JP2006303403A - フラッシュメモリ素子の製造方法 - Google Patents

フラッシュメモリ素子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2006303403A
JP2006303403A JP2005189893A JP2005189893A JP2006303403A JP 2006303403 A JP2006303403 A JP 2006303403A JP 2005189893 A JP2005189893 A JP 2005189893A JP 2005189893 A JP2005189893 A JP 2005189893A JP 2006303403 A JP2006303403 A JP 2006303403A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
heat
treated
sion film
sion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005189893A
Other languages
English (en)
Inventor
Byoung Ki Lee
秉 起 李
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SK Hynix Inc
Original Assignee
Hynix Semiconductor Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hynix Semiconductor Inc filed Critical Hynix Semiconductor Inc
Publication of JP2006303403A publication Critical patent/JP2006303403A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/30EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/401Multistep manufacturing processes
    • H01L29/4011Multistep manufacturing processes for data storage electrodes
    • H01L29/40114Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a conductor-insulator-conductor-insulator-semiconductor structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

【課題】ビットラインの厚さおよび幅を均一にするためのフラッシュメモリ素子の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板上に第1SiON膜を形成し、熱処理する段階と、前記熱処理された第1SiON膜上に絶縁膜を形成する段階と、前記絶縁膜上に第2SiON膜を形成し、熱処理する段階と、前記熱処理された第2SiON膜、前記絶縁膜および前記熱処理された第1SiON膜をパターニングしてトレンチを形成する段階と、全面に第3SiON膜を形成し熱処理した後、前記熱処理された第3SiON膜を前記トレンチの側面にのみ残す段階と、前記トレンチ内にビットラインを形成する段階とを含む。
【選択図】図2

Description

本発明は、フラッシュメモリ素子の製造方法に係り、特に、ビットラインの厚さおよび幅を均一に形成するためのフラッシュメモリ素子の製造方法に関する。
フラッシュメモリ素子において、ビットラインは、ゲート、ソースコンタクトおよびドレインコンタクトなどの所定の下部パターンが形成された半導体基板上に酸化膜を蒸着した後、酸化膜にトレンチを形成し、トレンチ内に金属膜を充填した後、金属膜を化学的機械研磨(CMP;Chemical Mechanical Polishing)して形成する。
ビットラインの厚さおよび幅は、ビットラインの抵抗およびキャパシタンス値を決定する。したがって、前記酸化膜の厚さと幅を一定に調節しなければ、ビットラインの抵抗およびキャパシタンス値を一定に保つことができない。
ビットラインの幅の不均一は、トレンチの形成後、金属膜形成工程の前に行うクリーニング工程時の前記トレンチ側面の酸化膜の損失に起因する。これを防止するためには、トレンチの側面に窒化膜からウェットバリアを形成している。ところが、窒化膜は、酸化膜に比べて誘電率が高いため、ウェットバリアによってビットラインキャパシタンスが増加するという問題が発生する。
一方、ビットラインの厚さの不均一は、トレンチエッチング工程または金属膜CMP工程の際の酸化膜の損失に起因し、これを防止するためには、酸化膜の上、下部にそれぞれCMPストップレイヤーとエッチストップレイヤー(etch stop layer)を形成しなければならない。
ところが、トレンチの形成後、金属膜形成工程の前に行うクリーニング工程に用いられるウェットケミカル(wet chemical)によってCMPストップレイヤーおよびエッチストップレイヤーが損失することにより、ビットラインの厚さの不均一問題が完全に解決されていない。
このようなビットラインの厚さおよび幅の不均一問題は、デバイスの縮小(shrink)に伴ってさらに著しくなり、ビットラインの抵抗およびキャパシタンスの不均一をもたらしてデバイスの特性を悪化させる。
そこで、本発明は、前述した従来の技術の問題点を解決するためのもので、その目的とするところは、ビットラインの厚さおよび幅を均一にするためのフラッシュメモリ素子の製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ビットラインの抵抗およびキャパシタンスの均一性を向上させることが可能なフラッシュメモリ素子の製造方法を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、ビットラインのキャパシタンスを減少させることが可能なフラッシュメモリ素子の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明は、(a)半導体基板上に第1SiON膜を形成し、熱処理する段階と、(b)前記熱処理された第1SiON膜上に絶縁膜を形成する段階と、(c)前記絶縁膜上に第2SiON膜を形成し、熱処理する段階と、(d)前記熱処理された第2SiON膜、前記絶縁膜および前記熱処理された第1SiON膜をパターニングしてトレンチを形成する段階と、(e)全面に第3SiON膜を形成し熱処理した後、前記熱処理された第3SiON膜を前記トレンチの側面にのみ残す段階と、(f)前記トレンチ内にビットラインを形成する段階とを含むことを特徴とする、フラッシュメモリ素子の製造方法を提供する。
前記第1SiON膜を150〜300Åの厚さに形成することが好ましい。
前記(a)段階、(c)段階および(e)段階の熱処理温度は、500〜850℃であることが好ましい。
前記(a)段階、(c)段階および(e)段階の熱処理工程は、酸化雰囲気および非活性雰囲気中で行うことが好ましい。
前記第2SiON膜を200〜500Åの厚さに形成することが好ましい。
前記第3SiON膜を30〜100Åの厚さに形成することが好ましい。
前記(d)段階は、前記熱処理された第2SiON膜上にハードマスク膜を形成する段階と、フォトエッチング工程で前記ハードマスク膜と前記熱処理された第2SiON膜をパターニングする段階と、前記パターニングされたハードマスク膜をマスクとして、前記絶縁膜と前記熱処理された第1SiON膜をパターニングしてトレンチを形成する段階と、前記ハードマスク膜を除去する段階とからなることが好ましい。
前記ハードマスク膜をシリコン窒化膜で形成することが好ましい。
前記ハードマスク膜の除去の際にリン酸(HPO)を使用することが好ましい。
本発明は、次のような効果がある。
(1)熱処理されたSiON膜を用いてウェットケミカルによる酸化膜の損失を減らすことができるので、ビットラインの厚さおよび幅を均一に形成することができる。したがって、ビットラインの抵抗およびキャパシタンスを一定に維持させることができる。
(2)窒化膜に比べて誘電率の低いSiON膜でウェットバリアを形成してビットラインのキャパシタンスを低めることができるので、ビットラインの速度を向上させることができる。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明する。ところが、これらの実施例は様々な形に変形できるが、本発明の範囲を限定するものではない。これらの実施例は当該技術分野で通常の知識を有する者に本発明の範疇をより完全に知らせるために提供されるものである。本発明の範囲は本願の特許請求の範囲によって理解されるべきである。
表1は、熱処理されていないSiON膜のウェットクリーニング工程による膜厚の変化およびエッチング率(Å/min)を測定した結果である。
Figure 2006303403
表1によれば、熱処理していないSiON膜の場合、ウェットクリーニング工程によるエッチング率は、36.5〜60.9Å/minと非常に高いことが分かる。
表2は、本発明で使用している熱処理されたSiON膜のウェットクリーニング工程によるエッチング率(Å/min)を測定した結果である。
Figure 2006303403
表2によれば、熱処理されたSiONは、熱処理していないSiONとは異なり、ウェットケミカルによるエッチング率が5Å/min以下と低いことを確認することができる。
本発明では、酸化膜を蒸着およびエッチングしてトレンチを形成し、トレンチに金属膜を充填した後、金属膜をCMP(Chemical Mechanical Polishing)してビットラインを形成するに際して、前記トレンチエッチング工程のエッチストップレイヤー、CMP工程のCMPストップレイヤーおよびトレンチ側面のウェットバリア(wetbarrier)を、熱処理されたSiON膜で形成することにより、ウェットクリーニング工程の際に酸化膜の損失を防止してビットラインの厚さおよび幅を一定に形成しようとする。
図1、図2は本発明の実施例に係るフラッシュメモリ素子の製造工程断面図である。
まず、図1(a)に示すように、ゲート、ソースコンタクト、ドレインコンタクトなど所定の下部パターンが形成された半導体基板10上にウェットバリアおよびエッチストッパーの役割を担当する第1SiON膜11を150〜300Åの厚さに形成し、前記第1SiON膜11を熱処理する。
前記第1SiON膜11に対する熱処理工程は、500〜850℃温度の酸化雰囲気および非活性雰囲気中で行う。
その後、前記熱処理された第1SiON膜11上に絶縁膜、例えば酸化膜12を形成し、ウェットバリアおよびCMPストッパーの役割をする第2SiON膜13を200〜500Åの厚さに蒸着した後、熱処理する。
前記第2SiON膜13に対する熱処理工程は、500〜850℃温度の酸化雰囲気および非活性雰囲気中で行う。
前記熱処理された第2SiON膜13上にハードマスク14を形成する。前記ハードマスク14としては、窒化膜、例えばシリコン窒化膜SiNを使用することが良い。
その後、前記ハードマスク14上にフォトレジストPRを塗布し、露光および現像工程により前記フォトレジストPRをパターニングしてビットラインを定義する。
次いで、図1(b)に示すように、前記パターニングされたフォトレジストPRをマスクとして前記ハードマスク膜14および前記熱処理された第2SiON膜13をエッチングする。
前記ハードマスク14のエッチングの際にエッチング条件を調節してハードマスク膜14の幅を調節し、これにより以後に形成されるトレンチの幅を調節する。
次に、前記フォトレジストPRを除去した後、図1(c)に示すように、前記ハードマスク膜14をマスクとして前記酸化膜12と前記熱処理された第1SiON膜11を順次エッチングしてトレンチ15を形成する。
この際、前記熱処理された第1SiON膜11をエッチング停止膜として酸化膜12をエッチングしてから、エッチング条件を変更した後、熱処理された第1SiON膜11をエッチングする。前記熱処理された第1SiON膜11のエッチングの際に、熱処理された第1SiON膜11の下部層が100〜1000Å程度損失されるようにする。
前記トレンチ15のエッチングの際に前記ハードマスク膜14も共にエッチングされ、図1(c)に示すようにその厚さが薄くなる。
その後、図2(a)に示すように、高温のリン酸(HPO)浴(phosphoric acid bath)で残っているハードマスク膜14を完全に除去する。前記ハードマスク膜14の除去の際に、前記トレンチ15の側面の酸化膜12の損失厚さは50Å以下となるようにし、前記熱処理された第1、第2SiON膜11、13の損失厚さは50Å以下となるようにする。
次に、図2(b)に示すように、以後に行われるウェットクリーニング工程に使用されるウェットケミカルによるトレンチ15の側面の酸化膜12の損失を防止するために、前記トレンチ15を含んだ全表面上に、既存のウェットバリアに使用される窒化膜に比べて低い誘電率を有するSiON膜を30〜100Åの膜厚に蒸着して第3SiON膜を形成し、熱処理する。
その後、前記トレンチ15の側面にのみ残るように、前記熱処理された第3SiON膜をエッチバックし、ウェットバリア16を形成する。
その後、図2(c)に示すように、前記トレンチ15が完全に埋め込まれるよう全面に金属膜を蒸着し、前記熱処理された第2SiON膜13をストッパー層として全面をCMPして前記トレンチ15内にビットライン17を形成する。
以上、本発明の実施例に係るフラッシュメモリ素子の製造を完了する。
本発明の実施例に係るフラッシュメモリ素子の製造工程断面図である。 本発明の実施例に係るフラッシュメモリ素子の製造工程断面図である。
符号の説明
10 半導体基板
11 第1SiON膜
12 酸化膜
13 第2SiON膜
14 ハードマスク膜
15 トレンチ
16 ウェットバリア
17 ビットライン

Claims (9)

  1. (a)半導体基板上に第1SiON膜を形成し、熱処理する段階と、
    (b)前記熱処理された第1SiON膜上に絶縁膜を形成する段階と、
    (c)前記絶縁膜上に第2SiON膜を形成し、熱処理する段階と、
    (d)前記熱処理された第2SiON膜、前記絶縁膜および前記熱処理された第1SiON膜をパターニングしてトレンチを形成する段階と、
    (e)全面に第3SiON膜を形成し、熱処理した後、前記熱処理された第3SiON膜を前記トレンチの側面にのみ残す段階と、
    (f)前記トレンチ内にビットラインを形成する段階とを含むことを特徴とするフラッシュメモリ素子の製造方法。
  2. 前記第1SiON膜を150〜300Åの厚さに形成することを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
  3. 前記(a)段階、(c)段階および(e)段階の熱処理温度は、500〜850℃であることを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
  4. 前記(a)段階、(c)段階および(e)段階の熱処理工程は、酸化雰囲気および非活性雰囲気中で行うことを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
  5. 前記第2SiON膜を200〜500Åの厚さに形成することを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
  6. 前記第3SiON膜を30〜100Åの厚さに形成することを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
  7. 前記(d)段階は、前記熱処理された第2SiON膜上にハードマスク膜を形成する段階と、
    フォトエッチング工程で前記ハードマスク膜と前記熱処理された第2SiON膜をパターニングする段階と、
    前記パターニングされたハードマスク膜をマスクとして、前記絶縁膜と前記熱処理された第1SiON膜をパターニングしてトレンチを形成する段階と、
    前記ハードマスク膜を除去する段階とからなることを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
  8. 前記ハードマスク膜をシリコン窒化膜で形成することを特徴とする請求項7記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
  9. 前記ハードマスク膜の除去の際にリン酸(HPO)を使用することを特徴とする請求項7記載のフラッシュメモリ素子の製造方法。
JP2005189893A 2005-04-22 2005-06-29 フラッシュメモリ素子の製造方法 Pending JP2006303403A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050033704A KR100632620B1 (ko) 2005-04-22 2005-04-22 플래쉬 메모리 소자의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006303403A true JP2006303403A (ja) 2006-11-02

Family

ID=36127682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005189893A Pending JP2006303403A (ja) 2005-04-22 2005-06-29 フラッシュメモリ素子の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7026213B1 (ja)
JP (1) JP2006303403A (ja)
KR (1) KR100632620B1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100947945B1 (ko) * 2007-11-30 2010-03-15 주식회사 동부하이텍 반도체 소자의 제조 방법
US8283202B2 (en) 2009-08-28 2012-10-09 International Business Machines Corporation Single mask adder phase change memory element
US8283650B2 (en) * 2009-08-28 2012-10-09 International Business Machines Corporation Flat lower bottom electrode for phase change memory cell
US8012790B2 (en) * 2009-08-28 2011-09-06 International Business Machines Corporation Chemical mechanical polishing stop layer for fully amorphous phase change memory pore cell
US8233317B2 (en) * 2009-11-16 2012-07-31 International Business Machines Corporation Phase change memory device suitable for high temperature operation
US8129268B2 (en) 2009-11-16 2012-03-06 International Business Machines Corporation Self-aligned lower bottom electrode
US7943420B1 (en) * 2009-11-25 2011-05-17 International Business Machines Corporation Single mask adder phase change memory element
US9947669B1 (en) * 2017-05-09 2018-04-17 Winbond Electronics Corp. Dynamic random access memory and method of manufacturing the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1083990A (ja) * 1996-09-06 1998-03-31 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JP2000049227A (ja) * 1998-07-31 2000-02-18 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JP2000294634A (ja) * 1999-04-07 2000-10-20 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2000332013A (ja) * 1999-05-21 2000-11-30 New Japan Radio Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2002094025A (ja) * 1999-06-17 2002-03-29 Fujitsu Ltd 半導体装置
JP2004296515A (ja) * 2003-03-25 2004-10-21 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000183313A (ja) * 1998-12-21 2000-06-30 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置およびその製造方法
US6924196B1 (en) * 1999-08-06 2005-08-02 Newport Fab, Llc Anti-reflective coating and process using an anti-reflective coating
JP2005260177A (ja) * 2004-03-15 2005-09-22 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1083990A (ja) * 1996-09-06 1998-03-31 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JP2000049227A (ja) * 1998-07-31 2000-02-18 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JP2000294634A (ja) * 1999-04-07 2000-10-20 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2000332013A (ja) * 1999-05-21 2000-11-30 New Japan Radio Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2002094025A (ja) * 1999-06-17 2002-03-29 Fujitsu Ltd 半導体装置
JP2004296515A (ja) * 2003-03-25 2004-10-21 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US7026213B1 (en) 2006-04-11
KR100632620B1 (ko) 2006-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006303403A (ja) フラッシュメモリ素子の製造方法
JP5100198B2 (ja) 半導体素子の微細パターンの形成方法
JP2009071306A (ja) 半導体素子の微細パターン形成方法
JP2010087300A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3539491B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100291513B1 (ko) 반도체 소자의 제조방법
JP2004356575A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2006054251A (ja) 半導体装置の製造方法
KR100875653B1 (ko) 반도체 소자의 미세 패턴 형성 방법
KR100356807B1 (ko) 반도체소자의 게이트 형성방법
JP2008124399A (ja) 半導体装置の製造方法
JP4101130B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100912958B1 (ko) 반도체 소자의 미세 패턴 제조 방법
JP2010103389A (ja) 半導体記憶装置の製造方法
JP2009111091A (ja) 半導体装置の製造方法
KR20050068363A (ko) 하드 마스크를 이용한 미세 패턴 형성 방법
JP2004228258A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2010087298A (ja) 半導体装置の製造方法
KR20110070317A (ko) 반도체 소자의 패턴 형성방법
JP4841082B2 (ja) 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
KR100202657B1 (ko) 트랜지스터의 제조방법
KR100576438B1 (ko) 반도체 소자 제조 방법
KR100895230B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조 방법, 건식 에칭 방법 및 건식 에칭 장치, 그리고 배선 재료의 제작 방법
KR100850097B1 (ko) 반도체 소자의 살리사이드 블록킹막 형성 방법
KR100526470B1 (ko) 플래쉬 메모리의 게이트 형성방법

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080331

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100413

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100810