KR20000065843A - Manufacturing method for field oxide in semiconductor device - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a field oxidation layer of a semiconductor device is provided to prevent an area of an active region from reducing, by preventing the field oxidation layer from growing to a predetermined depth of a lower region of a substrate and from growing laterally. CONSTITUTION: A pad oxidation layer(2) and a nitride layer(3) are sequentially evaporated on a substrate(1), and a part of the nitride layer and pad oxidation layer is etched to form a mask exposing a specific region of the substrate. An oxidation layer is grown on the exposed substrate. In manufacturing the mask, a pad oxidation layer is evaporated on a substrate. An oxidation blocking layer is formed on a lower region of the substrate by a thermal treatment process under an atmosphere of nitrogen. A nitride layer is evaporated on the pad oxidation layer.

Description

반도체 장치의 필드산화막 형성방법{MANUFACTURING METHOD FOR FIELD OXIDE IN SEMICONDUCTOR DEVICE}Method for forming field oxide film of semiconductor device {MANUFACTURING METHOD FOR FIELD OXIDE IN SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 장치의 필드산화막 형성방법에 관한 것으로, 특히 버퍼산화막에 질소이온을 주입하여 필드산화막의 새부리영역(bird's beak)을 감소시키는데 적당하도록 한 반도체 장치의 필드산화막 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a field oxide film of a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a field oxide film of a semiconductor device in which nitrogen ions are implanted into a buffer oxide film so as to reduce the bird's beak of the field oxide film.

도1a 내지 도1c는 종래 반도체 장치의 필드산화막 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 패드산화막(2)을 증착하는 단계(도1a)와; 상기 패드산화막(2)의 상부에 질화막(3)을 증착하고, 사진식각공정을 통해 상기 질화막(3)과 그 하부의 패드산화막(2)을 식각하여 기판(1)의 일부영역을 노출시키는 단계(도1b)와; 수증기를 이용하는 산화공정으로 상기 노출된 기판(1)에 필드산화막(4)을 형성하는 단계(도1c)로 이루어진다.1A to 1C are cross-sectional views of a field oxide film production process of a conventional semiconductor device, as shown in the above steps, by depositing a pad oxide film 2 on an upper portion of a substrate 1 (FIG. 1A); Depositing a nitride film 3 on the pad oxide film 2, and etching the nitride film 3 and the pad oxide film 2 under the photolithography process to expose a portion of the substrate 1. (FIG. 1B); A step of forming a field oxide film 4 on the exposed substrate 1 by an oxidation process using water vapor (FIG. 1C) is performed.

이하, 상기와 같은 종래 필드산화막 형성방법을 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the conventional field oxide film forming method as described above will be described in more detail.

먼저, 도1a에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 패드산화막(2)을 증착한다. 이때, 패드산화막은 실리콘인 기판(1)에 직접 질화막이 증착되는 경우 원자간 거리 등의 차이로 인해 그 기판(1)이 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다.First, as shown in FIG. 1A, a pad oxide film 2 is deposited on the substrate 1. In this case, the pad oxide film is to prevent the substrate 1 from being damaged due to a difference in atomic distance or the like when the nitride film is deposited directly on the substrate 1 made of silicon.

그 다음, 도1b에 도시한 바와 같이 상기 패드산화막(2)의 상부전면에 질화막(3)을 증착하고, 그 질화막(3)의 상부에 포토레지스트를 도포, 노광 및 현상하여 특정한 영역의 질화막(3)출시키는 패턴을 형성하고, 그 패턴이 형성된 포토레지스트를 식각마스크로 하는 식각공정으로 상기 노출된 질화막(3)을 식각하고, 그 질화막(2)의 식각으로 노출되는 패드산화막(2)의 특정영역 또한 식각하여 그 하부의 기판(1)을 노출시킨다.Next, as shown in FIG. 1B, a nitride film 3 is deposited on the upper surface of the pad oxide film 2, and a photoresist is applied, exposed, and developed on the nitride film 3 to form a nitride film of a specific region ( 3) forming a pattern to be extracted, etching the exposed nitride film 3 by an etching process using the photoresist on which the pattern is formed as an etching mask, and exposing the pad oxide film 2 exposed by etching of the nitride film 2; The specific region is also etched to expose the substrate 1 below it.

그 다음, 도1c에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 노출된 기판(1)을 수증기의 분위기에서 산화시켜, 그 기판(1)영역에 산화막을 성장시킨다.Then, as shown in Fig. 1C, the photoresist pattern is removed, the exposed substrate 1 is oxidized in an atmosphere of water vapor, and an oxide film is grown on the substrate 1 region.

이때, 기판(1)에 성장하는 산화막은 그 기판(1)의 상부측 뿐만아니라 기판(1)의 하부측으로도 성장이되며, 그 하부측 성장에 의해 집적소자의 소자간 절연을 가능하게 한다.At this time, the oxide film grown on the substrate 1 is grown not only on the upper side of the substrate 1 but also on the lower side of the substrate 1, and the growth of the lower side enables inter-element insulation of the integrated device.

그러나, 이와 같이 필드산화막(4)이 성장하는 과정에서, 상기 질화막(3)과 기판(1)의 사이에 위치하는 패드산화막(2) 측으로도 그 필드산화막(4)이 성장하며, 그 질화막(3)과 기판(1)의 사이영역에 형성되는 필드산화막(4)의 일부를 그 형상을 비유하여 새부리영역이라고 칭하며, 이는 반도체 장치의 집적도를 저하시키는 요인이다.However, in the process of growing the field oxide film 4, the field oxide film 4 also grows toward the pad oxide film 2 located between the nitride film 3 and the substrate 1, and the nitride film ( A part of the field oxide film 4 formed between the region 3) and the substrate 1 is called a bird beak region by analogy with its shape, which is a factor that lowers the integration degree of the semiconductor device.

상기한 바와 같이 종래 반도체 장치의 필드산화막 형성방법은 질화막에 의해 선택적으로 노출되는 기판에 성장하는 필드산화막이 그 기판과 질화막의 사이영역으로 침투하여 성장됨으로써, 소자형성영역인 액티브영역의 크기를 줄여 반도체 장치의 집적도를 감소시키는 문제점이 있었다.As described above, in the field oxide film forming method of the conventional semiconductor device, the field oxide film growing on the substrate selectively exposed by the nitride film penetrates and grows between the substrate and the nitride film, thereby reducing the size of the active region, which is an element formation region. There has been a problem of reducing the degree of integration of a semiconductor device.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 필드산화막의 성장시 기판과 질화막의 사이에 그 필드산화막이 성장되는 것을 방지할 수 있는 반도체 장치의 필드산화막 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for forming a field oxide film of a semiconductor device which can prevent the field oxide film from growing between a substrate and a nitride film during growth of the field oxide film.

도1a 내지 도1c는 종래 반도체 장치의 필드산화막 제조공정 수순단면도.1A to 1C are cross-sectional views of a field oxide film production process of a conventional semiconductor device.

도2a 내지 도2d는 본 발명 반도체 장치의 필드산화막 제조공정 수순단면도.2A to 2D are cross-sectional views of a field oxide film production process of a semiconductor device of the present invention.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

1:기판 2:패드산화막1: Substrate 2: Pad oxide film

3:질화막 4:필드산화막3: nitride film 4: field oxide film

5:질소확산영역5: Nitrogen diffusion area

상기와 같은 목적은 기판의 하부에 산화방지영역을 형성하여 기판의 하부측으로 성장되는 필드산화막의 성장을 방지하여 그 측면 성장도 방지함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설 명하면 다음과 같다.The above object is achieved by forming an anti-oxidation region in the lower part of the substrate to prevent the growth of the field oxide film grown to the lower side of the substrate, thereby preventing the lateral growth thereof. The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The explanation is as follows.

도1a 내지 도1d는 본 발명 반도체 장치의 필드산화막 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 패드산화막(2)을 증착하는 단계(도2a)와; 상기 패드산화막(2)을 형성한 후, 질소분위기에서 열처리하여 상기 기판(1)의 하부영역에 질소확산영역(5)을 형성하는 단계(도2b)와; 상기 패드산화막(2)의 상부에 질화막(3)을 증착하고, 사진식각공정을 통해 상기 질화막(3)과 패드산화막(2)의 일부영역을 식각하여 그 하부의 기판(1)의 일부를 노출시키는 단계(도2c)와; 상기 노출된 기판(1)에 필드산화막(4)을 성장시키는 단계(도2d)로 구성된다.1A to 1D are cross-sectional views of a field oxide film production process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, in which a step of depositing a pad oxide film 2 on an upper portion of a substrate 1 is shown (FIG. 2A); Forming the pad oxide film 2 and then performing heat treatment in a nitrogen atmosphere to form a nitrogen diffusion region 5 in the lower region of the substrate 1 (FIG. 2B); The nitride film 3 is deposited on the pad oxide film 2, and a portion of the nitride film 3 and the pad oxide film 2 are etched through a photolithography process to expose a portion of the substrate 1 below the pad oxide film 2. Step (FIG. 2C); Growing the field oxide film 4 on the exposed substrate 1 (FIG. 2D).

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 반도체 장치의 필드산화막 형성방법을 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the field oxide film forming method of the semiconductor device of the present invention configured as described above will be described in more detail.

먼저, 도2a에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 패드산화막(2)을 증착한다.First, as shown in FIG. 2A, a pad oxide film 2 is deposited on the substrate 1.

그 다음, 도2b에 도시한 바와 같이 상기 패드산화막(2)이 증착된 기판(1)을 질소분위기에서 열처리(ANNEAL)하여 상기 기판(1)의 하부영역에 질소가 도핑된 분포를 갖는 질소확산영역(5)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, the substrate 1 on which the pad oxide film 2 is deposited is heat-treated (ANNEAL) in a nitrogen atmosphere to obtain nitrogen diffusion having a distribution doped with nitrogen in the lower region of the substrate 1. The region 5 is formed.

그 다음, 도2c에 도시한 바와 같이 상기 패드산화막(2)의 상부전면에 질화막(3)을 증착하고, 그 질화막(3)의 상부에 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 질화막(3)의 일부를 노출시키는 패턴을 형성한 후, 그 노출된 질화막(3)을 식각하고, 그 질화막(3)의 식각으로 노출되는 패드산화막(2) 또한 식각하여 기판(1)의 일부영역을 노출시킨다.Next, as shown in FIG. 2C, a nitride film 3 is deposited on the upper surface of the pad oxide film 2, a photoresist is applied on the nitride film 3, and exposed and developed to expose the nitride film 3 After forming a pattern for exposing a portion of the C), the exposed nitride film 3 is etched, and the pad oxide film 2 exposed by the etching of the nitride film 3 is also etched to expose a portion of the substrate 1. Let's do it.

그 다음, 도2d에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트를 제거하고, 상기 노출된 기판(1)에 필드산화막(4)을 성장시킨다.Then, as shown in FIG. 2D, the photoresist is removed and a field oxide film 4 is grown on the exposed substrate 1.

상기 필드산화막(4)이 성장하는 과정에서 상기 형성된 질소확산영역(5)은 상기 필드산화막(4)의 형성을 목적으로 하는 수증기의 기판 내로 확산을 저지하여, 그 질소확산영역(5)의 상부측 기판영역에만 필드산화막(4)이 성장될 수 있도록 하며, 그 기판(1)의 하부측으로 성장하는 필드산화막(4)의 성장을 제한함에 의해 상기 질화막(3)과 기판(1)의 사이로 필드산화막(4)이 성장하는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 기판(1)의 표면으로 부터 소정깊이에 주입되어 있는 질소이온에 의해 산화율이 감소하며, 이에 따라 새부리영역이 없는 필드산화막(4)이 형성된다.In the process of growing the field oxide film 4, the formed nitrogen diffusion region 5 prevents diffusion into the substrate of water vapor for the purpose of forming the field oxide film 4, and the upper portion of the nitrogen diffusion region 5 The field oxide film 4 can be grown only in the side substrate region, and the field oxide film 4 can be grown between the nitride film 3 and the substrate 1 by limiting the growth of the field oxide film 4 growing to the lower side of the substrate 1. It is possible to prevent the oxide film 4 from growing. That is, the oxidation rate is reduced by nitrogen ions implanted from the surface of the substrate 1 at a predetermined depth, thereby forming a field oxide film 4 having no beak regions.

상기한 바와 같이 본 발명 반도체 장치의 필드산화막 형성방법은 기판의 하부영역에 질소확산영역을 형성하여, 그 질소확산영역을 산화방지막으로 사용하여 필드산화막의 기판 하부측으로의 성장 및 측면성장을 저지함으로써, 필드산화막의 새부리영역의 형성을 방지하여 소자형성영역인 액티브영역의 면적을 넓혀 반도체 장치의 집적도를 향상시키는 효과가 있다.As described above, the field oxide film forming method of the semiconductor device of the present invention forms a nitrogen diffusion region in the lower region of the substrate, and inhibits the growth and lateral growth of the field oxide film on the lower side of the substrate by using the nitrogen diffusion region as an anti-oxidation film. In addition, the formation of the beak region of the field oxide film can be prevented to increase the area of the active region, which is an element formation region, thereby improving the integration degree of the semiconductor device.

Claims (1)

기판의 상부에 패드산화막과 질화막을 순차적으로 증착하고, 그 질화막과 패드산화막의 일부를 식각하여 기판의 특정영역을 노출시키는 마스크형성단계와; 상기 노출된 기판에 산화막을 성장시키는 산화막 성장단계로 이루어지는 반도체 장치의 필드산화막 형성방법에 있어서, 상기 마스크형성단계는 패드산화막을 기판의 상부에 증착한 후, 질소분위기의 열처리공정을 통해 상기 기판의 하부영역에 산화방지막을 형성한 후, 패드산화막의 상부에 질화막을 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 필드산화막 형성방법.A mask forming step of sequentially depositing a pad oxide film and a nitride film on the substrate, and etching a portion of the nitride film and the pad oxide film to expose a specific region of the substrate; In the field oxide film forming method of the semiconductor device comprising an oxide film growth step of growing an oxide film on the exposed substrate, the mask forming step is a deposition of a pad oxide film on the substrate, and then the heat treatment process of the nitrogen atmosphere of the substrate A method of forming a field oxide film in a semiconductor device, comprising: forming an oxide film on a lower region, and then depositing a nitride film over the pad oxide film.