KR100569509B1 - Method for fabricating of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로서, 선형 질화막을 사용하는 STI 공정에서 패드질화막 제거 후에 희생산화막의 형성 및 전면 식각 방법으로 선형 질화막을 노출되지 않도록한 후, 게이트산화막 형성 및 게이트전극 형성 공정을 실시하여 모트에 의한 식각 잔류물 생성이 방지되어 배선의 단락이 예방되므로, 공정수율 및 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for fabricating a semiconductor device, wherein after a pad nitride is removed in a STI process using a linear nitride film, a gate oxide film is formed and a gate electrode is formed after the sacrificial oxide film is removed and the linear nitride film is not exposed by the entire etching method. By preventing the formation of etch residue by the mote to prevent the short circuit of the wiring, it is possible to improve the process yield and the reliability of the device.
Description
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 반도체소자의 제조공정도.1A and 1B are manufacturing process diagrams of a semiconductor device according to the prior art.
도 2는 도 1b의 일부 단면 확대도. 2 is an enlarged view of a partial cross section of FIG. 1B;
도 3은 도 2의 반도체기판에 게이트산화막을 형성한 상태의 단면도. 3 is a cross-sectional view of a gate oxide film formed on a semiconductor substrate of FIG. 2.
도 4는 도 3에서 게이트전극을 형성한 상태의 단면도.4 is a cross-sectional view of a state in which a gate electrode is formed in FIG. 3.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 반도체소자의 제조공정도.5a to 5e is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10,40 : 반도체기판 12,41 : 패드산화막10,40:
14 : 패드질화막 16,42 : 트랜치 14:
18,44 : 웰 산화막 20,46 : 선형 질화막18,44:
22,48 : 필드산화막 24,50 : 골22,48:
26,54 : 게이트산화막 28 : 모트 26,54
30,56 : 게이트전극 32 : 식각 잔류물30,56
52 : 희생산화막 52: sacrificial oxide film
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 선형 질화막을 사용하는 고밀도 소자의 얕은 트랜치 소자분리(shallow trench isolation; 이하 STI라 칭함) 공정에서의 모트(moat)에서의 잔류물에 의한 단락을 방지하여 공정수율 및 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체소자의 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, a short circuit caused by residues in a moat during a shallow trench isolation (STI) process of a high density device using a linear nitride film. It relates to a method for manufacturing a semiconductor device that can prevent the process yield and improve the reliability of the device.
일반적으로 반도체소자는 소자가 형성되는 활성영역과, 이들을 분리하는 소자분리 영역으로 구분할 수 있으며, 소자분리영역이 소자의 전체 면적에서 차지하는 비율이 크므로 소자의 고집적화를 위해서는 소자분리영역의 축소가 필요하다. In general, semiconductor devices can be divided into active regions in which devices are formed and device isolation regions separating them, and since the device isolation region occupies a large portion of the entire area of the device, it is necessary to reduce the device isolation region for high integration. Do.
고집적 소자에서는 기판에 얕은 트랜치를 형성하고 이를 절연막으로 메우는 STI 방법이 많이 사용되고 있다. In high-integration devices, STI methods that form shallow trenches in a substrate and fill them with insulating films are widely used.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 반도체소자의 제조 공정도이다.1A and 1B are manufacturing process diagrams of a semiconductor device according to the prior art.
먼저, 반도체기판(10)상에 패드산화막(12)과 패드질화막(14)을 순차적으로 형성하고, 소자분리 마스크(도시되지 않음)를 이용한 사진식각 공정으로 상기 패드질화막(14)과 패드산화막(12)을 식각하여 패드질화막(14) 패턴과 패드산화막(12) 패턴을 형성한다. First, the
그다음 상기 패드질화막(14) 패턴에 의해 노출되어있는 반도체기판(10)을 일정 깊이 식각하여 트랜치(16)를 형성하고, 상기 트랜치(16)의 내벽에 웰 산화막(18)을 형성한 후, 상기 구조의 전표면에 선형 질화막(20)을 형성한다. (도 1a 참조). Then, the
그 후, 상기 구조의 전표면에 필드산화막(22)을 도포하고, 평탄화시키고, 상기 패드질화막(14)과 패드산화막(12)을 제거하여 트랜치를 메운 필드 산화막(22)과 선형 질화막(20) 패턴으로 구성되는 소자분리영역을 형성한다. (도 1b 참조).Thereafter, the
도 2는 도 1b의 소자분리영역 에지 부분의 확대 도면으로서, 상기 패드질화막(14) 제거 공정시 선형 질화막(20)도 함께 제거되어 필드산화막(22)의 에지 부분에 깊은 골(24)이 생긴다. FIG. 2 is an enlarged view of an edge portion of the device isolation region of FIG. 1B, in which the
도 3은 도 2의 반도체기판(10)상에 게이트산화막(26)을 형성한 상태의 단면도로서, 크린닝 공정에서 필드산화막(22)과 평탄화 공정시 인접한 선형 질화막(20)과 웰 산화막(18) 간의 식각 선택비 차이로 인하여 선형 질화막(20)의 양측으로 모트(28)가 발생된다. FIG. 3 is a cross-sectional view of the
도 4은 도 3의 게이트산화막(26) 상에 게이트전극(30)을 형성한 상태의 상태도로서, 상기 모트 부분에 게이트전극 물질의 식각 잔류물(32)이 남아 있다. FIG. 4 is a state diagram in which the
상기와 같은 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조방법은 고집적 소자에 사용되는 선형 질화막을 이용한 STI 공정에서 산화막과 질화막과의 식각선택비차이로 인하여 필드산화막 평탄화 공정시 선형 질화막의 양측으로 모트가 발생하고 상기 모트는 후속 게이트전극 패턴닝 공정시 식각 잔류물이 남는 자리를 제공하여 게이트전극의 원활한 패턴닝을 방해하고, 라인의 단락을 유발하여 공정수율 및 소자의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있다. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the prior art as described above, in the STI process using the linear nitride film used for the highly integrated device, the mott is generated on both sides of the linear nitride film during the field oxide planarization process due to the difference in etching selectivity between the oxide film and the nitride film. The mortity provides a place where the etching residue remains in the subsequent gate electrode patterning process, which hinders the smooth patterning of the gate electrode, and causes a short circuit to reduce process yield and device reliability.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본발명의 목적은 선형 질화막을 이용하는 STI 공정에서 선형 질화막의 트랜치 에지측 높이를 트랜치 보다 낮게 형성하여 선형 질화막에 의한 트랜치 에지에서의 모트 발생을 방지하여 모트에 의한 후속 식각 공정에서의 식각잔류물 발생을 방지하여 라인 단락의 원을 제거하여 공정수율 및 소자의 신뢰성을 향상시킬수 있는 반도체소자의 제조방법을 제공함에 있다. The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to form a trench edge side height of the linear nitride film lower than the trench in the STI process using a linear nitride film to prevent the occurrence of mort in the trench edge by the linear nitride film The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device capable of improving process yield and device reliability by preventing the occurrence of etch residues in a subsequent etching process by a mote to remove circles of line short circuits.
본발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본발명에 따른 반도체소자 제조방법의 특징은, The present invention is to achieve the above object, the characteristics of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention,
선형 질화막을 사용하는 STI 방법의 반도체소자의 제조방법에 있어서, In the semiconductor device manufacturing method of the STI method using a linear nitride film,
반도체기판상에 패드산화막과 패드질화막을 순차적으로 형성하는 공정과, Sequentially forming a pad oxide film and a pad nitride film on the semiconductor substrate;
상기 패드질화막과 패드산화막을 소자분리마스크를 이용한 패턴닝 공정으로 선택 식각하여 반도체기판의 소자분리영역으로 예정되어있는 부분을 노출시키는 패드질화막 패턴을 형성하는 공정과, Selectively etching the pad nitride film and the pad oxide film by a patterning process using a device isolation mask to form a pad nitride film pattern exposing a predetermined portion of the semiconductor substrate as a device isolation region;
상기 패드질화막에 의해 노출되어있는 반도체기판을 일정 두께 식각하여 트랜치를 형성하는 공정과, Etching the semiconductor substrate exposed by the pad nitride layer to form a trench by a predetermined thickness;
상기 트랜치의 내벽이 웰 산화막을 형성하는 공정과, Forming a well oxide film on an inner wall of the trench;
상기 구조의 전표면에 선형 질화막을 형성하는 공정과, Forming a linear nitride film on the entire surface of the structure;
상기 구조의 전표면에 필드산화막을 형성하는 공정과, Forming a field oxide film on the entire surface of the structure;
상기 필드산화막을 평탄화시켜 상기 선형 질화막이 트랜치 내부에만 남도록하고 필드산화막을 분리시키는 공정과, Planarizing the field oxide film so that the linear nitride film remains only inside the trench and separating the field oxide film;
상기 패드질화막 패턴을 제거하는 공정과, Removing the pad nitride film pattern;
상기 구조의 전표면에 희생산화막을 형성하는 공정과, Forming a sacrificial oxide film on the entire surface of the structure;
상기 희생산화막을 전면 제거하는 공정을 구비함에 있다. And removing the entire surface of the sacrificial oxide film.
본 발명의 다른 특징은, 상기 선형 질화막의 에지는 반도체기판 표면 보다 10∼1000Å 낮게 형성되며, 선형 질화막의 두께는 10∼500Å 으로 형성하고, 상기 희생산화막을 고온산화나 LP-TEOS막으로 형성하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, the edge of the linear nitride film is formed to be 10 to 1000 mW lower than the surface of the semiconductor substrate, the thickness of the linear nitride film is 10 to 500 mW, and the sacrificial oxide film is formed of high temperature oxidation or LP-TEOS film. It is characterized by.
이하, 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 반도체소자의 제조공정도이다. 5A to 5E are manufacturing process diagrams of a semiconductor device according to the present invention.
먼저, 도 2의 단계와 마찬가지로 선형 질화막를 이용한 STI 공정을 진행하면, 실리콘 웨이퍼등의 반도체기판(40)상에 형성된 소정 깊이의 트랜치(42)와, 상기 트랜치(42)의 내벽에 형성되어있는 웰 산화막(44)과, 상기 웰 산화막(44)상에 형성되어있는 선형 질화막(46) 패턴과, 상기 트랜치(42)를 메우는 필드산화막(48)과, 상기 반도체기판(40)상에 형성되어있는 패드산화막(41)을 구비하여 소자분리를 완료한다. 이때 상기 필드산화막(48)의 에지 부분에 깊은 골(50)이 형성되어 있으며, 상기 선형 질화막(46)의 에지는 반도체기판(40) 표면 보다 10∼1000Å 낮게 형성되며, 선형 질화막(46)의 두께는 10∼500Å 정도이다. (도 5a 참조). First, as in the step of FIG. 2, when the STI process using the linear nitride film is performed, the
그다음 상기 구조의 전표면에 희생산화막(52)을 고온산화나 LP-TEOS막으로 도포한다. 이때 상기 희생산화막(52)은 상기 골(50)을 완전히 메운다. (도 5b 참조). Then, the
그후, 상기 희생산화막(52)을 건식 또는 습식식각 방법으로 전면식각하여 그 두께 만큼을 제거한다. 이때 상기 골(50)을 메운 부분은 제거되지 않는다. (도 5c 참조). Thereafter, the
그다음 상기 패드산화막(41)을 제거하고, 반도체기판(40)상에 게이트산화막(54)을 형성한다. 이때의 클리닝 공정에서도 선형 질화막(46)이 노출되지 않아 모트가 생기지 않는다. (도 5d 참조).Then, the
그후 상기 게이트산화막(54)상에 게이트전극(56)을 형성한다. 여기서 모트가 없으므로 식각 잔류물로 남지 않는다(도 5e 참조). Thereafter, a
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법은, 선형 질화막을 사용하는 STI 공정에서 패드질화막 제거 후에 희생산화막의 형성 및 전면 식각 방법으로 선형 질화막을 노출되지 않도록한 후, 게이트산화막 형성 및 게이트전극 형성 공정을 실시하여 모트에 의한 식각 잔류물 생성이 방지되어 배선의 단락이 예방되므로, 공정수율 및 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after the pad nitride film is removed in the STI process using the linear nitride film, the sacrificial oxide film is formed and the gate nitride film is formed after the linear nitride film is not exposed by the entire etching method. And since the gate electrode forming process is performed to prevent the formation of etch residues by the mott to prevent the short circuit of the wiring, there is an advantage that can improve the process yield and the reliability of the device.
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