KR100714273B1 - butting contact forming method for semiconductor memory device - Google Patents
butting contact forming method for semiconductor memory device Download PDFInfo
- Publication number
- KR100714273B1 KR100714273B1 KR1020050076841A KR20050076841A KR100714273B1 KR 100714273 B1 KR100714273 B1 KR 100714273B1 KR 1020050076841 A KR1020050076841 A KR 1020050076841A KR 20050076841 A KR20050076841 A KR 20050076841A KR 100714273 B1 KR100714273 B1 KR 100714273B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film
- etching
- hard mask
- layer
- thickness
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/30—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment 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
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment 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
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
- H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
- H01L21/32134—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by liquid etching only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/823475—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type interconnection or wiring or contact manufacturing related aspects
Abstract
본 발명은 반도체 메모리 장치의 버팅 콘택 형성방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 반도체 메모리 장치의 버팅 콘택을 형성함에 있어서, 하드마스크층과 그 하부의 콘트롤 게이트층을 동일한 식각에천트를 이용하여 인시츄 공정으로 건식식각함을 특징으로 한다. 상기 식각에천트는 상기 하드마스크층을 이루는 물질과 콘트롤 게이트층을 이루는 물질막에 대해 식각선택비가 낮은 특성을 가지고 있어, 상기 도전막과 마스크층간의 경계부위에 언더컷을 유발하지 않아 양호한 프로파일을 얻을 수 있게 된다. 그리고, 한가지 종류의 식각에천트를 사용하여 1스텝 공정으로 하드마스크층과 콘트롤 게이트층을 식각함으로 인해 전체 공정시간을 보다 단축시킬 수 있으며, 파티클 발생 또한 최소화할 수 있어 반도체 디바이스의 생산성 및 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.The present invention relates to a method of forming a butt contact in a semiconductor memory device. In the present invention, when the butting contact of the semiconductor memory device is formed, the hard mask layer and the control gate layer thereunder are dry-etched by an in situ process using the same etching etchant. The etching etchant has a low etching selectivity with respect to the material layer forming the hard mask layer and the control gate layer, thereby obtaining a good profile without causing an undercut at the boundary between the conductive layer and the mask layer. It becomes possible. In addition, by using one kind of etching etchant to etch the hard mask layer and the control gate layer in one step process, overall process time can be shortened and particle generation can be minimized. It can be improved more.
반도체, 버팅 콘택, 플로팅 게이트, 콘트롤 게이트, ONO Semiconductors, Butting Contacts, Floating Gates, Control Gates, ONO
Description
도 1은 통상적인 낸드형 플래쉬 메모리 장치의 셀 어레이 영역의 일부분을 나타낸다.1 illustrates a portion of a cell array region of a typical NAND flash memory device.
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 버팅 콘택 형성방법을 설명하기 위한 게이트 영역의 단면 구조를 나타낸다. 2A and 2B illustrate a cross-sectional structure of a gate region for explaining a butt contact forming method according to the related art.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래쉬 메모리 장치의 버팅 콘택 형성방법을 설명하기 위한 게이트 영역의 단면 구조를 나타낸다. 3A to 3C illustrate a cross-sectional structure of a gate area for explaining a method of forming a butt contact of a flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100: 반도체 기판 102: 소자분리막100: semiconductor substrate 102: device isolation film
104: 터널 산화막 106: 플로팅 게이트104: tunnel oxide film 106: floating gate
108: ONO막 110: 제2폴리실리콘막108: ONO film 110: second polysilicon film
112: 텅스텐실리사이드막 114: 콘트롤 게이트112: tungsten silicide film 114: control gate
116: PEOX막 118: ARL막116: PEOX film 118: ARL film
120: 하드마스크층 122: 제1차 개구120: hard mask layer 122: primary opening
124: 버팅 콘택홀124: Butting Contact Hole
본 발명은 반도체 메모리 장치의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 메모리 장치의 버팅 콘택 형성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly, to a method of forming a butt contact of a semiconductor memory device.
데이터를 저장하기 위해 사용되는 반도체 메모리 소자들은 일반적으로 휘발성 메모리 소자와 비휘발성 메모리 소자로 구분될 수 있다. 반도체 메모리 소자에 있어서, 먼저 DRAM(Dynamic Random Access Memory)이나 SRAM(Static Rrandom Access Memory)등으로 대표되는 휘발성 메모리 소자는 데이터의 입출력 동작은 빠르지만 전원 공급이 중단됨에 따라 저장된 데이터를 소실하는 특성이 있는 반면에, EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)이나 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)등으로 대표되는 비휘발성 메모리 소자는 데이터의 입출력 동작은 느리지만 전원 공급이 중단되더라도 저장된 데이터가 그대로 유지되는 특성이 있다. 따라서, 이러한 비휘발성 메모리 소자는 음악 또는 영상 데이터를 저장하기 위한 메모리 카드나 이동전화 시스템과 같이 전원을 항상 공급할 수 없거나 전원 공급이 간헐적으로 중단되는 상황에서 폭넓게 사용될 수 있다. Semiconductor memory devices used to store data may be generally classified into volatile memory devices and nonvolatile memory devices. In the semiconductor memory device, a volatile memory device represented by DRAM (Dynamic Random Access Memory) or SRAM (Static Rrandom Access Memory) is characterized by fast data input / output operation but loss of stored data when power supply is interrupted. On the other hand, nonvolatile memory devices represented by EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) or EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) are slow in input / output operation of data but retain stored data even when power supply is interrupted. There is this. Therefore, such a nonvolatile memory device can be widely used in a situation where power cannot always be supplied or power supply is intermittently interrupted, such as a memory card or a mobile telephone system for storing music or image data.
한편, 이러한 비휘발성 메모리 소자 중에서도 특히, EEPROM의 집적도 한계를 극복하기 위하여 일괄소거방식의 1 Tr/1 Cell 구조를 채택하고 있는 플래쉬 메모리 소자는 전기적으로 데이터를 자유롭게 입/출력할 수 있으며, 전력소모가 적고 고속 프로그래밍이 가능하여 향후 컴퓨터의 하드디스크드라이브(HDD)를 대체할 수 있을 것으로 기대되어 점차 그 수요가 늘고 있는 추세이다. 이러한 플래쉬 메모리 소자는 1개의 비트라인에 2개 이상의 셀 트랜지스터가 병렬로 연결되어 있는 노아(NOR)형 플래쉬 메모리와 1개의 비트라인에 2개 이상의 셀 트랜지스터가 직렬로 연결되어 있는 낸드(NAND)형 플래쉬 메모리로 구분될 수 있다. 그러나, 이러한 플래쉬 메모리 소자는 전원이 중단될 경우에도 저장되어 있는 데이터가 보존된다는 우수한 장점에도 불구하고 휘발성 메모리 소자에 비하여 동작속도가 느리다는 취약점을 가지고 있기 때문에 플래쉬 메모리 소자의 프로그램 및 소거 속도를 높이기 위한 다양한 셀 구조 및 구동 방법이 활발히 연구되고 있다.On the other hand, among these non-volatile memory devices, in particular, the flash memory device adopting the 1 Tr / 1 Cell structure of the batch erasing method to overcome the integration limit of the EEPROM can freely input and output data electrically, power consumption It is expected to be able to replace hard disk drive (HDD) of computer in the future because of its low speed and high speed programming, and the demand is gradually increasing. Such a flash memory device is a NAND flash memory in which two or more cell transistors are connected in parallel on one bit line, and a NAND type in which two or more cell transistors are connected in series on one bit line. It can be divided into flash memory. However, the flash memory device has a weakness of operating speed compared to volatile memory device despite the excellent advantage that the stored data is preserved even in the event of power failure. Various cell structures and driving methods have been actively studied.
도 1은 통상적인 낸드형 플래쉬 메모리 장치의 셀 어레이 영역의 일부분을 나타낸다.1 illustrates a portion of a cell array region of a typical NAND flash memory device.
도 1을 참조하면, 반도체 기판상에 복수개의 액티브 영역(도시되지 않음)이 한 방향으로 평행하게 형성되어 있으며, 상기 각각의 액티브 영역과 직교하는 스트링 선택라인(1)이 복수개의 워드라인(3) 및 접지 선택라인(5)과 서로 평행하게 형성되어 있다. 또한, 상기 접지 선택라인(5)과 인접한 액티브 영역들은 상기 접지 선택라인(5)과 평행한 방향으로 연장되어 공통 소오스 라인(7)을 형성하고 있다.Referring to FIG. 1, a plurality of active regions (not shown) are formed on a semiconductor substrate in parallel in one direction, and a string
그리고, 상기 각 액티브 영역의 상부에는 상기 액티브 영역의 진행방향과 동일한 방향으로 진행하며, 상기 액티브 영역과 전기적으로 연결되는 비트라인(9)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 스트링 선택라인(1)과 인접한 액티브 영역은 콘택(11)에 의해 상부의 비트라인(9)과 연결되어 있으며, 상기 스트링 선택라인(1)과 상기 각 액티브 영역이 교차하는 지점에는 스트링 선택 트랜지스터로 구성된 스트 링 선택 트랜지스터부가 형성되고, 상기 각 워드라인과 상기 각 액티브 영역이 교차하는 지점에는 각각 셀 트랜지스터로 구성된 셀 트랜지스터부가 형성된다. 또한, 접지 선택라인(5)과 액티브 영역이 교차하는 지점에는 접지 선택 트랜지스터로 구성된 접지 선택 트랜지스터부가 형성된다.In addition, a
한편, 상기 각 트랜지스터의 게이트 영역은 터널 산화막, 플로팅 게이트, 유전막 및 콘트롤 게이트로 이루어지며, 상기 콘트롤 게이트는 액티브 영역과 교차하는 워드라인으로 기능한다. 그리고, 각각의 셀 트랜지스터의 플로팅 게이트는 소자분리막에 의해 서로 격리되며, 하나의 액티브 영역상에 배치된 스트링 선택 트랜지스터, 복수의 셀 트랜지스터 및 접지 선택 트랜지스터는 단위 스트링을 구성한다. 여기서, 상기 단위 스트링을 선택하기 위한 스트링 선택 트랜지스터와 그라운드를 선택하기 위한 접지 선택 트랜지스터는 데이터 저장을 위한 플로팅 게이트가 필요없는 트랜지스터이므로 버팅 콘택(butting contact)을 통해 플로팅 게이트와 콘트롤 게이트를 금속선을 이용하여 서로 전기적으로 연결한다. 따라서, 상기 스트링 선택 트랜지스터 및 접지 선택 트랜지스터는 전기적으로 하나의 게이트를 갖는 모오스 트랜지스터로서 동작하게 된다.Meanwhile, the gate region of each transistor includes a tunnel oxide layer, a floating gate, a dielectric layer, and a control gate, and the control gate functions as a word line crossing the active region. The floating gates of the cell transistors are separated from each other by an isolation layer, and the string select transistor, the plurality of cell transistors, and the ground select transistor disposed on one active region constitute a unit string. Here, the string selection transistor for selecting the unit string and the ground selection transistor for selecting the ground are transistors that do not require a floating gate for data storage, so that the floating gate and the control gate are connected to each other using a metal line through a butting contact. To be electrically connected to each other. Thus, the string select transistor and the ground select transistor operate as a MOS transistor having an electrically gate.
상기 버팅 콘택은 일반적으로 사진식각공정에 의해 형성되는데, 상기 사진 식각공정은 워드라인상에 하드 마스크층 패턴을 형성한 후, 하부에 노출된 워드라인(콘트롤 게이트) 및 층간절연막(유전막)을 차례로 건식식각함으로써 형성하게 된다. 이러한 버팅 콘택 형성방법이 미국특허 제6,515,329호 및 제6,380,032호등에 개시되어 있는데, 하기의 도 2a 및 도 2b를 참조하여 종래 기술에 따른 버팅 콘택 형성방법을 살펴보기로 하자.The butting contact is generally formed by a photolithography process. The photolithography process forms a hard mask layer pattern on a word line, and then sequentially exposes a word line (control gate) and an interlayer dielectric layer (dielectric film) exposed underneath. It is formed by dry etching. Such butting contact forming methods are disclosed in US Pat. Nos. 6,515,329, 6,380,032, and the like, with reference to FIGS. 2A and 2B below.
먼저, 도 2a를 참조하면, 피형 또는 엔형의 불순물이 도우프되어 있는 반도체 기판(10)에 통상의 STI(Shallow Trench Isolation) 공정에 의한 얕은 트렌치 소자분리막(12)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 얕은 트렌치 소자분리막(12)에 의해 정의된 액티브(active) 상부에 터널 산화막(14), 폴리실리콘으로 이루어진 플로팅 게이트(16), 유전막으로 기능하는 ONO(Oxide-Nitride-Oxide:18)막, 폴리실리콘(20) 및 텅스텐실리사이드(22)로 이루어진 콘트롤 게이트(24)막이 차례로 적층되어 게이트 영역을 이루고 있다.First, referring to FIG. 2A, a shallow
상기 플로팅 게이트(16)는 외부와 전기적으로 완전히 절연되어 고립된 구조를 가지고 있으며, 상기 플로팅 게이트(16)로의 전자 주입과 방출에 따라 메모리 셀의 전류가 변하는 성질을 이용하여 데이터를 저장하게 된다. 이러한 플로팅 게이트(16)로의 전자 주입은 채널에서의 고온 전자를 이용한 CHEI(Channel Hot Electron Injection) 방식으로 이루어지며, 전자 방출은 플로팅 게이트(16)와 콘트롤 게이트(24) 사이에 존재하는 게이트층간 유전체막을 통한 F-N(Fowler-Nordheim) 터널링을 통해 이루어지게 된다. 이때, 상기 콘트롤 게이트(24)에 인가된 전압은 커플링 비율(coupling ratio)에 따라 일정량의 전압분이 플로팅 게이트에 인가되는데, 상기 커플링 비율을 결정하는 변수가 상기 터널 산화막의 캐패시턴스(capacitance)와 ONO막(18) 캐패시턴스이다. 따라서, 캐패시턴스의 크기를 결정하는 플로팅 게이트의 면적이 중요한데, 플로팅 게이트의 두께는 얇을수록, 반면 플로팅 게이트의 면적은 넓을수록 플래쉬 메모리 소자의 전기적 특성이 우수해진다.The
한편, 상기와 같은 플래쉬 메모리 장치의 게이트 영역에 버팅 콘택을 형성하기 위해서, 상기 콘트롤 게이트(24) 상부에 예컨대 2300Å 두께의 PEOX막(26) 및 800Å 두께의 ARL막(28)을 차례로 증착하여 하드마스크층(30)을 형성한다. 그리고 나서, 상기 ARL막(28) 상부에 감광막(도시되지 않음)을 도포한 뒤, 통상의 사진식각공정을 실시하여 상기 하드마스크층(30)을 건식식각한다.On the other hand, in order to form a butt contact in the gate region of the flash memory device as described above, the
이어서, 도 2b를 참조하면, 상기 건식식각된 하드마스크(30) 패턴을 자기정렬된 식각마스크로서 이용하고, 상기 ONO막(18)을 식각스토핑막으로 이용하여 텅스텐실리사이드막(22) 및 폴리실리콘막(20)으로 이루어진 콘트롤 게이트(24)막을 건식식각한다. 이어서, 상기 ONO막(18) 및 그 하부의 플로팅 게이트막(16)을 차례로 건식식각하여 버팅 콘택 형성을 위한 버팅 콘택홀(32)를 형성하게 된다.Next, referring to FIG. 2B, the
그러나, 반도체 디바이스의 집적도가 증가하여 액티브 영역의 게이트 선폭이 좁아지게 됨에 따라, 파티클 발생이 거의 없는 순수한 플래쉬 제품이 요구되고 있다. 따라서, 상기 버팅 콘택을 형성하기 위한 건식식각공정을 실시함에 있어서, 상기 하드마스크층(30)은 예컨대 CHF3 및 Ar 혼합가스로 이루어진 제1식각에천트를 이용하여 식각하고, 상기 콘트롤 게이트(24)는 HBr, O2 및 He 혼합가스로 이루어진 제2식각에천트를 이용하여 식각하는 2스텝 공정을 실시하였다. 그러나, 상기 하드마스크층(30)을 식각하는데 이용되는 CHF3 및 Ar 혼합가스로 이루어진 식각에천트는 상기 콘트롤 게이트(24)를 구성하는 텅스텐실리사이드(22) 및 폴리실리콘(20)에 대해 고선택비를 가지는 특성이 있다. 따라서, 버팅 콘택 형성을 위한 식각공정시 상기 하드마스크층(30)과 콘트롤 게이트(24)가 접하고 있는 경계부분(참조부호 A)에 급격한 막질 변경으로 인하여 언더컷(undercut)이 발생하는 문제점이 있다. 특히, ARL막(28) 및 PEOX막(26)으로 이루어진 식각마스크(30)와 폴리실리콘(20) 및 텅스텐실리사이드(22)로 이루어진 콘트롤 게이트(24)막이 접하는 경계영역은 게이트 셀 산포를 결정짓는 중요한 부분이므로, 이러한 영역에 언더컷이 발생할 경우, 게이트 패턴의 사이즈가 불균일하게 되어 전체 반도체 디바이스의 생산성 및 신뢰성이 크게 저하되는 문제점이 있다.
또한, 상기 하드마스크(30) 및 콘트롤 게이트(24)를 각각의 식각에천트를 이용하는 2스텝 공정으로 식각할 경우, 두 가지 종류의 식각에천트가 주입 및 배출되어야 하므로 전체적인 프로세싱 시간이 길어지는 단점이 있다. 그리고, 식각공정에 사용되는 식각에천트 자체를 이미 파티클로 볼 수 있는 바, 이처럼 두 가지 종류의 식각에천트가 사용될 경우 식각설비의 오염을 가중시킬 뿐 아니라 반도체 디바이스 제조과정에 악영향을 미치게 되어, 전체적인 생산성 및 신뢰성을 저하시키게 된다.However, as the degree of integration of semiconductor devices increases and the gate line width of the active region is narrowed, there is a need for a pure flash product with little particle generation. Therefore, in performing the dry etching process for forming the butting contact, the
In addition, when the
삭제delete
상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 인접한 게이트 영역에 버팅 콘택 형성을 위한 식각공정시, 하드마스크층과 콘트롤 게이트를 구성하는 막질의 특성차이에 의한 언더컷 발생을 최소화할 수 있는 반도체 메모리 장치의 버팅 콘택 형성방법을 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the conventional problems as described above, in the etching process for forming a butt contact in the adjacent gate region, it is possible to minimize the occurrence of undercut due to the difference in the quality of the film constituting the hard mask layer and the control gate. The present invention provides a method of forming a butt contact in a semiconductor memory device.
본 발명의 다른 목적은, 버팅 콘택 형성을 위한 전체 식각공정 시간을 보다 단축시킬 수 있는 반도체 메모리 장치의 버팅 콘택 형성방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of forming a butt contact of a semiconductor memory device which can further shorten the entire etching process time for forming a butt contact.
본 발명의 다른 목적은, 버팅 콘택 형성시 발생되는 파티클의 영향을 최소화하여 생산성 및 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있도록 하는 반도체 메모리 장치의 버팅 콘택 형성방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a method for forming a butt contact of a semiconductor memory device, which can further improve productivity and reliability by minimizing the influence of particles generated when the butt contact is formed.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 버팅 콘택 형성방법은, 반도체 기판의 액티브 영역상에 터널 산화막, 플로팅 게이트로서 기능하는 제1도전막, 유전막, 콘트롤 게이트로서 기능하는 제2도전막을 차례로 증착하는 단계와; 상기 제2도전막 상부에 하드마스크층을 형성한 뒤, 상기 하드마스크층과 상기 제2도전막에 대하여 낮은 식각선택비를 가지는 식각에천트를 사용하여 상기 하드마스크층 및 제2도전막을 인시튜 공정으로 식각하는 단계와; 상기 하드마스크층 및 제2도전막 패턴을 식각마스크로서 이용하여 상기 유전막 및 콘트롤 게이트를 식각함으로써, 버팅 콘택 형성을 위한 개구를 형성하는 단계와; 상기 개구 내부에 도전물질을 필링하여 상기 콘트롤 게이트와 플로팅 게이트를 전기적으로 연결시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다. A butting contact forming method of a semiconductor memory device according to the present invention for achieving the above objects, the first conductive film, dielectric film, control gate functioning as a tunnel oxide film, a floating gate on the active region of the semiconductor substrate; Depositing a conductive film in sequence; After the hard mask layer is formed on the second conductive layer, the hard mask layer and the second conductive layer are in situ using an etching etchant having a low etching selectivity with respect to the hard mask layer and the second conductive layer. Etching to a process; Etching the dielectric layer and the control gate using the hard mask layer and the second conductive layer pattern as an etch mask to form openings for forming butt contacts; Filling a conductive material in the opening to electrically connect the control gate and the floating gate.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 카테고리를 벗어나지 않는 범위내에서 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be embodied in various other forms without departing from the scope of the present invention, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete and common knowledge It is provided to fully inform the person of the scope of the invention.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래쉬 메모리 장치의 버팅 콘택 형성방법을 설명하기 위해 제시한 단면도들이다.3A to 3C are cross-sectional views illustrating a butt contact forming method of a flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 도 3a를 참조하면, 피(P)형 또는 엔(N)형의 불순물이 도우프되어 있는 반도체 기판(100)에 통상의 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 실시하여 필드 영역과 액티브 영역을 정의하기 위한 소자분리막(102)을 형성한다. 이때, 상기 소자분리막(102)은 예컨대 O3-TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate), BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass), SOG등으로 형성할 수 있다.First, referring to FIG. 3A, a field trench and an active region may be formed by performing a conventional shallow trench isolation (STI) process on a
이어서, 상기 소자분리막(102)에 의해 정의된 액티브 영역에 예컨대 100Å 두께의 터널 산화막(104)을 증착한 뒤, 그 상부에 플로팅 게이트(106)로서 예컨대, 2000~2500Å 두께의 제1폴리실리콘막으로 형성할 수 있다. Subsequently, a 100 nm thick
이어서, 상기 플로팅 게이트(106) 상부에 층간유전막으로서, 예컨대 150 ~ 200Å 두께의 ONO막(108)을 증착한다. 그리고 나서, 상기 ONO막(108) 상부에 예컨대, 1000Å 두께의 제2폴리실리콘막(110) 및 1000Å 두께의 텅스텐실리사이드막(112)을 차례로 증착하여 콘트롤 게이트(114)를 형성한다. 이때, 상기 제2폴리실리콘막(110) 상부에 저저항을 갖는 텅스텐실리사이드막(112) 이외에 텅스텐을 증착할 수도 있는데, 이처럼 텅스텐을 증착할 경우에는 베리어 메탈로서 WSi와 WN을 더 형성하는 것이 바람직하다.Subsequently, an
이어서, 상기 콘트롤 게이트(114) 상부에 예컨대, 2300Å두께의 PEOX막(116) 및 800Å 두께의 ARL막(118)을 차례로 증착하여 하드마스크층(120)을 형성한다.Subsequently, a
계속해서, 도 3b를 참조하면, 상기 하드마스크층(120) 상부에 감광막(도시되지 않음)을 형성한 뒤, 동일한 식각에천트를 이용하여 상기 하드마스크층(120)을 이루고 있는 ARL막(118)과 PEOX막(116)을 건식식각한 뒤, 상기 콘트롤 게이트(114)를 이루고 있는 텅스텐실리사이드막(112)과 제2폴리실리콘막(110) 또한 인시츄 공정으로 건식식각하여 버팅 콘택을 형성하기 위한 제1차 개구(122)를 형성한다.Subsequently, referring to FIG. 3B, after forming a photoresist film (not shown) on the
이처럼, 상기 하드마스크층(120)과 콘트롤 게이트(114)를 동일한 식각에천트를 이용하여 인시츄 공정으로 건식식각하여 패터닝하는 것은 본 발명의 핵심 공정이다. 상기 하드마스크층(120)과 콘트롤 게이트(114)를 인시츄 공정으로 식각하기 위한 식각에천트로서는, 상기 하드마스크(120)를 이루고 있는 물질과 콘트롤 게이트(114)를 이루고 있는 물질에 대한 식각선택비가 낮은 에천트를 사용할 것이 요구된다. 따라서, 본 발명에서는, 이처럼 하드마스크(120)와 콘트롤 게이트(114)를 이루고 있는 각각의 물질막에 대한 식각선택비가 낮은 식각에천트로서, 예컨대 CF4와 He의 혼합가스로 이루어진 식각에천트가 이용된다. As such, it is a key process of the present invention to dry-etch and pattern the
그리고, 상기 하드마스크(120)와 콘트롤 게이트(114)를 인시츄 공정으로 식각하기 위한 건식식각공정시, CF4와 He의 유량은 예컨대, 각각 1~500sccm으로 유지하는 것이 바람직하며, 챔버 내부의 RF 파워는 50~1000W로 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 챔버 내부의 압력은 5~100 mT로 유지하는 것이 바람직하며, 자속밀도는 예컨대 0~30Gauss로 유지하는 것이 바람직하다.In the dry etching process for etching the
종래에는 플래쉬 메모리 장치의 버팅 콘택을 형성함에 있어서, 제1식각에천트가 사용되는 사진식각 공정을 실시하여 먼저, 하드마스크를 패터닝하였다. 그리고 나서, 상기 제1식각에천트(CHF3 및 Ar 혼합가스)와는 다른 성분의 제2식각에천트(HBr, O2 및 He 혼합가스)를 사용하여 상기 하드마스크 패턴을 자기정렬된 마스크 패턴으로 이용하여 그 하부에 노출되어 있는 콘트롤 게이트를 건식식각하는 2스텝 공정을 실시하였다. 상기 제1식각에천트와 제2식각에천트는 각각 콘트롤 게이트 및 하드마스크층을 이루고 있는 물질막에 대해 고선택비를 가지는 식각에천트로서, 이러한 제1식각에천트 및 제2식각에천트를 이용하여 상기 하드마스크 및 콘트롤 게이트에 대해 각각의 건식식각공정을 실시할 경우, 상기 하드마스크층과 콘트롤 게이트간의 경계영역에 언더컷이 발생하여 양호한 프로파일을 얻을 수 없게 되는 문제점이 있었다. 또한, 식각공정에 사용되는 식각에천트 자체가 넓은 의미로 파티클에 포함되므로, 이처럼 두가지 종류의 식각에천트를 사용할 경우, 반도체 기판은 물론 식각설비의 내부 또한 오염될 우려가 증가하는 단점이 있다.Conventionally, in forming a butt contact of a flash memory device, a hard mask is patterned by performing a photolithography process using a first etching etchant. Then, using the second etching etchant (HBr, O 2 and He mixed gas) of a different component than the first etching etchant (CHF 3 and Ar mixed gas) to the hard mask pattern to a self-aligned mask pattern 2 step process of dry etching the control gate exposed to the lower part was implemented. The first etching etchant and the second etching etchant are etching etches having a high selectivity with respect to the material film forming the control gate and the hard mask layer, respectively. The first etching etchant and the second etching etchant When each dry etching process is performed on the hard mask and the control gate by using the same, an undercut occurs in a boundary area between the hard mask layer and the control gate, thereby preventing a good profile from being obtained. In addition, since the etching etchant used in the etching process itself is included in the particles in a broad sense, when using two types of etching etchant, there is a disadvantage in that the inside of the etching facility as well as the semiconductor substrate may be contaminated.
따라서, 본 발명에서는 상기한 종래의 문제점을 해소하고자, 상기 하드마스크층(120)과 콘트롤 게이트(114)를 서로 다른 식각에천트가 이용되는 2스텝 공정으로 나누어 식각하지 않고, 동일한 식각에천트를 이용하여 동일 챔버 내부에서 인시츄 공정으로 건식식각함으로써, 하드마스크와 콘트롤 게이트간의 경계영역(참조부호 B)에 언더컷이 발생되는 문제점을 해소하게 된다. 그리고, 이처럼 상기 하드마스크층(120)과 콘트롤 게이트(114)를 식각함에 있어서, 한가지 종류의 식각에천트 를 사용함으로써 파티클 발생을 최소화하여 반도체 기판 및 식각설비 내부가 오염될 우려를 한층 낮출 수 있게 된다.Therefore, in the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the same etching etchant is used without dividing the
계속해서, 도 3c를 참조하면, 상기 제1차 개구(122)로 인해 그 표면이 노출되어 있는 ONO막(108) 및 그 하부의 플로팅 게이트(106)를 차례로 건식식각하여 제2차 개구, 즉 버팅 콘택 형성을 위한 버팅 콘택홀(124)을 형성한다.Subsequently, referring to FIG. 3C, the
이어서, 도면상으로 도시하지는 않았으나, 상기 버팅 콘택홀(124)에 메탈등의 도전물질을 필링하여 상기 콘트롤 게이트(114)와 플로팅 게이트(106)를 전기적으로 연결하는 버팅 콘택을 완성한다.Subsequently, although not illustrated in the drawing, a butting contact for electrically connecting the
상술한 바와 같이, 종래에는 하드마스크층와 콘트롤 게이트를 서로 다른 각각의 식각에천트가 사용되는 2스텝 공정으로 나누어 건식식각함으로써, 상기 하드마스크층과 콘트롤 게이트의 경계영역에 언더컷이 발생되는 문제점이 있었다. 이에 본 발명에서는 종래의 문제점을 해소하고자, 하드마스크층을 이루고 있는 물질막 및 콘트롤 게이트를 이루고 있는 물질막에 대해 최소 식각선택비를 가지는 동일한 식각에천트를 이용하여 상기 하드마스크 및 콘트롤 게이트를 인시츄 공정으로 건식식각한다. 이처럼, 동일한 식각에천트를 이용하여 1스텝 공정으로 상기 하드마스크막 및 콘트롤 게이트를 건식식각함으로써, 상기 하드마스크막 및 콘트롤 게이트의 경계영역에 언더컷이 발생되는 종래의 문제점이 해소되어 양호한 프로파일의 버팅 콘택을 형성할 수 있게 된다. 또한, 한가지 종류의 식각에천트를 이용하여 하드마스크 및 콘트롤 게이트를 인시츄 공정으로 패터닝함으로 인해 파티클 발생을 최소화하여 반도체 디바이스의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있으며, 인시튜 식각공정의 특성상 전체 공정시간을 단축시킴으로써 생산성 향상에 기여할 수 있게 된다.As described above, conventionally, the hard mask layer and the control gate are dry-etched by dividing the hard mask layer and the control gate into two step processes in which different etching etchants are used, thereby causing an undercut in the boundary region between the hard mask layer and the control gate. . Accordingly, in order to solve the conventional problems, the hard mask and the control gate may be identified by using the same etching etchant having the minimum etching selectivity with respect to the material layer forming the hard mask layer and the material layer forming the control gate. Dry etch by the drilling process. Thus, by dry etching the hard mask film and the control gate in a one-step process using the same etching etchant, the conventional problem that undercuts are generated in the boundary area between the hard mask film and the control gate is solved, and a good profile is cut. A contact can be formed. In addition, by using one type of etching etchant to pattern the hard mask and the control gate in an in situ process, particle generation can be minimized to further improve the reliability of the semiconductor device. By shortening, it becomes possible to contribute to productivity improvement.
상기에서는 본 발명에 따른 버팅 콘택 형성방법을 설명함에 있어서, 플래쉬 메모리 장치를 제시하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 상기한 플래쉬 메모리 장치를 비롯한 모든 반도체 메모리 장치에 적용될 수 있음은 물론이다. In the above description of the butt contact forming method according to the present invention, a flash memory device is provided. However, this is only a preferred embodiment of the present invention and may be applied to all semiconductor memory devices including the flash memory device. to be.
상기한 바와 같이 본 발명에서는, 반도체 메모리 장치의 버팅 콘택을 형성하기 위해 하드마스크층과 그 하부의 콘트롤 게이트층을 식각함에 있어서, 상기 하드마스크층을 이루는 물질과 콘트롤 게이트층을 이루는 물질막에 대해 식각선택비가 낮은 특성을 가지는 동일한 식각에천트를 사용하여 인시튜로 건식식각한다. 이처럼, 상기 식각에천트는 상기 하드마스크층 및 콘트롤 게이트층을 이루는 물질막에 대한 식각선택비가 낮음으로 인해 상기 도전막과 마스크층간의 경계부위에 언더컷을 유발하지 않아 양호한 프로파일을 얻을 수 있게 된다. As described above, in the present invention, in etching the hard mask layer and the control gate layer thereunder to form a butting contact of the semiconductor memory device, the material layer forming the hard mask layer and the material layer forming the control gate layer are etched. Dry etching is performed in situ using the same etching etchant having low etching selectivity. As such, the etch etchant does not cause undercuts at the boundary between the conductive layer and the mask layer due to the low etch selectivity of the material layers constituting the hard mask layer and the control gate layer, thereby obtaining a good profile.
또한, 동일한 식각에천트를 사용하여 동일한 챔버내에서 하드마스크층과 콘트롤 게이트층을 식각함으로 인해 전체 공정시간을 보다 단축시킬 수 있으며, 파티클 발생 또한 최소화할 수 있어 결과적으로 반도체 디바이스의 생산성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, by using the same etching etchant to etch the hard mask layer and the control gate layer in the same chamber, the overall process time can be further shortened and particle generation can be minimized. It can be improved.
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050076841A KR100714273B1 (en) | 2005-08-22 | 2005-08-22 | butting contact forming method for semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050076841A KR100714273B1 (en) | 2005-08-22 | 2005-08-22 | butting contact forming method for semiconductor memory device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070022533A KR20070022533A (en) | 2007-02-27 |
KR100714273B1 true KR100714273B1 (en) | 2007-05-02 |
Family
ID=41636334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050076841A KR100714273B1 (en) | 2005-08-22 | 2005-08-22 | butting contact forming method for semiconductor memory device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100714273B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040027108A (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming gate in flash memory device |
KR20040032530A (en) * | 2002-10-10 | 2004-04-17 | 삼성전자주식회사 | Method of forming non-volatile memory device |
KR20050042543A (en) * | 2003-11-03 | 2005-05-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of manufacturing a flash memory device |
JP2005197640A (en) | 2003-12-29 | 2005-07-21 | Hynix Semiconductor Inc | Flash memory element manufacturing method |
-
2005
- 2005-08-22 KR KR1020050076841A patent/KR100714273B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040027108A (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming gate in flash memory device |
KR20040032530A (en) * | 2002-10-10 | 2004-04-17 | 삼성전자주식회사 | Method of forming non-volatile memory device |
KR20050042543A (en) * | 2003-11-03 | 2005-05-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of manufacturing a flash memory device |
JP2005197640A (en) | 2003-12-29 | 2005-07-21 | Hynix Semiconductor Inc | Flash memory element manufacturing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20070022533A (en) | 2007-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8324092B2 (en) | Non-volatile semiconductor device and method of fabricating embedded non-volatile semiconductor memory device with sidewall gate | |
KR100554516B1 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
KR100632634B1 (en) | Flash memory device and method for fabricating thereof | |
US7303958B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US7851350B2 (en) | Semiconductor device and method of forming contact plug of semiconductor device | |
US6649471B2 (en) | Method of planarizing non-volatile memory device | |
US8048739B2 (en) | Method of manufacturing flash memory device | |
KR100487547B1 (en) | Method Of Fabricating Nonvolatile Memory Device | |
KR100650813B1 (en) | Flash memory device | |
US20090068829A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
US20040259310A1 (en) | [split-gate flash memory structure and method of manufacture] | |
US7041555B2 (en) | Method for manufacturing flash memory device | |
KR100800379B1 (en) | Method for manufacturing gate of non volatile memory device | |
KR100714273B1 (en) | butting contact forming method for semiconductor memory device | |
US20060113610A1 (en) | Nonvolatile memory device and method for manufacturing the same | |
KR20080040214A (en) | Method for manufacturing gate electrode of semiconductor memory device | |
KR20050009515A (en) | Method for manufacturing non-volatile memory device | |
KR100871372B1 (en) | Method for forming gate in flash memory device | |
KR100799860B1 (en) | Flash memory device method for the same | |
US20230371250A1 (en) | Flash memory layout to eliminate floating gate bridge | |
EP1069620A1 (en) | A flash memory array | |
KR100875058B1 (en) | Method of forming contact hole in a semiconductor device | |
KR20060029772A (en) | Non volatile memory device and method for manufacturing thereof | |
KR100390958B1 (en) | Method of manufacturing a flash memory device | |
KR100607810B1 (en) | Non- Volatile memory device and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20100413 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |