KR20020030901A - Trench isolation structure and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 넓은 폭을 갖는 트렌치 영역에서 발생하는 디싱(dishing) 현상을 방지할 수 있는 트렌치 소자분리 구조 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a trench isolation structure and a method for manufacturing the same, which can prevent dishing from occurring in a wide trench region.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라, 활성 영역을 한정하는 트렌치 소자분리막을 형성하는 데 있어서, 트렌치의 깊이는 증가하고 폭은 점점 감소하고 있는 추세이다. 이와 같이 트렌치의 종횡비가 증가함에 따라, 트렌치 내부를 절연막으로 채우는 공정에서 트렌치 내부에 보이드가 생성되는 문제가 발생한다.As the degree of integration of semiconductor devices increases, the depth of trenches increases and the width gradually decreases in forming trench isolation layers that define active regions. As the aspect ratio of the trench increases, a problem occurs in that voids are generated in the trench in the process of filling the trench with an insulating layer.
이를 개선하기 위하여, 트렌치의 하부를 갭 필링(gap filling) 특성이 우수한 절연막으로 채운 후 절연 특성이 우수한 절연막을 추가로 형성하여 트렌치를 채우는 방법이 사용되고 있다. 예컨대, 절연 특성은 작으나 갭 필링 특성이 매우 우수한 폴리실리콘막 또는 비정질 실리콘막으로 트렌치의 하부를 채우고, 종횡비가 작아진 트렌치의 나머지 부분은 절연 특성이 우수한 산화막으로 채운다. 그러면, 종횡비가 큰 경우에도 트렌치의 내부를 보이드 없이 채울 수 있게 된다.In order to improve this, a method of filling the trench by filling the lower portion of the trench with an insulating film having excellent gap filling characteristics and further forming an insulating film having excellent insulating characteristics is used. For example, the lower portion of the trench is filled with a polysilicon film or an amorphous silicon film having a small insulating property but excellent gap filling property, and the remaining portion of the trench having a smaller aspect ratio is filled with an oxide film having excellent insulating property. This makes it possible to fill the inside of the trench without voids even when the aspect ratio is large.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 종래 기술의 문제점을 설명한다.Hereinafter, the problems of the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1g는 종래 기술에 의한 트렌치 소자분리 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a trench isolation method according to the prior art.
도 1a를 참조하면, 반도체 기판(100) 전면에 패드 산화막(103) 및 실리콘 질화막(104)을 차례로 형성한다. 패드 산화막(103)은 반도체 기판(100)에 가해지는 스트레스를 완화시키는 역할을 하며, 실리콘 질화막(104)은 트렌치를 형성하는 후속 공정에서 식각마스크로 사용된다. 실리콘 질화막(104) 및 패드 산화막(103)을 차례로 패터닝하여 트렌치를 형성하기 위한 식각마스크 패턴(105)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, a pad oxide film 103 and a silicon nitride film 104 are sequentially formed on an entire surface of the semiconductor substrate 100. The pad oxide film 103 serves to relieve stress applied to the semiconductor substrate 100, and the silicon nitride film 104 is used as an etching mask in a subsequent process of forming a trench. The silicon nitride film 104 and the pad oxide film 103 are sequentially patterned to form an etching mask pattern 105 for forming a trench.
도 1b를 참조하면, 식각마스크 패턴(105)을 식각마스크로 사용하여 반도체 기판(100)을 건식 식각하여 제 1 트렌치(106a) 및 제 1 트렌치(106a)에 비해 상대적으로 폭이 넓은 제 2 트렌치(106b)를 형성한다. 제 1 및 제 2 트렌치(106a,106b)의 내벽에 트렌치를 형성할 때 발생한 식각 손상을 치유하기 위한 산화막 라이너(108)를 형성한다.Referring to FIG. 1B, the second trench may be relatively wider than the first trench 106a and the first trench 106a by dry etching the semiconductor substrate 100 using the etching mask pattern 105 as an etching mask. Form 106b. An oxide liner 108 is formed to cure the etching damage caused when the trenches are formed in the inner walls of the first and second trenches 106a and 106b.
도 1c를 참조하면, 산화막 라이너(108)가 형성된 결과물 전면에 제 1 트렌치(106a)를 채우도록 제 1 매립막(110)을 형성한다. 제 1 매립막(110)은 갭 필링 특성이 우수한 물질, 예를 들어 폴리실리콘막으로 형성한다. 제 1 트렌치(106a)와 제 2 트렌치(106b)의 종횡비가 다르므로, 제 1 트렌치(106a)의 내부는 제 1 매립막(110)으로 채워지는 반면에 제 2 트렌치(106b)의 내부는 제 1 매립막(110)으로 채워지지 않는다.Referring to FIG. 1C, the first buried film 110 is formed to fill the first trench 106a on the entire surface of the resultant in which the oxide liner 108 is formed. The first buried film 110 is formed of a material having excellent gap filling properties, for example, a polysilicon film. Since the aspect ratios of the first trenches 106a and the second trenches 106b are different, the inside of the first trenches 106a is filled with the first buried film 110, while the inside of the second trenches 106b is formed in the first trench 106a. 1 It is not filled with the buried film (110).
도 1d를 참조하면, 제 1 트렌치(106a) 내부에 형성된 제 1 매립막(110)의 상부면이 반도체 기판(100)의 상부면보다 낮아지도록 제 1 매립막(110)을 식각한다. 그러면, 제 1 트렌치(106a) 내에는 트렌치(106a)의 하부를 채우는 제 1 매립막 패턴(110a)이 형성되고, 제 2 트렌치(106b) 내에는 트렌치(106b)의 측벽에만 스페이서 형태의 제 1 매립막 패턴(110b)이 형성된다.Referring to FIG. 1D, the first buried film 110 is etched such that an upper surface of the first buried film 110 formed in the first trench 106a is lower than an upper surface of the semiconductor substrate 100. Then, the first buried film pattern 110a filling the lower portion of the trench 106a is formed in the first trench 106a, and the first spacer in the form of a spacer is formed only in the sidewall of the trench 106b in the second trench 106b. A buried film pattern 110b is formed.
도 1e를 참조하면, 제 1 매립막 패턴(110a, 110b)이 형성된 결과물 상에 제 1 및 제 2 트렌치(106a, 106b)를 채우도록 절연 특성이 우수한 제 2 매립막(113)을 형성한다. 이때, 제 1 트렌치(106a)의 하부는 제 1 매립막(110a)으로 채워져있는 반면에 제 2 트렌치(106b)의 내부에는 스페이서 형태의 제 1 매립막 패턴(110b)이형성되어 있으므로, 제 2 매립막(113)을 형성하면 제 2 트렌치(106b) 영역의 상부면이 제 1 트렌치(106a) 영역에 비해 상대적으로 낮아지게 된다.Referring to FIG. 1E, a second buried film 113 having excellent insulating properties is formed on the resultant on which the first buried film patterns 110a and 110b are formed to fill the first and second trenches 106a and 106b. In this case, the lower portion of the first trench 106a is filled with the first buried film 110a, whereas the first buried film pattern 110b in the form of a spacer is formed inside the second trench 106b, so that the second buried When the film 113 is formed, the upper surface of the second trench 106b region is relatively lower than the first trench 106a region.
도 1f를 참조하면, 식각마스크 패턴(105)이 노출될 때까지 제 2 매립막(113)을 CMP(chemical mechanical polishing) 공정 등으로 평탄화 식각한다. 이때, 제 1 트렌치(106a) 및 제 2 트렌치(106b) 영역 간의 단차가 심하므로, 평탄화 식각 후 제 2 트렌치(106b) 영역이 움푹 패이는 디싱(dishing) 현상이 발생하게 된다.Referring to FIG. 1F, the second buried film 113 is planarized etched by a chemical mechanical polishing (CMP) process or the like until the etching mask pattern 105 is exposed. At this time, since the step difference between the regions of the first trench 106a and the second trench 106b is severe, a dishing phenomenon occurs in which the region of the second trench 106b is recessed after the planarization etching.
도 1g를 참조하면, 반도체 기판(100) 상의 식각마스크 패턴(105)을 습식 식각으로 제거하여 제 1 및 제 2 트렌치(106a,106b) 내부의 소자분리막(120a,120b)을 형성한다. 제 1 트렌치(106a) 내부에는 우수한 프로파일을 갖는 소자분리막(120a)이 형성되는 반면에 제 2 트렌치(106b)의 내부에는 반도체 기판(100)보다 낮은 상부면은 갖는 소자분리막(120b)이 형성된다.Referring to FIG. 1G, the etching mask patterns 105 on the semiconductor substrate 100 are removed by wet etching to form device isolation layers 120a and 120b in the first and second trenches 106a and 106b. An isolation layer 120a having an excellent profile is formed inside the first trench 106a, while an isolation layer 120b having an upper surface lower than the semiconductor substrate 100 is formed inside the second trench 106b. .
이와 같이 종래 기술에 의해 트렌치 소자분리를 형성할 경우, 좁은 폭을 갖는 제 1 트렌치(106a)와 넓은 폭을 갖는 제 2 트렌치(106b) 영역에서 발생하는 단차로 인해 CMP 공정시 제 2 트렌치(106b) 영역의 매립막이 움푹 패이는 디싱 현상이 발생한다. 따라서, 도 1g에 도시된 바와 같이, 제 2 트렌치(106b)의 내부에 형성되는 소자분리막(120b)의 상부면은 반도체 기판(100)의 상부면보다 낮아지게 되고, 이는 소자분리막의 절연 특성을 저하시키는 원인이 된다.As described above, when the trench isolation is formed according to the related art, the second trench 106b during the CMP process due to the step difference occurring in the region of the first trench 106a having a narrow width and the second trench 106b having a wide width is formed. Dicing phenomenon occurs when the buried film in the) region is pitted. Therefore, as shown in FIG. 1G, the upper surface of the device isolation film 120b formed in the second trench 106b is lower than the upper surface of the semiconductor substrate 100, which lowers the insulation characteristics of the device isolation film. It causes.
본 발명은 상술한 제반 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 넓은 폭을 갖는 트렌치와 좁은 폭을 갖는 트렌치 영역의 단차를 감소시킬 수 있는 트렌치 소자분리 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a trench device isolation method capable of reducing the step difference between a trench having a wide width and a trench region having a narrow width.
도 1a 내지 도 1g는 종래 기술에 의한 트렌치 소자분리 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a trench isolation method according to the prior art.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 의한 트렌치 소자분리 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A to 2H are cross-sectional views illustrating a trench isolation method according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100, 200 : 반도체 기판103, 203 : 패드 산화막100, 200: semiconductor substrate 103, 203: pad oxide film
104, 204 : 식각마스크층105, 205 : 식각마스크 패턴104, 204: etching mask layer 105, 205: etching mask pattern
106a, 206a : 제 1 트렌치106b, 206b : 제 2 트렌치106a, 206a: first trench 106b, 206b: second trench
108, 208 : 산화막 라이너110, 210 : 제 1 매립막108, 208: oxide film liner 110, 210: first buried film
113, 213 : 제 2 매립막215 : 제 3 매립막113,213: 2nd buried film 215: 3rd buried film
220a, 220b : 소자분리막220a, 220b: device isolation layer
(구성)(Configuration)
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 트렌치 소자분리 방법은, 반도체 기판 상에 제 1 트렌치 및 제 1 트렌치에 비해 상대적으로 넓은 폭을 갖는 제 2 트렌치를 형성한다. 제 1 및 제 2 트렌치가 형성된 결과물 전면에 제 1 트렌치를 채우는 제 1 매립막을 형성한다. 제 1 매립막 상에 제 2 트렌치를 채우는 제 2 매립막을 형성한다. 제 1 매립막이 노출되도록 제 2 매립막을 평탄화 식각한다. 제 1 매립막의 상부면이 반도체 기판의 상부면보다 낮아지도록 제 1 매립막의 일부를 식각하여 리세스 부위를 형성한다. 리세스 부위가 형성된 결과물 전면에 제 3 매립막을 형성한다. 제 3 및 제 2 매립막을 평탄화 식각하여 제 1 및 제 2 트렌치를 채우는 소자분리막을 형성한다.In order to achieve the above object, the trench isolation method according to the present invention forms a first trench and a second trench having a relatively wider width than the first trench. A first buried film filling the first trench is formed on the entire surface of the resultant product in which the first and second trenches are formed. A second buried film filling the second trench is formed on the first buried film. The second buried film is planarized and etched to expose the first buried film. A portion of the first buried film is etched to form a recessed portion such that the top surface of the first buried film is lower than the top surface of the semiconductor substrate. A third buried film is formed on the entire surface of the resultant in which the recess portion is formed. The third and second buried films are planarized and etched to form device isolation layers filling the first and second trenches.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 트렌치 소자분리 구조는, 반도체 기판, 반도체 기판 내에 형성된 제 1 트렌치 및 제 1 트렌치에 비해 상대적으로 넓은 폭을 갖는 제 2 트렌치, 제 1 및 제 2 트렌치의 하부에 반도체 기판의 상부면보다 낮은 상부면을 갖도록 형성된 제 1 매립막, 제 2 트렌치의 제 1 매립막 상에 트렌치의 측벽에서 소정 거리를 두고 형성되어 제 2 트렌치의 중심부를 채우는 제 2 매립막 및 제 1 트렌치의 제 1 매립막 상에 형성되어 제 1 트렌치를 채우고, 제 2 트렌치의 제 2 매립막 둘레로 노출된 제 1 매립막 상에 형성되어 제 2 트렌치를 채우는 제 3 매립막을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above-described object, the trench isolation structure according to the present invention includes a semiconductor substrate, a first trench formed in the semiconductor substrate, and a second trench having a relatively wider width than the first trench. A first buried film formed below the upper surface of the semiconductor substrate, a second buried film formed on the first buried film of the second trench at a predetermined distance from a sidewall of the trench to fill a central portion of the second trench; And a third buried film formed on the first buried film of the first trench to fill the first trench, and formed on the first buried film exposed around the second buried film of the second trench to fill the second trench. It features.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명에 의한 트렌치 소자분리 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A to 2H are cross-sectional views illustrating a trench isolation method according to the present invention.
도 2a를 참조하면, 반도체 기판(200) 상에 열산화막을 성장시켜 반도체 기판(200)에 가해지는 스트레스를 완화시키기 위한 패드 산화막(203)을 형성한다. 패드 산화막(203) 상에 반도체 기판(200)과 높은 식각선택비를 갖는 물질, 예를 들어 실리콘 질화막으로 식각마스크층(204)을 형성한다. 식각마스크층(204)은 후속 공정으로 진행되는 트렌치 식각 공정에서 식각마스크로 사용되고, 매립막에 대한 평탄화 공정시에는 식각정지층으로 사용된다. 반도체 기판(200)의 소정 영역이 노출되도록 식각마스크층(204) 및 패드 산화막(203)을 차례로 패터닝하여 트렌치 형성 영역을 정의하는 식각마스크 패턴(205)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, a pad oxide film 203 is formed on the semiconductor substrate 200 to reduce stress applied to the semiconductor substrate 200 by growing a thermal oxide film. An etching mask layer 204 is formed on the pad oxide layer 203 using a material having a high etching selectivity with the semiconductor substrate 200, for example, a silicon nitride layer. The etching mask layer 204 is used as an etching mask in a trench etching process which is performed in a subsequent process, and is used as an etching stop layer during the planarization process for the buried film. The etch mask layer 204 and the pad oxide layer 203 are sequentially patterned so that a predetermined region of the semiconductor substrate 200 is exposed to form an etch mask pattern 205 defining a trench formation region.
도 2b를 참조하면, 식각마스크 패턴(205)을 식각마스크로 사용하여 노출된 반도체 기판(200)을 건식 식각하여 제 1 트렌치(206a) 및 제 1 트렌치(206a)에 비해 상대적으로 넓은 폭을 갖는 제 2 트렌치(206b)를 형성한다. 예컨대, 메모리 소자의 경우, 제 1 트렌치(206a)는 셀 영역에 형성되는 좁은 폭의 트렌치이며, 제 2 트렌치(206b)는 주변 회로 영역에 형성되는 넓은 폭의 트렌치이다.Referring to FIG. 2B, dry etching of the exposed semiconductor substrate 200 using the etching mask pattern 205 as an etching mask has a relatively wider width than the first trench 206a and the first trench 206a. The second trench 206b is formed. For example, in the case of a memory device, the first trench 206a is a narrow trench formed in the cell region, and the second trench 206b is a wide trench formed in the peripheral circuit region.
반도체 기판(200)을 건식 식각하여 트렌치(206a, 206b)를 형성하면, 반도체 기판(100)에 식각 손상이 가해지는데, 이는 결정 결함 등을 생성시켜 기판에서 누설 전류를 발생시키는 원인이 된다. 이러한 식각 손상을 치유하기 위해, 제 1 및제 2 트렌치(206a, 206b)의 내벽에 산화막 라이너(208), 예를 들어 열산화막을 50 내지 300 Å의 두께로 형성한다.When the semiconductor substrate 200 is dry etched to form the trenches 206a and 206b, etching damage is applied to the semiconductor substrate 100, which causes crystal defects and the like to cause leakage current in the substrate. In order to cure such etching damage, an oxide liner 208, for example, a thermal oxide layer, is formed on the inner walls of the first and second trenches 206a and 206b to a thickness of 50 to 300 kPa.
바람직하게는 산화막 라이너(208) 상에 후속의 열공정에 의해 트렌치(206a, 206b)의 내벽이 추가로 산화되는 것을 방지하기 위한 산화방지막으로 실리콘 질화막(도면에 미도시)을 형성한다. 또한, 실리콘 질화막 상에 후속 식각 공정에서 실리콘 질화막 및 산화막 라이너가 식각되는 것을 방지하기 위한 식각방지막으로 산화막(도면에 미도시)을 추가로 형성할 수도 있다.Preferably, a silicon nitride film (not shown) is formed on the oxide liner 208 as an anti-oxidation film to prevent further oxidation of the inner walls of the trenches 206a and 206b by a subsequent thermal process. In addition, an oxide layer (not shown) may be further formed on the silicon nitride layer as an anti-etching layer for preventing the silicon nitride layer and the oxide liner from being etched in a subsequent etching process.
도 2c를 참조하면, 산화막 라이너(208)가 형성된 결과물 전면에 제 1 트렌치(206a)의 내부를 채우는 제 1 매립막(210)을 형성한다. 제 1 매립막(210)은 종횡비가 큰 트렌치, 즉 제 1 트렌치(206a)의 내부를 보이드 없이 채울 수 있도록 갭 필링 특성이 우수한 막으로 형성하는 것이 바람직하다. 제 1 매립막(210)은, 예를 들어 폴리실리콘막, 비정질 실리콘막 및 BPSG(borophosphosilicate glass)막 중 어느 하나로 형성한다. 그러면, 제 1 트렌치(206a)는 제 1 매립막(210)으로 채워지는 반면에 제 1 트렌치(206a)에 비해 넓은 폭을 갖는 제 2 트렌치(206b)는 제 1 매립막(210)으로 채워지지 않는다.Referring to FIG. 2C, the first buried film 210 filling the inside of the first trench 206a is formed on the entire surface of the resultant in which the oxide liner 208 is formed. The first buried film 210 may be formed of a trench having a high aspect ratio, that is, a film having excellent gap filling properties so as to fill the inside of the first trench 206a without voids. The first buried film 210 is formed of, for example, any one of a polysilicon film, an amorphous silicon film, and a borophosphosilicate glass (BPSG) film. Then, the first trench 206a is filled with the first buried film 210, while the second trench 206b having a wider width than the first trench 206a is not filled with the first buried film 210. Do not.
제 1 매립막(210) 상에 제 1 매립막(210)이 형성된 제 2 트렌치(206b)를 채우는 제 2 매립막(212)을 형성한다. 제 2 매립막(212)은 절연 특성이 우수하고 제 1 트렌치(106a) 영역 및 제 2 트렌치(106b) 영역의 단차를 감소시킬 수 있도록 평탄화 특성이 우수한 절연막으로 형성하는 것이 바람직하다. 제 2 매립막(212)은,예를 들어 O3-TEOS(tetraethylorthosilicate)막, PE-TEOS(plasma enhanced TEOS)막, USG(undoped silicate glass)막 및 HDP(high density plasma) 산화막 중 어느 하나로 형성한다. 결국, 제 1 트렌치(106a)의 내부는 제 1 매립막(210)으로 채워지고, 제 2 트렌치(106b)의 내부는 제 1 매립막(210) 및 제 2 매립막(212)으로 채워진다.A second buried film 212 is formed on the first buried film 210 to fill the second trench 206b in which the first buried film 210 is formed. The second buried film 212 may be formed of an insulating film having excellent planarization characteristics such that the insulating layer 212 has excellent insulation characteristics and may reduce the step difference between the first trenches 106a and the second trenches 106b. The second buried film 212 is formed of, for example, any one of an O 3 -tetraethylorthosilicate (TEOS) film, a plasma enhanced TEOS (PE-TEOS) film, an undoped silicate glass (USG) film, and a high density plasma (HDP) oxide film. do. As a result, the inside of the first trench 106a is filled with the first buried film 210, and the inside of the second trench 106b is filled with the first buried film 210 and the second buried film 212.
도 2d 및 도 2e를 참조하면, 제 1 매립막(210)이 노출될 때까지 제 2 매립막(212)을 CMP 등의 공정으로 평탄화 식각한다. 제 1 매립막(210)의 상부면이 반도체 기판(200)의 상부면보다 낮아질 때까지 노출된 제 1 매립막(210)의 일부를 건식 또는 습식 식각 공정으로 식각한다. 그러면, 제 1 트렌치(206a) 상부의 제 1 매립막(210)이 식각되어 리세스 부위(211a)가 형성되고, 또한 제 2 트렌치(206b)의 측벽 및 제 2 매립막(212) 사이로 노출된 제 1 매립막(210)의 일부가 식각되어 리세스 부위(211b)가 형성된다.2D and 2E, the second buried film 212 is planarized and etched by a CMP process until the first buried film 210 is exposed. A portion of the exposed first buried film 210 is etched by a dry or wet etching process until the upper surface of the first buried film 210 is lower than the upper surface of the semiconductor substrate 200. Then, the first buried film 210 on the first trench 206a is etched to form a recessed portion 211a, and is exposed between the sidewall of the second trench 206b and the second buried film 212. A portion of the first buried film 210 is etched to form a recessed portion 211b.
도 2f를 참조하면, 리세스 부위들(211a,211b)이 형성된 결과물 전면에 리세스 부위(211a,211b)를 채우는 제 3 매립막(215)을 형성한다. 제 3 매립막(215)은 절연 특성 및 평탄화 특성이 우수한 절연막으로 형성하는 것이 바람직하다. 제 3 매립막(215)은, 예를 들어 O3-TEOS막, PE-TEOS막, USG막 및 HDP 산화막 중 어느 하나로 형성한다. 경우에 따라서는 제 2 매립막(212)과 동일한 막으로 형성할 수도 있다. 이때, 제 2 트렌치(206b)의 내부에는 제 2 매립막(212)이 형성되어 있어, 제 3 매립막(215)을 형성하면 제 2 트렌치(206b) 영역의 상부면이 제 1 트렌치(206a) 영역에 비해 다소 높아지게 된다. 이에 따라, 종래 기술에 비해 제 1 트렌치(206a)영역 및 제 2 트렌치(206b) 영역 간의 단차도 감소할 뿐만 아니라 후속 평탄화 식각 공정에서 제 2 트렌치(206b) 영역에서 디싱 현상이 발생하는 것도 방지할 수 있다.Referring to FIG. 2F, a third buried film 215 filling the recess portions 211a and 211b may be formed on the entire surface of the resultant portion in which the recess portions 211a and 211b are formed. It is preferable that the third buried film 215 is formed of an insulating film excellent in insulating properties and planarization properties. The third buried film 215 is formed of, for example, any one of an O 3 -TEOS film, a PE-TEOS film, a USG film, and an HDP oxide film. In some cases, the film may be formed of the same film as the second buried film 212. At this time, the second buried film 212 is formed in the second trench 206b. When the third buried film 215 is formed, the upper surface of the second trench 206b is formed in the first trench 206a. It is slightly higher than the area. As a result, the step difference between the first trench 206a region and the second trench 206b region is reduced as compared with the conventional art, and the dishing phenomenon is prevented from occurring in the second trench 206b region in the subsequent planarization etching process. Can be.
도 2g 및 도 2h를 참조하면, 식각마스크 패턴(205)이 노출될 때까지 제 3 매립막(215) 및 제 2 매립막(212)을 CMP 등의 공정으로 평탄화 식각한다. 활성 영역 상의 식각마스크 패턴(205)을 제거하여 소자분리막(220)을 형성한다. 그러면, 제 1 트렌치(206a)의 내부에는 제 1 매립막(210) 및 제 3 매립막(220)이 적층된 소자분리막(220a)이 형성된다. 또한, 제 2 트렌치(206b)의 내부에는 제 1 매립막(208) 상에 제 2 매립막(220)이 적층되고 제 2 매립막(220)의 둘레로 제 3 매립막(215)이 형성된 구조의 소자분리막(220b)이 형성된다.2G and 2H, the third buried film 215 and the second buried film 212 are planarized and etched by CMP or the like until the etch mask pattern 205 is exposed. The etching mask pattern 205 on the active region is removed to form the device isolation layer 220. Then, an isolation layer 220a in which the first buried film 210 and the third buried film 220 are stacked is formed in the first trench 206a. In addition, a structure in which a second buried film 220 is stacked on the first buried film 208 and a third buried film 215 is formed around the second buried film 220 in the second trench 206b. Device isolation film 220b is formed.
본 발명은 세 번의 매립막 형성 공정 및 두 번의 평탄화 식각 공정을 통하여 소자분리막을 형성함으로써, 넓은 폭을 갖는 트렌치 및 좁은 폭을 갖는 트렌치 영역 간의 단차를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 평탄화 식각 공정에서의 디싱 현상을 방지하여 소자분리막의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by forming the device isolation layer through three buried film formation processes and two planarization etching processes, a step difference between a wide trench and a narrow trench region may be reduced. Accordingly, it is possible to prevent dishing in the planarization etching process to improve characteristics of the device isolation layer.
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