KR100811280B1 - Method for fabricating of non-volatile memory device - Google Patents

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Abstract

A method for fabricating a non-volatile memory device is provided to improve reliability and a distribution level of the non-volatile memory device by improving a wing spacer forming method. A tunnel layer pattern(312), a first conductive layer pattern(310), and a hard mask layer pattern are formed on a semiconductor substrate(300). A trench is formed in the semiconductor substrate. An isolation layer is formed to bury the trench. A wing spacer(320) is formed to cover the isolation layer and a part of a lateral surface of the hard mask layer pattern. An insulating layer pattern is formed to bury the wing spacer. The first conductive layer pattern is exposed by removing the hard mask layer pattern. A floating gate electrode(328) including the first and second conductive layer patterns is formed by forming the second conductive layer pattern having the same height as the height of the insulating layer pattern. The wing spacer is exposed by removing the insulating layer pattern. A shielding layer(336) is formed on the wing spacer and the floating gate electrode. A control gate electrode(342) is formed on the shielding layer.

Description

불휘발성 메모리 소자 및 그 제조방법{Method for fabricating of non-volatile memory device}Nonvolatile memory device and method for manufacturing the same {Method for fabricating of non-volatile memory device}

도 1 및 도 2는 종래 기술의 불휘발성 메모리 소자 및 문제점을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.1 and 2 illustrate a nonvolatile memory device and a problem in the related art.

도 3 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 다른 불휘발성 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.3 to 14 are views for explaining a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a nonvolatile memory device.

낸드형 불휘발성 메모리(NAND type flash memory) 소자는 전기적으로 프로그램(program) 및 소거(erase)가 가능한 비휘발성 메모리 소자로서, 전원이 차단되었을 때도 정보 유지가 요구되는 전자부품에서 폭 넓게 이용되고 있다. 낸드형 불휘발성 메모리 소자의 단위 셀은 기본적인 구성이 컨트롤게이트와 플로팅게이트로 이루어지며, 플로팅게이트의 전하 유무에 따라 정보의 기록 및 소거 기능을 수행한 다. NAND type flash memory devices are nonvolatile memory devices that can be electrically programmed and erased, and are widely used in electronic components that require information retention even when power is cut off. . The unit cell of the NAND type nonvolatile memory device has a basic structure consisting of a control gate and a floating gate, and performs a function of writing and erasing information depending on whether or not the floating gate is charged.

도 1 및 도 2는 종래 기술의 불휘발성 메모리 소자 및 문제점을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.1 and 2 illustrate a nonvolatile memory device and a problem in the related art.

먼저 도 1을 참조하면, 불휘발성 메모리 소자는 반도체 기판(100) 위에 터널링층(102), 플로팅게이트(104), 차폐층(106) 및 컨트롤게이트(108)가 적층된 구조로 이루어진다. 이러한 구조로 이루어진 불휘발성 메모리는 FN(Fowler-Nordheim) 터널링 방식으로 프로그램(program) 및 소거(erase)의 반복적인 동작이 이루어지고 있다. 그러나 프로그램 및 소거의 반복적인 동작이 진행되면서, 반도체 기판(100) 계면과 터널링층(102) 내부에 일정량의 전하가 트랩(trap)되어 셀 문턱전압의 분포가 급격하게 저하될 수 있다. 또한, 트랩의 전하 축적 속도도 가속화되어 칩(chip)의 불량이 발생할 수 있다. First, referring to FIG. 1, a nonvolatile memory device includes a structure in which a tunneling layer 102, a floating gate 104, a shielding layer 106, and a control gate 108 are stacked on a semiconductor substrate 100. Non-volatile memory having such a structure is a program and erase (Rease) operation is performed by the Fowler-Nordheim (FN) tunneling method. However, as the program and erase operations are repeatedly performed, a certain amount of electric charges are trapped at the interface of the semiconductor substrate 100 and the tunneling layer 102, and thus the distribution of the cell threshold voltage may be drastically reduced. In addition, the charge accumulation rate of the trap is also accelerated, and chip failure may occur.

더욱이, 프로그램 및 소거의 반복적인 동작시 컨트롤게이트(108)에 인가되는 높은 전압과, 웰 바이어스(well bias)에 인가되는 높은 전계(electric field)에 의해 플로팅게이트(104)와 반도체 기판(100)간의 전계가 발생하면서 프로그램 및 소거의 반복적인 동작에 불량 비트 셀(fail bit cell)이 발생하게 된다. 또한, 멀티레벨 칩(MLC; Multi-level chip)과 같이 집적도가 높은 분포 레벨 (distribution level)이 넓어짐에 따른 데이터 오류가 증대되어 칩 불량이 가속화되고, 신뢰성에 치명적인 결함이 발생할 수 있다. 이와 같은 전계에 의한 영향은 셀 크기(cell size)가 작아질수록 더욱 크게 나타난다. Furthermore, the floating gate 104 and the semiconductor substrate 100 are driven by the high voltage applied to the control gate 108 and the high electric field applied to the well bias during the repetitive operation of program and erase. As the electric field is generated, a fail bit cell is generated in the repetitive operation of program and erase. In addition, data errors are increased due to widening of a high integration level, such as a multi-level chip (MLC), and thus chip defects may be accelerated and defects that are critical to reliability may occur. The effect of the electric field is larger when the cell size (cell size) is smaller.

이에 따라 윙 스페이서(wing spacer)를 게이트 측면에 형성하여 전계에 의한 영향을 감소시키는 방법이 제안되고 있다. 이를 위해 반도체 기판 위에 플로팅게이트를 형성하고, 플로팅게이트 위에 윙 스페이서용 절연막을 증착한 후, 플로팅게이트 측면을 일부 덮도록 상기 절연막을 선택적으로 식각하여 양 측면에 윙 스페이서를 형성한 후, 플로팅게이트를 덮는 차폐층을 형성한다. 그러나 이와 같이 플로팅게이트를 형성한 다음 윙 스페이서를 형성할 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 플로팅게이트 프로파일에 불량이 발생하는 문제점이 있다. Accordingly, a method of forming a wing spacer on the side of the gate to reduce the influence of the electric field has been proposed. To this end, a floating gate is formed on a semiconductor substrate, the insulating film for wing spacers is deposited on the floating gate, and the insulating film is selectively etched to partially cover the floating gate side to form wing spacers on both sides, and then the floating gate is formed. A covering shield layer is formed. However, when the floating gate is formed in this way and then the wing spacer is formed, as illustrated in FIG. 2, there is a problem in that a defect occurs in the floating gate profile.

도 2를 참조하면, 플로팅게이트(200)를 형성한 다음 윙 스페이서를 형성하는 경우, 윙 스페이서를 형성하는 과정에서 플로팅게이트(200) 상부가 심하게 깎여 둥글어지는 현상(A)이 발생하거나, 플로팅게이트(200)의 측벽이 과도하게 어택(attack)되어 내측으로 휘어지면서 항아리 모양처럼 쪼그라드는 현상(B)이 발생할 수 있다. 이와 같이 윙 스페이서를 형성하는 과정에서 플로팅게이트(200)의 프로파일이 변하는 현상에 의해 불휘발성 메모리 소자의 전기적 특성을 저하시킬 수 있으며, 데이터 보유 능력 또한 저하될 수 있다. 여기서 도면에서 미설명된 부분은 산화막(202), 질화막(204) 및 산화막(206)이 적층된 차폐층(208) 및 저저항층(210)이다.Referring to FIG. 2, when the floating gate 200 is formed and then the wing spacer is formed, a phenomenon (A) in which the upper portion of the floating gate 200 is severely cut off and rounded in the process of forming the wing spacer, or As the sidewall of the 200 is excessively attacked and bent inward, the phenomenon B may be broken like a jar. As such, the profile of the floating gate 200 may be changed in the process of forming the wing spacers, thereby lowering the electrical characteristics of the nonvolatile memory device, and the data retention capability may also be reduced. Here, the parts not described in the drawing are the shielding layer 208 and the low resistance layer 210 in which the oxide film 202, the nitride film 204, and the oxide film 206 are stacked.

소자가 고집적화됨에 따라 디자인 룰(design rule)이 축소되면서 이러한 플로팅게이트(200)의 어택 문제는 불휘발성 메모리 소자를 제조하는데 있어서 가장 치명적인 문제로 대두되고 있다. 이에 따라 플로팅게이트의 어택 문제를 개선시켜 플로팅게이트의 신뢰성, 반복동작 및 분포를 향상시킬 수 있는 방법이 요구된다. As the device is highly integrated, a design rule is reduced and the attack problem of the floating gate 200 has emerged as the most fatal problem in manufacturing a nonvolatile memory device. Accordingly, there is a need for a method capable of improving the attack problem of the floating gate to improve the reliability, repeatability, and distribution of the floating gate.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 플로팅게이트의 어택 문제를 개선하여 소자의 신뢰성을 향상시키고, 소자의 전기적으로 반복동작 특성을 향상시키면서 윙 스페이서를 안정적으로 형성할 수 있는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method of manufacturing a nonvolatile memory device capable of stably forming wing spacers while improving the reliability of the device by improving the attack problem of the floating gate and improving the electrical repeatability of the device. To provide.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 불휘발성 메모리 소자의 제조방법은, 반도체 기판의 소정 영역을 노출시키는 터널층 패턴, 제1 도전막 패턴 및 하드마스크막 패턴을 형성하는 단계; 상기 막들을 마스크로 상기 반도체 기판 내에 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치를 매립하는 소자분리막을 형성하는 단계; 상기 소자분리막 및 하드마스크막 패턴의 측면 일부를 덮는 윙 스페이서를 형성하는 단계; 상기 윙 스페이서를 매립하는 절연막 패턴을 형성하는 단계; 상기 하드마스크막 패턴을 제거하여 상기 제1 도전막 패턴을 노출시키는 단계; 상기 절연막 패턴과 동일한 높이의 제2 도전막 패턴을 형성하여 제1 도전막 패턴 및 제2 도전막 패턴을 포함하는 플로팅게이트전극을 형성하는 단계; 상기 절연막 패턴을 제거하여 상기 윙 스페이서를 노출시키는 단계; 상기 윙 스페이서 및 플로팅게이트 전극 위에 차폐층을 형성하는 단계; 및 상기 차폐층 위에 컨트롤게이트전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to the present invention, forming a tunnel layer pattern, a first conductive film pattern and a hard mask film pattern to expose a predetermined region of the semiconductor substrate; Forming a trench in the semiconductor substrate with the films as a mask; Forming an isolation layer filling the trench; Forming a wing spacer covering a portion of side surfaces of the device isolation layer and the hard mask layer pattern; Forming an insulating layer pattern filling the wing spacers; Removing the hard mask layer pattern to expose the first conductive layer pattern; Forming a floating gate electrode including a first conductive layer pattern and a second conductive layer pattern by forming a second conductive layer pattern having the same height as the insulating layer pattern; Removing the insulating layer pattern to expose the wing spacers; Forming a shielding layer on the wing spacer and the floating gate electrode; And forming a control gate electrode on the shielding layer.

본 발명에 있어서, 상기 제1 도전막 패턴은 언도프트 폴리실리콘막, 도프트 폴리실리콘막 또는 언도프트 폴리실리콘막 및 도프트 폴리실리콘막의 적층구조로 형성할 수 있다. In the present invention, the first conductive film pattern may be formed as a laminated structure of an undoped polysilicon film, a dope polysilicon film or an undoped polysilicon film, and a dope polysilicon film.

상기 하드마스크막 패턴은 질화막으로 형성할 수 있다.The hard mask layer pattern may be formed of a nitride layer.

상기 소자분리막은 SOG(Spin on glass)막 또는 고밀도 플라즈마 산화막(HDP; High density plasma oxide) 가운데 하나 이상의 막이 적층된 구조로 형성할 수 있다.The device isolation layer may have a structure in which at least one of a spin on glass (SOG) film or a high density plasma oxide (HDP) film is stacked.

상기 윙 스페이서는, 고온열산화막(HTO; High thermal oxide) 또는 TEOS막(Tetra ethyl oxide silicon)을 포함하여 형성할 수 있다.The wing spacer may include a high thermal oxide (HTO) or TEOS film (Tetra ethyl oxide silicon).

상기 절연막 패턴은 상기 윙 스페이서와 식각선택비를 갖는 물질로 형성할 수 있다.The insulating layer pattern may be formed of a material having an etching selectivity with respect to the wing spacers.

상기 하드마스크막 패턴은 0-250℃의 공정 온도에서 인산(H3PO4)을 베이스로 하는 습식식각용액을 이용하여 제거하는 것이 바람직하다.The hard mask layer pattern may be removed using a wet etching solution based on phosphoric acid (H 3 PO 4 ) at a process temperature of 0-250 ° C.

상기 차폐층은 산화막,질화막 및 산화막이 적층된 구조를 포함하여 형성하는 것이 바람직하다.The shielding layer may be formed to include a structure in which an oxide film, a nitride film, and an oxide film are stacked.

상기 컨트롤게이트전극은, 폴리실리콘막 또는 폴리실리콘막 위에 금속막을 적층하여 형성할 수 있다.The control gate electrode may be formed by stacking a metal film on a polysilicon film or a polysilicon film.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분 에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification.

도 3 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 다른 불휘발성 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.3 to 14 are views for explaining a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 반도체 기판(300) 위에 소정 두께의 터널링막(302)을 형성한다. 다음에 터널링막(302) 위에 제1 도전막(304) 및 하드마스크막(306)을 순차적으로 형성한다. Referring to FIG. 3, a tunneling film 302 having a predetermined thickness is formed on the semiconductor substrate 300. Next, the first conductive film 304 and the hard mask film 306 are sequentially formed on the tunneling film 302.

터널링막(302)은 일정한 바이어스 하에서 전자 또는 홀(hole)과 같은 전하 캐리어들이 플로팅게이트 내로 터널링하여 주입될 수 있도록 하는 역할을 한다. 여기서 터널링막(302)은 소정 두께의 산화막을 증착 또는 성장시켜 형성할 수 있다. 또한, 제1 도전막(304)은 언도프트 폴리실리콘막(undoped polysilicon)으로 10-500Å의 두께를 갖도록 형성할 수 있다. 하드마스크막(306)은 후속 반도체 기판(300) 내에 트렌치를 형성하기 위한 식각 공정에서 식각마스크 역할을 한다. 이러한 하드마스크막(306)은 질화막으로 형성할 수 있으며, 100-4000Å의 두께를 갖도록 형성할 수 있다. 한편, 하드마스크막(306)은 하부에 배치된 제1 도전막(304)을 결정화시키기 위해 550℃ 이상의 온도에서 형성 한다. The tunneling film 302 serves to allow charge carriers such as electrons or holes to be tunneled and injected into the floating gate under a constant bias. The tunneling film 302 may be formed by depositing or growing an oxide film having a predetermined thickness. In addition, the first conductive layer 304 may be formed of an undoped polysilicon layer to have a thickness of 10-500 Å. The hard mask layer 306 serves as an etching mask in an etching process for forming trenches in the subsequent semiconductor substrate 300. The hard mask film 306 may be formed of a nitride film, and may be formed to have a thickness of 100-4000 mm 3. On the other hand, the hard mask film 306 is formed at a temperature of 550 ℃ or more to crystallize the first conductive film 304 disposed below.

도 4를 참조하면, 하드마스크막(306)을 패터닝하여 트렌치가 형성될 영역을 정의하는 하드마스크막 패턴(308)을 형성한다. 계속해서 하드마스크막 패턴(308)을 식각마스크로 제1 도전막(304) 및 터널링막(302)을 식각하여 제1 도전막패턴(310) 및 터널링막패턴(312)을 형성한다. 다음에 상기 막들을 식각마스크로 반도체 기판(300) 내에 소정 깊이를 갖는 트렌치(314)를 형성한다. 여기서 트렌치(314)는 자 기정렬(self align) 방법을 이용하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4, the hard mask layer 306 is patterned to form a hard mask layer pattern 308 that defines a region in which a trench is to be formed. Subsequently, the first conductive layer 304 and the tunneling layer 302 are etched using the hard mask layer pattern 308 as an etch mask to form the first conductive layer pattern 310 and the tunneling layer pattern 312. Next, the trenches 314 having a predetermined depth are formed in the semiconductor substrate 300 using an etching mask. The trench 314 may be formed using a self align method.

도 5를 참조하면, 트렌치(314)가 형성된 결과물 상에 상기 트렌치(314)가 충분히 매립될 수 있도록 제1 절연막을 증착한 다음, 평탄화 공정, 예를 들어 화학기계적연마(CMP; Chemical mechanical polishing) 공정을 실시하여 소자분리막(316)을 형성한다. 이때, 트렌치(314)를 매립하는 절연막은 한 가지 이상의 옥사이드 물질, 예를 들어 SOG(Spin on glass)막 또는 고밀도 플라즈마 산화막(HDP; High density plasma oxide)을 포함하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 5, a first insulating film is deposited to sufficiently fill the trench 314 on the resultant trench 314, and then a planarization process, for example, chemical mechanical polishing (CMP). A process is performed to form the device isolation film 316. In this case, the insulating layer filling the trench 314 may include at least one oxide material, for example, a spin on glass (SOG) film or a high density plasma oxide (HDP).

도 6을 참조하면, 반도체 기판(300)에 형성된 소자분리막(316)에 대해 전면 식각을 실시하여 소자분리막이 노출된 표면으로부터 일정 두께(d)만큼 식각하여 소자분리막(316)을 리세스(recess)시킨다. 여기서 소자분리막(316)을 식각하여 리세스 시키는 단계는 식각 용액을 이용하는 습식식각으로 진행할 수 있다. Referring to FIG. 6, the entire surface of the device isolation film 316 formed on the semiconductor substrate 300 is etched to etch the device isolation film 316 by a predetermined thickness d from the exposed surface of the device isolation film. ) The etching of the device isolation layer 316 and the recess may be performed by wet etching using an etching solution.

도 7을 참조하면, 리세스된 소자분리막(316) 위에 제2 절연막(318)을 증착한다. 다음에 제2 절연막(318)에 대해 평탄화 공정, 예를 들어 화학적기계적연마(CMP) 또는 에치백(etchback) 공정을 진행하여 제2 절연막(318)의 표면을 평탄화시킨다. 계속해서 평탄화시킨 제2 절연막에 대해 전면 식각을 실시하여 노출된 표면으로부터 일정 두께만큼 식각하여 리세스시킨다. 여기서 제2 절연막(318)은 막질의 밀도가 높은(dense) 물질로 형성하며, 고밀도 플라즈마 산화막(HDP)으로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 7, a second insulating layer 318 is deposited on the recessed device isolation layer 316. Next, a planarization process, for example, chemical mechanical polishing (CMP) or etchback process, is performed on the second insulating film 318 to planarize the surface of the second insulating film 318. Subsequently, the entire planarized second insulating film is etched to etch and recess a predetermined thickness from the exposed surface. The second insulating layer 318 may be formed of a dense material having a high film quality, and may be formed of a high density plasma oxide film (HDP).

도 8을 참조하면, 하드마스크막 패턴(308)의 측면 일부 및 제2 절연막(318)을 덮는 윙 스페이서(320)를 형성한다.Referring to FIG. 8, a wing spacer 320 is formed to cover a portion of the side surface of the hard mask layer pattern 308 and the second insulating layer 318.

구체적으로, 리세스된 제2 절연막(318)을 포함하는 반도체 기판(300) 상에 스페이서막을 증착한다. 스페이서막은 이후 플로팅게이트전극 측면을 보호하는 윙 스페이서를 형성한다. 여기서 스페이서막은 고온열산화막(HTO; High thermal oxide) 또는 TEOS막(Tetra ethyl oxide silicon)을 포함하여 10-1000Å의 두께로 형성할 수 있다. 다음에 스페이서막을 선택적으로 식각하여 하드마스크막 패턴(308)의 측면 일부 및 제2 절연막(318)을 덮는 윙 스페이서(320)를 형성한다. Specifically, a spacer film is deposited on the semiconductor substrate 300 including the recessed second insulating film 318. The spacer film then forms a wing spacer that protects the side of the floating gate electrode. The spacer layer may include a high thermal oxide (HTO) or TEOS layer (Tetra ethyl oxide silicon) and may have a thickness of 10-1000 Å. Next, the spacer layer is selectively etched to form a wing spacer 320 covering a portion of the side surface of the hard mask layer pattern 308 and the second insulating layer 318.

본 발명의 실시예에서는 플로팅게이트전극을 형성하기 전에 윙 스페이서를 먼저 형성함으로써 윙 스페이서를 형성하는 과정에서 플로팅게이트전극 상부가 심하게 깎여 둥글어지는 현상(A, 도 2 참조)이 발생하거나, 플로팅게이트전극의 측벽이 과도하게 어택(attack)되어 내측으로 휘어지면서 항아리 모양처럼 쪼그라드는 현상(B, 도 2참조)이 발생하는 것을 방지할 수 있다. In the exemplary embodiment of the present invention, the wing spacer is first formed before the floating gate electrode is formed, so that a phenomenon in which the upper portion of the floating gate electrode is severely cut and rounded in the process of forming the wing spacer (A, FIG. 2) occurs, or the floating gate electrode The sidewalls of the substrate may be excessively attacked and bent inward to prevent the occurrence of a jar-shaped phenomenon (B, FIG. 2).

도 9를 참조하면, 윙 스페이서(320)를 매립하는 제3 절연막(322)을 형성한다. Referring to FIG. 9, a third insulating layer 322 filling the wing spacer 320 is formed.

제3 절연막(322)은 막질의 구조가 조밀하지 않고, 윙 스페이서(320)와 식각 선택비를 가지는 물질, 예를 들어 SOG막 또는 PSG(Phosphorus silicate glass)막으로 형성하는 것이 바람직하다. 계속해서 제3 절연막(322) 상에 평탄화 공정, 예컨대 화학적기계적연마(CMP) 공정 또는 에치백 공정을 하드마스크막 패턴(308)의 표면이 노출될 때까지 진행한다.The third insulating layer 322 may be formed of a material having an etch selectivity with respect to the wing spacer 320, for example, an SOG film or a Phosphorus silicate glass (PSG) film. Subsequently, a planarization process such as a chemical mechanical polishing (CMP) process or an etch back process is performed on the third insulating film 322 until the surface of the hard mask film pattern 308 is exposed.

도 10을 참조하면, 반도체 기판(300)에 습식식각을 진행하여 하드마스크막 패턴(308)을 제거한다. 이러한 습식식각공정에 의해 하드마스크막 패턴(308)이 제 거되면서, 제1 도전막 패턴(310)의 표면이 노출된다. 습식식각공정은 0-250℃의 공정 온도에서 인산(H3PO4)을 베이스로 하는 습식식각용액을 이용하여 진행할 수 있다. 여기서 제3 절연막(322) 및 윙 스페이서(320)는 제거되지 않고 남아있다.Referring to FIG. 10, the hard mask layer pattern 308 is removed by performing wet etching on the semiconductor substrate 300. As the hard mask layer pattern 308 is removed by the wet etching process, the surface of the first conductive layer pattern 310 is exposed. The wet etching process may be performed using a wet etching solution based on phosphoric acid (H 3 PO 4 ) at a process temperature of 0-250 ° C. Here, the third insulating layer 322 and the wing spacer 320 remain without being removed.

도 11을 참조하면, 하드마스크막 패턴(308)이 제거되어 제1 도전막 패턴(310)이 노출된 부분을 매립시키는 제2 도전막(324)을 증착한다. 제2 도전막(324)은 500-1000℃의 온도에서 언도프트 폴리실리콘막, 도프트 폴리실리콘막 또는 언도프트 폴리실리콘막 및 도프트 폴리실리콘막의 적층구조로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 11, the hard mask layer pattern 308 is removed to deposit a second conductive layer 324 filling the exposed portion of the first conductive layer pattern 310. The second conductive film 324 may be formed in a laminated structure of an undoped polysilicon film, a dope polysilicon film, or an undoped polysilicon film and a dope polysilicon film at a temperature of 500-1000 ° C.

도 12를 참조하면, 제2 도전막(324) 상에 평탄화 공정을 진행하여 제2 도전막 패턴(326)을 형성하여 제1 도전막 패턴(310) 및 제2 도전막 패턴(326)이 적층된 구조로 이루어진 플로팅게이트전극(328)을 형성한다. 여기서 평탄화 공정은 화학적기계적연마(CMP) 공정 또는 에치백 공정을 이용하여 진행할 수 있다. Referring to FIG. 12, a planarization process is performed on the second conductive film 324 to form a second conductive film pattern 326 so that the first conductive film pattern 310 and the second conductive film pattern 326 are stacked. A floating gate electrode 328 having a structured structure is formed. The planarization process may be performed using a chemical mechanical polishing (CMP) process or an etch back process.

이와 같이, 윙 스페이서(320)를 먼저 형성된 상태에서 플로팅게이트전극(328)을 형성함으로써 윙 스페이서를 형성하는 과정에서 플로팅게이트전극 상부가 심하게 깎여 둥글어지거나, 플로팅게이트전극 측벽이 어택(attack)되는 것을 방지할 수 있다. As such, by forming the floating gate electrode 328 in a state where the wing spacer 320 is formed first, the upper portion of the floating gate electrode is severely cut off or rounded in the process of forming the wing spacer, or the sidewall of the floating gate electrode is attacked. You can prevent it.

도 13을 참조하면, 반도체 기판(300)에 습식식각을 진행하여 제3 절연막(322)을 제거한다. 이러한 습식식각에 의해 제3 절연막(322)이 제거되면서 윙 스페이서(320)가 노출된다. 여기서 제3 절연막(322)을 식각하는 과정에서 제3 절연막(322)은 윙 스페이서(320)와 식각 선택비가 차이가 나 제거되지 않고, 윙 스페이 서(322)의 표면이 노출되는 시점에서 식각이 정지된다. Referring to FIG. 13, the third insulating layer 322 is removed by performing wet etching on the semiconductor substrate 300. The wing spacer 320 is exposed while the third insulating layer 322 is removed by the wet etching. Here, in the process of etching the third insulating film 322, the third insulating film 322 is different from the wing spacer 320 and the etching selectivity is not removed, the etching is performed when the surface of the wing spacer 322 is exposed Is stopped.

도 14를 참조하면, 노출된 윙 스페이서(320) 및 플로팅게이트전극(328) 위에 상기 플로팅게이트전극(328)로부터 후속 형성될 상부 전극으로 전하가 이동하는 것을 방지하는 차폐층(336)을 형성한다. 차폐층(336)은 절연막으로 형성할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 산화막(oxide)(330), 질화막(nitride)(332) 및 산화막(oxide)(334)이 적층된 ONO 구조로 형성하였다. Referring to FIG. 14, a shielding layer 336 is formed on the exposed wing spacer 320 and the floating gate electrode 328 to prevent the transfer of charge from the floating gate electrode 328 to the upper electrode to be subsequently formed. . The shielding layer 336 may be formed of an insulating film, and in the exemplary embodiment of the present invention, the shielding layer 336 is formed of an ONO structure in which an oxide 330, a nitride 332, and an oxide 334 are stacked. .

다음에 차폐층(336) 위에 컨트롤게이트전극(342)을 형성하기 위한 물질층을 증착한다. 컨트롤게이트전극(342)은, 폴리실리콘막(338)으로 형성하거나, 경우에 따라서는 폴리실리콘막(338) 위에 금속막(340)을 적층하여 형성할 수 있다. 컨트롤게이트전극(342)을 폴리실리콘막(338)으로 형성하는 경우, 게이트라인의 저항을 감소시키기 위하여 폴리실리콘막(338) 위에 예를 들어 텅스텐실리사이드(WSi)로 이루어진 저저항막(도시하지 않음)을 형성할 수도 있다. Next, a material layer for forming the control gate electrode 342 is deposited on the shielding layer 336. The control gate electrode 342 may be formed of the polysilicon film 338 or, in some cases, by laminating the metal film 340 on the polysilicon film 338. When the control gate electrode 342 is formed of the polysilicon film 338, a low resistance film made of, for example, tungsten silicide (WSi) on the polysilicon film 338 to reduce the resistance of the gate line (not shown). ) May be formed.

본 발명에 의한 불휘발성 메모리 소자는, 플로팅게이트전극을 형성하기 전에 윙 스페이서를 먼저 형성함으로써 윙 스페이서를 형성하는 과정에서 플로팅게이트전극 상부가 심하게 깎여 둥글어지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 윙 스페이서를 형성한 이후 플로팅게이트전극을 형성함으로써 플로팅게이트전극의 측벽이 어택받는 것을 방지할 수 있다. In the nonvolatile memory device according to the present invention, the wing spacers are first formed before the floating gate electrodes are formed, thereby preventing the top of the floating gate electrodes from being severely cut off and rounded. In addition, since the floating gate electrode is formed after the wing spacer is formed, the sidewall of the floating gate electrode may be prevented from being attacked.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 불휘발성 메모리 소자의 제조방법에 의하면, 윙 스페이서 형성방법을 개선하여 불휘발성 메모리 소자의 신뢰성, 분포 레벨을 향상시킬 수 있다. 또한, 불휘발성 메모리 소자의 전기적인 반복 특성을 향상시킬 수 있다. 아울러 윙 스페이서를 안정적으로 형성할 수 있다.As described above, according to the method of manufacturing the nonvolatile memory device according to the present invention, the wing spacer forming method can be improved to improve the reliability and distribution level of the nonvolatile memory device. In addition, electrical repeatability of the nonvolatile memory device may be improved. In addition, the wing spacers can be stably formed.

Claims (9)

반도체 기판의 소정 영역을 노출시키는 터널층 패턴, 제1 도전막 패턴 및 하드마스크막 패턴을 형성하는 단계;Forming a tunnel layer pattern, a first conductive layer pattern, and a hard mask layer pattern exposing a predetermined region of the semiconductor substrate; 상기 막들을 마스크로 상기 반도체 기판 내에 트렌치를 형성하는 단계;Forming a trench in the semiconductor substrate with the films as a mask; 상기 트렌치를 매립하는 소자분리막을 형성하는 단계;Forming an isolation layer filling the trench; 상기 소자분리막 및 하드마스크막 패턴의 측면 일부를 덮는 윙 스페이서를 형성하는 단계;Forming a wing spacer covering a portion of side surfaces of the device isolation layer and the hard mask layer pattern; 상기 윙 스페이서를 매립하는 절연막 패턴을 형성하는 단계;Forming an insulating layer pattern filling the wing spacers; 상기 하드마스크막 패턴을 제거하여 상기 제1 도전막 패턴을 노출시키는 단계;Removing the hard mask layer pattern to expose the first conductive layer pattern; 상기 절연막 패턴과 동일한 높이의 제2 도전막 패턴을 형성하여 제1 도전막 패턴 및 제2 도전막 패턴을 포함하는 플로팅게이트전극을 형성하는 단계;Forming a floating gate electrode including a first conductive layer pattern and a second conductive layer pattern by forming a second conductive layer pattern having the same height as the insulating layer pattern; 상기 절연막 패턴을 제거하여 상기 윙 스페이서를 노출시키는 단계;Removing the insulating layer pattern to expose the wing spacers; 상기 윙 스페이서 및 플로팅게이트 전극 위에 차폐층을 형성하는 단계; 및Forming a shielding layer on the wing spacer and the floating gate electrode; And 상기 차폐층 위에 컨트롤게이트전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.And forming a control gate electrode on the shielding layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 도전막 패턴은 언도프트 폴리실리콘막, 도프트 폴리실리콘막 또는 언도프트 폴리실리콘막 및 도프트 폴리실리콘막의 적층구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.The first conductive film pattern is a undoped polysilicon film, a doped polysilicon film or a undoped polysilicon film, and a method of manufacturing a nonvolatile memory device, characterized in that formed in a laminated structure of the dope polysilicon film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드마스크막 패턴은 질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.The hard mask film pattern is a method of manufacturing a nonvolatile memory device, characterized in that formed by the nitride film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소자분리막은 SOG(Spin on glass)막 또는 고밀도 플라즈마 산화막(HDP; High density plasma oxide) 가운데 하나 이상의 막이 적층된 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.The device isolation film is a method of manufacturing a nonvolatile memory device, characterized in that the SOG (Spin on glass) film or a high density plasma oxide (HDP; high density plasma oxide) of at least one film is formed in a stacked structure. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 윙 스페이서는, 고온열산화막(HTO; High thermal oxide) 또는 TEOS막(Tetra ethyl oxide silicon)을 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.The wing spacer may include a high thermal oxide (HTO) film or a TEOS film (Tetra ethyl oxide silicon). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연막 패턴은 상기 윙 스페이서와 식각선택비를 갖는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.And the insulating layer pattern is formed of a material having an etch selectivity with respect to the wing spacers. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드마스크막 패턴은 0-250℃의 공정 온도에서 인산(H3PO4)을 베이스로 하는 습식식각용액을 이용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.The hard mask layer pattern is removed using a wet etching solution based on phosphoric acid (H 3 PO 4 ) at a process temperature of 0-250 ℃. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 차폐층은 산화막,질화막 및 산화막이 적층된 구조를 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.And the shielding layer is formed to include a structure in which an oxide film, a nitride film, and an oxide film are stacked. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컨트롤게이트전극은, 폴리실리콘막 또는 폴리실리콘막 위에 금속막을 적층하여 형성하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.The control gate electrode may be formed by stacking a metal film on a polysilicon film or a polysilicon film.
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