KR20000002925A - Trench isolation structure for semiconductor device and production method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A trench isolation structure is provided to improve the device characteristic of a semiconductor device by repressing the stress generated in the side wall of the trench. CONSTITUTION: The trench isolation structure comprises the steps of forming; a trench(400) on the semiconductor substrate(100); a spacer(530) by an amorphous carbon or an organic polymer in the part of the side wall of the trench; a first isolation film to cover the spacer; a void formed the part of the side wall of the trench and the space between the first isolation film in the part of the side wall by removing the spacer; the second isolation film on the first isolation film.

Description

반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 및 그 제조방법Trench isolation structure of semiconductor device and manufacturing method

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 트렌치 소자 분리 구조(trench isolation structure) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to a semiconductor device. Specifically, It is related with a trench isolation structure and its manufacturing method.

반도체 장치에 이용되는 소자 분리 방법으로는 로코스(LOCOS:LOCal Oxidation of Silicon) 소자 분리 구조를 기본으로 하여 소자를 분리하는 방법과 트렌치 소자 분리 구조를 이용하는 방법이 있다. 트렌치 소자 분리 구조를 이용하는 방법은 반도체 기판에 직접 트렌치를 형성하고 상기 트렌치를 절연물로 채워 구현된다. 이러한 트렌치 소자 분리 구조는 반도체 장치의 고집적화에 따른 소자 분리 구조의 감소를 극복하는 방법의 하나로 여겨지고 있다.Device isolation methods used in semiconductor devices include a method of separating devices based on a LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) device isolation structure and a method of using a trench device isolation structure. A method using a trench isolation structure is implemented by directly forming a trench in a semiconductor substrate and filling the trench with an insulator. Such a trench isolation structure is considered to be one of methods for overcoming a reduction in isolation structure due to high integration of semiconductor devices.

도 1은 종래의 트렌치 소자 분리 구조를 개략적으로 나타낸다.1 schematically illustrates a conventional trench device isolation structure.

구체적으로, 트렌치 소자 분리 구조를 반도체 장치에 적용할 경우에 다양한 문제점이 발생할 수 있다. 예컨대, 정션 누설 전류(junction leakage current)가 높게 발생하는 문제점이 도출될 수 있다. 이러한 정션 누설 전류 발생 등의 문제점의 중요 요인 중의 하나는 트렌치를 형성할 때 발생한다. 예컨대, 반도체 기판(10)에 트렌치를 형성할 때 식각 공정 등에 의해서 손상막(damage layer) 등이 트렌치의 측벽(side wall) 등에 발생한다. 이러한 손상막은 누설 전류의 경로로 작용될 수 있다.Specifically, various problems may occur when the trench isolation structure is applied to a semiconductor device. For example, a problem of high junction leakage current may be derived. One of the important factors of the problem such as the generation of junction leakage current occurs when forming the trench. For example, when a trench is formed in the semiconductor substrate 10, a damage layer or the like occurs in a side wall of the trench or the like by an etching process or the like. Such a damage film may act as a path of leakage current.

또한, 상기 트렌치를 채우는 절연막(20)은 일반적으로 화학 기상 증착(chemical vapour deposition;이하 "CVD"라 한다)법 등으로 형성되는 CVD-산화막 등을 이용한다. 이와 같은 CVD-산화막 등의 절연막(20)이 트렌치를 채울 때 절연막(20)의 스트레스(stress) 변화가 발생할 수 있다. 즉, 반도체 기판(10) 및 절연막(20)의 열팽창율 등의 차이에 의해서 스트레스 변화가 발생할 수 있다. 더욱이, 이러한 스트레스 변화는 상기 CVD 산화막 등을 열처리하는 후속 열처리 공정 등에서 심화될 수 있다. 이와 같은 스트레스 변화는 반도체 기판(10) 등에 핏(pit) 등을 발생시킬 수 있다. 즉, 트렌치의 에지(edge) 또는 코너(coner) 등과 같이 스트레스가 집중될 수 있는 부위에서 전위(dislocation) 등이 집중될 수 있다. 이에 따라, 상기 코너 또는 에지 부위에 크랙 등과 같은 핏(pit) 등과 같은 불량이 발생할 수 있다. 이러한 핏 등과 같은 불량은 정션 누설 전류의 경로가 될 수 있어 정션 누설 전류를 증가시키는 요인이 된다.In addition, the insulating film 20 filling the trench generally uses a CVD-oxide film or the like formed by a chemical vapor deposition (hereinafter referred to as "CVD") method. When the insulating film 20 such as the CVD-oxide film fills the trench, a stress change of the insulating film 20 may occur. That is, a stress change may occur due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor substrate 10 and the insulating film 20. Moreover, such stress change can be deepened in a subsequent heat treatment process of heat treating the CVD oxide film or the like. Such a change in stress may generate a pit or the like in the semiconductor substrate 10. That is, dislocations and the like may be concentrated at a site where stress may be concentrated, such as an edge or a corner of the trench. Accordingly, a defect such as a pit such as a crack may occur in the corner or edge portion. Such a defect, such as a fit, can be a path of the junction leakage current, which increases the junction leakage current.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 트렌치의 측벽에의 스트레스 유발을 억제하여 핏 등과 같은 불량을 방지하여 정션 누설 전류 등과 같은 반도체 장치의 전기적 특성을 개선할 수 있는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조를 제공하는 데 있다.The present invention is to provide a trench isolation structure of a semiconductor device that can improve the electrical characteristics of the semiconductor device, such as junction leakage current by preventing stress, such as fit to suppress the stress caused on the sidewalls of the trench There is.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 트렌치의 측벽에의 스트레스 유발을 억제하여 핏 등과 같은 불량을 방지하여 정션 누설 전류 등과 같은 반도체 장치의 전기적 특성을 개선할 수 있는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to suppress the occurrence of stress on the sidewalls of the trench to prevent defects such as pit, etc. to improve the electrical characteristics of the semiconductor device such as junction leakage current manufacturing method of the trench device isolation structure of the semiconductor device To provide.

도 1은 종래의 트렌치 소자 분리 구조를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating a conventional trench device isolation structure.

도 2는 본 발명에 따르는 트렌치 소자 분리 구조의 실시예를 개력적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the trench device isolation structure according to the present invention.

도 3 내지 도 8은 본 발명에 따르는 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법의 제1실시예를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다.3 to 8 are cross-sectional views schematically illustrating a first embodiment of the method for manufacturing a trench isolation structure according to the present invention.

도 9 내지 도 13은 본 발명에 따르는 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법의 제2실시예를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다.9 to 13 are cross-sectional views schematically illustrating a second embodiment of a method for fabricating a trench isolation structure according to the present invention.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은 트렌치를 가지는 반도체 기판 및 상기 트렌치의 측벽 부위에 보이드(void)를 형성하며 상기 트렌치를 채우는 절연막 패턴 등을 구비하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조를 제공한다. 상기 절연막 패턴 및 상기 보이드의 하부막으로 실리콘 질화막 등으로 상기 트렌치의 내벽을 덮어 상기 반도체 기판으로의 물질 이동을 방지하는 확산 방지막이 더 구비된다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem is a trench isolation structure of a semiconductor device having a semiconductor substrate having a trench and an insulating film pattern to form a void in the sidewall portion of the trench and fill the trench To provide. A diffusion barrier layer is further provided to cover an inner wall of the trench with a silicon nitride layer and the lower layer of the insulating layer pattern and the void to prevent material movement to the semiconductor substrate.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은 반도체 기판에 트렌치를 형성한다. 상기 트렌치의 측벽 부위에 비정질 탄소 또는 유기 폴리머(organic polymer) 등으로 스페이서를 형성한다. 상기 비정질 탄소로는 비정질 수화 탄소 또는 비정질 불화 탄소 등을 이용한다. 또한, 상기 유기 폴리머로는 파릴렌(parylen), 불화 파릴렌, 폴리 아릴이더(polyarylether), 플루오로네이티드 폴리아릴이더(fluoronated polyarylether) 또는 실크(silk) 등을 이용한다.One aspect of the present invention for achieving the above another technical problem is to form a trench in a semiconductor substrate. Spacers are formed on the sidewalls of the trench with amorphous carbon or organic polymer. As the amorphous carbon, amorphous hydrated carbon, amorphous fluorinated carbon, or the like is used. In addition, as the organic polymer, parylene, parylene fluoride, polyarylether, fluorinated polyarylether or silk may be used.

상기 스페이서를 형성하는 단계 이전에 실리콘 질화막 등으로 상기 트렌치의 내벽을 덮어 상기 반도체 기판으로의 물질 이동을 방지하는 확산 방지막을 형성하는 상기 스페이서를 덮는 제1절연막을 형성한다. 상기 스페이서를 형성하는 단계는Prior to forming the spacers, a first insulating layer is formed to cover the inner wall of the trench with a silicon nitride film or the like to form a diffusion barrier layer to prevent material movement to the semiconductor substrate. Forming the spacer

상기 트렌치의 내벽을 덮는 스페이서막을 형성하고 상기 스페이서막을 이방성 식각 방법으로 패터닝하여 상기 트렌치의 측벽 부위에 잔존하는 스페이서를 형성하는 방법으로 수행된다.The spacer layer may be formed to cover the inner wall of the trench, and the spacer layer may be patterned by an anisotropic etching method to form a spacer remaining on the sidewall of the trench.

다음에, 상기 스페이서를 제거하여 상기 측벽 부위에 상기 트렌치의 측벽 부위 및 상기 제1절연막 사이의 공간으로 이루어지는 보이드를 형성한다. 상기 스페이서를 제거하는 단계는 상기 제1절연막이 형성된 결과물에 산화 공정을 수행하여 상기 비정질 탄소 또는 상기 유기 폴리머를 산화시켜 상기 산화에 의한 기상(vapour phase)을 상기 제1절연막을 투과하여 배출하는 방법으로 수행된다. 상기 산화 공정으로는 산소 어닐링(oxygen annealing) 공정, 습식 산화(wet oxidation) 공정 또는 산소 플라즈마 처리(oxygen plasma treatment) 공정 등을 이용한다. 상기 제1절연막 상에 상기 트렌치를 채우는 제2절연막을 형성한다. 이후에, 상기 제2절연막을 치밀화(densification)한다.Next, the spacer is removed to form a void including a space between the sidewall portion of the trench and the first insulating layer in the sidewall portion. The removing of the spacer may include oxidizing the amorphous carbon or the organic polymer by performing an oxidation process on a resultant in which the first insulating layer is formed, and discharging the vapor phase by the oxidation through the first insulating layer. Is performed. As the oxidation process, an oxygen annealing process, a wet oxidation process, an oxygen plasma treatment process, or the like is used. A second insulating layer filling the trench is formed on the first insulating layer. Thereafter, the second insulating layer is densified.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점은 반도체 기판에 트렌치를 형성한다. 탄소를 포함하는 유기 폴리머 또는 비정질 탄소로 상기 트렌치의 측벽을 덮는 스페이서막을 형성한다. 상기 스페이서막을 형성하는 단계 이전에 상기 트렌치의 내벽을 덮어 상기 반도체 기판으로의 물질 이동을 방지하는 확산 방지막을 실리콘 질화막 등으로 형성한다. 상기 스페이서막을 덮는 제3절연막을 형성한다. 상기 제3절연막 및 상기 스페이서막을 이방성 식각 방법 등으로 패터닝하여 상기 트렌치의 측벽 부위에 스페이서 및 상기 스페이서의 일부를 노출하는 제3절연막 패턴을 형성한다. 상기 노출되는 스페이서 및 제3절연막 패턴을 덮는 제1절연막을 형성한다.Another aspect of the present invention for achieving the above technical problem is to form a trench in a semiconductor substrate. A spacer film covering the sidewalls of the trench is formed of an organic polymer containing carbon or amorphous carbon. Before forming the spacer layer, a diffusion barrier layer covering the inner wall of the trench to prevent material movement to the semiconductor substrate is formed of a silicon nitride layer or the like. A third insulating film is formed to cover the spacer film. The third insulating layer and the spacer layer are patterned by an anisotropic etching method to form a third insulating layer pattern exposing the spacer and a portion of the spacer on the sidewall portion of the trench. A first insulating layer is formed to cover the exposed spacers and the third insulating layer pattern.

다음에, 상기 스페이서를 제거하여 상기 트렌치의 측벽 부위에 상기 트렌치의 측벽 및 상기 제3절연막 패턴 사이의 공간으로 이루어지는 보이드를 형성한다. 상기 스페이서를 제거하는 단계는 상기 제1절연막이 형성된 결과물에 산화 공정을 수행하여 상기 비정질 탄소 또는 상기 유기 폴리머를 산화시켜 상기 산화에 의한 기상을 상기 제1절연막을 투과하여 배출하는 방법으로 수행된다. 상기 산화 공정으로는 산소 어닐링 공정, 습식 산화 공정 또는 산소 플라즈마 처리 공정 등을 이용한다. 상기 제1절연막 상에 상기 트렌치를 채우는 제2절연막을 형성한다. 이후에, 상기 제2절연막을 치밀화한다.Next, the spacers are removed to form voids formed in the sidewalls of the trench, which are spaces between the sidewalls of the trench and the third insulating layer pattern. The removing of the spacer may be performed by oxidizing the amorphous carbon or the organic polymer by performing an oxidation process on the resultant in which the first insulating layer is formed, and discharging the gaseous phase by the oxidation through the first insulating layer. As the oxidation process, an oxygen annealing process, a wet oxidation process, an oxygen plasma treatment process, or the like is used. A second insulating layer filling the trench is formed on the first insulating layer. Thereafter, the second insulating film is densified.

본 발명에 따르면, 트렌치의 측벽에의 스트레스(stress) 유발을 억제할 수 있다. 따라서, 핏 등과 같은 불량을 방지하여 정션 누설 전류 등과 같은 반도체 장치의 전기적 특성을 개선할 수 있다.According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of stress on the sidewalls of the trench. Therefore, it is possible to prevent defects such as pitting and the like and to improve electrical characteristics of the semiconductor device such as junction leakage current.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 막의 두께 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 또한 어떤 막이 다른 막 또는 반도체 기판의 "상"에 있다 또는 접촉하고 있다라고 기재되는 경우에, 상기 어떤 막은 상기 다른 막 또는 반도체 기판에 직접 접촉하여 존재할 수 있고, 또는 그 사이에 제 3의 막이 개재되어질 수도 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the thickness of the film and the like in the drawings are exaggerated for clarity, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings mean the same elements. Also, when a film is described as being on or in contact with another film or semiconductor substrate, the film may be in direct contact with the other film or semiconductor substrate, or a third film is interposed therebetween. It may be done.

도 2는 본 발명에 따르는 트렌치 소자 분리 구조의 실시예를 개력적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the trench device isolation structure according to the present invention.

구체적으로, 본 발명에 따라는 트렌치 소자 분리 구조의 실시예는 트렌치가 형성된 반도체 기판(100)과, 상기 트렌치를 채우는 절연막 패턴(500) 등으로 구비된다. 상기 절연막 패턴(500)은 트렌치의 측벽(side wall) 부위에 상기 절연막 패턴(500)의 하부 표면 및 상기 트렌치의 내벽 등의 사이 공간으로 이루어지는 보이드(void;535)를 형성하고 있다. 또한, 상기 절연막 패턴(500) 및 상기 보이드(535) 등의 하부막으로 실리콘 질화막(silicon nitride layer;SiN layer) 등으로 상기 트렌치의 내벽을 덮는 확산 방지막 (diffusion barrier layer) 등이 구비된다. 상기 확산 방지막은 상기 반도체 기판(100)으로의 물질 이동 또는 확산 등을 방지하는 역할을 한다.Specifically, according to the present invention, the trench isolation structure includes a semiconductor substrate 100 having a trench formed therein and an insulating layer pattern 500 filling the trench. The insulating layer pattern 500 forms a void 535 including a space between a lower surface of the insulating layer pattern 500 and an inner wall of the trench, on a side wall of the trench. In addition, a diffusion barrier layer covering an inner wall of the trench may be provided as a lower layer such as the insulating layer pattern 500 and the void 535, or the like, using a silicon nitride layer (SiN layer). The diffusion barrier serves to prevent material movement or diffusion into the semiconductor substrate 100.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르는 트렌치 소자 분리 구조의 실시예는 트렌치 내벽을 이루는 반도체 기판(100) 등에 스트레스 또는 핏 등과 같은 불량의 발생을 방지할 수 있다. 즉, 상기 절연막 패턴(500)을 형성하는 공정 등에 의해서 스트레스 등이 유발되더라도 상기 보이드(535)에 의해서 완화된다. 이와 같이 스트레스가 완화되므로 트렌치의 에지 부위 또는 코너 부위 등에 핏 등과 같은 불량이 억제된다. 이에 따라 정션 누설 전류 등과 같은 전기적인 특성 불량을 억제할 수 있어 반도체 장치의 신뢰도를 개선할 수 있다.Embodiments of the trench isolation structure according to the present invention as described above can prevent the occurrence of defects such as stress or fit, etc. in the semiconductor substrate 100 forming the trench inner wall. That is, even if stress or the like is caused by the process of forming the insulating film pattern 500, the void 535 is alleviated. As such, the stress is alleviated, and defects such as fit and the like in the edge portion or the corner portion of the trench are suppressed. Accordingly, poor electrical characteristics such as junction leakage current can be suppressed, so that the reliability of the semiconductor device can be improved.

도 3 내지 도 8은 본 발명에 따르는 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법의 제1실시예를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다.3 to 8 are cross-sectional views schematically illustrating a first embodiment of the method for manufacturing a trench isolation structure according to the present invention.

도 3은 반도체 기판(100)에 트렌치(400)를 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.3 schematically illustrates a step of forming a trench 400 in a semiconductor substrate 100.

구체적으로, 반도체 기판(100) 상에 패드 산화막(pad oxide layer;200) 등을 형성한 후, 반도체 기판(100)의 표면 일부를 노출시키는 마스크 패턴(300)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(300)으로는 SiN막 등을 이용한다. 다음에, 상기 마스크 패턴(300)을 식각 마스크(etch mask)로 이용하여 노출되는 반도체 기판(100)을 식각하여 트렌치(400)를 형성한다.Specifically, after forming a pad oxide layer 200 or the like on the semiconductor substrate 100, a mask pattern 300 exposing a part of the surface of the semiconductor substrate 100 is formed. SiN film or the like is used as the mask pattern 300. Next, the trench 400 is formed by etching the exposed semiconductor substrate 100 using the mask pattern 300 as an etch mask.

이후에, 상기 트렌치의 내벽 등을 산화 공정 등으로 산화시켜 완화막(도시되지 않음) 등을 형성한다. 상기 완화막으로는 상기 산화 공정 등에 의해서 형성되는 실리콘 산화막 등을 이용한다. 상기 완화막은 상기 트렌치(400)를 형성하는 식각 공정에서 발생되는 손상막 등을 완화시키는 역할을 한다.Thereafter, the inner wall of the trench is oxidized by an oxidation process or the like to form a relaxed film (not shown). As the relaxed film, a silicon oxide film formed by the oxidation process or the like is used. The alleviation layer serves to alleviate a damage layer or the like generated in the etching process of forming the trench 400.

다음에, 상기 완화막 상에 상기 트렌치(400)의 내벽을 덮는 확산 방지막(510)을 형성할 수 있다. 확산 방지막(510)은 후속 공정에서 발생할 수 있는 트렌치(400)의 측벽을 이루는 반도체 기판(100)으로의 물질 이동 또는 확산을 방지하는 역할을 한다. 즉, 후속에 수행되는 스페이서막(spacer layer;도 4의 530) 또는 절연막(도 8의 570) 등으로부터 상기 반도체 기판(100)으로의 불순물 이동 또는 확산 등을 방지하는 역할을 상기 확산 방지막(510)은 수행한다. 따라서, SiN막 등과 같은 물질 이동 또는 확산을 방지할 수 있는 막질을 이용하여 상기 확산 방지막(510)을 형성한다.Next, a diffusion barrier 510 may be formed on the alleviation layer to cover the inner wall of the trench 400. The diffusion barrier 510 serves to prevent material migration or diffusion into the semiconductor substrate 100 forming the sidewalls of the trench 400, which may occur in a subsequent process. That is, the diffusion barrier layer 510 serves to prevent impurity movement or diffusion from the spacer layer 530 of FIG. 4 or the insulating film 570 of FIG. 8 to the semiconductor substrate 100. ). Therefore, the diffusion barrier 510 is formed using a film that can prevent material migration or diffusion such as a SiN film.

도 4는 트렌치(400)의 내벽을 덮는 스페이서막(530)을 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.4 schematically illustrates a step of forming a spacer layer 530 covering an inner wall of the trench 400.

구체적으로, 트렌치(400)의 내벽을 덮는, 즉, 상기 완화막 또는 확산 방지막(510) 상에 스페이서막(530)을 형성한다. 상기 스페이서막(530)은 후속 공정에서 기상 등으로 용이하게 배출되어 제거될 수 있는 막질로 형성된다. 예컨대, 비정질 탄소(amorphous carbon), 즉, 수소가 함유된 비정질 수화 탄소(amorphous C:H) 또는 불소가 함유된 비정질 불화 탄소(amorphous C:F) 등과 같은 비정질 탄소 등을 증착하여 상기 스페이서막(530)으로 이용한다.In detail, a spacer layer 530 is formed on the inner wall of the trench 400, that is, on the alleviation layer or the diffusion barrier layer 510. The spacer layer 530 is formed of a film that can be easily discharged and removed by a gaseous phase in a subsequent process. For example, the spacer layer may be formed by depositing amorphous carbon, that is, amorphous carbon such as hydrogen-containing amorphous C: H or fluorine-containing amorphous C: F. 530).

또는, 화학식1에 표기된 바와 같은 파릴렌(parylene), 화학식 2에 표기된 바와 같은 불화 파릴렌, 화학식 3에 표기된 바와 같은 폴리아릴이더(polyarylether), 화학식 4에 표기된 바와 같은 플루오로네이티드 폴리아릴이더(fluoronated polyarylether) 등과 같은 탄소를 함유한 유기 폴리머(organic polymer) 등을 CVD법 등으로 증착하여 스페이서막(530)을 형성한다.Or parylene as represented by formula (1), parylene fluoride as represented by formula (2), polyarylether as represented by formula (3), fluorinated polyaryl as represented by formula (4) An organic polymer containing carbon such as a fluoronated polyarylether or the like is deposited by CVD or the like to form a spacer film 530.

상기 유기 폴리머로는 화학식 5에 표기된 바와 같은 단량체(monomer)로부터 형성되는 폴리머 또는 실크(silk) 등을 이용할 수 있다.As the organic polymer, a polymer or silk formed from a monomer as shown in Chemical Formula 5 may be used.

상기한 바와 같은 비정질 탄소 또는 탄소를 함유하는 유기 폴리머 등으로 이루어지는 막질은 산화 공정 등에 의해서 기상, 예컨대 이산화 탄소 가스(CO2) 등으로 변환될 수 있다. 따라서, 후속의 스페이서(535)를 제거하는 공정에서 효과적으로 제거될 수 있다.The film formed of amorphous carbon or organic polymer containing carbon as described above can be converted into a gaseous phase such as carbon dioxide gas (CO 2 ) by an oxidation process or the like. Therefore, it can be effectively removed in the process of removing the subsequent spacer 535.

도 5는 스페이서막(530)을 패터닝하여 스페이서(533)를 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.5 schematically illustrates a step of patterning the spacer film 530 to form the spacer 533.

구체적으로, 스페이서막(530)을 이방성 식각 방법 등으로 트렌치(400)의 바닥면 또는 확산 방지막(510)이 노출될 때까지 패터닝한다. 이에 따라, 트렌치(400)의 측벽 부위, 보다 상세하게는 상기 트렌치(400)의 코너 부위에 상기 스페이서막(530)의 일부가 잔존하게 된다. 즉, 스페이서(533)가 형성된다.In detail, the spacer layer 530 is patterned by an anisotropic etching method until the bottom surface of the trench 400 or the diffusion barrier layer 510 is exposed. Accordingly, a part of the spacer layer 530 remains in the sidewall portion of the trench 400, more specifically, the corner portion of the trench 400. That is, the spacer 533 is formed.

도 6은 스페이서(533)를 덮는 제1절연막(550)을 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.6 schematically illustrates a step of forming the first insulating film 550 covering the spacer 533.

구체적으로, 스페이서(533)를 덮는 제1절연막(550)을 얇게 형성한다. 상기 제1절연막(550)을 형성한 이후에 상기 스페이서(533)를 기상(vapour phase or gas phase) 등으로 변화시켜 제거하는 공정을 진행한다. 이때, 상기 기상은 제1절연막(550)을 투과하거나 통과하여 배출되어 제거되어야 한다. 따라서, 상기 제1절연막(550)은 상기 기상에 대한 투과율이 높은 막질로 얇게 형성된다. 예컨대, CVD법 또는 바이어스 스퍼터링(bias sputtering)법 등으로 형성되는 실리콘 산화막 등을 상기 제1절연막(550)으로 이용한다. 일반적으로 투과율은 그 투과되는 경로의 함수이므로, 그 두께는 상기 스페이서(533)가 제거되었을 때 상기 제1절연막(550)의 형상이 변화하지 않고 지지될 수 있을 정도의 두께로 얇게 형성되는 것이 바람직하다.Specifically, the first insulating film 550 covering the spacer 533 is thinly formed. After the first insulating layer 550 is formed, the spacer 533 is changed to a vapor phase or a gas phase and removed. At this time, the gaseous phase must be removed by passing through or passing through the first insulating layer 550. Therefore, the first insulating layer 550 is thinly formed with a film having a high transmittance to the gas phase. For example, a silicon oxide film formed by a CVD method, a bias sputtering method, or the like is used as the first insulating film 550. In general, the transmittance is a function of the path through which it is transmitted. Therefore, the thickness of the first insulating layer 550 may be thin enough to be supported without changing the shape of the first insulating layer 550 when the spacer 533 is removed. Do.

도 7은 스페이서(533)를 제거하여 보이드(void;535)를 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.FIG. 7 schematically illustrates a step of removing the spacer 533 to form a void 535.

구체적으로, 제1절연막(550)이 형성된 결과물에 산화 공정을 수행한다. 예컨대, 산소 어닐링(O2annealing) 공정, 습식 산화(wet oxidation) 공정 또는 산소 플라즈마 처리(O2plasma treatment) 공정 등과 같이 산화 반응을 일으킬 수 있는 공정을 수행한다. 이와 같은 산화 공정에 의해서, 상기 스페이서(533)를 이루는 탄소를 함유하는 물질은 산화되어 기상으로 변환된다. 즉, 상기 비정질 탄소 또는 유기 폴리머는 산화되어 이산화 탄소(CO2) 등과 같은 산화물 가스 등의 기상으로 변환된다. 이와 같은 기상은 그 가스압 등에 의해서 상기 제1절연막(550)을 투과하여 외부로 배출된다. 이와 같이 스페이서(533)가 기화되어 제거되므로, 상기 스페이서(533)가 차지하던 공간은 빈 공간, 즉, 보이드(void;535)로 잔존하게 된다.In detail, an oxidation process is performed on a resultant in which the first insulating layer 550 is formed. For example, it performs a process that can lead to oxidation, such as oxygen annealing (O 2 annealing) process, the wet oxidation (wet oxidation) process or an oxygen plasma treatment (O 2 plasma treatment) step. By such an oxidation process, the carbon-containing material constituting the spacer 533 is oxidized and converted into a gaseous phase. That is, the amorphous carbon or organic polymer is oxidized and converted into a gaseous phase such as an oxide gas such as carbon dioxide (CO 2 ) or the like. The gaseous phase passes through the first insulating film 550 by the gas pressure and is discharged to the outside. Since the spacer 533 is vaporized and removed as described above, the space occupied by the spacer 533 is left as an empty space, that is, a void 535.

상기한 바와 같은 산화 공정에서 발생되는 기상은 제1절연막(550)을 투과하여 제거될 뿐만 아니라 하부의 반도체 기판(100)으로 이동될 수 있다. 이를 방지하기 위해서 상술한 바와 같이 확산 방지막(510)을 형성하여 트렌치(400)의 내벽을 상기 기상으로부터 보호한다. 상기 확산 방지막(500)은 SiN막 등과 같은 물질의 이동 또는 확산을 방지할 수 있을 정도로 치밀한 막질로 형성되므로 상기 기상의 반도체 기판(100)으로의 확산 등을 방지할 수 있다.The gaseous phase generated in the oxidation process as described above may be removed through the first insulating layer 550 and moved to the lower semiconductor substrate 100. In order to prevent this, the diffusion barrier 510 is formed as described above to protect the inner wall of the trench 400 from the gas phase. The diffusion barrier 500 is formed to be dense so as to prevent the movement or diffusion of a material, such as a SiN film, to prevent diffusion of the gas phase into the semiconductor substrate 100.

도 8은 제1절연막(550) 상에 제2절연막(570)을 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.8 schematically illustrates a step of forming the second insulating layer 570 on the first insulating layer 550.

구체적으로, 제1절연막(550) 상에 트렌치(400)를 채우는 제2절연막(570)을 형성한다. 예컨대, CVD법 등을 이용하여 실리콘 산화막 등을 증착하여 상기 트렌치(400)를 매몰한다. 다음에, 상기 제2절연막(570) 등을 평탄화하여 도 2에 도시된 바와 같은 절연막 패턴(500)을 형성한다. 즉, 상기 제1절연막(550) 및 제2절연막(570) 등으로 이루어지는 절연막을 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing;이하 "CMP"라 한다) 방법 등으로 평탄화한다.In detail, a second insulating layer 570 is formed on the first insulating layer 550 to fill the trench 400. For example, the trench 400 is buried by depositing a silicon oxide film or the like using a CVD method. Next, the second insulating film 570 and the like are planarized to form an insulating film pattern 500 as shown in FIG. 2. That is, the insulating film made of the first insulating film 550, the second insulating film 570, or the like is planarized by chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as "CMP") method.

상기 제2절연막(570)을 치밀화(densification)하는 단계를 더 수행할 수 있다. 이와 같은 치밀화화에 의해서 상기 제2절연막(570) 등의 막질 특성이 개선된다. 이와 같은 치밀화 공정 또는 상기 제2절연막(270)을 형성하는 공정에서 발생할 수 있는 스트레스 변화 등에 의한 트렌치(400)의 내벽을 이루는 반도체 기판(100)의 불량을 본 발명의 트렌치 소자 분리 구조의 실시예에서는 방지된다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 보이드(535)가 도입되고 있어, 상기한 공정 등에서 발생되는 스트레스를 완화 또는 완충시키는 역할을 구현할 수 있다. 이에 따라, 트렌치(400)의 내벽, 특히 코너 부위의 반도체 기판(100)에 크랙 또는 핏 등과 같은 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 반도체 장치가 구동될 때 정션 누설 전류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.Densification of the second insulating layer 570 may be further performed. Such densification improves the film quality of the second insulating film 570 and the like. In the trench isolation structure according to the present invention, the semiconductor substrate 100 forming the inner wall of the trench 400 may be damaged due to the stress change that may occur in the densification process or the process of forming the second insulating layer 270. Is prevented. That is, in the exemplary embodiment of the present invention, the void 535 is introduced, and thus, a role of alleviating or buffering the stress generated in the above-described process may be implemented. Accordingly, defects such as cracks or pits may be suppressed in the inner wall of the trench 400, particularly, the semiconductor substrate 100 in the corner portion. Therefore, it is possible to prevent the junction leakage current from occurring when the semiconductor device is driven.

도 9 내지 도 13은 본 발명에 따르는 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법의 제2실시예를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다.9 to 13 are cross-sectional views schematically illustrating a second embodiment of a method for fabricating a trench isolation structure according to the present invention.

제2실시예에서는 제1실시예에서와는 다른 방법으로 스페이서(533)를 형성한다. 또한, 제2실시예에서 제1실시예에서와 동일한 참조 부호는 동일한 요소를 나타낸다.In the second embodiment, the spacer 533 is formed by a method different from that in the first embodiment. Further, in the second embodiment, the same reference numerals as in the first embodiment denote the same elements.

도 9는 트렌치(400)의 내벽을 덮는 스페이서막(530) 및 제3절연막(540)을 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.9 schematically illustrates a process of forming a spacer layer 530 and a third insulating layer 540 covering an inner wall of the trench 400.

구체적으로, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 트렌치(400) 등을 형성한다. 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 트렌치(400)의 내벽을 덮는, 즉, 상기 완화막 또는 확산 방지막(510) 상에 스페이서막(530)을 형성한다. 즉, 스페이서막(530)은 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 기상 등으로 용이하게 배출되어 제거될 수 있는 막질, 예컨대, 비정질 탄소 또는 유기 폴리머 등이 증착되어 형성된다.Specifically, the trench 400 and the like are formed as described with reference to FIG. 3. As described with reference to FIG. 4, a spacer film 530 is formed on the inner wall of the trench 400, that is, on the relief layer or the diffusion barrier layer 510. That is, as described with reference to FIG. 4, the spacer film 530 is formed by depositing a film quality, for example, amorphous carbon or an organic polymer, which can be easily discharged and removed in the gas phase.

다음에, 상기 스페이서막(530)을 덮는 제3절연막(540)을 형성한다. 상기 제3절연막(540)은 도 5를 참조하여 설명한 제1절연막(550)을 형성하는 방법과 같은 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 예컨대, CVD법 또는 바이어스 스퍼터링법 등으로 실리콘 산화막 등을 얇게 형성하여 상기 제3절연막(540)으로 이용한다.Next, a third insulating film 540 is formed to cover the spacer film 530. The third insulating layer 540 may be formed using the same method as the method of forming the first insulating layer 550 described with reference to FIG. 5. For example, a thin silicon oxide film or the like is formed by the CVD method or the bias sputtering method to be used as the third insulating film 540.

도 10은 제3절연막(540) 및 스페이서막(530)을 패터닝하여 제3절연막 패턴(545) 및 스페이서(533)를 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.FIG. 10 schematically illustrates a step of forming the third insulating layer pattern 545 and the spacer 533 by patterning the third insulating layer 540 and the spacer layer 530.

구체적으로, 제3절연막(540) 및 스페이서막(530)을 이방성 식각 방법 등으로 상기 트렌치(400)의 바닥면 또는 확산 방지막(510)이 노출될 때까지 패터닝한다. 이에 따라, 트렌치(400)의 측벽 부위, 보다 상세하게는 상기 트렌치(400)의 코너 부위에 상기 스페이서막(530)의 일부가 잔존하게 된다. 즉, 스페이서(533)가 형성된다. 그리고, 상기 스페이서(533)의 일부를 노출하는 제3절연막 패턴(545)이 형성된다. 상기 제3절연막 패턴(545)이 형성됨에 따라, 상기 트렌치(400)의 측벽 부위, 예컨대, 코너 부위를 덮는 상기 스페이서(533)의 면적의 설정이 명확해진다. 그리고, 상기 면적을 제1실시예에서 보다 더 넓게 확보할 수 있다. 따라서, 이후에 형성되는 보이드(도 12의 535)에 의한 스트레스 완화 효과 또는 완충 효과가 영향을 미치는 반도체 기판(100)의 면적 또한 넓어진다. 따라서, 상기 스트레스 완화 효과 또는 완충 효과를 보다 효과적으로 구현할 수 있다.In detail, the third insulating layer 540 and the spacer layer 530 are patterned by anisotropic etching or the like until the bottom surface of the trench 400 or the diffusion barrier layer 510 is exposed. Accordingly, a part of the spacer layer 530 remains in the sidewall portion of the trench 400, more specifically, the corner portion of the trench 400. That is, the spacer 533 is formed. A third insulating film pattern 545 is formed to expose a portion of the spacer 533. As the third insulating layer pattern 545 is formed, the setting of the area of the spacer 533 covering the sidewall portion of the trench 400, for example, the corner portion, becomes clear. And, the area can be secured to be wider than in the first embodiment. Therefore, the area of the semiconductor substrate 100 to which the stress relaxation effect or the buffer effect by the voids formed later (535 in FIG. 12) is affected also increases. Therefore, the stress relaxation effect or the buffer effect can be more effectively implemented.

도 11은 스페이서(533) 및 제3절연막 패턴(545)을 덮는 제1절연막(550)을 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.FIG. 11 schematically illustrates a step of forming the first insulating layer 550 covering the spacer 533 and the third insulating layer pattern 545.

구체적으로, 스페이서(533) 및 제3절연막 패턴(545)을 덮는 제1절연막(550)을 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 얇게 형성한다. 즉, 스페이서(533)가 변환되어 발생하는 기상이 투과하거나 통과하여 배출될 수 있을 정도로 얇은 두께로 또는 막질 특성을 가지도록 상기 제1절연막(550)을 형성한다. 예컨대, CVD법 또는 바이어스 스퍼터링법 등으로 형성되는 실리콘 산화막 등을 상기 제1절연막(550)으로 이용한다.In detail, the first insulating layer 550 covering the spacer 533 and the third insulating layer pattern 545 is thinly formed as described with reference to FIG. 6. That is, the first insulating layer 550 is formed to have a thickness or a film quality such that the gaseous phase generated by the conversion of the spacer 533 is transmitted or passed through the discharge. For example, a silicon oxide film formed by the CVD method, the bias sputtering method, or the like is used as the first insulating film 550.

도 12는 스페이서(533)를 제거하여 보이드(void;535)를 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.FIG. 12 schematically illustrates a step of removing the spacer 533 to form a void 535.

구체적으로, 제1절연막(550)이 형성된 결과물에 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이 산화 공정을 수행하여 보이드(535)를 형성한다. 즉, 산소 어닐링 공정, 습식 산화 공정 또는 산소 플라즈마 처리 공정 등과 같이 산화 반응을 일으킬 수 있는 공정을 수행한다. 이와 같은 산화 공정에 의해서 상기 스페이서(533)를 이루는 탄소를 함유하는 물질은 산화되어 기상으로 변환된다. 즉, 상기 비정질 탄소 또는 유기 폴리머는 산화되어 이산화 탄소(CO2) 등과 같은 산화물 가스 등의 기상으로 변환된다. 이와 같은 기상은 그 가스압 등에 의해서 상기 제1절연막(550) 또는 제3절연막(545) 을 투과하여 외부로 배출된다. 이때, 상기 기상의 투과율은 투과되는 경로의 함수이므로 상기 제3절연막(545)을 투과하여 배출되는 양보다 상기 제1절연막(550)을 투과하여 배출되는 양이 많게된다. 이와 같이 스페이서(533)가 기화되어 제거되므로, 상기 스페이서(533)가 차지하던 공간은 빈 공간, 즉, 보이드(535)로 잔존하게 된다.Specifically, the void 535 is formed by performing an oxidation process on the resultant formed with the first insulating layer 550 as described with reference to FIG. 7. That is, a process capable of causing an oxidation reaction such as an oxygen annealing process, a wet oxidation process, or an oxygen plasma treatment process is performed. By the oxidation process, the carbon-containing material constituting the spacer 533 is oxidized and converted into a gaseous phase. That is, the amorphous carbon or organic polymer is oxidized and converted into a gaseous phase such as an oxide gas such as carbon dioxide (CO 2 ) or the like. The gaseous phase passes through the first insulating film 550 or the third insulating film 545 by the gas pressure and is discharged to the outside. In this case, the transmittance of the gaseous phase is a function of a path through which the gaseous phase transmits through the first insulating layer 550 more than the amount emitted through the third insulating layer 545. Since the spacer 533 is vaporized and removed as described above, the space occupied by the spacer 533 is left as an empty space, that is, the void 535.

도 13은 제1절연막(550) 상에 제2절연막(570)을 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다.FIG. 13 schematically illustrates a step of forming a second insulating film 570 on the first insulating film 550.

구체적으로, 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이 제1절연막(550) 상에 트렌치(400)를 채우는 제2절연막(570)을 형성한다. 예컨대, CVD법 등을 이용하여 실리콘 산화막 등을 증착하여 상기 트렌치(400)를 매몰한다. 다음에, 상기 제2절연막(570) 등을 평탄화하여 도 2에 도시된 바와 같은 절연막 패턴(500)을 형성한다. 즉, 상기 제1절연막(550), 제2절연막(570) 및 제3절연막 패턴(545) 등으로 이루어지는 절연막을 CMP 방법 등으로 평탄화한다.Specifically, as described with reference to FIG. 8, a second insulating layer 570 is formed on the first insulating layer 550 to fill the trench 400. For example, the trench 400 is buried by depositing a silicon oxide film or the like using a CVD method. Next, the second insulating film 570 and the like are planarized to form an insulating film pattern 500 as shown in FIG. 2. That is, the insulating film made of the first insulating film 550, the second insulating film 570, the third insulating film pattern 545, and the like is planarized by the CMP method or the like.

이후에, 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이 상기 제2절연막(570)을 치밀화하는 단계를 더 수행할 수 있다. 또한, 상기 치밀화 공정 또는 상기 제2절연막(270)을 형성하는 공정에서 발생할 수 있는 스트레스 변화 등에 의한 트렌치(400)의 내벽을 이루는 반도체 기판(100)의 불량을 방지할 수 있다. 따라서, 트렌치(400)의 내벽, 특히 코너 부위의 반도체 기판(100)에 크랙 또는 핏 등과 같은 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있어 반도체 장치가 구동될 때 정션 누설 전류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.Thereafter, as described with reference to FIG. 8, the densification of the second insulating layer 570 may be further performed. In addition, defects in the semiconductor substrate 100 forming the inner wall of the trench 400 may be prevented due to stress changes that may occur in the densification process or the process of forming the second insulating layer 270. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of defects such as cracks or pits in the inner wall of the trench 400, particularly the semiconductor substrate 100 at the corners, thereby preventing the generation of junction leakage current when the semiconductor device is driven. .

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해서 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.

상술한 본 발명에 따르면, 트렌치의 측벽에 탄소를 함유하는 유기 폴리머 또는 비정질 탄소 등으로 이루어지는 스페이서를 형성하고 제거하여 트렌치 측벽 등에 보이드를 형성하는 소자 분리막의 역할을 하는 절연막을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 절연막 및 상기 트렌치의 내벽을 이루는 반도체 기판의 열팽창율 차이 등에 따라 발생할 수 있는 스트레스 등을 완화 또는 완충시킬 수 있다. 따라서, 상기 스트레스 등에 의해서 트렌치의 측벽, 예컨대, 트렌치의 에지 또는 코너 부위 등에서 발생할 수 있는 크랙 또는 핏 등과 같은 불량을 억제할 수 있다. 따라서, 정션 누설 전류 등을 억제할 수 있어 반도체 장치의 전기적 특성을 개선할 수 있다.According to the present invention described above, an insulating film serving as an element isolation film for forming voids in the trench sidewall and the like may be formed by forming and removing a spacer made of an organic polymer containing carbon or amorphous carbon or the like on the sidewall of the trench. Accordingly, stress or the like, which may occur due to a difference in thermal expansion rate of the semiconductor substrate forming the inner wall of the insulating layer and the trench, may be alleviated or buffered. Therefore, defects such as cracks or pits that may occur in the sidewalls of the trenches, for example, the edges or corners of the trenches, may be suppressed by the stress or the like. Therefore, the junction leakage current and the like can be suppressed and the electrical characteristics of the semiconductor device can be improved.

Claims (18)

트렌치를 가지는 반도체 기판; 및A semiconductor substrate having a trench; And 상기 트렌치의 측벽 부위에 보이드를 형성하며 상기 트렌치를 채우는 절연막 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조.And an insulating layer pattern forming voids on the sidewalls of the trench and filling the trench. 제1항에 있어서, 상기 절연막 패턴 및 상기 보이드의 하부막으로 상기 트렌치의 내벽을 덮어 상기 반도체 기판으로의 물질 이동을 방지하는 확산 방지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조.The trench device isolation structure of claim 1, further comprising a diffusion barrier layer covering the inner wall of the trench with the insulating layer pattern and the lower layer of the void to prevent material movement to the semiconductor substrate. 제2항에 있어서, 상기 확산 방지막은 실리콘 질화막인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조.The trench isolation structure of claim 2, wherein the diffusion barrier is a silicon nitride film. 반도체 기판에 트렌치를 형성하는 단계;Forming a trench in the semiconductor substrate; 상기 트렌치의 측벽 부위에 비정질 탄소 또는 유기 폴리머로 스페이서를 형성하는 단계;Forming a spacer with amorphous carbon or an organic polymer in the sidewall portion of the trench; 상기 스페이서를 덮는 제1절연막을 형성하는 단계;Forming a first insulating layer covering the spacer; 상기 스페이서를 제거하여 상기 측벽 부위에 상기 트렌치의 측벽 부위 및 상기 제1절연막 사이의 공간으로 이루어지는 보이드를 형성하는 단계; 및Removing the spacers to form voids in the sidewalls, the voids comprising a space between the sidewalls of the trench and the first insulating layer; And 상기 제1절연막 상에 상기 트렌치를 채우는 제2절연막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.And forming a second insulating film filling the trench on the first insulating film. 제4항에 있어서, 상기 스페이서를 형성하는 단계 이전에5. The method of claim 4, prior to forming said spacers. 상기 트렌치의 내벽을 덮어 상기 반도체 기판으로의 물질 이동을 방지하는 확산 방지막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.Forming a diffusion barrier layer covering the inner wall of the trench to prevent material movement to the semiconductor substrate. 제5항에 있어서, 상기 확산 방지막은 실리콘 질화막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.6. The method of claim 5, wherein the diffusion barrier is formed of a silicon nitride film. 제4항에 있어서, 상기 스페이서를 형성하는 단계는The method of claim 4, wherein forming the spacer 상기 트렌치의 내벽을 덮는 스페이서막을 형성하는 단계; 및Forming a spacer film covering an inner wall of the trench; And 상기 스페이서막을 이방성 식각 방법으로 패터닝하여 상기 트렌치의 측벽 부위에 잔존하는 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.Patterning the spacer film by an anisotropic etching method to form a spacer remaining on sidewalls of the trench. 제4항에 있어서, 상기 유기 폴리머는 아래 표기된 화학식5의 단량체The monomer of claim 4, wherein the organic polymer is represented by <화학식5><Formula 5> 로부터 형성되는 폴리머, 파릴렌, 불화 파릴렌, 폴리아릴이더, 실크 및 플루오로네이티드 폴리아릴이더로 이루어지는 일군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.A method for producing a trench device isolation structure for a semiconductor device, characterized in that it is any one selected from the group consisting of polymers, parylene, parylene fluoride, polyarylides, silks and fluorinated polyarylides. 제4항에 있어서, 상기 비정질 탄소는 비정질 수화 탄소 및 비정질 불화 탄소로 이루어지는 일군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.The method of claim 4, wherein the amorphous carbon is any one selected from the group consisting of amorphous hydrated carbon and amorphous fluorinated carbon. 제4항에 있어서, 상기 스페이서를 제거하는 단계는The method of claim 4, wherein removing the spacers 상기 제1절연막이 형성된 결과물에 산화 공정을 수행하여 상기 비정질 탄소 또는 상기 유기 폴리머를 산화시켜 상기 산화에 의한 기상을 상기 제1절연막을 투과하여 배출하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.And a step of oxidizing the amorphous carbon or the organic polymer by performing an oxidation process on the resultant in which the first insulating film is formed, and discharging the gaseous phase by the oxidation through the first insulating film. Device isolation structure manufacturing method. 제10항에 있어서, 상기 산화 공정은The method of claim 10, wherein the oxidation process 산소 어닐링 공정, 습식 산화 공정 및 산소 플라즈마 처리 공정으로 이루어지는 일군에서 선택되는 어느 한 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.A method for manufacturing a trench element isolation structure for a semiconductor device, characterized in that the step is any one selected from the group consisting of an oxygen annealing step, a wet oxidation step, and an oxygen plasma treatment step. 제4항에 있어서, 상기 제2절연막을 형성하는 단계 이후에The method of claim 4, after the forming of the second insulating layer 상기 제2절연막을 치밀화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.And densifying the second insulating layer. 반도체 기판에 트렌치를 형성하는 단계;Forming a trench in the semiconductor substrate; 탄소를 포함하는 유기 폴리머 또는 비정질 탄소로 상기 트렌치의 측벽을 덮는 스페이서막을 형성하는 단계;Forming a spacer film covering the sidewalls of the trench with organic polymer or amorphous carbon including carbon; 상기 스페이서막을 덮는 제3절연막을 형성하는 단계;Forming a third insulating film covering the spacer film; 상기 제3절연막 및 상기 스페이서막을 패터닝하여 상기 트렌치의 측벽 부위에 스페이서 및 상기 스페이서의 일부를 노출하는 제3절연막 패턴을 형성하는 단계;Patterning the third insulating layer and the spacer layer to form a third insulating layer pattern exposing the spacer and a portion of the spacer on a sidewall portion of the trench; 상기 노출되는 스페이서 및 제3절연막 패턴을 덮는 제1절연막을 형성하는 단계;Forming a first insulating layer covering the exposed spacers and the third insulating layer pattern; 상기 스페이서를 제거하여 상기 트렌치의 측벽 부위에 상기 트렌치의 측벽 및 상기 제3절연막 패턴 사이의 공간으로 이루어지는 보이드를 형성하는 단계; 및Removing the spacers to form voids on the sidewalls of the trench, the voids formed between the sidewalls of the trench and the third insulating layer pattern; And 상기 제1절연막 상에 상기 트렌치를 채우는 제2절연막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.And forming a second insulating film filling the trench on the first insulating film. 제13항에 있어서, 상기 스페이서막을 형성하는 단계 이전에15. The method of claim 13, prior to forming the spacer film. 상기 트렌치의 내벽을 덮어 상기 반도체 기판으로의 물질 이동을 방지하는 확산 방지막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.Forming a diffusion barrier layer covering the inner wall of the trench to prevent material movement to the semiconductor substrate. 제14항에 있어서, 상기 확산 방지막은 실리콘 질화막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.15. The method of claim 14, wherein the diffusion barrier is formed of a silicon nitride film. 제13항에 있어서, 상기 스페이서를 제거하는 단계는The method of claim 13, wherein removing the spacers 상기 제1절연막이 형성된 결과물에 산화 공정을 수행하여 상기 비정질 탄소 또는 상기 유기 폴리머를 산화시켜 상기 산화에 의한 기상을 상기 제1절연막을 투과하여 배출하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 제조 구조 방법.And a step of oxidizing the amorphous carbon or the organic polymer by performing an oxidation process on the resultant in which the first insulating film is formed, and discharging the gaseous phase by the oxidation through the first insulating film. Device isolation fabrication structure method. 제16항에 있어서, 상기 산화 공정은The method of claim 16, wherein the oxidation process 산소 어닐링 공정, 습식 산화 공정 및 산소 플라즈마 처리 공정으로 이루어지는 일군에서 선택되는 어느 한 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.A method for manufacturing a trench element isolation structure for a semiconductor device, characterized in that the step is any one selected from the group consisting of an oxygen annealing step, a wet oxidation step, and an oxygen plasma treatment step. 제13항에 있어서, 상기 제2절연막을 형성하는 단계 이후에The method of claim 13, after the forming of the second insulating film 상기 제2절연막을 치밀화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 트렌치 소자 분리 구조 제조 방법.And densifying the second insulating layer.
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