KR100660548B1 - Non-volatile memory device and method of forming the same - Google Patents

Non-volatile memory device and method of forming the same Download PDF

Info

Publication number
KR100660548B1
KR100660548B1 KR1020050018796A KR20050018796A KR100660548B1 KR 100660548 B1 KR100660548 B1 KR 100660548B1 KR 1020050018796 A KR1020050018796 A KR 1020050018796A KR 20050018796 A KR20050018796 A KR 20050018796A KR 100660548 B1 KR100660548 B1 KR 100660548B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
floating gate
layer
gate
recessed region
forming
Prior art date
Application number
KR1020050018796A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20060097902A (en
Inventor
강대웅
장성남
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 KR1020050018796A priority Critical patent/KR100660548B1/en
Publication of KR20060097902A publication Critical patent/KR20060097902A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100660548B1 publication Critical patent/KR100660548B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/30Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates 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
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/311Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/40Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the peripheral circuit region

Landscapes

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

Abstract

비휘발성 메모리 소자 및 그 형성 방법을 제공한다. 이 소자는 부유 게이트의 상부면이 이중으로 굴곡진 것을 특징으로 한다. 이로써 부유 게이트가 제어게이트와 중첩되는 면적이 매우 넓어져 커플링비가 증대된다. 따라서 부유 게이트의 높이를 낮출지라도, 상기 굴곡에 의해 면적이 넓어지므로, 증가된 커플링비에 의해 프로그램 효율이 증가된다. 또한 상기 부유 게이트의 일 측벽이 상기 소자분리막의 일 측벽과 정렬되므로 오정렬이 발생하지 않아 기판의 손상이 없으며 이로써 반도체 소자의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. A nonvolatile memory device and a method of forming the same are provided. This device is characterized in that the upper surface of the floating gate is bent in double. As a result, the area where the floating gate overlaps with the control gate becomes very large, thereby increasing the coupling ratio. Therefore, even if the height of the floating gate is lowered, the area is enlarged by the bending, so that the program efficiency is increased by the increased coupling ratio. In addition, since one sidewall of the floating gate is aligned with one sidewall of the device isolation layer, misalignment does not occur, thereby damaging the substrate, thereby improving reliability of the semiconductor device.

비휘발성 메모리 소자. Nonvolatile Memory Device.

Description

비휘발성 메모리 장치 및 그 형성 방법{Non-volatile memory device and method of forming the same}Non-volatile memory device and method of forming the same

도 1 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 형성하는 방법을 순차적으로 나타내는 공정 단면도이다. 1 to 6 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of forming a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 형성된 비휘발성 메모리 장치의 단면도이다. 7 is a cross-sectional view of a nonvolatile memory device formed in accordance with another embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 형성된 비휘발성 메모리 장치의 단면도이다.  8 is a cross-sectional view of a nonvolatile memory device formed in accordance with another embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 소자 및 그 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비휘발성 메모리 장치 및 그 형성 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor device and a method of forming the same, and more particularly, to a nonvolatile memory device and a method of forming the same.

플래쉬 메모리 소자와 같은 비휘발성 메모리 소자는 데이타를 저장하기 위한 부유 게이트와, 프로그램, 읽기 및 소거 기능을 위한 제어 게이트를 구비한다. 비휘발성 메모리 소자는 상기 게이트들의 구조상 스플리트(split) 게이트형과 스택(stack) 게이트형으로 나뉠 수 있다. Nonvolatile memory devices, such as flash memory devices, have floating gates for storing data and control gates for program, read, and erase functions. The nonvolatile memory device may be divided into a split gate type and a stack gate type due to the structure of the gates.

한편, 반도체 소자의 고집적화로 부유 게이트들 간의 간격도 좁아지고 있다. 이에 의해 부유 게이트들 간의 커플링 비도 커지고 상호간의 커플링으로 인해 프로그램 동작등에서 오작동이 발생된다. 이를 방지하기 위한 하나의 방법으로 부유 게이트의 높이를 낮추는 것이 제시되었다. 그러나, 상기 부유 게이트의 높이를 낮추게되면, 제어게이트와 상기 부유 게이트간의 커플링되는 면적이 작아져 커플링 비가 낮아져 프로그램 효율이 떨어지게 된다. On the other hand, the gap between the floating gates is also narrowed due to high integration of semiconductor devices. As a result, the coupling ratio between the floating gates increases, and a malfunction occurs in the program operation due to the mutual coupling. One way to prevent this is to lower the height of the floating gate. However, if the height of the floating gate is lowered, the area coupled between the control gate and the floating gate is reduced, so that the coupling ratio is lowered, thereby decreasing program efficiency.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 부유 게이트들 간의 커플링 비를 낮추어 소자의 오작동을 방지하는 동시에 프로그램 효율을 높일 수 있는 비휘발성 메모리 소자 및 그 형성 방법을 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a nonvolatile memory device and a method of forming the same, which can reduce the coupling ratio between floating gates, prevent malfunction of the device, and increase program efficiency. .

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 비휘발성 메모리 소자는 반도체 기판에 위치하여 활성 영역을 한정하는 소자분리막; 상기 활성 영역 상에 위치하는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 위치하는 부유 게이트; 상기 부유 게이트 상에 위치하는 제어 게이트; 및 상기 제어게이트와 상기 부유 게이트 사이에 개재되는 게이트 층간절연막을 구비하되, 상기 부유 게이트의 상부면는 복수개의 리세스된 영역들을 구비하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a nonvolatile memory device, comprising: an isolation layer disposed on a semiconductor substrate to define an active region; A gate insulating layer on the active region; A floating gate positioned on the gate insulating layer; A control gate positioned on the floating gate; And an interlayer insulating film interposed between the control gate and the floating gate, wherein an upper surface of the floating gate includes a plurality of recessed regions.

상기 리세스된 영역들은, 적어도 제 1 리세스된 영역; 및 상기 제 1 리세스된 영역 보다 좁은 폭을 갖으며 상기 제 1 리세스된 영역의 바닥에 형성되는 제 2 리세스된 영역을 구비할 수 있다. 상기 제 1 리세스된 영역의 측벽은 경사지거나 수직일 수 있다. 상기 제 2 리세스된 영역의 측벽은 경사지거나 수직일 수 있다. 상기 소자분리막의 일측벽은 상기 부유 게이트의 일측벽과 정렬될 수 있다. The recessed regions may include at least a first recessed region; And a second recessed region having a narrower width than the first recessed region and formed at the bottom of the first recessed region. Sidewalls of the first recessed region may be inclined or vertical. Sidewalls of the second recessed region may be inclined or vertical. One side wall of the device isolation layer may be aligned with one side wall of the floating gate.

상기 비휘발성 메모리 소자는 다음과 같은 방법으로 형성될 수 있다. 먼저, 반도체 기판에 소자분리막을 형성하여 활성 영역을 한정한다. 상기 활성 영역 상에 게이트 절연막을 형성한다. 상기 게이트 절연막 상에 부유 게이트막을 형성한다. 상기 부유 게이트막의 상부를 패터닝하여 복수개의 리세스된 영역들을 형성한다. 게이트 층간절연막 및 제어게이트막을 형성한다. 그리고, 상기 제어게이트막, 상기 게이트 층간절연막 및 상기 부유게이트막을 차례대로 패터닝하여 부유 게이트와 제어 게이트를 형성한다. The nonvolatile memory device may be formed by the following method. First, an isolation layer is formed on a semiconductor substrate to define an active region. A gate insulating film is formed on the active region. A floating gate film is formed on the gate insulating film. The upper portion of the floating gate layer is patterned to form a plurality of recessed regions. A gate interlayer insulating film and a control gate film are formed. The control gate layer, the gate interlayer insulating layer, and the floating gate layer are sequentially patterned to form a floating gate and a control gate.

상기 방법에 있어서, 복수개의 상기 리세스된 영역들은 다음과 같이 형성될 수 있다. 먼저, 상기 부유 게이트막을 일부 노출시키는 마스크 패턴을 상기 부유 게이트막 상에 형성한다. 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 부유 게이트막을 식각하여 상기 부유 게이트막 상에 제 1 폭을 갖는 제 1 리세스된 영역을 형성한다. 상기 마스크 패턴의 측벽 및 상기 제 1 리세스된 영역의 측벽을 덮는 스페이서를 형성한다. 상기 마스크 패턴과 상기 스페이서를 식각마스크로 이용하여 상기 리세스된 영역의 바닥의 상기 부유 게이트막을 식각하여 상기 부유 게이트막 상에 제 2 폭을 갖는 제 2 리세스된 영역을 형성한다. In the method, a plurality of the recessed regions may be formed as follows. First, a mask pattern for partially exposing the floating gate layer is formed on the floating gate layer. The floating gate layer is etched using the mask pattern as an etching mask to form a first recessed region having a first width on the floating gate layer. A spacer is formed to cover sidewalls of the mask pattern and sidewalls of the first recessed region. The floating gate layer on the bottom of the recessed region is etched using the mask pattern and the spacer as an etching mask to form a second recessed region having a second width on the floating gate layer.

상기 비휘발성 메모리 장치는 다음과 같은 방법으로 형성될 수 있다. 먼저, 반도체 기판 상에 제 1 마스크 패턴을 형성한다. 상기 제 1 마스크 패턴을 이용하여 상기 반도체 기판을 식각하여 트렌치를 형성한다. 소자분리절연막을 형성하여 상기 트렌치를 채우고 평탄화하여 상기 제 1 마스크 패턴을 노출시킨다. 상기 제 1 마스크 패턴을 제거하여 상기 소자분리절연막들 사이의 상기 반도체 기판을 노출시킨다. 상기 노출된 반도체 기판의 표면에 게이트 절연막을 형성한다. 부유 게이트막을 형성하여 상기 반도체 기판 상의 상기 소자분리절연막들 사이를 채운다. 상기 부유 게이트막을 평탄화식각하여 상기 소자분리절연막을 노출시키되, 상기 소자분리절연막들 사이에 부유 게이트막 패턴을 형성한다. 상기 부유 게이트막 패턴을 일부 노출시키는 제 1 폭의 제 1 개구부를 구비하는 제 2 마스크 패턴을 형성한다. 상기 제 2 마스크 패턴을 이용하여 상기 부유 게이트막 패턴을 식각하여 제 1 리세스된 영역을 형성한다. 상기 제 2 마스크 패턴의 측벽 및 상기 제 1 리세스된 영역의 측벽을 덮되 상기 제 1 리세스된 영역의 바닥을 일부 노출시키는 마스크 스페이서를 형성한다. 상기 제 2 마스크 패턴 및 상기 마스크 스페이서를 식각마스크로 이용하여 상기 부유 게이트막 패턴을 식각하여 제 2 리세스된 영역을 형성한다. 상기 소자분리막절연막을 식각하여 상기 부유 게이트막 패턴의 측벽을 노출시킨다. 상기 제 2 마스크 패턴 및 상기 마스크 스페이서를 제거하고, 게이트 층간절연막과 제어게이트막을 콘포말하게 적층한다. 그리고, 상기 게이트 층간절연막과 상기 제어게이트막 및 상기 부유 게이트막 패턴을 순차적으로 식각하여 차례로 적층된 부유 게이트, 게이트 층간절연막 패턴 및 제어 게이트를 형성한다. The nonvolatile memory device may be formed by the following method. First, a first mask pattern is formed on a semiconductor substrate. The semiconductor substrate is etched using the first mask pattern to form trenches. A device isolation insulating layer is formed to fill and planarize the trench to expose the first mask pattern. The first mask pattern is removed to expose the semiconductor substrate between the device isolation insulating layers. A gate insulating film is formed on the exposed surface of the semiconductor substrate. A floating gate film is formed to fill between the device isolation insulating films on the semiconductor substrate. The floating gate layer is planarized to expose the device isolation insulating layer, and a floating gate layer pattern is formed between the device isolation insulating layers. A second mask pattern having a first opening having a first width that partially exposes the floating gate layer pattern is formed. The floating gate layer pattern is etched using the second mask pattern to form a first recessed region. A mask spacer is formed to cover sidewalls of the second mask pattern and sidewalls of the first recessed area, and partially expose a bottom of the first recessed area. The floating gate layer pattern is etched using the second mask pattern and the mask spacer as an etch mask to form a second recessed region. The device isolation layer insulating layer is etched to expose sidewalls of the floating gate layer pattern. The second mask pattern and the mask spacer are removed, and a gate interlayer insulating film and a control gate film are conformally stacked. The gate interlayer insulating film, the control gate film, and the floating gate film pattern are sequentially etched to form a floating gate, a gate interlayer insulating film pattern, and a control gate stacked in this order.

상기 제 1 리세스된 영역의 측벽은 경사지거나 수직인 프로파일을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 제 2 리세스된 영역의 측벽은 경사지거나 수직인 프로파일을 갖도록 형성될 수 있다. Sidewalls of the first recessed region may be formed to have an inclined or vertical profile. Sidewalls of the second recessed region may be formed to have an inclined or vertical profile.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.  Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. In addition, where a layer is said to be "on" another layer or substrate, it may be formed directly on the other layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.

도 1 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 형성하는 방법을 순차적으로 나타내는 공정 단면도이다.  1 to 6 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of forming a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 반도체 기판(1) 상에 패드 산화막(3)을 형성하고 그 위에 제 1 마스크 패턴(5)을 형성한다. 상기 패드 산화막(3)은 예를 들면 열산화막으로 형성할 수 있다. 상기 제 1 마스크 패턴(5)은 예를 들면 질화막 그리고/또는 MTO(Medium temperature oxide)등으로 예를 들면 1400Å의 두께로 형성할 수 있다. 상기 제 1 마스크 패턴(5)을 식각 마스크로 이용하여 상기 패드 산화막(3) 및 상기 반도체 기판(1)의 소정부분을 식각하여 트렌치(7)를 형성한다. Referring to FIG. 1, a pad oxide film 3 is formed on a semiconductor substrate 1 and a first mask pattern 5 is formed thereon. The pad oxide film 3 may be formed of, for example, a thermal oxide film. The first mask pattern 5 may be formed of, for example, a nitride film and / or a medium temperature oxide (MTO) to a thickness of, for example, 1400 kPa. The trench 7 is formed by etching the pad oxide layer 3 and a predetermined portion of the semiconductor substrate 1 by using the first mask pattern 5 as an etching mask.

도 2를 참조하면, 소자분리절연막(9)을 적층하여 상기 트렌치(7) 안을 채우고 평탄화하여 상기 제 1 마스크 패턴(5)을 노출시킨다. 그리고 노출된 상기 제 1 마스크 패턴(5)과 상기 패드 산화막(3)을 제거하여 상기 소자분리 절연막(9)들의 상측벽들이 노출되는 공간(13)이 형성된다. 상기 제 1 마스크 패턴(5)이 실리콘질화막으로 형성되었을 경우, 상기 제 1 마스크 패턴(5)은 인산을 포함하는 식각액을 이용하는 습식 식각에 의해 제거될 수 있다. 상기 패드 산화막(3)은 불산을 포함하는 식각액으로 제거될 수 있다. 상기 패드 산화막(3)이 노출된 상기 반도체 기판(1)의 표면에 게이트 절연막(11)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(11)은 예를 들면 열산화 공정에 의해 열산화막으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2, a device isolation insulating layer 9 is stacked to fill and planarize the trench 7 to expose the first mask pattern 5. The exposed first mask pattern 5 and the pad oxide layer 3 are removed to form a space 13 through which upper walls of the device isolation insulating layers 9 are exposed. When the first mask pattern 5 is formed of a silicon nitride film, the first mask pattern 5 may be removed by wet etching using an etchant containing phosphoric acid. The pad oxide layer 3 may be removed with an etchant containing hydrofluoric acid. A gate insulating film 11 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 on which the pad oxide film 3 is exposed. The gate insulating layer 11 may be formed as a thermal oxide film by, for example, a thermal oxidation process.

도 3을 참조하면, 부유게이트막(15)을 불순물이 도핑되거나 도핑되지 않은 폴리 실리콘막등으로 전면적으로 형성하여 상기 공간(13)을 채운다. 그리고 상기 부유 게이트막(15)에 대해 평탄화 공정을 진행하여 상기 소자분리절여막(9)을 노출시키는 동시에 상기 공간(13)안에 상기 부유 게이트막(15)을 남긴다. Referring to FIG. 3, the floating gate layer 15 may be entirely formed of a polysilicon layer doped with impurities or not doped to fill the space 13. A planarization process is performed on the floating gate layer 15 to expose the isolation isolation layer 9, and the floating gate layer 15 is left in the space 13.

도 4를 참조하면, 상기 반도체 기판(1)의 전면 상에 상기 노출된 부유 게이트막(15)의 일부를 노출시키는 개구부를 구비하는 제 2 마스크 패턴(17)을 형성한다. 상기 제 2 마스크 패턴(17)은 예를 들면 실리콘질화막 그리고/또는 MTO로 형성할 수 있다. 상기 제 2 마스크 패턴(17)을 식각 마스크로 이용하여 상기 노출된 상기 부유 게이트막(15)을 일부 패터닝하여 상기 부유 게이트막(15)의 상부에 제 1 폭을 갖는 제 1 리세스된 영역(19)을 형성한다. 본 실시예에서 상기 제 1 리세스된 영역(19)의 측벽은 바람직하게는 경사지도록 형성된다. Referring to FIG. 4, a second mask pattern 17 having an opening exposing a part of the exposed floating gate layer 15 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1. The second mask pattern 17 may be formed of, for example, a silicon nitride film and / or an MTO. A first recessed region having a first width on the floating gate layer 15 by partially patterning the exposed floating gate layer 15 by using the second mask pattern 17 as an etching mask. 19). In this embodiment the sidewalls of the first recessed region 19 are preferably formed to be inclined.

도 5를 참조하면, 상기 반도체 기판(1)의 전면 상에 스페이서막을 콘포말하게 적층한다. 상기 스페이서막은 예를 들면 실리콘 질화막 그리고/또는 MTO로 형성할 수 있다. 상기 스페이서막에 대해 이방성 식각을 진행하여 상기 제 2 마스크 패 턴(17)의 측벽과 상기 제 1 리세스된 영역(19)의 측벽을 덮는 스페이서(21)를 형성하는 동시에 상기 제 1 리세스된 영역(19)의 바닥의 상기 부유 게이트막(15)을 일부 노출시킨다. 상기 제 2 마스크 패턴(17)과 상기 스페이서(21)를 식각 마스크로 이용하여 상기 노출된 상기 부유 게이트막(15)을 식각하여 상기 부유 게이트막(15)의 상부에 상기 제 1 폭보다 좁은 제 2 폭을 갖는 제 2 리세스된 영역(23)을 형성한다. 상기 제 2 리세스된 영역(23)의 측벽은 수직인 프로파일을 갖도록 형성된다. Referring to FIG. 5, a spacer film is conformally stacked on the entire surface of the semiconductor substrate 1. The spacer film may be formed, for example, of silicon nitride film and / or MTO. Anisotropic etching is performed on the spacer layer to form a spacer 21 covering the sidewall of the second mask pattern 17 and the sidewall of the first recessed region 19, and at the same time the first recessed The floating gate layer 15 at the bottom of the region 19 is partially exposed. The exposed floating gate layer 15 is etched using the second mask pattern 17 and the spacer 21 as an etch mask to narrow the first width above the floating gate layer 15. A second recessed region 23 having two widths is formed. The sidewalls of the second recessed region 23 are formed to have a vertical profile.

도 6을 참조하면, 상기 제 2 마스크 패턴(17)과 상기 스페이서(21)를 습식 식각 등으로 제거한다. 그리고 노출된 상기 소자분리절연막(9)에 대해 식각 공정을 진행하여 상기 소자분리절연막(9)의 높이를 낮추어 소자분리막(9)을 형성하고, 상기 부유 게이트막(15)의 측벽을 노출시킨다. 상기 반도체 기판(1)의 전면 상에 게이트 층간절연막(25) 및 제어 게이트막(27)을 콘포말하게 적층한다. 상기 게이트 층간절연막(25)은 예를들면, 산화막-질화막- 산화막의 삼중막으로 형성될 수 있다. 상기 제어 게이트막(27)은 예를 들면, 불순물이 도핑된 폴리실리콘과 텅스텐 실리사이드막의 이중막으로 형성될 수 있다. 상기 제어게이트막(27), 상기 게이트 층간절연막(25) 및 상기 부유 게이트막(15)을 차례대로 패터닝하여 부유 게이트(15) 및 제어 게이트(27)를 형성한다. Referring to FIG. 6, the second mask pattern 17 and the spacer 21 are removed by wet etching. An etching process is performed on the exposed device isolation insulating layer 9 to lower the height of the device isolation insulating layer 9 to form the device isolation layer 9, and expose sidewalls of the floating gate layer 15. The gate interlayer insulating film 25 and the control gate film 27 are conformally stacked on the entire surface of the semiconductor substrate 1. The gate interlayer insulating film 25 may be formed of, for example, a triple layer of an oxide film, a nitride film, and an oxide film. The control gate layer 27 may be formed of, for example, a double layer of a polysilicon and a tungsten silicide layer doped with impurities. The control gate layer 27, the gate interlayer insulating layer 25, and the floating gate layer 15 are sequentially patterned to form the floating gate 15 and the control gate 27.

도 6에 개시된 비휘발성 메모리 소자에 따르면, 상기 부유 게이트(15)의 상부면이 제 1 리세스된 영역(19)과 제 2 리세스된 영역(23)에 의해 이중으로 굴곡지게 된다. 따라서 상기 부유 게이트(15)의 상부면의 면적이 넓어지게 되며, 상기 제어게이트(27)가 상기 부유 게이트(15)와 중첩되는 면적이 넓어져 커플링비가 증대 된다. 따라서 상기 부유 게이트(15)의 높이를 낮출지라도, 상기 굴곡에 의해 면적이 넓어지므로, 증가된 커플링비에 의해 프로그램 효율이 증가된다. 또한 상술된 방법에 의해 형성된 상기 비휘발성 메모리 소자에 따르면 상기 부유 게이트(15)의 일 측벽이 상기 소자분리막(9)의 일 측벽과 정렬되므로 오정렬이 발생하지 않아 기판의 손상이 없으며 이로써 반도체 소자의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. According to the nonvolatile memory device disclosed in FIG. 6, the upper surface of the floating gate 15 is bent in double by the first recessed region 19 and the second recessed region 23. Therefore, the area of the upper surface of the floating gate 15 is widened, and the area where the control gate 27 overlaps with the floating gate 15 is increased, thereby increasing the coupling ratio. Therefore, even if the height of the floating gate 15 is lowered, the area is widened by the bending, so that the program efficiency is increased by the increased coupling ratio. In addition, according to the nonvolatile memory device formed by the above-described method, since one sidewall of the floating gate 15 is aligned with one sidewall of the device isolation layer 9, misalignment does not occur, thereby damaging the substrate and thereby It can improve the reliability.

상기 제 1 리세스된 영역(19)의 측벽과 상기 제 2 리세스된 영역(23)의 측벽은 도 7에 도시된 바와 같이 수직인 프로파일을 갖을 수 있다. 또는 상기 제 1 리세스된 영역(19)의 측벽과 상기 제 2 리세스된 영역(23)의 측벽은 모두 도 8에 도시된 바와 같이 경사진 프로파일을 갖을 수 있다. 이는 모두 도 4 및 도 5의 식각 공정에서 식각 조건을 조절하여 용이하게 형성될 수 있다. Sidewalls of the first recessed region 19 and sidewalls of the second recessed region 23 may have a vertical profile as shown in FIG. 7. Alternatively, the sidewalls of the first recessed region 19 and the sidewalls of the second recessed region 23 may both have an inclined profile as shown in FIG. 8. All of these may be easily formed by adjusting the etching conditions in the etching process of FIGS. 4 and 5.

본 실시예에서는 두 개의 리세스된 영역들을 형성하는 방법에 대해 설명하였으나, 부유 게이트의 상부에 세개 이상의 리세스된 영역들이 형성될 수도 있다. 만약 부유 게이트의 상부에 3개의 리세스된 영역들을 형성하고자 한다면, 상기 제 2 리세스된 영역(23)이 형성된 상태에서 상기 스페이서(21)의 측벽과 상기 제 2 리세스된 영역(23)의 측벽을 덮는 마스크 스페이서를 추가적으로 더 형성하고 이를 식각 마스크(미도시)로 이용하여 상기 부유 게이트 상부를 식각하여 제 3 리세스된 영역(미도시)을 형성한다. In the present embodiment, a method of forming two recessed regions is described, but three or more recessed regions may be formed on the floating gate. If three recessed regions are to be formed on the floating gate, the sidewalls of the spacer 21 and the second recessed region 23 may be formed while the second recessed region 23 is formed. An additional mask spacer covering the sidewalls is further formed and the upper portion of the floating gate is etched using the mask spacer as an etch mask (not shown) to form a third recessed region (not shown).

따라서, 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자 및 그 형성 방법에 따르면, 부유 게이트의 상부면이 이중으로 굴곡지어 제어게이트와의 중첩면적이 매우 넓어 져 커플링비가 증대된다. 따라서 부유 게이트의 높이를 낮출지라도, 상기 굴곡에 의해 면적이 넓어지므로, 증가된 커플링비에 의해 프로그램 효율이 증가된다. 또한 상기 부유 게이트의 일 측벽이 상기 소자분리막의 일 측벽과 정렬되므로 오정렬이 발생하지 않아 기판의 손상이 없으며 이로써 반도체 소자의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. Therefore, according to the nonvolatile memory device and the method for forming the same according to the present invention, the upper surface of the floating gate is bent in double, so that the overlapping area with the control gate becomes very wide, thereby increasing the coupling ratio. Therefore, even if the height of the floating gate is lowered, the area is enlarged by the bending, so that the program efficiency is increased by the increased coupling ratio. In addition, since one sidewall of the floating gate is aligned with one sidewall of the device isolation layer, misalignment does not occur, thereby damaging the substrate, thereby improving reliability of the semiconductor device.

Claims (12)

반도체 기판에 위치하여 활성 영역을 한정하는 소자분리막;An isolation layer disposed on the semiconductor substrate to define an active region; 상기 활성 영역 상에 위치하는 게이트 절연막;A gate insulating layer on the active region; 상기 게이트 절연막 상에 위치하는 부유 게이트;A floating gate positioned on the gate insulating layer; 상기 부유 게이트 상에 위치하는 제어 게이트; 및A control gate positioned on the floating gate; And 상기 제어게이트와 상기 부유 게이트 사이에 개재되는 게이트 층간절연막을 구비하되,A gate interlayer insulating film interposed between the control gate and the floating gate; 상기 부유 게이트의 상부면는 복수개의 리세스된 영역들을 구비하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치. And an upper surface of the floating gate includes a plurality of recessed regions. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리세스된 영역들은, The recessed areas, 적어도 제 1 리세스된 영역; 및At least a first recessed area; And 상기 제 1 리세스된 영역 보다 좁은 폭을 갖으며 상기 제 1 리세스된 영역의 바닥에 형성되는 제 2 리세스된 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치. And a second recessed region having a narrower width than the first recessed region and formed at a bottom of the first recessed region. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 1 리세스된 영역의 측벽은 경사지거나 수직인 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치. And sidewalls of the first recessed region are inclined or vertical. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 2 리세스된 영역의 측벽은 경사지거나 수직인 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치. And sidewalls of the second recessed region are inclined or vertical. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소자분리막의 일측벽은 상기 부유 게이트의 일측벽과 정렬되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치. And one side wall of the isolation layer is aligned with one side wall of the floating gate. 반도체 기판에 소자분리막을 형성하여 활성 영역을 한정하는 단계;Forming an isolation layer on the semiconductor substrate to define an active region; 상기 활성 영역 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;Forming a gate insulating film on the active region; 상기 게이트 절연막 상에 부유 게이트막을 형성하는 단계;Forming a floating gate film on the gate insulating film; 상기 부유 게이트막의 상부를 패터닝하여 복수개의 리세스된 영역들을 형성하는 단계;Patterning an upper portion of the floating gate layer to form a plurality of recessed regions; 게이트 층간절연막 및 제어게이트막을 형성하는 단계; 및Forming a gate interlayer insulating film and a control gate film; And 상기 제어게이트막, 상기 게이트 층간절연막 및 상기 부유게이트막을 차례대로 패터닝하여 부유 게이트와 제어 게이트를 형성하는 단계를 구비하는 비휘발성 메모리 장치의 형성 방법.And patterning the control gate film, the gate interlayer insulating film, and the floating gate film in order to form a floating gate and a control gate. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 부유 게이트막의 상부를 패터닝하여 복수개의 리세스된 영역들을 형성하는 단계는,Patterning an upper portion of the floating gate layer to form a plurality of recessed regions, 상기 부유 게이트막을 일부 노출시키는 마스크 패턴을 상기 부유 게이트막 상에 형성하는 단계;Forming a mask pattern on the floating gate layer to partially expose the floating gate layer; 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 부유 게이트막을 식각하여 상기 부유 게이트막 상에 제 1 폭을 갖는 제 1 리세스된 영역을 형성하는 단계;Etching the floating gate layer by using the mask pattern as an etching mask to form a first recessed region having a first width on the floating gate layer; 상기 마스크 패턴의 측벽 및 상기 제 1 리세스된 영역의 측벽을 덮는 스페이서를 형성하는 단계; 및Forming a spacer covering sidewalls of the mask pattern and sidewalls of the first recessed region; And 상기 마스크 패턴과 상기 스페이서를 식각마스크로 이용하여 상기 리세스된 영역의 바닥의 상기 부유 게이트막을 식각하여 상기 부유 게이트막 상에 제 2 폭을 갖는 제 2 리세스된 영역을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치의 형성 방법.Etching the floating gate layer on the bottom of the recessed region by using the mask pattern and the spacer as an etching mask to form a second recessed region having a second width on the floating gate layer. A method of forming a nonvolatile memory device, characterized in that. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 제 1 리세스된 영역의 측벽은 경사지거나 수직인 프로파일을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 형성 방법.Wherein the sidewalls of the first recessed region are formed to have an inclined or vertical profile. 제 7 항에 있어서,  The method of claim 7, wherein 상기 제 2 리세스된 영역의 측벽은 경사지거나 수직인 프로파일을 갖도록 형 성되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 형성 방법.Sidewalls of the second recessed region are formed to have an inclined or vertical profile. 반도체 기판 상에 제 1 마스크 패턴을 형성하는 단계;Forming a first mask pattern on the semiconductor substrate; 상기 제 1 마스크 패턴을 이용하여 상기 반도체 기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계;Etching the semiconductor substrate using the first mask pattern to form a trench; 소자분리절연막을 형성하여 상기 트렌치를 채우고 평탄화하여 상기 제 1 마스크 패턴을 노출시키는 단계;Forming a device isolation insulating film to fill and planarize the trench to expose the first mask pattern; 상기 제 1 마스크 패턴을 제거하여 상기 소자분리절연막들 사이의 상기 반도체 기판을 노출시키는 단계;Removing the first mask pattern to expose the semiconductor substrate between the device isolation insulating layers; 상기 노출된 반도체 기판의 표면에 게이트 절연막을 형성하는 단계;Forming a gate insulating film on a surface of the exposed semiconductor substrate; 부유 게이트막을 형성하여 상기 반도체 기판 상의 상기 소자분리절연막들 사이를 채우는 단계;Forming a floating gate layer to fill the gaps between the device isolation insulating layers on the semiconductor substrate; 상기 부유 게이트막을 평탄화식각하여 상기 소자분리절연막을 노출시키되, 상기 소자분리절연막들 사이에 부유 게이트막 패턴을 형성하는 단계;Forming a floating gate layer pattern between the device isolation insulating layers by exposing the device isolation insulating layer by planarizing etching the floating gate layer; 상기 부유 게이트막 패턴을 일부 노출시키는 제 1 폭의 제 1 개구부를 구비하는 제 2 마스크 패턴을 형성하는 단계;Forming a second mask pattern having a first opening having a first width to partially expose the floating gate layer pattern; 상기 제 2 마스크 패턴을 이용하여 상기 부유 게이트막 패턴을 식각하여 제 1 리세스된 영역을 형성하는 단계;Etching the floating gate layer pattern using the second mask pattern to form a first recessed region; 상기 제 2 마스크 패턴의 측벽 및 상기 제 1 리세스된 영역의 측벽을 덮되 상기 제 1 리세스된 영역의 바닥을 일부 노출시키는 마스크 스페이서를 형성하는 단계;Forming a mask spacer covering a sidewall of the second mask pattern and a sidewall of the first recessed region, wherein the mask spacer partially exposes a bottom of the first recessed region; 상기 제 2 마스크 패턴 및 상기 마스크 스페이서를 식각마스크로 이용하여 상기 부유 게이트막 패턴을 식각하여 제 2 리세스된 영역을 형성하는 단계;Etching the floating gate layer pattern using the second mask pattern and the mask spacer as an etching mask to form a second recessed region; 상기 소자분리막절연막을 식각하여 상기 부유 게이트막 패턴의 측벽을 노출시키는 단계;Etching the device isolation layer insulating layer to expose sidewalls of the floating gate layer pattern; 상기 제 2 마스크 패턴 및 상기 마스크 스페이서를 제거하고, 게이트 층간절연막과 제어게이트막을 콘포말하게 적층하는 단계; 및Removing the second mask pattern and the mask spacer and conformally stacking a gate interlayer insulating film and a control gate film; And 상기 게이트 층간절연막과 상기 제어게이트막 및 상기 부유 게이트막 패턴을 순차적으로 식각하여 차례로 적층된 부유 게이트, 게이트 층간절연막 패턴 및 제어 게이트를 형성하는 단계를 구비하는 비휘발성 메모리 소자의 형성 방법.And sequentially etching the gate interlayer insulating film, the control gate film, and the floating gate film pattern to form a floating gate, a gate interlayer insulating film pattern, and a control gate stacked in this order. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제 1 리세스된 영역의 측벽은 경사지거나 수직인 프로파일을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 형성 방법.Wherein the sidewalls of the first recessed region are formed to have an inclined or vertical profile. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 제 2 리세스된 영역의 측벽은 경사지거나 수직인 프로파일을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 형성 방법.Sidewalls of the second recessed region are formed to have an inclined or vertical profile.
KR1020050018796A 2005-03-07 2005-03-07 Non-volatile memory device and method of forming the same KR100660548B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050018796A KR100660548B1 (en) 2005-03-07 2005-03-07 Non-volatile memory device and method of forming the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050018796A KR100660548B1 (en) 2005-03-07 2005-03-07 Non-volatile memory device and method of forming the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060097902A KR20060097902A (en) 2006-09-18
KR100660548B1 true KR100660548B1 (en) 2006-12-22

Family

ID=37629443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050018796A KR100660548B1 (en) 2005-03-07 2005-03-07 Non-volatile memory device and method of forming the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100660548B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105575969B (en) * 2014-10-17 2020-06-09 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Semiconductor device, manufacturing method thereof and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060097902A (en) 2006-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100830579B1 (en) Nonvolatile memory device and method for forming thereof
KR100605104B1 (en) Fin Field Effect Transistor Device And Method Of Fabricating The Same
US7413943B2 (en) Method of fabricating gate of fin type transistor
KR100476934B1 (en) Method of forming semiconductor device having trench device isolation layer
JP2002359308A (en) Semiconductor memory and its fabricating method
US10032786B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US20110014553A1 (en) Semiconductor device with a bulb-type recess gate
KR100454135B1 (en) Method of forming non-volatile memory device
JP2012238815A (en) Pattern forming method
KR20060049817A (en) Method for manufacturing non-volatile semiconductor memory device, and non-volatile semiconductor memory device
US7514741B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and related method
KR100739656B1 (en) Method for manufacturing a semiconductor device
JP4717374B2 (en) Method for forming a self-aligned contact structure using a sacrificial mask film
US20080003744A1 (en) Method of manufacturing nand flash memory device
US7713820B2 (en) Method for manufacturing non-volatile memory
KR100655283B1 (en) Electrically Erasable Programmable Read-Only MemoryEEPROM Device And Method Of Fabricating The Same
KR20130004680A (en) Method of manufacturing a dram device
KR100660548B1 (en) Non-volatile memory device and method of forming the same
TWI761130B (en) Semiconductor memory device
JP4537618B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR100493065B1 (en) Semiconductor device having trench gate type transistor and manufacturing method thereof
JP2008098503A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
KR100885787B1 (en) Method of manufacturing a non-volatile memory device
KR101566921B1 (en) Manufacturing method of a charge trap type non-volatile memory device
CN112309983A (en) Dynamic random access memory and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20091113

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee