KR20070058747A - Method for forming isolation film of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 및 도 2는 종래 반도체 소자의 소자분리막 형성 공정을 나타낸 도면.1 and 2 are views illustrating a device isolation film forming process of a conventional semiconductor device.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 소자분리막 형성 공정을 나타낸 도면.3 and 4 are views illustrating a device isolation film forming process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
200 : 반도체 기판 202 : 질화막 200
204 : 하드마스크막 206 : 제 1 포토레지스트(PR)막 204: hard mask film 206: first photoresist (PR) film
206a : 제 2 포토레지스트막 208 : 더미 패턴(Dummy Pattern) 206a: second photoresist film 208: dummy pattern
본 발명은 반도체 소자의 소자분리막 형성 방법에 관한 것으로서, 특히 주변회로 영역의 소자분리막 형성공정과 동시에 셀 영역의 더미 패턴(Dummy Pattern)을 형성함으로써, 전체적인 소자분리 마스크 공정의 초점깊이(Depth Of Focus ; DOF) 마진(Margin)을 향상할 수 있는 반도체 소자의 소자분리막 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 film of a semiconductor device, and in particular, by forming a dummy pattern of a cell region at the same time as a device isolation film forming process of a peripheral circuit region, a depth of focus of an overall device isolation mask process (Depth Of Focus). ; DOF) A device isolation film forming method of a semiconductor device capable of improving the margin (Margin).
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 반도체 소자의 소자분리막 형성 공정을 간략하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a device isolation film forming process of a conventional semiconductor device will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1(a) 및 도 2(a)는 종래 반도체 소자의 소자분리막 형성 공정에 사용되는 제 1 소자분리 마스크(ISO Mask) 및 제 2 소자분리 마스크를 도시한 레이아웃(Layout)도 이고, 도 1(b) 및 도 2(b)는 종래 반도체 소자의 소자분리막 형성 공정을 설명하기 위한 반도체 소자의 단면도 이다.1 (a) and 2 (a) are layout views illustrating a first device isolation mask (ISO mask) and a second device isolation mask used in a device isolation film forming process of a conventional semiconductor device. 2B and 2B are cross-sectional views of a semiconductor device for explaining a device isolation film forming process of a conventional semiconductor device.
도 1(b) 및 도 2(b)를 참조하면, 셀 영역과 주변회로 영역으로 구분되어진 반도체기판(100) 상부에 질화막(102) 및 하드마스크막(104)을 형성하고, 제 1 포토레지스트(PR)막(106)을 도포한 후, 주변회로 영역은 차단한 채 셀 영역의 하드마스크막(104) 및 질화막(102)의 일부를 순차적으로 식각하여 소자분리막을 형성하기 위해 도 1(a)와 같은 제 1 소자분리 마스크로 사진 및 식각공정을 실시한다.Referring to FIGS. 1B and 2B, a
사진 및 식각공정으로 셀 영역의 일부를 식각한 후, 제 1 포토레지스트막(106)을 제거하면, 라인 스페이스가 1:1 이 되는 균일 패턴 영역과 라인 스페이스가 균일하지 않게 되는 더미 패턴(108) 영역이 형성되게 된다.After the part of the cell region is etched by the photolithography and etching process, the first
더미 패턴(108)은 반도체 디바이스에 기여하는 패턴을 아니나, 더미 패턴(108)을 잘 유지시켜 주어야만 균일 패턴이 그대로 유지되기 때문에 소자분리막 형성공정시, 더미 패턴을 손상시키지 않는 기술이 필요하다.The
즉, 종래에는 균일패턴과 더미패턴(108)을 포함한 셀 영역만의 트랜치 형성공정을 실시한 후, 주변회로 영역만의 트랜치 형성공정을 실시하였다.That is, in the related art, after the trench forming step of only the cell region including the uniform pattern and the
그러나, 도 1(a)와 같은 제 1 소자분리 마스크로 제 1 공정을 실시한 후, 전 체구조상부에 제 2 포토레지스트막(106a)을 형성하여 도 2(a)와 같은 제 2 소자분리 마스크로 제 2 공정을 실시하면, 사진식각공정 중 한방향으로 특정조명을 쬐어주는 노광공정의 특성상 균일 패턴이 아닌 더미 패턴(108)은 초점깊이(Depth Of Focus ; DOF) 마진(Margin)이 매우 취약해 지는 문제점이 있다.However, after the first process is performed with the first device isolation mask as shown in FIG. 1A, a second
실제로, 셀 영역의 균일 패턴 라인에서는 초점 0.2㎛ 까지 패턴이 형성되나, 셀 영역의 더미 패턴 라인의 경우에는 초점 0.1㎛ 에서 패턴의 마진이 떨어지기 시작하면서 초점 0.2㎛에서는 디포커스(Defocus) 되어 패턴이 형성되지 않는다.In practice, the pattern is formed up to 0.2 µm in focus in the uniform pattern line of the cell region, but in the case of dummy pattern lines in the cell region, the margin of the pattern begins to fall at the focus of 0.1 µm, and the pattern is defocused at 0.2 µm in focus. It is not formed.
본 발명의 목적은 주변회로 영역(Peri. Area)의 소자분리막 형성공정과 동시에 셀 영역(Cell Area)의 더미 패턴(Dummy Pattern)을 형성함으로써, 전체적인 소자분리 마스크 공정의 초점깊이(Depth Of Focus ; DOF) 마진(Margin)을 향상할 수 있는 반도체 소자의 소자분리막 형성 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to form a dummy pattern of the cell area at the same time as the device isolation film forming process of the peripheral circuit area (Peri. Area), the depth of the overall device isolation mask process (Depth Of Focus; It is an object of the present invention to provide a method for forming a device isolation film of a semiconductor device capable of improving margins.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 소자분리막 형성 방법은, 셀 영역과 주변회로 영역으로 구분되어진 반도체기판 상부에 질화막, 하드마스크막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 셀 영역의 균일 패턴을 형성하기 위한 제 1 소자분리 마스크로 사진 및 식각공정을 실시하여 상기 셀 영역의 균일 패턴이 형성될 영역의 하드마스크막, 질화막 및 반도체 기판의 일부를 식각하여 트랜치를 형성하는 단계; 상기 셀 영역의 더미 패턴과 주변회로 영역의 소자분리막을 동시에 형성하기 위한 제 2 소자분리 마스크로 사진 및 식각공정을 실시하여 상기 셀 영역의 더미 패턴이 형성될 영역과 주변회로 영역의 하드마스크막, 질화막 및 반도체 기판의 일부를 식각하여 트랜치를 형성하는 단계; 및 상기 트랜치가 매립되도록 전체구조상부에 절연막을 형성하는 단계를 포함한다.A method of forming a device isolation film of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes: sequentially forming a nitride film and a hard mask film on a semiconductor substrate divided into a cell region and a peripheral circuit region; Photo-etching is performed with a first device isolation mask to form a uniform pattern of the cell region to form a trench by etching a hard mask film, a nitride film, and a portion of the semiconductor substrate in the region where the uniform pattern of the cell region is to be formed. Doing; Performing a photo-etching process with a second device isolation mask for simultaneously forming the dummy pattern of the cell region and the device isolation film of the peripheral circuit region, and a hard mask film of the region where the dummy pattern of the cell region is to be formed and the peripheral circuit region; Etching a portion of the nitride film and the semiconductor substrate to form a trench; And forming an insulating film on the entire structure to fill the trench.
상기 제 2 소자분리 마스크 형성시, 상기 더미 패턴 간의 간격을 조절할 수 있다.The gap between the dummy patterns may be adjusted when the second device isolation mask is formed.
상기 절연막 형성 전에 상기 트랜치 표면에 월(Wall) 산화막을 형성하는 단계를 더 포함한다.And forming a wall oxide film on the trench surface before forming the insulating film.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3(a) 및 도 4(a)는 본 발명의 반도체 소자의 소자분리막 형성 공정에 사용되는 제 1 소자분리 마스크(ISO Mask) 및 제 2 소자분리 마스크를 도시한 레이아웃(Layout)도 이고, 도 3(b) 및 도 4(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 소자분리막 형성 공정을 설명하기 위한 반도체 소자의 단면도 이다.3 (a) and 4 (a) are layout diagrams showing a first device isolation mask (ISO Mask) and a second device isolation mask used in the device isolation film forming process of the semiconductor device of the present invention. 3 (b) and 4 (b) are cross-sectional views of a semiconductor device for explaining a process of forming a device isolation film of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 3(b)를 참조하면, 셀 영역과 주변회로 영역으로 구분되어진 반도체기판(200) 상부에 질화막(202) 및 하드마스크막(204)을 순차적으로 형성한다.Referring to FIG. 3B, a
여기서, 상기 반도체기판(200)과 질화막(202) 사이에는 산화막을 포함한 다른 계면이 형성될 수 있으나, 본 발명의 취지상 생략한다.In this case, another interface including an oxide film may be formed between the
하드마스크막(204) 상부에 제 1 포토레지스트(PR)막(206)을 도포한 후, 셀 영역 중 균일 패턴 형성 영역의 하드마스크막(204), 질화막(202) 및 반도체기판(200)의 일부를 식각하여 트랜치를 형성하기 위해 도 3(a)와 같은 제 1 소자분리 마스크로 사진 및 식각공정을 실시한다.After the first photoresist (PR)
제 1 소자분리 마스크로 사진식각공정을 실시하면, 라인 스페이스(Line Space)가 1:1 이 되는 균일 패턴만이 형성된다.When the photolithography process is performed using the first device isolation mask, only a uniform pattern having a line space of 1: 1 is formed.
다음, 제 1 포토레지스트막(206)을 제거한 후, 클리닝 공정을 실시한다.Next, after the first
도 4(b)를 참조하면, 전체구조상부에 제 2 포토레지스트막(206a)을 도포한 후, 셀 영역의 균일 패턴 영역은 차단한 채, 주변회로 영역 및 셀 영역의 더미 패턴(208) 영역의 하드마스크막(204), 질화막(202) 및 반도체기판(200)의 일부를 식각하여 트랜치를 형성하기 위해 도 4(a)와 같은 제 2 소자분리 마스크로 사진 및 식각공정을 실시한다.Referring to FIG. 4B, after applying the second
여기서, 상기 제 2 소자분리 마스크 형성시, 상기 더미 패턴(208) 간의 간격을 조절하여 초점(Focus)을 최적화 시킨다.Here, when forming the second device isolation mask, the focus is optimized by adjusting the gap between the
제 2 소자분리 마스크로 사진식각공정을 실시한 후, 제 2 포토레지스트막(206a)을 제거하면, 주변회로 영역(Peri. Area)의 소자분리막 형성공정과 동시에 셀 영역(Cell Area)의 더미 패턴(Dummy Pattern)(208)이 형성되어, 전체적인 소자분리 마스크 공정의 초점깊이(Depth Of Focus ; DOF) 마진(Margin)을 향상할 수 있다.After the photolithography process is performed using the second device isolation mask and the second
다음, 트랜치 표면에 월(Wall) 산화막을 형성한 후, 트랜치가 매립되도록 절연막을 형성하여 소자분리막을 형성한다.Next, after forming a wall oxide film on the trench surface, an insulating film is formed to fill the trench to form an isolation layer.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
본 발명은 주변회로 영역(Peri. Area)의 소자분리막 형성공정과 동시에 셀 영역(Cell Area)의 더미 패턴(Dummy Pattern)을 형성함으로써, 전체적인 소자분리 마스크 공정의 초점깊이(Depth Of Focus ; DOF) 마진(Margin)을 향상할 수 있다.The present invention forms a dummy pattern of the cell area at the same time as the device isolation film forming process of the peripheral circuit area (Peri. Area), thereby increasing the depth of focus of the entire device isolation mask process (Depth Of Focus; DOF). You can improve your margins.
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