KR100452274B1 - method of forming gate electrode in Non-Volatile Memory cell - Google Patents

method of forming gate electrode in Non-Volatile Memory cell Download PDF

Info

Publication number
KR100452274B1
KR100452274B1 KR10-2002-0080611A KR20020080611A KR100452274B1 KR 100452274 B1 KR100452274 B1 KR 100452274B1 KR 20020080611 A KR20020080611 A KR 20020080611A KR 100452274 B1 KR100452274 B1 KR 100452274B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pattern
layer
forming
etch stop
oxide
Prior art date
Application number
KR10-2002-0080611A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20040054051A (en
Inventor
이승민
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR10-2002-0080611A priority Critical patent/KR100452274B1/en
Publication of KR20040054051A publication Critical patent/KR20040054051A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100452274B1 publication Critical patent/KR100452274B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42324Gate electrodes for transistors with a floating gate

Abstract

불 휘발성 메모리 셀의 게이트 전극 형성 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 게이트 산화막, 식각저지막 및 제1산화막이 순차적으로 적층되어 있는 기판의 식각저지막 표면을 노출시키는 제1트렌치를 형성함으로서 포지티브 기울기를 갖는 제1산화막 패턴들을 형성한다. 제1트렌치 내에 질화물을 매몰시켜 제1질화막 패턴을 형성한 후 식각마스크로 이용하여 상기 기판을 소자분리시키기 위한 제2트렌치를 형성한다. 제2트렌치 내에 산화물질을 매몰하여 소자분리 패턴을 형성한 후 식각마스크로 사용하여 상기 소자분리막 패턴에 의해 노출되는 상기 제1질화막 패턴과 식각저지막 패턴을 제거한다. 상기 소자분리막 패턴 사이에 폴리실리콘막을 증착함으로서 보이드가 발생되지 않는 게이트 전극이 형성된다.A method of forming a gate electrode of a nonvolatile memory cell is disclosed. The method forms first oxide film patterns having a positive slope by forming a first trench that exposes an etch stop film surface of a substrate on which a gate oxide film, an etch stop film, and a first oxide film are sequentially stacked. After the nitride is buried in the first trench to form a first nitride film pattern, a second trench is formed to separate the substrate by using an etching mask. After the oxide material is buried in the second trench to form the device isolation pattern, the first isolation layer pattern and the etch stop layer pattern exposed by the device isolation layer pattern are removed using the device isolation pattern. By depositing a polysilicon layer between the device isolation layer patterns, a gate electrode without voids is formed.

Description

불 휘발성 메모리 셀의 게이트 전극 형성 방법{method of forming gate electrode in Non-Volatile Memory cell}Method of forming gate electrode in non-volatile memory cell

본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 다마싱 공정이 적용되는 소자분리막 패턴의 형성 방법을 포함하는 불 휘발성 메모리 셀의 게이트 전극 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a gate electrode of a nonvolatile memory cell including a method of forming a device isolation film pattern to which a damaging process is applied.

일반적으로 반도체 메모리 장치는 크게 휘발성 메모리(Volatile Memory, VM)와 불 휘발성 메모리(Non-Volatile Memory, NVM)로 구분된다. 휘발성 메모리의 대부분은 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory) 등의 RAM이 차지하고 있으며, 전원 인가시 데이타의 입력 및 보존이 가능하지만, 전원 제거시 데이타가 휘발되어 보존이 불가능한 특징을 가진다. 반면, ROM(Read Only Memory)이 대부분을 차지하고 있는 불 휘발성 메모리는 전원이 인가되지 않아도 데이타가 보존되는 특징을 가진다.In general, semiconductor memory devices are classified into volatile memory (Volatile Memory, VM) and non-volatile memory (NVM). Most of volatile memory is occupied by RAM such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) and SRAM (Static Random Access Memory), and data can be input and stored when power is applied, but data cannot be saved because of volatilization when power is removed. Has On the other hand, nonvolatile memory, which is mostly occupied by ROM (Read Only Memory), is characterized in that data is preserved even when power is not applied.

상기 불 휘발성 메모리는 EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(flash memory) 등으로 구분될 수 있다. 여기서, 상기 플레쉬 메모리 셀은 일반적으로 실리콘 기판 상부에 형성된 플로팅 게이트, 하나 이상의 터널 산화막 또는 유전막과, 컨트롤 게이트를 포함하는 구조를 갖는다. 이러한 구조를 갖는 플레쉬 메모리 셀의 데이터 저장은 컨트롤 게이트와 기판에 적절한 전압을 인가하여 플로팅 게이트에 전자를 집어넣거나 빼냄으로써 이루어진다.The nonvolatile memory may be classified into an erasable programmable ROM (EPROM), an electrically erasable programmable ROM (EEPROM), a flash memory, and the like. Here, the flash memory cell generally has a structure including a floating gate, at least one tunnel oxide layer or a dielectric layer formed on the silicon substrate, and a control gate. Data storage of flash memory cells having such a structure is achieved by applying an appropriate voltage to the control gate and the substrate to insert or draw electrons into the floating gate.

도 1a 내지 1d는 종래의 소자분리막 패턴의 형성방법이 적용되는 불 휘발성메모리 셀의 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a nonvolatile memory cell to which a conventional method of forming a device isolation layer pattern is applied.

도 1a 및 도 1d를 참조하면, 실리콘 기판(10) 상에 게이트 산화막(12), 제1폴리실리콘막(14) 및 질화막(16)을 순차적으로 형성한다. 이어서, 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 질화막(16), 제1폴리실리콘막(14), 게이트 산화막(12)이 순차적으로 적층되어 있는 기판(10)을 건식각함으로서 제1트렌치(20)를 형성한다.1A and 1D, the gate oxide film 12, the first polysilicon film 14, and the nitride film 16 are sequentially formed on the silicon substrate 10. Subsequently, the first trenches 20 may be dry-etched by sequentially etching the substrate 10 on which the nitride film 16, the first polysilicon film 14, and the gate oxide film 12 are sequentially stacked, using a photoresist pattern as an etching mask. ).

이어서, 상기 제1트렌치(20) 내에 절연성 산화물질을 매몰시켜 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 기판(10)의 엑티브 영역과 필드 영역으로 구분할 수 있는 소자 분리막 패턴(22)들을 형성한다.Subsequently, an insulating oxide material is buried in the first trench 20 to form device isolation layer patterns 22 that may be divided into an active region and a field region of the substrate 10, as illustrated in FIG. 1C.

그리고, 상기 소자 분리막 패턴(22)들 사이에 위치하는 질화막 패턴(14a)을 제거한 후 상기 소자 분리막 패턴(22)들 사이에 폴리실리콘물질이 매몰되도록 제2폴리실리콘막(24)을 증착함으로서 도 1d에 도시된 바와 같은 불 휘발성 메모리 셀의 플로팅 게이트(26)가 형성된다.After removing the nitride film pattern 14a positioned between the device isolation layer patterns 22, a second polysilicon layer 24 is deposited to bury a polysilicon material between the device isolation layer patterns 22. A floating gate 26 of a nonvolatile memory cell as shown in 1d is formed.

그러나, 상기 소자분리막 패턴(22)들 사이에 제2폴리실리콘막(24)을 형성할 때 상기 소자 분리막 패턴(22)의 측벽은 도 2에 도시된 바와 같이 수직적 또는 네거티브 슬러프의 구조를 갖고 있기 때문에 상기 제2폴리실리콘막(24) 내에 보이드가 생성되는 것을 볼 수 있다.However, when the second polysilicon film 24 is formed between the device isolation layer patterns 22, the sidewalls of the device isolation layer pattern 22 have a vertical or negative slope structure as shown in FIG. 2. As a result, it can be seen that voids are formed in the second polysilicon film 24.

또한, 상기 소자 분리막 패턴(22)을 형성하기 위한 화학적 기계연마 공정시 연마되는 막질의 두께변동에 의해 활성 영역과 필드 영역에는 소정의 단차가 발생되는데 후속 공정에서 적층되는 게이트 전극용 제1폴리실리콘막을 식각할 때 스트링거(stringer) 결함이 발생된다. 이때 상기 스트링거는 인접되는 게이트 전극들을 전기적으로 쇼트를 초래하여 상기 메모리 셀의 장치의 전기적 특성을 저하 문제점을 초래한다.In addition, a predetermined step is generated in the active region and the field region due to the variation in the thickness of the film polished during the chemical mechanical polishing process for forming the device isolation layer pattern 22, and the first polysilicon for the gate electrode stacked in a subsequent process. Stringer defects occur when etching the membrane. In this case, the stringer electrically shorts adjacent gate electrodes, thereby causing a problem of deteriorating an electrical characteristic of the device of the memory cell.

따라서, 본 발명의 목적은 다마싱 공정에 의해 양호한 포지티브 프로파일을 갖는 소자분리막 패턴을 형성함으로서 게이트 전극에 보이드 및 스트링거 현상이 발생되지 않는 불 휘발성 메모리 셀의 형성 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of forming a nonvolatile memory cell in which voids and stringers do not occur in a gate electrode by forming a device isolation film pattern having a good positive profile by a damaging process.

도 1a 내지 1d는 종래의 소자분리막 패턴의 형성방법이 적용되는 불 휘발성 메모리 셀의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.1A to 1D are flowcharts illustrating a method of forming a gate electrode of a nonvolatile memory cell to which a conventional method of forming a device isolation layer pattern is applied.

도 2는 종래의 소자분리막 패턴이 형성된 기판에 게이트 전극을 형성할 때 발생되는 문제점을 나타내는 SEM 사진이다.2 is a SEM photograph showing a problem occurring when a gate electrode is formed on a substrate having a conventional device isolation layer pattern formed thereon.

도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 실시예에 의한 불휘발성 메모리 셀의 게이트 전극을 형성하는 방법을 나타내는 공정 순서도이다.3A to 3J are process flowcharts illustrating a method of forming a gate electrode of a nonvolatile memory cell according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 기판 104 : 게이트 산화막100 substrate 104 gate oxide film

108 : 식각저지막 112 : 제1산화막108: etch stop film 112: first oxide film

116 : 제1포토레지스트 패턴 120 : 제1트렌치116: first photoresist pattern 120: first trench

122 : 제1실리콘 질화막 패턴 126 : 제1구조물122: first silicon nitride film pattern 126: first structure

132 : 제2트렌치 136 : 소자분리막132: second trench 136: device isolation film

140 : 플로팅 게이트 144 : 층간유전막140: floating gate 144: interlayer dielectric film

148 : 컨트롤 게이트148: control gate

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 게이트 산화막, 식각저지막 및 제1산화막이 순차적으로 적층되어 있는 기판을 마련한다. 상기 제1산화막에 상기 식각저지막의 표면을 노출시키는 제1트렌치를 형성함으로서 포지티브 기울기를 갖는 제1산화막 패턴들을 형성한다. 상기 제1산화막 패턴들 사이에 존재하는 제1트렌치 내에 질화물을 매몰시켜 제1질화막 패턴을 형성한다. 상기 제1질화막 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 제1산화막 패턴, 식각저지막 및 게이트 산화막 순차적으로 적층된 기판을 소자분리시키기 위한 제2트렌치를 형성한다. 상기 제2트렌치 내에 산화물질을 매몰하여 소자분리 패턴을 형성한다. 그리고, 상기 소자분리막 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 소자분리막 패턴에 의해 노출되는 상기 제1질화막 패턴과 식각저지막 패턴의 일부분을 제거하는 단계를 포함하는 불 휘발성 메모리 셀의 게이트 전극 형성 방법을 제공하는데 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate in which a gate oxide film, an etch stop film, and a first oxide film are sequentially stacked. The first oxide layer patterns having a positive slope are formed by forming a first trench in the first oxide layer exposing the surface of the etch stop layer. Nitride is buried in the first trenches between the first oxide layer patterns to form a first nitride layer pattern. Using the first nitride layer pattern as an etch mask, a second trench is formed to separate the substrates sequentially stacked on the first oxide layer pattern, the etch stop layer, and the gate oxide layer. An oxide material is buried in the second trench to form an isolation pattern. And removing a portion of the first nitride layer pattern and the etch stop layer pattern exposed by the device isolation layer pattern by using the device isolation layer pattern as an etch mask. It is.

그러므로, 상기와 같은 방법으로 형성되는 필드 산화막인 소자 분리막 패턴은 기판 상에서 노출된 부분이 포지티브 프로파일을 갖기 때문에 상기 소자분리막 패턴들 사이에 폴리실리콘 막이 매립될 때 형성되는 폴리실콘막 패턴에는 보이드가 발생되지 않을 뿐만 아니라 폴리실리콘막 패턴의 엣지부가 소자분리막 패턴의 안쪽으로 매립되는 상황이 발생되지 않아 불 휘발성 메모리 셀의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the device isolation film pattern, which is a field oxide film formed by the above method, has a positive profile because portions exposed on the substrate have a positive profile, and voids are generated in the polysilicon film pattern formed when the polysilicon film is buried between the device isolation film patterns. In addition, since the edge portion of the polysilicon layer pattern is not buried inside the device isolation layer pattern, the electrical characteristics of the nonvolatile memory cell may be improved.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 불 휘발성 메모리 셀의 소자분리막 패턴의 형성 방법은 먼저 기판 상에 게이트 산화막, 식각저지막 및 제1산화막을 순차적으로 적층한 후 상기 제1산화막에 엑티브 영역을 정의하는 제1포토레지스트 패턴을 형성한다.In the method of forming a device isolation layer pattern of a nonvolatile memory cell of the present invention, first a gate oxide layer, an etch stop layer, and a first oxide layer are sequentially stacked on a substrate, and then a first photoresist pattern defining an active region in the first oxide layer. To form.

이어서, 상기 제1포토레지스트 패턴을 식각마스크로 이용하여 노출된 상기 제1산화막을 건식식각함으로서 상기 식각저지막의 표면을 노출시키는 제1트렌치를 형성한다. 여기서 상기 제1트렌치에 의해 산기 제1산화막은 포지티브 슬러프를 갖는 제1산화막 패턴들이 형성된다.Subsequently, the first oxide layer is dry-etched using the first photoresist pattern as an etch mask to form a first trench that exposes the surface of the etch stop layer. Here, the first oxide film has first oxide film patterns having a positive slough by the first trench.

그리고, 상기 제1산화막 패턴들 사이에 존재하는 제1트렌치 및 제1산화막 패턴들 상에 제1질화막을 형성한 후 상기 제1산화막 패턴들 상부에 존재하는 제1질화막을 CMP공정을 통하여 제거함으로서 상기 제1트렌치 내부에만 존재하는 제1질화막 패턴을 형성한다.In addition, after the first nitride film is formed on the first trenches and the first oxide film patterns between the first oxide film patterns, the first nitride film on the first oxide film patterns is removed by a CMP process. A first nitride film pattern existing only inside the first trench is formed.

이어서, 상기 제1질화막 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 제1산화막 패턴, 식각저지막 및 게이트 산화막 순차적으로 적층된 기판을 필드 영역과 엑티브 영역으로 구분하기 위한 제2트렌치를 형성한다. 상기 제2트렌치의 형성 방법을 구체적으로 나타내면, 먼저 제1질화막 패턴에 의해 노출되는 상기 제1산화막 패턴, 식각저지막 및 게이트 산화막 순차적으로 건식 식각함으로서 제1질화막 패턴, 제2산화막 패턴, 제1식각저지막 패턴, 게이트 산화막 패턴을 포함하는 제1구조물들을 형성한다. 그리고, 상기 제1구조물들을 식각마스크로 이용하여 상기 기판을 트렌치 식각함으로서 소정의 깊이를 갖는 제2트렌치가 형성된다.Subsequently, using the first nitride layer pattern as an etching mask, a second trench for dividing the substrate sequentially stacked on the first oxide layer pattern, the etch stop layer, and the gate oxide layer into a field region and an active region is formed. In detail, the method of forming the second trench may be performed by first etching the first oxide layer pattern, the etch stop layer, and the gate oxide layer sequentially exposed by the first nitride layer pattern to form the first nitride layer pattern, the second oxide layer pattern, and the first First structures including an etch stop layer pattern and a gate oxide layer pattern are formed. A second trench having a predetermined depth is formed by trench etching the substrate using the first structures as an etching mask.

이후에, 상기 제2트렌치 및 제1구조물 상에 소자분리용 절연물질을 도포하여 상기 제1구조물 상에만 존재하는 절연물질을 CMP공정을 통하여 제거함으로서 상기 제2트렌치 내부에만 존재하는 소자분리막을 형성한다.Thereafter, an isolation material for device isolation is applied on the second trench and the first structure to remove the insulation material existing only on the first structure through a CMP process, thereby forming an isolation layer existing only inside the second trench. do.

이어서, 상기 소자분리막을 소정의 두께로 형성하기 위해 LAL 식각공정을 수행하여 소정의 두께를 갖는 소자분리막 패턴을 형성한다. 그리고, 상기 소자분리막 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 소자분리막 패턴에 의해 노출되는 상기 제1질화막 패턴과 식각저지막 패턴의 일부분이 제거된다.Subsequently, an LAL etching process is performed to form the device isolation film to a predetermined thickness to form a device isolation film pattern having a predetermined thickness. A portion of the first nitride layer pattern and the etch stop layer pattern exposed by the device isolation layer pattern is removed using the device isolation layer pattern as an etching mask.

이로 인해, 상기 기판의 상에 노출되는 소자분리막 패턴은 식각저지막 패턴의 다른 일부분을 포함하고 있기 때문에 이후에 게이트 전극의 폴리막 패턴을 형성할 때 발생되는 보이드 및 스트링거 문제점이 발생되지 않는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, since the device isolation layer pattern exposed on the substrate includes another portion of the etch stop layer pattern, the void and stringer problems occurring when the poly film pattern of the gate electrode is subsequently formed do not occur. You can get it.

이하, 본 발명의 소자 분리막 패턴의 형성 방법이 적용되는 불 휘발성 메모리 셀의 게이트 전극 형성 방법을 일 실시예를 통하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of forming a gate electrode of a nonvolatile memory cell to which the method of forming an isolation layer pattern according to the present invention is applied will be described with reference to one embodiment.

도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 실시예에 의한 불휘발성 메모리 장치의 게이트전극 구조물을 형성하는 방법을 나타내는 공정 순서도이다.3A to 3J are flowcharts illustrating a method of forming a gate electrode structure of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 먼저, 반도체 기판(100) 상에 게이트 산화막(104), 식각저지막(108) 및 제1산화막(112)을 순차적으로 형성한다.Referring to FIG. 3A, first, a gate oxide film 104, an etch stop film 108, and a first oxide film 112 are sequentially formed on a semiconductor substrate 100.

상기 기판(100) 상에 형성되는 게이트 산화막(104)은 실리콘 산화막을 40 내지 100Å 두께로 형성되고, 상기 게이트 산화막(102) 상에 형성되는 식각저지막(104)은 실리콘 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법으로 약 100 내지 500Å의 두께로 형성되며, 상기 제1산화막은 식각저지막 상에 산화물질을 열적 산화 또는 플라즈마-증대 화학 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PE-CVD)방법으로 약 1500 내지 4000Å의 두께로 형성된다.The gate oxide film 104 formed on the substrate 100 has a silicon oxide film having a thickness of 40 to 100 Å, and the etch stop film 104 formed on the gate oxide film 102 has a low pressure chemical vapor deposition of silicon nitride. (LPCVD) is formed to a thickness of about 100 ~ 500Å, the first oxide film is a thermal oxidation or plasma-enhanced chemical vapor deposition (PE-CVD) method of oxidizing the oxide on the etch stop layer To about 1500 to 4000 mm in thickness.

이어서, 상기 제1산화막(112)의 표면에 포토레지스트를 균일한 두께로 도포하여 포토레지스트 막(도시하지 않음)을 형성한 후 상기 포토레지스트 막에 통상의 사진식각 공정을 수행함으로서 기판의 엑티브 영역을 정의하는 제1포지스트 패턴(116)을 형성한다. 여기서, 상기 제1포토레지스트 패턴은 제1식각 마스크 패턴이다.Subsequently, a photoresist film (not shown) is formed by applying a photoresist on the surface of the first oxide film 112 with a uniform thickness, and then a photolithography process is performed on the photoresist film to thereby form an active region of the substrate. A first positive pattern 116 is defined. Here, the first photoresist pattern is a first etching mask pattern.

도 3b를 참조하면, 제1포토레지스트 패턴(116)을 식각마스크로 이용하여 상기 제1포토레지스트 패턴에 의해 노출된 상기 제1산화막(112)을 제1건식 식각함으로서 상기 식각저지막(108)의 표면을 노출시키는 제1트렌치(120)를 형성된다. 여기서, 상기 제1산화막(112)에 형성된 제1트렌치(120)로 인해 상기 제1산화막(112)은 포지티브 슬러프를 갖는 제1산화막 패턴들(112a)로 형성된다.Referring to FIG. 3B, the etch stop layer 108 is formed by first dry etching the first oxide layer 112 exposed by the first photoresist pattern using the first photoresist pattern 116 as an etching mask. A first trench 120 is formed to expose the surface of the first trench 120. Here, the first oxide layer 112 is formed of first oxide layer patterns 112a having a positive slope due to the first trenches 120 formed in the first oxide layer 112.

이어서, 상기 제1산화막 패턴(112a)들 상에 위치한 제1포토레지스트 패턴(116)은 플라즈마 에싱 또는 황산 스트립 공정을 수행함으로서 제거된다.Subsequently, the first photoresist pattern 116 positioned on the first oxide layer patterns 112a is removed by performing a plasma ashing or sulfuric acid strip process.

도 3c를 참조하면, 상기 제1산화막 패턴(112a)들 사이에 형성되어 있는 제1트렌치(120) 내에 실리콘 질화물이 매립될 수 있도록 상기 제1산화막 패턴(112a)들 상에 제1실리콘 질화막(도시하지 않음)을 형성한다.Referring to FIG. 3C, a first silicon nitride layer may be formed on the first oxide layer patterns 112a such that silicon nitride may be buried in the first trenches 120 formed between the first oxide layer patterns 112a. Not shown).

이어서, 상기 제1산화막 패턴(112a)들 상부에 존재하는 제1실리콘 질화막을 화학적 기계연마 공정(CMP)공정을 통하여 제거함으로서 상기 제1트렌치(120) 내부에만 존재하는 도 3a 내지 도 3i는 본 발명의 실시예에 의한 불휘발성 메모리 장치의 게이트전극 구조물을 형성하는 방법을 나타내는 공정 순서도이다.(124)이 형성된다.3A to 3I present only in the first trench 120 by removing the first silicon nitride layer existing on the first oxide layer patterns 112a through a chemical mechanical polishing process (CMP) process. A process flow chart illustrating a method of forming a gate electrode structure of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

도 3d 및 3e를 참조하면, 상기 제1실리콘 질화막 패턴(124)을 식각마스크로 이용하여 상기 제1산화막 패턴(112a), 식각저지막(108) 게이트 산화막(104) 및 기판을 순차적으로 제2건식식각함으로서 기판(100)을 소자분리시키기 위한 제2트렌치(132)가 형성된다.3D and 3E, the first oxide layer pattern 112a, the etch stop layer 108, the gate oxide layer 104, and the substrate are sequentially formed using the first silicon nitride layer pattern 124 as an etching mask. By dry etching, a second trench 132 is formed to separate the substrate 100.

상기 제2트렌치(130)의 형성 방법을 구체적으로 나타내면, 먼저 제1실리콘 질화막 패턴(124a)에 의해 노출되는 상기 제1산화막 패턴(112a), 식각저지막(108), 게이트 산화막(104)을 순차적으로 건식식각함으로서 제1실리콘 질화막 패턴(124a), 제2산화막 패턴(112b), 제1식각저지막 패턴(108a), 게이트 산화막 패턴(104a)들이 포함되어 있는 제1구조물들(126)이 형성된다.In detail, a method of forming the second trench 130 may be described. First, the first oxide pattern 112a, the etch stop layer 108, and the gate oxide layer 104 are exposed by the first silicon nitride layer pattern 124a. By sequentially dry etching, the first structures 126 including the first silicon nitride layer pattern 124a, the second oxide layer pattern 112b, the first etch stop layer pattern 108a, and the gate oxide layer pattern 104a may be formed. Is formed.

그리고, 상기 제1구조물(126)들을 식각마스크로 이용하여 상기 제1구조물들(126)에 의해 노출된 기판(100)을 식각함으로서 소정의 깊이를 갖는 리세스(130)가 형성된다. 이로 인해, 제2트렌치(132)는 제1구조물(126)들 사이에 위치한 개구부(128)와 기판(100)에 형성된 리세스(130)로 이루어진다.In addition, a recess 130 having a predetermined depth is formed by etching the substrate 100 exposed by the first structures 126 using the first structures 126 as an etching mask. As a result, the second trench 132 includes an opening 128 disposed between the first structures 126 and a recess 130 formed in the substrate 100.

도 3f 및 3g를 참조하면, 제1구조물(126)들 사이에 위치한 제2트렌치(132) 내에 소자분리용 절연물질이 매몰될 수 있도록 상기 결과물에 소자분리용 절연막(도시하지 않음)을 도포한다. 여기서 상기 소자분리용 절연막은 SOG(Spin On glass), USG(Undoped Silicate Glass), BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass), PSG(Phosphor Silicate Glass), PE-TEOS(Plasma Enhanced Tatra Ethyl Otho Silicate) 및 유동성 산화막(Flowable Oxide)등으로 이루어진 산화막 등으로 이루어진 군에서 어느 하나를 사용할 수 있다.Referring to FIGS. 3F and 3G, an insulating film (not shown) is applied to the resultant material so that the insulating material for isolation may be buried in the second trench 132 disposed between the first structures 126. . The insulating film for device isolation may include spin on glass (SOG), undoped silicate glass (USG), boron phosphorus silicate glass (BPSG), phosphosilicate glass (PSG), plasma enhanced tatra ethyl thosilicate (PE-TEOS), and a flowable oxide film. Any one of the group consisting of an oxide film made of (Flowable Oxide) and the like can be used.

이어서, 상기 제1구조물(126) 상에만 존재하는 소자분리용 절연막(도시하지 않음)에 CMP공정을 수행함으로서 상기 제2트렌치(132) 내부에만 존재하는 소자분리막(136)을 형성된다.Subsequently, a CMP process is performed on an isolation layer (not shown) existing only on the first structure 126 to form an isolation layer 136 existing only inside the second trench 132.

그리고, 상기 소자분리막(136)의 두께를 조정하기 위해 LAL 식각공정을 수행하여 소정의 두께를 갖는 소자분리막 패턴(136a)이 형성된다. 이때 상기 LAL 식각공정으로 인해 상기 제1구조물에 포함되어 있는 제2산화막 패턴(112b)의 일부분이 식각되어 제2산화막 패턴조각(112c)이 형성된다.In addition, an LAL etching process is performed to adjust the thickness of the device isolation layer 136, thereby forming a device isolation layer pattern 136a having a predetermined thickness. At this time, a part of the second oxide pattern 112b included in the first structure is etched by the LAL etching process to form a second oxide pattern piece 112c.

도 3h를 참조하면, 상기 소자분리막 패턴(136a) 및 제2산화막 패턴 조각(112c)을 식각마스크로 사용하여 상기 소자분리막 패턴(136a)에 의해 노출되는 상기 제1실리콘 질화막 패턴(124)과 식각저지막 패턴(108a)의 일부분을 제거한다. 이로 인해, 상기 기판의 상에 노출되는 소자분리막 패턴(136a)의 일 측면에는 제2산화막 패턴 조각(112c) 및 제1식각저지막 패턴(108a)의 일부분인 제1식각저지막 패턴 조각(108b)을 포함하고 있기 때문에 기판상에 노출된 소자분리막 패턴의 프로파일은 양의 슬러프를 갖게된다.Referring to FIG. 3H, the first silicon nitride layer pattern 124 exposed by the device isolation layer pattern 136a is etched using the device isolation layer pattern 136a and the second oxide layer pattern piece 112c as an etching mask. A portion of the blocking film pattern 108a is removed. As a result, one side of the device isolation layer pattern 136a exposed on the substrate may include a portion of the second oxide layer pattern 112c and a portion of the first etch stop layer pattern 108a. ), The profile of the device isolation layer pattern exposed on the substrate has a positive slough.

도 3i를 참조하면, 상기 소자분리막 패턴(136a)들 사이에 위치한 제1구조물에 포함된 제1질화막 패턴(124)이 제거된 공간(도시하지 않음)에 폴리실리콘이 매몰될 수 있도록 상기 결과물 상에 제1폴리실리콘막(도시하지 않음)을 형성한다. 이후 통상적인 사진식각 공정을 수행하여 소자분리막 패턴(136) 상에 존재하는 제1폴리실리콘막을 부분적으로 제거함으로서 보이드가 발생되지 않는 플로팅 게이트(140)가 형성된다. 이렇게 형성된 플로팅 게이트(140)들은 이웃하는 셀의 플로팅 게이트들과 서로 분리된다.Referring to FIG. 3I, the polysilicon may be buried in a space (not shown) in which the first nitride layer pattern 124 included in the first structure disposed between the device isolation layer patterns 136a is removed. A first polysilicon film (not shown) is formed in the film. Thereafter, a floating gate 140 in which no void is generated is formed by partially removing the first polysilicon layer on the device isolation layer pattern 136 by performing a conventional photolithography process. The floating gates 140 thus formed are separated from each other with floating gates of neighboring cells.

도 3j를 참조하면, 이어서, 플로팅 게이트(140) 상에 ONO로 이루어진 층간유전막 패턴(144) 및 컨트롤 게이트(148) 순차적으로 형성함으로서 불 휘발성 메모리 셀의 스택형 게이트 전극 구조물이 형성된다.Referring to FIG. 3J, a stacked gate electrode structure of a nonvolatile memory cell is formed by sequentially forming the interlayer dielectric film pattern 144 and the control gate 148 made of ONO on the floating gate 140.

상기 게이트 전극 구조물의 형성 방법을 구체적으로 나타내면, 먼저 플로팅 게이트를 포함하는 결과물의 전면에 층간유전막을 형성한다. 상기 층간유전막의 형성방법은 화학 기상 증착(low pressure chemical vapor deposition; LPCVD)공정을 수행하여 약 20 내지 80Å의 두께를 갖는 제1실리콘 산화막을 증착한다. 이어서, 상기 제1실리콘 산화막 상에 약 20 내지 100Å 두께의 질화막을 증착한 후 질화막 상에 약 20 내지 70Å 두께의 제2실리콘 산화막을 증착함으로서 ONO으로 이루어진 층간유전막을 형성한다.Referring to the method of forming the gate electrode structure in detail, first, an interlayer dielectric film is formed on the entire surface of the resultant including the floating gate. The interlayer dielectric film is formed by depositing a first silicon oxide film having a thickness of about 20 to about 80 kPa by performing a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) process. Subsequently, a nitride film having a thickness of about 20 to 100 GPa is deposited on the first silicon oxide film, and a second silicon oxide film having a thickness of about 20 to 70 GPa is deposited on the nitride film to form an interlayer dielectric film made of ONO.

이어서, 상기 층간유전막 상에 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막을 형성한다. 상기 제2폴리실리콘막은 N+형으로 도핑된 폴리실리콘층(114)과 텅스텐 실리사이드(WSix), 티타늄 실리사이드(TiSix) 및 탄탈륨 실리사이드(TaSix)와 같은 금속 실리사이드층으로 구성되어 있다.Subsequently, a second polysilicon film for a control gate is formed on the interlayer dielectric film. The second polysilicon layer is composed of a polysilicon layer 114 doped with N + type and a metal silicide layer such as tungsten silicide (WSix), titanium silicide (TiSix), and tantalum silicide (TaSix).

그리고, 상기 제2도전층 상에 게이트 전극 구조물을 형성하기 위해 하드마스크 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 층간유전막 및 제2폴리실리콘막을 순차적으로 식각함으로서 플로팅 게이트(140), 층간유전막 패턴(144) 및 컨트롤 게이트(148)가 순차적으로 적층되어 있는 불 휘발성 메모리 셀의 게이트 전극 구조물이 형성된다.In order to form a gate electrode structure on the second conductive layer, the interlayer dielectric layer and the second polysilicon layer are sequentially etched using a hard mask pattern as an etching mask to form the floating gate 140 and the interlayer dielectric layer pattern 144. And a gate electrode structure of the nonvolatile memory cell in which the control gates 148 are sequentially stacked.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면,상기와 같은 방법으로 형성되는 필드 산화막인 소자 분리막 패턴은 기판 상에서 노출된 부분이 포지티브 프로파일을 갖기 때문에 상기 소자분리막 패턴들 사이에 폴리실리콘 막이 매립될 때 형성되는 폴리실콘막 패턴에는 보이드가 발생되지 않을 뿐만 아니라 폴리실리콘막 패턴의 엣지부가 소자분리막 패턴의 안쪽으로 매립되는 상황이 발생되지 않아 불 휘발성 메모리 셀의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the device isolation film pattern, which is a field oxide film formed by the above method, has a positive profile on the exposed part on the substrate, so that the polysilicon film is formed when the polysilicon film is buried between the device isolation film patterns. Not only voids are generated in the silicon layer pattern, but a situation in which the edge portion of the polysilicon layer pattern is embedded in the device isolation layer pattern does not occur, thereby improving electrical characteristics of the nonvolatile memory cell.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.

Claims (6)

(a) 게이트 산화막, 식각저지막 및 제1산화막이 순차적으로 적층되어 있는 기판을 마련하는 단계;(a) preparing a substrate in which a gate oxide film, an etch stop film, and a first oxide film are sequentially stacked; (b) 상기 제1산화막에 상기 식각저지막의 표면을 노출시키는 제1트렌치를 형성함으로서 포지티브 기울기를 갖는 제1산화막 패턴들을 형성하는 단계;(b) forming first oxide layer patterns having a positive slope by forming a first trench in the first oxide layer to expose a surface of the etch stop layer; (c) 상기 제1산화막 패턴들 사이에 존재하는 제1트렌치 내에 질화물을 매몰시켜 제1질화막 패턴을 형성하는 단계;(c) embedding nitride in the first trenches present between the first oxide film patterns to form a first nitride film pattern; (d) 상기 제1질화막 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 제1산화막 패턴, 식각저지막 및 게이트 산화막 순차적으로 적층된 기판을 소자분리시키기 위한 제2트렌치를 형성하는 단계;(d) forming a second trench for isolating devices sequentially stacked on the first oxide layer pattern, the etch stop layer, and the gate oxide layer using the first nitride layer pattern as an etching mask; (e) 상기 제2트렌치 내에 산화물질을 매몰하여 소자분리 패턴을 형성하는 단계;(e) embedding an oxide material in the second trench to form an isolation pattern; (f) 상기 소자분리막 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 소자분리막 패턴에 의해 노출되는 상기 제1질화막 패턴과 식각저지막 패턴을 제거하는 단계; 및removing the first nitride layer pattern and the etch stop layer pattern exposed by the device isolation layer pattern by using the device isolation layer pattern as an etching mask; And (g) 상기 소자분리막 패턴 사이에 폴리실리콘이 매몰되도록 폴리실리콘막을 증착하는 단계를 포함하는 불 휘발성 메모리 셀의 게이트 전극 형성 방법.(g) depositing a polysilicon layer to bury the polysilicon between the device isolation layer patterns. 제1항에 있어서, 상기 식각저지막은 실리콘 질화막이 100 내지 500Å의 두께로 도포되어 형성되고, 상기 제1산화막은 실리콘 산화막이 1500 내지 4000Å의 두께로 도포되어 형성되는 것을 특징으로 하는 불 휘발성 메모리 셀의 게이트 전극 형성 방법.The nonvolatile memory cell of claim 1, wherein the etch stop layer is formed by applying a silicon nitride layer to a thickness of 100 to 500 GPa, and the first oxide layer is formed by applying a silicon oxide layer to a thickness of 1500 to 4000 GPa. Method of forming a gate electrode. 제1항에 있어서, 제1산화막 패턴의 형성 방법은,The method of claim 1, wherein the method of forming the first oxide film pattern includes: 상기 게이트 산화막, 식각저지막 및 제1산화막이 순차적으로 적층되어 있는 기판 상에 활성 영역을 정의하는 제1포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Forming a first photoresist pattern defining an active region on the substrate on which the gate oxide film, the etch stop film, and the first oxide film are sequentially stacked; 상기 제1포토레지스트 패턴을 식각마스크로 이용하여 기판의 엑티브 영역에 해당하는 제1산화막을 상기 식각저지막의 상면이 노출되도록 건식식각하는 단계; 및Dry etching the first oxide layer corresponding to the active region of the substrate by using the first photoresist pattern as an etching mask to expose an upper surface of the etch stop layer; And 상기 제1포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불 휘발성 메모리 셀의 게이트 전극 형성 방법.Removing the first photoresist pattern; and forming a gate electrode of the nonvolatile memory cell. 제1항에 있어서, 상기 제2트렌치의 형성 방법은The method of claim 1, wherein the second trench is formed. 상기 제1질화막 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 질화막 패턴에 의해 노출되는 상기 제1산화막 패턴, 식각저지막 및 게이트 산화막 순차적으로 제1식각함으로서 기판의 표면을 노출시키며 제1질화막 패턴, 제2산화막 패턴, 제1식각저지막 패턴, 게이트 산화막 패턴을 포함하는 제1구조물들을 형성하는 단계; 및By using the first nitride layer pattern as an etching mask, the first oxide layer pattern, the etch stop layer, and the gate oxide layer exposed by the nitride layer pattern are sequentially etched to expose the surface of the substrate and to expose the first nitride layer pattern and the second oxide layer. Forming first structures including a pattern, a first etch stop layer pattern, and a gate oxide layer pattern; And 상기 제1구조물들을 식각마스크로 이용하여 상기 제1구조물들에 의해 노출된 기판에 소정의 깊이를 갖는 리세스가 형성되도록 제2식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불 휘발성 메모리 셀의 게이트 전극 형성 방법.And etching the gate electrode of the nonvolatile memory cell by using the first structures as an etching mask to form a recess having a predetermined depth in the substrate exposed by the first structures. Forming method. 제4항에 있어서, 상기 소자 분리막 패턴의 형성 방법은,The method of claim 4, wherein the device isolation layer pattern is formed thereon. 상기 제1구조물들 사이에 위치한 제2트렌치 내에 산화물질을 매몰시키면서 상기 제1구조물 상에 소자분리막을 형성하는 단계; 및Forming an isolation layer on the first structure while burying an oxide material in a second trench positioned between the first structures; And 상기 제1구조물 상에 존재하는 소자분리막에 화학적 기계연마 공정을 수행함으로서 상기 제1구조물 사이에 존재하는 소자분리막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 불 휘발성 메모리 셀의 게이트 전극 형성 방법.And forming a device isolation layer pattern between the first structures by performing a chemical mechanical polishing process on the device isolation layer existing on the first structure. 제1항에 있어서, 상기 제1질화막 패턴 및 식각저지막 패턴은 인산 스트립 공정으로 인해 제거되는 것을 특징으로 하는 불 휘발성 메모리 셀의 게이트 전극 형성 방법.The method of claim 1, wherein the first nitride layer pattern and the etch stop layer pattern are removed by a phosphate strip process.
KR10-2002-0080611A 2002-12-17 2002-12-17 method of forming gate electrode in Non-Volatile Memory cell KR100452274B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0080611A KR100452274B1 (en) 2002-12-17 2002-12-17 method of forming gate electrode in Non-Volatile Memory cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0080611A KR100452274B1 (en) 2002-12-17 2002-12-17 method of forming gate electrode in Non-Volatile Memory cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040054051A KR20040054051A (en) 2004-06-25
KR100452274B1 true KR100452274B1 (en) 2004-10-08

Family

ID=37347184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0080611A KR100452274B1 (en) 2002-12-17 2002-12-17 method of forming gate electrode in Non-Volatile Memory cell

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100452274B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040054051A (en) 2004-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7256091B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device with a self-aligned polysilicon electrode
CN110061001B (en) Semiconductor element and manufacturing method thereof
KR100520846B1 (en) Method of forming floating gate and method of manufacturing non-volatile memory device using the same
TWI582841B (en) Method for fabricating transistor gate and semiconductor device comprising transistor gate
KR100672153B1 (en) Method for fabricating semiconductor device having tungsten gate electrode
JP2005175420A (en) Method of manufacturing nand flash element
JP2005064506A (en) Self-aligned 1-bit sonos cell and forming method therefor
KR20110138521A (en) Methods of forming patterns and methods of manufacturing semiconductor devices using the same
KR20010003086A (en) Method for forming floating gates
JP2008091368A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR20020096610A (en) Non-volatile memory device having floating gate and Method of manufacturing the same
KR20070118348A (en) Method of manufacturing a non-volatile memory device
US7179744B2 (en) Method for fabricating semiconductor device
KR20010065285A (en) Method of manufacturing a flash memory cell
US8963220B2 (en) Shallow trench isolation for a memory
KR100452274B1 (en) method of forming gate electrode in Non-Volatile Memory cell
KR101034407B1 (en) Nonvolatile memory device and manufacturing method of the same
KR100554835B1 (en) Method of manufacturing a flash device
US20080197402A1 (en) Methods of Forming Nonvolatile Memory Devices and Memory Devices Formed Thereby
KR100691484B1 (en) Method for fabricating plug in semiconductor device
KR100840791B1 (en) Method of Forming Gate electrode in non-volatile memory device
KR100418090B1 (en) Method for manufacturing a semiconductor device
KR100471411B1 (en) Method for fabricating semiconductor device with improved reduction of seam
KR100910868B1 (en) Method for fabrication of semiconductor device
KR100624947B1 (en) Flash memory device and method of manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee