JP2002110828A - Semiconductor device having desirable gate profile and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device having desirable gate profile and its manufacturing method

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JP2002110828A JP2001019189A JP2001019189A JP2002110828A JP 2002110828 A JP2002110828 A JP 2002110828A JP 2001019189 A JP2001019189 A JP 2001019189A JP 2001019189 A JP2001019189 A JP 2001019189A JP 2002110828 A JP2002110828 A JP 2002110828A
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    • H10B41/30Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a nonvolatile memory device or other semiconductor device where a control gate consisting of conductive material is formed equally. SOLUTION: A silicon layer is made on a buffer oxide film in the shape of a semiconductor substrate. After formation of the buffer oxide film, a check film is made. A control gate consisting of conductive material such as the control gate of an EEPROM memory device is provided on the silicon layer, a gate oxide film, and a substrate. Next, the top of the substrate is etched to form a trench. The sidewall of a trench is oxidized to produce bird's beaks equally at the top and bottom of the control gate substance. Next, a field oxide film is made to stop the trench.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はメモリ装置のフロー
ティングゲートのようなコントロールゲート及びその製
造方法に関するものである。より具体的には、本発明は
ゲートとアクティブ領域を同時に形成するための自己整
列された自己整列浅いトレンチ分離(Self-Aligned Shal
low Trench Isolation)技術に関するものである。
The present invention relates to a control gate such as a floating gate of a memory device and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention provides a self-aligned shallow trench isolation for simultaneously forming a gate and an active region.
Low Trench Isolation) technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】メモリ装置の製造において、セルの集積
度はセルアレイのレイアウト及びそれ自体の物理的寸法
によって主に決定される。ハーフ−マイクロンデザイン
ルール以下では比例縮少能力(scalability)が製造工程
の間成し遂げることができるフォトリソグラフィ解像度
(resolution)及び工程に使われるマスク等のアライメン
ト誤差により制限される。アライメント誤差はマスクを
形成するのに使われる機械的技術及び層と層との間に前
記マスクを印刷する技術により制限される。多段階の製
造時アライメント誤差が蓄積されるので、マスクをより
少なく使用することが望ましい。マスクが少なくなるほ
どミスアライメントの可能性が最小化になる。したがっ
て、半導体装置を製造するために"自己整列(self-align
ed)"工程段階が開発されてきた。
2. Description of the Related Art In the manufacture of a memory device, the degree of integration of a cell is mainly determined by the layout of a cell array and its own physical dimensions. Below the half-micron design rule, a photolithographic resolution at which proportional scalability can be achieved during the manufacturing process
(resolution) and the alignment error of the mask used in the process. Alignment errors are limited by the mechanical techniques used to form the mask and the technique of printing the mask between layers. It is desirable to use fewer masks because multi-stage manufacturing alignment errors accumulate. Fewer masks minimizes the possibility of misalignment. Therefore, "self-alignment (self-align
ed) "Process steps have been developed.

【0003】メモリセルアレイ内で個々のセルの間の素
子分離構造、例えばフィールド酸化膜はアクティブ回路
素子に有用なチップ領域を消耗させる。したがって、基
板内のメモリセル及びアクティブ回路の集積度を増加さ
せるためには素子分離構造の大きさを最小化することが
望ましい。しかし、素子分離構造の大きさはその製造工
程やアライメントにより制限される。
A device isolation structure between individual cells in a memory cell array, for example, a field oxide film consumes a chip area useful for active circuit elements. Therefore, it is desirable to minimize the size of the device isolation structure in order to increase the integration of the memory cells and the active circuits in the substrate. However, the size of the element isolation structure is limited by its manufacturing process and alignment.

【0004】通常的に、素子分離構造はシリコン部分酸
化法(LOCal Oxidation of Silicon:以下"LOCOS"と称す
る)のような熱的フィールド酸化工程によりチップの多
様な領域で成長される。LOCOS方法によれば、パッド酸
化膜及び窒化膜を順次に形成した後、窒化膜をパターニ
ングする。次いで、パターニングされた窒化膜をマスク
で使用してシリコン基板を選択的に酸化させてフィール
ド酸化膜領域を形成する。しかし、LOCOS素子分離によ
れば、シリコン基板の選択的酸化時マスクに提供される
窒化膜の下部でパッド酸化膜の側面に酸化膜の成長が侵
食されてフィールド酸化膜の終わり部分にバーズビーク
(bird's beak)が発生するようになる。このようなバー
ズビークによりフィールド酸化膜がメモリセルのアクテ
ィブ領域に拡張されてアクティブ領域の幅を減少させる
ことによって、メモリ装置の電気的特性を劣化させる。
[0004] Typically, device isolation structures are grown in various regions of the chip by a thermal field oxidation process such as a LOCal Oxidation of Silicon (LOCOS). According to the LOCOS method, after a pad oxide film and a nitride film are sequentially formed, the nitride film is patterned. Next, the silicon substrate is selectively oxidized using the patterned nitride film as a mask to form a field oxide film region. However, according to the LOCOS device isolation, the growth of the oxide film on the side surface of the pad oxide film is eroded below the nitride film provided as a mask during the selective oxidation of the silicon substrate, and a bird's beak is formed at the end of the field oxide film.
(bird's beak). Due to the bird's beak, the field oxide film is extended to the active region of the memory cell to reduce the width of the active region, thereby deteriorating the electrical characteristics of the memory device.

【0005】このような理由で超高集積半導体装置では
浅いトレンチ素子分離(以下"STI"と称する)構造が関心
を引いている。STI工程ではまず、シリコン基板をエッ
チングしてトレンチを形成した後、このトレンチを埋め
るように酸化膜を蒸着する。次に、酸化膜をエッチバッ
ク(etch back)または化学機械的研磨(chemical mechani
cal polishing:CMP)方法でエッチングしてトレンチの
内部にフィールド酸化膜を形成する。
For such reasons, a shallow trench isolation (hereinafter, referred to as "STI") structure has attracted attention in ultra-highly integrated semiconductor devices. In the STI process, first, a silicon substrate is etched to form a trench, and then an oxide film is deposited to fill the trench. Next, the oxide film is etched back (etch back) or chemical mechanical polishing (chemical mechani
The field oxide film is formed inside the trench by etching using cal polishing (CMP) method.

【0006】前述したLOCOSやSTI方法は共通的に基板上
に素子分離領域を定義するためのマスク段階とこの領域
にフィールド酸化膜を形成する段階を含む。素子分離構
造を形成した後には、メモリセルを形成するためのマス
ク段階が遂行される。したがって、素子分離構造の形成
に伴うアライメント誤差とメモリセルのレイアウトに伴
うアライメント誤差が累積して素子の不良(failure)を
惹起させるミスアライメントを誘発するようになる。
The above-mentioned LOCOS and STI methods commonly include a mask step for defining an element isolation region on a substrate and a step of forming a field oxide film in this region. After forming the isolation structure, a mask step for forming a memory cell is performed. Therefore, the alignment error due to the formation of the isolation structure and the alignment error due to the layout of the memory cells accumulate to induce a misalignment that causes a failure of the device.

【0007】このようなアライメント問題を解決するた
めの一つの方法として、不揮発性メモリ装置のフローテ
ィングゲートの形成時LOCOS素子分離構造をフローティ
ングゲートに自己整列して形成する方法が提示されてい
る。また、STI構造をフローティングゲートに自己整列
して形成する方法がJong Chenによる米国特許第6,0
13,551号明細書等に開示されている。この方法に
よれば、フローティングゲートとアクティブ領域が一つ
のマスクを使用して同時に定義されて製造されるので、
アライメント誤差が累積されない。
As one method for solving such an alignment problem, there has been proposed a method of forming a LOCOS element isolation structure by self-alignment with a floating gate when forming a floating gate of a nonvolatile memory device. Also, a method of forming an STI structure by self-alignment with a floating gate is disclosed in US Pat.
No. 13,551, and the like. According to this method, since the floating gate and the active region are simultaneously defined and manufactured using one mask,
No alignment errors are accumulated.

【0008】不揮発性メモリ装置はほとんど無限の蓄積
容量を有するが、最近にはEEPROMと共に電気的にデータ
の入・出力が可能なフラッシュメモリに対する需要が増
加している。これら装置のメモリセルは一般的にシリコ
ン基板の上部に形成されたフローティングゲートを具備
する垂直積層型ゲート構造を有する。多層ゲート構造は
典型的に一つ以上のトンネル酸化膜または誘電膜と、前
記フローティングゲートの上または周辺に形成されたコ
ントロールゲートを含む。この構造を有するフラッシュ
メモリセルでデータの貯蔵はコントロールゲートと基板
に適切な電圧を印加してフローティングゲートに電子を
取り入れたり取り出すことによってなされる。この時、
誘電膜はフローティングゲート上に電位を維持させる機
能をする。
[0008] Non-volatile memory devices have an almost unlimited storage capacity, but recently there has been an increasing demand for flash memories capable of electrically inputting and outputting data together with EEPROMs. The memory cells of these devices generally have a vertically stacked gate structure with a floating gate formed on top of a silicon substrate. Multi-layer gate structures typically include one or more tunnel oxide or dielectric films and a control gate formed on or around the floating gate. In the flash memory cell having this structure, data is stored by applying an appropriate voltage to the control gate and the substrate and taking in and extracting electrons from the floating gate. At this time,
The dielectric film functions to maintain a potential on the floating gate.

【0009】自己整列されたSTI工程は、フローティン
グゲートとアクティブ領域を同時に形成することができ
るという長所があるが、ギャップのアスペクト比(aspec
t ratio)が増加することによってギャップ埋め立て(gap
filling)時トレンチの内部に亀裂(seam)やボイド(voi
d)が生成される可能性が高まる短所がある。また、ギャ
ップ埋めたて能力が優秀な高密度プラズマ(以下"HDP"と
称する)酸化膜を使用する場合、HDP酸化膜の蒸着時その
下部に存在する研磨終了層のエッジ部位が侵食(erosio
n)されてフィールド酸化膜領域がネガティブ傾き(negat
ive slope)を有するようになる。これによって、後続す
るゲートエッチング工程時フィールド領域の傾斜した部
位の下にゲート残留物が生成される。
The self-aligned STI process has the advantage that a floating gate and an active region can be formed simultaneously, but the aspect ratio of the gap (aspec
gap ratio by increasing the
filling) when cracks (seam) or voids (voi)
The disadvantage is that d) is more likely to be generated. Also, when a high density plasma (hereinafter referred to as "HDP") oxide film having an excellent ability to fill the gap is used, the edge portion of the polishing end layer under the HDP oxide film is eroded when the HDP oxide film is deposited.
n) and the field oxide region has a negative slope (negat
ive slope). As a result, a gate residue is generated under the inclined portion of the field region during a subsequent gate etching process.

【0010】しかし、前述した問題らはHDP酸化膜の蒸
着条件を最適化してギャップ埋め立て能力を向上させた
り、湿式エッチング液を利用してフィールド領域のネガ
ティブ傾きを除去する方法などを使用して十分に解決す
ることができる。
[0010] However, the above-mentioned problems have been sufficiently solved by optimizing the deposition conditions of the HDP oxide film to improve the gap filling capability, or by using a method of removing the negative inclination of the field region using a wet etching solution. Can be solved.

【0011】図1Aないし図1Eは自己整列されたST
I技術による従来のフラッシュメモリ装置の製造方法を
説明するための斜視図である。図1Aを参照すれば、シ
リコン基板10上にゲート酸化膜(すなわち、トンネル
酸化膜)11を形成した後、ゲート酸化膜11上に第1
ポリシリコン層13及び窒化膜15を順次に蒸着する。
FIGS. 1A-1E illustrate a self-aligned ST.
FIG. 9 is a perspective view illustrating a method of manufacturing a conventional flash memory device according to the I technology. Referring to FIG. 1A, after a gate oxide film (ie, a tunnel oxide film) 11 is formed on a silicon substrate 10, a first oxide film is formed on the gate oxide film 11.
A polysilicon layer 13 and a nitride film 15 are sequentially deposited.

【0012】図1Bを参照すれば、フォトリソグラフィ
により窒化膜15、第1ポリシリコン層13及びゲート
酸化膜11をパターニングして窒化膜パターン16、第
1フローティングゲート14及びゲート酸化膜パターン
12を形成する。次いで、基板10の露出された部分を
所定深さでエッチングしてトレンチ18を形成する。す
なわち、一つのマスクを利用したトレンチ形成工程の間
アクティブ領域とフローティングゲートが同時に定義さ
れる。
Referring to FIG. 1B, the nitride film 15, the first polysilicon layer 13 and the gate oxide film 11 are patterned by photolithography to form a nitride film pattern 16, a first floating gate 14 and a gate oxide film pattern 12. I do. Next, the exposed portion of the substrate 10 is etched to a predetermined depth to form the trench 18. That is, an active region and a floating gate are simultaneously defined during a trench forming process using one mask.

【0013】図1Cを参照すれば、トレンチエッチング
工程の間に高エネルギーのイオン衝撃で引き起こされた
シリコン損傷(damage)をキュアリング(curing)するた
めにトレンチ18の露出された部分を酸化雰囲気で熱処
理する。すると、露出されたシリコンと酸化剤との酸化
反応により、基底面と側壁を含む内面上にトレンチ酸化
膜20が形成される。
Referring to FIG. 1C, an exposed portion of the trench 18 is exposed to an oxidizing atmosphere to cure a silicon damage caused by high energy ion bombardment during a trench etching process. Heat treatment. Then, an oxidation reaction between the exposed silicon and the oxidizing agent forms a trench oxide film 20 on the inner surface including the base surface and the side wall.

【0014】前記酸化工程時第1フローティングゲート
14の下部でゲート酸化膜パターン12の側面に酸化剤
(oxidant)が侵入してゲート酸化膜パターン12の両端
部に鳥のくちばしが形成される。このようなバーズビー
クにより、ゲート酸化膜パターン12の両端部分が膨脹
しながら第1フローティングゲート14の基底エッジ部
分が外部に屈曲されて第1フローティングゲート14の
側壁下部部分がポジティブ傾きを有するようになる。こ
こで、側壁がポジティブ傾きを有するということはエッ
チング液に対し側壁が侵食される傾きを有するというこ
とを意味する。すなわち、図示したように、窒化膜パタ
ーン16の真っ直ぐ下は窒化膜パターン16の存在によ
り酸化剤の侵入が抑制されて第1フローティングゲート
14の側壁上部がネガティブ傾きを有するようになる。
一方、第1フローティングゲート14下部の基底エッジ
部分が外部に屈曲されてポジティブ傾きを有することに
よって、メサ構造物の側壁のように基板の上部方向で導
入されるエッチング液により侵食されたりエッチング液
に対してその下地層の阻止膜として作用するようにな
る。
During the oxidation step, an oxidizing agent is applied to the side of the gate oxide film pattern 12 below the first floating gate 14.
(oxidant) penetrates to form bird's beaks at both ends of the gate oxide film pattern 12. Due to the bird's beak, both edges of the gate oxide film pattern 12 are expanded and the base edge of the first floating gate 14 is bent outward, so that the lower part of the sidewall of the first floating gate 14 has a positive slope. . Here, the fact that the side wall has a positive slope means that the side wall has a slope that is eroded by the etchant. That is, as shown in the drawing, the invasion of the oxidizing agent is suppressed directly below the nitride film pattern 16 due to the presence of the nitride film pattern 16, and the upper portion of the sidewall of the first floating gate 14 has a negative slope.
On the other hand, since the bottom edge of the lower portion of the first floating gate 14 is bent outward and has a positive inclination, it is eroded by an etchant introduced in the upper direction of the substrate, such as a sidewall of a mesa structure, or is exposed to the etchant. On the other hand, it acts as a blocking film for the underlying layer.

【0015】図1Dを参照すれば、トレンチ18を埋め
立てるように化学気相蒸着(chemical vapor depositio
n:以下"CVD"と称する)方法で酸化膜(図示せず)を形成
した後、窒化膜16の上部表面が露出される時までCVD-
酸化膜をCMP工程により除去する。その結果、トレンチ
18の内部に前記トレンチ酸化膜18を含むフィールド
酸化膜22が形成される。
Referring to FIG. 1D, a chemical vapor deposition is performed to fill the trench 18.
n: Hereinafter, referred to as “CVD”), an oxide film (not shown) is formed, and then CVD-CVD is performed until the upper surface of the nitride film 16 is exposed.
The oxide film is removed by a CMP process. As a result, a field oxide film 22 including the trench oxide film 18 is formed inside the trench 18.

【0016】次いで、燐酸ストリップ工程で窒化膜パタ
ーン16を除去した後、第1フローティングゲート14
及びフィールド酸化膜22の上部に第2フローティング
ゲートを形成するために前記第1ポリシリコン層13と
同一な物質を蒸着して第2ポリシリコン層(図示せず)を
形成する。フォトリソグラフィによりフィールド酸化膜
22上の第2ポリシリコン層を部分的に除去して隣り合
うセルと分離される第2フローティングゲート24を形
成する。第2フローティングゲート24は第1フローテ
ィングゲート14と電気的に接触して後続工程で形成さ
れる層間誘電膜の面積を増加させる役割をする。
Next, after the nitride film pattern 16 is removed in a phosphoric acid strip process, the first floating gate 14 is removed.
In order to form a second floating gate on the field oxide layer 22, the same material as the first polysilicon layer 13 is deposited to form a second polysilicon layer (not shown). The second polysilicon layer on the field oxide film 22 is partially removed by photolithography to form a second floating gate 24 separated from an adjacent cell. The second floating gate 24 is in electrical contact with the first floating gate 14 to increase an area of an interlayer dielectric formed in a subsequent process.

【0017】次いで、結果物の全面にONO層間誘電膜2
6及びコントロールゲート層28を順次に形成する。コ
ントロールゲート層28は通常ドーピングされたポリシ
リコン層とタングステンシリサイド層が積層されたポリ
サイド構造で形成する。
Next, an ONO interlayer dielectric film 2 is formed on the entire surface of the resulting product.
6 and the control gate layer 28 are sequentially formed. The control gate layer 28 has a polycide structure in which a doped polysilicon layer and a tungsten silicide layer are stacked.

【0018】図1Eを参照すれば、フォトリソグラフィ
によりコントロールゲート層28をパターニングした
後、引続き露出された層間誘電膜26及び第2及び第1
フローティングゲート24,14を異方性ドライエッチ
ングして不揮発性メモリ装置を完成する。
Referring to FIG. 1E, after patterning the control gate layer 28 by photolithography, the exposed interlayer dielectric film 26 and the second and first layers are continuously exposed.
The floating gates 24 and 14 are anisotropically dry-etched to complete a nonvolatile memory device.

【0019】この時、図1Dの点線Aで表示された部分
で見るように第1フローティングゲート14の側壁下部
がポジティブ傾きを有している。したがって、ドライエ
ッチング工程の異方性エッチング特性(すなわち、垂直
方向のみにエッチングが進行される特性)によりフィー
ルド酸化膜22でマスキングされた第1フローティング
ゲート14の基底エッジ部分がエッチングされずに残留
するようになる。その結果、フィールド酸化膜22とア
クティブ領域の表面境界に沿ってライン形態のポリシリ
コン残留物(residue)14aが形成される。このポリシリ
コン残留物14aは隣接したフローティングゲート間に
電気的なブリッジ(bridge)を形成して素子の電気的不良
(fail)を誘発するようになる。
At this time, the lower portion of the side wall of the first floating gate 14 has a positive slope as seen from the portion indicated by the dotted line A in FIG. 1D. Therefore, the base edge portion of the first floating gate 14 masked by the field oxide film 22 remains without being etched due to the anisotropic etching characteristic of the dry etching process (that is, the characteristic that the etching proceeds only in the vertical direction). Become like As a result, a line-shaped polysilicon residue 14a is formed along the surface boundary between the field oxide film 22 and the active region. The polysilicon residue 14a forms an electrical bridge between adjacent floating gates and causes electrical failure of the device.
(fail) will be triggered.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的はフラッシュメモリ装置でのフローティングゲート
構造のようなゲートまたはその他の導電性構造物の側壁
がポジティブ傾きを持たずに良好なプロファイルを具現
することができる不揮発性メモリ装置またはその他の装
置の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to realize a good profile without a positive slope of a sidewall of a gate or other conductive structure such as a floating gate structure in a flash memory device. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a non-volatile memory device or other device that can be used.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、フローティングゲート及びそれと関連され
たアクティブ領域を含む半導体装置を製造するための自
己整列方法及びそれに対応される半導体装置を提供す
る。前記フローティングゲート及びアクティブ領域は半
導体メモリ装置の基板で少なくとも一部分がトレンチ内
に形成されたフィールド酸化膜領域により限定される領
域に形成される。前記トレンチは前記フローティングゲ
ートの少なくとも第1セグメント(segment)の形成と共
に形成される。前記方法は前記トレンチの形成前に、前
記フローティングゲートの第1セグメントの側壁に酸化
膜を均一に形成する段階、前記ゲートの第1セグメント
上にバッファー膜(buffer layer)を形成する段階、及び
前記バッファー膜を除去する段階を含む。前記方法によ
れば、前記フローティングゲートの第1セグメント上に
少なくともまた異なる導電性物質のセグメントを積層す
る前に前記第1セグメントの側壁をより平坦に酸化させ
ることができる。
According to the present invention, there is provided a self-alignment method for manufacturing a semiconductor device including a floating gate and an active region associated therewith, and a corresponding semiconductor device. I do. The floating gate and the active region are formed in a region of the substrate of the semiconductor memory device at least partially defined by a field oxide region formed in the trench. The trench is formed with the formation of at least a first segment of the floating gate. The method includes, before forming the trench, uniformly forming an oxide film on a sidewall of the first segment of the floating gate, forming a buffer layer on the first segment of the gate, and Removing the buffer membrane. According to the method, the sidewalls of the first segment can be oxidized more evenly before stacking at least another segment of a different conductive material on the first segment of the floating gate.

【0022】また違う実施形態によれば、半導体基板上
にゲート酸化膜を形成して、前記ゲート酸化膜上に第1
導電層を形成した後前記第1導電層上にバッファー膜
(例えば酸化膜)を形成する。次いで、前記バッファー膜
上に阻止膜を形成して、前記阻止膜及びバッファー膜を
パターニングして阻止膜パターン及びバッファー膜パタ
ーンを形成する。前記第1導電層及びゲート酸化膜をパ
ターニングして第1導電層パターンのフローティングゲ
ート層及びゲート酸化膜パターンを形成して、前記基板
の上部をエッチングしてトレンチを形成する。前記トレ
ンチの内面を酸化させて前記トレンチの内面上にトレン
チ酸化膜を形成して、前記フローティングゲート層の上
部及び下部にバーズビークを形成させてパターニングさ
れたフローティングゲート層の側壁にポジティブプロフ
ァイルが形成されることを防止する。次いで、前記トレ
ンチを埋め立てるフィールド酸化膜を形成する。
According to another embodiment, a gate oxide film is formed on a semiconductor substrate, and a first oxide film is formed on the gate oxide film.
Forming a buffer layer on the first conductive layer after forming the conductive layer;
(Eg, an oxide film) is formed. Next, a blocking layer is formed on the buffer layer, and the blocking layer and the buffer layer are patterned to form a blocking layer pattern and a buffer layer pattern. The first conductive layer and the gate oxide layer are patterned to form a floating gate layer and a gate oxide layer pattern of the first conductive layer pattern, and an upper portion of the substrate is etched to form a trench. An inner surface of the trench is oxidized to form a trench oxide film on the inner surface of the trench, and a bird's beak is formed on the upper and lower portions of the floating gate layer to form a positive profile on a sidewall of the patterned floating gate layer. To prevent that. Next, a field oxide film for filling the trench is formed.

【0023】また、本発明の前記目的は半導体基板上に
ゲート酸化膜を形成する段階と、前記ゲート酸化膜上に
第1導電層を形成する段階と、前記第1導電層上に酸化
膜のようなバッファー膜を形成する段階と、前記バッフ
ァー酸化膜上に阻止膜を形成する段階と、一つのマスク
を使用して前記阻止膜、バッファー酸化膜、第1導電
層、ゲート酸化膜及び基板をパターニングすることによ
って前記第1導電層からフローティングゲートを形成し
て、これと同時に前記フローティングゲートに隣接した
前記基板内に前記フローティングゲートと整列されるト
レンチを形成して前記基板のアクティブ領域を定義する
段階と、前記トレンチの内面を酸化させて前記トレンチ
の内面上にトレンチ酸化膜を形成して、前記フローティ
ングゲート層の上部及び下部にバーズビークを形成させ
てパターニングされたフローティングゲート層の側壁で
ポジティブプロファイルの形成を防止する段階と、及び
前記トレンチを埋め立てるフィールド酸化膜を形成する
段階を具備するメモリ装置の製造方法により達成するこ
とができる。
Further, the object of the present invention is to form a gate oxide film on a semiconductor substrate, to form a first conductive layer on the gate oxide film, and to form an oxide film on the first conductive layer. Forming such a buffer film, forming a blocking film on the buffer oxide film, and using a single mask to form the blocking film, the buffer oxide film, the first conductive layer, the gate oxide film, and the substrate. A floating gate is formed from the first conductive layer by patterning, and at the same time, a trench is formed in the substrate adjacent to the floating gate and aligned with the floating gate to define an active region of the substrate. Oxidizing the inner surface of the trench to form a trench oxide film on the inner surface of the trench, And forming a bird's beak underneath to prevent the formation of a positive profile on the side wall of the patterned floating gate layer, and forming a field oxide film filling the trench. be able to.

【0024】本発明のまた違う実施形態によれば、フロ
ーティングゲート層と窒化膜間に酸化マスク層に提供さ
れるバッファー膜を形成して後続するトレンチの側壁酸
化時フローティングゲート層の上・下部にバーズビーク
を発生させる。すると、これらのバーズビークによりフ
ローティングゲート層の側壁がポジティブ傾きを有する
ことを防止して後続するゲートエッチング時ゲート残留
物により素子の電気的不良が誘発されることが防止でき
る。
According to another embodiment of the present invention, a buffer layer provided as an oxide mask layer is formed between the floating gate layer and the nitride layer, and the buffer layer is formed above and below the floating gate layer when a sidewall of a subsequent trench is oxidized. Generates bird's beak. Then, the bird's beak prevents the sidewall of the floating gate layer from having a positive slope, and prevents a gate residue during subsequent gate etching from causing electrical failure of the device.

【0025】以上のような本発明の目的と別の特徴及び
長所などは次ぎに参照する本発明の好適な実施形態に対
する以下の説明から明確になるであろう。
The above objects and other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention with reference to the following.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。 実施形態1 図2Aないし図2Iは本発明の第1実施形態による不揮
発性メモリ装置の製造方法を説明するための斜視図であ
る。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment 1 FIGS. 2A to 2I are perspective views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to a first embodiment of the present invention.

【0027】図2Aを参照すれば、シリコンのような物
質とからなされた半導体基板100上にシリコン酸化膜
またはシリコンオキシナイトライド膜(oxynitride)を成
長させてセルトランジスターのゲート酸化膜(例えば、
トンネル酸化膜)101を形成する。半導体基板100
上には、大気中に露出される場合に大気中の酸素と反応
して自然酸化膜が形成される。したがって、本実施形態
による半導体基板100にも、図示しなかったが、自然
酸化膜が形成されている。本実施形態ではこのような自
然酸化膜を除いて約10〜500Åの厚さ、望ましくは
低圧半導体素子である場合には約75Åの厚さで、高圧
半導体素子の場合には約300Åの厚さで前記ゲート酸
化膜101を薄く成長させる。
Referring to FIG. 2A, a silicon oxide film or a silicon oxynitride film is grown on a semiconductor substrate 100 made of a material such as silicon to form a gate oxide film (eg, a silicon oxide film) of a cell transistor.
A tunnel oxide film) 101 is formed. Semiconductor substrate 100
Above, when exposed to the atmosphere, it reacts with oxygen in the atmosphere to form a natural oxide film. Therefore, although not shown, a natural oxide film is also formed on the semiconductor substrate 100 according to the present embodiment. In this embodiment, the thickness is about 10 to 500 mm except for such a natural oxide film, preferably about 75 mm for a low-voltage semiconductor element, and about 300 mm for a high-voltage semiconductor element. The gate oxide film 101 is grown thin.

【0028】ゲート酸化膜101上にフローティングゲ
ートとして使われる第1シリコン層103を低圧化学気
相蒸着(LPCVD)方法により約200〜1500Åの厚
さ、望ましくは500Åの厚さで形成して、通常のドー
ピング方法、例えばPOCl3拡散、イオン注入、またはin-
situドーピングにより第1シリコン層103を高濃度の
N型不純物でドーピングさせる。望ましくは、第1シリ
コン層103はポリシリコンまたは非晶質シリコンから
なる。この時、前記第1シリコン層103は大気中に露
出されて自然酸化膜(nativeoxide)が約30ないし35
Åの厚さで形成される。
A first silicon layer 103 used as a floating gate is formed on the gate oxide film 101 by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method to a thickness of about 200 to 1500 、, preferably 500 Å. Doping method such as POCl 3 diffusion, ion implantation, or in-
high concentration of the first silicon layer 103 by in situ doping.
Doping with N-type impurities. Preferably, the first silicon layer 103 is made of polysilicon or amorphous silicon. At this time, the first silicon layer 103 is exposed to the atmosphere and has a native oxide of about 30 to 35.
It is formed with a thickness of Å.

【0029】第1シリコン層103上にバッファー膜1
05を前記ゲート酸化膜102とだいたいに同じ厚さで
ある約10〜500Åの厚さ(自然酸化膜の厚さを除外
する)で形成する。バッファー膜105は熱的酸化また
はプラズマ−励起化学気相蒸着(plasma-enhanced chemi
cal vapor deposition:PE-CVD)により形成された酸化
膜であり得る。また、前記バッファー膜105は酸素(O
2)またはナイトロスオキサイド(N2O)ガスのような酸化
ガスのプラズマ処理により第1シリコン層103の表面
部位を部分的に酸化させて形成することもできる。ま
た、酸化膜以外にトレンチ形成時ゲートの不規則な形成
を防止したり前記ゲートの第1またはその他のセグメン
トのエッジや側壁を平坦化させることができるいかなる
バッファー物質も可能である。前述したように、トレン
チの酸化前にバッファー物質を使用しなければフローテ
ィングゲートが変形されたり願わないポジティブ傾きを
有するようになる。
The buffer film 1 is formed on the first silicon layer 103.
05 is formed to a thickness of about 10 to 500 ° (excluding the thickness of the native oxide film) which is approximately the same thickness as the gate oxide film 102. The buffer film 105 may be formed by thermal oxidation or plasma-enhanced chemical vapor deposition.
It can be an oxide film formed by cal vapor deposition (PE-CVD). Further, the buffer film 105 is made of oxygen (O
2 ) Alternatively, the first silicon layer 103 may be formed by partially oxidizing the surface of the first silicon layer 103 by plasma treatment with an oxidizing gas such as a nitrous oxide (N 2 O) gas. In addition, any buffer material other than the oxide film may be used to prevent the gate from being formed irregularly at the time of forming the trench or to planarize the edge or the side wall of the first or other segment of the gate. As described above, if a buffer material is not used before the trench is oxidized, the floating gate may be deformed or have an undesirable positive slope.

【0030】前記バッファー酸化膜105上にLPCVD方
法でエッチング阻止膜(etch stopping layer)107を
約100〜3000Åの厚さ、望ましくは1500Åの
厚さで蒸着する。前記阻止膜107は後続するCMP工程
またはエッチバック工程時に研磨終了層として作用す
る。阻止膜107は後続するトレンチの熱酸化工程の間
にバッファー酸化膜105をカバーしてバッファー酸化
膜105を通じて第1シリコン層103内に酸素と酸化
剤が侵入することを防止する役割も遂行する。したがっ
て、阻止膜107は耐酸化性を有する物質、例えば、Si
N、SiONまたはBNのような窒化物を使用して形成するこ
とが望ましい。
An etch stopping layer 107 is deposited on the buffer oxide layer 105 by LPCVD to a thickness of about 100 to 3000 、, preferably 1500 Å. The blocking layer 107 functions as a polishing termination layer during a subsequent CMP process or an etch back process. The blocking layer 107 covers the buffer oxide layer 105 during the subsequent thermal oxidation process of the trench and also serves to prevent oxygen and oxidant from entering the first silicon layer 103 through the buffer oxide layer 105. Therefore, the blocking film 107 is made of a material having oxidation resistance, for example, Si.
It is desirable to use a nitride such as N, SiON or BN.

【0031】ポリシリコンを使用して前記阻止膜107
を形成することもできる。この場合に後続酸化工程時阻
止膜107が部分的に酸化されるが、エッチバック工程
やCMP工程時終了層(end-point detecting layer)として
の使用が可能である。
The blocking film 107 is formed by using polysilicon.
Can also be formed. In this case, the blocking film 107 is partially oxidized during a subsequent oxidation process, but can be used as an end-point detecting layer during an etch-back process or a CMP process.

【0032】任意に、前記阻止膜107上に後続するフ
ォトリソグラフィを円滑に遂行するためにCVD方法によ
り反射防止膜を形成する。このような反射防止膜は、ポ
リシリコン、高温酸化物(High Temperature Oxide)や中
間温度酸化物(Medium Temperature Oxide)のようなシリ
コン酸化物、またはシリコンオキシナイトライド(SiON)
などを使用して形成することができる。反射防止膜は単
一層や複数個の層で形成することもできる。
Optionally, an anti-reflection film is formed on the blocking film 107 by a CVD method in order to smoothly perform subsequent photolithography. Such an anti-reflective coating is made of polysilicon, silicon oxide such as high temperature oxide (High Temperature Oxide) or medium temperature oxide (Medium Temperature Oxide), or silicon oxynitride (SiON).
It can be formed using such as. The antireflection film can be formed of a single layer or a plurality of layers.

【0033】本実施形態では反射防止膜として高温酸化
膜(Hot Temperature Oxide layer:以下"HTO"と称する)
140とSiON膜150とから構成された二重層を形成す
る。HTO膜140とSiON膜150は公知されたCVD方法に
より容易に形成することができて、これらはフォトリソ
グラフィ時に下部基板から光が反射されることを防止す
る反射防止膜の役割をしてフォトレジストパターンの形
成を容易にする。前記HTO膜140は200ないし20
00Å、望ましくは500Åの厚さで形成して、前記Si
ON膜150は200ないし3000Åの厚さ、望ましく
は800Åの厚さを有するように形成する。
In this embodiment, a high temperature oxide layer (hereinafter referred to as "HTO") is used as an antireflection film.
A double layer composed of 140 and the SiON film 150 is formed. The HTO film 140 and the SiON film 150 can be easily formed by a known CVD method, and these serve as an anti-reflection film for preventing light from being reflected from a lower substrate during photolithography, and a photoresist. Facilitates pattern formation. The HTO film 140 is 200 to 20
00Å, preferably 500Å, and the Si
The ON film 150 is formed to have a thickness of 200 to 3000 、, preferably 800 Å.

【0034】図2Bを参照すれば、前記SiON膜150上
にフォトレジストをスピンコーティング法により塗布し
てフォトレジスト膜(図示せず)を形成する。次に、フォ
トマスクを使用して前記フォトレジスト膜を露光及び現
像することでフローティングゲートのレイアウトを定義
するフォトレジストパターン160を形成する。
Referring to FIG. 2B, a photoresist is coated on the SiON film 150 by spin coating to form a photoresist film (not shown). Next, a photoresist pattern 160 defining the layout of the floating gate is formed by exposing and developing the photoresist film using a photomask.

【0035】前記フォトレジストパターン160をエッ
チングマスクで使用して、SiON膜160、HTO膜15
0、阻止膜107及びバッファー酸化膜105を順次に
エッチングして図示したように、SiON膜パターン16
1、HTO膜パターン151、阻止膜パターン108及び
バッファー酸化膜パターン106とから構成されたパタ
ーン構造物を形成する。次に、エッシング及びストリッ
プ工程を通じて前記フォトレジストパターン160を除
去する。
Using the photoresist pattern 160 as an etching mask, the SiON film 160 and the HTO film 15 are formed.
0, the blocking film 107 and the buffer oxide film 105 are sequentially etched to form the SiON film pattern 16 as shown in FIG.
1. A pattern structure including the HTO film pattern 151, the blocking film pattern 108, and the buffer oxide film pattern 106 is formed. Next, the photoresist pattern 160 is removed through an essing and stripping process.

【0036】図2Cを参照すれば、ポリシリコンと酸化
物のエッチング工程を遂行するために前記結果物を他の
エッチングチャンバに移す。ここで、ポリシリコンと酸
化物をエッチングするためのエッチングガスを導入して
前記第1シリコン層103をエッチングして第1シリコ
ン層パターン104を形成する。この時、第1シリコン
層パターン104は不揮発性メモリ装置の第1フローテ
ィングゲートとして使われる。
Referring to FIG. 2C, the resultant is transferred to another etching chamber to perform a polysilicon and oxide etching process. Here, an etching gas for etching polysilicon and oxide is introduced to etch the first silicon layer 103 to form a first silicon layer pattern 104. At this time, the first silicon layer pattern 104 is used as a first floating gate of the nonvolatile memory device.

【0037】次いで、同じエッチングチャンバでゲート
酸化膜101をエッチングしてゲート酸化膜パターン1
02を形成して、基板100を1000〜5000Å程
度の深さ、望ましくは2700Åの深さでエッチングし
てトレンチ109を形成する。結果的に、第1シリコン
層パターン104により定義されるフローティングゲー
トはトレンチ109により互いに分離される。
Next, the gate oxide film 101 is etched in the same etching chamber to form a gate oxide film pattern 1.
Then, the substrate 100 is etched to a depth of about 1000 to 5000 °, preferably 2700 ° to form the trench 109. As a result, the floating gates defined by the first silicon layer pattern 104 are separated from each other by the trench 109.

【0038】前記第1シリコン層パターン104及び半
導体基板100の上部をエッチングする過程で、前記阻
止膜パターン108上に形成されたSiON膜パターン15
1及びHTO膜パターン141が除去される。
In the process of etching the first silicon layer pattern 104 and the upper portion of the semiconductor substrate 100, the SiON film pattern 15 formed on the blocking film pattern 108 is etched.
1 and the HTO film pattern 141 are removed.

【0039】前記トレンチ109の形成によって、一つ
のマスクを使用してアクティブ領域とフローティングゲ
ートが同時に定義される。したがって、フローティング
ゲートがアクティブ領域に自己整列される。
By forming the trench 109, an active region and a floating gate are simultaneously defined using one mask. Thus, the floating gate is self-aligned with the active area.

【0040】図2Dを参照すれば、トレンチエッチング
工程の間に高エネルギーのイオン衝撃で引き起こされた
シリコン損傷を除去して漏洩電流の発生を防止するため
にトレンチ109の内面を酸化性雰囲気で処理する。す
ると、トレンチ109の内面、すなわち、底面と側壁に
沿って約10〜500Åの厚さ、望ましくは30ないし
40Åの厚さでトレンチ酸化膜110が形成される。ト
レンチ酸化膜110は800〜950℃の温度で窒素(N
2)と酸素(O2)の混合雰囲気下で乾燥式酸化法で形成す
ることもでき、700℃以上の温度で湿式酸化法で形成
することもできる。
Referring to FIG. 2D, the inner surface of the trench 109 is treated in an oxidizing atmosphere to remove silicon damage caused by high-energy ion bombardment during the trench etching process and to prevent generation of leakage current. I do. Then, a trench oxide film 110 is formed to a thickness of about 10 to 500 、, preferably 30 to 40 て along the inner surface of the trench 109, that is, along the bottom surface and the side walls. The trench oxide film 110 is formed of nitrogen (N
It can be formed by a dry oxidation method in a mixed atmosphere of 2 ) and oxygen (O 2 ), or can be formed by a wet oxidation method at a temperature of 700 ° C. or more.

【0041】広く知れたように、酸化膜の形成反応は下
記の式のようである。 Si+O2→SiO2 Si+2H2O→SiO2+2H2 前記式から分かるように、シリコン(Si)ソースを有する
層として酸化剤が拡散されてシリコンの酸化が進行され
るので、第1シリコン層パターン104の表面及びシリ
コン基板100の表面上で酸化膜が成長される。
As widely known, an oxide film forming reaction is represented by the following equation. Si + O 2 → SiO 2 Si + 2H 2 O → SiO 2 + 2H 2 As can be seen from the above formula, the oxidizing agent is diffused as a layer having a silicon (Si) source and oxidation of silicon proceeds, so that An oxide film is grown on the surface of the one silicon layer pattern 104 and the surface of the silicon substrate 100.

【0042】図3は図2DのB部分の拡大断面図であ
る。トレンチ酸化膜110を形成する時、図3に図示し
たように、第1シリコン層パターン104の下部でゲー
ト酸化膜パターン102の側面に酸化剤(または酸化ガ
ス)が侵入して第1バーズビーク(a)が発生する。こ
れと同時に、阻止膜パターン108の下部でバッファー
酸化膜パターン106の側面に酸化剤が侵入して第1ポ
リシリコン層パターン104の上部にも第2バーズビー
ク(b)が発生する。
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a portion B in FIG. 2D. When the trench oxide layer 110 is formed, as shown in FIG. 3, an oxidant (or an oxidizing gas) enters a side surface of the gate oxide layer pattern 102 below the first silicon layer pattern 104 to form a first bird's beak (a). ) Occurs. At the same time, an oxidant penetrates into the side surface of the buffer oxide film pattern 106 below the blocking film pattern 108, and a second bird's beak (b) also occurs above the first polysilicon layer pattern 104.

【0043】図1Cに図示した従来方法によれば、フロ
ーティングゲートとして使われるシリコンパターンの下
部のみにバーズビークが発生する。酸化時フローティン
グゲートの基底エッジ部分で成長された酸化膜が膨脹し
ながらゲート側壁の下部がポジティブ傾きを有するよう
になる。これに反して、本発明ではゲート側壁の下部及
び上部に第1バーズビーク(a)及び第2バーズビーク
(b)が同時に形成されるので、ゲート側壁の基底エッ
ジ部分が外部に屈曲される現象が生じない。すなわち、
第1シリコン層パターン104の上部に形成された第2
鳥のくちばし(b)によりポジティブ傾きが防止され
る。したがって、本発明によれば、第1シリコン層パタ
ーン104で形成されたフローティングゲートが望まし
いプロファイルを有する。
According to the conventional method shown in FIG. 1C, a bird's beak occurs only below a silicon pattern used as a floating gate. During the oxidation, the oxide film grown at the base edge of the floating gate expands and the lower part of the gate sidewall has a positive slope. On the contrary, in the present invention, since the first bird's beak (a) and the second bird's beak (b) are simultaneously formed on the lower and upper portions of the gate sidewall, a phenomenon occurs in which the base edge portion of the gate sidewall is bent outward. Absent. That is,
The second layer formed on the first silicon layer pattern 104
The bird's beak (b) prevents a positive tilt. Therefore, according to the present invention, the floating gate formed of the first silicon layer pattern 104 has a desirable profile.

【0044】図2Eを参照すれば、トレンチ109を埋
めるようにUSG、O3-TEOS USGまたはHDP酸化膜のような
ギャップフィリング特性が優秀な酸化膜112をCVD方
法により約5000Åの厚さで蒸着する。望ましくは、
SiH4、O2及びArガスをプラズマソースとして利用してHD
P酸化膜112を形成する。
Referring to FIG. 2E, an oxide film 112 having an excellent gap filling property, such as USG, O 3 -TEOS USG, or HDP oxide, is deposited to a thickness of about 5000 CVD by a CVD method so as to fill the trench 109. I do. Preferably,
HD using SiH 4 , O 2 and Ar gas as plasma source
A P oxide film 112 is formed.

【0045】この時、トレンチ109の内部に亀裂やボ
イドが生成されないようにHDP酸化膜112のギャップ
埋めたて能力を向上させてトレンチ109を埋め立て
る。
At this time, the trench 109 is buried by filling the gap of the HDP oxide film 112 to improve the capability so that cracks and voids are not generated inside the trench 109.

【0046】HDP酸化膜112は蒸着とスパッタエッチ
ングが同時に進行される特性を有するために、幅が広い
領域では一定の速度で蒸着されるが、幅が狭い領域では
一定厚さまで蒸着された後蒸着速度とスパッタエッチン
グ速度が同一になり、それ以上酸化膜が蒸着されない。
HDP酸化膜112のギャップ埋めたて特性を向上させる
ためにスパッタエッチング能力を増大させる場合、窒化
物を含む阻止膜パターン106のエッジ部分が侵食され
てフィールド酸化膜がネガティブ傾きを有するようにな
る。このような問題を防止するために阻止膜105の形
成時に、蒸着条件を変更させたり湿式エッチング液を利
用してフィールド酸化膜のネガティブ傾きを除去する方
法を使用することができる。
Since the HDP oxide film 112 has the property that deposition and sputter etching proceed simultaneously, the HDP oxide film 112 is deposited at a constant speed in a wide area, but is deposited after being deposited to a constant thickness in a narrow area. The rate and sputter etch rate are the same, and no more oxide film is deposited.
When the sputter etching capability is increased to improve the characteristics of the HDP oxide film 112 after the gap is filled, the edge portion of the blocking film pattern 106 including nitride is eroded, and the field oxide film has a negative slope. In order to prevent such a problem, a method of changing a deposition condition or removing a negative tilt of the field oxide film using a wet etchant when forming the blocking film 105 can be used.

【0047】次いで、HDP酸化膜112上にSi(OC2H5)4
をソースとするプラズマ方式によりPE-TEOSとからなさ
れたキャッピング酸化膜(図示せず)を蒸着することがで
きる。
Next, Si (OC 2 H 5 ) 4 is formed on the HDP oxide film 112.
A capping oxide film (not shown) made of PE-TEOS can be deposited by a plasma method using as a source.

【0048】また、必要な場合に、HDP酸化膜112を
緻密化(densification)して後続する洗浄工程に対する
湿式エッチング率を低くするために約800〜1050
℃の高温及び不活性ガス雰囲気下でアニーリングを実施
する。
If necessary, the HDP oxide film 112 is densified to reduce a wet etching rate for a subsequent cleaning process by about 800 to 1050.
Annealing is performed at a high temperature of ℃ and an inert gas atmosphere.

【0049】図2Fを参照すれば、阻止膜パターン10
8の上部表面が露出される時までエッチバックまたはCM
P方法を遂行してHDP酸化膜112を平坦化させる。した
がって、阻止膜上のHDP酸化膜112が部分的に除去さ
れてトレンチ109内にフィールド酸化膜124を形成
する。
Referring to FIG. 2F, the blocking film pattern 10 is formed.
Etchback or CM until the top surface of 8 is exposed
The P method is performed to planarize the HDP oxide film 112. Accordingly, the HDP oxide film 112 on the blocking film is partially removed to form a field oxide film 124 in the trench 109.

【0050】図2Gを参照すれば、燐酸ストリップ工程
でシリコン窒化物とからなされた阻止膜パターン108
を除去する。この時、バッファー酸化膜パターン106
は燐酸ストリップによるシリコン窒化物の除去工程途中
にその下部のシリコンとからなされた第1フローティン
グゲートの第1シリコン層パターン104が損傷される
ことを防止する。
Referring to FIG. 2G, the blocking film pattern 108 made of silicon nitride in the phosphoric acid stripping process is used.
Is removed. At this time, the buffer oxide film pattern 106
Prevents the first silicon layer pattern 104 of the first floating gate made of silicon under the silicon nitride removal process by the phosphoric acid strip from being damaged.

【0051】次いで、フッ酸を含んだエッチング液で基
板をあらかじめ約30秒程度洗浄する工程(pre-cleanin
g)を実施する。前記阻止膜パターン108のストリップ
及び前記プレ-洗浄工程によりフィールド酸化膜124
が部分的に除去されて、第1シリコン層パターン104
上に形成されたバッファー酸化膜パターン106も除去
される。この時、フィールド酸化膜124は約250Å
以上の厚さが除去される。
Next, a step of pre-cleaning the substrate for about 30 seconds with an etching solution containing hydrofluoric acid (pre-cleanin
g) is performed. The strip of the blocking film pattern 108 and the field oxide film 124 are formed by the pre-cleaning process.
Is partially removed, and the first silicon layer pattern 104 is removed.
The buffer oxide film pattern 106 formed thereon is also removed. At this time, the field oxide film 124 is about 250 °
The above thickness is removed.

【0052】図2Hを参照すれば、露出された第1シリ
コン層パターン104及びフィールド酸化膜124上に
ポリシリコンや非晶質シリコンのような第2シリコン層
(図示せず)をLPCVD方法により約2000Å以上の厚さ
で蒸着する。第2シリコン層は第1フローティングゲー
トの第1シリコン層パターン104に電気的に接触され
るように形成する。次いで、通常のドーピング方法、例
えばPOCl3拡散、イオン注入、またはin-situドーピング
により第2フローティングゲート126を高濃度のN型
不純物でドーピングさせて第2導電層を形成させる。
Referring to FIG. 2H, a second silicon layer such as polysilicon or amorphous silicon is formed on the exposed first silicon layer pattern 104 and the field oxide layer 124.
(Not shown) is deposited to a thickness of about 2000 mm or more by the LPCVD method. The second silicon layer is formed to be in electrical contact with the first silicon layer pattern 104 of the first floating gate. Next, the second floating gate 126 is doped with a high concentration of N-type impurities by a usual doping method, for example, POCl 3 diffusion, ion implantation, or in-situ doping to form a second conductive layer.

【0053】また、別のドーピング工程を遂行せずに、
第2シリコン層の形成時に不純物を注入しながらCVD方
法を遂行して不純物がドーピングされたポリシリコンを
蒸着することで第2導電層を形成することもできる。第
2導電層により形成される第2フローティングゲートは
後続工程で形成される層間誘電膜の面積を増加させるた
めに形成するものであり、可能なかぎり厚く形成するこ
とが望ましい。
Also, without performing another doping step,
The second conductive layer may be formed by performing a CVD method while implanting an impurity during the formation of the second silicon layer and depositing polysilicon doped with the impurity. The second floating gate formed by the second conductive layer is formed to increase the area of an interlayer dielectric film formed in a subsequent process, and is preferably formed as thick as possible.

【0054】次いで、通常的なフォトリソグラフィでフ
ィールド酸化膜124上の第2導電層を部分的に除去し
て第2のフローティングゲートを構成する第2シリコン
層パターンら126を形成する。すると、このように形
成された第2フローティングゲートは隣り合うセルのフ
ローティングゲート等と互いに分離される。
Next, the second conductive layer on the field oxide film 124 is partially removed by ordinary photolithography to form a second silicon layer pattern 126 constituting a second floating gate. Then, the second floating gate thus formed is separated from the floating gates and the like of the adjacent cells.

【0055】次いで、結果物の全面に第2フローティン
グゲートの第2シリコンパターンら126を完全に絶縁
させるように、ONOからなされた層間誘電膜128を
形成する。例えば、第2フローティングゲート126を
酸化させて約100Å厚さの第1酸化膜を成長させた後
その上に約130Å厚さの窒化膜を蒸着し、この窒化膜
上に約40Å厚さの第2酸化膜を形成させることによっ
て等価酸化膜厚さが約100〜200Åの層間誘電膜1
28を形成する。
Next, an interlayer dielectric 128 made of ONO is formed on the entire surface of the resultant structure so as to completely insulate the second silicon pattern 126 of the second floating gate. For example, after oxidizing the second floating gate 126 to grow a first oxide film having a thickness of about 100 mm, a nitride film having a thickness of about 130 mm is deposited thereon, and a first oxide film having a thickness of about 40 mm is deposited on the nitride film. An interlayer dielectric film 1 having an equivalent oxide thickness of about 100 to 200 °
28 are formed.

【0056】次いで、層間誘電膜128上にN+型でドー
ピングされたポリシリコン層とタングステンシリサイド
(WSix)、チタンシリサイド(TiSix)、コバルトシリサイ
ド(CoSix)、タンタルシリサイド(TaSix)のような金属シ
リサイド層が積層された第3導電層のコントロールゲー
ト層130を形成する。望ましくは、コントロールゲー
ト層130のポリシリコン層は約1000Åの厚さで形
成して、金属シリサイド層は約100〜1500Åの厚
さで形成する。
Next, a polysilicon layer doped with N + type and tungsten silicide are formed on the interlayer dielectric film 128.
A control gate layer 130 of a third conductive layer formed by stacking a metal silicide layer such as (WSix), titanium silicide (TiSix), cobalt silicide (CoSix), and tantalum silicide (TaSix) is formed. Preferably, the polysilicon layer of the control gate layer 130 is formed to a thickness of about 1000 degrees, and the metal silicide layer is formed to a thickness of about 100 to 1500 degrees.

【0057】図2Iを参照すれば、フォトリソグラフィ
でコントロールゲート層130をパターニングした後、
露出された層間誘電膜128、第2フローティングゲー
トセグメント126及び第1フローティングゲートセグ
メント104をドライエッチング法により各セル単位で
順次にパターニングしてメモリセルのステック型フロー
ティングゲートを形成する。この時、ドライエッチング
はフィールド酸化膜達124間の基板100上部表面が
露出される時まで遂行する。
Referring to FIG. 2I, after patterning the control gate layer 130 by photolithography,
The exposed interlayer dielectric 128, the second floating gate segment 126, and the first floating gate segment 104 are sequentially patterned for each cell by dry etching to form a stick type floating gate of a memory cell. At this time, the dry etching is performed until the upper surface of the substrate 100 between the field oxide layers 124 is exposed.

【0058】第1フローティングゲートである第1シリ
コン層パターン104の側壁がポジティブ傾きを有して
いないので、第1シリコン層パターン104の側壁部分
は変形されずに外部に屈曲された部分を持たない。した
がって、前述したドライエッチング工程時に第1シリコ
ン層パターン104のマスクパターンにより露出された
部分が完全に除去されるので、フィールド酸化膜124
とアクティブ領域間の表面境界にシリコン残留物が形成
されない。
Since the side wall of the first silicon layer pattern 104, which is the first floating gate, does not have a positive slope, the side wall portion of the first silicon layer pattern 104 is not deformed and does not have an outwardly bent portion. . Therefore, the portion exposed by the mask pattern of the first silicon layer pattern 104 is completely removed during the above-described dry etching process, so that the field oxide film 124
No silicon residue is formed at the surface boundary between the active region and the active region.

【0059】次いで、図示しなかったが、イオン注入工
程でメモリセルのソース/ドレーン領域を形成した後結
果物上に層間絶縁膜(ILD)を塗布する。層間絶縁膜をエ
ッチングして前記ソース/ドレーン領域を露出させるコ
ンタクトホールを形成した後、コンタクトホールを埋め
立てるコンタクトプラグを形成する。次いで、コンタク
トプラグと電気的に接触する金属化層(metallization l
ayer)を蒸着し、層間絶縁膜(IMD)、ビア及び金属マスク
などを使用してバック−エンド(back-end)工程を遂行す
る。
Next, although not shown, after forming the source / drain regions of the memory cell in the ion implantation process, an interlayer insulating film (ILD) is applied on the resultant. After the interlayer insulating film is etched to form a contact hole exposing the source / drain region, a contact plug for filling the contact hole is formed. Next, a metallization layer (metallization l) that is in electrical contact with the contact plug
a), and performs a back-end process using an interlayer dielectric (IMD), a via, and a metal mask.

【0060】実施形態2 前述した実施形態1の図2B及び図2Cに図示されたよ
うな工程は別のエッチングチャンバで各々遂行される。
しかし、本発明の第2実施形態によれば、前記工程を一
つのエッチングチャンバで連続的に遂行する。前記実施
形態2は反射防止膜を形成しないこととフォトレジスト
をエッチングマスクで使用して一つのエッチングチャン
バで基板エッチング工程を遂行することを除いては前記
実施形態1と同一である。ここで、実施形態1のような
参照符号は同じ部材を示す。
Embodiment 2 The processes illustrated in FIGS. 2B and 2C of Embodiment 1 are performed in separate etching chambers.
However, according to the second embodiment of the present invention, the above process is continuously performed in one etching chamber. Embodiment 2 is the same as Embodiment 1 except that the anti-reflection film is not formed and the substrate is etched in one etching chamber using a photoresist as an etching mask. Here, reference numerals as in the first embodiment indicate the same members.

【0061】図4A及び図4Bは本発明の第2実施形態
による不揮発性メモリ装置を製造する方法を示すための
断面図である。図4Aを参照すれば、実施形態1と同一
に、基板100上にゲート酸化膜101、第1シリコン
層103、バッファー酸化膜105及び阻止膜107を
順次に形成する。
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4A, a gate oxide film 101, a first silicon layer 103, a buffer oxide film 105, and a blocking film 107 are sequentially formed on a substrate 100 as in the first embodiment.

【0062】図4Bを参照すれば、フローティングゲー
トを定義するためのフォトマスクを使用して、前記阻止
膜107上に実施形態1でのようにフォトレジストパタ
ーン160を形成した後、前記フォトレジストパターン
160をエッチングマスクとして使用して阻止膜10
7、バッファー酸化膜105、第1シリコン層103及
びゲート酸化膜101をパターニングして阻止膜パター
ン108、バッファー酸化膜パターン106、第1シリ
コン層パターン104及びゲート酸化膜パターン102
とからなされたパターン構造物を形成する。
Referring to FIG. 4B, using a photomask for defining a floating gate, a photoresist pattern 160 is formed on the blocking layer 107 as in the first embodiment, and then the photoresist pattern is formed. 160 as an etching mask
7, the buffer oxide film 105, the first silicon layer 103, and the gate oxide film 101 are patterned to form a blocking film pattern 108, a buffer oxide film pattern 106, a first silicon layer pattern 104, and a gate oxide film pattern 102.
To form a patterned structure.

【0063】続けて、前記基板100をエッチングして
トレンチ109を形成した後、エッシングやストリップ
工程を遂行してフォトレジストパターン160を除去す
る。
Subsequently, the trenches 109 are formed by etching the substrate 100, and then the photoresist pattern 160 is removed by performing an etching or stripping process.

【0064】以後に、実施形態1の図2Cないし2Iに
図示したような工程を遂行して本発明の第2実施形態に
よる不揮発性メモリ装置のフローティングゲートを提供
する。
Thereafter, the floating gate of the nonvolatile memory device according to the second embodiment of the present invention is provided by performing the processes shown in FIGS. 2C to 2I of the first embodiment.

【0065】[0065]

【発明の効果】前述したように本発明によれば、フロー
ティングゲート層の第1セグメントと阻止膜との間にバ
ッファー酸化膜を追加で形成することによってフローテ
ィングゲートの上部に鳥のくちばしを発生させる。後続
するトレンチの側壁酸化時フローティングゲートの第1
セグメントの上部及び下部に生成された鳥のくちばしが
フローティングゲートの側壁を平坦化させる。すると、
フローティングゲート層の側壁が望ましくない傾きを有
することを防止できて、望ましいプロファイルのゲート
を有する不揮発性メモリ装置を具現することができる。
As described above, according to the present invention, a bird's beak is generated above the floating gate by additionally forming a buffer oxide film between the first segment of the floating gate layer and the blocking film. . When the sidewall of the subsequent trench is oxidized, the first
Bird beaks created at the top and bottom of the segment flatten the sidewalls of the floating gate. Then
As a result, it is possible to prevent the sidewall of the floating gate layer from having an undesired inclination, thereby implementing a nonvolatile memory device having a gate having a desired profile.

【0066】また、後続のゲート形成のためのドライエ
ッチング時シリコン残留物が形成されないので、シリコ
ン残留物により隣り合うゲートが互いにショートし素子
の電気的不良が誘発されることを防止できる。
Further, since no silicon residue is formed during the subsequent dry etching for forming the gate, it is possible to prevent adjacent gates from being short-circuited to each other due to the silicon residue and causing electrical failure of the device.

【0067】フローティングゲートの均一な形成と共に
本発明を均一性が要求される半導体装置内に他の導電層
を形成する場合にも適用できることは明白である。すな
わち、本発明は前述したバーズビーク現象の抑制が要求
される所にはどこでも適用することができる。
It is clear that the present invention can be applied to the case where another conductive layer is formed in a semiconductor device which requires uniformity as well as the uniform formation of the floating gate. That is, the present invention can be applied anywhere where the suppression of the bird's beak phenomenon described above is required.

【0068】以上では本発明を実施形態によって詳細に
説明したが、本発明は実施形態によって限定されず、本
発明が属する技術分野において通常の知識を有するもの
であれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明
を修正または変更できるであろう。
Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments, and any person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can apply the idea and spirit of the present invention. The invention could be modified or changed without departing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 Aは従来方法による自己整列された浅いトレ
ンチ素子分離を有するフラッシュメモリ装置の製造方法
を説明するための斜視図であり、Bは従来方法による自
己整列された浅いトレンチ素子分離を有するフラッシュ
メモリ装置の製造方法を説明するための斜視図であり、
Cは従来方法による自己整列された浅いトレンチ素子分
離を有するフラッシュメモリ装置の製造方法を説明する
ための斜視図であり、Dは従来方法による自己整列され
た浅いトレンチ分離を有するフラッシュメモリ装置の製
造方法を説明するための斜視図であり、Eは従来方法に
よる自己整列された浅いトレンチ素子分離を有するフラ
ッシュメモリ装置の製造方法を説明するための斜視図で
ある。
1A is a perspective view illustrating a method of manufacturing a flash memory device having a self-aligned shallow trench element isolation according to a conventional method, and FIG. 1B is a perspective view illustrating a method having a self-aligned shallow trench element isolation according to a conventional method. FIG. 4 is a perspective view for explaining a method for manufacturing a flash memory device,
C is a perspective view for explaining a method of manufacturing a flash memory device having a self-aligned shallow trench isolation according to a conventional method, and D is a method of manufacturing a flash memory device having a self-aligned shallow trench isolation according to a conventional method. FIG. 7E is a perspective view illustrating a method, and FIG. 7E is a perspective view illustrating a method of manufacturing a flash memory device having a self-aligned shallow trench isolation according to a conventional method.

【図2】 Aは本発明の第1実施形態による不揮発性メ
モリ装置のフローティングゲート製造方法を説明するた
めの斜視図であり、Bは本発明の第1実施形態による不
揮発性メモリ装置のフローティングゲート製造方法を説
明するための斜視図であり、Cは本発明の第1実施形態
による不揮発性メモリ装置のフローティングゲート製造
方法を説明するための斜視図であり、Dは本発明の第1
実施形態による不揮発性メモリ装置のフローティングゲ
ート製造方法を説明するための斜視図であり、Eは本発
明の第1実施形態による不揮発性メモリ装置のフローテ
ィングゲート製造方法を説明するための斜視図であり、
Fは本発明の第1実施形態による不揮発性メモリ装置の
フローティングゲート製造方法を説明するための斜視図
であり、Gは本発明の第1実施形態による不揮発性メモ
リ装置のフローティングゲート製造方法を説明するため
の斜視図であり、Hは本発明の第1実施形態による不揮
発性メモリ装置のフローティングゲート製造方法を説明
するための斜視図であり、Iは本発明の第1実施形態に
よる不揮発性メモリ装置のフローティングゲート製造方
法を説明するための斜視図である。
2A is a perspective view illustrating a method of manufacturing a floating gate of a nonvolatile memory device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a perspective view illustrating a floating gate of the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention; FIGS. 4A and 4B are perspective views for explaining a manufacturing method, C is a perspective view for explaining a floating gate manufacturing method of the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention, and D is a first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view for explaining a method of manufacturing a floating gate of the nonvolatile memory device according to the embodiment, and E is a perspective view for explaining the method of manufacturing the floating gate of the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention. ,
F is a perspective view for explaining a method of manufacturing the floating gate of the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention, and G is a method for manufacturing the floating gate of the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1H is a perspective view illustrating a method of manufacturing a floating gate of a nonvolatile memory device according to a first embodiment of the present invention, and I is a perspective view illustrating a nonvolatile memory device according to a first embodiment of the present invention. It is a perspective view for explaining the floating gate manufacturing method of an apparatus.

【図3】 図2DのB部分の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a portion B in FIG. 2D.

【図4】 Aは本発明の第2実施形態によるメモリ装置
のフローティングゲート製造方法を説明するための斜視
図であり、Bは本発明の第2実施形態によるメモリ装置
のフローティングゲート製造方法を説明するための斜視
図である。
FIG. 4A is a perspective view illustrating a method of manufacturing a floating gate of a memory device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a diagram illustrating a method of manufacturing a floating gate of a memory device according to a second embodiment of the present invention. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 半導体基板 101 ゲート酸化膜 102 ゲート酸化膜パターン 103 第1シリコン層 104 第1シリコン層パターン 105 バッファー酸化膜 106 バッファー酸化膜パターン 107 阻止膜 108 阻止膜パターン 109 トレンチ 110 トレンチ酸化膜 112 CVD-酸化膜 124 フィールド酸化膜 126 第2シリコン層パターン 128 層間誘電膜 130 コントロールゲート 140 HTO膜 141 HTO膜パターン 150 SiON膜 151 SiON膜パターン 160 フォトレジストパターン REFERENCE SIGNS LIST 100 semiconductor substrate 101 gate oxide film 102 gate oxide pattern 103 first silicon layer 104 first silicon layer pattern 105 buffer oxide film 106 buffer oxide film pattern 107 blocking film 108 blocking film pattern 109 trench 110 trench oxide film 112 CVD-oxide film 124 Field oxide film 126 Second silicon layer pattern 128 Interlayer dielectric film 130 Control gate 140 HTO film 141 HTO film pattern 150 SiON film 151 SiON film pattern 160 Photoresist pattern

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年10月12日(2001.10.
12)
[Submission date] October 12, 2001 (2001.10.
12)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【請求項32】 半導体基板と、 前記基板上に形成されたゲート酸化膜と、 前記ゲート酸化膜上に第1導電層を形成する段階、前記
第1導電層上にバッファー膜を形成する段階、前記バッ
ファー膜上に阻止膜を形成する段階、前記阻止膜及びバ
ッファー膜をパターニングして阻止膜パターン及びバッ
ファー膜パターンを形成する段階、前記第1導電層をパ
ターニングして前記フローティングゲートの第1セグメ
ントを形成して、前記ゲート酸化膜及び前記基板の上部
をエッチングしてゲート酸化膜パターン及びトレンチを
形成する段階、及び前記トレンチの内面を酸化させて前
記トレンチの内面上にトレンチ酸化膜を形成して前記フ
ローティングゲートの前記第1セグメントの上部及び下
部にバーズビークを形成させて前記トレンチ酸化膜の形
成間に前記フローティングゲートの前記第1セグメント
の側壁を平坦化させる段階により形成された第1導電層
と、 前記トレンチの内面を酸化させるの間に前記トレンチ内
に形成されたフィールド酸化膜と、及び前記第1セグメ
ントが露出される時まで前記フィールド酸化膜を平坦化
させて前記第1セグメントと電気的に接触するように形
成された前記フローティングゲートの第2セグメントを
具備することを特徴とする半導体メモリ装置の自己整列
されたフローティングゲート及び関連されたアクティブ
領域。
32. A semiconductor substrate; a gate oxide film formed on the substrate; forming a first conductive layer on the gate oxide film; forming a buffer film on the first conductive layer; Forming a blocking layer on the buffer layer, patterning the blocking layer and the buffer layer to form a blocking layer pattern and a buffer layer pattern, and patterning the first conductive layer to form a first segment of the floating gate. Forming a gate oxide pattern and a trench by etching the upper portion of the gate oxide film and the substrate; and oxidizing an inner surface of the trench to form a trench oxide film on the inner surface of the trench. A bird's beak is formed above and below the first segment of the floating gate to form a trench oxide film. A first conductive layer formed by flattening a side wall of the first segment of the floating gate during formation; a field oxide film formed in the trench while oxidizing an inner surface of the trench; And a second segment of the floating gate formed to planarize the field oxide film until the first segment is exposed and to make electrical contact with the first segment. A self-aligned floating gate and associated active area of a semiconductor memory device.

【請求項33】 前記フローティングゲートの前記第1
セグメントは、ポリシリコンまたは非晶質シリコンから
なされたことを特徴とする請求項32に記載の自己整列
されたフローティングゲート及びそれに関連されたアク
ティブ領域。
33. The first of said floating gate
33. The self-aligned floating gate and associated active region according to claim 32 , wherein the segments are made of polysilicon or amorphous silicon.

【請求項34】 前記バッファー膜は、熱的酸化により
形成された酸化膜であることを特徴とする請求項32
記載の自己整列されたフローティングゲート及びそれに
関連されたアクティブ領域。
34. The self-aligned floating gate according to claim 32 , wherein the buffer layer is an oxide layer formed by thermal oxidation.

【請求項35】 前記バッファー膜は、プラズマ−励起
化学気相蒸着により形成されたことを特徴とする請求項
32に記載の自己整列されたフローティングゲート及び
それに関連されたアクティブ領域。
35. The buffer film according to claim 35, wherein the buffer film is formed by plasma-excited chemical vapor deposition.
32. The self-aligned floating gate and active region associated therewith according to 32 .

【請求項36】 前記バッファー膜は、酸化ガスをプラ
ズマ処理して前記フローティングゲートの前記第1セグ
メントの表面を酸化させて形成されたことを特徴とする
請求項32に記載の自己整列されたフローティングゲー
ト及びそれに関連されたアクティブ領域。
36. The buffer layer is a floating, which is self-aligned according to claim 32, characterized by being formed an oxidizing gas to the plasma processing to oxidize the surface of the first segment of the floating gate Gate and its associated active area.

【請求項37】 前記酸化ガスは酸素(O2)または亜酸化
窒素(N2O)ガスを使用することを特徴とする請求項36
に記載の自己整列されたフローティングゲート及びそれ
に関連されたアクティブ領域。
37. The claim 36 wherein the oxidizing gas is characterized by the use of oxygen (O 2), nitrous oxide (N 2 O) gas
5. The self-aligned floating gate and active region associated therewith according to claim 1.

【請求項38】前記バッファー膜は10〜500Åの厚
さで形成されたことを特徴とする請求項32に記載の自
己整列されたフローティングゲート及びそれに関連され
たアクティブ領域。
38. The self-aligned floating gate according to claim 32 , wherein the buffer layer is formed to a thickness of 10 to 500 degrees.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F001 AA01 AA25 AA30 AA31 AA43 AA63 AB08 AD12 AD60 AG02 AG07 AG10 AG28 5F083 EP05 EP23 EP55 EP56 JA04 JA05 JA35 JA39 JA53 MA06 MA19 NA01 PR03 PR05 PR06 PR12 PR21 PR29 PR33 PR39 PR40 5F101 BA01 BA07 BA12 BA13 BA29 BA36 BB05 BD02 BD35 BH03 BH13 BH14 BH19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F001 AA01 AA25 AA30 AA31 AA43 AA63 AB08 AD12 AD60 AG02 AG07 AG10 AG28 5F083 EP05 EP23 EP55 EP56 JA04 JA05 JA35 JA39 JA53 MA06 MA19 NA01 PR03 PR05 PR06 PR12 PR21 PR29 PR33 PR39 PR40 5F101 BA BA07 BA12 BA13 BA29 BA36 BB05 BD02 BD35 BH03 BH13 BH14 BH19

Claims (45)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体装置の基板に前記基板のトレンチ
内に形成されたフィールド酸化膜領域により少なくとも
一部分が限定された領域内に導電層及びそれに対応され
るアクティブ領域を製造し、前記基板と第1誘電物質上
にコントロールゲートの少なくとも第1セグメントを形
成する自己整列方法において、 前記トレンチを形成する前に前記コントロールゲートの
前記第1セグメント上にバッファー膜を形成する段階
と、 前記バッファー膜を除去して前記コントロールゲートの
前記第1セグメント上に少なくとも一つの他のセグメン
トを積層する前に前記第1セグメントの側壁をさらに平
坦に酸化させる段階を具備することを特徴とする自己整
列方法。
1. A conductive layer and an active region corresponding to the conductive layer are manufactured in a region defined at least in part by a field oxide film region formed in a trench of the substrate in a substrate of a semiconductor device. A self-alignment method for forming at least a first segment of a control gate on a dielectric material, comprising: forming a buffer layer on the first segment of the control gate before forming the trench; and removing the buffer layer. A step of oxidizing a side wall of the first segment even more before stacking at least one other segment on the first segment of the control gate.
【請求項2】 前記第1セグメントは、少なくとも一つ
のポリシリコンまたは非晶質シリコンが含まれることを
特徴とする請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the first segment includes at least one of polysilicon and amorphous silicon.
【請求項3】 前記バッファー膜は、熱的酸化により形
成された酸化膜であることを特徴とする請求項1に記載
の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the buffer film is an oxide film formed by thermal oxidation.
【請求項4】 前記バッファー膜は、プラズマ−励起化
学気相蒸着により形成することを特徴とする請求項1に
記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the buffer film is formed by plasma-enhanced chemical vapor deposition.
【請求項5】 前記バッファー膜は、酸化ガスをプラズ
マ処理して前記コントロールゲートの前記第1セグメン
トの表面を酸化させて形成することを特徴とする請求項
1に記載の方法。
5. The method of claim 1, wherein the buffer film is formed by performing a plasma treatment on an oxidizing gas to oxidize a surface of the first segment of the control gate.
【請求項6】 前記酸化ガスは酸素(O2)または亜酸化窒
素(N2O)ガスを使用することを特徴とする請求項5に記
載の方法。
6. The method according to claim 5, wherein the oxidizing gas uses oxygen (O 2 ) or nitrous oxide (N 2 O) gas.
【請求項7】 前記バッファー膜は、10〜500Åの
厚さで形成することを特徴とする請求項1に記載の方
法。
7. The method according to claim 1, wherein the buffer film is formed to a thickness of 10 to 500 degrees.
【請求項8】 半導体装置の基板にフローティングゲー
トとそれに関連されたアクティブ領域を形成する自己整
列方法において、 半導体基板上にゲート酸化膜を形成する段階と、 前記ゲート酸化膜上に第1導電層を形成する段階と、 前記第1導電層上にバッファー酸化膜を形成する段階
と、 前記バッファー酸化膜上に阻止膜を形成する段階と、 前記阻止膜及びバッファー酸化膜をパターニングして阻
止膜パターン及びバッファー酸化膜パターンを形成する
段階と、 前記第1導電層をパターニングして第1導電層パターン
であるフローティングゲートを形成して、前記ゲート酸
化膜及び前記基板の上部をエッチングしてゲート酸化膜
パターン及びトレンチを形成する段階と、 前記トレンチの内面を酸化させて前記トレンチの内面に
トレンチ酸化膜を形成して、前記フローティングゲート
層の上部及び下部にバーズビークを形成させて前記パタ
ーニングされたフローティングゲート層の側壁にポジテ
ィブプロファイルの形成を防止する段階と、及び前記ト
レンチを埋め立てるフィールド酸化膜を形成する段階を
具備することを特徴とする自己整列方法。
8. A self-alignment method for forming a floating gate and an associated active area on a substrate of a semiconductor device, comprising: forming a gate oxide film on a semiconductor substrate; and forming a first conductive layer on the gate oxide film. Forming a buffer oxide film on the first conductive layer; forming a blocking film on the buffer oxide film; patterning the blocking film and the buffer oxide film to form a blocking film pattern And forming a buffer oxide film pattern, patterning the first conductive layer to form a floating gate as a first conductive layer pattern, and etching the gate oxide film and an upper portion of the substrate to form a gate oxide film. Forming a pattern and a trench; oxidizing an inner surface of the trench to form a trench on the inner surface of the trench; Forming a passivation film, forming bird's beaks on the upper and lower portions of the floating gate layer to prevent the formation of a positive profile on sidewalls of the patterned floating gate layer, and forming a field oxide film for filling the trench. A method of self-aligning, comprising forming.
【請求項9】 前記第1導電層は、少なくとも一つのポ
リシリコンまたは非晶質シリコンが含まれることを特徴
とする請求項8に記載の方法。
9. The method according to claim 8, wherein the first conductive layer includes at least one of polysilicon and amorphous silicon.
【請求項10】 前記阻止膜は窒化物成分を含むことを
特徴とする請求項8に記載の方法。
10. The method of claim 8, wherein said blocking film includes a nitride component.
【請求項11】 前記バッファー酸化膜は、熱的酸化法
により形成することを特徴とする請求項8に記載の方
法。
11. The method according to claim 8, wherein the buffer oxide film is formed by a thermal oxidation method.
【請求項12】 前記バッファー酸化膜は、プラズマ-
励起化学気相蒸着により形成することを特徴とする請求
項8に記載の方法。
12. The method according to claim 1, wherein the buffer oxide film is plasma-
9. The method according to claim 8, wherein the method is formed by excited chemical vapor deposition.
【請求項13】 前記バッファー酸化膜は、酸化ガスを
プラズマ処理して前記第1導電層の表面を酸化させて形
成することを特徴とする請求項8に記載の方法。
13. The method of claim 8, wherein the buffer oxide film is formed by oxidizing a surface of the first conductive layer by performing a plasma treatment on an oxidizing gas.
【請求項14】 前記酸化ガスは、酸素(O2)または亜酸
化窒素(N2O)ガスを使用することを特徴とする請求項1
3に記載の方法。
14. The method according to claim 1, wherein the oxidizing gas uses oxygen (O 2 ) or nitrous oxide (N 2 O) gas.
3. The method according to 3.
【請求項15】 前記バッファー酸化膜は、30〜50
0Åの厚さで形成することを特徴とする請求項8に記載
の方法。
15. The method according to claim 15, wherein the buffer oxide film has a thickness of 30 to 50.
9. The method of claim 8, wherein said method is formed with a thickness of 0 °.
【請求項16】 前記フィールド酸化膜は、前記トレン
チを埋め立てしながら前記阻止膜を覆った酸化膜を形成
して、前記酸化膜を前記阻止膜パターンの表面が露出さ
れる時まで化学機械的研磨方法またはエッチバック方法
によって平坦な表面を有するようにエッチングして形成
することを特徴とする請求項8に記載の方法。
16. The field oxide film forms an oxide film covering the blocking film while filling up the trench, and chemically mechanically polishes the oxide film until the surface of the blocking film pattern is exposed. The method according to claim 8, wherein the etching is performed to have a flat surface by a method or an etch-back method.
【請求項17】 前記阻止膜上に化学気相蒸着法により
反射防止膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とす
る請求項8に記載の方法。
17. The method of claim 8, further comprising forming an anti-reflection film on the blocking film by a chemical vapor deposition method.
【請求項18】 前記反射防止膜はポリシリコン、シリ
コンナイトライド、シリコンオキシナイトライド及びシ
リコンオキサイドの群から選択された少なくとも一つの
物質からなされたことを特徴とする請求項17に記載の
方法。
18. The method of claim 17, wherein the anti-reflection film is made of at least one material selected from the group consisting of polysilicon, silicon nitride, silicon oxynitride, and silicon oxide.
【請求項19】 前記反射防止膜上にフローティングゲ
ート形成のためのフォトレジストパターンを形成した
後、第1のエッチングチャンバで前記フォトレジストパ
ターンをエッチングマスクで使用して反射防止膜、阻止
膜及び前記バッファー酸化膜をパターニングして前記フ
ォトレジストパターンを除去した後、第2のエッチング
チャンバで前記反射防止膜パターンを除去しながら前記
第1導電層パターン、ゲート酸化膜パターン及びトレン
チを形成することを特徴とする請求項17に記載の方
法。
19. After forming a photoresist pattern for forming a floating gate on the anti-reflection film, using the photoresist pattern as an etching mask in a first etching chamber, forming an anti-reflection film, a blocking film, and the like. After the photoresist pattern is removed by patterning a buffer oxide film, the first conductive layer pattern, the gate oxide film pattern and the trench are formed while removing the antireflection film pattern in a second etching chamber. The method according to claim 17, wherein
【請求項20】 前記阻止膜上にフローティングゲート
形成のためのフォトレジストパターンを形成した後、前
記フォトレジストパターンをエッチングマスクで使用し
て一つのエッチングチャンバで連続的にエッチング工程
を遂行して前記阻止膜、バッファー酸化膜、第1導電層
及びゲート酸化膜をパターニングして、前記基板の上部
をエッチングして前記阻止膜パターン、前記第1導電層
パターン、前記ゲート酸化膜パターン及び前記トレンチ
を形成することを特徴とする請求項17に記載の方法。
20. After a photoresist pattern for forming a floating gate is formed on the blocking layer, the photoresist pattern is used as an etching mask to continuously perform an etching process in one etching chamber. Patterning a blocking layer, a buffer oxide layer, a first conductive layer and a gate oxide layer, and etching an upper portion of the substrate to form the blocking layer pattern, the first conductive layer pattern, the gate oxide layer pattern and the trench; The method of claim 17, wherein:
【請求項21】 半導体基板上にゲート酸化膜を形成す
る段階と、 前記ゲート酸化膜上に第1導電層を形成する段階と、 前記第1導電層上にバッファー膜を形成する段階と、 前記バッファー膜上に阻止膜を形成する段階と、 一つのマスクを利用して前記阻止膜、バッファー膜、第
1導電層、ゲート酸化膜及び基板をパターニングして前
記第1導電層からフローティングゲートを形成して、こ
れと同時に前記フローティングゲートに隣接した前記基
板内に前記フローティングゲートと整列されるトレンチ
を形成して前記基板にアクティブ領域を定義する段階
と、 前記トレンチの内面を酸化させて前記トレンチの内面上
にトレンチ酸化膜を形成して、前記フローティングゲー
ト層の上部及び下部にバーズビークを形成させて前記パ
ターニングされたフローティングゲート層の側壁のポジ
ティブプロファイルの形成を防止する段階と、及び前記
トレンチを埋め立てるフィールド酸化膜を形成する段階
を具備する不揮発性メモリ装置のフローティングゲート
構造の製造方法。
21. A step of forming a gate oxide film on a semiconductor substrate, forming a first conductive layer on the gate oxide film, forming a buffer film on the first conductive layer, Forming a blocking layer on the buffer layer; patterning the blocking layer, the buffer layer, the first conductive layer, the gate oxide layer and the substrate using a single mask to form a floating gate from the first conductive layer. Forming a trench aligned with the floating gate in the substrate adjacent to the floating gate to define an active region in the substrate; and oxidizing an inner surface of the trench to form the trench. Forming a trench oxide film on the inner surface and forming bird's beaks on the upper and lower portions of the floating gate layer to form the patterned oxide film; Phase and, and a manufacturing method of a floating gate structure of the nonvolatile memory device having a step of forming a field oxide film filling up the trenches to prevent the formation of positive profile of the sidewalls of the floating gate layer.
【請求項22】 前記第1導電層は、少なくとも一つの
ポリシリコンまたは非晶質シリコンが含まれることを特
徴とする請求項21に記載のメモリ装置の製造方法。
22. The method according to claim 21, wherein the first conductive layer includes at least one of polysilicon and amorphous silicon.
【請求項23】 前記阻止膜は窒化物成分を含むことを
特徴とする請求項21に記載のメモリ装置の製造方法。
23. The method according to claim 21, wherein the blocking film includes a nitride component.
【請求項24】 前記バッファー膜は、熱的酸化により
形成された酸化膜からなされたことを特徴とする請求項
21に記載のメモリ装置の製造方法。
24. The method according to claim 21, wherein the buffer film is formed of an oxide film formed by thermal oxidation.
【請求項25】 前記バッファー膜は、プラズマ−励起
化学気相蒸着により形成することを特徴とする請求項2
1に記載のメモリ装置の製造方法。
25. The buffer film according to claim 2, wherein the buffer film is formed by plasma-excited chemical vapor deposition.
2. The method for manufacturing a memory device according to item 1.
【請求項26】 前記バッファー膜は、酸化ガスで前記
第1導電層の表面をプラズマ処理して前記第1導電層の
表面を酸化させて形成された酸化膜であることを特徴と
する請求項21に記載のメモリ装置の製造方法。
26. The buffer film according to claim 26, wherein the surface of the first conductive layer is plasma-treated with an oxidizing gas to oxidize the surface of the first conductive layer. 22. The method for manufacturing a memory device according to 21.
【請求項27】 前記酸化ガスは酸素(O2)または亜酸化
窒素(N2O)ガスを使用することを特徴とする請求項26
に記載のメモリ装置の製造方法。
27. The oxidizing gas according to claim 26, wherein oxygen (O 2 ) or nitrous oxide (N 2 O) gas is used.
6. The method for manufacturing a memory device according to claim 1.
【請求項28】 前記バッファー膜は、30〜500Å
の厚さで形成することを特徴とする請求項21に記載の
メモリ装置の製造方法。
28. The method according to claim 28, wherein the buffer film has a thickness of 30 to 500 °.
22. The method according to claim 21, wherein the memory device is formed with a thickness.
【請求項29】 前記フィールド酸化膜を形成する段階
後、前記フィールド酸化膜を前記阻止膜の表面と平坦化
させる段階、前記パターニングされた阻止膜を除去する
段階、及び前記フローティングゲート上に層間誘電膜及
びコントロールゲートを順次に形成する段階をさらに具
備することを特徴とする請求項21に記載のメモリ装置
の製造方法。
29. After the step of forming the field oxide film, flattening the field oxide film with the surface of the blocking film, removing the patterned blocking film, and forming an interlayer dielectric on the floating gate. 22. The method of claim 21, further comprising sequentially forming a film and a control gate.
【請求項30】 前記阻止膜上に化学気相蒸着法により
反射防止膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とす
る請求項21に記載のメモリ装置の製造方法。
30. The method as claimed in claim 21, further comprising forming an anti-reflection film on the blocking film by a chemical vapor deposition method.
【請求項31】 前記反射防止膜は、ポリシリコン、シ
リコンオキシナイトライド及びシリコンオキサイドの群
から選択された少なくとも一つの物質からなされたこと
を特徴とする請求項30に記載のメモリ装置の製造方
法。
31. The method according to claim 30, wherein the anti-reflection film is made of at least one material selected from the group consisting of polysilicon, silicon oxynitride, and silicon oxide. .
【請求項32】 基板、絶縁層及び前記絶縁層上のフロ
ーティングゲートを具備するフローティングゲート半導
体メモリ装置において、 前記フローティングゲートは前記フローティングゲート
の形成と共に前記基板のトレンチ内に形成されたフィー
ルド酸化膜領域により少なくとも一部分が限定されて、 前記トレンチを形成する前に前記フローティングゲート
の第1セグメント上にバッファー膜が形成されて、前記
第1セグメントを形成した後前記フローティングゲート
の少なくとも第2セグメントが形成されるように前記バ
ッファー膜を除去することによって前記フローティング
ゲートの前記第1セグメント上に第2セグメントを積層
する前に前記第1セグメント側壁の上部及び下部をさら
に平坦に酸化させることを特徴とするフローティングゲ
ート半導体メモリ装置。
32. A floating gate semiconductor memory device comprising a substrate, an insulating layer and a floating gate on the insulating layer, wherein the floating gate is formed in a trench of the substrate together with the formation of the floating gate. A buffer film is formed on the first segment of the floating gate before forming the trench, and at least a second segment of the floating gate is formed after forming the first segment. Removing the buffer film so as to oxidize the upper and lower portions of the first segment side wall more evenly before stacking the second segment on the first segment of the floating gate. Gugeto semiconductor memory device.
【請求項33】 前記フローティングゲートの前記第1
セグメントは、ポリシリコンまたは非晶質シリコンから
なされたことを特徴とする請求項32に記載のフローテ
ィングゲート半導体メモリ装置。
33. The first gate of the floating gate.
33. The floating gate semiconductor memory device according to claim 32, wherein the segments are made of polysilicon or amorphous silicon.
【請求項34】 前記バッファー膜は、熱的酸化により
形成された酸化膜であることを特徴とする請求項32に
記載のフローティングゲート半導体メモリ装置。
34. The floating gate semiconductor memory device according to claim 32, wherein the buffer film is an oxide film formed by thermal oxidation.
【請求項35】 前記バッファー膜は、プラズマ−励起
化学気相蒸着により形成されたことを特徴とする請求項
32に記載のフローティングゲート半導体メモリ装置。
35. The floating gate semiconductor memory device of claim 32, wherein the buffer film is formed by plasma-enhanced chemical vapor deposition.
【請求項36】 前記バッファー膜は、酸化ガスをプラ
ズマ処理して前記フローティングゲートの前記第1セグ
メントの表面を酸化させて形成されたことを特徴とする
請求項32に記載のフローティングゲート半導体メモリ
装置。
36. The floating gate semiconductor memory device according to claim 32, wherein the buffer film is formed by oxidizing a surface of the first segment of the floating gate by performing a plasma treatment on an oxidizing gas. .
【請求項37】 前記酸化ガスは酸素(O2)または亜酸化
窒素(N2O)ガスを使用することを特徴とする請求項36
に記載のフローティングゲート半導体メモリ装置。
37. The oxidizing gas according to claim 36, wherein oxygen (O 2 ) or nitrous oxide (N 2 O) gas is used.
3. The floating gate semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項38】 前記バッファー膜は、10〜500Å
の厚さで形成されたことを特徴とする請求項32に記載
のフローティングゲート半導体メモリ装置。
38. The buffer film according to claim 17, wherein
33. The floating gate semiconductor memory device according to claim 32, wherein the floating gate semiconductor memory device is formed with a thickness.
【請求項39】 半導体基板と、 前記基板上に形成されたゲート酸化膜と、 前記ゲート酸化膜上に第1導電層を形成する段階、前記
第1導電層上にバッファー膜を形成する段階、前記バッ
ファー膜上に阻止膜を形成する段階、前記阻止膜及びバ
ッファー膜をパターニングして阻止膜パターン及びバッ
ファー膜パターンを形成する段階、前記第1導電層をパ
ターニングして前記フローティングゲートの第1セグメ
ントを形成して、前記ゲート酸化膜及び前記基板の上部
をエッチングしてゲート酸化膜パターン及びトレンチを
形成する段階、及び前記トレンチの内面を酸化させて前
記トレンチの内面上にトレンチ酸化膜を形成して前記フ
ローティングゲートの前記第1セグメントの上部及び下
部にバーズビークを形成させて前記トレンチ酸化膜の形
成間に前記フローティングゲートの前記第1セグメント
の側壁を平坦化させる段階により形成された第1導電層
と、 前記トレンチの内面を酸化させるの間に前記トレンチ内
に形成されたフィールド酸化膜と、及び前記第1セグメ
ントが露出される時まで前記フィールド酸化膜を平坦化
させて前記第1セグメントと電気的に接触するように形
成された前記フローティングゲートの第2セグメントを
具備することを特徴とする半導体メモリ装置の自己整列
されたフローティングゲート及び関連されたアクティブ
領域。
39. A semiconductor substrate; a gate oxide film formed on the substrate; forming a first conductive layer on the gate oxide film; forming a buffer film on the first conductive layer; Forming a blocking layer on the buffer layer, patterning the blocking layer and the buffer layer to form a blocking layer pattern and a buffer layer pattern, and patterning the first conductive layer to form a first segment of the floating gate. Forming a gate oxide pattern and a trench by etching the upper portion of the gate oxide film and the substrate; and oxidizing an inner surface of the trench to form a trench oxide film on the inner surface of the trench. A bird's beak is formed above and below the first segment of the floating gate to form a trench oxide film. A first conductive layer formed by flattening a side wall of the first segment of the floating gate during forming; a field oxide film formed in the trench while oxidizing an inner surface of the trench; And a second segment of the floating gate formed to planarize the field oxide film until the first segment is exposed and to make electrical contact with the first segment. A self-aligned floating gate and associated active area of a semiconductor memory device.
【請求項40】 前記フローティングゲートの前記第1
セグメントは、ポリシリコンまたは非晶質シリコンから
なされたことを特徴とする請求項39に記載の自己整列
されたフローティングゲート及びそれに関連されたアク
ティブ領域。
40. The first of the floating gates
40. The self-aligned floating gate and associated active region according to claim 39, wherein the segments are made of polysilicon or amorphous silicon.
【請求項41】 前記バッファー膜は、熱的酸化により
形成された酸化膜であることを特徴とする請求項39に
記載の自己整列されたフローティングゲート及びそれに
関連されたアクティブ領域。
41. The self-aligned floating gate according to claim 39, wherein the buffer layer is an oxide layer formed by thermal oxidation.
【請求項42】 前記バッファー膜は、プラズマ−励起
化学気相蒸着により形成されたことを特徴とする請求項
39に記載の自己整列されたフローティングゲート及び
それに関連されたアクティブ領域。
42. The self-aligned floating gate and its associated active region according to claim 39, wherein the buffer layer is formed by plasma-enhanced chemical vapor deposition.
【請求項43】 前記バッファー膜は、酸化ガスをプラ
ズマ処理して前記フローティングゲートの前記第1セグ
メントの表面を酸化させて形成されたことを特徴とする
請求項39に記載の自己整列されたフローティングゲー
ト及びそれに関連されたアクティブ領域。
43. The self-aligned floating floating gate according to claim 39, wherein the buffer layer is formed by oxidizing a surface of the first segment of the floating gate by performing a plasma process on an oxidizing gas. Gate and its associated active area.
【請求項44】 前記酸化ガスは酸素(O2)または亜酸化
窒素(N2O)ガスを使用することを特徴とする請求項43
に記載の自己整列されたフローティングゲート及びそれ
に関連されたアクティブ領域。
44. The method of claim 43, wherein the oxidizing gas uses oxygen (O 2 ) or nitrous oxide (N 2 O) gas.
5. The self-aligned floating gate and active region associated therewith according to claim 1.
【請求項45】前記バッファー膜は10〜500Åの厚
さで形成されたことを特徴とする請求項39に記載の自
己整列されたフローティングゲート及びそれに関連され
たアクティブ領域。
45. The self-aligned floating gate according to claim 39, wherein the buffer layer is formed to a thickness of 10Å500 °.
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