KR100667649B1 - Method of manufacturing a non-volatile memory device - Google Patents

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KR100667649B1
KR100667649B1 KR1020050127436A KR20050127436A KR100667649B1 KR 100667649 B1 KR100667649 B1 KR 100667649B1 KR 1020050127436 A KR1020050127436 A KR 1020050127436A KR 20050127436 A KR20050127436 A KR 20050127436A KR 100667649 B1 KR100667649 B1 KR 100667649B1
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이상훈
이태종
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Abstract

A method for manufacturing a nonvolatile memory device is provided to prevent a pitting of a first poly silicon layer due to an over etch of a spacer and degradation of a gate oxide layer by using a floating gate made of first and second poly silicon layer patterns. A mask pattern is formed on a substrate(100) where a first poly silicon layer, an etch stop layer, and a silicon nitride layer are sequentially formed. The silicon nitride layer exposed to the mask pattern is etched to form a first silicon nitride layer pattern having a first width. A second silicon nitride layer pattern is formed by oxidizing a side of the first silicon nitride layer pattern. A silicon oxynitride layer is formed on a side of the second silicon nitride pattern. The silicon oxynitride layer exposed to the mask pattern is etched to form a silicon oxynitride layer pattern(116) formed on the second silicon nitride pattern. The etch stop layer, the first poly silicon layer, and the substrate exposed to the mask pattern are sequentially etched to form etch stop layer patterns(126), first poly silicon layer patterns(124), and a trench(118) on the substrate. A preliminary isolation layer is formed as the trench is buried. An upper surface of the preliminary isolation layer is the same height as upper surfaces of the second silicon nitride pattern and the silicon oxynitride layer pattern. The second silicon nitride layer pattern and the exposed etch stop layer pattern are removed to form an opening unit(130) exposing the surface of the first poly silicon layer pattern. A second poly silicon layer pattern(134) is formed on the opening unit to form a floating gate(140) where the first poly silicon layer pattern and a second poly silicon layer pattern are stacked.

Description

비휘발성 메모리 장치의 제조 방법{Method of manufacturing a non-volatile memory device}Method of manufacturing a non-volatile memory device

도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. 1 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 기판 102 : 게이트 절연막 100 substrate 102 gate insulating film

104 : 제1 폴리실리콘막 106 : 식각저지막104: first polysilicon film 106: etch stop film

108 : 제1 실리콘 질화막 패턴 110 : 마스크 패턴 108: first silicon nitride film pattern 110: mask pattern

112 : 실리콘 산질화막 114 : 제2 실리콘 질화막 패턴 112: silicon oxynitride film 114: second silicon nitride film pattern

116 : 실리콘 산질화막 패턴 118 : 트렌치116 silicon oxynitride layer pattern 118 trench

120 : 소자 분리용 절연막 122 : 게이트 절연막 패턴120: insulating film for device isolation 122: gate insulating film pattern

124 : 제1 폴리실리콘막 패턴 126 : 식각저지막 패턴 124: first polysilicon film pattern 126: etch stop film pattern

130 : 개구 134 : 제2 폴리실리콘막 패턴130 opening 134 second polysilicon film pattern

140 : 플로팅 게이트 140: floating gate

본 발명은 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플로팅 게이트를 갖는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a nonvolatile memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a nonvolatile memory device having a floating gate.

반도체 메모리 장치는 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 및 SRAM(Static Random Access Memory)과 데이터의 입·출력이 상대적으로 빠른 반면, 시간이 경과됨에 따라 데이터가 소실되는 휘발성(volatile) 메모리 장치와, ROM(Read Only Memory)과 같이 데이터의 입·출력이 상대적으로 느리지만, 데이터를 영구 저장이 가능한 비휘발성(non-volatile) 메모리 장치로 구분될 수 있다. The semiconductor memory device has a relatively fast input / output of dynamic random access memory (DRAM) and static random access memory (SRAM) and data, and a volatile memory device in which data is lost as time passes. Although data input and output is relatively slow, such as Read Only Memory, it can be classified into a non-volatile memory device capable of permanently storing data.

상기 비휘발성 메모리 장치의 경우, 전기적으로 데이터의 입·출력이 가능한 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM) 또는 플래쉬 메모리(flash memory)에 대한 수요가 늘고 있다. 상기 플래쉬 메모리 장치는 F-N 터널링(Fowler-Nordheim tunneling) 또는 채널 열전자 주입(Channel hot electron injection)을 이용하여 전기적으로 데이터의 입·출력을 제어하는 구조를 갖는다.In the case of the nonvolatile memory device, there is an increasing demand for electrically erasable and programmable ROM (EEPROM) or flash memory capable of electrically inputting and outputting data. The flash memory device has a structure for electrically controlling input and output of data by using F-N tunneling or channel hot electron injection.

상기 플래쉬 메모리 장치를 제조하기 위해서는 우선, 반도체 기판 상에 게이트 산화막, 플로팅 게이트용 제1 폴리실리콘막 및 마스크 패턴 구조물을 형성한다. 상기 마스크 패턴 구조물을 이용하여 상기 기판 상에 활성영역을 정의하는 소자 분리막을 형성한다. 상기 마스크 패턴 구조물을 스트립하고 노출된 소자 분리막의 측면 상에 스페이서를 형성한다. 상기 제1 폴리실리콘막 및 상기 스페이서를 매립하는 제2 폴리실리콘막을 형성하여 플로팅 게이트를 형성한다. 상기 소자 분리막을 일부 식각한 후 연속적으로 유전막을 형성하고, 상기 유전막 상에 컨트롤 게이트를 형성한다. 이후에, 상기 플로팅 게이트의 양측부의 노출된 반도체 기판에 불순물 이온을 주입하여 접합 영역을 형성함으로서 상기 플래쉬 메모리 장치를 완성한다.In order to manufacture the flash memory device, first, a gate oxide film, a first polysilicon film for floating gate, and a mask pattern structure are formed on a semiconductor substrate. An isolation layer defining an active region is formed on the substrate using the mask pattern structure. The mask pattern structure is stripped and spacers are formed on side surfaces of the exposed device isolation layer. A floating gate is formed by forming a first polysilicon film and a second polysilicon film filling the spacer. After partially etching the device isolation layer, a dielectric layer is continuously formed, and a control gate is formed on the dielectric layer. Subsequently, impurity ions are implanted into exposed semiconductor substrates on both sides of the floating gate to form a junction region, thereby completing the flash memory device.

그러나, 상기 방법은 마스크 패턴 구조물을 제거하기 위한 세정 공정과 소자 분리막의 측벽에 스페이서를 형성하기 위한 식각 공정을 수행할 경우 형성되는 플로팅 게이트의 손상이 초래되는 문제점을 갖는다. 특히, 스페이서를 형성하기 위해 스페이서막에 전면식각 공정을 수행할 경우 과식각(over etching)으로 인해 상기 스페이서막 하부의 상기 제1 폴리실리콘막에 피팅(pitting) 현상이 유발되고, 상기 제1 폴리실리콘막이 얇아 하부의 게이트 산화막에서 열화가 발생된다. However, the method has a problem in that the floating gate formed when the cleaning process for removing the mask pattern structure and the etching process for forming the spacer on the sidewall of the device isolation layer are caused. In particular, when the entire surface etching process is performed on the spacer layer to form a spacer, an overetching may cause a pitting phenomenon to the first polysilicon layer below the spacer layer, and the first poly Since the silicon film is thin, deterioration occurs in the gate oxide film below.

또한, 상기 스페이서막의 과식각으로 인해 소자 분리막의 측벽 상에 생성된 스페이서들의 높이가 낮아져 상기 스페이서들 사이에 매립되는 상기 제2 폴리실리콘막은 평탄화 공정을 진행한 이후 완성된 플로팅 게이트의 높이가 낮아지는 문제점이 발생된다. In addition, the height of the spacers formed on the sidewall of the device isolation layer is lowered due to the overetching of the spacer layer, so that the height of the completed floating gate becomes lower after the planarization process of the second polysilicon layer embedded between the spacers. Problems arise.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 원하는 폭과 높이를 가지면서 리버스 T 형상을 갖는 플로팅 게이트를 포함하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide a method of manufacturing a non-volatile memory device having a floating gate having a reverse T shape while having a desired width and height.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법으로, 제1 폴리실리콘막, 식각저지막, 실리콘 질화막이 순차적으로 형성된 기판 상에 마스크 패턴을 형성한다. 상기 마스크 패턴에 노출된 상기 실리콘 질화막을 식각하여 제1 폭을 갖는 제1 실리콘 질화막 패턴을 형성한 다. 상기 제1 실리콘 질화막 패턴의 측부를 산화시킴으로서, 상기 제1 폭보다 작은 제2 폭을 갖고, 측면에 실리콘 산질화막이 형성된 제2 실리콘 질화막 패턴을 형성한다. 상기 마스크 패턴에 노출된 상기 실리콘 산질화막을 식각하여 상기 제2 실리콘 질화막 패턴에 구비되는 실리콘 산질화막 패턴을 형성한다. 상기 마스크 패턴에 노출된 식각저지막, 제1 폴리실리콘막 및 기판을 순차적으로 식각하여 식각저지막 패턴들, 제1 폴리실리콘막 패턴들 및 상기 기판에 트렌치를 형성한다. 상기 트렌치를 매립하면서, 상기 제2 실리콘 질화막 패턴 및 실리콘 산질화막 패턴의 상면과 실질적으로 동일한 높이의 상면을 갖는 예비 소자분리막을 형성한다. 상기 제2 실리콘 질화막 패턴 및 노출되는 식각저지막 패턴을 제거하여 상기 제1 폴리실리콘막 패턴의 표면을 노출시키는 개구를 형성한다. 상기 개구에 제2 폴리실리콘막 패턴을 형성함으로써 상기 제1 폴리실리콘막 패턴과 제2 폴리실리콘막 패턴이 적층된 구조를 갖는 플로팅 게이트를 형성한다.In order to achieve the object of the present invention, a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention, a mask pattern is formed on a substrate on which a first polysilicon film, an etch stop film, and a silicon nitride film are sequentially formed . The silicon nitride film exposed to the mask pattern is etched to form a first silicon nitride film pattern having a first width. By oxidizing the side of the first silicon nitride film pattern, a second silicon nitride film pattern having a second width smaller than the first width and having a silicon oxynitride film formed on a side surface thereof is formed. The silicon oxynitride layer exposed to the mask pattern is etched to form a silicon oxynitride layer pattern included in the second silicon nitride layer pattern. The etch stop layer, the first polysilicon layer, and the substrate exposed to the mask pattern are sequentially etched to form trenches in the etch stop layer patterns, the first polysilicon layer patterns, and the substrate. While filling the trench, a preliminary isolation layer having an upper surface having a height substantially equal to an upper surface of the second silicon nitride layer pattern and the silicon oxynitride layer pattern is formed. The second silicon nitride layer pattern and the exposed etch stop layer pattern are removed to form an opening exposing the surface of the first polysilicon layer pattern. By forming a second polysilicon film pattern in the opening, a floating gate having a structure in which the first polysilicon film pattern and the second polysilicon film pattern are stacked is formed.

바람직하게는, 상기 제1 폴리실리콘막이 형성하기 전에 상기 기판 상에 게이트 산화막을 형성하는 단계를 수행한다.Preferably, the step of forming a gate oxide film on the substrate before the first polysilicon film is formed.

일 예로, 상기 실리콘 산질화막은 라디칼 산화 공정을 진행하여 노출된 상기 제1 실리콘 질화막 패턴의 측면을 실리콘 산질화물로 개질시켜 형성한다.For example, the silicon oxynitride layer is formed by modifying a side surface of the exposed first silicon nitride layer pattern with silicon oxynitride through a radical oxidation process.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법은 플로팅 게이트의 형성에 있어서 실리콘 질화막의 라디칼 산화로 실리콘 질산화막을 형성시켜 기존의 스페이서의 형성을 대신할 수 있다. 따라서, 스페이서의 과식각으로 인하여 하부의 제1 폴리실리콘막이 피팅되거나 게이트 산화막이 열화되는 것을 방 지할 수 있으며, 제2 폴리실리콘막 패턴의 높이가 낮아지는 문제도 해결될 수 있다. 또한, 상기 실리콘 질산화막의 형성 두께를 조절할 수 있어 플로팅 게이트의 폭을 조정할 수 있다. In the method of manufacturing a nonvolatile memory device according to the present invention as described above, the silicon nitride oxide film may be formed by radical oxidation of the silicon nitride film in forming the floating gate, thereby replacing the formation of a conventional spacer. Therefore, the first polysilicon layer may be prevented from fitting or the gate oxide layer deteriorates due to overetching of the spacer, and the problem of lowering the height of the second polysilicon layer pattern may be solved. In addition, the thickness of the silicon nitride oxide film may be adjusted to adjust the width of the floating gate.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 첨부된 도면에 있어서, 기판, 층(막), 영역, 패턴들 또는 구조물들 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 대상물의 "상에", "상부에" 또는 "하에", "하부에"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 상기 대상물의 상부면 또는 하부면과 직접적으로 접하면서 형성될 수도 있고, 상기 대상물 상에 추가적으로 다른 구조물들이 형성된 상태에서 상기 대상물 상부 또는 하부에 형성될 수도 있다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the dimensions of the substrates, layers (films), regions, patterns or structures are shown in greater detail than actual for clarity of the invention. In the present invention, when referred to as being formed "on", "upper" or "under", "lower" of an object, it may be formed while directly contacting the upper or lower surface of the object. In the state where additional structures are formed on the object, the object may be formed above or below the object.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. 1 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 실리콘과 같은 반도체 물질로 이루어지는 기판(100) 상에 게이트 산화막(102)을 형성한다. 게이트 산화막(102)은 열 산화(thermal oxidation) 공정이나 화학 기상 증착(CVD) 공정에 의해 형성될 수 있다. 게이트 산화막(102)은 10 내지 100Å의 두께로 형성한다. Referring to FIG. 1, a gate oxide layer 102 is formed on a substrate 100 made of a semiconductor material such as silicon. The gate oxide layer 102 may be formed by a thermal oxidation process or a chemical vapor deposition (CVD) process. The gate oxide film 102 is formed to a thickness of 10 to 100 microseconds.

상기 게이트 산화막(102) 상에 제1 폴리실리콘막(104)을 형성한다. 상기 제1 폴리실리콘막(104)은 후속 공정을 통해 리버스 T 형상의 플로팅 게이트 전극으로 제공된다. 제1 폴리실리콘막(104)은 저압 화학 기상 증착(Low Pressure-Chemical Vapor Deposition : LP-CVD) 공정을 통해 불순물이 도핑된 폴리실리콘 물질을 증착시켜 형성할 수 있다. 상기 불순물 도핑은 POCl3 확산, 이온 주입 또는 인-시튜(in-situ) 도핑 방법으로 수행할 수 있다. A first polysilicon film 104 is formed on the gate oxide film 102. The first polysilicon film 104 is provided as a reverse T-shaped floating gate electrode through a subsequent process. The first polysilicon film 104 may be formed by depositing a polysilicon material doped with impurities through a low pressure-chemical vapor deposition (LP-CVD) process. The impurity doping may be performed by POCl 3 diffusion, ion implantation, or in-situ doping.

이어서, 제1 폴리실리콘막(104) 상에 식각저지막(106) 및 실리콘 질화막(미도시)을 형성한다. 상기 식각저지막(106)은 화학 기상 증착(CVD) 공정에 의해 실리콘 산화물을 증착시켜 형성한다. 상기 실리콘 질화막은 실리콘 질화물로 이루어질 수 있으며, SiH2Cl2가스, SiH4가스, NH3가스 등을 이용하는 저압 화학 기상 증착(LP-CVD) 공정 또는 플라즈마강화 화학 기상 증착(plasma enhanced-chemical vapor deposition; PE-CVD)공정을 통해 형성될 수 있다. Subsequently, an etch stop film 106 and a silicon nitride film (not shown) are formed on the first polysilicon film 104. The etch stop layer 106 is formed by depositing silicon oxide by a chemical vapor deposition (CVD) process. The silicon nitride film may be formed of silicon nitride, and may be a low pressure chemical vapor deposition (LP-CVD) process or plasma enhanced-chemical vapor deposition using SiH 2 Cl 2 gas, SiH 4 gas, NH 3 gas, or the like. It can be formed through a PE-CVD process.

이어서, 상기 실리콘 질화막 상에 하드 마스크막(미도시)을 형성한다. 상기 하드 마스크막은 실리콘 산화물을 화학 기상 증착(CVD) 공정에 의해 증착시켜 형성한다. 이때, 상기 하드 마스크막은 목표한 플로팅 게이트 전극의 두께보다 더 두껍게 형성하여야 한다. 이는 후속의 세정 및 연마 공정 등을 진행하면서 상기 하드 마스크막이 일부 소모되기 때문이다. 보다 구체적으로, 상기 하드 마스크막을 상기 목표한 플로팅 게이트 전극의 두께보다 100 내지 3000Å 더 두껍게 형성한다.Subsequently, a hard mask film (not shown) is formed on the silicon nitride film. The hard mask layer is formed by depositing silicon oxide by a chemical vapor deposition (CVD) process. In this case, the hard mask layer should be formed thicker than the target floating gate electrode thickness. This is because part of the hard mask film is consumed during the subsequent cleaning and polishing process. More specifically, the hard mask film is formed to be 100 to 3000 Å thicker than the target floating gate electrode.

다음에, 상기 하드 마스크막 상에 사진 공정을 통해 소자 분리 영역을 선택적으로 노출하는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 이를 식각 마스크로 사용하여 상기 하드 마스크막을 식각함으로서 마스크 패턴(110)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(110)은 기판을 가로지르는 제1 방향으로 연장되는 라인 형태를 갖는다. 상 기 마스크 패턴(110)은 후속 공정을 통해 소자분리막 형성을 위한 트렌치(도 4, 118)를 형성하기 위하여 제공될 뿐 아니라, 본 발명의 플로팅 게이트 전극 형성을 위한 개구(도 5, 130)를 정의하는 실리콘 산질화막 패턴(116, 도 3) 위치를 설정한다. 상기 마스크 패턴(110)을 형성한 후 상기 포토레지스트 패턴을 애싱(ashing) 공정 또는 스트립(strip) 공정을 통해 제거된다. Next, a photoresist pattern (not shown) is formed on the hard mask layer to selectively expose the device isolation region through a photolithography process, and the mask pattern 110 is formed by etching the hard mask layer using the photoresist pattern as an etching mask. Form. The mask pattern 110 has a line shape extending in a first direction across the substrate. The mask pattern 110 is not only provided to form the trenches (FIGS. 4 and 118) for forming the device isolation layer through a subsequent process, but also the openings (FIGS. 5 and 130) for forming the floating gate electrode of the present invention. The silicon oxynitride film pattern 116 (FIG. 3) position to define is set. After the mask pattern 110 is formed, the photoresist pattern is removed through an ashing process or a strip process.

이어서, 마스크 패턴(110)에 노출된 상기 실리콘 질화막을 건식 식각하여 제1 폭을 갖는 제1 실리콘 질화막 패턴(108)을 형성한다. Subsequently, the silicon nitride film exposed to the mask pattern 110 is dry-etched to form a first silicon nitride film pattern 108 having a first width.

도 2를 참조하면, 상기 제1 실리콘 질화막 패턴(108)이 형성된 기판(100)에 라디칼 산화 공정을 수행함으로써, 측부가 실리콘 산질화물로 개질되어 실리콘 산질화막(SiON, 112)이 형성된 제2 실리콘 질화막 패턴(114)을 형성한다. 상기 제2 실리콘 질화막 패턴(114)은 상기 제1 폭보다 작은 제2 폭을 갖게 된다. Referring to FIG. 2, by performing a radical oxidation process on the substrate 100 on which the first silicon nitride film pattern 108 is formed, the second side of which is modified with silicon oxynitride to form a silicon oxynitride film (SiON) 112. The nitride film pattern 114 is formed. The second silicon nitride film pattern 114 may have a second width smaller than the first width.

도 3을 참조하면, 마스크 패턴(110)에 노출된 실리콘 산질화막(112)을 식각하여 제2 실리콘 질화막 패턴(114)에 구비되는 실리콘 산질화막 패턴(116)을 형성한다. 상기 실리콘 산질화막 패턴(116)을 형성하기 위한 식각 공정은 구체적으로, 불산(HF)을 포함하는 식각액을 이용하여 수행할 수 있다.Referring to FIG. 3, the silicon oxynitride layer 112 exposed to the mask pattern 110 is etched to form the silicon oxynitride layer pattern 116 provided in the second silicon nitride layer pattern 114. Specifically, the etching process for forming the silicon oxynitride layer pattern 116 may be performed using an etching solution containing hydrofluoric acid (HF).

도 4를 참조하면, 마스크 패턴(110)에 노출된 식각저지막(106), 제1 폴리실리콘막(104), 게이트 산화막(102) 및 기판(100)을 순차적으로 식각한다. 그 결과, 식각저지막 패턴들(126), 제1 폴리실리콘막 패턴들(124), 게이트 산화막 패턴들(122)이 형성된다. 또한, 상기 기판(100)에 소자분리막을 형성하기 위한 트렌치(118)가 형성된다. 추가적으로, 상기 트렌치(4) 내에 식각 데미지를 큐어링하기 위 한 트렌치 내벽 산화막(도시안됨)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4, the etch stop layer 106, the first polysilicon layer 104, the gate oxide layer 102, and the substrate 100 exposed to the mask pattern 110 are sequentially etched. As a result, the etch stop layer patterns 126, the first polysilicon layer patterns 124, and the gate oxide layer patterns 122 are formed. In addition, a trench 118 is formed in the substrate 100 to form an isolation layer. In addition, a trench inner wall oxide layer (not shown) may be formed in the trench 4 to cure the etch damage.

다음에, 상기 트렌치(118)에 실리콘 산화물을 매립하여 소자 분리용 절연막(미도시)을 형성한다. 상기 실리콘 산화물의 예로서는 PE-TEOS(Plasma Enhanced-Tetra Ethyl Ortho Silicate), USG(Undoped Silicate Glass), SOG(Spin On Glass) 등을 들 수 있다.Next, silicon oxide is embedded in the trench 118 to form an insulating layer (not shown) for device isolation. Examples of the silicon oxides include PLA-TEOS (Plasma Enhanced-Tetra Ethyl Ortho Silicate), USG (Undoped Silicate Glass), and SOG (Spin On Glass).

이어서, 상기 소자 분리용 절연막을 형성한 후 제2 실리콘 질화막 패턴(114) 및 실리콘 산질화막 패턴(116)의 상면이 노출되도록 화학 기계적 연마(Chemical mechanical polishing : CMP) 공정을 수행한다. 그 결과, 제2 실리콘 질화막 패턴(114) 및 실리콘 산질화막 패턴(116)과 실질적으로 동일한 높이의 상면(128)을 갖는 예비 소자분리막(120)이 형성된다. Subsequently, after the isolation layer is formed, a chemical mechanical polishing (CMP) process is performed to expose the top surfaces of the second silicon nitride layer pattern 114 and the silicon oxynitride layer pattern 116. As a result, the preliminary isolation layer 120 having the upper surface 128 having the same height as the second silicon nitride film pattern 114 and the silicon oxynitride film pattern 116 is formed.

도 5를 참조하면, 상기 제2 실리콘 질화막 패턴(114)을 습식 식각 공정에 의해 제거하여 양 측면의 실리콘 산질화막 패턴(116) 및 저면의 식각저지막 패턴(126)을 노출시키는 개구(130)를 형성한다. 상기 제2 실리콘 질화막 패턴(114)은 인산(H3PO4)을 포함하는 식각액을 사용하여 제거할 수 있다.Referring to FIG. 5, the opening 130 exposing the silicon oxynitride layer pattern 116 and the bottom etch stop layer pattern 126 on both sides by removing the second silicon nitride layer pattern 114 by a wet etching process. To form. The second silicon nitride layer pattern 114 may be removed using an etchant containing phosphoric acid (H 3 PO 4 ).

이후, 상기 제2 실리콘 질화막 패턴(114)의 제거에 의해 노출되는 식각저지막 패턴(126)을 제거하여 상기 제1 폴리실리콘막 패턴(124)의 표면을 노출시킨다. Thereafter, the etch stop layer pattern 126 exposed by the removal of the second silicon nitride layer pattern 114 is removed to expose the surface of the first polysilicon layer pattern 124.

도 6을 참조하면, 상기 개구(130)를 메우도록 제2 폴리실리콘막(미도시)을 형성한다. 상기 제2 폴리실리콘막은 저압 화학 기상 증착(Low Pressure-Chemical Vapor Deposition : LP-CVD) 공정을 통해 불순물이 도핑된 폴리실리콘 물질을 증착 시켜 형성할 수 있다. 상기 제2 폴리실리콘막을 형성한 후 실리콘 산질화막 패턴(116)의 상면이 노출되도록 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 수행하여 제2 폴리실리콘막 패턴(134)을 형성한다. 그 결과, 제1 폴리실리콘막 패턴(124)과 제2 폴리실리콘막 패턴(134)이 적층된 구조를 갖는 플로팅 게이트(140)가 형성된다. 상기 플로팅 게이트(140)는 리버스 T 형상을 갖는다.Referring to FIG. 6, a second polysilicon film (not shown) is formed to fill the opening 130. The second polysilicon layer may be formed by depositing a polysilicon material doped with impurities through a low pressure-chemical vapor deposition (LP-CVD) process. After the second polysilicon layer is formed, a second polysilicon layer pattern 134 is formed by performing a chemical mechanical polishing (CMP) process to expose the top surface of the silicon oxynitride layer pattern 116. As a result, the floating gate 140 having a structure in which the first polysilicon film pattern 124 and the second polysilicon film pattern 134 are stacked is formed. The floating gate 140 has a reverse T shape.

본 발명의 제2 폴리실리콘 패턴(134)은 상기 예비 소자분리막(120)의 측면에 실리콘 산질화막 패턴(116)에 의해 정의되는 개구(132)의 폭에 의해 한정된다. 여기서, 상기 개구(132)의 폭은 상기 제1 실리콘 질화막 패턴(108)의 측벽을 실리콘 산질화막(112)으로 개질시켜 주는 상기 라디칼 산화 반응으로 형성되는 실리콘 산질화막 패턴(116)의 형성 두께에 따라 조절될 수 있다. 따라서, 상기 제2 폴리실리콘막 패턴(134)의 폭을 원하는 대로 형성할 수 있다.The second polysilicon pattern 134 of the present invention is defined by the width of the opening 132 defined by the silicon oxynitride layer pattern 116 on the side of the preliminary isolation layer 120. Here, the width of the opening 132 is a thickness of the silicon oxynitride layer pattern 116 formed by the radical oxidation reaction to modify the sidewall of the first silicon nitride layer pattern 108 to the silicon oxynitride layer 112. Can be adjusted accordingly. Therefore, the width of the second polysilicon film pattern 134 may be formed as desired.

또한, 상기 제2 폴리실리콘막 패턴(134)의 높이는 상기 제2 실리콘 질화막 패턴(114)의 높이에 따라 조절된다. 즉, 상기 제2 실리콘 질화막 패턴(114)을 형성하기 위한 실리콘 질화막의 형성 두께에 따라 쉽게 조절될 수 있다. 따라서, 상기 제2 폴리실리콘막 패턴(134)의 높이를 원하는 대로 형성할 수 있다.In addition, the height of the second polysilicon film pattern 134 is adjusted according to the height of the second silicon nitride film pattern 114. That is, the thickness of the silicon nitride film for forming the second silicon nitride film pattern 114 may be easily adjusted. Therefore, the height of the second polysilicon film pattern 134 may be formed as desired.

상술한 제2 폴리실리콘막 패턴(134)의 형성 방법은 기존의 스페이서를 형성시켜 이용한 대신 실리콘 산질화막 패턴(116)을 형성하여 이용함으로써 상기 스페이서를 형성할 때 스페이서막의 과식각으로 인해 유발되던 제2 폴리실리콘막 패턴(134)의 피팅 및 게이트 산화막(102)의 열화 등의 문제점이 초래되지 않는다.The above-described method of forming the second polysilicon layer pattern 134 may be formed by using the silicon oxynitride layer pattern 116 instead of forming a conventional spacer to form the spacer. Problems such as fitting of the 2 polysilicon film pattern 134 and deterioration of the gate oxide film 102 are not caused.

도시되지는 않았지만, 상기 플로팅 게이트를 형성한 후 실리콘 산질화막 패 턴(116), 식각저지막 패턴(126) 및 예비 소자분리막(120)의 일부를 습식 식각에 의해 제거하여 제2 폴리실리콘막 패턴(116)의 측벽을 노출시키고, 상기 제2 폴리실리콘막 패턴(116)보다 낮은 상면을 가지는 소자분리막(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 습식 식각 공정에 이용되는 식각액은 실리콘 산화물 및 실리콘 산질화물의 식각이 쉽고 폴리실리콘의 식각이 어려운 특성을 갖는다. 상기 식각액은 불산(HF)을 포함하여 형성된다. Although not shown, after forming the floating gate, a portion of the silicon oxynitride layer pattern 116, the etch stop layer pattern 126, and the preliminary isolation layer 120 may be removed by wet etching to form a second polysilicon layer pattern. A sidewall of 116 is exposed, and an isolation layer (not shown) having an upper surface lower than that of the second polysilicon layer pattern 116 is formed. At this time, the etchant used in the wet etching process has a characteristic that the etching of silicon oxide and silicon oxynitride is easy and the etching of polysilicon is difficult. The etchant includes hydrofluoric acid (HF).

이어서, 상기 플로팅 게이트(140)를 이루는 제2 폴리실리콘막 패턴(134) 및 상기 소자분리막 상에 유전막(미도시)을 균일한 두께로 형성한다. 상기 유전막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막이 적층된 형상을 갖도록 형성할 수 있다. Subsequently, a dielectric film (not shown) is formed on the second polysilicon layer pattern 134 constituting the floating gate 140 and the device isolation layer to have a uniform thickness. The dielectric film may be formed to have a stacked shape of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film.

이어서, 상기 유전막 상에 제3 폴리실리콘막(미도시)을 형성한다. 상기 제3 폴리실리콘막은 불순물이 도핑된 폴리실리콘 또는 금속 물질을 증착하여 형성할 수 있다.Subsequently, a third polysilicon film (not shown) is formed on the dielectric film. The third polysilicon layer may be formed by depositing polysilicon or a metal material doped with impurities.

이어서, 상기 제3 폴리실리콘막 상에 제2 마스크 패턴(미도시)을 형성한다. 상기 제2 마스크 패턴은 상기 제1 마스크 패턴의 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장되는 라인 형상을 갖는다. 상기 제2 마스크 패턴에 의해 노출된 제3 폴리실리콘막, 유전막 및 플로팅 게이트(140)를 순차적으로 식각함으로서 플로팅 게이트 전극(미도시), 유전막 패턴(미도시) 및 콘트롤 게이트 전극(미도시)이 적층된 형태의 게이트 구조물을 형성한 비휘발성 메모리 장치를 완성할 수 있다. Subsequently, a second mask pattern (not shown) is formed on the third polysilicon film. The second mask pattern has a line shape extending in a second direction perpendicular to the first direction of the first mask pattern. By sequentially etching the third polysilicon layer, the dielectric layer, and the floating gate 140 exposed by the second mask pattern, the floating gate electrode (not shown), the dielectric layer pattern (not shown), and the control gate electrode (not shown) A nonvolatile memory device having a stacked gate structure may be completed.

상술한 바와 같은 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법은 플로팅 게이트의 형성에 있어서 실리콘 질화막의 라디칼 산화로 실리콘 질산화막을 형성하기 때문에 기존의 스페이서를 대신할 수 있다. 따라서, 스페이서의 과식각으로 인하여 하부의 제1 폴리실리콘막이 피팅되거나 게이트 산화막이 열화되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 제1 폴리실리콘의 형성 높이가 낮아지는 문제도 해결될 수 있다. 또한, 상기 산화 반응에 의한 상기 실리콘 질산화막의 두께를 조절할 수 있어 플로팅 게이트의 폭을 조정하여 형성할 수 있다. The method of manufacturing the nonvolatile memory device as described above can replace the existing spacers because the silicon nitride oxide film is formed by radical oxidation of the silicon nitride film in forming the floating gate. Therefore, it is possible to prevent the first polysilicon film from being fitted or the gate oxide film from deteriorating due to the overetching of the spacer, and the problem of lowering the formation height of the first polysilicon may be solved. In addition, the thickness of the silicon nitride oxide film by the oxidation reaction can be adjusted to form the width of the floating gate.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

Claims (5)

제1 폴리실리콘막, 식각저지막, 실리콘 질화막이 순차적으로 형성된 기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계;Forming a mask pattern on the substrate on which the first polysilicon film, the etch stop film, and the silicon nitride film are sequentially formed; 상기 마스크 패턴에 노출된 상기 실리콘 질화막을 식각하여 제1 폭을 갖는 제1 실리콘 질화막 패턴을 형성하는 단계;Etching the silicon nitride film exposed to the mask pattern to form a first silicon nitride film pattern having a first width; 상기 제1 실리콘 질화막 패턴의 측부를 산화시킴으로서, 상기 제1 폭보다 작은 제2 폭을 갖고, 측면에 실리콘 산질화막이 형성된 제2 실리콘 질화막 패턴을 형성하는 단계;Oxidizing a side of the first silicon nitride film pattern to form a second silicon nitride film pattern having a second width smaller than the first width and having a silicon oxynitride film formed on a side surface thereof; 상기 마스크 패턴에 노출된 상기 실리콘 산질화막을 식각하여 상기 제2 실리콘 질화막 패턴에 구비되는 실리콘 산질화막 패턴을 형성하는 단계;Etching the silicon oxynitride layer exposed to the mask pattern to form a silicon oxynitride layer pattern included in the second silicon nitride layer pattern; 상기 마스크 패턴에 노출된 식각저지막, 제1 폴리실리콘막 및 기판을 순차적으로 식각하여 식각저지막 패턴들, 제1 폴리실리콘막 패턴들 및 상기 기판에 트렌치를 형성하는 단계;Sequentially etching the etch stop layer, the first polysilicon layer, and the substrate exposed to the mask pattern to form trenches in the etch stop layer patterns, the first polysilicon layer patterns, and the substrate; 상기 트렌치를 매립하면서, 상기 제2 실리콘 질화막 패턴 및 실리콘 산질화막 패턴의 상면과 실질적으로 동일한 높이의 상면을 갖는 예비 소자분리막을 형성하는 단계;Filling the trench, forming a preliminary isolation layer having a top surface substantially the same as a top surface of the second silicon nitride layer pattern and the silicon oxynitride layer pattern; 상기 제2 실리콘 질화막 패턴 및 노출되는 식각저지막 패턴을 제거하여 상기 제1 폴리실리콘막 패턴의 표면을 노출시키는 개구를 형성하는 단계;Forming an opening exposing the surface of the first polysilicon layer pattern by removing the second silicon nitride layer pattern and the exposed etch stop layer pattern; 상기 개구에 제2 폴리실리콘막 패턴을 형성함으로써 상기 제1 폴리실리콘막 패턴과 제2 폴리실리콘막 패턴이 적층된 구조를 갖는 플로팅 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법.Forming a floating gate having a structure in which the first polysilicon layer pattern and the second polysilicon layer pattern are stacked by forming a second polysilicon layer pattern in the opening. Manufacturing method. 제1항에 있어서, 상기 제1 폴리실리콘막이 형성하기 전에 상기 기판 상에 게이트 산화막을 형성하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법.The method of claim 1, further comprising forming a gate oxide film on the substrate before the first polysilicon film is formed. 제1항에 있어서, 상기 식각저지막은 실리콘 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the etch stop layer comprises silicon oxide. 제1항에 있어서, 상기 마스크 패턴을 형성하는 단계는,The method of claim 1, wherein the forming of the mask pattern comprises: 상기 기판의 상기 실리콘 질화막 상에 실리콘 산화물을 증착하여 하드 마스크막을 형성하는 단계;Depositing silicon oxide on the silicon nitride film of the substrate to form a hard mask film; 상기 하드 마스크막 상부에 상기 기판의 소자분리막의 형성 영역을 정의하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Forming a photoresist pattern on the hard mask layer, the photoresist pattern defining a region in which the device isolation layer of the substrate is formed; 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 하드 마스크막을 식각하여 상기 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및Etching the hard mask layer using the photoresist pattern as an etching mask to form the mask pattern; And 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법.And removing the photoresist pattern. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 산질화막은 라디칼 산화 공정을 진행하여 노출된 상기 제1 실리콘 질화막 패턴의 측면을 실리콘 산질화물로 개질시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the silicon oxynitride layer is formed by modifying a side surface of the exposed first silicon nitride layer pattern with silicon oxynitride through a radical oxidation process.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR970054231A (en) * 1995-12-26 1997-07-31 문정환 Nonvolatile Memory Cells and Manufacturing Method Thereof
JP2004186185A (en) 2002-11-29 2004-07-02 Toshiba Corp Semiconductor device and its fabricating process

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970054231A (en) * 1995-12-26 1997-07-31 문정환 Nonvolatile Memory Cells and Manufacturing Method Thereof
JP2004186185A (en) 2002-11-29 2004-07-02 Toshiba Corp Semiconductor device and its fabricating process

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