KR20040096365A - 반도체소자의 제조방법 - Google Patents

반도체소자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로서, STI 공정에서 트랜치 형성후 식각에 의한 결정결함을 열처리로 제거한후 후속공정을 진행하여 반도체기판의 스트레스를 제거하고 소자를 형성하였으므로, 결정결함에 의한 스트레스가 제거되어 누설전류가 방지되므로 리프레쉬 특성이 향상되어 소자의 동작속도가 증가되고 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

반도체소자의 제조방법{Manufacturing method for semiconductor device}
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 고밀도 소자의 얕은 트렌치 소자분리(shallow trench isolation; 이하 STI라 칭함) 공정에서 식각 공정시의 기판 스트레스를 열처리 방법으로 제거하여 리프레쉬 특성을 향상시킬 수 있는 반도체소자의 제조방법에 관한 것이다.
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.
고집적 소자에서는 기판에 얕은 트렌치를 형성하고 이를 절연막으로 메우는 STI 방법이 많이 사용되고 있다.
더욱이 고집적-초미세화된 소자에서는 공정 능력이나 신뢰도의 향상이 요구되고 있으며, DRAM 소자의 경우 STI 및 게이트 형성 공정에서 트랜지스터 성능 및안정성의 대부분이 결정된다.
도시되어있지는 않으나, 종래 기술에 따른 반도체소자의 소자분리 방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 반도체기판상에 패드산화막과 패드질화막을 순차적으로 형성하고, 소자분리 마스크를 이용한 사진식각 공정으로 상기 패드질화막과 패드산화막을 식각하여 패드질화막 패턴과 패드산화막 패턴을 형성한 후, 상기 패드질화막 패턴에 의해 노출되어있는 반도체기판을 일정 깊이 식각하여 트렌치를 형성한다.
그후, 상기 트렌치의 내벽에 웰산화막을 형성하고, 상기 구조에 필드산화막을 도포한 후, 화학기계적 연마(이하 CMP라 칭함) 방법으로 상기 필드산화막을 식각하여 평탄화하고, 상기 패드질화막을 제거하여 트렌치를 메운 필드 산화막으로 구성되는 소자분리영역을 형성한다.
이와 같이 형성된 소자분리영역은 도 1에 도시되어있는 바와 같이 트렌치의 에지 부분들에 상당한 스트레스가 집중되어있고, 이는 결정결함에 의한 구조적인 스트레스로서, 이는 식각 손상을 줄이기 위하여 세정공정을 실시한 상태에서도 발생되어 누설전류의 원인이 되어 소자의 리프레쉬 특성을 제하시키는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 웰산화막 형성후에 선형질화막을 전면에 도포하고 후속 공정을 진행하는 방법이 사용되는데, 이 방법은 셀에 인가되는 구조적인 스트레스를 감소시켜 리프레쉬 특성을 약 20% 정도 향상시키는 효과가 있으나, 이 또한 도 2에 도시되어있는 바와 같이 트렌치 에지에 상당한 스트레스가 남아 있는 것을 알수 있다.
상기와 같은 종래 기술에 따른 반도체 소자의 제조방법은 STI 공정에서 트렌치 형성을 위한 식각 공정에서 반도체기판에 상당한 스트레스를 발생시키는 결정결합이 존재하게되고 이는 누설전류원이 되어 소자의 리프레쉬 특성을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본발명의 목적은 STI 공정에서 기판의 트렌치 에치후에 결정결함을 제거하기 위한 열처리 공정을 추가하여 누설전류원을 제거하여 리플레쉬 특성을 향상시켜 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체소자의 제조방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술의 일실시예에 따른 반도체기판의 스트레스 분포도.
도 2는 종래 기술의 다른 실시예에 따른 반도체기판의 스트레스 분포도.
본발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본발명에 따른 반도체소자 제조방법의 특징은,
반도체소자의 제조방법에 있어서,
반도체기판상에 패드산화막과 패드질화막을 형성하는 공정과,
상기 패드질화막을 소자분리 마스크를 사용한 사진식각 공정을 패턴닝하여 패드질화막 패턴을 형성하는 공정과,
상기 패드질화막 패턴을 마스크로 패드산화막과 일정 두께의 반도체기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 공정과,
상기 구조의 반도체기판을 열처리하여 결정 결함을 제거하는 공정을 구비함에 있다.
이하, 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 반도체소자의 제조 방법은, 통상의 STI 소자분리 공정을 진행하는 것으로서, 실리콘 웨이퍼등의 반도체기판상에 패드산화막과 패드질화막을 순차적으로 형성하고, 소자분리 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 이용하여 패드 질화막 패턴을 형성하고, 이를 마스크로 패드산화막과 반도체기판을 일정 깊이 식각하여 트렌치를 형성한다.
그다음 식각 공정에 의해 결정결함이 발생된 반도체기판에 대하여 결정결함을 제거하고, 상기 트렌치의 표면에 선형산화막을 형성한 후, 상기 구조의 전표면에 선형 질화막을 형성한다.
그후, 상기 구조의 전표면에 소자분리 산화막을 도포하여 트렌치를 메우고, 상기 소자분리산화막의 상부를 CMP 방법으로 제거하여 상기 패드질화막상의 선형질화막을 노출시킨 후, 상기 노출되어있는 선형 질화막과 패드질화막을 제거하여 트렌치 소자분리영역을 완성한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법은, STI 공정에서 트렌치 형성후 식각에 의한 결정결함을 열처리로 제거한후 후속공정을 진행하여 반도체기판의 스트레스를 제거하고 소자를 형성하였으므로, 결정결함에 의한 스트레스가 제거되어 누설전류가 방지되므로 리프레쉬 특성이 향상되어 소자의동작속도가 증가되고 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

  1. 반도체소자의 제조방법에 있어서,
    반도체기판상에 패드산화막과 패드질화막을 순차적으로 형성하는 공정과,
    상기 패드질화막을 소자분리 마스크를 사용한 사진식각 공정으로 패턴닝하여 패드질화막 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 패드질화막 패턴을 마스크로 패드산화막과 일정 두께의 반도체기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 공정과,
    상기 구조의 반도체기판을 열처리하여 결정 결함을 제거하는 공정을 구비하는 반도체소자의 제조방법.
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