KR20080001279A - Method for forming isolation layer in semiconductor device - Google Patents

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KR20080001279A
KR20080001279A KR1020060059603A KR20060059603A KR20080001279A KR 20080001279 A KR20080001279 A KR 20080001279A KR 1020060059603 A KR1020060059603 A KR 1020060059603A KR 20060059603 A KR20060059603 A KR 20060059603A KR 20080001279 A KR20080001279 A KR 20080001279A
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임수현
곽상현
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주식회사 하이닉스반도체
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    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76224Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
    • H01L21/76229Concurrent filling of a plurality of trenches having a different trench shape or dimension, e.g. rectangular and V-shaped trenches, wide and narrow trenches, shallow and deep trenches

Abstract

A method for forming an isolation layer of a semiconductor device is provided to easily control the effective height of an SOD(Spin On Dielectric) layer by partially recessing the SOD layer using dry etching. A gate insulating layer(31), a gate conductive layer(32), and a pad nitride layer(34) are sequentially formed on a substrate(30). A trench is formed in the substrate. A liner nitride layer(40) is formed on the trench. An SOD layer(41B) is filled in the trench. The SOD layer is planarized to be not exposed the pad nitride layer. The SOD layer is partially recessed by dry etching. An HDP(High Density Plasma) is formed on the SOD layer.

Description

반도체 소자의 소자분리막 형성방법{METHOD FOR FORMING ISOLATION LAYER IN SEMICONDUCTOR DEVICE}METHODS FOR FORMING ISOLATION LAYER IN SEMICONDUCTOR DEVICE}

도 1a 내지 도 1d는 일반적인 플래시 메모리 소자의 소자분리막 형성방법을 도시한 공정 단면도.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming an isolation layer in a general flash memory device.

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 소자분리막 형성방법을 도시한 공정 단면도.2A to 2H are cross-sectional views illustrating a method of forming an isolation layer in a flash memory device according to an embodiment of the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

30 : 기판30: substrate

31 : 고전압 게이트 산화막31: high voltage gate oxide

32 : 폴리실리콘막32: polysilicon film

33 : 버퍼 산화막33: buffer oxide film

34 : 패드 질화막34: pad nitride film

35 : 하드마스크 산화막35: hard mask oxide film

36 : 하드마스크 질화막36 hard mask nitride film

37 : 감광막 패턴37: photosensitive film pattern

39A, 39B : 제1 및 제2 트렌치39A, 39B: first and second trenches

40 : 라이너 HDP막40: liner HDP film

41, 41A, 41B : SOD막41, 41A, 41B: SOD film

42, 45 : CMP 공정42, 45: CMP process

43 : 건식식각공정43: dry etching process

44 : HDP막44: HDP film

47 : 소자분리막47: device isolation film

본 발명은 반도체 소자의 제조기술에 관한 것으로, 특히 플래시 메모리 소자의 소자분리막 형성방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing technology of a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming an isolation layer of a flash memory device.

반도체 소자의 집적도가 증가되면서 STI(Shallow Trench Isolation) 공정에서 소자분리막의 폭이 더욱 감소하고 있다. 기존에는 HDP(High Density Plsma) CVD(Chemical Vapor Deposition)를 이용한 소자분리막이 사용되었지만, 트렌치의 폭이 감소하면서 기존의 HDP막으로는 미세 패턴 매립 특성에 한계가 발생하게 되었다. 이러한 문제는, 플래시 메모리(flash memory) 소자에 있어서도 예외가 아니다. 예컨대, 현재로써는 플래시 메모리 소자의 제조공정에서 기존과 같이 HDP막으로 소자분리막을 형성하는데에는 매립 특성에 한계가 발생하게 된다.As the degree of integration of semiconductor devices increases, the width of device isolation layers in a shallow trench isolation (STI) process is further reduced. Conventionally, device isolation films using HDP (High Density Plsma) chemical vapor deposition (CVD) have been used. However, as the width of the trench is reduced, there is a limit to the fine pattern embedding characteristics of the conventional HDP film. This problem is no exception to flash memory devices. For example, at present, there is a limitation in embedding characteristics in forming a device isolation layer using an HDP film as in the conventional manufacturing process of a flash memory device.

또한, 유동성을 가지는 SOD(Spin On Dilectric)막의 경우 미세 패턴 매립 특성은 우수하나 매립된 SOD막의 밀도가 낮아 후속 식각 및 세정공정에서 SOD막의 손실에 의해 소자 절연 역할을 상실하게 되며, 후속 이온주입공정시 밀도가 낮은 SOD막 내에 이온 침투로 인한 소자 특성의 저하가 발생하는 문제가 있어 단독으로 사용하는데에는 문제가 있다.In addition, the SOD (Spin On Dilectric) film having excellent fluidity has excellent fine pattern embedding characteristics, but the density of the buried SOD film is low so that the device insulation role is lost due to the loss of the SOD film in the subsequent etching and cleaning process, and the subsequent ion implantation process. There is a problem in that deterioration of device characteristics due to ion permeation occurs in the SOD film having a low density, which is problematic in use alone.

이에 따라, 최근에는 유동성이 우수한 SOD막을 증착한 후 HDP막을 증착하여 소자분리막을 형성하는 방법이 제안되었다. 이는, 매립이 어려운 부분을 SOD막으로 매립시키는 방법으로, 이하에서는 도면을 참조하여 상기한 플래시 메모리 소자의 소자분리막 형성방법에 대해 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.Accordingly, recently, a method of forming an isolation layer by depositing an SOD film having excellent fluidity and then depositing an HDP film has been proposed. This is a method of embedding a hard-to-embedded portion with an SOD film. Hereinafter, a method of forming the device isolation film of the flash memory device will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상부에 게이트 산화막(11)/플로팅 게이트용 폴리실리콘막(12)/버퍼 산화막(13)/패드 질화막(14)/하드마스크 산화막(15)/하드마스크 질화막(16)의 적층막을 형성한다. 그런 다음, 소정의 감광막 패턴을 이용한 식각공정을 통해 기판(10) 내에 소정 깊이의 트렌치(17)를 형성한다. First, as shown in FIG. 1A, the gate oxide film 11 / the floating silicon polysilicon film 12 / the buffer oxide film 13 / the pad nitride film 14 / the hard mask oxide film 15 on the substrate 10. A laminated film of the hard mask nitride film 16 is formed. Then, a trench 17 having a predetermined depth is formed in the substrate 10 through an etching process using a predetermined photoresist pattern.

이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 스트립(strip) 공정을 실시하여 감광막 패턴을 제거한 후, 습식식각공정을 실시하여 하드마스크 질화막(16, 도 1a 참조) 및 하드마스크 산화막(15, 도 1a 참조)을 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, a strip process is performed to remove the photoresist pattern, followed by a wet etching process to perform hard mask nitride film 16 (see FIG. 1A) and hard mask oxide film 15 (see FIG. 1A). ).

이어서, 월산화공정을 실시하여 복수의 트렌치(17, 도 1a 참조) 내부면을 따라 월산화막(미도시)을 형성한다. 그런 다음, 월산화막이 형성된 전체 구조 상에 트렌치(17)의 일부가 매립되도록 얇은 라이너 HDP막(19)을 증착한다.Next, a monthly oxidation process is performed to form a monthly oxide film (not shown) along the inner surfaces of the plurality of trenches 17 (see FIG. 1A). Then, a thin liner HDP film 19 is deposited so that a portion of the trench 17 is embedded over the entire structure on which the monthly oxide film is formed.

이어서, 라이너 HDP막(19) 상에 트렌치(17) 전체가 매립되도록 유동성이 우 수한 SOD막(20)을 증착한다. Subsequently, the SOD film 20 having excellent fluidity is deposited on the liner HDP film 19 so that the entire trench 17 is embedded.

이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, CMP 공정(21, 이하 제1 CMP라 함)을 실시하여 SOD막(20A)을 평탄화한다. 이러한 제1 CMP시에는 패드 질화막(14)을 평탄화 정지막으로 하여 SOD막(20A)을 평탄화한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 1C, a CMP process 21 (hereinafter referred to as first CMP) is performed to planarize the SOD film 20A. In the first CMP, the SOD film 20A is planarized using the pad nitride film 14 as a planarization stop film.

이어서, 도 1d에 도시된 바와 같이, 습식세정공정을 실시하여 SOD막(20B)을 리세스시킨다. 그런 다음, 트렌치(17, 도 1a 참조)가 매립되도록 SOD막(20B) 상에 HDP막(23)을 증착한 후, CMP 공정(24, 이하 제2 CMP라 함)을 실시하여 HDP막(23)을 평탄화한다. 이러한 제2 CMP시에는 패드 질화막(14)을 평탄화 정지막으로 하여 HDP막(23)을 평탄화한다.Subsequently, as shown in FIG. 1D, the wet cleaning process is performed to recess the SOD film 20B. Then, the HDP film 23 is deposited on the SOD film 20B so that the trench 17 (see FIG. 1A) is embedded, and then the HDP film 23 is performed by performing a CMP process (hereinafter, referred to as a second CMP). ) Is flattened. In the second CMP, the HDP film 23 is planarized using the pad nitride film 14 as a planarization stop film.

그러나, 도 1d에서와 같이 습식세정공정으로 SOD막(20B)을 리세스시키다 보면 SOD막(20B)의 유효높이(EFH, EFfective Hight)를 제어하는데 어려움이 따르게 된다. 이때, 유효높이라 함은 소자분리막으로 사용될 SOD막(20B)의 잔존높이를 말한다. 이러한 유효높이 제어의 어려움으로 인해 SOD막(20B)이 지나치게 많이 리세스되면 HDP막(23)이 증착될 부분의 트렌치(17) 종횡비가 증가하여 HDP막(23)의 매립 특성이 저하되는 문제가 발생한다. 예컨대, HDP막(23) 내에 보이드('V' 부위 참조)가 발생하는 문제가 있다.However, when the SOD film 20B is recessed in the wet cleaning process as shown in FIG. 1D, it is difficult to control the effective height (EFH, EFfective Hight) of the SOD film 20B. In this case, the effective height refers to the remaining height of the SOD film 20B to be used as the device isolation film. Due to the difficulty in controlling the effective height, when the SOD film 20B is excessively recessed, the aspect ratio of the trench 17 of the portion where the HDP film 23 is to be deposited is increased to reduce the embedding characteristics of the HDP film 23. Occurs. For example, there is a problem that voids (see 'V' region) occur in the HDP film 23.

또한, 종래기술에 따르면 도 1c 및 도 1d에서와 같이 제1 및 제2 CMP를 진행하게 되는데, 이러한 2번의 CMP시에는 모두 패드 질화막(14)을 평탄화 정지막으로 하게 되므로 제2 CMP시에는 패드 질화막(14)이 모두 손실되어 평탄화 정지막으로 기능할 수 없게 될 우려가 있다.In addition, according to the related art, as shown in FIGS. 1C and 1D, the first and second CMPs are performed. In the second CMP, the pad nitride film 14 is used as the planarization stop film. There is a fear that all of the nitride films 14 are lost and cannot function as planarization stop films.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, SOD막을 이용한 소자분리막 형성시 SOD막의 유효높이를 최적의 높이로 제어할 수 있는 반도체 소자의 소자분리막 형성방법을 제공하는데 그 일목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for forming a device isolation film of a semiconductor device capable of controlling the effective height of the SOD film to an optimum height when the device isolation film is formed using the SOD film. have.

또한, 본 발명은 소자분리막 형성을 위한 평탄화 공정시 평탄화 정지막의 손실량을 최소화할 수 있는 반도체 소자의 소자분리막 형성방법을 제공하는데 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a method of forming a device isolation film of a semiconductor device capable of minimizing a loss of the planarization stop film during the planarization process for forming a device isolation film.

상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 기판 상에 게이트 절연막, 게이트 도전막 및 패드 질화막을 차례로 형성하는 단계와, 하드마스크 패턴을 이용한 식각공정을 실시하여 상기 기판 내에 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 트렌치의 일부가 매립되도록 상기 트렌치를 포함한 전체 구조 표면 상에 라이너 절연막을 형성하는 단계와, 상기 트렌치가 매립되도록 상기 라이너 절연막 상에 SOD막을 증착하는 단계와, 상기 패드 질화막이 노출되지 않도록 상기 패드 질화막 상부까지 상기 SOD막을 평탄화하는 단계와, 건식식각공정을 실시하여 상기 SOD막을 일정 깊이 리세스시키는 단계와, 상기 트렌치 내에 고립되도록 상기 SOD막 상에 HDP막을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 소자분리막 형성방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, a gate insulating film, a gate conductive film, and a pad nitride film are sequentially formed on a substrate, and an etching process using a hard mask pattern is performed to form trenches in the substrate. Forming a liner insulating film on the entire structure surface including the trench so that a portion of the trench is buried, depositing a SOD film on the liner insulating film so as to fill the trench, and exposing the pad nitride film. Planarizing the SOD film to an upper portion of the pad nitride film so as to prevent the pad nitride film from being formed, recessing the SOD film to a predetermined depth by performing a dry etching process, and forming an HDP film on the SOD film so as to be isolated in the trench. A device isolation film forming method of a semiconductor device is provided.

최근에는, 매립이 상대적으로 어려운 부분, 즉 매립특성이 저하되는 부분에 소자분리막을 형성할 시에 유동성이 우수한 SOD막을 이용하고 그 상부에는 HDP막을 증착하여 소자분리막을 완성하는 기술이 제안되었으나, 이러한 기술을 적용시에는 SOD막의 유효높이를 제어하는데 어려움이 따랐다. 또한, HDP막 평탄화시 평탄화 정지막으로 기능하는 패드 질화막이 모두 손실될 수 있는 우려가 있었다.Recently, a technique of using a SOD film with excellent fluidity and depositing an HDP film on top of the device isolation film is proposed in forming a device isolation film in a relatively difficult part, that is, a buried property is deteriorated. When applying the technology, it was difficult to control the effective height of the SOD film. In addition, when the HDP film is planarized, there is a concern that all of the pad nitride films serving as planarization stop films may be lost.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 SOD막을 평탄화하기 위한 첫번째 CMP시 패드 질화막을 평탄화 정지막으로 하지 않고 패드 질화막 상부에서 CMP가 일단 멈추도록 한 후 건식식각공정을 통해 SOD막을 일정 깊이 리세스 시킴으로써, SOD막의 유효높이를 정확히 제어할 수 있게 되고 패드 질화막의 손실을 최소화할 수 있게 된다. In order to solve this problem, the present invention does not use the pad nitride film as a planarization stop film during the first CMP to planarize the SOD film, but stops the CMP at the top of the pad nitride film once, and then recesses the SOD film by a predetermined depth through a dry etching process. In addition, the effective height of the SOD film can be precisely controlled and the loss of the pad nitride film can be minimized.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and in the case where the layers are said to be "on" another layer or substrate, they may be formed directly on another layer or substrate or Or a third layer may be interposed therebetween. In addition, the same reference numerals throughout the specification represent the same components.

실시예Example

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 소자분리막 형성방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 단면도이다. 여기서는, 일례로 고전압 트랜지스터가 형성될 고전압 영역에 한정하여 설명하기로 한다. 이는, 고전압 영역에 형성되는 게이트 절연막과 저전압 트랜지스터가 형성될 저전압 영역에 형성되는 게이트 절연막의 두께를 서로 다르게 형성하여야 하기 때문에 고전압 영역과 저전압 영역의 게이트 절연막 형성단계가 서로 다르기 때문이다. 2A to 2H are cross-sectional views illustrating a method of forming an isolation layer of a flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, for example, the description will be limited to the high voltage region where the high voltage transistor is to be formed. This is because the steps of forming the gate insulating film in the high voltage region and the low voltage region are different because the thicknesses of the gate insulating film formed in the high voltage region and the gate insulating film formed in the low voltage region where the low voltage transistor is to be formed are different from each other.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 고전압 영역의 기판(30) 상부에 고전압 게이트 산화막(31)을 형성한다. 그런 다음, 고전압 게이트 산화막(31) 상에 플로팅 게이트용 폴리실리콘막(32)을 증착한다. 예컨대, 폴리실리콘막(32)은 1000Å 이하의 두께로 증착한다.First, as shown in FIG. 2A, a high voltage gate oxide layer 31 is formed on the substrate 30 in the high voltage region. Then, a floating silicon polysilicon film 32 is deposited on the high voltage gate oxide film 31. For example, the polysilicon film 32 is deposited to a thickness of 1000 kPa or less.

이어서, 폴리실리콘막(32) 상에 버퍼 산화막(33)과 패드 질화막(34)을 차례로 증착한다. 여기서, 패드 질화막(34)은 500Å 이하의 두께로 증착하는 것이 바람직하다.Subsequently, the buffer oxide film 33 and the pad nitride film 34 are sequentially deposited on the polysilicon film 32. Here, the pad nitride film 34 is preferably deposited to a thickness of 500 kPa or less.

이어서, 패드 질화막(34) 상에 하드마스크로 사용되는 하드마스크 산화막(35) 및 하드마스크 질화막(36)을 차례로 증착한다. 예컨대, 하드마스크 산화막(35) 및 하드마스크 질화막(36)은 각각 500Å 이하의 두께로 증착한다.Subsequently, the hard mask oxide film 35 and the hard mask nitride film 36 which are used as hard masks are deposited on the pad nitride film 34 in order. For example, the hard mask oxide film 35 and the hard mask nitride film 36 are each deposited to a thickness of 500 kPa or less.

이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 하드마스크 질화막(36) 상에 소정의 리세스용 감광막 패턴(37)을 형성한 후, 감광막 패턴(37)을 마스크로 이용한 식각공정을 실시하여 하드마스크 질화막(36) 및 하드마스크 산화막(35)을 식각한다. 이때, 감광막 패턴(37)은 플래시 메모리 소자의 소자분리영역을 정의하기 위한 것으 로, 소자분리영역이 각각 오픈된 구조로 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2B, a predetermined recess photoresist layer pattern 37 is formed on the hard mask nitride layer 36, and then an etching process using the photoresist layer pattern 37 as a mask is performed to perform a hard mask nitride layer. 36 and the hard mask oxide film 35 are etched. In this case, the photoresist pattern 37 is used to define an isolation region of a flash memory device, and has a structure in which the isolation regions are open.

이어서, 감광막 패턴(37)을 그대로 마스크로 이용하거나 식각된 하드마스크 패턴-하드마스크 질화막(36) 및 하드마스크 산화막(35)을 마스크로 이용한 식각공정을 실시하여 패드 질화막(34), 버퍼 산화막(33), 폴리실리콘막(32), 고전압 게이트 산화막(31) 및 기판(30)을 일정 깊이 식각한다. 이로써, 플래시 메모리 셀이 형성될 셀 영역(CELL)과 이외 주변소자가 형성될 주변 영역(PERI)에 각각 서로 다른 폭과 깊이를 갖는 복수의 제1 및 제2 트렌치(39A, 39B)가 형성된다. 예컨대, 상대적으로 패턴 밀도가 높은 셀 영역(CELL)에는 페리 영역(PERI)에서보다 폭이 좁고 깊이가 낮은 복수의 제1 트렌치(39A)가 형성된다.Subsequently, the etching process using the photoresist pattern 37 as a mask or the etched hard mask pattern-hard mask nitride film 36 and the hard mask oxide film 35 as a mask is performed to provide a pad nitride film 34 and a buffer oxide film ( 33), the polysilicon film 32, the high voltage gate oxide film 31 and the substrate 30 are etched to a predetermined depth. As a result, a plurality of first and second trenches 39A and 39B having different widths and depths are formed in the cell region CELL in which the flash memory cell is to be formed and in the peripheral region PERI in which other peripheral elements are to be formed. . For example, a plurality of first trenches 39A having a narrower width and a lower depth than the ferry region PERI are formed in the cell region CELL having a relatively high pattern density.

이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 스트립(strip) 공정을 실시하여 감광막 패턴(37, 도 2b 참조)을 제거한 후, 습식식각공정을 실시하여 하드마스크 질화막(36, 도 2b 참조) 및 하드마스크 산화막(35, 도 2b 참조)을 제거한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 2C, a strip process is performed to remove the photoresist pattern 37 (see FIG. 2B), followed by a wet etching process to perform hard mask nitride layer 36 (see FIG. 2B) and a hard mask. The oxide film 35 (see FIG. 2B) is removed.

이어서, 월 산화공정을 실시하여 복수의 제1 및 제2 트렌치(39A, 39B) 내부면을 따라 월산화막(미도시)을 형성한다. 이때, 월산화막은 100Å 이하의 두께로 증착한다.Next, a monthly oxidation process is performed to form a monthly oxide film (not shown) along the inner surfaces of the plurality of first and second trenches 39A and 39B. At this time, the monthly oxide film is deposited to a thickness of 100 kPa or less.

이어서, 월산화막이 형성된 전체 구조 상에 트렌치(39A, 39B) 전체가 매립되지 않도록 얇은 라이너 HDP막(40)을 증착한다. 예컨대, 라이너 HDP막(40)은 1000Å 이하의 두께로 증착한다. 이로써, 트렌치(39A, 39B)의 바닥부가 전 공정에서보다 높아지면서 각 제1 및 제2 트렌치(39A, 39B)의 깊이가 감소된다.Subsequently, a thin liner HDP film 40 is deposited so that the entire trench 39A, 39B is not embedded on the entire structure on which the monthly oxide film is formed. For example, the liner HDP film 40 is deposited to a thickness of 1000 kPa or less. This reduces the depth of each of the first and second trenches 39A and 39B as the bottom portions of the trenches 39A and 39B are higher than in the previous process.

이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 라이너 HDP막(40) 상에 제1 및 제2 트렌 치(39A, 39B)가 매립되도록 유동성이 우수한 SOD막(41)을 증착한다. 여기서, SOD막(41)은 패턴 밀도가 높은 셀 영역(CELL)에서의 두께가 페리 영역(PERI)에서의 두께보다 두껍게 형성된다. 또한, SOD막(41)은 silicate, siloxane, Methyl SilseQuoxane(MSQ), Hydrogen SilseQuioxane(HSQ), perhydrosilazane(TCPS), polysilazane 등의 케미컬을 이용하여 스핀 코팅(spin coating) 방식으로 형성한다.Next, as shown in FIG. 2D, an SOD film 41 having excellent fluidity is deposited on the liner HDP film 40 so that the first and second trenches 39A and 39B are embedded. Here, the SOD film 41 is formed so that the thickness in the cell region CELL having a high pattern density is thicker than the thickness in the ferry region PERI. In addition, the SOD layer 41 is formed by spin coating using chemicals such as silicate, siloxane, Methyl SilseQuoxane (MSQ), Hydrogen SilseQuioxane (HSQ), perhydrosilazane (TCPS), and polysilazane.

이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, CMP 공정(42)을 실시하여 SOD막(41A)을 평탄화한다. 이러한 CMP 공정(42)시에는 기존과는 다르게 패드 질화막(34)이 노출되지 않도록 패드 질화막(34) 상부에서 평탄화 공정이 정지되도록 한다. 즉, 기존에는 SOD막 평탄화를 위한 CMP 공정시 패드 질화막을 평탄화 정지막으로 하여 패드 질화막 상에서 바로 CMP 공정이 멈추도록 하였으나, 본 발명의 실시예에서는 패드 질화막(34) 상부 표면으로부터 일정 거리 이격된 지점에서 CMP 공정이 멈추도록 한다. 따라서, SOD막(41A)을 평탄화하는 CMP 공정시 패드 질화막(34)의 손실을 방지하여 후속으로 진행될 다른 평탄화 공정시 패드 질화막(34)이 평탄화 정지막으로 기능할 수 있도록 한다.Next, as shown in FIG. 2E, the CMP process 42 is performed to planarize the SOD film 41A. In the CMP process 42, the planarization process is stopped on the pad nitride layer 34 so that the pad nitride layer 34 is not exposed unlike the conventional method. That is, in the conventional CMP process for planarizing the SOD film, the pad nitride film was used as the planarization stop film so that the CMP process was immediately stopped on the pad nitride film. However, in the embodiment of the present invention, a point spaced a predetermined distance from the upper surface of the pad nitride film 34. To stop the CMP process. Therefore, the pad nitride film 34 is prevented from being lost during the CMP process of planarizing the SOD film 41A so that the pad nitride film 34 may function as a planarization stop film during another planarization process.

예컨대, SOD막(41A)의 평탄화시에는 패드 질화막(34)으로부터 일정 두께 이격된 지점을 SOD막(41A)의 평탄화 정지 기점으로 한다. 바람직하게는, 최대 500Å으로 이격된 지점을 평탄화 정지 기점으로 한다.For example, when the SOD film 41A is planarized, a point spaced apart from the pad nitride film 34 by a predetermined thickness is used as the starting point of the planarization stop of the SOD film 41A. Preferably, the point spaced at a maximum of 500 ms is the starting point of the flattening stop.

이어서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 기존과는 다르게 건식식각공정(43)을 실시하여 SOD막(41B)을 리세스시킨다. 즉, 기존에는 습식세정공정을 실시하여 SOD막 을 리세스시켰으나, 이는 SOD막의 유효높이를 제어하는데 어려움이 있어 본 발명의 실시예에서는 SOD막(41B)의 유효높이가 쉽게 제어되는 건식식각공정을 실시하여 SOD막(41B)을 리세스시킨다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 SOD막(41B)을 리세스시키기 위한 식각공정시 SOD막(41B)의 유효높이를 최적의 높이로 제어할 수 있다. 바람직하게는, 건식식각공정(43) 시에는 기판(30) 상부 표면으로부터 최대 500Å의 깊이까지 SOD막(41B)을 리세스시킨다.Next, as shown in FIG. 2F, unlike the conventional method, the dry etching process 43 is performed to recess the SOD film 41B. That is, in the past, the wet cleaning process was performed to recess the SOD film, which is difficult to control the effective height of the SOD film. Thus, in the embodiment of the present invention, the dry etching process in which the effective height of the SOD film 41B is easily controlled is performed. Then, the SOD film 41B is recessed. Therefore, according to the exemplary embodiment of the present invention, the effective height of the SOD film 41B may be controlled to the optimum height during the etching process for recessing the SOD film 41B. Preferably, during the dry etching process 43, the SOD film 41B is recessed from the upper surface of the substrate 30 to a depth of up to 500 kPa.

이러한 건식식각공정(43)시에는 SOD막(41B)과의 식각선택비가 거의 유사한 라이너 HDP막(40A) 또한 일부 식각되므로, 패드 질화막(34) 상의 라이너 HDP막(40)은 제거된다.In the dry etching process 43, since the liner HDP film 40A which is almost similar to the etch selectivity with the SOD film 41B is also partially etched, the liner HDP film 40 on the pad nitride film 34 is removed.

이어서, 도 2g에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 트렌치(39A, 39B)가 매립되도록 전체 구조 상부에 HDP막(44)을 CVD 방식으로 증착한다. 이때, HDP막(44)은 5000Å 이하의 두께로 증착한다. 그런 다음, 평탄화공정으로 CMP 공정(45)을 실시하여 HDP막(44)과 패드 질화막(34) 간의 표면 단차를 제거한다. 예컨대, HDP막(44)의 CMP 공정(45)시에는 패드 질화막(34)을 평탄화 정지막으로 한다.Subsequently, as shown in FIG. 2G, the HDP film 44 is deposited by CVD on the entire structure so that the first and second trenches 39A and 39B are embedded. At this time, the HDP film 44 is deposited to a thickness of 5000 kPa or less. Then, the CMP process 45 is performed by the planarization process to remove the surface level difference between the HDP film 44 and the pad nitride film 34. For example, in the CMP process 45 of the HDP film 44, the pad nitride film 34 is a planarization stop film.

이어서, 도 2h에 도시된 바와 같이, 습식식각공정을 실시하여 패드 질화막(34)을 제거하고, 세정공정을 실시하여 버퍼 산화막(33)을 제거한다. 이러한 세정공정시에는 버퍼 산화막(33)과 함께 HDP막(44)이 일정 깊이 리세스된다. 이로써, 후속으로 증착될 유전막의 면적이 증가된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 2H, the pad nitride film 34 is removed by performing a wet etching process, and the buffer oxide film 33 is removed by performing a cleaning process. In this cleaning process, the HDP film 44 is recessed along with the buffer oxide film 33 at a predetermined depth. This increases the area of the dielectric film to be subsequently deposited.

이어서, 유전막 증착 전에 불순물 제거를 위한 전세정(pre-cleaning) 공정을 실시한다. 이로써, 트렌치(39A, 39B) 내에 최적의 유효높이를 갖는 라이너 HDP 막(40)/SOD막(41B)/HDP막(44) 적층막 구조의 소자분리막(47)이 완성된다.Subsequently, a pre-cleaning process for removing impurities is performed before the dielectric film is deposited. This completes the device isolation film 47 having the liner HDP film 40 / SOD film 41B / HDP film 44 laminated film structure having the optimum effective height in the trenches 39A and 39B.

본 발명의 실시예에서는 고전압 영역에 한정하여 설명했으나, 이러한 본 발명의 기술은 저전압 영역에도 적용될 수 있다.Although the embodiments of the present invention have been described with limited to the high voltage region, this technique of the present invention can be applied to the low voltage region.

본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. Although the technical spirit of the present invention has been described in detail in the preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, SOD막을 평탄화하기 위한 CMP 공정시 패드 질화막을 평탄화 정지막으로 하지 않고 패드 질화막 상부에서 CMP 공정이 일단 멈추도록 한 후 건식식각공정을 통해 SOD막을 일정 깊이 리세스 시킴으로써, SOD막의 유효높이를 최적의 높이로 쉽게 제어할 수 있고 패드 질화막의 손실을 최소화할 수 있다.As described above, according to the present invention, in the CMP process for planarizing the SOD film, the CMP process is stopped at the top of the pad nitride film without stopping the pad nitride film as the planarization stop film, and then the SOD film is removed at a predetermined depth through the dry etching process. By accessing, the effective height of the SOD film can be easily controlled to the optimum height and the loss of the pad nitride film can be minimized.

Claims (10)

기판 상에 게이트 절연막, 게이트 도전막 및 패드 질화막을 차례로 형성하는 단계;Sequentially forming a gate insulating film, a gate conductive film, and a pad nitride film on the substrate; 하드마스크 패턴을 이용한 식각공정을 실시하여 상기 기판 내에 트렌치를 형성하는 단계;Forming a trench in the substrate by performing an etching process using a hard mask pattern; 상기 트렌치의 일부가 매립되도록 상기 트렌치를 포함한 전체 구조 표면 상에 라이너 절연막을 형성하는 단계;Forming a liner insulating film on the entire structure surface including the trench such that a portion of the trench is embedded; 상기 트렌치가 매립되도록 상기 라이너 절연막 상에 SOD막을 증착하는 단계;Depositing a SOD film on the liner insulating film so that the trench is buried; 상기 패드 질화막이 노출되지 않도록 상기 패드 질화막 상부까지 상기 SOD막을 평탄화하는 단계;Planarizing the SOD layer to an upper portion of the pad nitride layer so that the pad nitride layer is not exposed; 건식식각공정을 실시하여 상기 SOD막을 일정 깊이 리세스시키는 단계; 및Performing a dry etching process to recess the SOD film to a predetermined depth; And 상기 트렌치 내에 고립되도록 상기 SOD막 상에 HDP막을 형성하는 단계Forming an HDP film on the SOD film to be isolated in the trench 를 포함하는 반도체 소자의 소자분리막 형성방법.Device isolation film forming method of a semiconductor device comprising a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 건식식각공정시에는 상기 SOD막을 상기 기판 상부 표면으로부터 10~500Å의 깊이까지 리세스시키는 반도체 소자의 소자분리막 형성방법.The method of forming a device isolation film of a semiconductor device during the dry etching process to recess the SOD film to a depth of 10 ~ 500Å from the upper surface of the substrate. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 SOD막을 평탄화하는 단계는,The planarization of the SOD film may include: 상기 패드 질화막 상부 표면으로부터 10~500Å의 두께만큼 이격된 지점을 평탄화 정지 기점으로 하여 실시하는 반도체 소자의 소자분리막 형성방법.A method of forming a device isolation film for a semiconductor device by performing a planarization stop point at a point spaced from the pad nitride film upper surface by a thickness of 10 to 500 Å. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 하드마스크 패턴은The hard mask pattern is 상기 패드 질화막 상에 하드마스크용 산화막 및 질화막을 차례로 형성하는 단계; 및Sequentially forming an oxide film for a hard mask and a nitride film on the pad nitride film; And 소정의 감광막 패턴을 통해 상기 하드마스크용 질화막 및 산화막을 식각하는 단계Etching the hard mask nitride layer and the oxide layer through a predetermined photoresist pattern 를 포함하여 형성하는 반도체 소자의 소자분리막 형성방법.A device isolation film forming method of a semiconductor device, including forming. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 라이너 절연막을 형성하기 전,Before forming the liner insulating film, 상기 트렌치의 측벽을 보호하기 위하여 상기 트렌치의 내부면을 따라 월산화막을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 소자분리막 형성방법.And forming a monthly oxide film along an inner surface of the trench to protect sidewalls of the trench. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 HDP막을 형성하는 단계는,Forming the HDP film, 상기 트렌치가 매립되도록 상기 SOD막 상에 HDP막을 증착하는 단계; 및Depositing an HDP film on the SOD film to fill the trench; And 상기 패드 질화막을 평탄화 정지막으로 하는 평탄화공정을 실시하는 단계Performing a planarization process using the pad nitride film as a planarization stop film 를 포함하여 이루어지는 반도체 소자의 소자분리막 형성방법.Device isolation film forming method of a semiconductor device comprising a. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 게이트 도전막을 형성한 후, After the gate conductive film is formed, 상기 게이트 도전막 상에 버퍼 산화막을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 소자분리막 형성방법.And forming a buffer oxide film on the gate conductive film. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 HDP막을 형성한 후,After the HDP film is formed, 상기 패드 질화막을 제거하는 단계; 및Removing the pad nitride film; And 상기 버퍼 산화막을 제거하면서 상기 HDP막을 일정 깊이 리세스시키는 단계Recessing the HDP film to a predetermined depth while removing the buffer oxide film. 를 더 포함하는 반도체 소자의 소자분리막 형성방법.Device isolation film forming method of a semiconductor device further comprising. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 게이트 도전막은 플래시 메모리 소자의 플로팅 게이트용 폴리실리콘막으로 형성하는 반도체 소자의 소자분리막 형성방법.And the gate conductive film is formed of a floating silicon polysilicon film of a flash memory device. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 SOD막은 silicate, siloxane, Methyl SilseQuoxane(MSQ), Hydrogen SilseQuioxane(HSQ), perhydrosilazane(TCPS), polysilazane 등의 케미컬을 이용하여 형성하는 반도체 소자의 소자분리막 형성방법.The SOD film is a method of forming a device isolation layer of a semiconductor device formed by using a chemical such as silicate, siloxane, Methyl SilseQuoxane (MSQ), Hydrogen SilseQuioxane (HSQ), perhydrosilazane (TCPS), polysilazane.
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