KR20030002741A - Method of forming a isolation layer in a semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An isolation layer formation method of semiconductor devices is provided to prevent etching of upper edges of an isolation layer when cleaning by forming an oxy-nitrification layer on the surface of the isolation layer. CONSTITUTION: A pad oxide, a polysilicon layer and a pad nitride are sequentially formed on a semiconductor substrate(31). A trench is then formed. An oxide layer(36) is formed at sidewalls of the polysilicon layer and the bottom and inner walls of the trench. An oxy-nitrification layer(37) is formed at interface between the substrate(31) and the oxide layer(36) and polysilicon layer. An isolation layer(39) is then formed by entirely filling an insulating material into the trench. The pad nitride, the polysilicon layer and the pad oxide are removed.

Description

반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법{Method of forming a isolation layer in a semiconductor device}Method of forming a isolation layer in a semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 기판에 트랜치를 형성한 후 트랜치에 절연 물질을 매립하여 얕은 접합 구조의 분리막(Shallow Trench Isolation; STI)을 형성하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a device isolation layer of a semiconductor device, and more particularly, to forming a shallow trench isolation (STI) by forming an insulating material in a trench after forming a trench in a semiconductor substrate. It relates to a forming method.

최근 들어, 반도체 소자간의 전기적인 격리를 위한 소자 분리막으로 얕은 접합의 갖는 소자 분리막을 형성한다.Recently, an element isolation film having a shallow junction is formed as an element isolation film for electrical isolation between semiconductor devices.

도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.1A to 1E are cross-sectional views of devices for describing a method of forming a device isolation film of a semiconductor device according to the prior art.

도 1a를 참조하면, 반도체 기판(11) 상에 패드 산화막(12) 및 패드 질화막(13)을 순차적으로 형성한 후 포토 리소그라피/식각 공정으로 소정 영역의 패드 질화막(13) 및 패드 산화막(12)을 제거하고, 반도체 기판(11)을 소정 깊이까지 식각하여 트랜치(14)를 형성한다.Referring to FIG. 1A, a pad oxide film 12 and a pad nitride film 13 are sequentially formed on a semiconductor substrate 11, and then the pad nitride film 13 and the pad oxide film 12 of a predetermined region are formed by a photolithography / etch process. The trench 14 is removed by etching the semiconductor substrate 11 to a predetermined depth.

상기에서, 패드 산화막(12)은 패드 질화막(13)의 스트레스 완화를 위하여 형성한다.In the above, the pad oxide film 12 is formed to relieve stress of the pad nitride film 13.

도 1b를 참조하면, 트랜치를 형성하기 위한 식각 공정 시 발생된 플라즈마 손상 등을 제거하기 위하여 산소 분위기에서 트랜치(14)의 측벽 및 저면에 산화막(15)을 성장시킨다.Referring to FIG. 1B, an oxide film 15 is grown on sidewalls and bottom surfaces of the trenches 14 in an oxygen atmosphere in order to remove plasma damage generated during an etching process for forming trenches.

도 1c를 참조하면, 트랜치(14)가 충분히 매립되도록 전체 상부에 절연 물질층(16)을 형성한 후 평탄화 공정으로 패드 질화막(13) 상부의 절연 물질층(16)을 제거한다.Referring to FIG. 1C, the insulating material layer 16 is formed on the entire upper portion of the trench 14 so as to sufficiently fill the trench 14, and then the insulating material layer 16 on the pad nitride layer 13 is removed by a planarization process.

도 1d를 참조하면, 평탄화 공정을 위해 형성된 패드 질화막(13)을 제거한다. 이로써, STI 공정이 완료되어 얕은 접합을 갖는 소자 분리막(17)이 형성된다.Referring to FIG. 1D, the pad nitride film 13 formed for the planarization process is removed. As a result, the STI process is completed to form the device isolation layer 17 having the shallow junction.

이후, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 후속 공정으로 NMOS, PMOS 트랜지스터로 구분을 위해 마스킹 작업을 실시한 후 웰 및 문턱 전압 조절을 위한 이온 주입 공정을 실시하며, 포토레지스터 제거 및 세정 공정을 진행한다.Subsequently, although not shown in the drawings, a masking operation is performed to separate NMOS and PMOS transistors as a subsequent process, followed by an ion implantation process for well and threshold voltage adjustment, and a photoresist removal and cleaning process.

도 1e를 참조하면, 패드 질화막(13)의 스트레스 완화를 위하여 형성한 패드 산화막(12)을 세정 공정으로 제거한다.Referring to FIG. 1E, the pad oxide film 12 formed to relieve stress of the pad nitride film 13 is removed by a cleaning process.

이후, 통상의 공정을 통해 게이트 산화막 및 게이트 전극으로 사용될 폴리실리콘막을 증착하고, 트랜지스터를 형성하기 위한 마스킹 및 식각 공정, 사이드 월 스페이스 형성, 소오스/드레인 형성 공정 등을 진행하여 트랜지스터를 형성한다Thereafter, a polysilicon film to be used as a gate oxide film and a gate electrode is deposited through a conventional process, and a transistor is formed by performing a masking and etching process for forming a transistor, forming a side wall space, and a source / drain forming process.

상기에서 서술한 종래 기술에 따른 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법은 패드 산화막을 제거하기 위하여 세정 공정을 실시하는 과정에서 소자 분리막(17)의 상부 가장 자리(A)가 식각되어 손실되는 문제점이 있다. 이로 인해, 트랜치(14)의 상부 측벽이 노출된다.The above-described method for forming a device isolation layer of a semiconductor device according to the related art has a problem in that the upper edge A of the device isolation layer 17 is etched and lost during the cleaning process to remove the pad oxide film. This exposes the upper sidewall of the trench 14.

트랜치(14)의 상부 측벽이 노출되면, 이 부분에 전기장이 집중되어 트랜지스터의 문턱 전압 변화, 누설전류 발생, 트랜지스터의 전류-전압 그래프에서 굴곡현상 발생 등을 야기한다.When the upper sidewall of the trench 14 is exposed, an electric field is concentrated in this portion, causing a change in the threshold voltage of the transistor, generation of leakage current, occurrence of bending in the transistor's current-voltage graph, and the like.

또한, 도 2a를 참조하면, 소자 분리막(17)의 상부 가장자리가 식각됨으로 인하여 노출된 트랜치(14)의 코너부위에는 후속 공정에서 게이트 산화막(18)이 얇게 성장(18a)되어 게이트 산화막(18)의 신뢰성을 저하시킨다. 예를 들어, 동작 전압 아래에서 게이트 산화막이 브레이크 다운되는 현상이 발생될 수 있다.In addition, referring to FIG. 2A, the gate oxide film 18 is thinly grown 18a in a subsequent process by thinning the gate oxide film 18 at a corner of the exposed trench 14 due to the etching of the upper edge of the device isolation layer 17. Decreases the reliability. For example, a phenomenon may occur in which the gate oxide film breaks down under the operating voltage.

도 2b를 참조하면, 소자 분리막(17)이 가장자리(A)가 작은 형태의 웅덩이 형태로 식각되면서, 후속의 게이트 전극(폴리실리콘; 19) 패터닝 공정 시 폴리실리콘(19a)이 그 부위에 잔류하여 반도체 소자의 전기적 특성을 저하시키고 불량이 발생된다.Referring to FIG. 2B, while the device isolation layer 17 is etched into a puddle having a small edge A, the polysilicon 19a remains in the portion during the subsequent gate electrode (polysilicon) 19 patterning process. The electrical characteristics of the semiconductor device are lowered and defects are generated.

도 2c를 참조하면, 소정의 공정을 통해 p-웰(11a) 및 n-웰(11b)에 게이트 산화막(18), 게이트 전극용 폴리실리콘층(19), 절연막 스페이서(20), LDD 구조의 소오스/드레인(21)으로 이루어진 트랜지스터를 형성한 후 샐리사이드 형성 공정을 통해 게이트 전극용 폴리실리콘층(19) 및 소오스/드레인(21) 상부에 실리사이드층(22)을 형성한다. 이때, 게이트 전극의 샐리사이드 형성 공정시 소자 분리막(17)이 형성된 트랜치 상부 측벽 부위에 티타늄(Ti) 등의 금속성 파티클이 잔류하여 이후 공정인 실리콘 질화막(23) 증착시 소자 분리막(17) 상부에서 실리콘 질화막(23)이 기형적으로 증착(23a)되는 문제를 발생시킨다.Referring to FIG. 2C, the gate oxide film 18, the polysilicon layer 19 for the gate electrode 19, the insulating film spacer 20, and the LDD structure are formed in the p-well 11a and the n-well 11b through a predetermined process. After forming the transistor made of the source / drain 21, a silicide layer 22 is formed on the gate silicon polysilicon layer 19 and the source / drain 21 through a salicide forming process. At this time, metallic particles such as titanium (Ti) remain in the trench upper sidewall portion in which the isolation layer 17 is formed during the salicide formation process of the gate electrode, and then the upper portion of the isolation layer 17 is deposited when the silicon nitride layer 23 is deposited. This causes a problem that the silicon nitride film 23 is abnormally deposited 23a.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 패드 산화막과 패드 질화막 사이에 완충 폴리실리콘막을 형성하고 소정 영역을 식각하여 트랜치를 형성한 후 산화 공정으로 완충 폴리실리콘막을 산화시키고, 질소 가스 분위기의 어닐링 공정을 통해 질화시켜 소자 분리막의 표면에 식각량이 작은 질화된 산화층을 형성하므로써 세정 공정시 소자 분리막의 상부 가장자리가 식각되는 것을 방지하여 공정의 신뢰성 및 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, in order to solve the above problems, the present invention forms a buffer polysilicon film between the pad oxide film and the pad nitride film, forms a trench by etching a predetermined region, and then oxidizes the buffer polysilicon film by an oxidation process, and annealing nitrogen gas atmosphere. By forming a nitrided oxide layer having a small amount of etching on the surface of the device isolation layer through nitriding through the process, the upper edge of the device isolation layer is prevented from being etched during the cleaning process, thereby improving process reliability and device electrical characteristics. It is an object of the present invention to provide a method for forming a separator.

도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.1A to 1E are cross-sectional views of a device for explaining a device isolation film forming method of a semiconductor device according to the prior art.

도 2a 내지 도 2c는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 소자의 단면도.2A to 2C are cross-sectional views of devices for explaining the problems of the prior art.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.3A to 3E are cross-sectional views of a device for explaining a device isolation film forming method of a semiconductor device according to the present invention.

도 4a 내지 도 4c는 종래 기술의 문제점을 해결한 본 발명의 소자 분리막을 설명하기 위한 소자의 단면도.4A to 4C are cross-sectional views of devices for explaining the device isolation film of the present invention, which solves the problems of the prior art.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11, 31 : 반도체 기판11a, 31a : p-웰11, 31: semiconductor substrate 11a, 31a: p-well

11b, 31b : n-웰12, 32 : 패드 산화막11b, 31b: n-well 12, 32: pad oxide film

13, 34 : 패드 질화막14, 35 : 트랜치13, 34: pad nitride film 14, 35: trench

15, 36 : 산화막16, 38 : 절연 물질층15, 36: oxide film 16, 38: insulating material layer

17, 39 : 소자 분리막18, 40 : 게이트 산화막17, 39: device isolation film 18, 40: gate oxide film

18a : 얇게 형성된 게이트 산화막19, 41 : 폴리실리콘층18a: thinly formed gate oxide film 19, 41: polysilicon layer

19a : 폴리실리콘 잔류물20, 42 : 절연막 스페이서19a: polysilicon residue 20, 42: insulating film spacer

21, 43 : 소오스/드레인22, 44 : 실리사이드층21, 43: source / drain 22, 44: silicide layer

23, 45 : 실리콘 질화막23, 45: silicon nitride film

23a : 기형적으로 증착된 실리콘 질화막23a: Deformed silicon nitride film

33 : 완충 폴리실리콘막37 : 질화 산화막33 buffer polysilicon film 37 nitrided oxide film

45 : 소자 분리막 상부의 실리콘 질화막45 silicon nitride film on the device isolation film

A, B : 소자 분리막 상부 가장자리A, B: top edge of device separator

본 발명에 따른 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법은 반도체 기판 상에 패드 산화막, 폴리실리콘층 및 패드 질화막을 순차적으로 형성하는 단계, 소정 영역의 패드 질화막, 폴리실리콘층 및 패드 산화막을 제거하고, 반도체 기판을 식각하여 트랜치를 형성하는 단계, 폴리실리콘층의 측벽 및 트랜치의 저면 및 측벽에 산화막을 형성하는 단계, 산화막과 폴리실리콘층 및 반도체 기판의 계면에 질화 산화막을 형성하는 단계, 트랜치에 절연 물질을 매립하여 소자 분리막을 형성하는 단계 및 패드 질화막, 폴리실리콘층 및 패드 산화막을 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the method of forming a device isolation film of a semiconductor device according to the present invention, the step of sequentially forming a pad oxide film, a polysilicon layer and a pad nitride film on a semiconductor substrate, removing the pad nitride film, the polysilicon layer and the pad oxide film in a predetermined region, Etching to form a trench, forming an oxide film on the sidewalls of the polysilicon layer and the bottom and sidewalls of the trench, forming a nitride oxide film on the interface between the oxide film and the polysilicon layer and the semiconductor substrate, and insulating material on the trench. And embedding the device isolation film and removing the pad nitride film, the polysilicon layer, and the pad oxide film.

트랜치를 형성한 후에는 식각 잔류물을 제거하기 위한 세정 공정을 실시한다. 산화막은 산소 분위기의 열산화 공정으로 형성한다.After the trench is formed, a cleaning process is performed to remove the etch residue. The oxide film is formed by a thermal oxidation process in an oxygen atmosphere.

폴리실리콘층은 600 내지 650℃의 온도에서 저압 화학 증착법으로 형성된다.The polysilicon layer is formed by low pressure chemical vapor deposition at a temperature of 600 to 650 ℃.

질화 산화막은 산화질소 분위기에서 어닐링을 실시하여 형성한다.The nitride oxide film is formed by annealing in a nitrogen oxide atmosphere.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.3A to 3E are cross-sectional views of devices for describing a method of forming a device isolation film of a semiconductor device according to the present invention.

도 3a를 참조하면, 반도체 기판(31) 상에 폴리실리콘막의 증착 특성을 향상시키기 위하여 패드 산화막(32)을 형성한 후 완충용 폴리실리콘막(33) 및 패드 질화막(34)을 순차적으로 형성한다. 이후 포토 리소그라피/식각 공정으로 소정 영역의 패드 질화막(34), 완충용 폴리실리콘막(33) 및 패드 산화막(32)을 제거하고, 반도체 기판(31)을 소정 깊이까지 식각하여 트랜치(35)를 형성한다. 트랜치(35)가 형성되면, 소정의 세정 공정을 실시하여 트랜치(35)를 형성하기 위한 식각 공정시 발생된 식각 잔류물을 제거한다.Referring to FIG. 3A, the pad oxide film 32 is formed on the semiconductor substrate 31 to sequentially form the pad oxide film 32, and then the buffer polysilicon film 33 and the pad nitride film 34 are sequentially formed. . Thereafter, the pad nitride layer 34, the buffer polysilicon layer 33, and the pad oxide layer 32 are removed by a photolithography / etch process, and the trench 35 is etched by etching the semiconductor substrate 31 to a predetermined depth. Form. When the trench 35 is formed, a predetermined cleaning process is performed to remove the etch residue generated during the etching process for forming the trench 35.

트랜치(35)가 형성되면서, 패드 질화막(34), 완충용 폴리실리콘막(33) 및 패드 산화막(32)의 측벽이 노출된다. 이때, 완충용 폴리실리콘막(33)은 600 내지 650℃의 온도에서 저압 화학 증착법으로 형성된다.As the trench 35 is formed, sidewalls of the pad nitride film 34, the buffer polysilicon film 33, and the pad oxide film 32 are exposed. At this time, the buffer polysilicon film 33 is formed by low pressure chemical vapor deposition at a temperature of 600 to 650 ℃.

도 3b를 참조하면, 트랜치(35)를 형성하기 위한 식각 공정 시 발생된 플라즈마 손상 등을 제거하고, 트랜치(35)의 측벽 및 저면의 라운딩을 위하여 산소 분위게이서 트랜치(35)의 측벽 및 저면에 산화막(36)을 형성한다. 이때, 완충용 폴리실리콘층(33)의 측벽이 일부 산화된다. 이후, 산화질소(NO gas)분위기에서 어닐링하여 완충 폴리실리콘막(33)과 산화막(36)의 계면에 질화 산화막(37)을 형성한다.Referring to FIG. 3B, the sidewalls and the bottom of the oxygen atmosphere gauge trench 35 are removed to remove plasma damage generated during the etching process for forming the trench 35 and to round the sidewalls and the bottom of the trench 35. An oxide film 36 is formed in the film. At this time, the side wall of the buffer polysilicon layer 33 is partially oxidized. Thereafter, the nitride oxide film 37 is formed at the interface between the buffer polysilicon film 33 and the oxide film 36 by annealing in a nitrogen oxide (NO gas) atmosphere.

산화질소 분위기에서 어닐링을 실시할 경우 질소 이온은 실리콘 이온과 결합하여 산화막과 실리콘 막 사이에 다량 존재하는 특성이 있기 때문에 완충 폴리실리콘막(33)과 산화막(36)의 계면에만 질화 산화막(37)이 형성된다.When annealing is carried out in a nitrogen oxide atmosphere, since nitrogen ions are bonded to silicon ions and present in a large amount between the oxide film and the silicon film, the nitride oxide film 37 only at the interface between the buffer polysilicon film 33 and the oxide film 36. Is formed.

또한, 질화 산화막(37)은 다른 이온들의 침투 및 외부 방출을 막는 특성을 가지고 있기 때문에, 실리사이드 형성 시 금속 성분이 트랜치(35)의 측벽 상부에 침투하여 잔류하는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the nitride oxide film 37 has a property of preventing infiltration and external emission of other ions, it is possible to prevent the metal component from penetrating and remaining on the sidewall of the trench 35 when silicide is formed.

도 3c를 참조하면, 트랜치(35)가 충분히 매립되도록 전체 상부에 절연 물질층(38)을 형성한 후 평탄화 공정으로 패드 질화막(34) 상부의 절연 물질층(38)을 제거한다. 이로써, 절연 물질층(38)은 트랜치(35)에만 잔류된다.Referring to FIG. 3C, the insulating material layer 38 is formed on the entire upper portion of the trench 35 so as to sufficiently fill the trench 35, and then the insulating material layer 38 on the pad nitride layer 34 is removed by a planarization process. As a result, the insulating material layer 38 remains only in the trench 35.

도 3d를 참조하면, 평탄화 공정을 위해 사용된 패드 질화막(34)을 제거하고,완충 폴리실리콘막(33)을 제거하여 새로운 얕은 접합을 갖는 소자 분리막(39)을 형성한다. 패드 산화막(32)은 후속의 이온 주입 공정의 스크린 막으로 사용하기 위해 제거하지 않는다.Referring to FIG. 3D, the pad nitride layer 34 used for the planarization process is removed, and the buffer polysilicon layer 33 is removed to form a device isolation layer 39 having a new shallow junction. The pad oxide film 32 is not removed for use as the screen film of subsequent ion implantation processes.

이후, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 후속 공정으로 NMOS, PMOS 트랜지스터로 구분을 위해 마스킹 작업을 실시한 후 웰 및 문턱 전압 조절을 위한 이온 주입 공정을 실시하며, 포토레지스터 제거 및 세정 공정을 진행한다.Subsequently, although not shown in the drawings, a masking operation is performed to separate NMOS and PMOS transistors as a subsequent process, followed by an ion implantation process for well and threshold voltage adjustment, and a photoresist removal and cleaning process.

도 3e를 참조하면, 트랜지스터의 게이트 산화막이 성장될 반도체 기판(31)에 패드 질화막의 스트레스 완화를 위하여 형성한 패드 산화막(32)을 세정 공정으로 제거한다.Referring to FIG. 3E, the pad oxide layer 32 formed on the semiconductor substrate 31 on which the gate oxide layer of the transistor is to be grown to reduce stress of the pad nitride layer is removed by a cleaning process.

이때, 세정 공정은 불화수소산 계열 세정 공정을 실시하는데, 불화수소산 계열 세정 공정에서 식각되는 양이 아주 작은 질화 산화막(37)을 도 3b에서 산화막(36)과 완충 폴리실리콘막(33)의 계면에 형성하여 주므로써, 소자 분리막(39)은 질화 산화막(37)에 의해 세정 공정으로부터 보호되므로 상부 가장 자리(B)에서 식각 손실이 발생되지 않는다. 따라서, 세정 공정 후에도 트랜치 상부 측벽이 노출되지 않는다. 참고로, 불화수소산과 물의 혼합비율을 1:99로 하는 불화수소산 계열 세정 공정에서 질화 산화막의 식각율은 3Å/분 정도이며, 일반 열산화막의 식각율은 30Å/분이다.At this time, the cleaning process is a hydrofluoric acid-based cleaning process, a very small amount of the nitride oxide film 37 etched in the hydrofluoric acid-based cleaning process at the interface between the oxide film 36 and the buffer polysilicon film 33 in Figure 3b. By forming, the device isolation film 39 is protected from the cleaning process by the nitride oxide film 37, so that no etching loss occurs at the upper edge B. FIG. Thus, the trench upper sidewalls are not exposed even after the cleaning process. For reference, in the hydrofluoric acid series cleaning process having a hydrofluoric acid and water mixing ratio of 1:99, the etching rate of the nitride oxide film is about 3 kW / minute, and the etching rate of the general thermal oxide film is 30 kW / minute.

이후, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 통상의 공정을 통해 게이트 산화막 및 게이트 전극으로 사용될 폴리실리콘막을 증착하고, 트랜지스터를 형성하기 위한 마스킹 및 식각 공정, 사이드 월 스페이스 형성, 소오스/드레인 형성 공정 등을 실시하여 트랜지스터를 형성한다Thereafter, although not shown in the drawings, a polysilicon film to be used as the gate oxide film and the gate electrode is deposited through a conventional process, and a masking and etching process for forming a transistor, a side wall space formation, a source / drain formation process, and the like are performed. To form a transistor

본 발명에 따른 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법은 소자 분리막(39)을 질화 산화막(37)으로 보호하므로써 소자 분리막(39)의 상부 가장 자리(B)가 식각되는 것을 방지한다. 따라서, 소자 분리막(39)의 상부 가장자리의 산화막이 두껍고, 질화처리 되어 있어, 트랜치 측벽 상부가 노출되지 않아 안정적인 문턱 전압, 누설전류 방지 및 트랜지스터의 전류-전압 그래프에서 굴곡현상(hump 현상)을 방지해 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The method of forming an isolation layer of a semiconductor device according to the present invention prevents the upper edge B of the isolation layer 39 from being etched by protecting the isolation layer 39 with the nitride oxide film 37. Therefore, the oxide film on the upper edge of the device isolation film 39 is thick and nitrided, so that the upper portion of the trench sidewall is not exposed, thereby preventing stable threshold voltage, preventing leakage current, and preventing bumps in the current-voltage graph of the transistor. The reliability of the device can be improved.

또한, 도 4a를 참조하면, 본 발명의 소자 분리막(39)은 상부 가장가 노출되지 않아, 산화 스트레스의 감소로 인하여 게이트 산화막(40)이 얇게 형성되는 것을 방지한다. 즉, 게이트 산화막의 균일도를 향상시킬 수 있다.In addition, referring to FIG. 4A, the uppermost edge of the device isolation layer 39 of the present invention is not exposed, thereby preventing the gate oxide layer 40 from being thinly formed due to the reduction of oxidative stress. That is, the uniformity of the gate oxide film can be improved.

도 4b를 참조하면, 종래에는 소자 분리막의 가장자리가 작은 형태의 웅덩이 형태로 식각되면서, 후속의 게이트 전극 패터닝 공정 시 폴리실리콘이 그 부위에 잔류하여 반도체 소자의 전기적 특성을 저하시키고 불량이 발생되지만, 본 발명에서는 소자 분리막(39)의 상부 가장 자리가 식각되는 것을 방지하여 상기의 문제점을 해결한다.Referring to FIG. 4B, while the edge of the device isolation layer is etched in the form of a small puddle, polysilicon remains in the portion during the subsequent gate electrode patterning process, thereby deteriorating electrical characteristics of the semiconductor device and causing defects. In the present invention, the upper edge of the device isolation layer 39 is prevented from being etched to solve the above problem.

도 4c를 참조하면, 소정의 공정을 통해 p-웰(31a) 및 n-웰(31b)에 게이트 산화막(40), 게이트 전극용 폴리실리콘층(41), 절연막 스페이서(42), LDD 구조의 소오스/드레인(43)으로 이루어진 트랜지스터를 형성한 후 샐리사이드 형성 공정을 통해 게이트 전극용 폴리실리콘층(41) 및 소오스/드레인(43) 상부에실리사이드층(44)을 형성한다.Referring to FIG. 4C, the gate oxide film 40, the polysilicon layer 41 for the gate electrode 41, the insulating film spacer 42, and the LDD structure are formed in the p-well 31a and the n-well 31b through a predetermined process. After forming a transistor made of the source / drain 43, a polysilicon layer 41 for the gate electrode and a silicide layer 44 are formed on the source / drain 43 through a salicide forming process.

이후, 종래에는 샐리사이드 형성 공정시 소자 분리막의 가장자리 부분에 금속성 파티클이 잔류하여 실리콘 질화막 증착시 기형적으로 증착되는 문제가 발생되지만, 본 발명에서는 소자 분리막(39)의 가장자리 부분이 파이지 않으므로, 금속성 파티클이 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 실리콘 질화막(45) 증착시 소자 분리막(39) 상부의 실리콘 질화막(45A)을 정상적으로 증착할 수 있다.Thereafter, in the prior art, a problem arises in that the metal particles remain at the edges of the device isolation layer during the salicide formation process and thus are deformed at the time of deposition of the silicon nitride film. Particles can be prevented from remaining. As a result, when the silicon nitride film 45 is deposited, the silicon nitride film 45A on the device isolation layer 39 may be normally deposited.

상술한 바와 같이, 본 발명은 패드 질화막을 제거한 후 패드 산화막을 제거하는 세정 공정 시 소자 분리막의 상부 가장자리가 식각되는 것을 방지하여 트랜지스터의 문턱 전압 변화, 누설전류 발생 및 상부 요소의 비정상적인 증착이 발생되는 것을 방지하여 공정의 신뢰성 및 소자의 전기적 특성을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the present invention prevents the upper edge of the device isolation layer from being etched during the cleaning process of removing the pad nitride layer after removing the pad nitride layer, thereby changing the threshold voltage of the transistor, generating leakage current, and abnormal deposition of the upper element. It is effective to improve the reliability of the process and the electrical characteristics of the device to prevent.

Claims (7)

반도체 기판 상에 패드 산화막, 폴리실리콘층 및 패드 질화막을 순차적으로 형성하는 단계;Sequentially forming a pad oxide film, a polysilicon layer, and a pad nitride film on the semiconductor substrate; 소정 영역의 상기 패드 질화막, 상기 폴리실리콘층 및 상기 패드 산화막을 제거하고, 반도체 기판을 식각하여 트랜치를 형성하는 단계;Removing the pad nitride layer, the polysilicon layer, and the pad oxide layer in a predetermined region, and etching a semiconductor substrate to form a trench; 상기 폴리실리콘층의 측벽 및 상기 트랜치의 저면 및 측벽에 산화막을 형성하는 단계;Forming an oxide film on sidewalls of the polysilicon layer and bottom and sidewalls of the trench; 상기 산화막과 상기 폴리실리콘층 및 상기 반도체 기판의 계면에 질화 산화막을 형성하는 단계;Forming a nitride oxide film at an interface between the oxide film, the polysilicon layer, and the semiconductor substrate; 상기 트랜치에 절연 물질을 매립하여 소자 분리막을 형성하는 단계 및Embedding an insulating material in the trench to form an isolation layer; 상기 패드 질화막, 상기 폴리실리콘층 및 상기 패드 산화막을 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.And removing the pad nitride film, the polysilicon layer, and the pad oxide film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 트랜치를 형성한 후 식각 잔류물을 제거하기 위한 세정 공정을 실시하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.And forming a trench to perform a cleaning process to remove an etch residue. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산화막은 산소 분위기의 열산화 공정으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.And the oxide film is formed by a thermal oxidation process in an oxygen atmosphere. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폴리실리콘층은 600 내지 650℃의 온도에서 저압 화학 증착법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.Wherein the polysilicon layer is formed by low pressure chemical vapor deposition at a temperature of 600 to 650 ° C. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 질화 산화막은 산화질소 분위기에서 어닐링을 실시하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.The method of forming a device isolation film of a semiconductor device, characterized in that the nitride oxide film is formed by annealing in a nitrogen oxide atmosphere. 트랜치에 매립된 절연 물질과 반도체 기판 및 상부 요소와의 계면에 질화 산화막을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.A nitride oxide film is formed at an interface between an insulating material embedded in a trench, a semiconductor substrate, and an upper element. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 질화 산화막은 산화질소 분위기에서 어닐링을 실시하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법.The method of forming a device isolation film of a semiconductor device, characterized in that the nitride oxide film is formed by annealing in a nitrogen oxide atmosphere.
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