KR19980030446A - Semiconductor substrate and formation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 SOI 기판 및 그의 형성방법에 대한 것으로, 본 발명은 반도체 기판상부에 성장 저지막을 형성하고, 성장 저지막을 소자가 형성되어질 셀 영역 상부에만 존재하도록 패터닝한 다음, 성장 저지막이 형성되지 않은 부분을 선택적 에피택셜 성장시킨 후, 성장 저지막을 제거하여 집적회로가 형성되기 이전, 셀 영역을 인위적으로 주변 회로 영역 보다는 낮도록 단차를 형성하므로서, 이후에 집적회로가 형성된 후, 셀 영역과 주변 회로 영역간의 표면 단차를 줄일 수 있다.The present invention relates to an SOI substrate and a method of forming the same, wherein the present invention provides a growth barrier layer on a semiconductor substrate, and patterning the growth barrier layer so as to exist only above the cell region where the device is to be formed. After selective epitaxial growth, a step is formed so that the cell region is artificially lower than the peripheral circuit region before the integrated circuit is formed by removing the growth stop layer, and thereafter, after the integrated circuit is formed, between the cell region and the peripheral circuit region It can reduce the surface step.
Description
본 발명은 반도체 기판 및 그의 형성방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 SOI(silicon on insulator) 기판 형성시 소자의 셀 영역과 주변 영역과의 단차를 줄일 수 있는 반도체 기판 및 그의 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor substrate and a method of forming the same, and more particularly, to a semiconductor substrate and a method of forming the semiconductor substrate capable of reducing a step difference between a cell region and a peripheral region of a device when forming a silicon on insulator (SOI) substrate.
일반적으로 반도체 소자는 주된 회로 패턴의 형성되는 셀 영역과 주변회로가 구성되는 주변 영역으로 구성된다. 이에 따라, 셀 영역에는 반도체 회로가 고집적으로 이루어지고, 주변 영역에는 셀 영역 보다는 넓은 간격으로 주변회로가 형성된다.In general, a semiconductor device is composed of a cell region in which a main circuit pattern is formed and a peripheral region in which a peripheral circuit is formed. Accordingly, semiconductor circuits are highly integrated in the cell region, and peripheral circuits are formed in the peripheral region at a wider interval than the cell region.
그러나, 종래에는 셀 영역에는 집적회로가 매우 높은 밀도로 집적되어있는 한편, 주변 영역에 비교적 넓은 간격으로 회로 패턴이 형성되므로, 완성된 반도체 디바이스가 동일 평면상에 구성되었을때에는, 셀영역이 주변 영역에 비하여 높은 단차를 지니게 된다.However, conventionally, integrated circuits are integrated at very high density in the cell region, while circuit patterns are formed at relatively wide intervals in the peripheral region. Thus, when the completed semiconductor device is constructed on the same plane, the cell region is in the peripheral region. Compared with the higher step.
이에, 종래에는 반도체 기판에 인위적인 단차를 부여하기 위하여, 도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(1) 상부에 박막의 산화막(2), 예를들어, 열산화막이 증착되고, 그 상부에는 실리콘 질화막(3)이 소정 두께로 증착된다. 그런다음, 전체 구조 상부에 레지스트막을 도포하고, 셀 영역상의 실리콘 질화막(3)이 노출되도록 노광 및 현상하여 레지스트 패턴(4)이 형성된다. 그 후에, 도 1b에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴(4)을 이용하여 실리콘 질화막(3) 및 산화막(2)이 패터닝되고, 레지스트 패턴(4)는 공지의 방법으로 제거된다.Thus, in order to impart an artificial step to the semiconductor substrate, a thin film oxide film 2, for example, a thermal oxide film is deposited on the semiconductor substrate 1, as shown in FIG. The nitride film 3 is deposited to a predetermined thickness. Then, a resist film is applied over the entire structure, and the resist pattern 4 is formed by exposing and developing the silicon nitride film 3 on the cell region to be exposed. Thereafter, as shown in FIG. 1B, the silicon nitride film 3 and the oxide film 2 are patterned using the resist pattern 4, and the resist pattern 4 is removed by a known method.
이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 노출된 반도체 기판(1)은 패터닝된 실리콘 질화막(3)을 마스크로 하여, 산화되어, 필드 산화막(5)이 형성된다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the exposed semiconductor substrate 1 is oxidized using the patterned silicon nitride film 3 as a mask to form a field oxide film 5.
그 후, 도 1d에서와 같이, 실리콘 질화막(3)과, 산화막(2) 및 필드 산화막(5)는 습식 또는 건식 식각에 의하여 제거한다. 그러면, 필드 산화막의 형성을 위한 산화 공정시, 소정 깊이 만큼 실리콘 기판이 산화되므로, 필드 산화막을 제거하게 되면, 실리콘 기판의 소정 깊이 (도면에서 H로 표시됨) 예를들어 0.5 내지 2.0㎛ 정도 함몰된다. 따라서, 소자를 형성하기 이전 반도체 기판에 인위적인 단차를 형성하여, 이후의 소자 형성 공정시, 셀 영역(C)와 주변 영역(F)간의 단차를 줄이게 된다.Thereafter, as shown in FIG. 1D, the silicon nitride film 3, the oxide film 2 and the field oxide film 5 are removed by wet or dry etching. Then, during the oxidation process for forming the field oxide film, since the silicon substrate is oxidized by a predetermined depth, when the field oxide film is removed, the silicon substrate is recessed by a predetermined depth (indicated by H in the figure), for example, about 0.5 to 2.0 μm. . Therefore, an artificial step is formed in the semiconductor substrate before the device is formed, thereby reducing the step between the cell region C and the peripheral region F in the subsequent device formation process.
그러나, 상기와 같은 종래의 방법에 따르면, 필드 산화막을 형성하여 제거하는 공정에 의하여 반도체 기판에 인위적인 단차를 주는 방법은, 일반적인 실리콘 기판에서는 가능하나, 저전압, 저전력 및 간단한 제조 공정을 실현할 수 있는 차세대 회로 기판인 SOI(silicon on insulator) 기판은 인위적인 단차를 형성하는데에는 많은 어려움이 존재하였다.However, according to the conventional method as described above, a method of artificially giving a semiconductor step by forming and removing a field oxide film is possible in a general silicon substrate, but it is possible to realize a low voltage, low power, and a simple manufacturing process. A silicon on insulator (SOI) substrate, which is a circuit board, has had many difficulties in forming an artificial step.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, SOI 기판의 셀 영역에 형성된 소자와 주변 영역간의 단차를 최소화하여, 표면 단차를 줄일 수 있는 반도체 기판 및 그의 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a semiconductor substrate and a method of forming the same, which minimizes the step difference between the device formed in the cell region of the SOI substrate and the peripheral region, thereby reducing the step level. For the purpose of
도 1a 내지 1d는 종래의 반도체 기판 형성방법을 설명하기 위한 도면.1A to 1D are views for explaining a conventional method for forming a semiconductor substrate.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 반도체 기판 형성방법을 설명하기 위한 도면.2A to 2D are views for explaining a method for forming a semiconductor substrate of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 실리콘 기판 12 : 절연막11 silicon substrate 12 insulating film
13 : SOI층 14 : 성장 저지막13: SOI layer 14: growth stop film
15 : 레지스트 패턴 16 : 에피택셜 성장층15: resist pattern 16: epitaxial growth layer
100 : SOI 기판100: SOI substrate
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 기판은 반도체 소자가 형성되는 셀 영역과, 주변 회로 영역을 구비하는 반도체 기판으로서, 상기 주변 회로 영역 상부에 선택적 에피택셜 성장층이 형성되어, 그것의 표면은 소자가 형성되는 셀 영역 보다 높도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object of the present invention, the semiconductor substrate of the present invention is a semiconductor substrate having a cell region in which a semiconductor element is formed and a peripheral circuit region, wherein the selective epitaxial growth layer is formed on the peripheral circuit region. , Its surface is formed to be higher than the cell region in which the element is formed.
또한 본 발명에 따른 반도체 기판의 형성방법은, 반도체 기판상부에 성장 저지막을 형성하는 단계, 상기 성장 저지막을 소자가 형성되어질 셀 영역 상부에만 존재하도록 패터닝하는 단계, 상기 성장 저지막이 형성되지 않은 부분을 선택적 에피택셜 성장시키는 단계, 성장 저지막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of forming a semiconductor substrate according to the present invention comprises the steps of: forming a growth stop layer on the semiconductor substrate, patterning the growth stop layer to be present only in the upper cell region where the device is to be formed, and the portion where the growth stop layer is not formed Selective epitaxial growth, and removing the growth barrier.
본 발명에 의하면, SOI 기판에 선택적 에피택셜 성장법을 이용하여, 집적회로가 형성되기 이전, 셀 영역을 인위적으로 주변 회로 영역 보다는 낮도록 단차를 형성하므로서, 이후에 집적회로가 형성된 후, 셀 영역과 주변 회로 영역간의 표면 단차를 줄일 수 있다.According to the present invention, by using the selective epitaxial growth method on the SOI substrate, a step is formed so that the cell region is artificially lower than the peripheral circuit region before the integrated circuit is formed, and then after the integrated circuit is formed, the cell region And the surface step between the peripheral circuit area can be reduced.
[실시예]EXAMPLE
이하 첨부한 도면에 의거하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도면 도 2a 내지 2d는 본 발명의 반도체 기판 형성방법을 설명하기 위한 도면이다.2A to 2D are diagrams for describing a method of forming a semiconductor substrate of the present invention.
먼저, 실리콘 기판(11)과 절연막(12) 및 SOI층(13)으로 구성된 SOI 기판(100)이 제공된다. SOI 기판(100) 상부에는 SOI층(13)을 보호하기 위한 산화막(14)이 LPCVD(low pressure chemical vapor deposition)방식에 의하여, 1000 내지 2000Å의 두께로 증착된다. 이어서, 산화막(14) 상부에는 주변 회로 영역(P)과 셀 영역(C) 간의 단차를 최소화하기 위하여, 주변 회로 영역(P)이 노출되도록 레지스트 패턴(15)이 형성된다.First, an SOI substrate 100 composed of a silicon substrate 11, an insulating film 12, and an SOI layer 13 is provided. An oxide film 14 for protecting the SOI layer 13 is deposited on the SOI substrate 100 in a thickness of 1000 to 2000 kPa by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. Subsequently, in order to minimize the step difference between the peripheral circuit region P and the cell region C, a resist pattern 15 is formed on the oxide layer 14 so that the peripheral circuit region P is exposed.
그 후에, 도 2b에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴(15)를 이용하여, 산화막(14)는 셀 영역(C)에만 존재하도록 패터닝되고, 레지스트 패턴(15)는 공지된 제거 방식으로 제거된다. 그리고나서, 패터닝된 산화막 패턴(14)를 에피택셜 저지 마스크로 이용하여, 노출된 주변 회로 영역(P)의 SOI층(13)은 선택적 에피택셜 성장된다. 여기서, 에피택셜 성장층(16)의 높이 A는 대략 1.5 내지 2.0 ㎛ 이고, 높이 A는 이후에 진행되는 공정시, 일부분 식각되는 것을 감안한 높이이다.Thereafter, as shown in Fig. 2B, by using the resist pattern 15, the oxide film 14 is patterned to exist only in the cell region C, and the resist pattern 15 is removed by a known removal method. Then, using the patterned oxide pattern 14 as an epitaxial stop mask, the SOI layer 13 of the exposed peripheral circuit region P is selectively epitaxially grown. Here, the height A of the epitaxially grown layer 16 is approximately 1.5 to 2.0 μm, and the height A is a height in consideration of partial etching during the subsequent process.
한편, 에피택셜 성장층(16)의 형성 공정에서, 에피택셜 성장층(16)은 도 2b에 점선으로 표시된 것과 같이, 산화막(14)쪽으로 침투 성장이 발생되어, SOI 기판(100)의 인위적인 단차 공정시, 매끄럽지 못한 표면을 갖게된다.On the other hand, in the process of forming the epitaxially grown layer 16, the epitaxially grown layer 16 is penetrated and grown toward the oxide film 14, as indicated by the dotted line in FIG. 2B, so that an artificial step of the SOI substrate 100 is generated. In the process, it has a non-smooth surface.
이에, 매끄러운 표면을 갖는 에피택셜 성장층(16)을 형성하기 위하여, 에피택셜 성장층(16)은 0.3 내지 0.5㎛ 정도 블랭킷 식각된다. 그러면, 에피택셜 성장층(16)은 도 2c에 도시된 바와 같이, 끝면이 유선형의 형태로 매끄러운 곡선을 취하게 된다.Thus, in order to form the epitaxially grown layer 16 having a smooth surface, the epitaxially grown layer 16 is blanket etched about 0.3 to 0.5 mu m. Then, as shown in FIG. 2C, the epitaxially grown layer 16 has a smooth curved end surface.
그 후에, 도 2d에 도시된 바와 같이, 산화막(14)는 공지의 제거 방식에 의하여 제거되고, 경사가 완만한 표면(16A)의 인위적인 단차를 지닌 SOI 기판(100)이 완성된다. 이때, 단차 D는 약 1.0 내지 1.7㎛ 정도가 되고, 이후에 셀 영역(C)에 소자 형성시, 주변 회로 영역(P)과 비슷한 높이를 갖게된다.Thereafter, as shown in FIG. 2D, the oxide film 14 is removed by a known removal method, and the SOI substrate 100 having an artificial step of the inclined surface 16A is completed. At this time, the step D becomes about 1.0 to 1.7 μm, and when the element is formed in the cell region C later, it has a height similar to that of the peripheral circuit region P. FIG.
이상에서 자세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, SOI 기판에 선택적 에피택셜 성장법을 이용하여, 집적회로가 형성되기 이전, 셀 영역을 인위적으로 주변 회로 영역 보다는 낮도록 단차를 형성하므로서, 이후에 집적회로가 형성된 후, 셀 영역과 주변 회로 영역간의 표면 단차를 줄일 수 있다.As described in detail above, according to the present invention, by using the selective epitaxial growth method on the SOI substrate, the step is formed so that the cell region is artificially lower than the peripheral circuit region before the integrated circuit is formed, and subsequently integrated. After the circuit is formed, the surface level difference between the cell region and the peripheral circuit region can be reduced.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.In addition, this invention can be implemented in various changes within the range which does not deviate from the summary.
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KR1019960049840A KR19980030446A (en) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | Semiconductor substrate and formation method thereof |
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