 본 발명의 방법에 따른 소자분리 산화막 형성공정은 패상기 기기 본체 내부로 공기 또는 특정기체를 공급하는 공급라인상에 설치되드 산화막 대신 다결정 실리콘층을 이용하고 질화막을 증착함으로써 기존의 새부리 모양의 산화막을 억제하기보다 도핑된 다결정 실리콘층에서 성장하도록 유도하여 후속공정인 희생 산화막 형성 공정으로 반도체 기판위의 도핑된 다결정 실리콘층에 성장된 산화막을 실리콘층과 함께 제거한다. 이로써 실제 반도체 기판에 성장할 새부리 모양의 산화막을 감소시키며, 도핑된 다결정 실리콘층을 이용함으로써 상층의 질화막에 대한 반도체 기판의 스트레스 패드 산화막인 경우보다 작아지므로 실리콘 기판의 누설전류가 감소된다.

이상 상술한 바와같이 본 발명의 방법에 따라, 도핑된 다결정 실리콘층을 이용하여 새부리 모양의 산화막이 액티브 지역으로 치고 들어가는 것을 감소시키며, 질화막에 의한 실리콘 기판으로의 스트레스를 완화시킬 수 있고, 소자분리 산화막과 액티브 지역의 단차를 줄여 줌으로써 게이트 산화막의 불량을 감소시키는 것과 아울러, 반도체 기판의 누설전류를 감소시킴으로써 소자의 제조수율과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 반도체 기판상에 도핑된 다결정 실리콘층을 증착에 의해 형성하는 단계와,

   상기 다결정 실리콘층 상부에 질화막을 소정두께로 형성하는 단계와,

   상기 질화막 상부에 소자분리막 형성을 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계와,

   상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 산화막 성장 예정지역인 하부 질화막과 다결정 실리콘층을 식각한 후, 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계와,

   노출된 반도체 기판을 성장시키는 단계와,

   상기 질화막을 제거한 다음, 희생산화 공정을 이용하여 상기 다결정 실리콘층을 제거해 내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자분리 산화막 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 산화막이 성장할 부분을 식각할 시, 실리콘 기판 하부의 소정깊이까지 식각하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자분리 산화막 형성방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 산화막 성장지역을 식각하고, 도핑된 실리콘, 산화막, 질화막중 임의의 어느 하나로 스페이서를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자분리 산화막 형성방법.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 형성된 스페이서를 식각장벽으로 하부층을 식각하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자분리 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 산화막을 성장시킨 후 질화막을 식각할 시, 과도식각으로 하부 도핑된 다결정 실리콘층의 일부까지 식각하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자분리 산화막 형성방법.
6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 산화막을 성장시킨 후 질화막을 식각할 시, 과도식각으로 하부 도핑된 다결정 실리콘층의 일부까지 식각한 후, 희생산화막을 성장시킨 다음 제거하는 과정에 나머지 도핑된 다결정 실리콘층을 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자분리 산화막 형성방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 산화막을 성장시킨 후 질화막을 식각할 시, 과도식각으로 하부 도핑된 다결정 실리콘층의 일부까지 식각하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자분리 산화막 형성방법.