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KR20090071771A - Method for manufacturing isolation layer of semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing isolation layer of semiconductor device Download PDF

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KR20090071771A
KR20090071771A KR1020070139655A KR20070139655A KR20090071771A KR 20090071771 A KR20090071771 A KR 20090071771A KR 1020070139655 A KR1020070139655 A KR 1020070139655A KR 20070139655 A KR20070139655 A KR 20070139655A KR 20090071771 A KR20090071771 A KR 20090071771A
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semiconductor substrate
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KR1020070139655A
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정진효
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주식회사 동부하이텍
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Abstract

A method for fabricating element isolation layer of semiconductor device is provided to implement the shallow trench having the different depth on the low voltage device part and high voltage device part by forming the first and the second shallow trench isolation layer which is gap filled in the trench of the semiconductor substrate. After successively laminating and patterning a pad insulating layer(102) and hard mask layers(104,106) on the top of semiconductor substrate(100), the mask pattern is formed. A part of the semiconductor substrate exposed by the mask pattern is etched to the first depth and the trench is formed within the high voltage device part and the low voltage device part. The trench of the high voltage device part is etched to the second depth by progressing the etching process using a photoresist pattern(112) masking the low voltage device part and making the high voltage device part open. Each trench formed in the semiconductor substrate is gap-filled and the element isolation layer is formed. After successively laminating the pad insulating layer and two or more hard mask layer on the top of the semiconductor substrate, the mask pattern is formed by patterning.

Description

반도체 소자의 소자 분리막 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING ISOLATION LAYER OF SEMICONDUCTOR DEVICE}METHODS FOR MANUFACTURING ISOLATION LAYER OF SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고전압 소자와 저전압 소자가 집적화된 반도체 소자를 위한 서로 다른 깊이의 셀로우 트렌치 소자 분리막을 제조하는데 적합한 반도체 소자의 소자 분리막 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a device isolation film of a semiconductor device suitable for manufacturing a cell trench trench isolation film of different depths for a semiconductor device in which a high voltage device and a low voltage device is integrated. will be.

반도체 소자의 제조기술이 발달됨에 따라 반도체 소자의 집적도 또한 증가하여 반도체 소자의 미세화가 진행되고 있다. 반도체 소자의 미세화 기술에 있어서, 소자를 집적화하기 위하여 소자 사이를 분리하는 소자 분리막의 축소 기술이 중요한 항목 중의 하나로 대두되었다.As the manufacturing technology of semiconductor devices is developed, the degree of integration of semiconductor devices has also increased, leading to the miniaturization of semiconductor devices. In the technology of miniaturization of semiconductor devices, in order to integrate devices, reduction technology of device isolation layers that separate devices is emerging as one of important items.

이에 대응하기 위하여, 반도체 기판 상에 두꺼운 산화막을 선택적으로 성장시켜 소자 분리막을 형성하는 로커스(LOCOS : LOCal Oxidation of Silicon) 기술 대신에 소자 분리막의 폭을 줄일 수 있는 셀로우 트렌치 소자 분리막(STI : Shallow Trench Isolation)이 널리 사용되고 있다.To cope with this, instead of LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) technology, which selectively grows a thick oxide film on a semiconductor substrate to form a device isolation film, a shallow trench device isolation film (STI: Shallow) can be used. Trench Isolation is widely used.

일반적인 셀로우 트렌치 소자 분리막 제조 방법은, 반도체 기판에 패드 절연막으로서, 실리콘 산화막(SiO2)을 형성하고, 패드 절연막의 상부면에 하드 마스크(hard mask) 역할을 하는 실리콘 질화막(SiN)을 형성한다.In a typical method of manufacturing a trench trench isolation film, a silicon oxide film (SiO 2 ) is formed on a semiconductor substrate as a pad insulating film, and a silicon nitride film (SiN) is formed on the upper surface of the pad insulating film as a hard mask. .

다음에, 하드 마스크의 상부면에 셀로우 트렌치 영역을 정의하는 포토레지스트 패턴을 형성하고, 하드 마스크와 패드 절연막을 건식 식각한 후, 반도체 기판을 소정 깊이, 예컨대 3000Å∼5000Å로 식각하여 셀로우 트렌치를 형성한다.Next, a photoresist pattern defining a shallow trench region is formed on the upper surface of the hard mask, and the hard mask and the pad insulating film are dry-etched, and then the semiconductor substrate is etched to a predetermined depth, for example, 3000 to 5000 mm, to form the trench trench. To form.

이후, 셀로우 트렌치에 절연막을 갭필하고 이를 화학적기계적연마(CMP) 공정으로 평탄화한 후 잔류하는 하드 마스크와 패드 절연막을 제거함으로써, 반도체 기판 내에 셀로우 트렌치 소자 분리막을 제조한다.Subsequently, the trench trench isolation layer is manufactured in the semiconductor substrate by gap-filling the insulating film in the shallow trench and planarizing it by a chemical mechanical polishing (CMP) process to remove the remaining hard mask and the pad insulating film.

한편, LDI(LCD Driver IC) 등의 반도체 소자에서는, 저전압 트랜지스터(Low Voltage TR)(예컨대, 1.8V, 2.5V, 3.3V 트랜지스터)와 고전압 트랜지스터(High Voltage TR)(예컨대, 13.5V, 18V 트랜지스터)를 하나의 웨이퍼에 동시에 집적화하고 있다.On the other hand, in semiconductor devices such as LDI (LCD Driver IC), low voltage transistors (e.g., 1.8V, 2.5V, 3.3V transistors) and high voltage transistors (e.g., 13.5V, 18V transistors) ) Is integrated into one wafer at the same time.

도 1은 종래 기술에 의한 고전압 및 저전압 반도체 소자의 소자 분리막 구조를 나타낸 수직 단면도이다.1 is a vertical cross-sectional view showing a device isolation layer structure of a high voltage and a low voltage semiconductor device according to the prior art.

도 1을 참조하면, 반도체 기판에 패드 절연막(12)과 하드 마스크(14)가 적층되며 이들 패턴 사이의 반도체 기판(10)에 일정 깊이만큼 식각된 셀로우 트렌치가 형성되며, 이러한 셀로우 트렌치에 갭필한 후 그 표면을 평탄화하면 셀로우 트렌치 소자 분리막(16)이 형성된다.Referring to FIG. 1, a pad insulating layer 12 and a hard mask 14 are stacked on a semiconductor substrate, and a shallow trench etched to a predetermined depth is formed in the semiconductor substrate 10 between the patterns. When the surface is planarized after gap filling, the shallow trench device isolation layer 16 is formed.

여기에서, 저전압 소자 영역(A)과 고전압 소자 영역(B)에서는, 소자 분리 공정을 동시에 진행하기 때문에 셀로우 트렌치 소자 분리막의 깊이(depth)(d)가 동일하게 되지만 각 영역의 폭(w)은 서로 달라지게 된다.Here, in the low voltage element region A and the high voltage element region B, since the device isolation process is performed at the same time, the depth d of the shallow trench element isolation film is the same, but the width w of each region is the same. Are different from each other.

전술한 종래 기술들에 의한 소자 분리막 제조 방법은, 고전압 소자 영역과 저전압 소자 영역의 셀로우 트렌치를 동시에 형성하기 때문에 각 영역의 트렌치 깊이가 서로 동일하게 된다.In the device isolation film manufacturing method according to the related arts described above, since the trench trenches of the high voltage device region and the low voltage device region are simultaneously formed, the trench depths of the respective regions are equal to each other.

그러나, 고전압 소자 영역의 소자 분리 특성을 개선시키고 디자인 크기를 줄이기 위해서는 고전압 셀로우 트렌치의 깊이를 저전압 셀로우 트렌치보다 깊게 형성해야하기 때문에 포토레지스트 패턴을 두껍게 형성해야 하는 문제가 있으며, 이러한 문제는 포토레지스트 패턴을 두껍게 형성할 경우 저전압 소자 영역의 트렌치 폭을 일정 크기 이하로 축소시키는 것을 어렵게 하는 문제를 유발시킨다.However, in order to improve the device isolation characteristics of the high voltage device region and to reduce the design size, the photoresist pattern needs to be formed thick because the depth of the high voltage cell trench must be deeper than that of the low voltage cell trench. Forming a thick resist pattern causes a problem that it is difficult to reduce the trench width of the low voltage device region to a predetermined size or less.

더욱이, 저전압 소자 영역의 트렌치 깊이가 고전압 소자 영역과 동일하기 때문에 저전압 소자 영역의 트렌치 어스펙트 비율이 커져 저전압 트렌치의 갭필 특성이 나빠지는 반면에, 고전압 트렌치의 갭필이 완전하게 이루어지지 않아 보이드(void)가 발생하게 되는 문제가 발생한다.Furthermore, since the trench depth ratio of the low voltage device region is the same as that of the high voltage device region, the trench aspect ratio of the low voltage device region is increased, resulting in poor gap fill characteristics of the low voltage trench, while void filling of the high voltage trench is not completed. Problem occurs.

이에, 본 발명은 저전압 소자 영역의 트렌치 깊이를 고전압 소자 영역보다 낮게 형성시켜 저전압 소자 영역의 트렌치 폭을 축소시키고, 저전압 트렌치의 어스펙트 비율을 줄임으로써, 해당 영역의 갭필 특성을 향상시킴과 동시에 고전압 트렌치의 깊이를 증가시켜 갭필을 용이하게 할 수 있는 반도체 소자의 소자 분리막 제조 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention reduces the trench width of the low-voltage device region by reducing the trench depth of the low-voltage device region by lowering the trench depth of the low-voltage device region, thereby improving the gap fill characteristics of the region, and at the same time, the high voltage. Provided is a device isolation film manufacturing method of a semiconductor device capable of increasing gap depth to facilitate gap fill.

본 발명은, 일 형태에 따라, 고전압 소자와 저전압 소자를 갖는 반도체 소자의 소자 분리막을 제조하는 방법으로서, 반도체 기판의 상부에 패드 절연막과 하드 마스크막을 순차적으로 적층한 후 패터닝하여 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴에 의해 노출된 상기 반도체 기판의 일부를 제 1 깊이로 식각하여 고전압 소자 영역과 저전압 소자 영역에 트렌치를 각각 형성하는 단계와, 상기 저전압 소자 영역을 마스킹하고 상기 고전압 소자 영역을 오픈시키는 포토레지스트 패턴을 이용하는 식각 공정을 진행하여 상기 고전압 소자 영역의 트렌치를 제 2 깊이로 식각하는 단계와, 상기 반도체 기판에 형성된 각 트렌치를 갭필하여 소자 분리막을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 소자 분리막 제조 방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a device isolation film of a semiconductor device having a high voltage device and a low voltage device, wherein a pad insulating film and a hard mask film are sequentially stacked on a semiconductor substrate and then patterned to form a mask pattern. Etching a portion of the semiconductor substrate exposed by the mask pattern to a first depth to form trenches in the high voltage device region and the low voltage device region, respectively, masking the low voltage device region, and forming the high voltage device region. Etching the trenches of the high voltage device region to a second depth by performing an etching process using an open photoresist pattern; and forming a device isolation layer by gap filling each trench formed in the semiconductor substrate. Provided is a device isolation film manufacturing method.

본 발명은, 다른 형태에 따라, 고전압 소자와 저전압 소자를 갖는 반도체 소자의 소자 분리막을 제조하는 방법으로서, 반도체 기판의 상부에 패드 절연막과 적어도 두 개의 하드 마스크막을 순차적으로 적층한 후 패터닝하여 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴에 의해 노출된 상기 반도체 기판의 일부를 제 1 깊이로 식각하여 고전압 소자 영역과 저전압 소자 영역에 트렌치를 각각 형성하는 단계와, 상기 저전압 소자 영역을 마스킹하고 상기 고전압 소자 영역을 오픈시키는 포토레지스트 패턴을 이용하는 식각 공정을 진행하여 상기 고전압 소자 영역의 트렌치를 제 2 깊이로 식각하는 단계와, 상기 두 개의 하드 마스크막 중 상부 측 하드 마스크막을 제거하는 단계와, 상기 반도체 기판에 형성된 각 트렌치를 갭필하여 소자 분리막을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 소자 분리막 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a device isolation film of a semiconductor device having a high voltage device and a low voltage device, wherein a pad insulating film and at least two hard mask films are sequentially stacked on a semiconductor substrate and then patterned to form a mask pattern. Forming a trench in a high voltage device region and a low voltage device region by etching a portion of the semiconductor substrate exposed by the mask pattern to a first depth, masking the low voltage device region, and masking the high voltage Etching the trench of the high voltage device region to a second depth by performing an etching process using a photoresist pattern to open the device region; removing an upper hard mask layer of the two hard mask layers; Gap isolation between trenches formed in the substrate to form an isolation layer Step provides a device isolation method for manufacturing a semiconductor device including a to.

본 발명은, 또 다른 형태에 따라, 고전압 소자와 저전압 소자를 갖는 반도체 소자의 소자 분리막을 제조하는 방법으로서, 반도체 기판의 상부에 패드 절연막과 적어도 하나의 하드 마스크막을 순차적으로 적층하는 단계와, 저전압 소자 영역에 형성된 하드 마스크막과 패드 절연막을 패터닝하여 제 1 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 마스크 패턴에 의해 노출된 상기 저전압 소자 영역의 상기 반도체 기판을 제 1 깊이로 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와, 고전압 소자 영역에 형성된 하드 마스크막과 패드 절연막을 패터닝하여 제 2 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 2 마스크 패턴에 의해 노출된 상기 고전압 소자 영역의 상기 반도체 기판을 상기 제 1 깊이와는 다른 제 2 깊이로 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판에 형성된 각 트렌치를 갭필하여 소자 분리막을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 소자 분리막 제조 방법을 제공한다.According to another aspect, the present invention provides a method of manufacturing a device isolation film of a semiconductor device having a high voltage device and a low voltage device, the method comprising: sequentially depositing a pad insulating film and at least one hard mask film on an upper surface of a semiconductor substrate; Patterning the hard mask film and the pad insulating film formed in the device region to form a first mask pattern; and etching the semiconductor substrate of the low voltage device region exposed by the first mask pattern to a first depth to form a trench Forming a second mask pattern by patterning a hard mask film and a pad insulating film formed on the high voltage device region, and forming the semiconductor substrate of the high voltage device region exposed by the second mask pattern at the first depth; Forming a trench by etching to a second depth different from that of the semiconductor substrate; It provides a device isolation film manufacturing method of a semiconductor device comprising the step of forming a device isolation film by gap-filling each formed trench.

본 발명은, 식각 선택성이 있는 적어도 하나 이상의 하드 마스크와 패드 절연막을 사용하여 저전압 소자 영역의 기판을 제 1 깊이로 식각하여 제 1 셀로우 트렌치를 형성하고, 고전압 소자 영역의 기판을 제 2 깊이로 식각하여 제 2 셀로우 트렌치를 형성함으로써, 저전압 소자 영역과 고전압 소자 영역에 각각 서로 다른 깊이를 갖는 셀로우 트렌치를 구현할 수 있다.According to the present invention, the substrate of the low voltage device region is etched to a first depth using at least one hard mask and a pad insulating film having etch selectivity to form a first cell trench, and the substrate of the high voltage device region to a second depth. By etching to form the second narrow trench, a shallow trench having different depths may be implemented in the low voltage device region and the high voltage device region.

따라서, 본 발명은, 고전압 소자 영역의 트렌치 깊이를 저전압 소자 영역보다 깊게 형성시켜 저전압 소자 영역의 트렌치 폭을 축소시키고, 저전압 트렌치의 어스펙트 비율을 줄임으로써, 해당 영역의 갭필 특성을 향상시킴과 동시에 고전압 트렌치의 갭필을 용이하게 하여 보이드 생성을 방지할 수 있다.Accordingly, the present invention reduces the trench width of the low voltage device region by reducing the trench width of the low voltage device region by forming the trench depth of the high voltage device region deeper than the low voltage device region, thereby improving the gap fill characteristics of the region. The gap fill of the high voltage trench can be facilitated to prevent void generation.

본 발명의 기술요지는, 반도체 기판의 상부에 패드 절연막과 적어도 하나 이상의 하드 마스크막을 순차적으로 적층하여 패터닝하고, 패턴에 의해 노출된 기판을 제 1 깊이로 얕게 식각하여 트렌치를 형성하며, 저전압 소자 영역을 마스킹하고 고전압 소자 영역을 오픈한 후, 고전압 소자 영역의 트렌치를 제 2 깊이가 되도록 깊게 식각하고, 기판의 트렌치에 갭필된 소자 분리막을 형성한다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해, 저전압 소자 영역의 트렌치 폭을 축소시키고, 저전압 트렌치의 어스펙트 비율을 줄임으로써 해당 영역의 갭필 특성을 향상시킴과 동시에 고전압 트렌치의 갭필을 용이하게 할 수 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a low-voltage device region in which a pad insulating film and at least one hard mask film are sequentially stacked and patterned on a semiconductor substrate, and the substrate exposed by the pattern is shallowly etched to a first depth to form trenches. After masking and opening the high voltage device region, the trench of the high voltage device region is deeply etched to a second depth, and a gap isolation device isolation film is formed in the trench of the substrate. By reducing the width and reducing the aspect ratio of the low voltage trench, it is possible to improve the gap fill characteristics of the corresponding region and to facilitate the gap fill of the high voltage trench.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 고전압 및 저전압 반도체 소자의 소자 분리막 제조 과정을 순차적으로 나타낸 공정 순서도이다.2A to 2E are flowcharts sequentially illustrating a process of fabricating a device separator of a high voltage and a low voltage semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 실리콘 등의 반도체 기판(100)의 상부에 패드 절연막(102)으로서, 실리콘 산화막(SiO2)을 열산화 공정, 화학기상증착(CVD : Chemical Vapor Deposition) 공정 등을 진행하여 형성한다. 여기서, 패드 절연막(102)의 두께는, 예컨대 대략 500Å∼2000Å 두께 범위로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2A, as a pad insulating film 102 on a semiconductor substrate 100 such as silicon, a silicon oxide film (SiO 2 ) is subjected to a thermal oxidation process, a chemical vapor deposition (CVD) process, or the like. Form. Here, the thickness of the pad insulating film 102 can be formed, for example in the range of about 500-2000 mm thickness.

다음에, 패드 절연막(102)의 상부면에 제 1 하드 마스크막(104)으로서, 실리콘 질화막(SiN)을 형성하는데, 이러한 제 1 하드 마스크막(104)은 화학기상증착(CVD) 공정 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 그 두께는, 대략 500Å∼2000Å 범위 정도로 형성할 수 있다.Next, a silicon nitride film (SiN) is formed on the upper surface of the pad insulating film 102 as the first hard mask film 104. The first hard mask film 104 is subjected to a chemical vapor deposition (CVD) process or the like. It can be used, and the thickness can be formed in about 500 kV-2000 kPa range.

이어서, 제 1 하드 마스크막(104)의 상부면에 식각 선택성이 있는 제 2 하드 마스크막(106)으로서, 실리콘 산화막(SiO2)을 대략 500Å∼2000Å두께 범위로 형성하는데, 이러한 제 2 하드 마스크막(106)은 저압 화학기상증착(LP-CVD) 방식으로 TEOS를 열분해 시켜 실리콘 산화막을 증착한다.Subsequently, as the second hard mask film 106 having an etch selectivity on the upper surface of the first hard mask film 104, a silicon oxide film (SiO 2 ) is formed in a range of approximately 500 kPa to 2000 kPa. The film 106 is thermally decomposed TEOS by low pressure chemical vapor deposition (LP-CVD) to deposit a silicon oxide film.

도 2b를 참조하면, 스핀 코팅 등의 공정을 진행하여 제 2 하드 마스크막(106)의 상부면에 포토레지스트를 도포하고, 소자 분리막 영역을 정의하는 마스크를 사용한 노광 공정을 진행하여 포토레지스트를 노광한 후 이를 현상액으로 현상함으로써, 제 2 하드 마스크막(106)의 상부에 소자 분리막 영역을 정의하는 포토레지스트 패턴(108)을 형성한다.Referring to FIG. 2B, a process such as spin coating is performed to apply a photoresist to the upper surface of the second hard mask layer 106, and an exposure process using a mask defining an element isolation layer region is performed to expose the photoresist. Then, by developing it with a developer, a photoresist pattern 108 defining an element isolation region is formed on the second hard mask film 106.

다음에, 건식 식각 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴(108)에 의해 노출된 제 2 하드 마스크막(106), 제 1 하드 마스크막(104) 및 패드 절연막(102)을 식각하 여 마스크 패턴을 형성하고, 이 마스크 패턴에 의해 노출된 반도체 기판(100)의 일부를 제거함으로써 제 1 깊이를 갖는 제 1 셀로우 트렌치(110)를 형성하는데, 반도체 기판(100)의 일부를 제거하여 형성되는 제 1 깊이는, 예컨대 대략 3000Å∼6000Å 범위 정도로 형성한다. 이때, 제 1 셀로우 트렌치(110)는, 저전압 소자 영역(A)에 형성되는 트렌치이다.Next, a dry etching process is performed to form a mask pattern by etching the second hard mask layer 106, the first hard mask layer 104, and the pad insulating layer 102 exposed by the photoresist pattern 108. The first narrow trench 110 having the first depth is formed by removing a portion of the semiconductor substrate 100 exposed by the mask pattern. A first portion formed by removing a portion of the semiconductor substrate 100 is formed. The depth is, for example, formed in the range of approximately 3000 Pa to 6000 Pa. At this time, the first shallow trench 110 is a trench formed in the low voltage device region A. FIG.

여기에서, 건식 식각 공정은, 예컨대 MERI(Magnetically Enhanced Reactive Ion) 타입의 플라즈마 소오스(plasma source)를 가진 식각 장비(etcher)를 이용하는 식각 공정으로 진행할 수 있다.Here, the dry etching process may proceed to an etching process using an etching apparatus having a plasma source of a magnetically enhanced reactive ion (MERI) type, for example.

다시, 도 2c를 참조하면, 에싱 등의 공정을 진행하여 제 2 하드 마스크막() 상에 잔류하는 포토레지스트 패턴을 제거하고, 스핀 코팅 등의 공정을 진행하여 그 구조물의 전면에 포토레지스트를 도포하며, 저전압 소자 영역(A)과 고전압 소자 영역(B)을 분리하는 마스크를 사용한 노광 공정을 진행하여 포토레지스트를 노광시킨 후 이를 현상액으로 현상함으로써, 포토레지스트 패턴(112)을 형성한다. 여기에서, 포토레지스트 패턴(112)은, 제 1 깊이를 갖는 저전압 소자 영역(A)의 기판 부분을 마스킹하고, 제 2 깊이를 갖는 고전압 소자 영역(B)의 기판 부분을 오픈시키는 형태의 패턴을 갖는다.Referring again to FIG. 2C, a process such as ashing is performed to remove the photoresist pattern remaining on the second hard mask layer (), and a process such as spin coating is applied to apply the photoresist to the entire surface of the structure. The photoresist pattern 112 is formed by performing an exposure process using a mask that separates the low voltage device region A and the high voltage device region B, exposing the photoresist, and developing the photoresist with a developer. Here, the photoresist pattern 112 masks the substrate portion of the low voltage element region A having the first depth and opens the substrate portion of the high voltage element region B having the second depth. Have

다음에, 식각 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴(112)에 의해 오픈된 고전압 소자 영역(B)의 트렌치를 제 2 깊이로 식각하여 고전압 소자 영역(B)에 제 2 셀로우 트렌치(114)를 형성한다. 여기서, 고전압 소자 영역(B)의 제 2 셀로우 트렌치(114)는, 대략 7000Å~ 15000Å 정도의 깊이로 형성할 수 있다.Next, an etching process is performed to etch the trenches of the high voltage device region B opened by the photoresist pattern 112 to a second depth to form the second shallow trench 114 in the high voltage device region B. FIG. do. Here, the second narrow trench 114 of the high voltage element region B may be formed to a depth of about 7000 kPa to about 15000 kPa.

따라서, 고전압 소자 영역(B)에 형성된 제 2 셀로우 트렌치(114)는, 저전압 소자 영역(A)에 형성된 제 1 셀로우 트렌치(110)에 비해 약 4000Å∼9000Å 정도의 깊이 차이를 갖는다. 여기에서, 이들 셀로우 트렌치의 깊이와 트렌치 깊이 차이는 반도체 소자의 설계에 따라 변경 가능함은 물론이다.Therefore, the second shallow trench 114 formed in the high voltage device region B has a depth difference of about 4000 kPa to 9000 kPa compared to the first shallow trench 110 formed in the low voltage device region A. FIG. Here, the difference between the depth and the depth of the trench may be changed depending on the design of the semiconductor device.

이어서, 에싱 등의 공정을 진행함으로써, 일 예로서 도 2d에 도시된 바와 같이, 고전압 소장 영역 상에 잔류하는 포토레지스트 패턴을 제거한다.Subsequently, a process such as ashing is performed to remove the photoresist pattern remaining on the high voltage small region as an example, as shown in FIG. 2D.

즉, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 저전압 소자 영역(A)에는, 제 1 깊이를 갖는 제 1 셀로우 트렌치(110)가 형성되고, 고전압 소자 영역(B)에는, 제 1 깊이보다 기설정된 값만큼 상대적으로 더 깊은 제 2 깊이를 갖는 제 2 셀로우 트렌치(114)가 형성된다.That is, according to the preferred embodiment of the present invention, the first narrow trench 110 having the first depth is formed in the low voltage device region A, and the high voltage device region B has a predetermined depth than the first depth. A second narrow trench 114 is formed having a second depth relatively deeper by value.

다시, 도 2e를 참조하면, 제 1 및 제 2 셀로우 트렌치(110, 114)가 형성된 반도체 기판(100)의 전면에 갭필 절연막을 화학기상증착(CVD) 등의 공정으로 증착하여 트렌치를 완전히 갭필한다.Referring again to FIG. 2E, a gap fill insulating film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 100 on which the first and second shallow trenches 110 and 114 are formed by a process such as chemical vapor deposition (CVD) to completely gap fill the trench. do.

예컨대, 화학기상증착 공정은 저압(low pressure)으로 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)를 증착하는 LPCVD, 상압(atmospheric pressure)에서 TEOS 및 오존(ozone)을 증착하는 APCVD, 상압아래(sub-atmospheric pressure)에서 TEOS 및 오존을 증착하는 SACVD, 혹은 고밀도 플라즈마 산화막 증착(HDP-CVD : High Density Plasma CVD) 공정 등을 이용할 수 있다.For example, chemical vapor deposition processes include LPCVD to deposit TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate) at low pressure, APCVD to deposit TEOS and ozone at atmospheric pressure, sub-atmospheric pressure. SACVD for depositing TEOS and ozone, or High Density Plasma CVD (HDP-CVD) may be used.

다음에, 화학적기계적연마(CMP) 등과 같은 평탄화 공정을 진행하여 갭필 절연막을 제 2 하드 마스크막(106)의 표면이 드러날 때까지 평탄화함으로써, 저전압 소자 영역(A)과 고전압 소자 영역(B)의 각 트렌치에 갭필된 제 1 및 제 2 셀로우 트렌치 소자 분리막(116, 118)을 형성한다.Next, a planarization process such as chemical mechanical polishing (CMP) or the like is performed to planarize the gap fill insulating film until the surface of the second hard mask film 106 is exposed, thereby reducing the low voltage device region A and the high voltage device region B. First and second narrow trench device isolation layers 116 and 118 are formed in each trench.

이후, 도면에서의 도시는 생략하였으나, 반도체 기판(100)의 상부에 잔류하는 제 2하드 마스크막(106), 제 1하드 마스크막(104) 및 패드 절연막(102)을 식각하여 제거하는 공정을 진행하게 될 것이다.Although not shown in the drawings, a process of etching and removing the second hard mask film 106, the first hard mask film 104, and the pad insulating film 102 remaining on the semiconductor substrate 100 may be removed. You will proceed.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 식각 선택성이 있는 두 개의 하드 마스크와 패드 절연막을 사용하여 트렌치를 위한 패턴을 형성하고, 패턴에 의해 노출된 저전압 소자 영역가 고전압 소자 영역의 기판을 제 1 깊이로 식각하여 제 1 셀로우 트렌치를 형성하며, 고전압 소자 영역의 트렌치만을 제 2 깊이를 갖도록 다시 식각하여 제 2 셀로우 트렌치를 형성함으로써, 저전압 소자 영역과 고전압 소자 영역에 각각 서로 다른 깊이를 갖는 셀로우 트렌치를 실현할 수 있다.Therefore, according to an embodiment of the present invention, a pattern for trenches is formed by using two hard masks and an etch selectivity pad pad insulating layer, and the low voltage device region exposed by the pattern has a first depth in the substrate of the high voltage device region. The first cell trench is etched to form a second cell trench, and the second cell trench is etched again to have a second depth, so that each cell has a different depth in the low voltage element region and the high voltage element region. Low trenches can be realized.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 고전압 및 저전압 반도체 소자의 소자 분리막 제조 과정을 순차적으로 나타낸 공정 순서도이다.3A to 3C are flowcharts sequentially illustrating a process of fabricating a device separator of a high voltage and a low voltage semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제조 공정은 다음과 같이 일 실시 예에서 트렌치의 갭필 공정을 진행하기 전에 제 2 하드 마스크막만을 선택적으로 제거한다. 여기에서, 제 2 하드 마스크막을 형성하는 과정까지는 도 2에 도시된 실시 예에서와 동일하다.Referring to these drawings, the manufacturing process according to another embodiment of the present invention selectively removes only the second hard mask film before proceeding the gap fill process of the trench in one embodiment as follows. Here, the process of forming the second hard mask film is the same as in the embodiment shown in FIG. 2.

도 3a를 참조하면, 반도체 기판(100)에 패드 절연막(102), 제 1 하드 마스크막(104) 및 제 2하드 마스크막(106)을 순차적으로 적층하고, 제 2 하드 마스크막(106), 제 1 하드 마스크막(104) 및 패드 절연막(102)을 건식 식각하여 마스크 패턴을 형성하고, 이러한 마스크 패턴에 의해 노출된 반도체 기판을 제 1 깊이, 예컨대 대략 3000Å∼6000Å 정도로 식각하여 제 1 셀로우 트렌치(110)를 형성한다.Referring to FIG. 3A, the pad insulating film 102, the first hard mask film 104, and the second hard mask film 106 are sequentially stacked on the semiconductor substrate 100, and the second hard mask film 106 is stacked. The first hard mask film 104 and the pad insulating film 102 are dry-etched to form a mask pattern, and the semiconductor substrate exposed by the mask pattern is etched to a first depth, for example, approximately 3000 to 6000 microseconds, so as to form a first pattern. Form the trench 110.

다음에, 저전압 소자 영역(A)을 마스킹하고, 고전압 소자 영역(B)을 오픈시키는 포토레지스트 패턴을 형성하고, 포토레지스트 패턴에 의해 오픈되는 고전압 소자 영역(B)의 트렌치를 제 2 깊이가 되도록 식각하여 고전압 소자 영역(B)에 제 2 셀로우 트렌치(114)를 형성하는 데, 이러한 고전압 소자 영역(B)의 제 2 셀로우 트렌치(114)의 제 2 깊이는, 7000Å∼15000Å 정도로 형성된다.Next, the low voltage element region A is masked, a photoresist pattern for opening the high voltage element region B is formed, and the trenches of the high voltage element region B opened by the photoresist pattern become a second depth. The second shallow trench 114 is formed in the high voltage device region B by etching, and the second depth of the second narrow trench 114 in the high voltage device region B is about 7000 Pa to 15000 Pa. .

이어서, 에싱 등의 공정을 진행하여 잔류하는 포토레지스트 패턴을 제거하고, 다시 습식 각각 공정 등을 진행함으로써, 일 예로서 도 3b에 도시된 바와 같이, 제 2 하드 마스크막을 제거한다. 그 결과, 후속하는 트렌치의 갭필 공정시 어스펙트 비율을 줄일 수 있다.Subsequently, a process such as ashing is performed to remove the remaining photoresist pattern, and a wet process is performed again, for example, to remove the second hard mask film as shown in FIG. 3B as an example. As a result, the aspect ratio can be reduced during the gap fill process of the subsequent trenches.

다시 도 3c를 참조하면, 제 1 및 제 2 셀로우 트렌치가 형성된 반도체 기판(100)의 전면에 갭필 절연막을 화학기상증착(CVD) 공정으로 증착하여 트렌치를 완전히 갭필한다.Referring back to FIG. 3C, a gap fill insulating film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 100 on which the first and second narrow trenches are formed by chemical vapor deposition (CVD) to completely gap fill the trench.

예컨대, 갭필 절연막의 화학기상증착 공정은 저압으로 TEOS를 증착하는 LPCVD, 상압에서 TEOS 및 오존(O3)을 증착하는 APCVD, 상압아래에서 TEOS 및 오존(O3)을 증착하는 SACVD, 혹은 고밀도 플라즈마 산화막 증착(HDP-CVD) 공정 등을 이용할 수 있다.For example, the chemical vapor deposition process of the gapfill insulating film may be performed by LPCVD to deposit TEOS at low pressure, APCVD to deposit TEOS and ozone (O 3 ) at atmospheric pressure, SACVD to deposit TEOS and ozone (O 3 ) under atmospheric pressure, or high density plasma. An oxide film deposition (HDP-CVD) process or the like can be used.

이어서, 화학적기계적연마(CMP) 등과 같은 평탄화 공정을 진행하여 갭필 절 연막을 제 1 하드 마스크막(104)의 표면이 드러날 때까지 평탄화함으로써, 저전압 소자 영역(A)과 고전압 소자 영역(B)의 각 트렌치에 갭필된 제 1 및 제 2 셀로우 트렌치 소자 분리막(116, 118)을 형성한다.Subsequently, a planarization process such as chemical mechanical polishing (CMP) is performed to planarize the gapfill insulation film until the surface of the first hard mask film 104 is exposed, thereby reducing the low voltage device region A and the high voltage device region B. First and second narrow trench device isolation layers 116 and 118 are formed in each trench.

이후, 도면에서의 도시는 생략하였으나, 식각 공정을 진행하여 반도체 기판(100)의 상부에 잔류하는 제 1 하드 마스크막(104)과 패드 절연막(102)을 제거함으로써, 본 실시예에 따른 셀로우 트렌치 소자 분리막 제조 공정을 완료한다.Subsequently, although not shown in the drawing, the etching process is performed to remove the first hard mask layer 104 and the pad insulating layer 102 remaining on the semiconductor substrate 100, thereby reducing the cell according to the present exemplary embodiment. Complete the trench device separator manufacturing process.

따라서, 본 다른 실시 예에 따르면, 식각 선택성이 있는 두 개의 하드 마스크와 패드 절연막을 사용하여 트렌치를 위한 패턴을 형성하고, 패턴에 의해 노출된 저전압 소자 영역과 고전압 소자 영역의 기판을 제 1 깊이로 식각하여 제 1 셀로우 트렌치를 형성하며, 고전압 소자 영역의 트렌치를 제 2 깊이를 갖도록 다시 식각하여 제 2 셀로우 트렌치를 형성하며, 상부의 하드 마스크만을 제거한 후, 트렌치에 갭필 절연막을 갭필함으로써, 저전압 소자 영역 및 고전압 소자 영역에 각각 서로 다른 깊이를 갖는 셀로우 트렌치 소자 분리막을 제조할 수 있다.Accordingly, according to another exemplary embodiment, a pattern for trenches is formed by using two hard masks and a pad insulating film having etch selectivity, and the substrates of the low voltage device region and the high voltage device region exposed by the pattern are at a first depth. By etching to form a first narrow trench, etching the high voltage device region again to have a second depth to form a second narrow trench, removing only the hard mask at the top, and then gapfilling the gapfill insulating film in the trench, A cell trench trench isolation layer having different depths may be manufactured in the low voltage device region and the high voltage device region, respectively.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 고전압 및 저전압 반도체 소자의 소자 분리막 제조 과정을 순차적으로 나타낸 공정 순서도이다.4A through 4C are flowcharts sequentially illustrating a process of fabricating a device isolation layer of a high voltage and a low voltage semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면, 반도체 기판(200)에 패드 절연막(202)으로서, 실리콘 산화막(SiO2)을 형성하고, 그 위에 하드 마스크막(204)으로서, 실리콘 질화막(SiN)을 형성한다.Referring to FIG. 4A, a silicon oxide film SiO 2 is formed on the semiconductor substrate 200 as a pad insulating film 202, and a silicon nitride film SiN is formed thereon as a hard mask film 204.

다음에, 셀로우 트렌치 영역을 정의하는 마스크를 이용한 사진 공정을 진행하여 하드 마스크막(204)의 상부면에 포토레지스트 패턴(205)을 형성하고, 포토레지스트 패턴(205)에 의해 노출된 하드 마스크막(204)과 패드 절연막(202)을 건식 식각하여 마스크 패턴을 형성한다.Next, a photolithography process using a mask defining a narrow trench region is performed to form a photoresist pattern 205 on the top surface of the hard mask film 204, and the hard mask exposed by the photoresist pattern 205. The film 204 and the pad insulating film 202 are dry etched to form a mask pattern.

이어서, 마스크 패턴에 노출된 반도체 기판(200)을 제 1 깊이, 예컨대 3000Å∼6000Å 정도의 깊이로 식각하여 제 1 셀로우 트렌치(206)를 형성하며, 이후 에싱 등의 공정을 진행하여 잔류하는 포토레지스트 패턴을 제거한다.Subsequently, the first substrate trench 206 is formed by etching the semiconductor substrate 200 exposed to the mask pattern to a first depth, for example, about 3000 Å to about 6000 Å. The resist pattern is removed.

도 4b를 참조하면, 제 1 셀로우 트렌치를 형성한 구조물의 전면에 포토레지스트를 도포하고, 저전압 소자 영역을 정의하는 마스크를 이용한 사진 공정을 진행하여 저전압 소자 영역(A)을 마스킹하고, 고전압 소자 영역(B)을 오픈시키는 포토레지스트 패턴(208)을 형성한다.Referring to FIG. 4B, a photoresist is applied to the entire surface of the structure in which the first cell trench is formed, a photo process using a mask defining a low voltage device region is performed to mask the low voltage device region A, and the high voltage device A photoresist pattern 208 that opens the region B is formed.

다음에, 포토레지스트 패턴(208)에 의해 오픈되는 고전압 소자 영역(B)의 트렌치를 제 2 깊이, 예컨대 7000Å∼15000Å의 깊이가 되도록 식각하여 고전압 소자 영역(B)에 제 2 셀로우 트렌치(210)를 형성하며, 이후 에싱 등의 공정을 진행하여 잔류하는 포토레지스트 패턴(208)을 제거한다. Next, the trench of the high voltage element region B opened by the photoresist pattern 208 is etched to have a second depth, for example, 7000 Å to 15000 하여, and the second narrow trench 210 may be etched in the high voltage element region B. FIG. ) Is formed, and then a process such as ashing is performed to remove the remaining photoresist pattern 208.

다시, 도 4c를 참조하면, 제 1 및 제 2 셀로우 트렌치가 형성된 반도체 기판(200)의 전면에 갭필 절연막을 화학기상증착(CVD) 공정으로 증착하여 트렌치를 완전히 갭필한다.Referring again to FIG. 4C, a gap fill insulating film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 200 on which the first and second narrow trenches are formed by chemical vapor deposition (CVD) to completely gap fill the trench.

예컨대, 갭필 절연막의 화학기상증착 공정은, 저압으로 TEOS를 증착하는 LPCVD, 상압에서 TEOS 및 오존(O3)을 증착하는 APCVD, 상압아래에서 TEOS 및 오존(O3)을 증착하는 SACVD, 혹은 고밀도 플라즈마 산화막 증착(HDP-CVD) 공정 등을 이용할 수 있다.For example, the chemical vapor deposition process of the gap-fill insulating film may include LPCVD for depositing TEOS at low pressure, APCVD for depositing TEOS and ozone (O 3 ) at atmospheric pressure, SACVD for depositing TEOS and ozone (O 3 ) at atmospheric pressure, or high density. A plasma oxide film deposition (HDP-CVD) process or the like.

다음에, 화학적기계적연마(CMP) 등과 같은 평탄화 공정을 진행하여 갭필 절연막을 하드 마스크막(204)의 표면이 드러날 때까지 평탄화함으로써, 저전압 소자 영역(A)과 고전압 소자 영역(B)의 각 트렌치에 갭필된 제 1 및 제 2 셀로우 트렌치 소자 분리막(212, 214)을 형성한다.Next, a planarization process such as chemical mechanical polishing (CMP) is performed to planarize the gap fill insulating film until the surface of the hard mask film 204 is exposed, thereby forming trenches in the low voltage device region A and the high voltage device region B. FIG. First and second gap trench device isolation layers 212 and 214 are formed in the gaps.

이후, 도면에서의 도시는 생략하였으나, 반도체 기판(200)의 상부에 잔류하는 하드 마스크막(204)과 패드 절연막(202)을 식각함으로써, 본 실시예의 셀로우 트렌치 소자 분리막 제조 공정을 완료한다.Subsequently, although not shown in the drawing, the hard mask layer 204 and the pad insulating layer 202 remaining on the semiconductor substrate 200 are etched to complete the process of manufacturing the trench trench isolation layer of the present embodiment.

따라서, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 하드 마스크와 패드 절연막을 사용하여 트렌치를 위한 패턴을 형성하고, 패턴에 의해 노출된 저전압 소자 및 고전압 소자 영역의 기판을 제 1 깊이로 식각하여 제 1셀로우 트렌치를 형성하며, 고전압 소자 영역의 트렌치를 제 2 깊이가 되도록 다시 식각하여 제 2 셀로우 트렌치를 형성함으로써, 저전압 소자 영역과 고전압 소자 영역에 각각 서로 다른 깊이를 갖는 셀로우 트렌치를 구현할 수 있다.Therefore, according to another embodiment of the present invention, a pattern for a trench is formed using a hard mask and a pad insulating film, and the substrates of the low voltage device and the high voltage device region exposed by the pattern are etched to a first depth to form a first pattern. By forming a trench trench and etching the trench of the high voltage device region back to a second depth to form a second trench trench, a shallow trench having a different depth in the low voltage device region and the high voltage device region may be realized. have.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 고전압 및 저전압 반도체 소자의 소자 분리막 제조 과정을 순차적으로 나타낸 공정 순서도이다.5A through 5D are process flowcharts sequentially illustrating a process of fabricating a device isolation layer of a high voltage and a low voltage semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 5a를 참조하면, 반도체 기판(300)에 패드 절연막(302)으로서, 실리콘 산화막(SiO2)을 형성하고, 그 위에 하드 마스크막(304)으로서, 실리콘 질화막(SiN)을 형성한다.Referring to FIG. 5A, a silicon oxide film SiO 2 is formed on the semiconductor substrate 300 as a pad insulating film 302, and a silicon nitride film SiN is formed thereon as a hard mask film 304.

다음에, 저전압 소자의 트렌치 영역을 정의하는 마스크를 이용한 사진 공정을 진행하여 하드 마스크막(304)의 상부면에 포토레지스트 패턴(306)을 형성하고, 포토레지스트 패턴(306)에 의해 노출된 하드 마스크막(304)과 패드 절연막(302)을 건식 식각하여 저전압 소자 영역(A)의 기판에 마스크 패턴을 형성한다.Next, a photolithography process using a mask defining a trench region of the low voltage device is performed to form a photoresist pattern 306 on the upper surface of the hard mask film 304, and the hard exposed by the photoresist pattern 306. The mask film 304 and the pad insulating film 302 are dry-etched to form a mask pattern on the substrate of the low voltage device region A. FIG.

이어서, 마스크 패턴에 의해 노출된 저전압 소자 영역(A)의 반도체 기판을 기 설정된 제 1 깊이, 예컨대 3000Å∼6000Å 정도의 깊이로 식각하여 제 1 셀로우 트렌치(308)를 형성하며, 이후 에싱 등의 공정을 진행하여 잔류하는 포토레지스트 패턴을 제거한다.Subsequently, the semiconductor substrate of the low voltage element region A exposed by the mask pattern is etched to a predetermined first depth, for example, about 3000 Å to 6000 Å to form a first shallow trench 308, and then ashing or the like. The process proceeds to remove the remaining photoresist pattern.

다시, 도 5b를 참조하면, 제 1 셀로우 트렌치가 형성된 구조물의 전면에 포토레지스트를 도포하고, 고전압 소자의 트렌치 영역을 정의하는 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정을 진행하여 저전압 소자 영역(A)을 마스킹하고, 고전압 소자 영역(B)을 오픈하면서 트렌치 영역을 정의하는 포토레지스트 패턴(310)을 형성한다.Referring again to FIG. 5B, a photoresist is applied to the entire surface of the structure in which the first narrow trench is formed, and the low voltage device region A is formed by performing an exposure and development process using a mask defining a trench region of the high voltage device. The photoresist pattern 310 defining the trench region is formed while masking and opening the high voltage device region B.

다음에, 포토레지스트 패턴(310)에 의해 오픈되는 고전압 소자 영역(B)의 하드 마스크막(304)과 패드 절연막(302)을 건식 식각하여 고전압 소자 영역(B)의 기판에 마스크 패턴을 형성한다.Next, the hard mask film 304 and the pad insulating film 302 of the high voltage device region B opened by the photoresist pattern 310 are dry-etched to form a mask pattern on the substrate of the high voltage device region B. .

이어서, 마스크 패턴에 의해 노출된 고전압 소자 영역(B)의 반도체 기판을 상기한 제 1 깊이보다 상대적으로 깊은 제 2 깊이, 예컨대 7000Å∼15000Å 정도 깊이로 식각하여 고전압 소자 영역(B)에 제 2 셀로우 트렌치(312)를 형성하며, 이후, 일 예로서 도 5c에 도시된 바와 같이, 에싱 등의 공정을 진행하여 잔류하는 포토레지스트 패턴을 제거한다. Subsequently, the semiconductor substrate of the high voltage device region B exposed by the mask pattern is etched to a second depth relatively deeper than the first depth described above, for example, about 7000 kPa to 15000 kPa, and the second cell is formed on the high voltage device region B. FIG. A row trench 312 is formed, and then, as an example, as shown in FIG. 5C, a process such as ashing is performed to remove the remaining photoresist pattern.

다시, 도 5d를 참조하면, 제 1 및 제 2 셀로우 트렌치가 형성된 반도체 기판(300)의 전면에 갭필 절연막을 화학기상증착(CVD) 공정으로 증착하여 트렌치를 완전히 갭필한다.Referring again to FIG. 5D, a gap fill insulating film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 300 on which the first and second narrow trenches are formed by chemical vapor deposition (CVD) to completely gap fill the trench.

예컨대, 갭필 절연막의 화학기상증착 공정은, 저압으로 TEOS를 증착하는 LPCVD, 상압에서 TEOS 및 오존(O3)을 증착하는 APCVD, 상압아래에서 TEOS 및 오존(O3)을 증착하는 SACVD, 혹은 고밀도 플라즈마 산화막 증착(HDP-CVD) 공정 등을 이용할 수 있다.For example, the chemical vapor deposition process of the gap-fill insulating film may include LPCVD for depositing TEOS at low pressure, APCVD for depositing TEOS and ozone (O 3 ) at atmospheric pressure, SACVD for depositing TEOS and ozone (O 3 ) at atmospheric pressure, or high density. A plasma oxide film deposition (HDP-CVD) process or the like.

다음에, 화학적기계적연마(CMP) 등과 같은 평탄화 공정을 진행하여 갭필 절연막을 하드 마스크막(304)의 표면이 드러날 때까지 평탄화함으로써, 저전압 소자 영역(A)과 고전압 소자 영역(B)의 각 트렌치에 갭필된 제 1 및 제 2 셀로우 트렌치 소자 분리막(314, 316)을 형성한다.Next, a planarization process such as chemical mechanical polishing (CMP) and the like is performed to planarize the gap fill insulating film until the surface of the hard mask film 304 is exposed, thereby forming respective trenches of the low voltage device region A and the high voltage device region B. FIG. The gapfill first and second shallow trench isolation layers 314 and 316 are formed.

이후, 도면에서의 도시는 생략하였으나, 반도체 기판(300)의 상부에 잔류하는 하드 마스크막(304)과 패드 절연막(302)을 식각함으로써, 본 실시 예의 셀로우 트렌치 소자 분리막 제조 공정을 완료한다.Subsequently, although not illustrated, the hard mask layer 304 and the pad insulating layer 302 remaining on the semiconductor substrate 300 are etched to complete the process of manufacturing the trench trench isolation layer.

따라서, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 하드 마스크와 패드 절연막을 사용하여 저전압 소자 영역의 패턴을 형성하고, 패턴에 의해 노출된 저전압 소자 영역의 기판을 제 1 깊이로 식각하여 제 1셀로우 트렌치를 형성하며, 고전압 소자 영역의 패턴을 형성하고 해당 패턴에 의해 노출된 고전압 소자 영역의 기판을 제 2 깊이로 식각하여 제 2 셀로우 트렌치를 형성함으로써, 저전압 소자 영역과 고전압 소자 영역에 각각 서로 다른 깊이를 갖는 셀로우 트렌치를 구현할 수 있다.Therefore, according to another embodiment of the present invention, a pattern of the low voltage device region is formed using a hard mask and a pad insulating film, and the substrate of the low voltage device region exposed by the pattern is etched to a first depth to form a first cell. Forming a trench, forming a pattern of the high voltage device region, and etching the substrate of the high voltage device region exposed by the pattern to a second depth to form a second narrow trench, thereby forming each other in the low voltage device region and the high voltage device region, respectively. It is possible to implement shallow trenches with different depths.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.In the above description has been described by presenting a preferred embodiment of the present invention, the present invention is not necessarily limited thereto, and those skilled in the art to which the present invention pertains should be within the scope not departing from the technical spirit of the present invention. It will be readily appreciated that various substitutions, modifications, and variations are possible.

도 1은 종래 기술에 의한 고전압 및 저전압 반도체 소자의 소자 분리막 구조를 나타낸 수직 단면도,1 is a vertical cross-sectional view showing a device isolation film structure of a high voltage and low voltage semiconductor device according to the prior art,

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 고전압 및 저전압 반도체 소자의 소자 분리막 제조 과정을 순차적으로 나타낸 공정 순서도,2A through 2E are process flowcharts sequentially illustrating a process of manufacturing a device separator of a high voltage and a low voltage semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention;

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 고전압 및 저전압 반도체 소자의 소자 분리막 제조 과정을 순차적으로 나타낸 공정 순서도,3A to 3C are process flowcharts sequentially illustrating a process of fabricating a device separator of a high voltage and a low voltage semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention;

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 고전압 및 저전압 반도체 소자의 소자 분리막 제조 과정을 순차적으로 나타낸 공정 순서도,4A through 4C are process flowcharts sequentially illustrating a process of fabricating a device separator of a high voltage and a low voltage semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention;

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 고전압 및 저전압 반도체 소자의 소자 분리막 제조 과정을 순차적으로 나타낸 공정 순서도.5A to 5D are process flowcharts sequentially illustrating a process of fabricating a device separator of a high voltage and a low voltage semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

100, 200, 300 : 반도체 기판100, 200, 300: semiconductor substrate

102, 202, 302 : 패드 절연막102, 202, 302: pad insulating film

104 : 제 1 하드 마스크막104: the first hard mask film

106 : 제 2 하드 마스크막106: second hard mask film

108, 112, 205, 208, 306, 310 : 포토레지스트 패턴108, 112, 205, 208, 306, 310: photoresist pattern

110, 206, 308 : 제 1 셀로우 트렌치110, 206, 308: first shallow trench

114, 210, 312 : 제 2 셀로우 트렌치114, 210, 312: second shallow trench

116, 212, 314 : 제 1 셀로우 트렌치 소자 분리막116, 212, and 314: first shallow trench isolation layer

118, 214, 316 : 제 2 셀로우 트렌치 소자 분리막118, 214, 316: second shallow trench device isolation membrane

204, 304 : 하드 마스크막 204 and 304: hard mask film

A : 저전압 소자 영역A: low voltage device area

B : 고전압 소자 영역B: high voltage device region

Claims (6)

고전압 소자와 저전압 소자를 갖는 반도체 소자의 소자 분리막을 제조하는 방법으로서,A method of manufacturing a device isolation film of a semiconductor device having a high voltage device and a low voltage device, 반도체 기판의 상부에 패드 절연막과 하드 마스크막을 순차적으로 적층한 후 패터닝하여 마스크 패턴을 형성하는 단계와,Forming a mask pattern by sequentially stacking and patterning a pad insulating film and a hard mask film on the semiconductor substrate; 상기 마스크 패턴에 의해 노출된 상기 반도체 기판의 일부를 제 1 깊이로 식각하여 고전압 소자 영역과 저전압 소자 영역에 트렌치를 각각 형성하는 단계와,Etching a portion of the semiconductor substrate exposed by the mask pattern to a first depth to form trenches in the high voltage device region and the low voltage device region, respectively; 상기 저전압 소자 영역을 마스킹하고 상기 고전압 소자 영역을 오픈시키는 포토레지스트 패턴을 이용하는 식각 공정을 진행하여 상기 고전압 소자 영역의 트렌치를 제 2 깊이로 식각하는 단계와,Etching the trench of the high voltage device region to a second depth by performing an etching process using a photoresist pattern for masking the low voltage device region and opening the high voltage device region; 상기 반도체 기판에 형성된 각 트렌치를 갭필하여 소자 분리막을 형성하는 단계Forming a device isolation layer by gap filling each trench formed in the semiconductor substrate 를 포함하는 반도체 소자의 소자 분리막 제조 방법.Device isolation film manufacturing method of a semiconductor device comprising a. 고전압 소자와 저전압 소자를 갖는 반도체 소자의 소자 분리막을 제조하는 방법으로서,A method of manufacturing a device isolation film of a semiconductor device having a high voltage device and a low voltage device, 반도체 기판의 상부에 패드 절연막과 적어도 두 개의 하드 마스크막을 순차적으로 적층한 후 패터닝하여 마스크 패턴을 형성하는 단계와,Forming a mask pattern by sequentially stacking and patterning a pad insulating film and at least two hard mask films on the semiconductor substrate; 상기 마스크 패턴에 의해 노출된 상기 반도체 기판의 일부를 제 1 깊이로 식 각하여 고전압 소자 영역과 저전압 소자 영역에 트렌치를 각각 형성하는 단계와,Etching a portion of the semiconductor substrate exposed by the mask pattern to a first depth to form trenches in the high voltage device region and the low voltage device region, respectively; 상기 저전압 소자 영역을 마스킹하고 상기 고전압 소자 영역을 오픈시키는 포토레지스트 패턴을 이용하는 식각 공정을 진행하여 상기 고전압 소자 영역의 트렌치를 제 2 깊이로 식각하는 단계와,Etching the trench of the high voltage device region to a second depth by performing an etching process using a photoresist pattern for masking the low voltage device region and opening the high voltage device region; 상기 두 개의 하드 마스크막 중 상부 측 하드 마스크막을 제거하는 단계와,Removing an upper hard mask film of the two hard mask films; 상기 반도체 기판에 형성된 각 트렌치를 갭필하여 소자 분리막을 형성하는 단계Forming a device isolation layer by gap filling each trench formed in the semiconductor substrate 를 포함하는 반도체 소자의 소자 분리막 제조 방법.Device isolation film manufacturing method of a semiconductor device comprising a. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 상부 측 하드 마스크막은, 실리콘 산화막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 제조 방법.And the upper hard mask film is a silicon oxide film. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 실리콘 산화막은, 저압 화학기상증착(LP-CVD) 방식으로 TEOS를 열분해 시켜 증착되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 제조 방법.The silicon oxide film is a device isolation film manufacturing method of a semiconductor device, characterized in that the deposition by thermal decomposition of TEOS by low pressure chemical vapor deposition (LP-CVD) method. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 상부 측 하드 마스크막은, 습식 식각 공정으로 제거되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 소자 분리막 제조 방법.And the upper hard mask layer is removed by a wet etching process. 고전압 소자와 저전압 소자를 갖는 반도체 소자의 소자 분리막을 제조하는 방법으로서,A method of manufacturing a device isolation film of a semiconductor device having a high voltage device and a low voltage device, 반도체 기판의 상부에 패드 절연막과 적어도 하나의 하드 마스크막을 순차적으로 적층하는 단계와,Sequentially depositing a pad insulating film and at least one hard mask film on the semiconductor substrate; 저전압 소자 영역에 형성된 하드 마스크막과 패드 절연막을 패터닝하여 제 1 마스크 패턴을 형성하는 단계와,Patterning the hard mask film and the pad insulating film formed in the low voltage device region to form a first mask pattern; 상기 제 1 마스크 패턴에 의해 노출된 상기 저전압 소자 영역의 상기 반도체 기판을 제 1 깊이로 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와,Etching the semiconductor substrate in the low voltage device region exposed by the first mask pattern to a first depth to form a trench; 고전압 소자 영역에 형성된 하드 마스크막과 패드 절연막을 패터닝하여 제 2 마스크 패턴을 형성하는 단계와,Patterning the hard mask film and the pad insulating film formed in the high voltage device region to form a second mask pattern; 상기 제 2 마스크 패턴에 의해 노출된 상기 고전압 소자 영역의 상기 반도체 기판을 상기 제 1 깊이와는 다른 제 2 깊이로 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와,Etching the semiconductor substrate of the high voltage device region exposed by the second mask pattern to a second depth different from the first depth to form a trench; 상기 반도체 기판에 형성된 각 트렌치를 갭필하여 소자 분리막을 형성하는 단계Forming a device isolation layer by gap filling each trench formed in the semiconductor substrate 를 포함하는 반도체 소자의 소자 분리막 제조 방법.Device isolation film manufacturing method of a semiconductor device comprising a.
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CN110349906A (en) * 2018-04-03 2019-10-18 长鑫存储技术有限公司 A kind of forming method of autoregistration groove

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