KR20040001137A - 소자 분리막 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 STI 형성시 소자 분리 영역을 정의 한 후 STI 내부 사이드월과 바닥 영역에 산화 공정을 진행한 후 STI 내부에 실리콘 나이트라이드막을 형성함으로써 코너 라운딩을 통한 에지 모트를 제거하여 소자의 특성을 향상시키기 위한 소자 분리막 형성 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 통상적으로 반도체 장치들의 제조에 관한 것이며, 특히, 셸로우트랜치 절연체(STI) 구조의 제조에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 STI 내부 사이드월에 실??노 나이트라이드막을 형성함으로써 코너 라운딩을 통한 에지 모트(Edge Moat) 제거를 하기 위한 소자 분리막 형성 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기술의 진보와 더불어 더 나아가서는 반도체 소자의 고속화, 고집적화가 진행되고 있고, 이에 수반해서 패턴에 대한 미세화의 필요성이 점점 높아지고 있으며, 패턴의 치수도 고 정밀화가 요구되고 있다. 이는 반도체 소자에 있어서 넓은 영역을 차지하는 소자 분리 영역에도 적용된다.
도1은 로코스 소자 분리막을 나타내는 도면으로, 현재의 반도체 장치의 소자 분리막으로는 로코스(LOCOS) 산화막이 대부분 이용된다. 이 로코스 방식의 소자 분리막은 기판을 선택적으로 국부 산화하여 얻어진다. 그러나, 상기 로코스 방식의 소자 분리막은 그 가장자리 부분에 새부리 형상의 버즈빅이 발생하여, 소자 분리막의 면적을 증대시키면서 누설전류를 발생시키는 단점을 갖는다.
따라서, 도2에 도시된 바와 같이 적은 폭을 가지며, 우수한 소자 분리 특성을 갖는 STI(shallow trench isolation) 방식의 소자 분리막이 제안되었다.
도 3은 종래 기술에 의해 형성된 STI 소자 분리막의 문제점을 나타낸 도면이다.
여기에 도시된 바와 같이 로코스 소자 분리막에 비해 소자 분리막의 기울기가 가파르기 때문에 탑 코너(Top Coner : 30)에서 액티브 에지 모트가 발생하게 되어 전기장 집중이 상대적으로 커진다.
이러한 액티브 에지 모트의 발생으로 소자의 비정상적 동작을 유발하는 험프(HUMP), INWE 현상이 발생하는데 험프 현상은 액티브 코너에서 전기장의 집중으로 인해 생기는 현상이고, INWE(Inverse Narrow Width Effect)는 트랜지스터의 폭이 감소함에 따라 문턱 전압의 변화가 더욱 커지게 되는 문제가 있었다.
현재 코너 라운딩을 개선하는 방안으로 STI (Shallow Trench Isolation) 식각시 탑 코너 라운딩을 하거나 CMP 후에 HDP 산화막의 밀도를 증가시키기 위한 어닐 공정을 통한 코너 라운딩 방법등을 이용하지만 STI 내부의 탑 및 바텀(Bottom) 코너에서 발생하는 에지 모트(Edge Moat)를 억제할 수 없는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 STI 형성시 소자 분리 영역을 정의 한 후 STI 내부 사이드월과 바닥 영역에 산화 공정을 진행한 후 STI 내부에 실리콘 나이트라이드막을 형성함으로써 코너 라운딩을 통한 에지 모트를 제거하여 소자의 특성을 향상시키기 위한 소자 분리막 형성 방법을 제공하는 것이다.
도1은 로코스 소자 분리막을 나타내는 도면이다.
도2는 STI 소자 분리막을 나타낸 도면이다.
도 3은 종래 기술에 의해 형성된 STI 소자 분리막의 문제점을 나타낸 도면이다.
도4a 내지 도4f는 본 발명에 의한 소자 분리막 형성 방법을 나타낸 단면도들이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
12 : 제 1 실리콘 나이트라이드막 14 : 산화막
15 : 제 2 실리콘 나이트라이드막 16 : 소자 분리막
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 반도체 기판상에 표면 산화막 및 제 1 실리콘 나이트라이드막을 형성한 후 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 제 1 실리콘 나이트라이드막을 식각한 후 제 1 실리콘 나이트라이드막을 하드 마스크로 사용하여 소자 분리영역을 형성하고포토레지스트 패턴을 제거하는 단계와, 상기 퍼니스 열처리에 의해 산화 공정을 진행하여 소자 분리 영역 내부에 산화막을 형성하는 단계와, 상기 산화막이 형성된 결과물 상에 제 2 실리콘 나이트라이드막을 증착한 후 사이드월 영역에만 제 2 실리콘 나이트라이드막을 남기기 위해 플라즈마 식각 공정을 실시하는 단계와, 상기 사이드월이 형성된 결과물 상에 산화 공정을 진행하여 사이드월에 ONO 구조가 형성되도록 한 후 소자 분리 영역 내부에 절연 물질을 갭 필링하는 단계와, 상기 산화 공정에 의해 형성된 산화막에 어닐링 공정을 진행한 후 CMP공정을 통해 평탄화하는 단계와, 상기 소자 분리 영역 내부 갭 필링시 제 1 실리콘 나이트라이드막 상부에 형성된 옥시 나이트라이드막을 HF 용액을 이용하여 제거하는 단계와, 상기 제 1 실리콘 나이트라이드막을 식각 공정을 통해 제거하고 후속 공정울 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소자분리막 형성 방법에 관한 것이다.
이때, 상기 제 1 실리콘 나이트라이드막은 가열된 인산(H3PO4) 용액을 이용하여 습식 식각으로 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 사이드월에 형성되는 ONO 구조는 퍼니스 열처리를 통해 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.
도4a 내지 도4f는 본 발명에 의한 소자 분리막 형성 방법을 나타낸 단면도들이다.
먼저, 도4a에 도시된 바와 같이 반도체 기판(10)상에 표면 산화막(11) 및 제 1 실리콘 나이트라이드막(12)을 형성한 후 포토레지스트 패턴(13)을 형성한 다음, 도4b에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(13)을 마스크로 제 1 실리콘 나이트라이드막(12)을 식각한 후 제 1 실리콘 나이트라이드막(12)을 하드 마스크로 사용하여 소자 분리 영역을 형성한 후 포토레지스트 패턴(13)을 제거한다.
이때, 표면 산화막(11)은 제 1 실리콘 나이트라이드막(12)의 스트레스 완화 역할을 하게되며 제 1 실리콘 나이트라이드막(12)은 마스킹 막으로써 STI 적용시 정지막 역할을 한다.
이어서, 도4c에 도시된 바와 같이 액티브 코너 라운딩 및 스트레스 완화를 위해 샤프한 액티브 코너를 퍼니스 열처리에 의해 라운딩하게 하는 산화 공정을 진행하여 소자 분리 영역 내부에 산화막(14)을 형성한다.
그런 다음, 도4d에 도시된 바와 같이 제 2 실리콘 나이트라이드막(15)을 증착한 후 도4e에 도시된 바와 같이 사이드월 영역에만 제 2 실리콘 나이트라이드막(15)을 남기기 위해 플라즈마 식각 공정을 실시한다.
이때, 상기 사이드월 영역에만 형성함으로써 액티브 코너의 라운딩을 보다 좋게 하여 후속 제 1 실리콘 나이트라이드막(12) 제거시 및 후속 세정 공정시 액티브 에지에서 산화물 침식 발생을 최대한 억제시킬 수 있다.
이어서, 도4f에 도시된 바와 같이 퍼니스 열처리를 통해 산화 공정을 진행하여 사이드월에 ONO 구조가 형성되도록 한 후 소자 분리 영역 내부에 절연 물질을갭 필링한 후 어닐링 하여 산화막의 밀도 및 식각비를 감소시키고, 이어서 CMP공정을 통해 평탄화를 통해 소자 분리막(16)을 형성한다.
이어서, 소자 분리 영역 내부 갭 필링시 제 1 실리콘 나이트라이드막(12) 상부에 형성된 옥시 나이트라이드막(미도시함)을 HF 용액을 이용하여 제거한후 가열된 인산(H3PO4) 용액을 이용하여 습식 식각으로 제 1 실리콘 나이트라이드막(12)을 제거하고, 후속 공정으로 웰, 정션(17) 및 게이트(18)를 형성한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 STI 내부 사이드월에 산화공정을 진행 한 후 실리콘 나이트라이드막을 증착하여 최적의 코너 라운딩을 통한 에지 모트를 방지함으로써 에지 모트에 의한 HUMP 및 INWE 현상을 방지하여 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
Claims (3)
- 반도체 기판상에 표면 산화막 및 제 1 실리콘 나이트라이드막을 형성한 후 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 제 1 실리콘 나이트라이드막을 식각한 후 제 1 실리콘 나이트라이드막을 하드 마스크로 사용하여 소자 분리 영역을 형성하고 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계와,상기 퍼니스 열처리에 의해 산화 공정을 진행하여 소자 분리 영역 내부에 산화막을 형성하는 단계와,상기 산화막이 형성된 결과물 상에 제 2 실리콘 나이트라이드막을 증착한 후 사이드월 영역에만 제 2 실리콘 나이트라이드막을 남기기 위해 플라즈마 식각 공정을 실시하는 단계와,상기 사이드월이 형성된 결과물 상에 산화 공정을 진행하여 사이드월에 ONO 구조가 형성되도록 한 후 소자 분리 영역 내부에 절연 물질을 갭 필링하는 단계와,상기 산화 공정에 의해 형성된 산화막에 어닐링 공정을 진행한 후 CMP공정을 통해 평탄화하는 단계와,상기 소자 분리 영역 내부 갭 필링시 제 1 실리콘 나이트라이드막 상부에 형성된 옥시 나이트라이드막을 HF 용액을 이용하여 제거하는 단계와,상기 제 1 실리콘 나이트라이드막을 식각 공정을 통해 제거하고 후속 공정울 진행하는 단계를포함하는 것을 특징으로 하는 소자분리막 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 실리콘 나이트라이드막은 가열된 인산(H3PO4) 용액을 이용하여 습식 식각으로 제거하는 것을 특징으로 하는 소자 분리막 형성 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 사이드월에 형성되는 ONO 구조는 퍼니스 열처리를 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 소자 분리막 형성 방법.
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Cited By (3)
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| KR100657130B1 (ko) * | 2005-12-27 | 2006-12-13 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
| KR100672754B1 (ko) * | 2004-05-10 | 2007-01-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | 트렌치형 소자분리막을 구비한 반도체 소자의 제조 방법 |
| KR100682339B1 (ko) * | 2006-08-28 | 2007-02-16 | (주)명광엔지니어링건축사사무소 | 공동주택용 출입구 장애인 조립식 출입로 설치구조 |
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