KR100784868B1 - A Semiconductor Device and Method for Forming Thereof - Google Patents

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KR100784868B1
KR100784868B1 KR1020060021439A KR20060021439A KR100784868B1 KR 100784868 B1 KR100784868 B1 KR 100784868B1 KR 1020060021439 A KR1020060021439 A KR 1020060021439A KR 20060021439 A KR20060021439 A KR 20060021439A KR 100784868 B1 KR100784868 B1 KR 100784868B1
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Abstract

비대칭 게이트 전극 구조를 갖는 선택 트랜지스터 및 대략 'ㅗ' 형태를 나타내는 플로팅 게이트를 갖는 메모리 트랜지스터 그리고 이들의 형성 방법이 제공된다. 메모리 트랜지스터에 인접한 선택 트랜지스터의 게이트 전극부는 그 단면이 대략 'ㅗ' 형태이고, 메모리 트랜지스터 맞은 편의 선택 트랜지스터의 게이트 전극부는 그 단면이 대략 박스 형태이다. 메모리 트랜지스터의 플로팅 게이트를 'ㅗ' 형태로 형성하기 위해 메모리 트랜지스터가 형성되는 영역을 개방할 때, 선택 트랜지스터가 형성되는 영역을 폐쇄한다.Provided are a selection transistor having an asymmetric gate electrode structure, a memory transistor having a floating gate having an approximately 'ㅗ' shape, and a method of forming the same. The gate electrode portion of the selection transistor adjacent to the memory transistor has a substantially 'cross' cross-section, and the gate electrode portion of the selection transistor opposite to the memory transistor has a substantially box-shaped cross section. When opening the region in which the memory transistor is formed to form the floating gate of the memory transistor in a 'ㅗ' shape, the region in which the selection transistor is formed is closed.

플래시 메모리, 플로팅 게이트, 커플링 비율, 로딩 효과 Flash memory, floating gates, coupling ratios, loading effects

Description

반도체 장치 및 그 제조 방법{A Semiconductor Device and Method for Forming Thereof} A semiconductor device and method for forming thereof

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치에 대한 개략적인 평면도이다.1 is a schematic plan view of a NAND flash memory device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 참조번호 90이 가리키는 부분, 즉, 메모리 트랜지스터가 형성되는 제1 영역(10)과 선택 트랜지스터가 형성되는 제2 영역(20)의 경계 부분을 확대한 부분 확대도이다.2 is an enlarged view of a portion indicated by reference numeral 90 of FIG. 1, that is, an enlarged portion of a boundary between a first region 10 in which a memory transistor is formed and a second region 20 in which a selection transistor is formed.

도 3 내지 도 8은 각각 도 2의 I-I'선, II-II'선, III-III'선, IV-VI'선, V-V'선, 및 VI-VI'선을 따라 절단했을 때의 단면도이다.3 to 8 are cut along the lines II ′, II-II ′, III-III ′, IV-VI ′, V-V ′, and VI-VI ′ of FIG. 2, respectively. It is a cross section of the time.

도 9a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 게이트 신장 방향 따라 절단했을 때의 부유 게이트 전극의 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.9A is a view schematically illustrating a cross section of the floating gate electrode when cut along the control gate extension direction according to an exemplary embodiment.

도 9b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유 게이트 전극의 배열을 보여주는 사시도이다. 9B is a perspective view illustrating an arrangement of a floating gate electrode according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.10 is a cross-sectional view schematically illustrating a NAND flash memory device according to an embodiment of the present invention.

도 11 내지 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치 형성 방법을 설명하기 위한 도면들이다.11 to 16 are diagrams for describing a method of forming a NAND flash memory device according to an embodiment of the present invention.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플래시 메모리 장치의 메모리 트랜지스터를 보여준다.19 is a view illustrating a memory transistor of a flash memory device according to another embodiment of the present invention.

도 20은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플래시 메모리 장치를 개략적으로 보여준다.20 schematically shows a flash memory device according to another embodiment of the present invention.

도 21은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플래시 메모리 장치를 개략적으로 보여준다.21 schematically shows a flash memory device according to another embodiment of the present invention.

도 22a 내지 도 22h는 본 발명의 일 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.22A to 22H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a NAND flash memory device according to an embodiment of the present invention.

도 23a 및 도 23b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.23A and 23B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a NAND flash memory according to another embodiment of the present invention.

도 24a 및 도 24b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리장치 의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.24A and 24B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a NAND flash memory device according to still another embodiment of the present invention.

도 25a 내지 도 25e는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.25A to 25E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a NAND flash memory according to another embodiment of the present invention.

도 26a 및 도 26b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.26A and 26B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a NAND flash memory according to another embodiment of the present invention.

도 27a 내지 도 27e는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플래시 메모리 장치의 부유 게이트 형성 방법을 설명하기 위한 도면들이다.27A through 27E are diagrams for describing a floating gate forming method of a flash memory device, according to another exemplary embodiment.

도 28a 내지 도 28c는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플래시 메모리 장치의 부유 게이트 형성 방법을 설명하기 위한 도면들이다.28A to 28C are diagrams for describing a floating gate forming method of a flash memory device, according to another exemplary embodiment.

본 발명은 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 비휘발성 메모리 및 그 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a nonvolatile memory and a method for manufacturing the same.

메모리 반도체 장치는 저장된 정보를 유지하기 위해 전원 공급이 필요한가에 따라 휘발성 메모리 장치와 비휘발성 메모리 장치로 구분된다. 디램(DRAM) 및 에스램(SRAM) 등과 같은 휘발성 메모리 장치는 빠른 동작 속도를 갖지만, 정보를 유지하기 위해 전원 공급이 필요하다는 제한을 갖는다. 이에 비해, 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 장치는 그러한 제한이 없기 때문에, 최근의 수요가 급격하게 증가하고 있는 휴대용 전자 장치에 널리 사용되고 있다.Memory semiconductor devices are classified into volatile memory devices and nonvolatile memory devices depending on whether power is required to maintain stored information. Volatile memory devices, such as DRAM and SRAM, have a high operating speed, but have a limitation in that a power supply is required to maintain information. In contrast, nonvolatile memory devices, such as flash memory, have no such limitation, and thus are widely used in portable electronic devices, which are rapidly increasing in recent years.

예를 들어 플래시 메모리 장치는 정보를 저장하는 기능을 하는 메모리 셀과 이와 관련된 소자 예를 들어 선택 트랜지스터, 구동 트랜지스터 등을 포함한다. 플래시 메모리 장치의 메모리 셀은 전형적인 트랜지스터와 유사한 구조를 나타내는 메모리 트랜지스터가 널리 사용되고 있다. 메모리 트랜지스터는 채널 영역 상에 터널링 절연막, 플로팅 게이트, 게이트 사이 절연막 및 제어 게이트가 차례로 적층된 게이트 적층 구조 및 그 양측에 불순물 접합 영역들을 포함한다. 인접한 메모리 트랜지스터들의 플로팅 게이트는 서로 전기적으로 절연되어 있으며, 각 플로팅 게이트는 메모리로서 기능을 한다. 예를 들어 행 방향으로 배열된 다수 개의 메모리 트랜지스터의 제어 게이트들은 서로 연결되어 워드라인으로 작용을 한다. 이 같은 구 조의 메모리 트랜지스터가 배열되는 형태에 따라서 플래시 메모리 장치는 크게 낸드형과 노아형으로 구분될 수 있다. 낸드형 플래시 메모리 장치의 경우, 메모리 트랜지스터에는 선택 트랜지스터가 연결되는 데, 예를 들어 행 방향으로 배열된 선택 트랜지스터의 게이트들은 서로 연결되어 선택라인을 형성한다.For example, a flash memory device includes a memory cell that functions to store information and a device related thereto such as a selection transistor, a driving transistor, and the like. As a memory cell of a flash memory device, a memory transistor having a structure similar to that of a typical transistor is widely used. The memory transistor includes a gate stacked structure in which a tunneling insulating film, a floating gate, an insulating film between gates, and a control gate are sequentially stacked on the channel region, and impurity junction regions on both sides thereof. Floating gates of adjacent memory transistors are electrically isolated from each other, and each floating gate functions as a memory. For example, control gates of a plurality of memory transistors arranged in a row direction are connected to each other to function as word lines. Flash memory devices can be classified into NAND and NOA types according to the arrangement of memory transistors having such a structure. In the NAND flash memory device, a selection transistor is connected to the memory transistor. For example, gates of the selection transistors arranged in the row direction are connected to each other to form a selection line.

그런데 반도체 장치의 가격을 줄이기 위해서는 그 집적도를 향상시키는 것이 필요하지만, 집적도의 향상은 반도체 장치의 제조 과정에서 다양한 기술적 어려움을 유발한다. 특히, 집적도의 향상은 인접하는 워드라인들 사이의 간격 감소를 수반하는데, 이러한 워드라인들 사이의 간격 감소는 비휘발성 메모리의 구조 및 특성을 개선하기 어렵게 만든다. 예를 들어, 제어 게이트 전극 및 부유 게이트 전극을 갖는 비휘발성 메모리 장치는 빠르고 유효한 동작을 위해 충분히 큰 커플링 비율(coupling ratio)을 가져야 하지만, 상기 워드라인들 사이의 간격 감소는 이러한 커플링 비율의 확보를 어렵게 만든다.In order to reduce the price of the semiconductor device, it is necessary to improve the degree of integration, but the improvement of the degree of integration causes various technical difficulties in the manufacturing process of the semiconductor device. In particular, the improvement in density entails reducing the spacing between adjacent word lines, which makes it difficult to improve the structure and characteristics of the nonvolatile memory. For example, a nonvolatile memory device having a control gate electrode and a floating gate electrode should have a sufficiently large coupling ratio for fast and effective operation, but a reduction in the spacing between the word lines is due to this coupling ratio. Make it difficult to secure

또, 워드라인의 폭 및 인접한 워드라인들 사이의 간격은 워드라인과 선택라인의 폭 및 선택라인과 워드라인 사이의 간격보다 좁아, 식각 공정에서 로딩 효과(loading effect)가 발생하여 선택라인이 형성될 기판의 활성영역이 식각 손상을 받을 수 있다.In addition, the width of the word line and the interval between adjacent word lines is smaller than the width of the word line and the selection line and the distance between the selection line and the word line, so that a loading effect occurs in the etching process to form the selection line. The active region of the substrate to be subjected to etching may be damaged.

또, 메모리 장치의 집적도 증가는 선택 트랜지스터의 채널 길이 감소를 수반하여 이른바 단채널 효과(short channel effect)를 야기할 수 있다. 가령, 채널 영역의 가장자리 부근이 채널 영역의 중심부근에 비해서 상대적으로 채널 도핑 농도가 낮아 펀치쓰루(punchthrough)가 발생할 가능성이 커진다. 또, 선택 트랜지스터 에 인접한 메모리 트랜지스터도 펀치쓰루가 발생할 가능성이 커진다.In addition, an increase in the degree of integration of the memory device may cause a so-called short channel effect accompanied by a decrease in the channel length of the selection transistor. For example, the channel doping concentration is relatively low in the vicinity of the center region of the channel region, so that punchthrough is more likely to occur. In addition, the possibility of punch-through occurs in the memory transistor adjacent to the selection transistor.

본 발명의 실시 예들은 위에서 언급한 문제점들 중 적어도 하나 이상을 완화할 수 있는 반도체 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same that can alleviate at least one or more of the above-mentioned problems.

본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치는 소자분리막 패턴들에 의해 한정된 기판의 활성영역 상에 형성된 제1 게이트; 상기 제1 게이트와 상기 활성영역 사이에 형성된 제1 절연막; 그리고, 상기 제1 게이트 양측의 활성영역에 형성된 제1 불순물 영역 및 제2 불순물 영역을 포함할 수 있는 데, 상기 제1 불순물 영역에 인접한 상기 제1 게이트의 제1 부분의 단면 형태와 상기 제2 불순물 영역에 인접한 상기 제1 게이트의 제2 부분의 단면 형태가 서로 틀리다.In an embodiment, a semiconductor device may include a first gate formed on an active region of a substrate defined by device isolation layer patterns; A first insulating film formed between the first gate and the active region; And a first impurity region and a second impurity region formed in the active regions on both sides of the first gate, wherein the cross-sectional shape of the first portion of the first gate adjacent to the first impurity region and the second impurity region are included. Cross-sectional shapes of the second portion of the first gate adjacent to the impurity region are different from each other.

이 실시 예에 있어서 상기 제1 게이트의 제1 부분의 단면은 대략 'ㅗ' 형태이고, 상기 제1 게이트의 제2 부분은 박스 형태일 수 있다.In this embodiment, the cross-section of the first portion of the first gate may have a substantially 'ㅗ' shape, and the second portion of the first gate may have a box shape.

본 발명의 일 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치는 소자분리막 패턴들에 의해 한정된 기판의 활성영역 상에 형성된 선택 트랜지스터; 그리고, 상기 활성영역 상에 형성되고 상기 선택 트랜지스터에 직렬로 연결된 복수 개의 메모리 트랜지스터들을 포함할 수 있는 데, 상기 선택 트랜지스터 및 상기 메모리 트랜지스터 각각은 상기 활성영역 상에 차례로 형성된 제1 절연막, 제1 게이트, 제2 절연막 그리고 제2 게이트를 포함하는 적층 게이트 구조를 포함하고, 상기 메모리 트랜지스터의 제1 게이트의 단면 및 상기 메모리 트랜지스터에 인접한 선택 트랜지스터의 제1 게이트의 제1 부분의 단면은 실질적으로 동일한 형태를 나타내고, 상기 메모리 트랜지스터 맞은 편의 상기 선택 트랜지스터의 제1 게이트의 제2 부분의 단면 형태와 상기 선택 트랜지스터의 제1 게이트의 제1 부분의 단면 형태는 서로 다르다.In an exemplary embodiment, a NAND flash memory device may include: a selection transistor formed on an active region of a substrate defined by device isolation layer patterns; And a plurality of memory transistors formed on the active region and connected in series to the selection transistor, wherein each of the selection transistor and the memory transistor are sequentially formed on the active region and the first gate and the first gate, respectively. And a stacked gate structure comprising a second insulating film and a second gate, wherein a cross section of the first gate of the memory transistor and a cross section of the first portion of the first gate of the select transistor adjacent to the memory transistor are substantially the same. The cross-sectional shape of the second portion of the first gate of the selection transistor opposite to the memory transistor is different from the cross-sectional shape of the first portion of the first gate of the selection transistor.

본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장치 형성 방법은: 소자분리막 패턴들에 의해 한정된 기판의 활성영역 상에 제1 절연막 및 제1 도전막 패턴을 형성하는 것; 상기 소자분리막 패턴들의 일부분을 아래 방향으로 식각하여 제1 도전막 패턴의 하부 패턴부의 측면을 덮는 낮춰진 소자분리막 패턴들을 형성하는 것; 상기 낮춰진 소자분리막 패턴들 상부면 위쪽으로 튀어나온 제1 도전막 패턴의 상부 패턴부를 측면 방향으로 식각하여 상기 제1 도전막 패턴의 하부 패턴부보다 폭이 좁은 좁혀진 상부 패턴부를 형성하는 것; 상기 하부 패턴부 및 상기 좁혀진 상부 패턴부를 갖는 제1 도전막 패턴을 패터닝하여 상기 하부 패턴부 및 상기 상부 패턴부로부터 패터닝된 제1 부분 및 상기 소자분리막 패턴들에 인접한 제1 도전막으로부터 패터닝된 제2 부분을 갖는 제1 게이트를 형성하는 것; 그리고, 상기 제1 게이트의 제1 부분 및 제2 부분에 각각 인접한 제1 불순물 영역 및 제2 불순물 영역을 형성하는 것을 포함할 수 있다.In an embodiment, a method of forming a semiconductor device includes: forming a first insulating layer and a first conductive layer pattern on an active region of a substrate defined by device isolation layer patterns; Etching lower portions of the device isolation layer patterns to form lowered device isolation layer patterns covering side surfaces of the lower pattern portion of the first conductive layer pattern; Etching the upper pattern portion of the first conductive layer pattern protruding upward from the lower surface of the lower device isolation layer patterns in a lateral direction to form a narrowed upper pattern portion narrower than the lower pattern portion of the first conductive layer pattern; Patterning a first conductive layer pattern having the lower pattern portion and the narrowed upper pattern portion to form a first portion patterned from the lower pattern portion and the upper pattern portion and a first conductive layer adjacent to the device isolation layer patterns; Forming a first gate having two portions; The method may include forming first and second impurity regions adjacent to the first and second portions of the first gate, respectively.

본 발명의 일 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치 형성 방법은: 제1 방향으로 뻗는 소자분리막 패턴들에 의해 한정된 기판의 활성영역 상에 제1 절연막 및 제1 도전막 패턴을 형성하는 것; 상기 기판의 메모리 트랜지스터가 형성될 제1 영역의 소자분리막 패턴들을 아래 방향으로 식각하여 제1 도전막 패턴의 하부 패턴부의 측면을 덮는 낮춰진 소자분리막 패턴들을 형성하는 것; 상기 낮춰진 소자분리 막 패턴들 상부면 위쪽으로 튀어나온 제1 도전막 패턴의 상부 패턴부를 측면 방향으로 식각하여 상기 제1 도전막 패턴의 하부 패턴부보다 폭이 좁은 좁혀진 상부 패턴부를 형성하는 것; 상기 소자분리막 패턴들, 낮춰진 소자분리막 패턴들 및 상기 제1 도전막 패턴 상에 제2 절연막 및 제2 도전막을 형성하는 것; 그리고, 상기 제2 도전막, 상기 제2 절연막 그리고 상기 제1 도전막을 패터닝하여 상기 제1 영역에 상기 제2 도전막으로부터 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 뻗어 상기 활성영역 및 상기 낮춰진 소자분리막 패턴들을 지나가는 메모리 트랜지스터의 제어 게이트, 상기 제2 절연막으로부터 메모리 트랜지스터의 게이트사이절연막 그리고 상기 제1 도전막 패턴의 하부 패턴부 및 상부 패턴부로부터 메모리 트랜지스터의 부유 게이트를 형성하는 것을 포함할 수 있다.A method of forming a NAND flash memory device according to an embodiment of the present invention may include: forming a first insulating film and a first conductive film pattern on an active region of a substrate defined by device isolation film patterns extending in a first direction; Etching the device isolation layer patterns of the first region in which the memory transistor of the substrate is to be formed in a downward direction to form lower device isolation layer patterns covering the side surface of the lower pattern portion of the first conductive layer pattern; Etching the upper pattern portion of the first conductive layer pattern protruding upward from the lower surface of the lower device isolation layer patterns in a lateral direction to form a narrowed upper pattern portion narrower than the lower pattern portion of the first conductive layer pattern; Forming a second insulating film and a second conductive film on the device isolation layer patterns, the lower device isolation layer patterns, and the first conductive layer pattern; The second conductive film, the second insulating film, and the first conductive film are patterned to extend in the first area in a second direction crossing the first direction from the second conductive film, thereby lowering the active area and the lowered area. And forming a floating gate of the memory transistor from the control gate of the memory transistor passing through the device isolation layer patterns, the gate insulating layer of the memory transistor from the second insulating layer, and the lower and upper pattern portions of the first conductive layer pattern. have.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 막이 다른 막 또는 기판 '상'에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 막이 개재될 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for clarity. In addition, where the film is said to be 'on' another film or substrate, it may be formed directly on the other film or substrate, or a third film may be interposed therebetween.

도면들에서 요소(element)의 크기, 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 더욱 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또 , 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에서 개시된 실시 예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어 본 명세서에서 어떤 요소의 형태를 기술하는 데 사용된 '실질적으로' 또는 '대략'과 같은 용어는 어떤 요소가 공정상의 허용되는 변형을 포함하는 형태를 가리키는 것으로 이해되어야 한다.In the drawings, the size of an element or the relative size between elements may be somewhat exaggerated for a clearer understanding of the present invention. In addition, the shape of the elements shown in the drawings may be somewhat changed by variations in the manufacturing process. Accordingly, the embodiments disclosed herein are not to be limited to the shapes shown in the drawings unless specifically stated, it should be understood to include some variation. For example, terms such as "substantially" or "approximately" used to describe the shape of an element herein should be understood to refer to a form in which an element includes process acceptable variations.

본 발명은 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관련된 것으로서, 낸드 플래시 메모리 장치를 예로 들어 본 발명의 실시 예를 설명한다. 본 발명의 낸드 플래시 메모리 장치는 복수 개의 메모리 셀들 및 이와 관련된 선택 트랜지스터를 포함한다. 선택 트랜지스터는 낸드 플래시 메모리 장치의 동작시에 필요한 동작 전압을 메모리 트랜지스터에 전달 또는 차단하는 기능을 한다. 메모리 셀로서, 적층 게이트 구조를 나타내는 메모리 트랜지스터를 예로 들어 설명을 한다. 메모리 트랜지스터의 적층 게이트 구조는 기판 (또는 채널 영역)과 터널링절연막에 의해 절연된 부유 게이트와 게이트사이절연막에 의해 부유 게이트와 절연된 제어 게이트를 포함한다. 기판, 소오스, 드레인 및 제어 게이트에 적절한 동작 전압을 인가하는 것에 의해 기판으로부터 터널링절연막을 통해서 부유 게이트로 전하가 이동하거나 또는 그 반대 방향으로 전하가 이동하여 메모리 트랜지스터의 문턱전압이 구별가능한 적어도 2가지 이상의 상태가 되고 이에 근거하여 정보가 저장될 수 있다.The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and an embodiment of the present invention will be described using a NAND flash memory device as an example. The NAND flash memory device of the present invention includes a plurality of memory cells and a selection transistor associated therewith. The selection transistor functions to transfer or block an operating voltage required for the operation of the NAND flash memory device to the memory transistor. As a memory cell, a description will be given by taking a memory transistor showing a stacked gate structure as an example. The stacked gate structure of the memory transistor includes a floating gate insulated by the substrate (or channel region) and the tunneling insulating layer and a control gate insulated from the floating gate by the gate insulating film. At least two distinctive threshold voltages of the memory transistors due to the transfer of charge from the substrate to the floating gate through the tunneling insulating film or in the opposite direction by applying an appropriate operating voltage to the substrate, source, drain and control gate. In this state, the information can be stored.

그리고 선택 트랜지스터의 게이트 구조는 부유 게이트 및 제어 게이트를 가진다는 점에서 메모리 트랜지스터의 적층 게이트 구조와 유사하나, 부유 게이트와 제어 게이트가 버팅 콘택트 등에 의해서 서로 전기적으로 연결된다는 점에서 메모리 트랜지스터의 적층 게이트 구조와 다르다. 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 선택 트랜지스터의 '부유 게이트'를 '제1 게이트'로, 선택 트랜지스터의 '제어 게이트'를 '제2 게이트'로 부를 수 있다.The gate structure of the select transistor is similar to the stacked gate structure of the memory transistor in that it has a floating gate and a control gate, but the stacked gate structure of the memory transistor in that the floating gate and the control gate are electrically connected to each other by a butting contact or the like. Is different from In an exemplary embodiment of the present disclosure, the 'floating gate' of the selection transistor may be referred to as the 'first gate' and the 'control gate' of the selection transistor may be referred to as the 'second gate'.

소정 개수 예를 들어 16개, 32개, ... , 2m 개의 메모리 트랜지스터들이 직렬로 연결되어 메모리 스트링을 형성할 수 있다. 메모리 스트링의 처음 및 마지막 메모리 트랜지스터에 제1 선택 트랜지스터 및 제2 선택 트랜지스터가 각각 직렬로 연결된다. 제1 선택 트랜지스터에는 비트라인이 제2 선택 트랜지스터에는 공통 소오스 라인이 연결될 수 있다.A predetermined number, for example, 16, 32, ..., 2 m memory transistors may be connected in series to form a memory string. A first select transistor and a second select transistor are connected in series to the first and last memory transistors of the memory string, respectively. A bit line may be connected to the first select transistor and a common source line may be connected to the second select transistor.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치에 대한 개략적인 평면도이다. 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치 메모리 트랜지스터 그리고 이와 관련된 선택 트랜지스터를 포함한다. 설명의 편의를 위해서 이후 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 메모리 트랜지스터가 형성되는 영역(10)을 "제1 영역"으로, 선택 트랜지스터가 형성되는 영역(20)을 "제2 영역"으로 부르기로 한다.1 is a schematic plan view of a NAND flash memory device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a NAND flash memory device memory transistor according to an embodiment of the present invention and a select transistor related thereto are included. For convenience of explanation, in the following description of the exemplary embodiment, the region 10 in which the memory transistor is formed is referred to as a “first region”, and the region 20 in which the selection transistor is formed is referred to as a “second region”. do.

반도체 기판(30)에 행으로 뻗는 복수 개의 소자분리막 패턴(40)들이 배치되어 이들 사이에 각각 제1 방향으로 뻗는 활성영역(50)이 한정된다. 제1 영역(10)의 활성영역 상에 메모리 트랜지스터가 형성되고, 제2 영역(20)의 활성영역 상에 선택 트랜지스터가 형성된다. 제1 영역(10)에서 제1 방향으로 뻗는 활성영역들 각각에 n 개의 메모리 트랜지스터들이 직렬로 연결되어 메모리 스트링을 형성한다. 그리고 각 열에 배열된 복수 개의 메모리 트랜지스터들의 제어 게이트들은 서로 연결되어 대응하는 워드라인(WL0 ~ WLn)을 형성한다. 또는 각 열에 배열된 복수 개의 메모리 트랜지스터들의 제어 게이트들이 동일한 워드라인에 연결될 수 있다.A plurality of device isolation layer patterns 40 extending in a row are disposed on the semiconductor substrate 30 to define an active region 50 extending in a first direction therebetween. The memory transistor is formed on the active region of the first region 10, and the selection transistor is formed on the active region of the second region 20. N memory transistors are connected in series to each of the active regions extending in the first direction in the first region 10 to form a memory string. The control gates of the plurality of memory transistors arranged in each column are connected to each other to form corresponding word lines WL0 to WLn. Alternatively, control gates of a plurality of memory transistors arranged in each column may be connected to the same word line.

제2 영역(20)에는 선택 트랜지스터가 제1 영역(10)의 메모리 트랜지스터에 연결되도록 형성된다. 예를 들어, 각 메모리 스트링의 처음 메모리 트랜지스터에 제1 선택 트랜지스터 (스트링 선택 트랜지스터)가, 마지막 메모리 트랜지스터에 제2 선택 트랜지스터 (접지 선택 트랜지스터)가 직렬로 연결된다. 제2 영역(20)에서 행으로 배열된 제1 선택 트랜지스터들의 제2 게이트는 서로 연결되어 제1 선택 라인(또는 스트링 선택 라인, SSL)을 형성한다. 그리고 제2 영역(20)에서 행으로 배열된 제2 선택 트랜지스터들의 제2 게이트는 서로 연결되어 제2 선택 라인(또는 접지 선택 라인, GSL)을 형성한다. 그리고 각 선택 트랜지스터에서 제1 전극과 제2 전극은 버팅 콘택트(70)에 의해서 서로 전기적으로 연결된다.In the second region 20, a select transistor is formed to be connected to the memory transistor of the first region 10. For example, a first select transistor (string select transistor) is connected to the first memory transistor of each memory string, and a second select transistor (ground select transistor) is connected in series to the last memory transistor. Second gates of the first selection transistors arranged in a row in the second region 20 are connected to each other to form a first selection line (or a string selection line SSL). The second gates of the second selection transistors arranged in a row in the second region 20 are connected to each other to form a second selection line (or a ground selection line GSL). In each of the selection transistors, the first electrode and the second electrode are electrically connected to each other by the butting contact 70.

반도체 기판(30)에는 스트링 선택 라인(SSL)과 접지 선택 라인(GSL) 그리고 이들 사이의 복수 개의 워드라인들(WL0 ~WLn)로 구성된 복합 구조가 거울 대칭으로 반복적으로 배열된다. 인접한 제2 선택 라인들(GSL) 사이에는 공통 소오스 라인(CSL)이 위치하며, 제2 선택 트랜지스터의 온/오프에 따라 접지 선택 라인에 인가된 동작 전압 예를 들어 0볼트가 메모리 트랜지스터의 소오스/드레인에 전달된다. 그리고 인접한 제1 선택 라인들(SSL) 사이의 활성영역들 각각에 비트라인 콘택트(DC)가 위치하고 각 비트라인 콘택트(DC)에 비트라인이 전기적으로 연결된다. 제1 선택 트랜지스터의 온/오프에 의존하여 메모리 트랜지스터의 소오스/드레인에 비트라인에 인가된 동작전압이 인가된다.In the semiconductor substrate 30, a complex structure including a string select line SSL and a ground select line GSL and a plurality of word lines WL0 to WLn therebetween is repeatedly arranged in mirror symmetry. The common source line CSL is positioned between the adjacent second select lines GSL, and an operating voltage applied to the ground select line according to on / off of the second select transistor, for example, 0 volt is applied to the source / source of the memory transistor. Delivered to the drain. The bit line contact DC is positioned in each of the active regions between the adjacent first selection lines SSL, and the bit line is electrically connected to each bit line contact DC. The operating voltage applied to the bit line is applied to the source / drain of the memory transistor depending on the on / off of the first selection transistor.

도 1에서 점선으로 표시된 참조번호 60은 제1 영역(10)과 제1 영역에 인접한 제2 영역(20)의 일부분을 포함하는 데, 이 영역(60) (이하 " 'ㅗ' 형태 게이트 영역" 이라 부르기로 함)에서 형성되는 선택 트랜지스터의 제1 게이트 및 메모리 트랜지스터의 부유 게이트의 단면은 'ㅗ' 형태를 나타낸다. 또, 설명의 편의를 위해서 제2 영역(20)에서 'ㅗ' 형태 게이트 영역(60)을 제외한 영역 (80)을 "박스 형태 게이트 영역"이라 부르기로 한다.In FIG. 1, the reference numeral 60 indicated by the dotted line includes the first region 10 and a portion of the second region 20 adjacent to the first region, which is the region 60 (hereinafter referred to as the '' gate region '). Cross-sections of the first gate of the selection transistor and the floating gate of the memory transistor formed in FIG. In addition, for convenience of description, the region 80 except for the 'ㅗ' type gate region 60 in the second region 20 will be referred to as a "box type gate region".

도 2는 도 1의 참조번호 90이 가리키는 부분, 즉, 메모리 트랜지스터가 형성되는 제1 영역(10)과 선택 트랜지스터가 형성되는 제2 영역(20)의 경계 부분을 확대한 부분 확대도이다. 도 2를 참조하면, 선택 트랜지스터(100)는 서로 전기적으로 연결된 제1 게이트(130) 및 제2 게이트(170)에 의한 게이트 적층 구조 그리고 게이트 적층 구조 양측의 활성영역에 형성된 불순물 영역(191S/D) 및 불순물 영역(193S/D)을 포함한다. 한편, 메모리 트랜지스터(200)는 게이트사이절연막에 의해 서로 절연된 부유 게이트(230) 및 제어 게이트(270)에 의한 게이트 적층 구조 그리고 그 양측의 활성영역에 형성된 불순물 영역(193S/D) 및 불순물 영역(291S/D)을 포함한다.2 is an enlarged view of a portion indicated by reference numeral 90 of FIG. 1, that is, an enlarged portion of a boundary between a first region 10 in which a memory transistor is formed and a second region 20 in which a selection transistor is formed. Referring to FIG. 2, the select transistor 100 includes a gate stacked structure formed by the first gate 130 and the second gate 170 electrically connected to each other, and an impurity region 191S / D formed in active regions at both sides of the gate stacked structure. ) And an impurity region 193S / D. On the other hand, the memory transistor 200 has a gate stacked structure of the floating gate 230 and the control gate 270 insulated from each other by the gate insulating film, and the impurity region 193S / D and the impurity region formed in the active regions on both sides thereof. (291S / D).

메모리 트랜지스터(200)의 부유 게이트(230) 및 선택 트랜지스터(100)의 제1 게이트(130)는 서로 다른 구조를 나타낸다. 선택 트랜지스터(100)의 제1 게이트(130)는 메모리 트랜지스터(200)의 부유 게이트(230)와 유사한 구조를 나타내는 제 1 부분(135) 및 다른 구조를 나타내는 제2 부분(137)으로 구분될 수 있다. 제1 게이트(130)의 제1 부분(135)은 메모리 트랜지스터(200)에 인접하여, 즉 불순물 영역(193S/D)에 인접하여 위치한다. 그리고 제1 게이트(130)의 제2 부분(137)은 메모리 트랜지스터(200)의 맞은 편인 비트라인 콘택트(DC)에 인접하여, 즉 불순물 영역(191S/D)에 인접하여 위치한다.The floating gate 230 of the memory transistor 200 and the first gate 130 of the selection transistor 100 have different structures. The first gate 130 of the selection transistor 100 may be divided into a first portion 135 representing a structure similar to the floating gate 230 of the memory transistor 200 and a second portion 137 representing another structure. have. The first portion 135 of the first gate 130 is positioned adjacent to the memory transistor 200, that is, adjacent to the impurity region 193S / D. The second portion 137 of the first gate 130 is positioned adjacent to the bit line contact DC opposite to the memory transistor 200, that is, adjacent to the impurity region 191S / D.

도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 선택 트랜지스터의 및 메모리 트랜지스터에 대해서 더욱 상세히 설명을 하기로 한다. 3 to 9 will be described in more detail with respect to the selection transistor and the memory transistor according to an embodiment of the present invention.

도 3은 선택 트랜지스터(100)의 제1 게이트(130)의 제2 부분(137)의 단면을 보여주기 위해 제2 영역(20)의 박스 형태 게이트 영역(80)에서 소자분리막(40) 및 활성영역(50)을 지나는 방향 (도 2의 I-I'선)에서 절단했을 때의 단면도이다. 도 4는 선택 트랜지스터(100)의 제1 게이트(130)의 제1 부분(135)의 단면을 보여주기 위해 제2 영역(20)의 'ㅗ' 형태 게이트 영역(60)에서 소자분리막(40) 및 활성영역(50)을 지나는 방향 (도 2의 II-II'선)에서 절단했을 때의 단면도이다. 도 5는 선택 트랜지스터(100)의 제1 게이트(130) 및 제2 게이트(170) 사이의 전기적인 연결을 보여주기 위해 제2 영역(20)의 버팅 콘택트 영역(70)에서 소자분리막(40) 및 활성영역(30)을 지나는 방향 (도 2의 III-III'선)을 따라 절단했을 때의 단면도이다.FIG. 3 shows the isolation layer 40 and active in the box-shaped gate region 80 of the second region 20 to show a cross section of the second portion 137 of the first gate 130 of the select transistor 100. It is sectional drawing when it cuts in the direction passing through the area | region 50 (I-I 'line | wire) of FIG. FIG. 4 shows the isolation layer 40 in the 'ㅗ' shaped gate region 60 of the second region 20 to show a cross section of the first portion 135 of the first gate 130 of the select transistor 100. And a cross section taken in the direction passing through the active region 50 (line II-II 'of FIG. 2). FIG. 5 illustrates the isolation layer 40 in the butting contact region 70 of the second region 20 to show an electrical connection between the first gate 130 and the second gate 170 of the select transistor 100. And a cross section taken along the direction passing through the active region 30 (line III-III 'of FIG. 2).

도 3을 참조하면, 선택 트랜지스터(100)의 제1 게이트(130)의 제2 부분(137)은 박스 형태를 나타낸다. 하지만, 도 4를 참조하면, 선택 트랜지스터(100)의 제1 게이트(130)의 제1 부분(135)은 대략 'ㅗ' 형태를 나타낸다. 제1 게이트(130)의 제1 부분(135)은 예를 들어 수평부(131) 및 상기 수평부(131)로부터 연속하고 기판 (30) 위쪽으로 연장하며 상기 수평부(131)보다 폭이 좁은 수직부(133)로 구분될 수 있다. 본 명세서에서 특히 메모리 트랜지스터의 부유 게이트의 수평부(131)를 하부 도전 패턴으로 수직부(133)를 상부 도전 패턴으로 부를 수도 있다. 선택 트랜지스터(100)의 제1 게이트(130)와 기판의 활성영역(50) 사이에는 제1 절연막(110)이 위치한다. 그리고 도 5를 참조하면, 제1 게이트(130)와 제2 게이트(170)는 제2 절연막(150)의 소정 영역 (버팅 콘택트 영역)을 통해서 서로 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 3, the second portion 137 of the first gate 130 of the selection transistor 100 has a box shape. However, referring to FIG. 4, the first portion 135 of the first gate 130 of the select transistor 100 may have an approximately 'ㅗ' shape. The first portion 135 of the first gate 130, for example, is continuous from the horizontal portion 131 and the horizontal portion 131 and extends above the substrate 30 and is narrower than the horizontal portion 131. It may be divided into a vertical portion 133. In this specification, in particular, the horizontal portion 131 of the floating gate of the memory transistor may be referred to as a lower conductive pattern, and the vertical portion 133 may be referred to as an upper conductive pattern. The first insulating layer 110 is positioned between the first gate 130 of the selection transistor 100 and the active region 50 of the substrate. Referring to FIG. 5, the first gate 130 and the second gate 170 are electrically connected to each other through a predetermined region (butting contact region) of the second insulating layer 150.

도 3 및 도 5를 참조하면, 제2 영역(20)의 박스 형태 게이트 영역(80)에서 제1 게이트(130)의 제2 부분(137)에 인접한 소자분리막(40)의 상부면은 제1 게이트(130)의 제2 부분(137)의 상부면과 실질적으로 동일한 높이를 나타낸다. 즉, 제2 영역(20)에서 소자분리막(40)이 제1 게이트(130)의 제2 부분(137)의 측면의 거의 대부분을 덮는다. 하지만, 도 4를 참조하면, 제2 영역(20)의 'ㅗ' 형태 게이트 영역(60)에서 제1 게이트(130)의 제1 부분(135)에 인접한 소자분리막(40)의 상부면은 제1 부분(135)의 수평부(131)의 상부면과 실질적으로 동일한 높이를 나타낸다. 박스 형태 게이트 영역(80)에서 상대적으로 높은 높이를 가지는 소자분리막은 게이트를 패터닝하는 공정에서 활성영역이 식각 손상을 받는 것을 방지한다.3 and 5, in the box-shaped gate region 80 of the second region 20, an upper surface of the device isolation layer 40 adjacent to the second portion 137 of the first gate 130 may have a first surface. It is substantially the same height as the top surface of the second portion 137 of the gate 130. That is, in the second region 20, the device isolation layer 40 covers most of the side surfaces of the second portion 137 of the first gate 130. However, referring to FIG. 4, the upper surface of the isolation layer 40 adjacent to the first portion 135 of the first gate 130 may be formed in the gate region 60 of the second region 20. The height is substantially the same as the upper surface of the horizontal portion 131 of the one part 135. The device isolation layer having a relatively high height in the box-type gate region 80 prevents the active region from being etched in the process of patterning the gate.

도 6은 메모리 트랜지스터(200)의 부유 게이트(230)의 단면을 보여주기 위해 제1 영역(10)에서 소자분리막(40) 및 활성영역(50)을 지나는 방향 (도 2의 IV-IV'선)에서 절단했을 때의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 메모리 트랜지스터(200)의 부유 게이트(230)는 대략 'ㅗ' 형태를 나타낸다. 예를 들어 부유 게이트(230)는 수평부(231) 및 상기 수평부(231)로부터 연속하고 기판(30) 위쪽으로 연장하며 상기 수평부(231)보다 폭이 좁은 수직부(233)로 구분될 수 있다. 그리고 부유 게이트(230)와 활성영역(50) 사이에는 터널링절연막(210)이 위치한다. 부유 게이트(230)와 제어 게이트(270)는 이들 사이에 끼인 게이트사이절연막(250)에 의해서 서로 절연된다. 부유 게이트(230)에 인접한 소자분리막(40)의 상부면은 부유 게이트(230)의 수평부(231)의 상부면과 실질적으로 동일한 높이를 나타낸다.FIG. 6 is a direction through the device isolation layer 40 and the active region 50 in the first region 10 to show the cross section of the floating gate 230 of the memory transistor 200 (IV-IV ′ line of FIG. 2). It is sectional drawing when cut in). Referring to FIG. 6, the floating gate 230 of the memory transistor 200 has an approximately 'ㅗ' shape. For example, the floating gate 230 may be divided into a horizontal portion 231 and a vertical portion 233 continuous from the horizontal portion 231 and extending above the substrate 30 and narrower than the horizontal portion 231. Can be. The tunneling insulating layer 210 is positioned between the floating gate 230 and the active region 50. The floating gate 230 and the control gate 270 are insulated from each other by the gate insulating film 250 sandwiched therebetween. The upper surface of the isolation layer 40 adjacent to the floating gate 230 has a height substantially equal to the upper surface of the horizontal portion 231 of the floating gate 230.

실시 예에 따라서 제2 영역(20)의 박스 형태 게이트 영역(80)에 형성된 소자분리막의 높이는 제1 영역(10) 및 제2 영역의 'ㅗ'형태 게이트 영역(60)에 형성되는 소자분리막의 높이보다 더 높게 유지되면서, 소자분리막의 높이가 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(10)에서 소자분리막(40)의 높이는 활성영역(50)의 높이보다 더 낮게 형성될 수도 있고, 부유 게이트(230)의 수평부(231)의 상부면보다 더 높게 형성될 수도 있다.In some embodiments, the height of the device isolation layer formed in the box-type gate region 80 of the second region 20 may be greater than that of the device isolation layer formed in the first region 10 and the 'ㅗ' -type gate region 60 of the second region. While maintaining higher than the height, the height of the device isolation layer may be variously changed. For example, the height of the isolation layer 40 in the first region 10 may be lower than the height of the active region 50 or higher than the upper surface of the horizontal portion 231 of the floating gate 230. May be

선택 트랜지스터의 제1 절연막(110) 및 메모리 트랜지스터의 터널링절연막(210)은 동일 막으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 절연막(110) 및 터널링절연막(210)은 20 내지 200Å의 두께를 갖는 실리콘 산화막으로 형성될 수 있으나 여기에 한정되는 것은 아니며 유전 상수가 높은 금속 절연막으로 형성될 수도 있다. 선택 트랜지스터의 제1 게이트(130) 및 메모리 트랜지스터의 부유 게이트(230)는 동일 막으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어 제1 게이트(130) 및 부유 게이트(230)는 실리콘으로 형성될 수 있다. 마찬가지로 선택 트랜지스터의 제2 게이트(170) 및 메모리 트랜지스터의 제어 게이트(270)는 동일 막으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 게이트(170) 및 제어 게이트(270)는 실리콘, 실리사이드 및 금 속성 물질 중의 한가지 또는 이들의 조합막으로 이루어질 수 있다. 선택 트랜지스터의 제2 절연막(150) 및 메모리 트랜지스터의 게이트사이절연막(250)은 동일 막으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 절연막(150) 및 게이트사이절연막(250)은 차례로 적층된 30 내지 80Å의 두께를 갖는 실리콘 산화막, 50 내지 150Å의 두께를 갖는 실리콘 질화막 및 30 내지 100Å의 두께를 갖는 실리콘 산화막일 수 있다.The first insulating layer 110 of the selection transistor and the tunneling insulating layer 210 of the memory transistor may be formed from the same layer. For example, the first insulating film 110 and the tunneling insulating film 210 may be formed of a silicon oxide film having a thickness of 20 to 200 Å, but are not limited thereto. The first insulating film 110 and the tunneling insulating film 210 may be formed of a metal insulating film having a high dielectric constant. The first gate 130 of the selection transistor and the floating gate 230 of the memory transistor may be formed from the same film. For example, the first gate 130 and the floating gate 230 may be formed of silicon. Similarly, the second gate 170 of the selection transistor and the control gate 270 of the memory transistor may be formed from the same film. For example, the second gate 170 and the control gate 270 may be formed of one of silicon, silicide, and gold attribute materials or a combination thereof. The second insulating film 150 of the selection transistor and the gate insulating film 250 of the memory transistor may be formed from the same film. For example, the second insulating film 150 and the gate insulating film 250 may be formed by sequentially depositing a silicon oxide film having a thickness of 30 to 80 GPa, a silicon nitride film having a thickness of 50 to 150 GPa, and a silicon oxide film having a thickness of 30 to 100 GPa. Can be.

도 7 및 도 8은 각각 활성영역(50)이 뻗는 방향 (도 2의 V-V'선 및 도 2의 VI-VI'선)으로 절단했을 때의 메모리 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 단면도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 선택 트랜지스터(100)는 비대칭의 불순물 영역(191S/D) 및 불순물 영역(193S/D)을 구비한다. 여기서 불순물 영역이 비대칭이라는 것은 두 불순물 영역의 도핑 농도, 기판 표면으로부터의 깊이 등이 서로 다르다는 것을 포함한다. 선택 트랜지스터(100)의 제1 게이트(130)의 제1 부분(135)에 인접한 불순물 영역(193S/D), 즉 메모리 트랜지스터(200)에 인접한 불순물 영역(193S/D)보다 제2 부분(137)에 인접한 불순물 영역(191S/D), 즉 드레인 콘택트(DC)에 인접한 불순물 영역(191S/D)의 도핑 농도가 상대적으로 높고 접합 깊이가 상대적으로 깊다.7 and 8 are cross-sectional views of the memory transistor and the selection transistor when cut in the direction in which the active region 50 extends (V-V 'line of FIG. 2 and VI-VI' line of FIG. 2, respectively). 7 and 8, the selection transistor 100 includes an asymmetrical impurity region 191S / D and an impurity region 193S / D. Here, the impurity region is asymmetrical includes that the doping concentrations of the two impurity regions, the depth from the substrate surface, and the like are different from each other. The second portion 137 than the impurity region 193S / D adjacent to the first portion 135 of the first gate 130 of the select transistor 100, that is, the impurity region 193S / D adjacent to the memory transistor 200. ), The doping concentration of the impurity region 191S / D adjacent to (ie, the impurity region 191S / D adjacent to the drain contact DC) is relatively high and the junction depth is relatively deep.

메모리 트랜지스터(200)에 인접한 불순물 영역(193S/D)은 상대적으로 도핑 농도가 낮고 그 접합 깊이가 얕기 때문에, 메모리 장치 동작 중에 메모리 트랜지스터(200) 하부의 채널 영역에서 발생하는 채널 핫 전자(Channel Hot Electron) 또는 게이트 기인 드레인 누설 전류(GIDL)의 영향 최소화할 수 있다. 한편, 드레인 콘택트(DC)에 인접한 불순물 영역(191S/D)은 상대적으로 도핑 농도가 높고 그 접합 깊 이가 깊기 때문에, 접합 누설 전류를 최소화할 수 내압 특성을 좋게 할 수 있다. 또한, 드레인 콘택트(DC)에 인접한 불순물 영역(191S/D)에 양호한 특성의 실리사이드막을 형성할 수 있다.Since the impurity region 193S / D adjacent to the memory transistor 200 has a relatively low doping concentration and a shallow junction depth, channel hot electrons generated in the channel region under the memory transistor 200 during a memory device operation are performed. Electron or gate-induced drain leakage current (GIDL) can be minimized. On the other hand, the impurity region 191S / D adjacent to the drain contact DC has a relatively high doping concentration and a deep junction depth, thereby minimizing the junction leakage current, thereby improving the breakdown voltage characteristic. In addition, a silicide film having good characteristics may be formed in the impurity region 191S / D adjacent to the drain contact DC.

또한, 선택 트랜지스터(100)의 제1 게이트(130)의 제1 부분(135)과 제2 부분(137) 아래의 채널 영역의 채널 도핑 농도가 서로 다를 수 있다. 예를 들어 제1 게이트(130)의 제1 부분(135) 아래의 채널 도핑 농도가 제2 부분(137) 아래의 채널 도핑 농도보다 더 높다. 이는 제2 부분(137)은 박스 형태를 나타내어 상대적으로 두껍게 형성되는 것에 비해서 제1 부분(135)이 'ㅗ' 형태를 나타내어 상대적으로 두께가 얇은 수평부(131)를 구비하기 때문에, 제1 부분(135) 아래의 채널 영역의 도핑 농도를 적절히 조절하는 것이 가능하다. 이 같이 채널 도핑 농도의 조절이 가능하기 때문에, 소자의 고집적도에 따른 선택 트랜지스터(100)의 펀치쓰루 발생을 억제할 수 있다. 예를 들어, 이온 주입 공정에 의해서 얇은 수평부(131)를 통해서 그 아래의 채널 영역에 불순물 이온을 주입하여 도핑 농도를 증가시킬 수 있다. 메모리 트랜지스터(200)의 부유 게이트(230) 역시 수평부(231)를 구비하기 때문에, 이온주입 공정에 의해서 수평부(231)를 통해 채널 영역의 도핑 농도를 용이하게 조절할 수 있다.In addition, the channel doping concentrations of the channel region under the first portion 135 and the second portion 137 of the first gate 130 of the selection transistor 100 may be different from each other. For example, the channel doping concentration under the first portion 135 of the first gate 130 is higher than the channel doping concentration under the second portion 137. This is because the second portion 137 has a box shape and is relatively thick, and thus the first portion 135 has a 'ㅗ' shape and has a relatively thin horizontal portion 131. It is possible to appropriately adjust the doping concentration of the channel region below (135). Since the channel doping concentration can be adjusted in this manner, it is possible to suppress the occurrence of punchthrough of the selection transistor 100 due to the high integration of the device. For example, the doping concentration may be increased by implanting impurity ions into the channel region beneath the thin horizontal portion 131 by an ion implantation process. Since the floating gate 230 of the memory transistor 200 also includes a horizontal portion 231, the doping concentration of the channel region can be easily adjusted through the horizontal portion 231 by an ion implantation process.

도 9a 및 도 9b 그리고 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 메모리 트랜지스터에 대해서 더욱 상세히 설명을 하기로 한다. 도 9a는 제어 게이트 신장 방향 (행)을 따라 절단했을 때의 부유 게이트 전극의 단면을 개략적으로 보여주며, 도 9b는 부유 게이트 전극의 배열을 보여주는 사시도이다. 도 9b에서는 설명의 편의를 위해서 4개의 부유 게이트 전극들이 도시되어 있다.A memory transistor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 9A, 9B, and 10. 9A schematically shows a cross section of the floating gate electrode when cut along the control gate extension direction (row), and FIG. 9B is a perspective view showing the arrangement of the floating gate electrode. In FIG. 9B, four floating gate electrodes are illustrated for convenience of description.

도 9a를 참조하면, 본 실시 예에 따른 부유 게이트 전극(230)은 수평부(231)와 수직부(233)를 포함한다. 본 실시 예에서 수평부(231)와 수직부(233)는 동일 막질로부터 형성된다. 수직부(233)는 수평부(231)의 상부면으로부터 돌출한다. 수직부(233)의 폭(w2)은 수평부(233)의 폭(w1)보다 작으며, 수직부(233)의 두께(h2)는 수평부(231)의 두께(h1)보다 더 크다. 한편, 폭(w2)과 두께(h2)의 곱으로 주어지는 수직부(233)의 단면적(S2 = w2 x h2)은 폭(w1)과 두께(h1)의 곱으로 주어지는 수평부(231)의 단면적(S1 = w1 x h1)보다 크다.Referring to FIG. 9A, the floating gate electrode 230 according to the present exemplary embodiment includes a horizontal portion 231 and a vertical portion 233. In this embodiment, the horizontal portion 231 and the vertical portion 233 are formed from the same film quality. The vertical portion 233 protrudes from the upper surface of the horizontal portion 231. Width (w 2) of the vertical portion 233 is smaller than the width (w 1) of the horizontal portion 233, the thickness (h 2) of the vertical portion 233 is a thickness (h 1) of the horizontal portion 231 Greater than On the other hand, the cross-sectional area (S 2 = w 2 xh 2 ) of the vertical portion 233 given by the product of the width (w 2 ) and the thickness (h 2 ) is horizontal given by the product of the width (w 1 ) and the thickness (h 1 ). It is larger than the cross-sectional area S 1 = w 1 xh 1 of the portion 231.

수평부(231)의 폭(w1)은 높은 집적도의 반도체 장치 구현을 위해서 사진공정기술이 허용하는 한 좁게 형성되는 것이 좋다. 수평부(231)의 두께(h1)는 행 방향으로 인접한 수평부들에 의한 간섭 그리고/또는 열 방향으로 인접한 수평부들에 의한 간섭을 최소화하기 위해서 가능한 얇게 형성되는 것이 좋다. 그런데 본 실시 예에 따르면, 수평부(231)의 두께(h1)는 박막 증착 공정 기술과 식각 공정에 의존하기 때문에 아주 얇게 형성될 수 있다. 한편, 수직부(233)의 폭(w2)은 행 방향으로 인접한 수직부들 사이의 거리 증가를 위해서 좁게 형성될 수 있다. 본 실시 예에 따르면 식각 조건 예를 들어 식각 시간을 적절히 조절하는 것에 의해 수직부(233)의 폭(w2)을 원하는 폭으로 조절할 수 있다. 수직부(233)의 단면적(S2 = w2 x h2)이 수평부 (231)의 단면적(S1 = w1 x h1)보다 크게 형성되는 조건과 수직부(233)의 폭(w2)이 수평부(231)의 폭(w1)보다 좁게 형성되는 조건을 만족시키면서, 높은 커플링 비율, 높은 집적도 구현에 적합하도록 수직부(233) 및 수평부(231)의 폭 및 두께가 적절하게 설정될 수 있다.The width w 1 of the horizontal portion 231 may be formed to be as narrow as the photolithography process allows for a high integration semiconductor device. The thickness h 1 of the horizontal portion 231 may be as thin as possible in order to minimize interference by horizontal portions adjacent to the row direction and / or horizontal portions adjacent to each other in the column direction. However, according to the present embodiment, the thickness h 1 of the horizontal part 231 may be formed very thin because it depends on the thin film deposition process technology and the etching process. On the other hand, the width w 2 of the vertical portion 233 may be narrowly formed to increase the distance between the vertical portions adjacent in the row direction. According to the present exemplary embodiment, the width w 2 of the vertical portion 233 may be adjusted to a desired width by appropriately adjusting an etching condition, for example, an etching time. The cross-sectional area (S 2 = w 2 xh 2 ) of the vertical portion 233 is larger than the cross-sectional area (S 1 = w 1 xh 1 ) of the horizontal portion 231 and the width (w 2 ) of the vertical portion 233. The width and thickness of the vertical portion 233 and the horizontal portion 231 are appropriately suited to satisfy the condition that the horizontal portion 231 is formed to be narrower than the width w 1 . Can be set.

도 9b를 참조하여 본 실시 예에 따른 부유 게이트 전극 구조에 따른 효과 내지 장점을 설명하기로 한다. 설명의 편의를 위해서 도 9b에 도시된 4개의 부유 게이트 전극들을 제1 부유 게이트 전극(230_1), 제2 부유 게이트 전극(230_2), 제3 부유 게이트 전극(230_3), 그리고 제4 부유 게이트 전극(230_4)이라 칭한다. 제1 행에 제1 부유 게이트 전극(230_1) 및 제2 부유 게이트 전극(230_2)이 배열되고 제2 행에 제3 부유 게이트 전극(230_3) 및 제4 부유 게이트 전극(230_4)이 배열된다. 제1 열에 제1 부유 게이트 전극(230_1) 및 제3 부유 게이트 전극(230_3)이 배열되고 제2 열에 제2 부유 게이트 전극(230_2) 및 제4 부유 게이트 전극(230_4)이 배열된다.9B, effects and advantages of the floating gate electrode structure according to the present exemplary embodiment will be described. For the convenience of description, the four floating gate electrodes illustrated in FIG. 9B include the first floating gate electrode 230_1, the second floating gate electrode 230_2, the third floating gate electrode 230_3, and the fourth floating gate electrode ( 230_4). The first floating gate electrode 230_1 and the second floating gate electrode 230_2 are arranged in the first row, and the third floating gate electrode 230_3 and the fourth floating gate electrode 230_4 are arranged in the second row. The first floating gate electrode 230_1 and the third floating gate electrode 230_3 are arranged in the first column, and the second floating gate electrode 230_2 and the fourth floating gate electrode 230_4 are arranged in the second column.

먼저, 행 방향에서 인접한 부유 게이트 전극들에 의한 간섭에 대해서 살펴보기로 한다. 본 실시 예에 따르면 부유 게이트 전극의 단면이 수평부(231) 및 수직부(233)로 구성되어 예를 들어 "ㅗ" 형태를 나타낸다. 따라서, 행 방향에서 인접한 제1 및 제2 부유 게이트 전극들(230_1 및 230_2)의 두 수직부들(233_1 및 233_2) 사이의 거리(d3)는 두 수평부들(231_1 및 231_2) 사이의 거리(d2)보다 증가하기 때문에, 인접한 부유 게이트 전극들 사이의 간섭이 줄어든다. First, interference by adjacent floating gate electrodes in the row direction will be described. According to the present exemplary embodiment, the cross section of the floating gate electrode includes a horizontal portion 231 and a vertical portion 233, for example, to form a “ㅗ” shape. Thus, the distance d 3 between two vertical portions 233_1 and 233_2 of the first and second floating gate electrodes 230_1 and 230_2 adjacent in the row direction is the distance d between the two horizontal portions 231_1 and 231_2. Since it increases to 2 ), the interference between adjacent floating gate electrodes is reduced.

또, 수평부의 두께(h1)는 아주 얇게 형성하는 것이 가능하기 때문에 행 방향에서 인접한 두 수평부(231_1 및 231_2) 사이의 중첩 면적 (S3)은 아주 작아, 비록 이들 사이이 거리(d2)가 가깝더라도 간섭을 거의 무시할 수 있다. 한편, 행 방향에서 인접한 두 수직부들(233_1 및 233_2)은 높은 커플링 비율을 위해서 그 두께(h2)가 크게 형성되어 두 수직부들(233_1 및 233_2) 사이의 중첩 면적 (S4)이 크게 형성되나, 인접한 수직부들(233_1 및 233_2) 사이의 거리(d3)가 증가하였기 때문에, 간섭이 증가하지 않게 된다. 전술하였듯이, 수직부의 폭(w2)이 얇게 형성될수록 두 수직부들(233_1 및 233_2) 사이의 거리(d3)가 증가하며 이로 인해 행 방향에서 인접한 수직부들에 의한 간섭은 줄어든다.In addition, since the thickness h 1 of the horizontal portions can be made very thin, the overlapping area S 3 between two adjacent horizontal portions 231_1 and 231_2 in the row direction is very small, although the distance d 2 between them is small. Even close to the interference can be almost ignored. Meanwhile, two vertical portions 233_1 and 233_2 adjacent in the row direction have a large thickness h 2 for a high coupling ratio, and a large overlapping area S 4 is formed between the two vertical portions 233_1 and 233_2. However, since the distance d 3 between the adjacent vertical portions 233_1 and 233_2 has increased, the interference does not increase. As described above, the thinner the width w 2 of the vertical portion is formed, the distance d 3 between the two vertical portions 233_1 and 233_2 increases, thereby reducing the interference by adjacent vertical portions in the row direction.

이제 열 방향에서 인접한 부유 게이트 전극들에 의한 간섭을 살펴보기로 한다. 열 방향에서 인접한 제1 부유 게이트 전극(230_1) 및 제3 부유 게이트 전극(230_3)에 의한 간섭은 수평부들 사이의 대향 면적(S1 = w1 x h1) 및 수직부들 사이의 대향 면적 (S2 = w2 x h2)의 합(STOTAL)에 의존한다. 여기서 상부 도전 패턴의 폭(w2)이 좁게 형성되기 때문에, 열 방향에서 인접한 부유 게이트들 사이의 간섭은 줄어든다. The interference by adjacent floating gate electrodes in the column direction will now be discussed. Interference caused by the first floating gate electrode 230_1 and the third floating gate electrode 230_3 adjacent in the column direction may result in an opposing area S 1 = w 1 xh 1 between the horizontal parts and an opposing area S 2 between the vertical parts. = w 2 xh 2 ), depending on the sum S TOTAL . Since the width w 2 of the upper conductive pattern is formed narrow, the interference between adjacent floating gates in the column direction is reduced.

도 9a 및 도 9b를 참조하여 설명을 한 부유 게이트 전극(230)의 형태는 본 발명에 대한 설명을 위해서 단지 예시적으로 도시된 것으로서, 제조 공정에서 어느 정도의 형태의 변형은 있을 수 있다. 따라서, 본 실시 예의 부유 게이트 전극의 형태가 도 9a 및 도 9b에 개략적으로 도시된 형태 및 그와 관련한 설명으로부터 한정되어서는 안 되며 제조 공정상의 허용가능한 변이를 포함하는 것으로 파악되어야 한다. 예를 들어, 부드러운 표면을 가진다고 설명된 어떤 막질 또는 요소가 그와 같은 형태보다 다소 울퉁불퉁한 표면을 가질 수도 있다. 마찬가지로 평탄한 표면을 가진다고 설명된 어떤 막질 또는 요소가 그와 같은 형태보다 다소 부드럽고 울퉁불퉁한 표면을 가질 수도 있다. 또, 수직한 측벽을 가진다고 설명된 어떤 막질 또는 요소가 그와 같은 형태보다 다소 경사진 측벽을 가질 수도 있다. 예를 들어 도 9a 및 도 9b에 부유 게이트 전극의 표면, 즉, 수평부 및 수직부의 표면이 평탄한 것으로 개략적으로 도시되어 있으나, 다소 부드러운 표면 내지는 다소 울퉁불퉁한 표면을 가질 수도 있다. 또, 도 9a 및 도 9b에 부유 게이트 전극의 측면, 즉, 수평부 및 수직부의 측면이 수직한 것으로 도시되어 있으나, 다소 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어 수직부의 폭이 기판으로부터 멀어질수록 증가할 수 있다. 또한, 수평부의 폭이 기판으로부터 멀어질수록 증가할 수 있다.The shape of the floating gate electrode 230 described with reference to FIGS. 9A and 9B is merely illustrative for the purpose of describing the present invention, and there may be some form of variation in the manufacturing process. Accordingly, the shape of the floating gate electrode of the present embodiment should not be limited from the form schematically illustrated in FIGS. 9A and 9B and the description thereof, and should be understood to include allowable variations in the manufacturing process. For example, any film or element described as having a smooth surface may have a surface that is somewhat rugged than such a form. Likewise, any film or element described as having a flat surface may have a surface that is somewhat softer and rugged than its shape. In addition, any film or element described as having vertical sidewalls may have sidewalls that are somewhat inclined than such shapes. For example, although the surface of the floating gate electrode, ie, the horizontal portion and the vertical portion, is schematically illustrated in FIGS. 9A and 9B as being flat, it may have a somewhat smooth surface or a somewhat uneven surface. 9A and 9B, the side surfaces of the floating gate electrode, that is, the side portions of the horizontal portion and the vertical portion are shown to be vertical, but may be slightly inclined. For example, the width of the vertical portion may increase as it moves away from the substrate. In addition, the width of the horizontal portion may increase as the distance from the substrate.

이 같은 다양한 부유 게이트 전극의 형태들의 한 예를 도 10을 참조하여 설명을 한다. 도 10을 참조하면, 부유 게이트 전극(230')의 수평부(231')의 상부면이 경사지게 형성된다. 수직부(233')의 측면이 수직하게 형성되지 않고 경사지게 형성된다. 도 10에 도시된 것 같은 부유 게이트 전극은 도 9a 및 도 9b에 도시된 것 같은 부유 게이트 전극의 형태로부터 다소 뭉개진 형태를 나타내지만, 기본적으로 " ㅗ" 자 형태를 나타낸다. 도 9a 및 도 9b를 참조하여 설명을 한 수직부의 폭(w2)은, 도 10에 도시된 것 같은 부유 게이트 전극(230')에서 수직부(233')의 측면이 경사가 져서 그 폭이 일정하지 않게 될 경우에 있어서는 그 최대 폭 (도면에서 참조기호 w2') 을 가리키는 것으로 이해될 수 있다. 그리고 도 9a 및 도 9b를 참조하여 설명을 한 수평부의 폭(w1)은, 도 10에 도시된 것 같은 부유 게이트 전극(230')에서 수평부(231')의 상부면이 경사가 져서 그 폭이 일정하지 않게 될 경우에 있어서는 그 최대 폭(도면에서 참조기호 w1')을 가리키는 것으로 이해될 수 있다.An example of such various types of floating gate electrodes will be described with reference to FIG. 10. Referring to FIG. 10, the top surface of the horizontal portion 231 ′ of the floating gate electrode 230 ′ is inclined. The side surface of the vertical portion 233 'is not formed vertically but is formed to be inclined. The floating gate electrode as shown in FIG. 10 shows a somewhat crushed form from the shape of the floating gate electrode as shown in FIGS. 9A and 9B, but basically shows a "ㅗ" shape. The width w 2 of the vertical portion described with reference to FIGS. 9A and 9B is such that the side of the vertical portion 233 'is inclined at the floating gate electrode 230' as shown in FIG. In the case of non-uniformity, it can be understood to indicate its maximum width (reference symbol w 2 ′ in the figure). The width w 1 of the horizontal portion described with reference to FIGS. 9A and 9B is such that the upper surface of the horizontal portion 231 'is inclined at the floating gate electrode 230' as shown in FIG. 10. In the case where the width becomes inconsistent, it may be understood to indicate the maximum width (reference symbol w 1 ′ in the drawing).

전술하였듯이, 수평부(231')의 최대 폭(w1')은 수직부(233')의 최대폭(w2')보다 크며, 수평부(231')의 단면적(S1)은 수직부(233')의 단면적(S2)보다 크다. 수평부(231')의 최대폭(w1')은 수직부의 최소폭(w3')의 1.5 배 내지 2.5배일 수 있다.As described above, the maximum width w 1 ′ of the horizontal portion 231 ′ is larger than the maximum width w 2 ′ of the vertical portion 233 ′, and the cross-sectional area S 1 of the horizontal portion 231 ′ is vertical ( 233 ') is larger than the cross-sectional area S 2 . The maximum width w 1 ′ of the horizontal portion 231 ′ may be 1.5 to 2.5 times the minimum width w 3 ′ of the vertical portion.

도 9a, 도 9b, 및 도 10을 참조하여 설명을 한 메모리 트랜지스터의 부유 게이트 형상의 여러 변형들은 선택 트랜지스터의 제1 게이트의 제1 부분에도 동일하게 나타날 수도 있다. Various variations of the floating gate shape of the memory transistor described with reference to FIGS. 9A, 9B, and 10 may also appear in the first portion of the first gate of the selection transistor.

이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치 형성 방법을 도 11 내지 도 16을 참조하여 설명한다. 도 11을 참조하여, 소자분리공정을 진행하여 기판(300)에 열(y축) 방향으로 뻗는 소자분리막 패턴(400)에 의해 활성영역(500)들을 한정하고 각 활성영역(500)들 상에 제1 절연막(600) 및 제1 도전막 패턴(700)을 형성한다. 제1 도전막 패턴(700)은 소자분리막 패턴(400)에 의해 자기정렬적으로 활성영역(500) 상에 형성된다. 구체적으로 설명을 하면, 예를 들어 기판(300) 상에 제1 절연막(600) 및 제1 도전막 패턴(700)을 위한 절연막 및 도전막을 형성한다. 소자분리영역을 한정하기 위한 마스크를 사용하여 도전막, 절연막 및 기판의 일부 두께를 식각한다. 이로써, 기판(300)에 활성영역(500)이 한정되고 활성영역(500) 상에 제1 절연막(600) 및 제1 도전막 패턴(700)이 자기정렬적으로 형성된다. 식각으로 제거된 영역에 절연물질을 채워 소자분리막 패턴(400)을 형성한다. 식각으로 제거된 영역에 소자분리막 패턴(400)을 형성하는 방법은 절연물질 증착 공정을 진행한 후 물리화학적연마 또는 에치백 같은 평탄화 공정을 진행하는 것에 의해 이루어질 수 있다.Hereinafter, a method of forming a NAND flash memory device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 through 16. Referring to FIG. 11, the device isolation process is performed to define the active regions 500 by the device isolation layer pattern 400 extending in the column (y-axis) direction on the substrate 300 and on each of the active regions 500. The first insulating film 600 and the first conductive film pattern 700 are formed. The first conductive layer pattern 700 is formed on the active region 500 in a self-aligned manner by the device isolation layer pattern 400. Specifically, for example, an insulating film and a conductive film for the first insulating film 600 and the first conductive film pattern 700 are formed on the substrate 300. Some thicknesses of the conductive film, the insulating film, and the substrate are etched using a mask for defining the device isolation region. As a result, the active region 500 is defined in the substrate 300, and the first insulating layer 600 and the first conductive layer pattern 700 are formed on the active region 500 in a self-aligned manner. The isolation layer pattern 400 is formed by filling an insulating material in the region removed by etching. The method of forming the device isolation layer pattern 400 in the region removed by etching may be performed by performing a planarization process such as physicochemical polishing or etch back after performing an insulating material deposition process.

제1 도전막 패턴(700)은 선택 트랜지스터의 제1 게이트로, 그리고 메모리 트랜지스터의 부유 게이트로 사용되는 데, 예를 들어 실리콘으로 형성될 수 있다. 제1 절연막(600)은 선택 트랜지스터의 게이트절연막으로 사용되고 메모리 트랜지스터의 터널링절연막으로 사용되는 데, 20 내지 200Å의 두께를 갖는 실리콘 산화막으로 형성될 수 있으나 여기에 한정되는 것은 아니며 유전 상수가 높은 금속 절연막으로 형성될 수도 있다. The first conductive layer pattern 700 is used as the first gate of the selection transistor and as the floating gate of the memory transistor. For example, the first conductive layer pattern 700 may be formed of silicon. The first insulating film 600 is used as a gate insulating film of a selection transistor and is used as a tunneling insulating film of a memory transistor. The first insulating film 600 may be formed of a silicon oxide film having a thickness of 20 to 200 microseconds, but is not limited thereto. It may be formed as.

도 12를 참조하여, 기판(300)의 제1 영역을 노출하는 동시에 제1 영역에 인접한 제2 영역의 일부분을 노출하는, 즉, 'ㅗ' 형태 게이트 영역을 노출하는 마스크(800)를 제1 도전막 패턴(700) 및 소자분리막(400) 상에 형성한다. 마스크(800)는 제1 도전막 패턴(700) 및 소자분리막 패턴(400)에 대해서 식각 선택비를 가지는 물질, 예를 들어 실리콘질화물로 형성될 수 있다. 여기서 마스크(800)는 제1 영역 뿐만 아니라 제2 영역의 일부분도 노출하는 데, 이는 제2 영역에 형성되는 선택 트랜지스터의 제1 게이트의 제1 부분이 'ㅗ' 형태를 가지도록 하기 위한 것이다.Referring to FIG. 12, a mask 800 exposing a first region of the substrate 300 and simultaneously exposing a portion of a second region adjacent to the first region, that is, exposing a 'ㅗ' shaped gate region may be first. It is formed on the conductive film pattern 700 and the device isolation film 400. The mask 800 may be formed of a material having an etching selectivity with respect to the first conductive layer pattern 700 and the device isolation layer pattern 400, for example, silicon nitride. Here, the mask 800 exposes not only the first region but also a portion of the second region, so that the first portion of the first gate of the selection transistor formed in the second region has a 'ㅗ' shape.

도 13을 참조하여, 마스크(800)에 의해 보호되지 않은, 'ㅗ' 형태 게이트 영역의 소자분리막 패턴(400)의 일부 두께를 제거하여 그 상부면이 제1 도전막 패턴(700)보다 낮은 낮춰진 소자분리막 패턴(410)을 형성한다. 낮춰진 소자분리막 패턴(410)은 제1 도전막 패턴(700)의 측면을 노출한다.Referring to FIG. 13, the thickness of the device isolation layer pattern 400 of the 'ㅗ' -type gate region, which is not protected by the mask 800, is removed so that its upper surface is lower than that of the first conductive layer pattern 700. The true device isolation layer pattern 410 is formed. The lower device isolation layer pattern 410 exposes the side surface of the first conductive layer pattern 700.

도 14를 참조하여, 낮춰진 소자분리막 패턴(410)의 상부면 위쪽으로 돌출한 제1 도전막 패턴(700)을 측면방향으로 식각하여 그 폭을 줄인다. 낮춰진 소자분리막 패턴(410) 위쪽으로 돌출한 폭이 좁아진 제1 도전막 패턴 부분(710)은 'ㅗ' 형태 게이트의 수직부로 사용된다. 그리고 좁아진 제1 도전막 패턴(710) 아래에서 낮춰진 소자분리막 패턴(410)으로 덮인 제1 도전막 패턴 부분(730)은 'ㅗ' 형태 게이트의 수평부로 사용된다. 제1 도전막 패턴(700)에 대한 측면방향의 식각은 예를 들어 식각 용액을 사용하는 습식식각이 사용될 수 있다. 또한, 식각 가스를 사용하는 건식식각도 사용될 수 있다. 습식식각을 사용할 경우, 식각용액은 NH4OH를 포함한다.Referring to FIG. 14, the width of the first conductive layer pattern 700 protruding upward from the upper surface of the lowered isolation layer pattern 410 is etched in the lateral direction. The narrowed first conductive layer pattern portion 710 protruding above the lowered isolation layer pattern 410 is used as a vertical portion of the 'ㅗ' type gate. The first conductive pattern portion 730 covered by the device isolation layer pattern 410 lowered below the narrowed first conductive layer pattern 710 is used as a horizontal portion of the 'ㅗ' type gate. For example, wet etching using an etching solution may be used as the lateral etching of the first conductive layer pattern 700. In addition, dry etching using an etching gas may also be used. When wet etching is used, the etching solution contains NH 4 OH.

도 15를 참조하여, 마스크(800)를 제거하여 제2 영역의 박스 형태 게이트 영역의 소자분리막 패턴(400) 및 제1 도전막 패턴(700)을 노출한다.Referring to FIG. 15, the mask 800 is removed to expose the device isolation layer pattern 400 and the first conductive layer pattern 700 of the box-shaped gate region of the second region.

도 16 및 도 17을 참조하여, 제2 절연막(900) 및 제2 도전막(1000)을 형성한 후 행(x축)으로 뻗어 메모리 트랜지스터의 제어 게이트 및 선택 트랜지스터의 제2 게이트를 한정하는 게이트 마스크(1100a, 1100b)를 형성한다. Referring to FIGS. 16 and 17, after forming the second insulating film 900 and the second conductive film 1000, the gate extends in a row (x-axis) to define a control gate of the memory transistor and a second gate of the selection transistor. Masks 1100a and 1100b are formed.

도 18을 참조하여, 게이트 마스크(1100a, 1100b)를 식각 마스크로 사용하여 제2 도전막(1000), 제2 절연막(900), 제1 도전막 패턴(700)을 식각하여 메모리 트랜지스터의 적층 게이트 구조 및 선택 트랜지스터의 적층 게이트 구조를 형성한다. 메모리 트랜지스터의 게이트 적층 구조는 제1 도전막 패턴으로부터 형성된 플로팅 게이트, 제2 절연막으로부터 형성된 게이트사이절연막 및 제2 도전막으로부터 형성된 제어 게이트를 포함한다. 선택 트랜지스터의 적층 게이트 구조는 제1 도전막 패턴으로부터 형성된 제1 게이트, 제2 절연막으로부터 형성된 게이트사이절연막 및 제2 도전막으로부터 형성된 제2 게이트를 포함한다.Referring to FIG. 18, the second conductive layer 1000, the second insulating layer 900, and the first conductive layer pattern 700 are etched using the gate masks 1100a and 1100b as an etch mask, thereby stacking gates of a memory transistor. The structure and the stacked gate structure of the select transistor are formed. The gate stacked structure of the memory transistor includes a floating gate formed from a first conductive film pattern, a gate interlayer insulating film formed from a second insulating film, and a control gate formed from a second conductive film. The stacked gate structure of the selection transistor includes a first gate formed from the first conductive film pattern, a gate interlayer insulating film formed from the second insulating film, and a second gate formed from the second conductive film.

본 실시 예에 따르면, 선택 트랜지스터가 형성되는 제2 영역의 소자분리막(400)이 메모리 트랜지스터가 형성되는 제1 영역의 낮춰진 소자분리막(410)에 비해서 상대적으로 두껍기 때문에, 적층 게이트 구조를 형성하기 위한 식각 공정 중에 제2 영역에서 로딩 효과로 인해 활성영역이 식각 손상을 받는 것을 방지할 수 있다. 가령, 제1 영역 및 제2 영역에서 소자분리막의 두께가 거의 동일할 경우에 스택 게이트 형성을 위한 식각 공정에서 로딩 효과로 인해서 제2 영역의 기판이 식각 손상을 받을 수 있다. 왜냐하면, 제1 영역에는 메모리 트랜지스터들이 조밀하게 형성되고, 제2 영역에서는 선택 트랜지스터들이 비교적 조밀하지 않고 드문드문 형성되기 때문에, 제2 영역에서 상대적으로 식각이 잘되고 이에 따라 제2 영역에서 기판이 식각 손상을 받을 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 제2 영역의 소자분리막이 제1 영역이 소자분리막보다 더 두꺼워 기판이 식각 손상을 받는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 실시 예에 따르면, 제2 영역의 두꺼운 소자분리막이 식각 저지층으로 작용을 한다. According to the present embodiment, since the device isolation film 400 in the second region where the selection transistor is formed is relatively thicker than the lower device isolation film 410 in the first region where the memory transistor is formed, forming the stacked gate structure. It is possible to prevent the active region from being etched due to the loading effect in the second region during the etching process. For example, when the thickness of the device isolation layer is substantially the same in the first region and the second region, the substrate of the second region may be etched due to the loading effect in the etching process for forming the stack gate. Because memory transistors are densely formed in the first region and select transistors are relatively dense and sparse in the second region, the etching is relatively well performed in the second region and thus the substrate is damaged in the second region. You can get However, according to an exemplary embodiment of the present invention, the device isolation layer of the second region may be thicker than the device isolation layer, thereby preventing the substrate from being etched. That is, according to the present embodiment, the thick device isolation layer of the second region serves as an etch stop layer.

선택 트랜지스터에서 제1 게이트와 제2 게이트 사이의 전기적인 연결은 버팅 콘택트 등에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어 제2 절연막(900)을 형성한 후 메모리 트랜지스터가 형성될 제2 영역에서 제1 도전막이 노출되도록 제2 절연막을 패터닝하거나 또는 제2 절연막을 제2 영역으로부터 제거한 후 제2 도전막을 형성한다. 이에 따라, 제1 게이트와 제2 게이트는 서로 전기적으로 연결된다.The electrical connection between the first gate and the second gate in the selection transistor may be made by butting contact or the like. For example, after the second insulating film 900 is formed, the second insulating film is patterned to expose the first conductive film in the second region where the memory transistor is to be formed, or the second insulating film is removed after the second insulating film is removed from the second region. do. Accordingly, the first gate and the second gate are electrically connected to each other.

공정으로 이온 주입 공정을 진행하여 메모리 트랜지스터 및 선택 트랜지스터를 위한 소오스/드레인 영역을 형성한다. 드레인 콘택트에 인접한 선택 트랜지스터의 소오스/드레인 영역에 선택적으로 추가적으로 이온 주입 공정을 진행할 수 있다. 소오스/드레인 영역에 대한 추가적인 이온 주입 공정은 주변회로 영역의 트랜지스터를 위한 고농도 소오스/드레인 영역을 위한 이온 주입 공정을 사용할 수 있다.The ion implantation process is performed to form source / drain regions for the memory transistor and the selection transistor. An ion implantation process may be selectively performed in the source / drain regions of the selection transistor adjacent to the drain contact. Additional ion implantation processes for the source / drain regions may use ion implantation processes for high concentration source / drain regions for transistors in the peripheral circuit region.

이하에서는 메모리 트랜지스터에 대해서 더욱 상세히 설명을 하기로 한다. 도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플래시 메모리 소자의 메모리 트랜지스터를 보여주는 도면이다. 도 19를 참조하면, 반도체 기판(100)에 활성영역(102)을 한정하는 소자분리막 패턴(120)이 복수 개 배치된다. 인접하는 소자분리 패턴들 사이에 활성영역(102)이 한정된다. 활성영역(102) 상에는 게이트 절연막(140)이 형성되고, 게이트 절연막(140) 상에는 부유 게이트 전극(192)이 배치된다. 부유 게이트 전극(192)은 하부 도전 패턴(155)과 상부 도전 패턴(170)을 포함한다. 하부 도전 패턴(155)의 폭(w1)은 상부 도전 패턴(170)의 폭(w2) 보다 넓다. 이에 따라, 부유 게이트 전극(192)의 단면은 도시한 것처럼 'T'자의 역상 (또는 "ㅗ" 자 형상)이다. 부유 게이트 전극(192)의 상부에는 게이트사이절연막 패턴(194) 및 제어 게이트 전극(196)이 배치된다. 제어 게이트 전극(196)은 활성영역(102) 및 소자분리막 패턴(120)을 가로지른다. 제어 게이트 전극(196), 게이트사이절연막 패턴(194) 및 부유 게이트 전극(192)은 메모리 트랜지스터의 적층 게이트 구조(190)를 구성한다.Hereinafter, the memory transistor will be described in more detail. 19 is a diagram illustrating a memory transistor of a flash memory device according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 19, a plurality of device isolation layer patterns 120 may be disposed on the semiconductor substrate 100 to define the active region 102. The active region 102 is defined between adjacent device isolation patterns. The gate insulating layer 140 is formed on the active region 102, and the floating gate electrode 192 is disposed on the gate insulating layer 140. The floating gate electrode 192 includes a lower conductive pattern 155 and an upper conductive pattern 170. The width w 1 of the lower conductive pattern 155 is wider than the width w 2 of the upper conductive pattern 170. Accordingly, the cross section of the floating gate electrode 192 is an inverted phase (or "ㅗ" shape) of the letter "T" as shown. The gate insulating film pattern 194 and the control gate electrode 196 are disposed on the floating gate electrode 192. The control gate electrode 196 crosses the active region 102 and the device isolation layer pattern 120. The control gate electrode 196, the inter-gate insulating layer pattern 194, and the floating gate electrode 192 form a stacked gate structure 190 of the memory transistor.

게이트 절연막(140)은 20 내지 200Å의 두께를 갖는 실리콘 산화막인 것이 바람직한데, 유전 상수가 높은 금속 절연막이 사용될 수도 있다. 하부 도전 패턴(155)은 다결정 실리콘이고, 상부 도전 패턴(170)은 다결정 실리콘, 실리사이드 및 금속성 물질 중의 한가지 또는 이들의 조합막으로 이루어질 수 있다. 게이트사이절연막 패턴(194)은 차례로 적층된 30 내지 80Å의 두께를 갖는 실리콘 산화막, 50 내지 150Å의 두께를 갖는 실리콘 질화막 및 30 내지 100Å의 두께를 갖는 실리콘 산화막일 수 있다. 제어 게이트 전극(196)은 다결정 실리콘, 실리사이드 및 금속성 물질 중의 적어도 한가지 또는 이들의 조합막으로 이루어질 수 있다.The gate insulating film 140 is preferably a silicon oxide film having a thickness of 20 to 200 Å. A metal insulating film having a high dielectric constant may be used. The lower conductive pattern 155 may be polycrystalline silicon, and the upper conductive pattern 170 may be formed of one or a combination of polycrystalline silicon, silicide, and a metallic material. The gate insulating film pattern 194 may be a silicon oxide film having a thickness of 30 to 80 GPa, a silicon nitride film having a thickness of 50 to 150 GPa, and a silicon oxide film having a thickness of 30 to 100 GPa. The control gate electrode 196 may be formed of at least one of polycrystalline silicon, silicide, and a metallic material, or a combination thereof.

본 실시 예에 따르면, 하부 도전 패턴(155)의 폭(w1)은 활성영역(102)의 최상부면의 폭 또는 게이트 절연막(140)의 폭보다 넓다. 또한, 인접한 하부 도전 패턴(155)들 사이에서의 소자분리막 패턴(120)의 상부면은 활성영역(102)의 상부면보다 낮을 수 있다. 이에 따라, 게이트사이절연막 패턴(194) 또는 제어 게이트 전극(196)의 하부면 역시 인접한 하부 도전 패턴(155)들 사이에서 활성영역(102)의 상 부면보다 낮을 수 있다. 이처럼, 제어 게이트 전극(196)이 활성영역(102)의 상부면보다 낮아질 경우, 제어 게이트 전극(196)과 부유 게이트 전극(192) 사이의 대향 면적은 증가한다. 또한, 제어 게이트 전극(196)은 행 방향에서 인접한 부유 게이트 전극들 사이의 간섭, 예를 들어 인접한 게이트 전극들이 형성하는 용량성 결합을 차단할 수 있다.According to the present embodiment, the width w 1 of the lower conductive pattern 155 is wider than the width of the top surface of the active region 102 or the width of the gate insulating layer 140. In addition, the upper surface of the device isolation layer pattern 120 between the adjacent lower conductive patterns 155 may be lower than the upper surface of the active region 102. Accordingly, the lower surface of the gate insulating layer pattern 194 or the control gate electrode 196 may also be lower than the upper surface of the active region 102 between adjacent lower conductive patterns 155. As such, when the control gate electrode 196 is lower than the upper surface of the active region 102, the opposing area between the control gate electrode 196 and the floating gate electrode 192 increases. In addition, the control gate electrode 196 may block interference between adjacent floating gate electrodes in the row direction, for example, capacitive coupling formed by adjacent gate electrodes.

이러한 제어 게이트 전극 및 부유 게이트 전극 사이의 대향 면적의 증가는 제어 게이트 전극(196)에 인가되는 전압이 부유 게이트 전극(192)에 전달되는 효율을 나타내는 커플링 비율(CR)을 증가시킨다. 이에 더하여, 본 실시 예에 따르면, 부유 게이트 전극(192)의 높이를 증가시키지 않고서도 (예를 들어, 단면적의 증가 없이) 제어 게이트 전극(196)과 부유 게이트 전극(192) 사이의 대향 면적을 증가시킬 수 있다. 상술한 것처럼, 소자분리막 패턴(120)의 상부면의 리세스된 구조에 의해, 본 실시 예의 플래시 메모리 장치는 증가된 대향 면적을 가질 수 있다. The increase in the opposing area between the control gate electrode and the floating gate electrode increases the coupling ratio CR, which represents the efficiency with which the voltage applied to the control gate electrode 196 is transferred to the floating gate electrode 192. In addition, according to the present embodiment, the opposing area between the control gate electrode 196 and the floating gate electrode 192 is increased without increasing the height of the floating gate electrode 192 (eg, without increasing the cross-sectional area). Can be increased. As described above, according to the recessed structure of the upper surface of the device isolation layer pattern 120, the flash memory device of the present exemplary embodiment may have an increased opposing area.

또한, 본 실시 예에 따른 부유 게이트 전극(192)의 단면은 대략 'ㅗ' 형태이기 때문에, 열 방향에서 인접하는 부유 게이트 전극들 사이의 대향 면적은 감소한다. 도시한 것처럼, 하부 도전 패턴(155)의 폭과 두께를 각각 w1 및 h1이고, 상부 도전 패턴(170)의 폭과 두께는 각각 w2 및 h2라고 표기하면, 박스 형태 부유 게이트 전극에 비해서, 본 발명의 'ㅗ' 형태 부유 게이트 전극(192)의 감소하는 단면 면적은 (w1-w2)×h2이다. 이러한 부유 게이트 전극의 단면 면적의 감소는 열 방향에서 인접하는 부유 게이트 전극에 의한 간섭 효과의 감소로 이어지고, 이러한 간섭 효 과의 감소는 부유 게이트 전극의 표면적을 증가시킬 수 있는 공정상의 여유(process margin)을 추가로 제공할 수 있으며 이로 인해 커플링 비율을 증가시킬 수 있다. 본 실시 예에 따른 부유 게이트 전극은 간섭 효과의 억제를 위해 요구되는 최대의 단면 면적을 유지하면서, 커플링 비율을 결정하는 표면 면적의 증가를 가능하게 한다. In addition, since the cross section of the floating gate electrode 192 according to the present exemplary embodiment has a substantially '대략' shape, an opposing area between adjacent floating gate electrodes in the column direction is reduced. As shown, if the width and thickness of the lower conductive pattern 155 are w 1 and h 1 , respectively, and the width and thickness of the upper conductive pattern 170 are w 2 and h 2 , respectively, In comparison, the decreasing cross-sectional area of the 'ㅗ' shaped floating gate electrode 192 of the present invention is (w 1 -w 2 ) × h 2 . The reduction of the cross-sectional area of the floating gate electrode leads to the reduction of the interference effect by the adjacent floating gate electrode in the column direction, and the reduction of the interference effect is a process margin that can increase the surface area of the floating gate electrode. ) Can be further provided, thereby increasing the coupling ratio. The floating gate electrode according to the present embodiment enables the increase of the surface area for determining the coupling ratio while maintaining the maximum cross-sectional area required for suppressing the interference effect.

본 실시 예에 따르면, 하부 도전 패턴(155)의 단면적(w1 x h1)은 상부 도전 패턴(170)의 단면적(w2 x h2) 의 적어도 2배이고, 하부 도전 패턴(155)의 폭(w1)은 상부 도전 패턴(170)의 폭(w2) 보다 넓은 것이 바람직하다. 본 발명의 다른 여러 실시 예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 게이트 구조는 아래의 제조 방법들과 연관지어 더욱 상세하게 설명될 것이다. According to the present embodiment, the cross-sectional area w 1 x h1 of the lower conductive pattern 155 is at least twice the cross-sectional area w 2 xh 2 of the upper conductive pattern 170, and the width w1 of the lower conductive pattern 155 is provided. ) Is wider than the width w 2 of the upper conductive pattern 170. A gate structure of a nonvolatile memory device according to various embodiments of the present disclosure will be described in more detail in connection with the following manufacturing methods.

도 20은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플래시 메모리 장치를 개략적으로 보여준다. 부유 게이트 전극(192)은 도 19의 부유 게이트 전극과 유사하게 하부 도전 패턴(155) 및 상부 도전 패턴(170)을 포함하며, 상부 도전 패턴(170)의 폭이 하부 도전 패턴(155)의 폭보다 좁다. 예를 들어 부유 게이트 전극(192)은 계단형 측면을 구비한다. 하지만, 본 실시 예의 비휘발성 메모리 장치에서는 부유 게이트 전극(192)이 활성영역(102) 상에 자동 정렬된다. 예를 들어, 부유 게이트 전극(192)의 하부 도전 패턴(155)의 폭이 활성영역(102)의 상부면의 폭과 실질적으로 동일하다. 예를 들어 반도체 제조 공정에서 증착된 두 막질들이 하나의 식각 마스크를 사용하여 순차적으로 패터닝될 때, 형성되는 두 패턴들은 실질적으로 동일한 폭을 가진다고 할 수 있다. 또한, 소자분리막 패턴(120)의 상부면은 부유 게이트 전극(192)의 하부 도전 패턴(155)의 상부면과 실질적으로 일치한다. 또, 본 실시 예에서는 상부 도전 패턴(170)의 단면적이 하부 도전 패턴(155)의 단면적보다 더 크게 형성된다.20 schematically shows a flash memory device according to another embodiment of the present invention. Similar to the floating gate electrode of FIG. 19, the floating gate electrode 192 includes a lower conductive pattern 155 and an upper conductive pattern 170, and the width of the upper conductive pattern 170 is the width of the lower conductive pattern 155. Narrower than For example, the floating gate electrode 192 has a stepped side surface. However, in the nonvolatile memory device of the present exemplary embodiment, the floating gate electrode 192 is automatically aligned on the active region 102. For example, the width of the lower conductive pattern 155 of the floating gate electrode 192 is substantially the same as the width of the upper surface of the active region 102. For example, when two films deposited in a semiconductor manufacturing process are sequentially patterned using one etching mask, the two patterns formed may have substantially the same width. In addition, an upper surface of the isolation layer pattern 120 substantially coincides with an upper surface of the lower conductive pattern 155 of the floating gate electrode 192. In addition, in the present exemplary embodiment, the cross-sectional area of the upper conductive pattern 170 is larger than the cross-sectional area of the lower conductive pattern 155.

도 21은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플래시 메모리 장치를 개략적으로 보여준다. 본 실시 예의 플래시 메모리 장치는 도 20에 도시된 플래시 메모리 장치와 달리 하부 도전 패턴(155) 및 게이트 절연막(140)의 측면에 스페이서 형태의 소자분리막 패턴(125)이 형성되어 있다. 그리고 소자분리막 패턴(120)의 상부면이 활성영역(102)의 상부면보다 상대적으로 더 낮다.21 schematically shows a flash memory device according to another embodiment of the present invention. Unlike the flash memory device illustrated in FIG. 20, in the flash memory device of FIG. 20, a device isolation layer pattern 125 having a spacer shape is formed on side surfaces of the lower conductive pattern 155 and the gate insulating layer 140. The upper surface of the device isolation layer pattern 120 is lower than the upper surface of the active region 102.

도 22a 내지 도 22h는 본 발명의 일 실시 예에 따른 낸드 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 22a를 참조하면, 반도체 기판(100) 상에 트렌치 마스크 패턴(110)을 형성한다. 트렌치 마스크 패턴(110)은 차례로 적층된 패드 산화막 패턴(112) 및 마스크 질화막 패턴(114)을 포함한다. 트렌치 마스크 패턴(110)을 식각 마스크로 사용하여 반도체 기판(100)을 식각함으로써, 활성영역들(102)을 정의하는 트렌치(105)를 형성한다.22A to 22H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a NAND flash memory according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 22A, a trench mask pattern 110 is formed on a semiconductor substrate 100. The trench mask pattern 110 may include a pad oxide layer pattern 112 and a mask nitride layer pattern 114 that are sequentially stacked. The semiconductor substrate 100 is etched using the trench mask pattern 110 as an etching mask to form the trench 105 defining the active regions 102.

트렌치 마스크 패턴(110)은 마스크 질화막 패턴(114) 상에 적층되는 실리콘 산화막(예를 들면, 중온 산화막(medium temperature oxide, MTO)) 및 반사 방지막을 더 포함할 수도 있다. 이에 더하여, 트렌치 마스크 패턴(110)을 구성하는 막들의 종류, 두께 및 적층 순서는 다양하게 변형될 수 있다. 트렌치(105)를 형성하는 단계는 트렌치 마스크 패턴(110)에 대해 식각 선택성을 갖는 식각 레서피(recipe) 를 사용하여 반도체 기판(100)을 이방성 식각하는 단계를 포함할 수 있다. 도면에서는 트렌치(105)의 측벽이 경사지게 도시되어 있으나, 공정에 따라서 트렌치(105)의 내벽이 수직하게 형성될 수도 있다. 또한, 트렌치의 측벽과 바닥이 만나는 부분이 부드러운 곡선을 나타낼 수도 있다.The trench mask pattern 110 may further include a silicon oxide layer (eg, a medium temperature oxide layer (MTO)) and an anti-reflection layer stacked on the mask nitride layer pattern 114. In addition, the types, thicknesses, and stacking order of the films constituting the trench mask pattern 110 may be variously modified. Forming the trench 105 may include anisotropically etching the semiconductor substrate 100 using an etch recipe having an etch selectivity with respect to the trench mask pattern 110. Although the sidewalls of the trench 105 are shown to be inclined in the drawing, the inner wall of the trench 105 may be vertically formed according to a process. In addition, a portion where the sidewalls and the bottom of the trench meet each other may exhibit a smooth curve.

도 22b를 참조하면, 트렌치(105)를 채우는 소자분리용 절연물질을 형성한 후, 트렌치 마스크 패턴(110)의 상부면이 노출될 때까지 소자분리용 절연물질을 식각함으로써, 트렌치(105)를 채우면서 트렌치 마스크 패턴(110)을 둘러싸는 소자분리막 패턴(120)을 형성한다. Referring to FIG. 22B, after forming the isolation material for filling the trench 105, the trench 105 is etched by etching the isolation material for the device isolation until the upper surface of the trench mask pattern 110 is exposed. The device isolation layer pattern 120 surrounding the trench mask pattern 110 is formed while filling.

본 실시 예에 따르면, 소자분리용 절연물질은 실리콘 산화막인 것이 바람직한데, 다결정 실리콘막, 에피택시얼 실리콘막 및 다공성 절연막 등이 함께 사용될 수도 있다. 또한, 소자분리용 절연물질을 형성하기 전에, 반도체 기판(100)을 식각하는 동안 발생한 식각 손상을 치유하기 위한 열산화막(도시하지 않음)을 트렌치(105)의 내벽에 형성할 수도 있다. 또한, 활성영역들(102)로 불순물이 침투하는 것을 차단하기 위한 라이너막(liner layer)이 더 형성될 수도 있다. 라이너막은 실리콘 질화막일 수 있다. According to this embodiment, the insulating material for device isolation is preferably a silicon oxide film, a polycrystalline silicon film, an epitaxial silicon film and a porous insulating film may be used together. In addition, a thermal oxide film (not shown) may be formed on the inner wall of the trench 105 to etch damage caused during the etching of the semiconductor substrate 100 before forming the isolation material for device isolation. In addition, a liner layer may be further formed to block impurities from penetrating into the active regions 102. The liner film may be a silicon nitride film.

소자분리용 절연물질을 식각하는 단계는 트렌치 마스크 패턴(110)에 대해 식각 선택성을 갖는 슬러리를 사용하는 화학-기계적 연마 공정(chemical mechanical polishing, CMP)을 포함하는 것이 바람직한데, 건식 또는 습식 전면 식각의 방법 등이 사용될 수도 있다. The etching of the isolation material for the device isolation may include a chemical mechanical polishing (CMP) process using a slurry having an etch selectivity with respect to the trench mask pattern 110, which may be a dry or wet front etch. May be used.

도 22c를 참조하면, 트렌치 마스크 패턴(110)을 제거하여, 활성영역(102)의 상부면을 노출시키는 갭 영역(130)을 형성한다. 보다 구체적으로 설명하면, 갭 영역(130)을 형성하는 단계는 소자분리막 패턴(120)에 대해 식각 선택성을 갖는 습식 식각 레서피를 사용하여 마스크 질화막 패턴(114)을 제거한 후, 반도체 기판(100)에 대해 식각 선택성을 갖는 습식 식각 레서피를 사용하여 패드 산화막 패턴(112)을 제거하는 단계를 포함한다. Referring to FIG. 22C, the trench mask pattern 110 is removed to form a gap region 130 exposing the top surface of the active region 102. In more detail, the forming of the gap region 130 may be performed by removing the mask nitride layer pattern 114 by using a wet etching recipe having an etching selectivity with respect to the device isolation layer pattern 120, and then forming the gap region 130 on the semiconductor substrate 100. Removing the pad oxide layer pattern 112 using a wet etch recipe having an etch selectivity with respect to it.

한편, 소자분리막 패턴(120)의 노출된 측벽은 패드 산화막 패턴(112)을 제거하는 단계에서 소정의 두께로 식각되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 갭 영역(130)의 폭은 활성영역(102)의 폭보다 넓어진다. 본 실시 예에 따르면, 소자분리막 패턴(120)이 패드 산화막 패턴(112)과 같은 물질(즉, 실리콘 산화막)이기 때문에, 별도의 공정이 없어도 이러한 갭 영역(130)의 폭 확장은 가능하다. 또한, 이러한 갭 영역(130)의 폭 확장은 비휘발성 메모리의 부유 게이트 전극이 증가된 폭을 가질 수 있게 만들 뿐만 아니라 소자분리막 패턴(120)의 상부면을 리세스시키는 후속 공정에서 게이트 절연막이 손상되는 문제를 예방할 수 있게 하는 데, 이는 도 20g를 참조하는 설명으로부터 파악될 수 있다.Meanwhile, the exposed sidewall of the device isolation layer pattern 120 may be etched to a predetermined thickness in the step of removing the pad oxide layer pattern 112. Accordingly, the width of the gap region 130 becomes wider than the width of the active region 102. According to the present exemplary embodiment, since the device isolation layer pattern 120 is made of the same material as the pad oxide layer pattern 112 (ie, the silicon oxide layer), the gap region 130 may be expanded without a separate process. In addition, the widening of the gap region 130 may not only allow the floating gate electrode of the nonvolatile memory to have an increased width, but also damage the gate insulating layer in a subsequent process of recessing the top surface of the device isolation layer pattern 120. This can be avoided, which can be seen from the description with reference to FIG. 20G.

노출된 활성영역(102)의 상부면에 게이트 절연막(140)을 형성한다. 게이트 절연막(140)은 열산화 공정을 통해 형성되는 실리콘 산화막인 것이 바람직한데, 유전 상수가 높은 금속 절연막이 사용될 수도 있다. 게이트 절연막(140)의 두께는 20 내지 200Å일 수 있다. The gate insulating layer 140 is formed on the exposed top surface of the active region 102. The gate insulating layer 140 is preferably a silicon oxide film formed through a thermal oxidation process. A metal insulating film having a high dielectric constant may be used. The gate insulating layer 140 may have a thickness of 20 to 200 μm.

도 22d를 참조하면, 플로팅 게이트의 하부 도전 패턴을 위한 도전물질을 확장된 갭 영역(130)을 채우도록 형성한 후, 소자분리막 패턴(120)의 상부면이 노출 될 때까지 플로팅 도전물질을 식각한다. 이에 따라, 활성영역(102) 상에는 갭 영역(130)을 채우는 도전성 갭필 패턴들(150)이 형성된다. 이때, 상술한 갭 영역(130)의 폭 확장 때문에, 도전성 갭필 패턴(150)의 폭은 활성영역들(102)의 폭보다 크다. 뒤에 나타날 설명으로부터 보다 명확히 파악되겠지만, 도전성 갭필 패턴(150)의 폭은 부유 게이트 전극의 폭을 결정하며, 따라서 부유 게이트 전극의 폭이 활성영역의 폭보다 더 크게 형성될 수 있다.Referring to FIG. 22D, after forming a conductive material for the lower conductive pattern of the floating gate to fill the extended gap region 130, the floating conductive material is etched until the upper surface of the device isolation layer pattern 120 is exposed. do. Accordingly, conductive gap fill patterns 150 may be formed on the active region 102 to fill the gap region 130. At this time, the width of the conductive gap fill pattern 150 is greater than the width of the active regions 102 due to the width expansion of the gap region 130 described above. As will be more clearly understood from the description to be made later, the width of the conductive gap fill pattern 150 determines the width of the floating gate electrode, so that the width of the floating gate electrode can be formed larger than the width of the active region.

갭 영역(130)을 채우는 도전성 갭필 패턴(150)은 화학 기상 증착 공정을 통해 형성된 다결정 실리콘막인 것이 바람직하다. 도전성 갭필 패턴(150)을 형성하는 단계는 소자분리막 패턴(120)에 대해 식각 선택성을 갖는 식각 레서피를 사용하여 평탄화 식각하는 단계를 포함한다. 예를 들면, 이러한 평탄화 식각은 화학-기계적 연마 공정을 이용할 수 있으며, 이때 사용되는 슬러리는 실리콘 산화막의 식각 속도에 대한 다결정 실리콘의 식각 속도가 큰 식각 특성(즉, 큰 식각 선택성)을 제공할 수 있는 물질인 것이 바람직하다. The conductive gap fill pattern 150 filling the gap region 130 is preferably a polycrystalline silicon film formed through a chemical vapor deposition process. Forming the conductive gap fill pattern 150 may include planar etching using an etching recipe having an etch selectivity with respect to the device isolation layer pattern 120. For example, such planarization etching may use a chemical-mechanical polishing process, in which the slurry used may provide a large etching characteristic (ie, large etching selectivity) of the polycrystalline silicon with respect to the etching rate of the silicon oxide film. It is preferable that it is a substance.

도 22e를 참조하면, 소자분리막 패턴(120)에 대해 식각 선택성을 갖는 식각 레서피를 사용하여 'ㅗ' 형태 게이트 영역에서 도전성 갭필 패턴(150)의 상부면을 식각함으로써, 갭 영역(130)의 하부에 잔존하는 하부 도전 패턴(155)을 형성한다. 이때, 도전성 갭필 패턴(150)이 식각되는 깊이는 갭 영역(130)의 깊이보다 작다. 이에 따라, 하부 도전 패턴(155)은 갭 영역(130)의 하부에 잔존하고, 소자분리막 패턴(120)의 측벽은 노출된다. 결과적으로, 하부 도전 패턴(155)의 두께 (도 19의 h1)는 갭 영역(130)의 깊이보다 작다. Referring to FIG. 22E, the upper surface of the conductive gapfill pattern 150 is etched in the 'ㅗ' -type gate region by using an etching recipe having an etch selectivity with respect to the device isolation layer pattern 120, thereby lowering the gap region 130. A lower conductive pattern 155 remaining in the gap is formed. In this case, the depth at which the conductive gap fill pattern 150 is etched is smaller than the depth of the gap region 130. Accordingly, the lower conductive pattern 155 remains under the gap region 130, and the sidewalls of the device isolation layer pattern 120 are exposed. As a result, the thickness of the lower conductive pattern 155 (h 1 of FIG. 19) is smaller than the depth of the gap region 130.

하부 도전 패턴(155) 상에 주형막(160)을 콘포말하게 형성한다. 주형막(160)은 하부 도전 패턴(155)에 대해 식각 선택성을 갖는 물질로 형성한다. 예를 들면, 주형막(160)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막, 실리콘 산화막 및 금속 질화막 들 중의 한가지일 수 있다. 주형막(160)의 적층 두께는 (아래에서 보다 상세하게 설명할 것처럼) 본 발명에 따른 부유 게이트의 모양을 결정하는 공정 파라미터이기 때문에 정밀하게 조절되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 주형막(160)은 저압 화학기상 증착 또는 원자층 증착 기술들이 사용될 수 있다. 또한, 도전성 갭필 패턴(150)의 식각 깊이 및 갭 영역(130)의 노출되는 측벽 높이는 부유 게이트의 모양에 영향을 미치는 공정 파라미터들이기 때문에, 이들 역시 정밀하게 조절되는 것이 좋다.The mold layer 160 is conformally formed on the lower conductive pattern 155. The mold layer 160 is formed of a material having an etching selectivity with respect to the lower conductive pattern 155. For example, the mold layer 160 may be one of a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a silicon oxide film, and a metal nitride film. The stack thickness of the mold film 160 is preferably controlled precisely because it is a process parameter that determines the shape of the floating gate according to the present invention (as will be described in more detail below). To this end, the template film 160 may be low pressure chemical vapor deposition or atomic layer deposition techniques. In addition, since the etch depth of the conductive gapfill pattern 150 and the exposed sidewall height of the gap region 130 are process parameters that affect the shape of the floating gate, they are also preferably controlled precisely.

도 22f를 참조하면, 하부 도전 패턴(155)의 상부면이 노출될 때까지 주형막(160)을 이방성 식각한다. 이에 따라, 소자분리막 패턴(120)의 측벽에는 하부 도전 패턴(155)의 상부면 가장자리를 덮는 주형 스페이서(165)가 형성된다. 이어서, 주형 스페이서(165)이 형성된 결과물 전면에 상부 도전막을 형성한 후, 소자분리막 패턴(120)의 상부면이 노출될 때까지 상부 도전막을 식각한다. 이에 따라, 주형 스페이서(165) 사이에는 하부 도전 패턴(155)에 접촉하는 상부 도전 패턴(170)이 형성된다. 서로 접촉하는 한 쌍의 하부 도전 패턴(155) 및 상부 도전 패턴(170)은 본 발명에 따른 부유 게이트 패턴(180)을 구성한다. Referring to FIG. 22F, the mold layer 160 is anisotropically etched until the upper surface of the lower conductive pattern 155 is exposed. Accordingly, a mold spacer 165 is formed on the sidewall of the device isolation layer pattern 120 to cover the upper edge of the lower conductive pattern 155. Subsequently, after the upper conductive layer is formed on the entire surface of the resultant mold spacer 165, the upper conductive layer is etched until the upper surface of the device isolation layer pattern 120 is exposed. Accordingly, an upper conductive pattern 170 is formed between the mold spacers 165 to contact the lower conductive pattern 155. The pair of lower conductive patterns 155 and the upper conductive patterns 170 in contact with each other constitute the floating gate pattern 180 according to the present invention.

부유 게이트 패턴(180)의 단면 모양은 도시된 것처럼 'ㅗ' 형태이다. 부유 게이트 패턴(180)의 단면 모양은 하부 도전 패턴(155)의 높이 및 폭, 그리고 상부 도전 패턴(170)의 높이 및 폭에 의해 결정된다. 따라서, 앞에서도 일부분 설명하였듯이, 1) 소자분리막 패턴(120)과 활성영역(102)의 상부면들 사이의 높이 차이, 2) 갭 영역(130)의 폭, 3) 주형막(160)의 적층 두께, 및 4) 상부 도전막의 식각 깊이는 정밀하게 조절되는 것이 좋다. The cross-sectional shape of the floating gate pattern 180 is in the form of 'ㅗ' as shown. The cross-sectional shape of the floating gate pattern 180 is determined by the height and width of the lower conductive pattern 155 and the height and width of the upper conductive pattern 170. Accordingly, as described above, 1) the height difference between the device isolation layer pattern 120 and the upper surfaces of the active region 102, 2) the width of the gap region 130, and 3) the stack of the mold layer 160. The thickness and 4) the etching depth of the upper conductive film may be precisely controlled.

앞서 살펴본 것처럼, 상부 도전 패턴(170)은 주형 스페이서(165)를 주형으로 이용하여 형성되기 때문에, 하부 도전 패턴(155)의 중앙에 자동적으로 정렬된다. 또한, 본 발명에 따르면, 하부 도전 패턴(155)은 제어 게이트 전극 및 활성 영역 신장 방향으로의 부유 게이트 전극의 분리를 위한 식각 공정에서 활성영역(102)이 노출되는 문제를 방지하기에 충분한 두께를 갖는다. 예를 들면, 하부 도전 패턴(155)의 두께는 적어도 상부 도전 패턴(170)의 폭보다 두꺼운 것이 좋다. As described above, since the upper conductive pattern 170 is formed using the mold spacer 165 as a mold, the upper conductive pattern 170 is automatically aligned with the center of the lower conductive pattern 155. Further, according to the present invention, the lower conductive pattern 155 may have a thickness sufficient to prevent the problem of exposing the active region 102 in an etching process for separating the control gate electrode and the floating gate electrode in the active region extension direction. Have For example, the thickness of the lower conductive pattern 155 may be at least thicker than the width of the upper conductive pattern 170.

한편, 상부 도전 패턴(170)을 위한 상부 도전막은 다결정 실리콘막, 실리사이드막 및 금속막 중의 한가지 또는 이들의 조합막일 수 있으며, 화학기상증착 및 에피택시얼 성장 등의 방법을 통해 형성될 수 있다. 또한, 상부 도전막을 식각하는 단계는 화학-기계적 연마 기술을 이용할 수 있으며, 이때 사용되는 슬러리는 소자분리막 패턴(120) 또는 주형 스페이서(165)에 대해 식각 선택성을 갖는 것이 바람직하다. Meanwhile, the upper conductive film for the upper conductive pattern 170 may be one of polycrystalline silicon film, silicide film, and metal film, or a combination thereof, and may be formed by chemical vapor deposition and epitaxial growth. In addition, the etching of the upper conductive layer may use a chemical-mechanical polishing technique, wherein the slurry used may have an etching selectivity with respect to the device isolation layer pattern 120 or the mold spacer 165.

도 22g를 참조하면, 상부 도전 패턴(170) 및 하부 도전 패턴(155)을 식각 마스크로 사용하여 소자분리막 패턴(120)의 노출된 상부면을 식각한다. 본 실시 예에 따르면, 소자분리막 패턴(120)의 상부면은 이러한 식각 공정을 통해 리세스되어 (도시한 것처럼) 인접한 하부 도전 패턴(155)들 사이에서 활성영역(102)의 상부면보다 낮아진다. Referring to FIG. 22G, the exposed upper surface of the device isolation layer pattern 120 is etched using the upper conductive pattern 170 and the lower conductive pattern 155 as an etching mask. According to the present exemplary embodiment, the upper surface of the device isolation layer pattern 120 is recessed through this etching process to lower the upper surface of the active region 102 between the adjacent lower conductive patterns 155 (as shown).

이 실시 예에 따르면, 소자분리막 패턴(120)을 리세스시키는 동안, 주형 스페이서(165)는 제거될 수 있다. 이에 따라, 도시한 것처럼, 상부 도전 패턴(170)과 접촉하는 영역을 제외한 하부 도전 패턴(155)의 상부면은 노출된다. 여기서, 주형 스페이서(165)는 추가적인 공정을 통해 제거될 수도 있다. According to this embodiment, the mold spacer 165 may be removed while the device isolation layer pattern 120 is recessed. Accordingly, as illustrated, the upper surface of the lower conductive pattern 155 is exposed except for the region in contact with the upper conductive pattern 170. Here, the mold spacer 165 may be removed through an additional process.

한편, 하부 도전 패턴(155)의 폭은 그 아래의 활성영역(102) 폭보다 넓기 때문에, 소자분리막 패턴(120)을 리세스시키는 단계에서 활성영역(102) 및 게이트 절연막(140)에 대한 식각 손상을 방지할 수 있다. 소자분리막 패턴(120)을 리세스시키는 단계가 소자분리막 패턴(120)의 상부면이 활성영역(102)의 상부면보다 낮아질 때까지 실시된다는 점을 고려할 때, 이러한 예방 효과는 자명하다. 앞서 설명한 것처럼, 이러한 식각 손상의 예방을 위해서는 갭 영역(130)의 폭을 확장하는 과정이 필요하다.Meanwhile, since the width of the lower conductive pattern 155 is wider than the width of the active region 102 thereunder, the etching of the active region 102 and the gate insulating layer 140 is performed in the recessing of the device isolation layer pattern 120. Damage can be prevented. Considering that the step of recessing the device isolation layer pattern 120 is performed until the upper surface of the device isolation layer pattern 120 is lower than the upper surface of the active region 102, this preventive effect is obvious. As described above, in order to prevent such etching damage, a process of extending the width of the gap region 130 is required.

도 22h를 참조하면, 소자분리막 패턴(120)의 상부면이 리세스된 결과물 상에, 적층 게이트 구조(190)를 형성한다. 적층 게이트 구조(190)는 차례로 적층된 부유 게이트 전극(192), 게이트사이절연막 패턴(194) 및 제어 게이트 전극(196)으로 이루어진다. Referring to FIG. 22H, a stacked gate structure 190 is formed on a result of the recessed top surface of the device isolation layer pattern 120. The stacked gate structure 190 includes a floating gate electrode 192, a gate insulating film pattern 194, and a control gate electrode 196 that are sequentially stacked.

적층 게이트 구조(190)를 형성하는 단계는 소자분리막 패턴(120)의 상부면이 리세스된 결과물의 전면에 게이트사이절연막 및 제어 게이트 도전막을 차례로 형성 한 후, 제어 게이트 도전막, 게이트사이절연막 및 부유 게이트 패턴(180)을 패터닝하는 단계를 포함한다. 이로써, 제어 게이트 전극(196)은 인접하는 활성영역(102) 및 소자분리막 패턴(120)을 가로지르도록 형성되고, 활성영역 신장 방향에서 인접한 부유 게이트 전극(192)들이 서로 전기적으로 분리된다. 게이트사이절연막 패턴(194)은 차례로 적층된 30 내지 80Å의 두께를 갖는 실리콘 산화막, 50 내지 150Å의 두께를 갖는 실리콘 질화막 및 30 내지 100Å의 두께를 갖는 실리콘 산화막일 수 있다. In the forming of the stacked gate structure 190, a gate insulating film and a control gate conductive film are sequentially formed on the entire surface of the recessed upper surface of the device isolation layer pattern 120, and then the control gate conductive film, the gate insulating film, and Patterning the floating gate pattern 180. As a result, the control gate electrode 196 is formed to cross the adjacent active region 102 and the device isolation layer pattern 120, and the adjacent floating gate electrodes 192 are electrically separated from each other in the extending direction of the active region. The gate insulating film pattern 194 may be a silicon oxide film having a thickness of 30 to 80 GPa, a silicon nitride film having a thickness of 50 to 150 GPa, and a silicon oxide film having a thickness of 30 to 100 GPa.

상술한 실시 예에서 주형 스페이서(165)의 일부분(165r)이 제거되지 않을 수도 있으며 이를 도 23a 및 도 23b를 참조하여 설명을 한다. 이 같이 제거되지 않고 잔존하는 주형 스페이서(165r)는 적층 게이트 구조를 위한 식각 공정에서 하부 도전 패턴(155)이 식각 손상을 받을 가능성을 제거한다. 도 22a 내지 도 22f를 참조하여 한 공정을 진행한 후, 상부 도전 패턴(170) 및 하부 도전 패턴(155)을 식각 마스크로 사용하여 소자분리막 패턴(120)의 노출된 상부면을 식각한다. 이어서, 주형 스페이서(165)의 일부분을 제거하여 도 23a에 도시된 것 같이 하부 도전 패턴(155) 상에 잔존하는 주형 스페이서(165r)를 형성한다. 도 23b를 참조하여, 게이트사이절연막 및 제어 게이트 전극용 도전막을 형성한 후 제어 게이트 전극용 도전막, 게이트사이절연막, 그리고 부유 게이트 패턴(180)에 대한 패터닝 공정을 진행하여 워드라인(190)을 형성한다. 이때, 잔존하는 주형 스페이서(165r)는 하부 도전 패턴(155)이 식각 손상을 받는 것을 방지한다.In the above-described embodiment, the portion 165r of the mold spacer 165 may not be removed, which will be described with reference to FIGS. 23A and 23B. The mold spacer 165r that is not removed as described above removes the possibility of the lower conductive pattern 155 being etched in the etching process for the stacked gate structure. After the process is performed with reference to FIGS. 22A to 22F, the exposed upper surface of the device isolation layer pattern 120 is etched using the upper conductive pattern 170 and the lower conductive pattern 155 as an etching mask. A portion of the mold spacer 165 is then removed to form the mold spacer 165r remaining on the lower conductive pattern 155 as shown in FIG. 23A. Referring to FIG. 23B, after forming the gate insulating film and the conductive film for the control gate electrode, the word line 190 is formed by patterning the conductive film for the control gate electrode, the gate insulating film, and the floating gate pattern 180. Form. At this time, the remaining mold spacer 165r prevents the lower conductive pattern 155 from being etched.

상술한 실시 예들에 따르면, 부유 게이트 전극(192)은 별도의 공정들을 통해 형성된 하부 도전 패턴(155)과 상부 도전 패턴(170)으로 구성된다. 하지만, 상부 도전 패턴(170) 및 하부 도전 패턴(155)이 도 24a 및 도 24b에 도시한 것처럼, 단일한 도전막 또는 동일한 막질로 형성될 수 있다.According to the above embodiments, the floating gate electrode 192 is formed of a lower conductive pattern 155 and an upper conductive pattern 170 formed through separate processes. However, the upper conductive pattern 170 and the lower conductive pattern 155 may be formed of a single conductive film or the same film quality as shown in FIGS. 24A and 24B.

본 실시 예에서는 상부 도전막을 형성하기 위한 별도의 공정 없이 도 22a 내지 도 22d를 참조하여 설명한 실시 예의 도전성 갭필 패턴(도 22d의 150참조) 상에 상부 도전 패턴(170)을 정의하기 위한 마스크 패턴(200)을 형성하는 단계를 포함한다. 이 마스크 패턴(200)은 'ㅗ' 형태 게이트 영역에 형성될 수 있다. 도 22a 내지 도 22d를 참조하여 설명을 한 공정들을 진행한 후, 도전성 갭필 패턴(150) 상에 마스크 패턴(200)을 형성한다. 마스크 패턴(200)을 식각 마스크로 이용하여 도 24a에 도시된 바와 같이 도전성 갭필 패턴(150)을 소정의 깊이로 식각함으로써, 하부 도전 패턴(155) 및 상부 도전 패턴(170)을 형성한다. 이렇게 형성되는 하부 및 상부 도전 패턴들(155, 170)은 단일막으로 이루어진다는 점을 제외하면 상술한 실시 예들과 동일한 구조를 갖는다. In the present exemplary embodiment, a mask pattern for defining the upper conductive pattern 170 may be formed on the conductive gap fill pattern (see 150 of FIG. 22D) of the exemplary embodiment described with reference to FIGS. 22A through 22D without any separate process for forming the upper conductive layer. 200). The mask pattern 200 may be formed in a 'ㅗ' type gate region. After the processes described with reference to FIGS. 22A through 22D are performed, a mask pattern 200 is formed on the conductive gap fill pattern 150. Using the mask pattern 200 as an etching mask, the conductive gap fill pattern 150 is etched to a predetermined depth as shown in FIG. 24A to form the lower conductive pattern 155 and the upper conductive pattern 170. The lower and upper conductive patterns 155 and 170 formed as described above have the same structure as the above-described embodiments except that they are formed of a single layer.

마스크 패턴(200)은 사진 공정을 이용하여 형성되는 포토 레지스트 패턴인 것이 바람직한데, 도전성 갭필 패턴(150)에 대해 식각 선택성을 갖는 다양한 물질막(예를 들면, 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화질화막 등)으로 이루어질 수도 있다. 한편, 마스크 패턴(200)은 상부 도전 패턴(170)을 정의한다는 점을 고려하면, 마스크 패턴(200)은 하부 도전 패턴(155)보다 좁은 폭을 갖는다. 이처럼 작은 폭을 구현하기 위해, 마스크 패턴(200)을 형성하는 단계는 갭필 패턴(150)의 상부에 소정의 폭을 갖는 희생 패턴을 형성한 후, 이를 등방성 식각하여 그 폭을 줄이는 방법을 이용할 수도 있다. The mask pattern 200 is preferably a photoresist pattern formed using a photo process, and includes various material films (eg, silicon nitride film, silicon oxide film, and silicon oxynitride film) having etch selectivity with respect to the conductive gap fill pattern 150. Etc.). Meanwhile, considering that the mask pattern 200 defines the upper conductive pattern 170, the mask pattern 200 has a narrower width than the lower conductive pattern 155. In order to realize such a small width, the forming of the mask pattern 200 may use a method of forming a sacrificial pattern having a predetermined width on the gap fill pattern 150 and then reducing the width by isotropically etching it. have.

도 24b에 도시된 것처럼, 마스크 패턴(200)을 제거하여 상기 부유 게이트 패턴(180)의 상부면을 노출시킨다. 마스크 패턴(200)을 제거한 이후의 공정은 상술한 실시 예들과 동일하다. As shown in FIG. 24B, the mask pattern 200 is removed to expose the top surface of the floating gate pattern 180. The process after removing the mask pattern 200 is the same as the above-described embodiments.

앞서 설명한 실시 예들에 따르면 소자분리막 패턴은 부유 게이트 패턴보다 먼저 형성된다. 이에 비해, 도 25a 내지 도 25e 및 도 26a 내지 도 26b를 참조하여 설명할 실시 예들은 부유 게이트 패턴을 소자분리막 패턴들보다 먼저 형성한다는 점에서 앞선 실시 예들과 구별된다. 한편, 중복된 설명을 피하기 위해, 앞선 실시 예들에서 설명된 내용은 생략한다.In example embodiments, the device isolation layer pattern is formed before the floating gate pattern. In contrast, the embodiments to be described with reference to FIGS. 25A to 25E and 26A to 26B are distinguished from the previous embodiments in that the floating gate pattern is formed before the device isolation layer patterns. On the other hand, in order to avoid duplicate description, the description of the above embodiments will be omitted.

도 25a를 참조하면, 반도체 기판(100)의 소정영역 상에 차례로 적층된 게이트 절연막(140), 부유 게이트 패턴(210) 및 트렌치 마스크 패턴(110)을 형성한다. 트렌치 마스크 패턴(110)을 식각 마스크로 사용하여 반도체 기판(100)을 식각함으로써, 활성영역(102)을 정의하는 트렌치(105)를 형성한다. 이후, 트렌치(105)가 형성된 결과물 상에, 트렌치(105)를 채우는 소자분리막(119)을 형성한다. Referring to FIG. 25A, a gate insulating layer 140, a floating gate pattern 210, and a trench mask pattern 110 that are sequentially stacked on a predetermined region of the semiconductor substrate 100 are formed. The semiconductor substrate 100 is etched using the trench mask pattern 110 as an etching mask to form the trench 105 defining the active region 102. Subsequently, the isolation layer 119 filling the trench 105 is formed on the resultant product on which the trench 105 is formed.

도 25b를 참조하면, 트렌치 마스크 패턴(110)의 측벽이 노출될 때까지 소자분리막(119)을 식각함으로써, 트렌치(105)를 채우는 소자분리막 패턴(120)을 형성한다. 소자분리막 패턴(120)을 형성하는 단계는 트렌치 마스크 패턴(110)이 노출될 때까지 소자분리막(119)을 평탄화 식각한 후, 부유 게이트 패턴(210)의 상부면과 대략적으로 같아질 때까지 소자분리막 패턴(120)의 상부면을 식각하는 단계를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 25B, the device isolation layer 119 is etched until the sidewall of the trench mask pattern 110 is exposed, thereby forming the device isolation layer pattern 120 filling the trench 105. Forming the device isolation layer pattern 120 may planarize etching the device isolation layer 119 until the trench mask pattern 110 is exposed, and thereafter, the device isolation layer pattern 120 may be approximately equal to an upper surface of the floating gate pattern 210. And etching the upper surface of the separator pattern 120.

도 25c를 참조하면, 노출된 트렌치 마스크 패턴(110)을 등방성 식각함으로써, 부유 게이트 패턴(210)보다 작은 폭을 갖는 마스크 패턴(115)을 형성한다. 마스크 패턴들(115)을 형성하는 단계는 소자분리막 패턴들(120) 및 부유 게이트 패턴(210)에 대해 식각 선택성을 갖는 습식 식각의 방법이 사용될 수 있다. 이 경우, 마스크 패턴(115)은 부유 게이트 패턴(210)의 상부에 자동적으로 정렬되며, 부유 게이트 패턴들(210)의 상부면 가장자리는 노출된다. Referring to FIG. 25C, the exposed trench mask pattern 110 isotropically etched to form a mask pattern 115 having a width smaller than that of the floating gate pattern 210. In the forming of the mask patterns 115, a method of wet etching having etch selectivity with respect to the device isolation layer patterns 120 and the floating gate pattern 210 may be used. In this case, the mask pattern 115 is automatically aligned with the top of the floating gate pattern 210, and the top edges of the floating gate patterns 210 are exposed.

도 25d를 참조하면, 마스크 패턴(115)을 사용하여 부유 게이트 패턴(210)의 노출된 상부면을 소정의 깊이로 식각한다. 이 과정은 앞서 도 5a를 참조하여 설명한 실시 예와 동일하다. 그 결과, 식각된 부유 게이트 패턴(180)은 하부 도전 패턴(155)에 비해 상부 도전 패턴(170)의 폭이 좁은 'T'자의 역상 단면을 갖는다. 이후, 소자분리막 패턴들(120)의 노출된 상부면을 상기 게이트 절연막(140)의 상부면의 높이까지 리세스한다.  Referring to FIG. 25D, the exposed top surface of the floating gate pattern 210 is etched to a predetermined depth using the mask pattern 115. This process is the same as the embodiment described above with reference to FIG. 5A. As a result, the etched floating gate pattern 180 has a reverse phase cross section of a 'T' having a narrow width of the upper conductive pattern 170 compared to the lower conductive pattern 155. Thereafter, the exposed top surfaces of the device isolation layer patterns 120 are recessed to the height of the top surface of the gate insulating layer 140.

도 25e를 참조하면, 부유 게이트 패턴(180)의 상부면을 덮는 게이트사이절연막 및 제어 게이트 도전막을 형성한다. 이후, 이들을 패터닝하여 상기 활성영역(102)을 가로지르는 워드라인(190)을 형성한다. 워드 라인(190)을 형성하는 단계는 앞서 설명된 실시 예들과 동일하다.  Referring to FIG. 25E, a gate insulating film and a control gate conductive film covering the upper surface of the floating gate pattern 180 are formed. Thereafter, these are patterned to form a word line 190 across the active region 102. Forming the word line 190 is the same as the embodiments described above.

앞서 도 25a 내지 도 25e를 참조하여 설명을 한 실시 예에서, 도 25b에서 설명한 단계 이후, 트렌치 마스크 패턴(110)의 측벽에 스페이서를 형성하여, 소자분리막 패턴(120)의 상부면에 리세스된 영역을 형성할 수도 있으며 그 일 예를 도 26a 및 도 26b를 참조하여 설명한다. 이 경우, 스페이서의 모양이 소자분리막 패턴 (120)에 전사되기 때문에, 게이트 절연막(140)의 노출 없이 소자분리막 패턴(120)을 활성영역(102)의 상부면보다 낮게 형성할 수 있다. 25A to 25E, the spacers are formed on the sidewalls of the trench mask pattern 110 and are recessed on the top surface of the device isolation layer pattern 120 after the steps described with reference to FIG. 25B. An area may be formed and an example thereof will be described with reference to FIGS. 26A and 26B. In this case, since the shape of the spacer is transferred to the device isolation layer pattern 120, the device isolation layer pattern 120 may be formed lower than the top surface of the active region 102 without exposing the gate insulating layer 140.

도 26a 및 도 26b를 참조하면, 소자분리막 패턴(120)을 리세스하는 단계(도 23d 참조)는 게이트 절연막(140)이 노출되지 않는 깊이까지 실시된다. 이어서, 그 결과물의 상부에 부유 게이트 패턴(180)을 덮는 스페이서 절연막(220)을 콘포말하게 형성한 후, 상부 도전 패턴(170)의 상부면이 노출될 때까지 상기 스페이서 절연막(220)을 이방성 식각한다. 이때, 스페이서 절연막(220)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막 및 금속 질화막 중에서 선택된 적어도 한가지일 수 있다. Referring to FIGS. 26A and 26B, the step of recessing the device isolation layer pattern 120 (see FIG. 23D) may be performed to a depth where the gate insulating layer 140 is not exposed. Subsequently, after forming the spacer insulating film 220 conformally forming the floating gate pattern 180 on the resultant product, the spacer insulating film 220 is anisotropic until the upper surface of the upper conductive pattern 170 is exposed. Etch it. In this case, the spacer insulating layer 220 may be at least one selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, and a metal nitride film.

이에 따라, 하부 도전 패턴(155)의 상부에는 완충 절연막 패턴(230)이 형성되고, 하부 도전 패턴(155)의 측벽에는 완충 스페이서(240)가 형성된다. 완충 절연막 패턴(230) 및 상기 완충 스페이서(240)이 형성된 결과물 상에 게이트사이절연막 및 제어 게이트 도전막을 형성한다. 이때, 소자분리막 패턴(120)은 리세스되어 상기 완충 스페이서(240)의 사이에서 부유 게이트 패턴(180)보다 낮은 상부면을 갖는다. 이후, 이들을 패터닝하여 활성영역(102)들을 가로지르는 워드라인(190)을 형성한다. 워드 라인(190)을 형성하는 단계는 앞서 설명된 실시 예들과 동일하다. 결과적으로, 완충 절연막 패턴(230)은 하부 도전 패턴(155)의 상부면과 게이트사이절연막 패턴(194)의 하부면 사이에 개재된다. Accordingly, the buffer insulating layer pattern 230 is formed on the lower conductive pattern 155, and the buffer spacer 240 is formed on the sidewall of the lower conductive pattern 155. A gate insulating film and a control gate conductive film are formed on the resulting buffer insulating film pattern 230 and the buffer spacer 240. In this case, the device isolation layer pattern 120 is recessed to have a lower upper surface than the floating gate pattern 180 between the buffer spacers 240. Thereafter, they are patterned to form a word line 190 across the active regions 102. Forming the word line 190 is the same as the embodiments described above. As a result, the buffer insulating layer pattern 230 is interposed between the upper surface of the lower conductive pattern 155 and the lower surface of the gate insulating layer pattern 194.

도 27a 내지 도 27e는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플래시 메모리 장치의 부유 게이트 형성 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 도 27a를 참조하여, 반 도체 기판(100) 상에 게이트 절연막(140), 부유 게이트 패턴(210) 및 마스크 패턴(110)을 형성하고 소자분리를 위한 트렌치(105)를 형성한다. 부유 게이트 패턴(210) 아래의 기판(100)이 활성영역(102)이 된다. 좀더 상세히 설명을 하면, 박막 증착 공정을 진행하여 기판(100) 상에 예를 들어 약 50 내지 100 옹스트롬 두께의 게이트 절연막 및 부유 게이트용 도전막을 형성하고, 부유 게이트용 도전막 상에 트렌치(105)를 한정하는 마스크 패턴(110)을 형성한다. 마스크 패턴(110)을 식각 마스크로 사용하여 그 아래의 부유 게이트용 도전막, 게이트 절연막 그리고 기판의 일부분을 식각하여 부유 게이트 패턴(210), 게이트 절연막 패턴(140) 및 활성영역(102)을 형성한다. 즉, 활성영역(102) 상에 게이트 절연막 패턴(140) 및 부유 게이트 패턴(210)이 자기정렬적으로 형성된다. 여기서, 부유 게이트 패턴(210), 게이트 절연막 패턴(140) 그리고 활성영역(102)의 측면을 노출하는 트렌치(105)가 정의된다.27A through 27E are diagrams for describing a floating gate forming method of a flash memory device, according to another exemplary embodiment. Referring to FIG. 27A, a gate insulating layer 140, a floating gate pattern 210, and a mask pattern 110 are formed on the semiconductor substrate 100, and a trench 105 for device isolation is formed. The substrate 100 under the floating gate pattern 210 becomes the active region 102. In more detail, a thin film deposition process may be performed to form a gate insulating film and a floating gate conductive film, for example, about 50 to 100 angstroms thick on the substrate 100, and the trench 105 may be formed on the conductive film for the floating gate. To form a mask pattern 110 defining a. Using the mask pattern 110 as an etching mask, the floating gate conductive film, the gate insulating film, and a portion of the substrate are etched to form the floating gate pattern 210, the gate insulating film pattern 140, and the active region 102. do. That is, the gate insulating layer pattern 140 and the floating gate pattern 210 are formed on the active region 102 in a self-aligned manner. Here, a trench 105 exposing side surfaces of the floating gate pattern 210, the gate insulating layer pattern 140, and the active region 102 is defined.

부유 게이트 패턴(210)은 예를 들어 폴리실리콘으로 형성될 수 있으며, 그 두께는 부유 게이트 전극의 높이를 좌우하는 데, 커플링 비율, 간섭 등을 고려하여 적절한 두께로 형성된다. 마스크 패턴(110)은 실리콘 및 산화막에 대해서 식각 선택성을 가지는 물질로 형성될 수 있는 데, 예를 들어 실리콘질화막으로 형성될 수 있다.For example, the floating gate pattern 210 may be formed of polysilicon, and the thickness of the floating gate pattern 210 may be formed to an appropriate thickness in consideration of a coupling ratio and interference. The mask pattern 110 may be formed of a material having an etching selectivity with respect to silicon and an oxide layer, for example, a silicon nitride layer.

도 27b를 참조하여, 소자분리를 위해서 트렌치(105)를 채우도록, 예를 들어 활성영역(102), 게이트 절연막 패턴(140) 및 부유 게이트 패턴(210)의 측면을 덮도록, 마스크 패턴(110) 상에 소자분리용 절연막을 형성한 후 마스크 패턴(110)이 노 출할 때까지 소자분리용 절연막에 대한 식각 공정을 진행하여 소자분리막(115)을 형성한다. 소자분리용 절연막에 대한 식각 공정은 예를 들어 화학적기계적 연마 공정 또는 에치백 공정을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 27B, the mask pattern 110 is formed to fill the trench 105 for device isolation, for example, to cover side surfaces of the active region 102, the gate insulating layer pattern 140, and the floating gate pattern 210. After forming the device isolation insulating film on the ()) to form a device isolation film 115 by performing an etching process for the device isolation insulating film until the mask pattern 110 is exposed. The etching process for the insulating film for device isolation may use, for example, a chemical mechanical polishing process or an etch back process.

도 27c를 참조하여 노출된 마스크 패턴(110)을 제거하여 부유 게이트 패턴(210)의 상부면을 노출한다. 마스크 패턴(110)은 부유 게이트 패턴(210) 및 소자분리막(115)에 대해서 식각 선택성을 가지는 물질로 형성되기 때문에, 선택적으로 제거될 수 있다.The upper surface of the floating gate pattern 210 is exposed by removing the exposed mask pattern 110 with reference to FIG. 27C. Since the mask pattern 110 is formed of a material having an etching selectivity with respect to the floating gate pattern 210 and the device isolation layer 115, the mask pattern 110 may be selectively removed.

도 27d를 참조하여, 'ㅗ' 형태 게이트 영역에서 부유 게이트 패턴(210)의 측면이 노출되도록 소자분리막(115)의 일부분을 식각한다. 이로써 부유 게이트 패턴(210)의 상부면보다 낮은 상부면을 갖는 소자분리막 패턴(120)이 형성된다. 여기서, 부유 게이트 패턴(210)은 소자분리막 패턴(120)에 의해 덮인 부분(155)(이하 '하부 패턴부')과 덮이지 않은 부분(130)(이하 '상부 패턴부')으로 구분될 수 있다. 부유 게이트 패턴(210) 중에서 소자분리막 패턴(120)에 의해 덮인 하부 패턴부(155)는 부유 게이트 전극의 하부 도전 패턴(155)이 된다. 그리고 부유 게이트 패턴(210) 중에서 소자분리막(115)의 식각에 의해 노출되는 상부 패턴부(130)는 부유 게이트 전극의 상부 도전 패턴을 위해 사용된다.Referring to FIG. 27D, a portion of the device isolation layer 115 is etched so that the side surface of the floating gate pattern 210 is exposed in the gate region. As a result, the device isolation layer pattern 120 having the upper surface lower than the upper surface of the floating gate pattern 210 is formed. The floating gate pattern 210 may be divided into a portion 155 (hereinafter referred to as a 'lower pattern portion') and an uncovered portion 130 (hereinafter referred to as an 'top pattern portion') covered by the device isolation layer pattern 120. have. The lower pattern portion 155 of the floating gate pattern 210 covered by the device isolation layer pattern 120 becomes the lower conductive pattern 155 of the floating gate electrode. The upper pattern portion 130 exposed by the etching of the device isolation layer 115 among the floating gate patterns 210 is used for the upper conductive pattern of the floating gate electrode.

여기서, 마스크 패턴(110)을 제거하는 것과 소자분리막(115)의 일부 제거하는 것의 순서는 중요하지 않으며 어느 것을 먼저 하더라도 상관이 없다.In this case, the order of removing the mask pattern 110 and removing a part of the device isolation layer 115 is not important, and it may be any of the first.

도 27e를 참조하여, 소자분리막 패턴(120)의 상부면 위쪽으로 돌출한 부유 게이트 패턴(210)의 상부 패턴부(130)를 식각하여 부유 게이트 전극의 상부 도전 패턴(170)을 형성한다. 여기서, 상부 패턴부(130)의 폭(w1) 보다 좁은 폭(w2)을 갖는, 다시 말해서 하부 도전 패턴(155)의 폭(w1)보다 좁은 폭을 갖는 상부 도전 패턴(170)이 형성된다. 이로써 하부 도전 패턴(155) 및 상기 하부 도전 패턴(155)보다 폭이 좁은 상부 도전 패턴(170)을 갖는 부유 게이트 패턴(180)이 형성된다. 상부 패턴부(130)에 대한 식각은 예를 들어 식각 용액을 사용하는 습식식각이 사용될 수 있다. 또한, 식각 가스를 사용하는 건식식각도 사용될 수 있다. 습식식각을 사용할 경우, 식각용액은 NH4OH를 포함한다. 식각용액을 사용할 경우, 상부 패턴부(130)의 측면뿐만 아니라 상부면도 식각될 수 있다. 따라서, 초기 부유 게이트 패턴(210)의 두께는 상부 패턴부(130)의 상부면 식각도 고려하여 결정된다.Referring to FIG. 27E, the upper pattern portion 130 of the floating gate pattern 210 protruding above the upper surface of the device isolation layer pattern 120 is etched to form the upper conductive pattern 170 of the floating gate electrode. Here, the upper conductive pattern 170 having a width w 2 narrower than the width w 1 of the upper pattern portion 130, that is, having a width narrower than the width w 1 of the lower conductive pattern 155 is formed. Is formed. As a result, the floating gate pattern 180 having the lower conductive pattern 155 and the upper conductive pattern 170 narrower than the lower conductive pattern 155 is formed. For etching the upper pattern portion 130, for example, wet etching using an etching solution may be used. In addition, dry etching using an etching gas may also be used. When wet etching is used, the etching solution contains NH 4 OH. When using the etching solution, the upper surface as well as the side of the upper pattern portion 130 may be etched. Therefore, the thickness of the initial floating gate pattern 210 is determined in consideration of the upper surface etching of the upper pattern portion 130.

한편, 하부 도전 패턴(155)의 측면은 소자분리막 패턴(120)에 의해 덮여있어 식각으로부터 보호되나, 공정에 따라서 그 상부면 가장자리가 어느 정도 식각될 수도 있다. 또한, 공정에 따라서 상부 도전 패턴(170)의 측면은 수직, 경사, 평탄한 표면, 다소 울퉁불퉁한 표면이 될 수 있다. 또한, 하부 도전 패턴(155)과 상부 도전 패턴(170)이 만나는 부분에서 하부 도전 패턴(155) 및 상부 도전 패턴(170)이 부드러운 곡선 형태를 나타낼 수 있다.Meanwhile, the side surface of the lower conductive pattern 155 is covered by the device isolation layer pattern 120 to be protected from etching, but depending on the process, the edge of the upper surface may be etched to some extent. In addition, depending on the process, the side surface of the upper conductive pattern 170 may be a vertical, inclined, flat surface, or somewhat uneven surface. In addition, the lower conductive pattern 155 and the upper conductive pattern 170 may have a smooth curved shape where the lower conductive pattern 155 and the upper conductive pattern 170 meet each other.

게이트사이절연막을 위한 절연층 및 제어 게이트 전극을 위한 도전층을 형성한 후, 제어 게이트용 도전막, 게이트사이절연막 그리고 부유 게이트 패턴(182)을 패터닝하여 셀 단위로 분리된 부유 게이트 전극(192)을 완성하고, 제어 게이트 전극(194)을 형성한다. 제어 게이트 전극(196)은 소자분리막 패턴(120) 및 활성영역 (102)을 교차하도록 형성되며 제어 게이트 전극(196)과 활성영역(102)이 교차하는 부분에 부유 게이트 전극(192)이 위치한다.After forming the insulating layer for the gate insulating film and the conductive layer for the control gate electrode, the control gate conductive film, the gate insulating film and the floating gate pattern 182 are patterned to form a floating gate electrode 192 separated in units of cells. Next, the control gate electrode 194 is formed. The control gate electrode 196 is formed to cross the device isolation layer pattern 120 and the active region 102, and the floating gate electrode 192 is positioned at the intersection of the control gate electrode 196 and the active region 102. .

상술한 도 27a 내지 도 27e를 참조하여 설명한 방법에 따르면, 부유 게이트 전극이 활성영역 상에 자기정렬된다. 예를 들어 부유 게이트 전극의 하부 도전 패턴의 폭이 활성영역의 폭과 실질적으로 동일하게 형성된다.According to the method described with reference to FIGS. 27A to 27E described above, the floating gate electrode is self-aligned on the active region. For example, the width of the lower conductive pattern of the floating gate electrode is formed to be substantially the same as that of the active region.

상술한 도 27a 내지 도 27e를 참조하여 설명한 방법에서, 트렌치(105)를 형성한 후 소자분리막을 형성하기 전에, 트렌치 형성을 위한 식각 공정의 손상을 치유하기 위해 열산화가 진행될 수 있다. 이 경우, 활성영역(102)의 가장자리에서도 열산화가 진행되어 활성영역(102)의 가장자리에서의 게이트 절연막이 상대적으로 다른 영역에서보다 두껍게 형성될 수 있다.In the above-described method described with reference to FIGS. 27A through 27E, after forming the trench 105 and before forming the device isolation layer, thermal oxidation may be performed to heal damage of the etching process for forming the trench. In this case, thermal oxidation may also proceed at the edge of the active region 102 such that the gate insulating film at the edge of the active region 102 may be formed relatively thicker than in other regions.

상술한 도 27a 내지 도 27e를 참조하여 설명한 방법에서 부유 게이트 패턴(210)의 상부 패턴부(130)의 상부면이 식각되는 것을 방지할 수 있다. 이를 위한 한 방안은 상술한 방법에서 마스크 패턴(110)의 제거 공정과 소자분리막(115)의 식각 공정의 순서를 조절하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마스크 패턴(110)을 부유 게이트 패턴(210)의 상부면으로부터 제거하지 않은 상태에서 부유 게이트 패턴(210)의 상부 패턴부(130)에 대한 식각 공정을 진행할 수 있다. 이를 도 28a 내지 도 28c를 참조하여 설명을 한다.In the method described with reference to FIGS. 27A to 27E, the upper surface of the upper pattern portion 130 of the floating gate pattern 210 may be prevented from being etched. One method for this may include adjusting the order of the removal process of the mask pattern 110 and the etching process of the device isolation layer 115 in the above-described method. For example, an etching process may be performed on the upper pattern portion 130 of the floating gate pattern 210 without removing the mask pattern 110 from the upper surface of the floating gate pattern 210. This will be described with reference to FIGS. 28A to 28C.

도 27a 내지 도 27b를 참조하여 설명을 한 공정들을 진행하여 부유 게이트 패턴(210), 게이트 절연막(140), 마스크 패턴(110), 소자분리막(115)을 형성한다. 도 28a를 참조하여, 'ㅗ' 형태 게이트 영역에서 부유 게이트 패턴(210)의 측면이 노출되도록 소자분리막(115)의 일부분을 식각하여 부유 게이트 패턴(210)의 상부면보나 낮은 상부면을 갖는 소자분리막 패턴(120)을 형성한다. 여기서, 부유 게이트 패턴(210)의 상부면은 마스크 패턴(110)에 의해 덮여 있다.The floating gate pattern 210, the gate insulating layer 140, the mask pattern 110, and the device isolation layer 115 are formed by performing the processes described with reference to FIGS. 27A through 27B. Referring to FIG. 28A, a portion of the isolation layer 115 is etched so that the side surface of the floating gate pattern 210 is exposed in the 'ㅗ' -type gate region, thereby forming a device having a lower top surface or a lower top surface of the floating gate pattern 210. The separator pattern 120 is formed. Here, the upper surface of the floating gate pattern 210 is covered by the mask pattern 110.

도 28b를 참조하여, 노출된 부유 게이트 패턴(210)의 상부 패턴부(130)의 측면을 식각하여 그 폭을 줄여 상부 도전 패턴(170)을 형성한다. 본 실시 예의 경우 도 27 내지 도 27e를 참조하여 설명을 한 방법과 달리 상부 패턴부(130)의 상부면은 식각되지 않는다.Referring to FIG. 28B, the side surface of the upper pattern portion 130 of the exposed floating gate pattern 210 is etched to reduce its width to form the upper conductive pattern 170. In the present exemplary embodiment, unlike the method described with reference to FIGS. 27 to 27E, the upper surface of the upper pattern portion 130 is not etched.

도 28c를 참조하여 마스크 패턴(110)을 제거한다. 도 27a 내지 도 27e를 참조하여 설명한 방법의 경우 상부 패턴부의 상부면에 대한 식각이 수행될 수 있어 상부 도전 패턴의 상부면의 가장자리가 다소 부드럽게 곡선 형태로 형성될 수 있으며, 본 실시 예의 경우 상부 패턴부의 상부면에 대한 식각이 수행되지 않기 때문에, 상부 도전 패턴의 상부면의 가장자리가 도 27a 내지 도 27e를 참조하여 설명한 방법에 의한 상부 도전 패턴보다 다소 각지게 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 28C, the mask pattern 110 is removed. In the case of the method described with reference to FIGS. 27A to 27E, etching may be performed on the upper surface of the upper pattern part, so that an edge of the upper surface of the upper conductive pattern may be formed in a somewhat smooth curved shape. Since the etching of the upper surface of the negative portion is not performed, the edge of the upper surface of the upper conductive pattern may be formed slightly angled than the upper conductive pattern by the method described with reference to FIGS. 27A to 27E.

본 발명에 따르면 선택 트랜지스터의 게이트의 단면은 일부분이 박스 형태를 일부분은 'ㅗ' 형태를 나타낸다. 따라서, 펀치쓰루 특성, 누설 전류 특성이 향상된 선택 트랜지스터를 구현할 수 있다.According to the present invention, a cross section of the gate of the selection transistor has a box shape and a 'ㅗ' shape. Therefore, it is possible to implement a selection transistor having improved punch-through characteristics and leakage current characteristics.

본 발명에 따르면, 메모리 트랜지스터의 부유 게이트를 'ㅗ' 형태로 형성할 때, 선택 트랜지스터의 게이트의 일부분도 'ㅗ' 형태로 형성하여, 제어 게이트를 위한 패터닝 공정에서 선택 트랜지스터가 형성되는 영역에서 활성영역이 식각 손상 을 받는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention, when the floating gate of the memory transistor is formed in a 'ㅗ' shape, a part of the gate of the selection transistor is also formed in a 'ㅗ' shape, so that the active transistor is formed in the region where the selection transistor is formed in the patterning process for the control gate. The area can be prevented from being etched.

본 발명에 따르면, 부유 게이트 전극의 단면을 'T'자의 역상으로 만든다. 이에 따라, 부유 게이트 전극의 단면 면적을 감소시킬 수 있기 때문에, 인접하는 워드라인에 의한 간섭 효과를 최소화할 수 있다. 이러한 간섭 효과의 감소는 부유 게이트 전극의 표면적을 증가시킬 수 있는 공정상의 여유를 만들기 때문에, 본 발명에 따른 부유 게이트 전극은 간섭 효과의 증가 없이 커플링 비율을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치는 고집적화에 따른 전기적 간섭 및 커플링 비율의 감소 문제를 극복할 수 있다.According to the present invention, the cross section of the floating gate electrode is made inverted in the 'T' shape. Accordingly, since the cross-sectional area of the floating gate electrode can be reduced, the interference effect of adjacent word lines can be minimized. Since the reduction of the interference effect creates a process margin that can increase the surface area of the floating gate electrode, the floating gate electrode according to the present invention can increase the coupling ratio without increasing the interference effect. As a result, the nonvolatile memory device according to the present invention can overcome the problem of reduction of electrical interference and coupling ratio due to high integration.

본 발명에 따르면, 부유 게이트 전극의 단면이 'T'자의 역상을 나타내어 제어 게이트 신장 방향에서 인접한 부유 게이트 전극의 상부 도전 패턴 사이의 거리를 증가시킬 수 있으며, 제어 게이트 신장 방향으로 인접한 부유 게이트 전극에 의한 간섭을 줄일 수 있다.According to the present invention, the cross section of the floating gate electrode exhibits a 'T' reversed phase to increase the distance between the upper conductive patterns of adjacent floating gate electrodes in the control gate extension direction, and to the adjacent floating gate electrodes in the control gate extension direction. Can reduce interference.

본 발명의 다른 특징들, 이점들 또는 효과는 첨부된 도면 및 이와 관련된 실시 예들을 통해서 파악될 수 있을 것이다.Other features, advantages, or effects of the present invention will be apparent from the accompanying drawings and the related embodiments.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예(들)를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 본 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포 함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment (s) for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown not in the above description but in the claims, and all differences within the equivalent range will be construed as being included in the present invention.

Claims (20)

소자분리막 패턴들에 의해 한정된 기판의 활성영역 상에 형성된 제1 게이트;A first gate formed on the active region of the substrate defined by the device isolation layer patterns; 상기 제1 게이트와 상기 활성영역 사이에 형성된 제1 절연막; 그리고,A first insulating film formed between the first gate and the active region; And, 상기 제1 게이트 양측의 활성영역에 형성된 제1 불순물 영역 및 제2 불순물 영역을 포함하며,A first impurity region and a second impurity region formed in the active regions on both sides of the first gate, 상기 제1 불순물 영역에 인접한 상기 제1 게이트의 제1 부분의 단면 형태와 상기 제2 불순물 영역에 인접한 상기 제1 게이트의 제2 부분의 단면 형태가 서로 틀린 반도체 장치.The cross-sectional shape of the first portion of the first gate adjacent to the first impurity region and the cross-sectional shape of the second portion of the first gate adjacent to the second impurity region are different from each other. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 활성영역 및 소자분리 패턴들을 지나는 방향으로 절단했을 때, 상기 제1 게이트의 제1 부분의 단면은 'ㅗ' 형태이고, 상기 제1 게이트의 제2 부분은 박스 형태인 반도체 장치.When cut in a direction passing through the active region and the device isolation patterns, the cross-section of the first portion of the first gate is in a 'ㅗ' shape, and the second portion of the first gate is in a box shape. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제1 불순물 영역의 농도는 상기 제2 불순물 영역의 농도보다 낮은 반도체 장치.And the concentration of the first impurity region is lower than that of the second impurity region. 청구항 2에 있어서, The method according to claim 2, 상기 제1 게이트의 상기 제1 부분 아래의 기판의 채널 도핑 농도는 상기 제1 게이트의 상기 제2 부분 아래의 기판의 채널 도핑 농도보다 높은 반도체 장치.And a channel doping concentration of the substrate under the first portion of the first gate is higher than a channel doping concentration of the substrate under the second portion of the first gate. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제1 게이트 상에 형성된 제2 절연막; A second insulating film formed on the first gate; 상기 제2 절연막을 관통하여 상기 제1 게이트에 전기적으로 연결되는 제2 게이트; 그리고,A second gate electrically connected to the first gate through the second insulating film; And, 상기 제1 게이트와 떨어져서 상기 활성영역 상에 차례로 형성된 터널링 절연막, 부유 게이트, 게이트사이절연막 및 제어 게이트를 포함하는 메모리 게이트를 더 포함하는 반도체 장치.And a memory gate including a tunneling insulating layer, a floating gate, an inter-gate insulating layer, and a control gate, which are sequentially formed on the active region away from the first gate. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 활성영역 및 소자분리 패턴들을 지나는 방향으로 절단했을 때, 상기 제1 게이트의 단면의 형태는 'ㅗ' 형태인 반도체 장치.And a cross section of the first gate having a '절단' shape when cut in a direction passing through the active region and the device isolation patterns. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 기판 표면을 기준으로 상기 메모리 게이트의 부유 게이트에 인접한 소자분리막 패턴의 높이는 상기 제1 게이트에 인접한 소자분리막 패턴의 높이보다 더 낮은 반도체 장치.The height of the device isolation layer pattern adjacent to the floating gate of the memory gate relative to the substrate surface is lower than the height of the device isolation layer pattern adjacent to the first gate. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제1 게이트 및 상기 부유 게이트는 동일 막으로부터 형성되고,The first gate and the floating gate are formed from the same film, 상기 제2 절연막 및 상기 게이트사이 절연막은 동일 막으로부터 형성되고,The insulating film between the second insulating film and the gate is formed from the same film, 상기 제2 게이트 및 상기 제어 게이트는 동일 막으로부터 형성되는 반도체 장치.And the second gate and the control gate are formed from the same film. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 부유 게이트에 인접한 소자분리막 패턴의 상부면은 'ㅗ' 형태인 상기 부유 게이트의 수평부 'ㅡ' 의 상부면과 동일한 높이를 나타내는 반도체 장치.And a top surface of the device isolation layer pattern adjacent to the floating gate has the same height as a top surface of the horizontal portion '-' of the floating gate having a 'ㅗ' shape. 소자분리막 패턴들에 의해 한정된 기판의 활성영역 상에 형성된 선택 트랜지스터; 그리고A selection transistor formed on the active region of the substrate defined by the device isolation layer patterns; And 상기 활성영역 상에 형성되고 상기 선택 트랜지스터에 직렬로 연결된 복수 개의 메모리 트랜지스터들을 포함하며,A plurality of memory transistors formed on the active region and connected in series with the selection transistor, 상기 선택 트랜지스터 및 상기 복수 개의 메모리 트랜지스터 각각은 상기 활성영역 상에 차례로 형성된 제1 절연막, 제1 게이트, 제2 절연막 그리고 제2 게이트를 포함하는 적층 게이트 구조를 포함하고,Each of the selection transistor and the plurality of memory transistors includes a stacked gate structure including a first insulating film, a first gate, a second insulating film, and a second gate, which are sequentially formed on the active region, 상기 메모리 트랜지스터의 제1 게이트의 단면 및 상기 메모리 트랜지스터에 인접한 상기 선택 트랜지스터의 제1 게이트의 제1 부분의 단면은 동일한 형태를 나타내고, 상기 메모리 트랜지스터 맞은 편의 상기 선택 트랜지스터의 제1 게이트의 제2 부분의 단면 형태와 상기 선택 트랜지스터의 제1 게이트의 제1 부분의 단면 형태는 서로 다른 낸드 플래시 메모리 장치.The cross section of the first gate of the memory transistor and the cross section of the first portion of the first gate of the select transistor adjacent to the memory transistor exhibit the same shape, and the second portion of the first gate of the select transistor opposite the memory transistor. And a cross-sectional shape of the first portion of the first gate of the selection transistor is different from each other. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 활성영역 및 소자분리막 패턴들을 지나는 방향으로 절단했을 때, 상기 메모리 트랜지스터의 제1 게이트의 단면은 'ㅗ' 형태이고, 상기 선택 트랜지스터의 제1 게이트의 제2 부분은 박스 형태인 낸드 플래시 메모리 장치.When cut in the direction passing through the active region and the device isolation layer patterns, a cross-section of the first gate of the memory transistor is in a 'ㅗ' shape, and a second portion of the first gate of the selection transistor is in a box shape. . 청구항 11에 있어서,The method according to claim 11, 상기 기판 표면을 기준으로 상기 메모리 트랜지스터의 제1 게이트에 인접한 소자분리막 패턴의 높이는 상기 선택 트랜지스터의 제1 게이트에 인접한 소자분리막 패턴의 높이보다 더 낮은 낸드 플래시 메모리 장치.The height of the device isolation layer pattern adjacent to the first gate of the memory transistor based on the substrate surface is lower than the height of the device isolation layer pattern adjacent to the first gate of the selection transistor. 청구항 11에 있어서,The method according to claim 11, 상기 메모리 트랜지스터의 제1 게이트에 인접한 소자분리막 패턴의 상부면은 상기 메모리 트랜지스터의 'ㅗ' 형태인 제1 게이트의 수평부 'ㅡ' 의 상부면과 동일한 높이를 나타내는 낸드 플래시 메모리 장치.And a top surface of the device isolation layer pattern adjacent to the first gate of the memory transistor has the same height as a top surface of the horizontal portion '−' of the first gate having a 'ㅗ' shape of the memory transistor. 청구항 11에 있어서,The method according to claim 11, 상기 선택 트랜지스터의 제1 게이트의 제1 부분에 인접한 불순물 영역의 농도는 선택 트랜지스터의 제1 게이트의 제2 부분에 인접한 불순물 영역의 농도보다 낮은 낸드 플래시 메모리 장치.And a concentration of an impurity region adjacent to a first portion of the first gate of the selection transistor is lower than a concentration of an impurity region adjacent to the second portion of the first gate of the selection transistor. 청구항 11에 있어서, The method according to claim 11, 상기 선택 트랜지스터의 제1 게이트의 제1 부분 아래의 기판의 채널 도핑 농도는 상기 선택 트랜지스터의 제1 게이트의 제2 부분 아래의 기판의 채널 도핑 농도보다 높은 낸드 플래시 메모리 장치.And a channel doping concentration of the substrate under the first portion of the first gate of the selection transistor is higher than the channel doping concentration of the substrate under the second portion of the first gate of the selection transistor. 소자분리막 패턴들에 의해 한정된 기판의 활성영역 상에 제1 절연막 및 제1 도전막 패턴을 형성하는 것;Forming a first insulating film and a first conductive film pattern on an active region of the substrate defined by the device isolation film patterns; 상기 소자분리막 패턴들의 일부분을 아래 방향으로 식각하여 제1 도전막 패턴의 하부 패턴부의 측면을 덮는 낮춰진 소자분리막 패턴들을 형성하는 것;Etching lower portions of the device isolation layer patterns to form lowered device isolation layer patterns covering side surfaces of the lower pattern portion of the first conductive layer pattern; 상기 낮춰진 소자분리막 패턴들 상부면 위쪽으로 튀어나온 제1 도전막 패턴의 상부 패턴부를 측면 방향으로 식각하여 상기 제1 도전막 패턴의 하부 패턴부보다 폭이 좁은 좁혀진 상부 패턴부를 형성하는 것;Etching the upper pattern portion of the first conductive layer pattern protruding upward from the lower surface of the lower device isolation layer patterns in a lateral direction to form a narrowed upper pattern portion narrower than the lower pattern portion of the first conductive layer pattern; 상기 하부 패턴부 및 상기 좁혀진 상부 패턴부를 갖는 제1 도전막 패턴을 패터닝하여 상기 하부 패턴부 및 상기 상부 패턴부로부터 패터닝된 제1 부분 및 상기 소자분리막 패턴들에 인접한 제1 도전막으로부터 패터닝된 제2 부분을 갖는 제1 게이트를 형성하는 것; 그리고, Patterning a first conductive layer pattern having the lower pattern portion and the narrowed upper pattern portion to form a first portion patterned from the lower pattern portion and the upper pattern portion and a first conductive layer adjacent to the device isolation layer patterns; Forming a first gate having two portions; And, 상기 제1 게이트의 제1 부분 및 제2 부분에 각각 인접한 제1 불순물 영역 및 제2 불순물 영역을 형성하는 것을 포함하는 반도체 장치 형성 방법.Forming a first impurity region and a second impurity region adjacent to the first and second portions of the first gate, respectively. 청구항 16에 있어서,The method according to claim 16, 상기 제1 게이트를 형성하기 전에, 상기 하부 패턴부 및 상기 좁혀진 상부 패턴부를 갖는 제1 도전막 패턴 상에 제2 절연막을 형성하는 것; 그리고,Before forming the first gate, forming a second insulating film on the first conductive film pattern having the lower pattern portion and the narrowed upper pattern portion; And, 상기 제1 게이트 상의 제2 절연막을 관통하여 상기 제1 도전막에 전기적으로 연결되도록 제2 도전막을 형성하는 것을 더 포함하며,And forming a second conductive film through the second insulating film on the first gate to be electrically connected to the first conductive film. 상기 제1 도전막을 패터닝하는 것은 상기 제2 도전막 및 상기 제2 절연막을 패터닝하여 상기 제1 게이트에 전기적으로 연결된 상기 제2 도전막으로부터 제2 게이트를 형성하는 것을 포함하는 반도체 장치 형성 방법. And patterning the first conductive film to form a second gate from the second conductive film electrically connected to the first gate by patterning the second conductive film and the second insulating film. 청구항 17에 있어서,The method according to claim 17, 상기 제2 도전막, 상기 제2 절연막 및 상기 제1 도전막을 패터닝하여 상기 제1 게이트 및 상기 제1 게이트에 전기적으로 연결된 제2 게이트를 형성할 때,When the second conductive layer, the second insulating layer, and the first conductive layer are patterned to form a second gate electrically connected to the first gate and the first gate, 상기 제1 게이트와 떨어져서 상기 활성영역 상에 상기 제1 도전막의 하부 패턴부 및 상부 패턴부로부터 단면이 'ㅗ' 형태인 부유 게이트, 상기 제2 절연막으로부터 게이트사이절연막 그리고 상기 제2 도전막으로부터 제어 게이트를 형성하는 것을 더 포함하는 반도체 장치 형성 방법.A floating gate having a cross-sectional shape in a 'ㅗ' shape from the lower pattern portion and the upper pattern portion of the first conductive layer on the active region away from the first gate, from the second insulating layer to the gate insulating layer and the second conductive layer; And forming a gate. 제1 방향으로 뻗는 소자분리막 패턴들에 의해 한정된 기판의 활성영역 상에 제1 절연막 및 제1 도전막 패턴을 형성하는 것;Forming a first insulating film and a first conductive film pattern on an active region of the substrate defined by device isolation film patterns extending in a first direction; 상기 기판의 메모리 트랜지스터가 형성될 제1 영역의 소자분리막 패턴들을 아래 방향으로 식각하여 제1 도전막 패턴의 하부 패턴부의 측면을 덮는 낮춰진 소자분리막 패턴들을 형성하는 것;Etching the device isolation layer patterns of the first region in which the memory transistor of the substrate is to be formed in a downward direction to form lower device isolation layer patterns covering the side surface of the lower pattern portion of the first conductive layer pattern; 상기 낮춰진 소자분리막 패턴들 상부면 위쪽으로 튀어나온 제1 도전막 패턴의 상부 패턴부를 측면 방향으로 식각하여 상기 제1 도전막 패턴의 하부 패턴부보다 폭이 좁은 좁혀진 상부 패턴부를 형성하는 것;Etching the upper pattern portion of the first conductive layer pattern protruding upward from the lower surface of the lower device isolation layer patterns in a lateral direction to form a narrowed upper pattern portion narrower than the lower pattern portion of the first conductive layer pattern; 상기 소자분리막 패턴들, 낮춰진 소자분리막 패턴들 및 상기 제1 도전막 패턴 상에 제2 절연막 및 제2 도전막을 형성하는 것; 그리고,Forming a second insulating film and a second conductive film on the device isolation layer patterns, the lower device isolation layer patterns, and the first conductive layer pattern; And, 상기 제2 도전막, 상기 제2 절연막 그리고 상기 제1 도전막을 패터닝하여 상기 제1 영역에 상기 제2 도전막으로부터 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 뻗어 상기 활성영역 및 상기 낮춰진 소자분리막 패턴들을 지나가는 메모리 트랜지스터의 제어 게이트를, 상기 제2 절연막으로부터 메모리 트랜지스터의 게이트사이절연막을 그리고 상기 제1 도전막 패턴의 하부 패턴부 및 상부 패턴부로부터 메모리 트랜지스터의 부유 게이트를 형성하는 것을 포함하는 낸드 플래시 메모리 장치 형성 방법.Patterning the second conductive layer, the second insulating layer, and the first conductive layer to extend the active region and the lowered device isolation layer in the first region in a second direction crossing the first direction from the second conductive layer; NAND comprising forming a control gate of the memory transistor passing through the patterns, an insulating film between the gate of the memory transistor from the second insulating film and a floating gate of the memory transistor from the lower pattern portion and the upper pattern portion of the first conductive film pattern. How to form a flash memory device. 청구항 19에 있어서,The method according to claim 19, 상기 기판의 메모리 트랜지스터가 형성될 제1 영역의 소자분리막 패턴들을 아래 방향으로 식각하는 것은: 상기 기판의 선택 트랜지스터가 형성될 제2 영역의 일부에 인접한 소자분리막 패턴들도 아래 방향으로 식각하는 것을 포함하며;Etching the device isolation layer patterns in the first region in which the memory transistors of the substrate are to be formed downwardly includes etching the device isolation layer patterns adjacent to a portion of the second region in which the selection transistors of the substrate are to be formed in a downward direction. To; 상기 제2 도전막, 상기 제2 절연막 그리고 상기 제1 도전막을 패터닝하는 것은: 상기 제2 영역에 상기 제2 방향으로 뻗어 상기 제2 영역의 낮춰진 소자분리막 패턴들, 소자분리막 패턴들 및 활성영역을 지나는 선택 트랜지스터의 제2 게이트를 그리고 상기 제2 게이트와 중첩하는 활성영역에 선택 트랜지스터의 제1 게이트를 형성하는 것을 포함하는 낸드 플래시 메모리 장치 형성 방법.Patterning the second conductive layer, the second insulating layer, and the first conductive layer may include: lowered device isolation layer patterns, device isolation layer patterns, and active regions extending in the second direction in the second region; And forming a first gate of the select transistor in an active region overlapping the second gate and the second gate of the select transistor passing through the second gate.
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