KR100716668B1 - Method for forming gate electrode of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 게이트 전극의 높이를 증가시키지 않으면서 표면적을 증대시켜 유전체막 간의 접촉면적을 증대시키고, 이를 통해 커플링 비를 증대시켜 소자의 특성을 개선시킬 수 있는 반도체 소자의 게이트 전극 및 그 형성방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 액티브영역과 필드영역을 정의하는 소자 분리막 상부에서 이웃하는 것끼리 서로 분리되도록 양측벽에 이웃하는 방향으로 돌출된 돌출부가 형성된 반도체 소자의 게이트 전극을 제공한다.The present invention provides a gate electrode of a semiconductor device and a method of forming the same, which can increase the surface area between dielectric films by increasing the surface area without increasing the height of the gate electrode, thereby increasing the coupling ratio and improving the characteristics of the device. To this end, the present invention provides a gate electrode of the semiconductor device formed with protrusions protruding in the direction adjacent to both side walls so that neighbors on the device isolation layer defining the active region and the field region are separated from each other. .

반도체 소자, 플래시 메모리 소자, 게이트 전극, 플로팅 게이트, 계단형, 돌출부, 감광막, 플로우 Semiconductor element, flash memory element, gate electrode, floating gate, stepped, protrusion, photoresist, flow

Description

반도체 소자의 게이트 전극 형성방법{METHOD FOR FORMING GATE ELECTRODE OF SEMICONDUCTOR DEVICE}TECHNICAL FOR FORMING GATE ELECTRODE OF SEMICONDUCTOR DEVICE

도 1a 내지 도 1e는 일반적인 낸드 플래시 메모리 소자의 플로팅 게이트 형성방법을 도시한 공정 단면도.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of forming a floating gate of a general NAND flash memory device.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 게이트 전극을 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating a gate electrode of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3g는 도 2에 도시된 게이트 전극 형성방법을 도시한 공정 단면도.3A to 3G are cross-sectional views illustrating a method of forming the gate electrode illustrated in FIG. 2.

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

10, 110 : 기판10, 110: substrate

11, 111 : 게이트 절연막11, 111: gate insulating film

12, 112 : 제1 폴리 실리콘막12, 112: first polysilicon film

14 : 트렌치14: trench

15, 113 : 소자 분리막15, 113: device isolation film

16, 114 : 제2 폴리 실리콘막16, 114: second polysilicon film

17 : 플로팅 게이트17: floating gate

115, 116 : 감광막115,116: Photosensitive film

115a, 116a : 감광막 패턴115a, 116a: photosensitive film pattern

118 : 홈118: home

116b : 플로우층116b: flow layer

114a : 돌출부114a: protrusion

본 발명은 반도체 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 게이트 전극 및 그 형성방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 적층 게이트 구조를 갖는 비휘발성 메모리 소자에서 플래시 메모리 소자의 플로팅 게이트 및 그 형성방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor technology, and more particularly, to a gate electrode of a semiconductor device and a method of forming the same, and more particularly, to a floating gate of a flash memory device and a method of forming the same in a nonvolatile memory device having a stacked gate structure. .

현재, 비휘발성 메모리 소자 중 70nm급 낸드 플래시 메모리 소자(NAND flash memory device)에서 소자를 분리시키기 위한 스킴(scheme)은 게이트 절연막(또는, 터널 산화막)의 질을 확보하기 위해서 플로팅 게이트의 일부가 되는 얇은 폴리 실리콘막을 사용하여 하부 게이트 전극 프로파일(profile)을 먼저 정의한 후 분리 공정을 실시하는 SA-STI(Self Aligned Shallow Trench Isolation) 공정이 널리 사용되고 있다. Currently, a scheme for separating a device from a 70nm NAND flash memory device among the nonvolatile memory devices is a part of the floating gate to ensure the quality of the gate insulating film (or tunnel oxide film). The self-aligned shallow trench isolation (SA-STI) process, in which a lower gate electrode profile is first defined using a thin polysilicon layer and then separated, is widely used.

이하, 일반적으로 낸드 플래시 메모리 소자에서 적용하고 있는 SA-STI 공정을 설명하기로 한다. Hereinafter, the SA-STI process generally applied to NAND flash memory devices will be described.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10) 상에 게이트 절연막(11), 플로팅 게이트용 하부층인 폴리 실리콘막(poly silicon layer)(이하, 제1 폴리 실리콘막이라 함)(12) 및 패드 질화막(pad nitride layer, 13)을 순차적으로 형성한다. First, as shown in FIG. 1A, a gate insulating film 11 and a poly silicon layer (hereinafter, referred to as a first polysilicon film) 12 as a lower layer for a floating gate are formed on a semiconductor substrate 10. And a pad nitride layer 13 are sequentially formed.

이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 포토 공정 및 식각공정을 실시하여 패드 질화막(13), 제1 폴리 실리콘막(12), 게이트 절연막(11) 및 기판(10)을 순차적으로 식각한다. 이로써, 기판(10) 내에는 액티브영역(active region)과 필드영역(field region)을 정의하도록 일정한 슬로프(slope)를 갖는 복수의 트렌치(trench, 14)가 형성된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 1B, the pad nitride film 13, the first polysilicon film 12, the gate insulating film 11, and the substrate 10 are sequentially etched by performing a photo process and an etching process. As a result, a plurality of trenches 14 having a constant slope are formed in the substrate 10 to define an active region and a field region.

이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 트렌치(14)가 매립되도록 HDP(High Density Plasma) 산화막을 증착한 후 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 실시하여 평탄화한다. 이로써, 트렌치(14) 내부에 고립된 소자 분리막(15)이 형성된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 1C, the HDP (High Density Plasma) oxide film is deposited so that the trench 14 is embedded and then planarized by performing a chemical mechanical polishing (CMP) process. As a result, an isolation layer 15 is formed in the trench 14.

이어서, 도 1d에 도시된 바와 같이, 패드 질화막(13)을 제거하여 소자 분리막(15)의 일부를 돌출시킨다. Subsequently, as illustrated in FIG. 1D, the pad nitride layer 13 is removed to protrude a part of the device isolation layer 15.

이어서, 도 1e에 도시된 바와 같이, 소자 분리막(15)을 포함하는 전체 구조 상부에 플로팅 게이트용 상부층인 폴리 실리콘막(16)(이하, 제2 폴리 실리콘막이라 함)을 증착한다. Subsequently, as shown in FIG. 1E, a polysilicon film 16 (hereinafter referred to as a second polysilicon film), which is an upper layer for floating gates, is deposited on the entire structure including the device isolation film 15.

이어서, 포토공정 및 식각공정을 실시하여 제2 폴리 실리콘막(16)을 식각하여 소자 분리막(15)에 의해 이웃하는 것끼리 서로 분리된 플로팅 게이트(17)가 형성된다. Subsequently, the second polysilicon film 16 is etched by performing a photo process and an etching process to form floating gates 17 that are separated from each other by the device isolation film 15.

이러한 SA-STI 공정에서는 전술한 바와 같이 소자 분리막 형성 전에 게이트 절연막을 먼저 형성하기 때문에 기존의 모트(moat) 발생에 의한 게이트 절연막의 열화를 방지할 수 있다. 더욱이, 소자 분리막(15)이 형성된 후 제1 폴리 실리콘막(12) 상부에 제2 폴리 실리콘막(16)을 증착하여 플로팅 게이트(17)의 상부 표면적을 증가시킬 수 있다. 이로써, 기존의 코드(code) 플래시 메모리 소자나 데이터(data) 플래시 메모리 소자에서의 커플링 비(coupling ratio)를 그대로 확보할 수 있는 장점이 있다. In the SA-STI process, as described above, the gate insulating layer is first formed before the device isolation layer is formed, thereby preventing deterioration of the gate insulating layer due to the occurrence of a conventional moat. In addition, after the isolation layer 15 is formed, the second polysilicon layer 16 may be deposited on the first polysilicon layer 12 to increase the upper surface area of the floating gate 17. Thus, there is an advantage that the coupling ratio of the existing code flash memory device or data flash memory device can be secured as it is.

그러나, 이러한 종래기술에 따른 SA-STI 공정에서는 제2 폴리 실리콘막(16)의 정렬과 이들 간의 스페이스(space)의 한계 등에 의해 슬로프(slope)를 갖도록 제2 폴리 실리콘막(16)을 식각하고 있으나, 이 경우에도 게이트 라인(gate line) 간의 스페이스를 확보하여야 하기 때문에 커플링 비(coupling ratio)를 증대시키는데 한계가 있다. However, in the SA-STI process according to the related art, the second polysilicon film 16 is etched to have a slope due to the alignment of the second polysilicon film 16 and the limitation of the space therebetween. However, even in this case, there is a limit in increasing the coupling ratio because the space between the gate lines must be secured.

커플링 비를 증대시키기 위해서는 IPO(Inter Poly Oxide)(이하, 유전체막이라 함)와 플로팅 게이트(17) 및 컨트롤 게이트(미도시) 간의 접촉면적을 증대시켜야 한다. 그러나, 플로팅 게이트(17)와의 접촉면적을 증대시키기 위해서는 제2 폴리 실리콘막(16)의 두께를 증가시켜야 하기 때문에 전체적인 플로팅 게이트의 높이가 증가되어 후속 공정인 컨트롤 게이트 형성공정시 어려움을 야기시키는 문제가 발생된다. In order to increase the coupling ratio, the contact area between the IPO (Inter Poly Oxide) (hereinafter referred to as a dielectric film) and the floating gate 17 and the control gate (not shown) must be increased. However, in order to increase the contact area with the floating gate 17, the thickness of the second polysilicon layer 16 must be increased, so that the height of the entire floating gate is increased, which causes difficulties in the subsequent process of forming the control gate. Is generated.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 게이트 전극(플로팅 게이트)의 높이를 증가시키지 않으면서 표면적을 증대시켜 유전체막 간의 접촉면적을 증대시키고, 이를 통해 커플링 비를 증대시켜 소자의 전기적 특성을 개선시킬 수 있는 반도체 소자의 게이트 전극 및 그 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and increases the surface area without increasing the height of the gate electrode (floating gate) to increase the contact area between the dielectric film, thereby increasing the coupling ratio It is an object of the present invention to provide a gate electrode of a semiconductor device and a method of forming the same that can improve electrical characteristics of the device.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 액티브영역과 필드영역을 정의하는 소자 분리막 상부에서 이웃하는 것끼리 서로 분리되도록 양측벽에 이웃하는 방향으로 돌출된 돌출부가 형성된 반도체 소자의 게이트 전극을 제공한다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the gate of the semiconductor device formed with protrusions protruding in the direction adjacent to both side walls so that neighbors on the device isolation layer defining the active region and the field region are separated from each other Provide an electrode.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 액티브영역과 필드영역을 정의하는 소자 분리막에 의해 고립된 제1 도전막과, 상기 제1 도전막 상부에 형성되고, 상기 소자 분리막 상부에서 이웃하는 것끼리 서로 분리되도록 양측벽에 이웃하는 방향으로 돌출된 돌출부가 형성된 제2 도전막을 포함하는 반도체 소자의 게이트 전극을 제공한다. In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, a first conductive film isolated by a device isolation film defining an active region and a field region, and formed on the first conductive film, the device isolation film Provided is a gate electrode of a semiconductor device including a second conductive film formed with protrusions protruding in a direction adjacent to both side walls such that neighboring ones are separated from each other.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 소자 분리막이 형성되고, 상기 소자 분리막에 의해 고립된 제1 도전막이 형성된 기판을 제공하는 단계와, 상기 제1 도전막 상부에 제2 도전막을 형성하는 단계와, 상기 제2 도전막 상부에 서로 다른 온도에서 플로우되는 제1 및 제2 감광막을 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 감광막을 식각하여 제1 및 제2 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용한 제1 식각공정을 실시하여 상기 소자 분리막 상부에서 일정 두께로 잔류되도록 상기 제2 도전막을 식각하는 단계와, 플로우 공정을 통해 상기 제1 또는 제2 감광막 패턴을 플로우시켜 상기 제1 식각공정에 의해 상기 제2 도전막에 형성된 홈의 내측벽에 플로우층을 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 감광막 패턴과, 상기 플로우층을 식각 마스크로 이용한 제2 식각공정을 통해 상기 제2 도전막을 식각하여 상기 제2 도전막의 양측벽에 돌출부를 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 감광막 패턴과 상기 플로우층을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법을 제공한다.In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, a step of providing a substrate on which the device isolation film is formed, the first conductive film isolated by the device isolation film is formed, and on the first conductive film Forming a second conductive film, forming first and second photoresist films flowing at different temperatures on the second conductive film, and etching the first and second photoresist films to form first and second photoresist films. Forming a pattern, etching the second conductive layer so as to remain at a predetermined thickness on the device isolation layer by performing a first etching process using the first and second photoresist layer patterns as an etching mask; Forming a flow layer on an inner wall of a groove formed in the second conductive film by the first etching process by flowing the first or second photoresist pattern through the first and second photoresist layers; Forming a protrusion on both sidewalls of the second conductive layer by etching the second conductive layer through a second photoresist pattern and a second etching process using the flow layer as an etching mask, and the first and second photosensitive layer patterns It provides a method of forming a gate electrode of a semiconductor device comprising the step of removing the flow layer.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 소자 분리막이 형성되고, 상기 소자 분리막에 의해 고립된 제1 도전막이 형성된 기판을 제공하는 단계와, 상기 제1 도전막 상부에 제2 도전막을 형성하는 단계와, 상기 감광막을 형성하는 단계와, 상기 감광막을 식각하여 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용한 제1 식각공정을 실시하여 상기 소자 분리막 상부에서 일정 두께로 잔류되도록 상기 제2 도전막을 식각하는 단계와, 플로우 공정을 통해 상기 감광막 패턴을 플로우시켜 상기 제1 식각공정에 의해 상기 제2 도전막에 형성된 홈의 내측벽에 플로우층을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴 과 상기 플로우층을 식각 마스크로 이용한 제2 식각공정을 통해 상기 제2 도전막을 식각하여 상기 제2 도전막의 양측벽에 돌출부를 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴과 상기 플로우층을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법을 제공한다. In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, a step of providing a substrate on which the device isolation film is formed, the first conductive film isolated by the device isolation film is formed, and on the first conductive film Forming a second conductive film, forming the photoresist film, etching the photoresist film to form a photoresist pattern, and performing a first etching process using the photoresist pattern as an etch mask to form an upper portion of the device isolation layer. Etching the second conductive film so as to remain at a predetermined thickness; and forming a flow layer on an inner wall of the groove formed in the second conductive film by the first etching process by flowing the photosensitive film pattern through a flow process. And etching the second conductive layer through a second etching process using the photoresist pattern and the flow layer as an etching mask. It provides the step of forming a projection on both side walls of the conductive film and the photoresist pattern and the gate electrode forming a semiconductor device including a step of removing the layer flow.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 소자 분리막이 형성된 기판을 제공하는 단계와, 상기 소자 분리막을 포함하는 전체 구조 상부에 도전막을 형성하는 단계와, 상기 도전막 상부에 상기 도전막의 일부가 노출되는 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용한 제1 식각공정을 통해 상기 도전막의 일정 부위를 식각하여 상기 도전막 내에 홈을 형성하는 단계와, 플로우 공정을 통해 상기 감광막 패턴을 플로우시켜 상기 홈 내측벽에 플로우층을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴과 상기 플로우층을 식각 마스크로 이용한 제2 식각공정을 통해 상기 도전막 중 상기 제1 식각공정시 일정 부위가 식각되어 잔류된 부위를 식각하여 상기 도전막의 양측벽에 돌출부를 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴과 상기 플로우층을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법을 제공한다. In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, providing a substrate on which the device isolation film is formed, forming a conductive film on top of the entire structure including the device isolation film, and the top of the conductive film Forming a groove in the conductive film by forming a photoresist pattern in which a portion of the conductive film is exposed, and etching a predetermined portion of the conductive film through a first etching process using the photoresist pattern as an etching mask; Forming a flow layer on the inner wall of the groove by flowing the photoresist pattern through a process; and performing a second etching process using the photoresist pattern and the flow layer as an etching mask during the first etching process of the conductive layer. Forming a protrusion on both sidewalls of the conductive layer by etching the remaining portion by etching a predetermined portion; It provides a method of forming a gate electrode of a semiconductor device comprising the step of removing the film pattern and the flow layer.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 소자 분리막이 형성된 기판을 제공하는 단계와, 상기 소자 분리막을 포함하는 전체 구조 상부에 도전막을 형성하는 단계와, 상기 도전막 상부에 상기 도전막의 일부가 노출되도록 서로 다른 플로우 온도를 갖는 물질로 이루어진 제1 및 제2 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용한 제1 식각 공정을 통해 상기 도전막의 일정 부위를 식각하여 상기 도전막 내에 홈을 형성하는 단계와, 플로우 공정을 통해 상기 제1 또는 제2 감광막 패턴을 플로우시켜 상기 홈 내측벽에 플로우층을 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 감광막 패턴과 상기 플로우층을 식각 마스크로 이용한 제2 식각공정을 통해 상기 도전막 중 상기 제1 식각공정시 일정 부위가 식각되어 잔류된 부위를 식각하여 상기 도전막의 양측벽에 돌출부를 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 감광막 패턴과, 상기 플로우층을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법을 제공한다. In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, providing a substrate on which the device isolation film is formed, forming a conductive film on top of the entire structure including the device isolation film, and the top of the conductive film Forming first and second photoresist patterns of materials having different flow temperatures to expose a portion of the conductive film on the substrate, and performing a first etching process using the first and second photoresist patterns as an etching mask. Etching a predetermined portion of the conductive film to form a groove in the conductive film; flowing the first or second photosensitive film pattern through a flow process to form a flow layer on the inner wall of the groove; A predetermined portion of the conductive layer during the first etching process may be formed through a second etching process using the second photoresist layer pattern and the flow layer as an etching mask. Forming a protrusion on both sidewalls of the conductive layer by etching the remaining portions, and removing the first and second photoresist patterns and the flow layer. do.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 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. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and in the case where the layers are said to be "on" another layer or substrate, they may be formed directly on another layer or substrate or Or a third layer may be interposed therebetween. In addition, the same reference numerals throughout the specification represent the same components.

실시예Example

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 게이트 전극을 설명하기 위하여 도시한 도면으로서, 일례로 비휘발성 메모리 소자의 플로팅 게이트를 도시한 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a gate electrode of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention, for example, a floating gate of a nonvolatile memory device.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 플로팅 게이트(122)는 제1 및 제2 폴리 실리콘막(112, 114)의 적층 구조로 이루어지되, 상부층인 제2 폴리 실리콘막(114)의 양측벽에는 돌출부(114a)가 형성된 계단형 구조로 형성된다. Referring to FIG. 2, the floating gate 122 of the nonvolatile memory device according to the embodiment of the present invention has a stacked structure of first and second polysilicon layers 112 and 114, and is a second polysilicon as an upper layer. Both side walls of the film 114 are formed in a stepped structure with protrusions 114a formed thereon.

제1 폴리 실리콘막(112)은 소자 분리막(113)보다 낮은 높이로 형성되어 소자 분리막(113)에 의해 이웃하는 것끼리 분리된다. 제2 폴리 실리콘막(114)은 이웃하는 것끼리 서로 대향하는 방향으로 양측벽에 각각 형성된 돌출부(114b)를 포함한다. 이웃하는 제2 폴리 실리콘막(114)의 돌출부(114a)는 소자 분리막(113) 상부에서 서로 분리된다. The first polysilicon film 112 is formed at a height lower than that of the device isolation film 113, and the neighboring ones are separated by the device isolation film 113. The second polysilicon film 114 includes protrusions 114b formed on both side walls of the neighboring ones in directions facing each other. The protrusions 114a of the neighboring second polysilicon layers 114 are separated from each other on the device isolation layer 113.

이러한 구조를 갖는 플로팅 게이트(122)는 돌출부(114a)에 의한 증가분만큼 표면적이 증대되어 그 표면을 따라 형성되는 유전체막(123)과의 접촉면적을 증대시킬 수 있다. 즉, 플로팅 게이트(122)의 그 측벽에 돌출부(114b)를 형성하여 표면적을 증대시키고, 이를 통해 유전체막(123)과의 접촉면적을 증대시켜 커플링 비를 개선시킬 수 있다. The floating gate 122 having such a structure may increase the surface area by the increase by the protrusion 114a to increase the contact area with the dielectric film 123 formed along the surface thereof. That is, the protrusion 114b may be formed on the sidewall of the floating gate 122 to increase the surface area, thereby increasing the contact area with the dielectric film 123 to improve the coupling ratio.

이하, 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 플로팅 게이트 형성방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, the floating gate forming method according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 will be described.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 전처리 세정공정에 의해 세정된 반도체 기판(110)이 제공된다. 상기 전처리 세정공정은 DHF(Diluted HF)로 세정한 후 SC- 1(NH4OH/H2O2/H2O)로 실시되거나, BOE(Buffer Oxide Etchant)로 세정한 후 SC-1로 순차적으로 실시될 수 있다. First, as shown in FIG. 3A, a semiconductor substrate 110 cleaned by a pretreatment cleaning process is provided. The pretreatment cleaning process is performed with DHF (Diluted HF) followed by SC-1 (NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O), or with BOE (Buffer Oxide Etchant) followed by SC-1 It can be carried out as.

이어서, 웰(well) 형성용 이온주입공정과 문턱전압 조절용 이온주입공정을 실시한다. 상기 이온주입공정들을 실시하기 전에 반도체 기판(110) 상에는 희생 산화막(sacrificial oxide; 미도시)이 증착되고, 그리고, 이 희생 산화막을 스크린 산화막(screen oxide)으로 이용하여 이온주입공정을 실시한다. 이로써, 반도체 기판(110)에는 웰 영역(미도시)이 형성된다. 여기서, 웰 영역은 P형 기판 내에 트리플 N-웰(triple N-Well)이 형성되고, 그 내부에 P웰이 형성된 트리플 구조로 형성될 수 있다.Subsequently, an ion implantation process for forming a well and an ion implantation process for adjusting a threshold voltage are performed. Before performing the ion implantation processes, a sacrificial oxide (not shown) is deposited on the semiconductor substrate 110, and an ion implantation process is performed using the sacrificial oxide film as a screen oxide. As a result, a well region (not shown) is formed in the semiconductor substrate 110. The well region may have a triple N-well formed in a P-type substrate, and a triple structure having a P well formed therein.

이어서, 반도체 기판(110) 상에 게이트 절연막(또는, 터널 산화막)(111)을 형성한다. 이때, 게이트 절연막(111)은 습식산화공정으로 750℃ 내지 800℃의 온도범위 내에서 실시한다. Next, a gate insulating film (or tunnel oxide film) 111 is formed on the semiconductor substrate 110. In this case, the gate insulating layer 111 is performed in a wet oxidation process within a temperature range of 750 ° C to 800 ° C.

이어서, 반도체 기판(110) 계면과의 결함밀도를 최소화시키기 위한 일환으로 반도체 기판(110) 상에 형성된 게이트 절연막(111)에 대하여 900℃ 내지 910℃의 온도범위 내에서 N2 가스를 이용한 어닐공정을 20분 내지 30분 동안 실시할 수도 있다.Subsequently, an annealing process using N 2 gas within a temperature range of 900 ° C. to 910 ° C. with respect to the gate insulating film 111 formed on the semiconductor substrate 110 as part of minimizing defect density with the semiconductor substrate 110 interface. It may be carried out for 20 to 30 minutes.

이어서, 게이트 절연막(111) 상에 플로팅 게이트의 하부층인 도전막, 예컨대 제1 폴리 실리콘막(112)을 증착한다. 이때, 제1 폴리 실리콘막(112)은 산화 저항성이 낮은 언도프트(undoped) 또는 도프트(doped) 실리콘막으로 증착할 수 있다. 언 도프트 실리콘막의 경우 480℃ 내지 550℃의 온도 범위내에서 0.1torr 내지 0.3torr의 낮은 압력으로 증착한다. 또한, 도프트 실리콘막의 경우 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 방식으로 SiH4 또는 Si2H6와 PH3 가스를 이용하여 480℃ 내지 550℃의 온도 범위내에서 0.1torr 내지 0.3torr의 낮은 압력으로 증착한다. Subsequently, a conductive film, for example, a first polysilicon film 112, which is a lower layer of the floating gate, is deposited on the gate insulating layer 111. In this case, the first polysilicon layer 112 may be deposited as an undoped or doped silicon layer having low oxidation resistance. The undoped silicon film is deposited at a low pressure of 0.1torr to 0.3torr within the temperature range of 480 ° C to 550 ° C. In the case of the doped silicon film, a low pressure of 0.1torr to 0.3torr is used in a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method using a SiH 4 or Si 2 H 6 and PH 3 gas within a temperature range of 480 ° C to 550 ° C. Deposit.

이어서, 제1 폴리 실리콘막(112) 상에 보호층으로 패드 질화막(미도시)을 증착한다. 패드 질화막은 후속 소자 분리막을 형성하기 위한 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정시 리세스(recess)되는 정도를 고려하여 충분히 두껍게 증착하는 것이 바람직하다. 이러한 패드 질화막은 CMP 공정시 제1 폴리 실리콘막(112)을 보호하는 기능을 수행한다. Next, a pad nitride film (not shown) is deposited on the first polysilicon film 112 as a protective layer. The pad nitride film is preferably deposited sufficiently thick in consideration of the degree of recession during the chemical mechanical polishing (CMP) process for forming a subsequent device isolation layer. The pad nitride layer functions to protect the first polysilicon layer 112 during the CMP process.

이어서, 패드 질화막, 제1 폴리 실리콘막(112), 게이트 절연막(111) 및 기판(110)의 일부를 식각하여 기판(110) 내부에 액티브영역과 필드영역을 정의하는 복수의 트렌치(미도시)를 형성한다. Subsequently, a plurality of trenches (not shown) may be formed to etch the pad nitride film, the first polysilicon film 112, the gate insulating film 111, and a portion of the substrate 110 to define an active region and a field region within the substrate 110. To form.

이어서, 트렌치가 매립되도록 소자 분리막용 절연막, 예컨대 HDP 산화막을 증착한 후 CMP 공정을 실시하여 평탄화하여 트렌치 내부에 고립된 소자 분리막(113)을 형성한다. 이때, CMP 공정은 패드 질화막을 식각 정지층으로 이용하여 실시하고, 소자 분리막(113)이 형성된 전체 구조 상부를 평탄화한다. 이로써, 평탄화되는 전체 구조 상부는 전면에 걸쳐 균일한 EFH(Effective Fox Height)를 갖게 된다.Subsequently, an insulating film for a device isolation film, such as an HDP oxide film, is deposited to fill the trench, and then planarized by performing a CMP process to form an isolated device isolation film 113 in the trench. In this case, the CMP process is performed using the pad nitride layer as an etch stop layer, and planarizes the upper part of the entire structure in which the device isolation layer 113 is formed. This results in a uniform Fox Height (EFH) that is uniform throughout the entire structure to be flattened.

이어서, 인산(H3PO4)(또는, 질화막 식각용 용액)을 이용하여 패드 질화막을 제거한 후 그 상부에 플로팅 게이트의 상부층인 도전막, 예컨대 제2 폴리 실리콘막(114)을 형성한다. 이때, 제2 폴리 실리콘막(114)은 제1 폴리 실리콘막(112)과 동일한 방법으로 형성할 수 있다. 다만, 그 두께는 소자의 설계에 따라 적절하게 변경될 수 있다. Subsequently, the pad nitride film is removed using phosphoric acid (H 3 PO 4 ) (or a nitride film etching solution), and a conductive film, for example, a second polysilicon film 114, which is an upper layer of the floating gate, is formed thereon. In this case, the second polysilicon film 114 may be formed in the same manner as the first polysilicon film 112. However, the thickness may be appropriately changed according to the design of the device.

이어서, 제2 폴리 실리콘막(114) 상부에 제1 및 제2 감광막(photoresist)(115, 116)를 순차적으로 도포한다. 이때, 제1 및 제2 감광막(115, 116)은 서로 다른 온도에서 플로우(flow)되는 물질을 사용한다. 즉, 제1 감광막(115)은 제2 감광막(116)보다 더 낮은 온도에서 플로우가 일어나는 물질을 사용한다. 예컨대, 제1 감광막(115)의 플로우 온도가 90℃인 경우 제2 감광막(116)은 80℃에서 플로우가 일어나는 물질로 도포한다. 이 경우, 후속 플로우 공정(119, 도3d참조)에서 플로우 온도는 제1 및 제2 감광막(115, 116)의 플로우 온도의 중간 온도인 85℃에서 실시하는 것이 바람직하다. Subsequently, first and second photoresist layers 115 and 116 are sequentially applied on the second polysilicon layer 114. In this case, the first and second photoresist films 115 and 116 use materials that flow at different temperatures. That is, the first photoresist film 115 uses a material that flows at a lower temperature than the second photoresist film 116. For example, when the flow temperature of the first photosensitive film 115 is 90 ° C, the second photosensitive film 116 is coated with a material in which flow occurs at 80 ° C. In this case, the flow temperature in the subsequent flow process 119 (see FIG. 3D) is preferably performed at 85 ° C., which is an intermediate temperature of the flow temperatures of the first and second photosensitive films 115 and 116.

이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 포토 마스크(photo mask)를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 제1 및 제2 감광막(115, 116)을 식각한다. 이로써, 제2 폴리 실리콘막(114)의 일부가 노출되는 제1 및 제2 감광막 패턴(115a, 116a)이 형성된다. 여기서, 제2 폴리 실리콘막(114)에서 노출되는 부위는 소자 분리막(113)의 상부와 대응되는 부위가 된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 3B, the first and second photoresist films 115 and 116 are etched by performing an exposure and development process using a photo mask. As a result, first and second photoresist layer patterns 115a and 116a through which a part of the second polysilicon layer 114 is exposed are formed. Here, a portion exposed from the second polysilicon layer 114 becomes a portion corresponding to the upper portion of the device isolation layer 113.

이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 감광막 패턴(115a, 116a)을 식각 마스크로 이용한 식각공정(117)을 실시하여 제2 폴리 실리콘막(114)을 식각한다. 이때, 제2 폴리 실리콘막(114)은 소자 분리막(113)이 노출되도록 식각되는 것이 아니라, 소자 분리막(113) 상부에서 일정 두께로 잔류되도록 식각조건을 제어한다. 이로써, 제2 폴리 실리콘막(114) 내, 즉 소자 분리막(113) 상부에 대응되는 부위에 트렌치(118)가 형성된다. 3C, the second polysilicon layer 114 is etched by performing an etching process 117 using the first and second photoresist layer patterns 115a and 116a as an etching mask. In this case, the second polysilicon layer 114 is not etched to expose the device isolation layer 113, but the etching condition is controlled to remain at a predetermined thickness on the device isolation layer 113. As a result, the trench 118 is formed in the second polysilicon layer 114, that is, at a portion corresponding to the upper portion of the device isolation layer 113.

이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 플로우 공정(119)을 실시하여 제2 감광막 패턴(116a)을 트렌치(118)의 내측벽으로 플로우시킨다. 이로써, 트렌치(118)의 내측벽에는 감광막 패턴(116a)이 플로우되어 플로우층(116b)이 형성된다. 이때, 플로우 공정(119)은 전술한 바와 같이 제1 및 제2 감광막 패턴(115a, 116a)의 플로우 온도의 중간 온도에서 실시하여 제2 감광막 패턴(116a)이 제1 감광막 패턴(115a)보다 더 많이 플로우가 일어나도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 감광막 패턴(115a)의 플로우 온도를 Tf1라 하고, 제2 감광막 패턴(116a)의 플로우 온도를 Tf2라 하면, 플로우 공정(119)시 플로우 온도(TF)는 'Tf2<TF<Tf1'가 되는 범위 내에서 설정한다. Next, as illustrated in FIG. 3D, a flow process 119 is performed to flow the second photosensitive film pattern 116a onto the inner wall of the trench 118. As a result, the photoresist pattern 116a flows on the inner wall of the trench 118 to form the flow layer 116b. At this time, the flow process 119 is performed at an intermediate temperature of the flow temperatures of the first and second photoresist patterns 115a and 116a as described above, so that the second photoresist pattern 116a is more than the first photoresist pattern 115a. It is desirable to allow a lot of flow to occur. That is, if the flow temperature of the first photosensitive film pattern 115a is Tf1 and the flow temperature of the second photosensitive film pattern 116a is Tf2, the flow temperature TF at the flow process 119 is 'Tf2 <TF <Tf1'. Set within the range of '.

이어서, 도 3e에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 감광막 패턴(115a, 116a)과, 플로우층(118)을 식각 마스크로 이용한 식각공정(120)을 실시하여 소자 분리막(113) 상부에 잔류된 제2 폴리 실리콘막(114)을 식각한다. 이로써, 식각된 제2 폴리 실리콘막(114)의 양측벽에는 이웃하는 것끼리 서로 대향하는 방향으로 돌출부(114a)가 형성된다. 결국, 플로우층(116b)에 의해 스페이스가 감소된 상태에서 식각공정(120)을 실시함에 따라 제2 폴리 실리콘막(114)은 계단 형태로 프로파일된 다. Subsequently, as shown in FIG. 3E, an etching process 120 using the first and second photoresist layer patterns 115a and 116a and the flow layer 118 as an etching mask is performed to remain on the device isolation layer 113. The second polysilicon film 114 is etched. As a result, protrusions 114a are formed on both sidewalls of the etched second polysilicon film 114 in a direction in which neighboring ones face each other. As a result, as the etching process 120 is performed while the space is reduced by the flow layer 116b, the second polysilicon film 114 is profiled in a step shape.

한편, 돌출부(114a)의 형태는 제한되지 않으며, 이웃하는 것끼리 서로 대향되는 부위가 수직(vertical), 라운딩(rounding), 슬로프(slope) 구조 모두 가능하다. On the other hand, the shape of the protrusion 114a is not limited, and the portions that are adjacent to each other are adjacent to each other (vertical, rounding, slope) structure is possible.

이어서, 도 3f에 도시된 바와 같이, 스트립 공정을 실시하여 제1 및 제2 감광막 패턴(115a, 116a)과 플로우층(118)을 제거한다. 이로써, 동도면에 도시된 바와 같은 프로파일을 갖는 플로팅 게이트(122)가 형성된다. 즉, 플로팅 게이트(122)는 제1 및 제2 폴리 실리콘막(112, 114)의 적층 구조로 이루어지고, 상부층인 제2 폴리 실리콘막(114a)의 양측벽에는 돌출부(114a)가 형성된 계단형 구조로 형성된다. 이로써, 돌출부(114a)에 대응하여 플로팅 게이트(122)의 표면적이 증가하게 된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 3F, a strip process is performed to remove the first and second photoresist patterns 115a and 116a and the flow layer 118. This forms a floating gate 122 having a profile as shown in the same figure. That is, the floating gate 122 has a stacked structure of first and second polysilicon films 112 and 114, and a stepped shape in which protrusions 114a are formed on both side walls of the second polysilicon film 114a as an upper layer. It is formed into a structure. As a result, the surface area of the floating gate 122 is increased to correspond to the protrusion 114a.

이어서, 제2 폴리 실리콘막(114)의 표면을 따라 유전체막(123)을 증착한다. 이때, 유전체막(123)은 산화막과 질화막이 적절히 조합되어 이루어진 적층구조로 형성한다. 예컨대, ONO(Oxide/Nitride/Oxide), ONON(Oxide/NitrideOxide/Nitride) 또는 ON(Oxide/Nitride) 구조로 형성한다. Subsequently, a dielectric film 123 is deposited along the surface of the second polysilicon film 114. At this time, the dielectric film 123 is formed in a stacked structure formed by properly combining an oxide film and a nitride film. For example, it is formed in ONO (Oxide / Nitride / Oxide), ONON (Oxide / NitrideOxide / Nitride), or ON (Oxide / Nitride) structure.

이러한 공정을 통해 형성된 본 발명에 따른 플로팅 게이트는 상부 임계치수(CD2, 도 3f참조)가 종래기술에 따른 플로팅 게이트의 상부 임계치수(CD1, 도 1e참조)와 동일하고, 이웃한 것끼리의 스페이스(S2, 도 3f참조) 또한 종래기술에 따른 스페이스(S1, 도 1e참조)와 동일하게 유지시킬 수 있다. 즉, 플로팅 게이트의 임계치수와 스페이스는 그대로 유지하면서 돌출부(114a)만큼의 표면적은 증대시킬 수 있다. In the floating gate according to the present invention formed through such a process, the upper threshold dimension (CD2, see FIG. 3F) is the same as the upper threshold dimension (CD1, see FIG. 1E) of the floating gate according to the prior art, and the space between neighboring ones. (S2, see FIG. 3F) It is also possible to keep the same as the conventional space (S1, see FIG. 1E). In other words, the surface area of the floating gate can be increased as much as the protrusion 114a while maintaining the critical dimension and the space of the floating gate.

한편, 상기에서 설명한 본 발명의 실시예에서는 적층의 감광막을 사용하였으나, 감광막 두께 마진이 충분하다면 단층의 감광막을 이용하여 식각공정 및 플로우 공정을 진행할 수도 있다. 또한, SA-STI 스킵이 아닌 STI 공정을 이용한 플로팅 형성공정에서도 적용가능하다. 또한, 낸드 플래시 메모리 소자 뿐만 아니라, 노아(NOR) 플래시 메모리 소자의 플로팅 게이트 형성공정에도 적용가능하며, 이에 더하여 EEPROM, EPROM과 같은 비휘발성 메모리 소자의 플로팅 게이트 형성공정에도 적용할 수 있다. 또한, 반도체 소자에서 단층 구조를 갖는 게이트 전극에도 적용할 수 있다. On the other hand, in the above-described embodiment of the present invention, a laminated photoresist film is used, but if the photoresist film thickness margin is sufficient, the etching process and the flow process may be performed using a single photoresist film. In addition, it is also applicable to the floating forming process using the STI process, not the SA-STI skip. In addition, the present invention may be applied to a floating gate forming process of a NOR flash memory device as well as a NAND flash memory device, and may be applied to a floating gate forming process of a nonvolatile memory device such as an EEPROM or an EPROM. The present invention can also be applied to gate electrodes having a single layer structure in semiconductor devices.

상기에서 본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail in the preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, it will be understood by those skilled in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 플로팅 게이트의 양측벽에 돌출부를 형성함으로써 플로팅 게이트의 높이, 임계치수 및 스페이스는 그대로 유지하면서 돌출부만큼의 표면적은 증대시켜 유전체막 간의 접촉면적을 증대시킬 수 있으며, 이를 통해 커플링 비를 증대시켜 소자의 전기적인 특성을 향상시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, by forming protrusions on both side walls of the floating gate, the contact area between dielectric films can be increased by increasing the surface area of the floating gate while maintaining the height, critical dimension, and space of the floating gate. In this case, the coupling ratio may be increased to improve electrical characteristics of the device.

Claims (28)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 소자 분리막에 의해 고립되도록 제1 도전막이 형성된 기판을 제공하는 단계;Providing a substrate on which a first conductive film is formed so as to be isolated by an element isolation film; 상기 제1 도전막 상부에 제2 도전막을 형성하는 단계;Forming a second conductive film on the first conductive film; 상기 감광막을 형성하는 단계;Forming the photosensitive film; 상기 감광막을 식각하여 감광막 패턴을 형성하는 단계;Etching the photoresist to form a photoresist pattern; 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용한 제1 식각공정을 실시하여 상기 소자 분리막 상부에서 일정 두께로 잔류되도록 상기 제2 도전막을 식각하는 단계;Performing a first etching process using the photoresist pattern as an etching mask to etch the second conductive layer so as to remain at a predetermined thickness on the device isolation layer; 플로우 공정을 통해 상기 감광막 패턴을 플로우시켜 상기 제1 식각공정에 의해 상기 제2 도전막에 형성된 홈의 내측벽에 플로우층을 형성하는 단계;Forming a flow layer on an inner wall of a groove formed in the second conductive film by the first etching process by flowing the photoresist pattern through a flow process; 상기 감광막 패턴과 상기 플로우층을 식각 마스크로 이용한 제2 식각공정을 통해 상기 제2 도전막을 식각하여 상기 제2 도전막의 양측벽에 돌출부를 형성하는 단계; 및Etching the second conductive layer through a second etching process using the photoresist pattern and the flow layer as an etching mask to form protrusions on both sidewalls of the second conductive layer; And 상기 감광막 패턴과 상기 플로우층을 제거하는 단계Removing the photoresist pattern and the flow layer 를 포함하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.Gate electrode forming method of a semiconductor device comprising a. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 플로우 공정은 상기 감광막 패턴이 플로우되는 온도 범위 내에서 실시하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.The flow process is a gate electrode forming method of a semiconductor device performed within the temperature range in which the photosensitive film pattern flows. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 제2 도전막은 계단 형태로 형성하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.The second conductive film is a gate electrode forming method of a semiconductor device to form a step. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 제1 및 제2 도전막은 언도프트 또는 도프트 폴리 실리콘막으로 형성하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.And the first and second conductive films are formed of an undoped or doped polysilicon film. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 하나의 항에 있어서, The method according to any one of claims 7 to 10, 상기 돌출부는 이웃하는 것끼리 서로 대향되는 부위가 수직, 라운딩 또는 슬로프 구조로 형성된 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.And wherein the protruding portion is formed in a vertical, rounded or sloped structure where neighboring portions face each other. 소자 분리막에 의해 고립되도록 제1 도전막이 형성된 기판을 제공하는 단계;Providing a substrate on which a first conductive film is formed so as to be isolated by an element isolation film; 상기 제1 도전막 상부에 제2 도전막을 형성하는 단계;Forming a second conductive film on the first conductive film; 상기 제2 도전막 상부에 서로 다른 온도에서 플로우되는 제1 및 제2 감광막을 형성하는 단계;Forming first and second photoresist films flowing at different temperatures on the second conductive film; 상기 제1 및 제2 감광막을 식각하여 제1 및 제2 감광막 패턴을 형성하는 단계;Etching the first and second photoresist layers to form first and second photoresist patterns; 상기 제1 및 제2 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용한 제1 식각공정을 실시하여 상기 소자 분리막 상부에서 일정 두께로 잔류되도록 상기 제2 도전막을 식각하는 단계;Performing a first etching process using the first and second photoresist layer patterns as an etching mask to etch the second conductive layer so as to remain at a predetermined thickness on the device isolation layer; 플로우 공정을 통해 상기 제1 또는 제2 감광막 패턴을 플로우시켜 상기 제1 식각공정에 의해 상기 제2 도전막에 형성된 홈의 내측벽에 플로우층을 형성하는 단계;Forming a flow layer on an inner wall of a groove formed in the second conductive film by the first etching process by flowing the first or second photoresist pattern through a flow process; 상기 제1 및 제2 감광막 패턴과, 상기 플로우층을 식각 마스크로 이용한 제2 식각공정을 통해 상기 제2 도전막을 식각하여 상기 제2 도전막의 양측벽에 돌출부를 형성하는 단계; 및Etching the second conductive layer through a second etching process using the first and second photoresist layer patterns and the flow layer as an etching mask to form protrusions on both sidewalls of the second conductive layer; And 상기 제1 및 제2 감광막 패턴과 상기 플로우층을 제거하는 단계Removing the first and second photoresist patterns and the flow layer 를 포함하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.Gate electrode forming method of a semiconductor device comprising a. 제 12 항에 있어서, The method of claim 12, 상기 제2 감광막은 상기 제1 감광막보다 높은 플로우 온도를 갖는 물질로 형성하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.And the second photoresist film is formed of a material having a higher flow temperature than the first photoresist film. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, The method according to claim 12 or 13, 상기 플로우 공정은 상기 제1 및 제2 감광막 패턴의 플로우 온도 사이의 범위 내의 온도에서 실시하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.And the flow step is performed at a temperature within a range between the flow temperatures of the first and second photosensitive film patterns. 제 14 항에 있어서, The method of claim 14, 상기 제2 도전막은 계단 형태로 형성하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.The second conductive film is a gate electrode forming method of a semiconductor device to form a step. 제 15 항에 있어서, The method of claim 15, 상기 제1 및 제2 도전막은 언도프트 또는 도프트 폴리 실리콘막으로 형성하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.And the first and second conductive films are formed of an undoped or doped polysilicon film. 제 16 항에 있어서, The method of claim 16, 상기 돌출부는 이웃하는 것끼리 서로 대향되는 부위가 수직, 라운딩 또는 슬로프 구조로 형성된 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.And wherein the protruding portion is formed in a vertical, rounded or sloped structure where neighboring portions face each other. 소자 분리막이 형성된 기판 상부에 도전막을 형성하는 단계Forming a conductive film on the substrate on which the device isolation film is formed 상기 도전막 상부에 상기 도전막의 일부가 노출되는 감광막 패턴을 형성하는 단계;Forming a photoresist pattern on a portion of the conductive film to expose a portion of the conductive film; 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용한 제1 식각공정을 통해 상기 도전막의 일정 부위를 식각하여 상기 도전막 내에 홈을 형성하는 단계;Forming a groove in the conductive film by etching a portion of the conductive film through a first etching process using the photoresist pattern as an etching mask; 플로우 공정을 통해 상기 감광막 패턴을 플로우시켜 상기 홈 내측벽에 플로우층을 형성하는 단계; Forming a flow layer on the inner wall of the groove by flowing the photoresist pattern through a flow process; 상기 감광막 패턴과 상기 플로우층을 식각 마스크로 이용한 제2 식각공정을 통해 상기 도전막 중 상기 제1 식각공정시 일정 부위가 식각되어 잔류된 부위를 식각하여 상기 도전막의 양측벽에 돌출부를 형성하는 단계; 및Forming protrusions on both sidewalls of the conductive layer by etching a portion of the conductive layer which is etched during the first etching process through a second etching process using the photoresist pattern and the flow layer as an etching mask ; And 상기 감광막 패턴과 상기 플로우층을 제거하는 단계Removing the photoresist pattern and the flow layer 를 포함하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.Gate electrode forming method of a semiconductor device comprising a. 제 18 항에 있어서, The method of claim 18, 상기 플로우 공정은 상기 감광막 패턴이 플로우되는 온도 범위 내에서 실시하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.The flow process is a gate electrode forming method of a semiconductor device performed within the temperature range in which the photosensitive film pattern flows. 제 19 항에 있어서, The method of claim 19, 상기 도전막은 계단 형태로 형성하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.The conductive film is a gate electrode forming method of a semiconductor device to form a step. 제 20 항에 있어서, The method of claim 20, 상기 도전막은 언도프트 또는 도프트 폴리 실리콘막으로 형성하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.And the conductive film is formed of an undoped or doped polysilicon film. 제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 하나의 항에 있어서, The method according to any one of claims 18 to 21, 상기 돌출부는 이웃하는 것끼리 서로 대향되는 부위가 수직, 라운딩 또는 슬로프 구조로 형성된 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.And wherein the protruding portion is formed in a vertical, rounded or sloped structure where neighboring portions face each other. 소자 분리막이 형성된 기판 상부에 도전막을 형성하는 단계Forming a conductive film on the substrate on which the device isolation film is formed 상기 도전막 상부에 상기 도전막의 일부가 노출되도록 서로 다른 플로우 온도를 갖는 물질로 이루어진 제1 및 제2 감광막 패턴을 형성하는 단계;Forming first and second photoresist layer patterns formed of materials having different flow temperatures so that a portion of the conductive layer is exposed on the conductive layer; 상기 제1 및 제2 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용한 제1 식각공정을 통해 상기 도전막의 일정 부위를 식각하여 상기 도전막 내에 홈을 형성하는 단계;Forming a groove in the conductive film by etching a predetermined portion of the conductive film through a first etching process using the first and second photoresist pattern as an etching mask; 플로우 공정을 통해 상기 제1 또는 제2 감광막 패턴을 플로우시켜 상기 홈 내측벽에 플로우층을 형성하는 단계; Forming a flow layer on the inner wall of the groove by flowing the first or second photoresist pattern through a flow process; 상기 제1 및 제2 감광막 패턴과 상기 플로우층을 식각 마스크로 이용한 제2 식각공정을 통해 상기 도전막 중 상기 제1 식각공정시 일정 부위가 식각되어 잔류된 부위를 식각하여 상기 도전막의 양측벽에 돌출부를 형성하는 단계; 및A portion of the conductive layer is etched during the first etching process through the second etching process using the first and second photoresist layer patterns and the flow layer as an etching mask, and the remaining portions are etched on both side walls of the conductive layer. Forming a protrusion; And 상기 제1 및 제2 감광막 패턴과, 상기 플로우층을 제거하는 단계Removing the first and second photoresist patterns and the flow layer 를 포함하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.Gate electrode forming method of a semiconductor device comprising a. 제 23 항에 있어서, The method of claim 23, 상기 제2 감광막 패턴은 상기 제1 감광막 패턴보다 높은 플로우 온도를 갖는 물질로 형성하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.And the second photoresist pattern is formed of a material having a flow temperature higher than that of the first photoresist pattern. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, The method of claim 23 or 24, 상기 플로우 공정은 상기 제1 및 제2 감광막 패턴의 플로우 온도 사이의 범위 내의 온도에서 실시하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.And the flow step is performed at a temperature within a range between the flow temperatures of the first and second photosensitive film patterns. 제 25 항에 있어서, The method of claim 25, 상기 도전막은 계단 형태로 형성하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.The conductive film is a gate electrode forming method of a semiconductor device to form a step. 제 26 항에 있어서, The method of claim 26, 상기 도전막은 언도프트 또는 도프트 폴리 실리콘막으로 형성하는 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.And the conductive film is formed of an undoped or doped polysilicon film. 제 27 항에 있어서, The method of claim 27, 상기 돌출부는 이웃하는 것끼리 서로 대향되는 부위가 수직, 라운딩 또는 슬로프 구조로 형성된 반도체 소자의 게이트 전극 형성방법.And wherein the protruding portion is formed in a vertical, rounded or sloped structure where neighboring portions face each other.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20050002244A (en) * 2003-06-30 2005-01-07 주식회사 하이닉스반도체 Method of manufacturing a flash device
KR20050064652A (en) * 2003-12-24 2005-06-29 주식회사 하이닉스반도체 Method of manufacturing a flash memory device
KR100520681B1 (en) 2002-12-23 2005-10-11 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming floating gate in flash memory device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100520681B1 (en) 2002-12-23 2005-10-11 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming floating gate in flash memory device
KR20050002244A (en) * 2003-06-30 2005-01-07 주식회사 하이닉스반도체 Method of manufacturing a flash device
KR20050064652A (en) * 2003-12-24 2005-06-29 주식회사 하이닉스반도체 Method of manufacturing a flash memory device

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