KR20000008301A - Method of fabricating trench isolation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 트렌치 격리(trench isolation)의 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing trench isolation.
소자(device)의 구성에 있어서 가장 기본이 되는 트랜지스터(transistor)의 특성이나 신뢰성(reliability)은 셀(cell)과 필드(field)의 격리(isolation)와 밀접한 관계를 갖는다.The characteristics and reliability of transistors, which are the basis of device construction, are closely related to the isolation of cells and fields.
격리는 셀과 필드를 효과적으로 분리시킴으로써, 소자의 동작시에 소자와 소자 사이의 완전한 격리를 이루고 누설 전류가 발생되지 않도록 하는 역할을 한다. 그러므로, 셀과 필드의 충분한 격리가 이루어지지 않을 경우, 누설 전류에 의한 소자의 신뢰성 저하를 가져오게 된다.Isolation effectively isolates the cell from the field, thereby ensuring complete isolation between the device and the device during operation, preventing leakage currents. Therefore, if sufficient isolation between the cell and the field is not achieved, the reliability of the device is caused by leakage current.
트렌치 격리 방법은 기존의 LOCOS(local oxidation of silicon) 격리의 버드 빅(bird's beak)으로 인한 미세 패턴(pattern)에서의 격리 한계를 극복하고자 최근의 256M DRAM, 1G DRAM 등의 고집적 소자에서 주로 사용되어 지고 있는 격리 기술이다.Trench isolation method is mainly used in high-density devices such as 256M DRAM and 1G DRAM to overcome the isolation limit in the micropattern due to the bird's beak of the existing local oxidation of silicon (LOCOS) isolation. It is losing isolation technology.
상기 트렌치 격리 방법은 필드 영역을 산화시켜 엑티브(active)와 엑티브를 절연시켰던 기존의 LOCOS 계열의 격리와는 달리, 실리콘 기판을 직접 식각한 후 CVD(chemical vapor deposition) 산화막을 증착 하여 트렌치를 채우고 CMP(chemical mechanical polishing)를 통해 평탄화(planarization) 시킴으로써 소자 격리를 이루는 기술이다.Unlike the conventional LOCOS-based isolation method in which the active region is insulated from the active region by oxidizing the field region, the trench isolation method directly etches a silicon substrate and deposits a chemical vapor deposition (CVD) oxide layer to fill the trench, and then CMP. It is a technology to achieve device isolation by planarization through chemical mechanical polishing.
그러나, 트렌치 격리의 경우, 미세 패턴에서의 격리에 효과적이라는 장점을 갖고 있으나, 스트레스(stress)에 취약한 구조를 갖고 있어 디스로케이션(dislocation) 등에 의한 누설 및 얕은 피트(shallow pit) 등이 발생되어 격리 특성이 저하되는 문제점이 발생된다. 상기 디스로케이션은 트렌치 식각 후 후속 CVD 산화막의 증착 및 어닐링(annealing) 과정에서의 써멀 버짓(thermal budget)과, CVD 산화막 증착 중 O2 가스의 확산(diffusion)으로 인해 트렌치 내의 실리콘 즉, 트렌치 내벽이 산화되면서 발생되는 부피 팽창으로 인한 스트레스에 의해 주로 발생되는 것으로 알려져 있다. 이러한 문제점을 개선하고자, 현재 트렌치 격리 공정에서는 트렌치 식각 후 얇은 실리콘 질화막(이하 'SiN'이라 함) 라이너(liner)를 사용함으로써 CVD 산화막 증착 중 O2의 확산을 방지하여 트렌치 측벽 산화에 의한 스트레스를 방지하는 방법이 도입되어 사용되고 있다.However, trench isolation has the advantage of being effective for isolation in fine patterns, but has a structure that is vulnerable to stress, resulting in leakage and shallow pit due to dislocation, etc. The problem that a characteristic falls is produced. The disposition may be performed by thermal budgeting during the subsequent deposition and annealing of the CVD oxide layer after the trench etching, and by the diffusion of O 2 gas during deposition of the CVD oxide layer, that is, the silicon in the trench, that is, the inner wall of the trench is oxidized. It is known that it is mainly caused by the stress caused by volume expansion. In order to improve this problem, current trench isolation process uses a thin silicon nitride film (hereinafter referred to as 'SiN') liner after the trench etching to prevent the diffusion of O2 during CVD oxide deposition to prevent stress caused by trench sidewall oxidation This method is introduced and used.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 트렌치 격리 제조 방법의 공정들을 순차적으로 보여주는 흐름도이다.1A-1C are flow diagrams illustrating in sequence the processes of a conventional trench isolation manufacturing method.
도 1a를 참조하면, 종래의 트렌치 격리 제조 방법은, 먼저 반도체 기판(1) 상에 패드 산화막(pad oxide)(도면에 미도시)을 사이에 두고 트렌치 식각 마스크(2)가 형성된다. 상기 트렌치 식각 마스크(2)는 일반적으로 SiN 으로 형성된다. 상기 트렌치 식각 마스크(2)를 사용하여 반도체 기판(1)이 식각 되어 트렌치(4)가 형성된다. 상기 트렌치(4)의 하부면 및 양측벽 즉, 트렌치 내벽을 포함하여 트렌치 식각 마스크(2) 상에 트렌치 내벽의 산화를 방지하기 위한 SiN 라이너(6)가 증착 된다. 상기 SiN 라이너(6) 증착 공정 전에 트렌치 식각시 발생된 실리콘 손상층(damage layer)을 제거하기 위한 산화 공정이 더 수행될 수 있다.Referring to FIG. 1A, in the conventional trench isolation manufacturing method, a trench etch mask 2 is formed on a semiconductor substrate 1 with a pad oxide (not shown) interposed therebetween. The trench etch mask 2 is generally formed of SiN. The semiconductor substrate 1 is etched using the trench etch mask 2 to form the trench 4. A SiN liner 6 is deposited on the trench etch mask 2 to prevent oxidation of the inner wall of the trench, including the lower surface and both side walls of the trench 4, that is, the inner wall of the trench. Before the SiN liner 6 deposition process, an oxidation process may be further performed to remove the silicon damage layer generated during the trench etching.
상기 SiN 라이너(6) 상에 상기 트렌치(4)를 완전히 채울 때까지 트렌치 격리막(8)이 증착 된다. 상기 트렌치 격리막(8)은 통상 USG(undoped silicate glass)막이 사용된다.Trench isolation layer 8 is deposited until the trench 4 is completely filled on the SiN liner 6. The trench isolation film 8 is typically a USG (undoped silicate glass) film.
도 1b에 있어서, 상기 트렌치 식각 마스크(2)의 상부 표면이 노출될 때까지 트렌치 격리막(8)이 CMP 공정 등으로 평탄화 식각 된다. 이때, 상기 트렌치 식각 마스크(2) 뿐아니라, 트렌치 에지 부위의 SiN 라이너(6)도 노출된다.In FIG. 1B, the trench isolation layer 8 is planarized etched by a CMP process or the like until the upper surface of the trench etch mask 2 is exposed. In this case, not only the trench etching mask 2 but also the SiN liner 6 of the trench edge portion is exposed.
마지막으로, 상기 트렌치 식각 마스크(2)가 인산 스트립(phosphoric acid strip) 공정에 의해 제거되면 도 1c에 도시된 바와 같이, 트렌치 격리(10)가 완성된다.Finally, when the trench etch mask 2 is removed by a phosphoric acid strip process, trench isolation 10 is completed, as shown in FIG. 1C.
그러나, 상기 인산 스트립 공정시 상기 SiN 라이너(6)의 일부가 동시에 식각 되어 참조 번호 11과 같이, 트렌치 격리(10)의 에지 부위에 덴트(dent)가 발생된다. 이러한 덴트(11)는 엑티브와 필드 사이가 약 325Å 정도 벌어진 형태로 나타난다.(참조 부호 'a') 이와 같은 덴트(11)의 발생은 소자의 리프레시(refresh) 특성을 저하시키거나 후속 게이트 폴리 식각시에 덴트 부위 사이의 폴리 잔류물(poly residue)로 인해 게이트 브리지를 유발하는 문제점이 발생된다.However, during the phosphate strip process, a portion of the SiN liner 6 is simultaneously etched to generate dents at the edge portions of the trench isolation 10, as indicated by reference numeral 11. This dent 11 appears to be about 325 mm between the active and the field (reference numeral 'a'). The occurrence of this dent 11 degrades the refresh characteristics of the device or the subsequent gate poly etching. The poly residue between the dent sites in Si is a problem that causes the gate bridge.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 트렌치 격리 에지 부위의 덴트 발생에 따른 게이트 브리지를 방지할 수 있는 트렌치 격리의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a method of manufacturing trench isolation, which can prevent a gate bridge due to dent generation of trench isolation edge portions.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 트렌치 격리 제조 방법의 공정들을 순차적으로 보여주는 흐름도;1A-1C are flow diagrams sequentially illustrating the processes of a conventional trench isolation manufacturing method.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 트렌치 격리 제조 방법의 공정들을 순차적으로 보여주는 흐름도.2A-2C are flow diagrams showing in sequence the processes of a trench isolation manufacturing method in accordance with an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1, 100 : 반도체 기판 2, 102 : 트렌치 식각 마스크1, 100: semiconductor substrate 2, 102: trench etching mask
4, 104 : 트렌치 6, 106 : SiN 라이너4, 104: trench 6, 106: SiN liner
8, 108 : 트렌치 격리막 10, 112 : 트렌치 격리8, 108: trench isolation 10, 112: trench isolation
110 : 필링 절연막 110a : 절연막 스페이서110: peeling insulating film 110a: insulating film spacer
(구성)(Configuration)
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 트렌치 격리의 제조 방법은, 반도체 기판 상에 트렌치 격리 영역을 정의하기 위한 트렌치 식각 마스크를 형성하는 단계; 상기 트렌치 식각 마스크를 사용하여 반도체 기판을 식각 하여 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치 내벽의 산화를 방지하기 위한 물질층을 형성하는 단계; 상기 물질층 상에 상기 트렌치를 완전히 채울 때까지 트렌치 격리막을 형성하는 단계; 상기 트렌치 식각 마스크의 상부 표면이 노출될 때까지 상기 트렌치 격리막 및 물질층을 평탄화 식각 하는 단계; 상기 트렌치 식각 마스크를 제거하는 단계; 및 상기 트렌치 격리막의 양측벽에 절연층 스페이서를 형성하는 단계를 포함한다.According to the present invention for achieving the above object, a method of manufacturing a trench isolation, forming a trench etching mask for defining a trench isolation region on a semiconductor substrate; Etching the semiconductor substrate using the trench etching mask to form a trench; Forming a material layer to prevent oxidation of the inner wall of the trench; Forming a trench isolation layer over the material layer until the trench is completely filled; Planar etching the trench isolation layer and the material layer until the top surface of the trench etching mask is exposed; Removing the trench etch mask; And forming insulating layer spacers on both sidewalls of the trench isolation layer.
이 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 절연층 스페이서 형성 단계는, 상기 트렌치 격리막을 포함하여 반도체 기판 전면에 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 트렌치 양측의 반도체 기판의 상부 표면이 노출될 때까지 절연층을 에치 백 공정으로 식각 하는 단계를 포함한다.In a preferred embodiment of the method, the forming of the insulating layer spacer may include forming an insulating layer on the entire surface of the semiconductor substrate including the trench isolation layer; And etching the insulating layer by an etch back process until the upper surface of the semiconductor substrate on both sides of the trench is exposed.
(작용)(Action)
도 2c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신규한 트렌치 격리의 제조 방법은, 트렌치 식각 마스크가 제거된 후, 트렌치 격리막의 양측벽에 고온 산화막에 의한 스페이서가 형성된다. 이로써, 트렌치 격리의 에지 부위에 발생되는 덴트를 제거할 수 있고, 따라서 후속 게이트 폴리 형성시 덴트 부위에 폴리가 잔류하여 발생되는 게이트 브리지를 방지할 수 있다.Referring to FIG. 2C, in the novel trench isolation method according to an embodiment of the present invention, after the trench etching mask is removed, spacers formed by high temperature oxide layers are formed on both sidewalls of the trench isolation layer. This makes it possible to eliminate the dents generated at the edge portions of the trench isolation and thus prevent gate bridges caused by the poly remaining in the dent portions during subsequent gate poly formation.
(실시예)(Example)
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 트렌치 격리 제조 방법의 공정들을 순차적으로 보여주는 흐름도이다.2A-2C are flow diagrams illustrating in sequence processes of a trench isolation manufacturing method in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 트렌치 격리 제조 방법은, 먼저 반도체 기판(100) 상에 패드 산화막(도면에 미도시)을 사이에 두고 트렌치 식각 마스크(102)가 형성된다. 상기 트렌치 식각 마스크(102)는 일반적으로 SiN 으로 형성된다. 상기 트렌치 식각 마스크(102)를 사용하여 반도체 기판(100)이 식각 되어 트렌치(104)가 형성된다. 상기 트렌치(104)의 하부면 및 양측벽 즉, 트렌치 내벽을 포함하여 트렌치 식각 마스크(102) 상에 트렌치 내벽의 산화를 방지하기 위한 SiN 라이너(106)가 증착 된다. 상기 SiN 라이너(106) 증착 공정 전에 트렌치 식각시 발생된 실리콘 손상층(damage layer)을 제거하기 위한 산화 공정이 더 수행될 수 있다.Referring to FIG. 2A, in the trench isolation manufacturing method according to the embodiment of the present invention, a trench etching mask 102 is formed on a semiconductor substrate 100 with a pad oxide film (not shown) interposed therebetween. The trench etch mask 102 is typically formed of SiN. The semiconductor substrate 100 is etched using the trench etch mask 102 to form the trench 104. A SiN liner 106 is deposited on the trench etch mask 102 to prevent oxidation of the trench inner wall, including the bottom surface and both side walls of the trench 104, that is, the trench inner wall. An oxidation process may be further performed to remove the silicon damage layer generated during the trench etching before the SiN liner 106 deposition process.
상기 SiN 라이너(106) 상에 상기 트렌치(104)를 완전히 채울 때까지 트렌치 격리막(108)이 증착 된다. 상기 트렌치 격리막(108)은 통상 USG(undoped silicate glass)막이 사용된다.Trench isolation layer 108 is deposited until the trench 104 is completely filled on the SiN liner 106. The trench isolation 108 is typically a USG (undoped silicate glass) film.
상기 트렌치 식각 마스크(102)의 상부 표면이 노출될 때까지 트렌치 격리막(108)이 CMP 공정 등으로 평탄화 식각된 후, 상기 트렌치 식각 마스크(102)가 인산 스트립(phosphoric acid strip) 공정에 의해 제거된다.After the trench isolation layer 108 is flattened by a CMP process or the like until the upper surface of the trench etch mask 102 is exposed, the trench etch mask 102 is removed by a phosphoric acid strip process. .
이때, 상기 인산 스트립 공정시 상기 SiN 라이너(106)의 일부가 동시에 식각 되어 참조 번호 109와 같이, 트렌치(104)와 트렌치 격리막(108)의 경계 부위에 덴트(dent)가 발생된다.At this time, a portion of the SiN liner 106 is simultaneously etched during the phosphoric acid strip process, so that dents are generated at the boundary between the trench 104 and the trench isolation layer 108 as shown by reference numeral 109.
따라서, 도 2b에서와 같이, 상기 덴트(109)를 필링(filling) 하기 위해서 반도체 기판(100) 전면에 본 발명에 따른 신규한 필링 절연막(110)이 증착 된다. 상기 필링 절연막(110)은 상기 덴트(109)를 필링하기에 충분한 두께 예를 들어, 엑티브와 필드 사이가 약 325Å 정도 벌어진 경우, 300Å 내지 400Å의 두께 범위 내로 증착 된다.Therefore, as shown in FIG. 2B, a novel filling insulating layer 110 according to the present invention is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 100 to fill the dent 109. The peeling insulating layer 110 is deposited to a thickness sufficient to fill the dent 109, for example, when the gap between the active and the field is about 325 mm 3 to 300 mm to 400 mm.
상기 필링 절연막(110)은 상기 덴트(109)를 효과적으로 필링시키면서 후속 세정 공정에서 그 식각량이 적은 막질이 바람직하며 예를 들어, 고온 산화막(high temperature oxide)이 사용된다.The peeling insulating layer 110 is preferably a film having a small etching amount in the subsequent cleaning process while effectively filling the dent 109, for example, a high temperature oxide is used.
마지막으로, 상기 트렌치 양측의 반도체 기판(100)(엑티브)의 상부 표면이 노출될 때까지 필링 절연막(110)이 에치 백(etch-back) 공정 등으로 건식 식각 된다. 그러면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 트렌치 격리막(108)의 양측에 절연막 스페이서(110a)가 형성되고, 이로써 본 발명에 따른 덴트를 갖지 않는 트렌치 격리(112)가 완성된다.Finally, the peeling insulating layer 110 is dry-etched by an etch-back process until the upper surface of the semiconductor substrate 100 (active) on both sides of the trench is exposed. Then, as shown in FIG. 2C, insulating film spacers 110a are formed on both sides of the trench isolation film 108, thereby completing trench isolation 112 having no dent according to the present invention.
본 발명은 트렌치 격리의 에지 부위에 발생되는 덴트를 제거할 수 있고, 따라서 후속 게이트 폴리 형성시 덴트 부위에 폴리가 잔류하여 발생되는 게이트 브리지를 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention can eliminate the dents generated at the edge portion of the trench isolation, thus preventing the gate bridge caused by the residual poly in the dent portion during subsequent gate poly formation.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019980028045A KR20000008301A (en) | 1998-07-11 | 1998-07-11 | Method of fabricating trench isolation |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1019980028045A KR20000008301A (en) | 1998-07-11 | 1998-07-11 | Method of fabricating trench isolation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR20000008301A true KR20000008301A (en) | 2000-02-07 |
Family
ID=19543889
Family Applications (1)
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KR1019980028045A KR20000008301A (en) | 1998-07-11 | 1998-07-11 | Method of fabricating trench isolation |
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KR (1) | KR20000008301A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100652359B1 (en) * | 2000-08-18 | 2006-11-30 | 삼성전자주식회사 | Manufacturing method of semiconductor device improved in profile of metal silicide film |
KR100921329B1 (en) * | 2002-12-20 | 2009-10-13 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Method of forming an isolation layer in a semiconductor device |
-
1998
- 1998-07-11 KR KR1019980028045A patent/KR20000008301A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100652359B1 (en) * | 2000-08-18 | 2006-11-30 | 삼성전자주식회사 | Manufacturing method of semiconductor device improved in profile of metal silicide film |
KR100921329B1 (en) * | 2002-12-20 | 2009-10-13 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Method of forming an isolation layer in a semiconductor device |
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