KR100271661B1 - 반도체 소자 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 종래 반도체 소자 제조방법은 트랜치구조를 형성하고, 그 트랜치구조의 내부에 산화막을 증착하여 사용하는 분리구조의 측면에서 기판의 일부가 노출되어 전계 집중에 의해 기판에 형성한 반도체 소자의 특성이 열화되는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 기판에 트랜치구조를 형성하고 그 트랜치구조 내에 산화막을 증착하여 분리구조를 형성하는 분리구조 형성단계와; 상기 분리구조의 측면 기판에 모스 트랜지스터를 제조하는 모스 트랜지스터 형성단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법에 있어서, 상기 분리구조 형성단계는 기판의 상부에 패드산화막과 제 1질화막을 순차적으로 증착하고, 사진식각공정을 통해 상기 제 1질화막, 패드산화막 및 기판에 트랜치구조를 형성한 후, 그 트랜치구조 내에 제 1산화막을 증착하는 단계와; 상기 제 1질화막을 선택적으로 제거하고, 상기 제 1산화막 및 패드산화막의 상부전면에 얇은 제 2질화막과 두꺼운 제 2산화막을 증착하고, 건식식각하여 상기 제 1산화막의 측면에 산화막 측벽을 형성하는 단계와; 상기 산화막 측벽의 측면에 증착된 제 2질화막을 제거하고, 그 제 2질화막의 하부 기판을 소정 깊이로 식각하는 단계와; 상기 산화막 측벽 전부와 상기 제 1산화막의 상부 일부를 식각하는 단계와; 상기 측벽의 식각으로 노출된 제 2질화막을 식각하고, 그 하부의 제 1산화막 및 패드산화막을 식각하여 상기 기판에 형성한 트랜치구조의 내부에만 제 1산화막을 잔존시키는 단계로 구성되어 질화막을 이용하여 분리구조의 상부 측면부가 식각되는 것을 방지하여 그 분리구조의 측면에서 기판이 노출되는 것을 방지하여 전계집중에 의해 소자의 특성이 열화되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

반도체 소자 제조방법

본 발명은 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 분리구조의 주변부 기판에 단차를 형성하고, 그 단차영역에 모스 트랜지스터의 게이트를 형성하여 집적도를 향상시키며, 분리특성을 향상시키는데 적당하도록 한 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 모스 트랜지스터 등의 반도체 소자는 기판에 필드산화막으로 대표되는 분리영역을 형성하여 그 반도체 소자가 형성될 액티브영역을 정의하며, 그 액티브영역에 제조하게 된다. 상기 분리영역은 로코스(LOCOS)공정을 통해 제조하는 필드산화막이 면적을 많이 차지 하기 때문에 트랜치구조를 형성하고, 그 트랜치구조의 내부에 산화막을 증착하는 방법을 사용하고 있으며, 이와 같은 종래 반도체 소자 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1a 내지 도1c는 종래 반도체 소자 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)의 일부에 사진식각공정을 통해 트랜치구조를 형성하고, 그 트랜치구조 및 기판(1)의 상부에 산화막(2)을 증착하고, 그 산화막(2)을 식각하여 상기 트랜치구조의 내부에만 산화막(2)을 잔존시키는 단계(도1a)와; 상기 기판(1)의 상부 중앙에 게이트산화막과 다결정실리콘을 증착하여 게이트(3)를 형성하고, 그 게이트(3)의 측면 기판(1) 하부에 저농도 불순물 이온을 이온주입하여 저농도 소스 및 드레인(4)을 형성하는 단계(도1b)와; 상기 게이트(3)의 측면에 산화막 측벽(5)을 형성하고, 그 측벽(5)의 측면 기판(1)의 하부에 고농도 불순물 이온을 이온주입하여 고농도 소스 및 드레인(6)을 형성하는 단계(도1c)로 구성된다.

이하, 상기와 같은 종래 반도체 소자 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 도1a에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 사진식각공정을 통한 건식식각으로, 다수의 트랜치구조를 형성한다. 이때의 사진식각공정의 하드마스크는 산화막 등의 절연막을 사용하여 기판(1)과 선택적식각이 가능하도록 한다.

그 다음, 상기 하드마스크를 제거하여 트랜치구조가 형성된 기판(1)을 모두 노출시키며, 상기 노출된 기판(1)의 상부에 산화막(2)을 두껍게 증착하여 상기 형성한 트랜치구조가 산화막(2)으로 채워질 수 있도록 한다.

그 다음, 상기 산화막(2)을 습식식각하여 트랜치구조가 형성되지 않은 영역의 기판(1) 상부를 노출시킨다. 이때, 상기 식각으로 트랜치구조의 내부에만 산화막(2)이 잔존하게 되며, 그 잔존하는 산화막의 주변부는 식각되어 상기 트랜치구조의 상부 주변의 각진 기판(1) 영역이 노출된다.

이와 같이 트랜치구조의 상부에서 각이진 기판(1) 영역이 노출되어 그 각진부분에서 전계가 집중되어 반도체 소자를 열화시키는 결과를 나타낸다.

그 다음, 도1b에 도시한 바와 같이 상기 트랜치구조가 형성되지 않은 평탄한 기판(1)의 상부에 게이트 산화막과 다결정실리콘을 증착하고, 패터닝하여 상기 산화막(2)의 사이 기판(1)의 중앙부에 게이트(3)를 형성한다.

그 다음, 상기 게이트(3)와 산화막(2)의 사이에 노출된 기판(1)에 불순물 이온을 저농도로 이온주입하여 저농도 소스 및 드레인(4)을 형성한다.

그 다음, 도1c에 도시한 바와 같이 상기 게이트(3)와 저농도 소스 및 드레인(4)의 상부에 산화막을 증착하고, 건식식각하여 상기 게이트(3)의 측면에 산화막 측벽(5)을 형성한다.

그 다음, 상기 측벽(5)과 분리구조인 산화막(2)의 사이 기판(1)에 불순물 이온을 고농도로 이온주입하여 고농도 소스 및 드레인(6)을 형성하여 반도체 소자를 제조하게 된다.

상기한 바와 같이 종래 반도체 소자 제조방법은 트랜치구조를 형성하고, 그 트랜치구조의 내부에 산화막을 증착하여 사용하는 분리구조의 측면에서 기판의 일부가 노출되어 전계 집중에 의해 기판에 형성한 반도체 소자의 특성이 열화되는 문제점과 아울러 모스 트랜지스터의 게이트를 평면상에 형성하여 집적도가 감소하는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 분리구조의 상부 측면이 식각되는 것을 방지하며, 모스 트랜지스터의 게이트를 각기다른 평면상에 형성하여 집적도를 향상시킨 반도체 소자 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1a 내지 도1c는 종래 반도체 소자의 제조공정 수순단면도.

도2a 내지 도2h는 본 발명 반도체 소자의 제조공정 수순단면도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1:기판 2,4,6:산화막

3,5:질화막 7:게이트

8:저농도 소스 및 드레인 9:측벽

10:고농도 소스 및 드레인

상기와 같은 목적은 기판에 트랜치구조를 형성하고 그 트랜치구조 내에 산화막을 증착하여 분리구조를 형성하는 분리구조 형성단계와; 상기 분리구조의 측면 기판에 모스 트랜지스터를 제조하는 모스 트랜지스터 형성단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법에 있어서, 상기 분리구조 형성단계는 기판의 상부에 패드산화막과 제 1질화막을 순차적으로 증착하고, 사진식각공정을 통해 상기 제 1질화막, 패드산화막 및 기판에 트랜치구조를 형성한 후, 그 트랜치구조 내에 제 1산화막을 증착하는 단계와; 상기 제 1질화막을 선택적으로 제거하고, 상기 제 1산화막 및 패드산화막의 상부전면에 얇은 제 2질화막과 두꺼운 제 2산화막을 증착하고, 건식식각하여 상기 제 1산화막의 측면에 산화막 측벽을 형성하는 단계와; 상기 산화막 측벽의 측면에 증착된 제 2질화막을 제거하고, 그 제 2질화막의 하부 기판을 소정 깊이로 식각하는 단계와; 상기 산화막 측벽 전부와 상기 제 1산화막의 상부 일부를 식각하는 단계와; 상기 측벽의 식각으로 노출된 제 2질화막을 식각하고, 그 하부의 제 1산화막 및 패드산화막을 식각하여 상기 기판에 형성한 트랜치구조의 내부에만 제 1산화막을 잔존시키는 단계로 구성하고, 상기 모스 트랜지스터 형성단계는 상기 분리구조 형성단계에서 기판의 식각으로 단차가 형성된 영역에 모스 트랜지스터의 게이트를 형성하고, 그 게이트의 측면 기판에 저농도 불순물 이온을 이온주입하여, 저농도 소스 및 드레인을 형성하는 단계와; 상기 게이트의 측면에 측벽을 형성하고, 그 측벽의 측면 기판 하부에 고농도 불순물 이온을 이온주입하여 고농도 소스 및 드레인을 형성하는 단계로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2a 내지 도2h는 본 발명 반도체 소자의 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 산화막(2)과 질화막(3)을 순차적으로 증착하고, 사진식각공정을 통해 상기 질화막(3), 산화막(2) 및 기판(1)을 부분적으로 식각하여 트랜치구조를 형성한 후, 그 트랜치구조 내에 산화막(4)을 증착하는 단계(도2a)와; 상기 질화막(3)을 선택적으로 제거하고, 상기 산화막(2),(4)의 상부전면에 얇은 질화막(5)과 두꺼운 산화막(6)을 증착하고, 건식식각하여 상기 산화막(4)의 측면에 산화막 측벽(6)을 형성하는 단계(도2c)와; 상기 산화막 측벽(6)의 측면에 증착된 질화막(5)을 제거하고, 그 질화막(5)의 하부 기판(1)을 소정 깊이로 식각하는 단계(도2d)와; 상기 산화막 측벽(6)과 상기 산화막(4)을 식각하는 단계(도2e)와; 상기 측벽(6)의 식각으로 노출된 질화막(5)을 식각하고, 그 하부의 산화막(2),(4)을 식각하여 상기 기판(1)에 형성한 트랜치구조의 내부에만 산화막(4)을 잔존시키는 단계(도2f)와; 상기 기판(1)의 식각으로 단차가 형성된 영역에 모스 트랜지스터의 게이트(7)를 형성하고, 그 게이트(7)의 측면 기판(1)에 저농도 불순물 이온을 이온주입하여, 저농도 소스 및 드레인(8)을 형성하는 단계(도2g)와; 상기 게이트(7)의 측면에 측벽(9)을 형성하고, 그 측벽(9)의 측면 기판(1) 하부에 고농도 불순물 이온을 이온주입하여 고농도 소스 및 드레인을 형성하는 단계(도2h)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같은 본 발명 반도체 소자 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 도2a에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 산화막(2)과 질화막(3)을 순차적으로 증착한다. 이때의 산화막(2)은 질화막(3)이 상기 기판(1)의 상부에 직접 증착되는 경우 발생할 수 있는 기판(1)의 손상을 방지하는 패드산화막의 역할을 하게 된다.

그 다음, 사진식각공정을 통해 상기 질화막(3)과 산화막(2) 및 기판(1)의 일부를 건식식각하여 트랜치구조를 형성한다.

그 다음, 상기 질화막(3)의 상부전면에 산화막(4)을 증착하고, 습식식각하여 상기 형성한 트랜치구조의 내부에 위치하는 산화막(4) 만을 잔존시킨다.

그 다음, 도2b에 도시한 바와 같이 상기 질화막(3)을 제거하여 상기 산화막(4)을 돌출시킨 후, 다시 얇은 질화막(5)과 두꺼운 산화막(6)을 상기 산화막(2),(4)의 상부전면에 증착한다.

그 다음, 도1c에 도시한 바와 같이 상기 산화막(6)을 건식식각하여 상기 질화막(5)의 일부를 사이에 두고 돌출된 산화막(4)의 측면부에 위치하는 측벽(6)을 형성한다.

그 다음, 도1d에 도시한 바와 같이 상기 산화막(4)과 산화막 측벽(6)을 식각마스크로 하는 식각공정으로 상기 측벽(6)의 측면에 증착된 질화막(5), 산화막(2)을 식각하여 기판(1)의 일부를 노출시킨다.

그 다음, 상기 노출된 기판(1)의 상부를 소정깊이로 식각한다. 이때의 식각은 건식식각인 이방성식각으로 실시한다.

이와 같은 공정으로 상기 측벽(6)의 하부 기판(1)과 측벽(6)의 측면 기판(1) 영역에는 단차가 발생한다. 즉, 기판(1)의 표면적이 증가하게 된다.

그 다음, 도1e에 도시한 바와 같이 상기 측벽(6)을 제거하여 그 하부의 질화막(5)을 노출시킨다. 이때 측벽(6)의 제거와 동시에 상기 트랜치구조의 내부에 증착된 산화막(4)의 상부 또한 식각되어 그 산화막(4)의 표면이 상기 질화막(5)의 하부에 잔존하는 산화막(2)의 표면과 동일 평면상에 위치하도록 한다.

그 다음, 도2f에 도시한 바와 같이 상기 질화막(5)과 산화막(2)을 제거하여 단차가 형성된 기판(1)과 그 기판(1)의 단차중 표면의 높이가 높은 영역에 형성한 트랜치구조 내에 위치하는 분리구조인 산화막(4)을 형성한다.

그 다음, 도2g에 도시한 바와 같이 상기 기판(1)의 식각으로 단차가 형성된 영역에 게이트산화막과 다결정실리콘을 증착하여 게이트(7)를 형성한다. 이때, 상기 기판(1)의 식각된 영역측 단차영역에 게이트를 형성하여 좁은 면적에서 게이트를 형성하는 것과 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

그 다음, 상기 게이트(7)의 측면 기판 하부에 저농도 불순물 이온을 이온주입하여 저농도 소스 및 드레인(8)을 형성한다.

그 다음, 도2h에 도시한 바와 같이 상기 게이트(7)의 상부에 산화막을 증착하고, 건식식각하여 상기 게이트(7)의 측면에 측벽(9)을 형성하고, 그 측벽(9)의 측면에 기판(1)에 고농도 불순물 이온을 이온주입하여 고농도 소스 및 드레인(10)을 형성한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 질화막을 이용하여 분리구조의 상부 측면부가 식각되는 것을 방지하여 그 분리구조의 측면에서 기판이 노출되는 것을 방지하여 전계집중에 의해 소자의 특성이 열화되는 것을 방지하는 효과와 아울러 기판에 단차를 형성한 후, 그 단차가 발생한 부분에 모스 트랜지스터의 게이트를 형성하여 집적도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 기판에 트랜치구조를 형성하고 그 트랜치구조 내에 산화막을 증착하여 분리구조를 형성하는 분리구조 형성단계와; 상기 분리구조의 측면 기판에 모스 트랜지스터를 제조하는 모스 트랜지스터 형성단계를 포함하는 반도체 소자 제조방법에 있어서, 상기 분리구조 형성단계는 기판의 상부에 패드산화막과 제 1질화막을 순차적으로 증착하고, 사진식각공정을 통해 상기 제 1질화막, 패드산화막 및 기판에 트랜치구조를 형성한 후, 그 트랜치구조 내에 제 1산화막을 증착하는 단계와; 상기 제 1질화막을 선택적으로 제거하고, 상기 제 1산화막 및 패드산화막의 상부전면에 얇은 제 2질화막과 두꺼운 제 2산화막을 증착하고, 건식식각하여 상기 제 1산화막의 측면에 산화막 측벽을 형성하는 단계와; 상기 산화막 측벽의 측면에 증착된 제 2질화막을 제거하고, 그 제 2질화막의 하부 기판을 소정 깊이로 식각하는 단계와; 상기 산화막 측벽 전부와 상기 제 1산화막의 상부 일부를 식각하는 단계와; 상기 측벽의 식각으로 노출된 제 2질화막을 식각하고, 그 하부의 제 1산화막 및 패드산화막을 식각하여 상기 기판에 형성한 트랜치구조의 내부에만 제 1산화막을 잔존시키는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 모스 트랜지스터 형성단계는 상기 분리구조 형성단계에서 기판의 식각으로 단차가 형성된 영역에 모스 트랜지스터의 게이트를 형성하고, 그 게이트의 측면 기판에 저농도 불순물 이온을 이온주입하여, 저농도 소스 및 드레인을 형성하는 단계와; 상기 게이트의 측면에 측벽을 형성하고, 그 측벽의 측면 기판 하부에 고농도 불순물 이온을 이온주입하여 고농도 소스 및 드레인을 형성하는 단계로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.