KR100990936B1 - 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법 - Google Patents

플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100990936B1
KR100990936B1 KR1020030095682A KR20030095682A KR100990936B1 KR 100990936 B1 KR100990936 B1 KR 100990936B1 KR 1020030095682 A KR1020030095682 A KR 1020030095682A KR 20030095682 A KR20030095682 A KR 20030095682A KR 100990936 B1 KR100990936 B1 KR 100990936B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
control gate
gate
forming
sacrificial oxide
film
Prior art date
Application number
KR1020030095682A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050064324A (ko
Inventor
원용식
백운석
Original Assignee
매그나칩 반도체 유한회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 매그나칩 반도체 유한회사 filed Critical 매그나칩 반도체 유한회사
Priority to KR1020030095682A priority Critical patent/KR100990936B1/ko
Publication of KR20050064324A publication Critical patent/KR20050064324A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100990936B1 publication Critical patent/KR100990936B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66825Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a floating gate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

본 발명은 소자의 신뢰성을 향상시키는 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 방법은, 플로팅 게이트가 구비된 기판을 제공하는 단계; 상기 플로팅 게이트의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 상기 스페이서 및 플로팅 게이트를 포함한 기판 전면에 희생산화막 및 컨트롤 게이트 형성 영역을 노출시키는 감광막패턴을 차례로 형성하는 단계; 상기 감광막패턴을 식각 장벽으로 이용하여 상기 희생산화막을 건식 식각하는 단계; 상기 감광막패턴을 제거한 후, 상기 스페이서를 포함한 플로팅 게이트 양측의 실리콘 기판 부분 상에 컨트롤 게이트 산화막을 형성하는 단계; 상기 컨트롤 게이트 산화막이 형성된 기판의 결과물 상에 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막을 형성하는 단계; 상기 희생산화막이 노출되는 시점까지 상기 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막을 제거하는 단계; 및 상기 희생산화막을 제거하여 컨트롤 게이트를 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법{METHOD FOR FORMING GATE OF FLASH MEMORY DEVICE}
도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
도 2a 내지 도 2b는 종래의 기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 공정별 단면도.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-
30 : 실리콘 기판 31 : 터널 산화막
32 : 플로팅 게이트용 제1폴리실리콘막 33 : 하드마스크용 질화막
34 : 제1감광막패턴 35 : 플로팅 게이트
36a : 산화막 스페이서 36b : 질화막 스페이서
36 : 플로팅 게이트 스페이서 37 : 희생산화막
38 : 제2감광막패턴 39 : 컨트롤 게이트 산화막
40 : 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막 41 : 컨트롤 게이트
본 발명은 플래쉬 메모리 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는,안정적인 측면 프로파일(Profile)을 갖는 컨트롤 게이트(Control Gate)를 형성함으로써, 소자의 신뢰성을 향상시키기 위한 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법에 관한 것이다.
반도체 메모리 장치는 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 및 SRAM(Static Random Access Memory)과 같이 시간이 지남에 따라 데이터를 잃어버리는 휘발성이면서 데이터의 입ㆍ출력이 빠른 RAM 제품과, 한번 데이터를 입력하면 그 상태를 유지할 수 있지만 데이터의 입ㆍ출력이 느린 ROM(Read Only Memory) 제품으로 크게 구분할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치는 거의 무기한의 축적용량을 갖는데, EEPROM(Elecrtically Erasable and Programmable ROM)과 같이 전기적으로 입ㆍ출력이 가능한 플래쉬 메모리 소자(Flash Memory Device)에 대한 수요가 늘고 있다.
이러한 플래시 소자는 대체로 한 개의 트랜지스터(Transistor)로서 한 비트(Bit)의 저장 상태를 실현하며 전기적으로 프로그래밍과 소거를 수행한다. 이와 같은 특성을 갖는 플래시 메모리 소자는 실리콘 기판 상에 형성된 박막의 터널 산화막과, 절연막의 개재하에 적층된 플로팅 게이트(Floating Gate) 및 컨트롤 게이트(Control Gate)를 포함하여 이루어진다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
이하에서는 종래 기술에 따른 0.18㎛급 MEEL(Merged EEPROM and Logic)소자의 게이트 형성방법을 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명하도록 한다.
종래의 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 먼저, 소자분리막(미도시)이 구비된 실리콘 기판(10) 상에 터널 산화막(Tunnel Oxide)(11), 플로팅 게이트용 제1폴리실리콘막(12) 및 하드마스크(Hard Mask)용 산화막(13)이 차례로 적층된 구조를 갖는 플로팅 게이트(14)를 형성한다.
이어서, 상기 플로팅 게이트(14)를 포함한 기판 전면에 스페이서용 산화막(미도시)과 스페이서용 질화막(미도시)을 차례로 증착한다. 다음으로, 상기 스페이서용 질화막과 스페이서용 산화막을 에치백(Etch Back)하고, 이를 통해, 상기 플로팅 게이트(14)의 양측벽에 산화막 스페이서(15a) 및 질화막 스페이서(15b)의 이중 구조로 이루어지는 플로팅 게이트 스페이서(15)를 형성한다.
그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 플로팅 게이트 스페이서(15)를 포함한 플로팅 게이트(14)의 양측 기판상에 컨트롤 게이트 산화막(16)을 형성한다. 다음으로, 상기 결과물 상에 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막(17) 및 컨트롤 게이트 형성영역(미도시)을 한정하는 감광막패턴(18)을 차례로 형성한다.
그런 다음, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 감광막패턴을 식각 장벽으로 이용하여 상기 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막(17) 및 컨트롤 게이트 산화막(16)을 차례로 식각하여 컨트롤 게이트(19)를 형성한다. 여기서, 상기 컨트롤 게이트(19) 형성을 위한 식각 공정은 플라즈마를 이용한 건식 식각으로 실시한다.
그리고 나서, 상기 감광막패턴을 제거한다.
도 2a 내지 도 2b는 종래의 기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 공정별 단면도이다. 종래의 기술에서는, 먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막(27)의 형성 시에 단차(Topology)(A)가 발생하고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막(27)의 건식 식각 과정에서 발생되는 폴리머(Polymer)가 상기 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막(27)의 단차(A)부분에 첨단(Peak)형상으로 부착된다. 이 때, 상기 첨단(Peak) 형상의 폴리머는 누설(Leakage) 전류를 증가시켜 소자의 특성을 열화시키는 문제점이 발생된다.
도 2a 내지 도 2b에서 미설명된 도면부호 20은 실리콘 기판, 21은 터널 산화막, 22는 플로팅 게이트용 제1폴리실리콘막, 23은 산화막, 24는 플로팅 게이트, 25a는 산화막 스페이서, 25b는 질화막 스페이서, 25는 플로팅 게이트 스페이서, 26은 컨트롤 게이트 산화막, 28은 감광막패턴, 29는 컨트롤 게이트를 각각 나타낸 것이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 컨트롤 게이트 형성을 위한 상기 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막 식각 시에 발생되는 폴리머가 상기 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막의 측벽에 첨단(Peak) 형상으로 부착되는 것을 방지하여 누설(Leakage) 전류를 감소시키고, 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 말명의 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법은, 플로팅 게이트가 구비된 기판을 제공하는 단계; 상기 플로팅 게이트의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 상기 스페이서 및 플로팅 게이트를 포함한 기판 전면에 희생산화막 및 컨트롤 게이트 형성 영역을 노출시키는 감광막패턴을 차례로 형성하는 단계; 상기 감광막패턴을 식각 장벽으로 이용하여 상기 희생산화막을 건식 식각하는 단계; 상기 감광막패턴을 제거한 후, 상기 스페이서를 포함한 플로팅 게이트 양측의 실리콘 기판 부분 상에 컨트롤 게이트 산화막을 형성하는 단계; 상기 컨트롤 게이트 산화막이 형성된 기판의 결과물 상에 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막을 형성하는 단계; 상기 희생산화막이 노출되는 시점까지 상기 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막을 제거하는 단계; 및 상기 희생산화막을 제거하여 컨트롤 게이트를 형성하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 희생산화막의 건식 식각은 C4F8 가스를 사용하여 수행하고, 상기 희생산화막의 제거는 BOE 및 희석된 HF 중 어느 하나를 이용하여 수행하며, 상기 희생산화막이 노출되는 시점까지 상기 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막을 제거하는 단계는 화학적 기계적 연마로 수행한다.
본 발명에 따르면, 컨트롤 게이트의 형성을 위한 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막의 식각 공정을 피할 수 있으므로, 종래의 기술에서 상기 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막 식각 시에 발생되는 폴리머가 상기 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막의 측벽에 첨단(Peak) 형상으로 부착되는 것을 방지하여 누설(Leakage) 전류를 감소시키고, 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 먼저, 소자분리막(미도시)이 구비된 실리콘 기판(30) 상에 터널 산화막(Tunnel Oxide)(31), 플로팅 게이트용 제1폴리실리콘막(32), 하드마스크(Hard Mask)용 질화막(33) 및 플로팅 게이트 형성 영역(미도시)을 한정하는 제1감광막패턴(34)을 차례로 형성한다.
그리고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제1감광막패턴을 식각 장벽으로 이용하여 상기 하드마스크용 질화막(33), 플로팅 게이트용 제1폴리실리콘막(32) 및 터널 산화막(31) 차례로 식각하여 플로팅 게이트(35)를 형성한다. 그다음, 상기 제1감광막패턴을 제거한다. 여기서, 상기 하드마스크용 질화막(33)의 식각 가스로서 CHF3 및 CF4의 혼합가스를 사용하고, 상기 제1폴리실리콘막(32)의 식각 가스로서 Cl2 및 HBr의 혼합가스를 사용한다.
이어서, 상기 플로팅 게이트(35)를 포함한 기판 전면에 스페이서용 산화막(미도시)과 스페이서용 질화막(미도시)을 차례로 증착한다. 다음으로, 상기 스페이서용 질화막과 스페이서용 산화막을 에치백(Etch Back)하고, 이를 통해, 상기 플로팅 게이트(35)의 양측벽에 산화막 스페이서(36a) 및 질화막 스페이서(36b)의 이중 구조로 이루어지는 플로팅 게이트 스페이서(36)를 형성한다. 여기서, 상기 에치백 공정시, 실리콘 기판의 어택(Attack)을 방지하기 위해 CHF3 및 O2의 혼합가스를 사용한다.
다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 결과의 기판 전면에 희생산화막(Sacrificial Oxide)(37) 및 컨트롤 게이트 형성 영역(미도시)을 노출시키는 제2감광막패턴(38)을 차례로 형성한다.
그리고, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 제2감광막패턴을 식각 장벽으로 이용하여 상기 희생산화막(37)을 플라즈마를 이용한 건식 식각한다. 여기서, 상기 희생산화막(37)의 건식 식각 시에 하드마스크용 질화막(33)과 질화막 스페이서(36b)의 어택(Attack)을 최소화 하기 위하여 식각 선택비가 우수한 C4F8가스를 사용한다.
그다음, 상기 제2감광막패턴을 제거한다.
이어서, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 결과의 실리콘 기판(30) 상에, 즉, 상기 스페이서(36b)를 포함한 플로팅 게이트(35) 양측의 실리콘 기판(30) 부분 상에 컨트롤 게이트 산화막(39)을 형성한다. 다음으로, 컨트롤 게이트 산화막(39)이 형성된 기판의 결과물 상에 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막(40)을 형성한다.
그리고, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 희생산화막이 노출되는 시점까지 상기 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막(40)을 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing)로 제거한다. 그리고 나서, 상기 희생산화막을 BOE(Buffered Oxide Etchant) 및 희석된(Diluted) HF 중 어느 하나를 이용하여 제거하여 컨트롤 게이트(41)를 형성한다.
이와 같이 하면, 컨트롤 게이트 형성을 위한 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막의 식각 공정을 피할 수 있으므로, 종래의 기술에서 상기 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막 식각 시에 발생되는 폴리머가 상기 컨트롤 게이트용 제2폴리실리콘막의 측벽에 첨단(Peak) 형상으로 부착되는 것을 방지할 수 있고, 이에, 누설(Leakage) 전류를 감소시키고, 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 컨트롤 게이트 형성을 위한 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막의 식각 공정을 피할 수 있으므로, 종래의 기술에서 상기 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막 식각 시에 발생되는 폴리머가 상기 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막의 측벽에 첨단(Peak) 형상으로 부착되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 누설(Leakage) 전류를 감소시키고, 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 플로팅 게이트가 구비된 기판을 제공하는 단계;
    상기 플로팅 게이트의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 스페이서 및 플로팅 게이트를 포함한 기판 전면에 희생산화막 및 컨트롤 게이트 형성 영역을 노출시키는 감광막패턴을 차례로 형성하는 단계;
    상기 감광막패턴을 식각 장벽으로 이용하여 상기 희생산화막을 건식 식각하는 단계;
    상기 감광막패턴을 제거한 후, 상기 스페이서를 포함한 플로팅 게이트 양측의 실리콘 기판 부분 상에 컨트롤 게이트 산화막을 형성하는 단계;
    상기 컨트롤 게이트 산화막이 형성된 기판의 결과물 상에 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막을 형성하는 단계;
    상기 희생산화막이 노출되는 시점까지 상기 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막을 제거하는 단계; 및
    상기 희생산화막을 제거하여 컨트롤 게이트를 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 희생산화막의 건식 식각은 C4F8 가스를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 희생산화막의 제거는 BOE 및 희석된 HF 중 어느 하나를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 희생산화막이 노출되는 시점까지 상기 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막을 제거하는 단계는 화학적 기계적 연마로 수행하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법.
KR1020030095682A 2003-12-23 2003-12-23 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법 KR100990936B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030095682A KR100990936B1 (ko) 2003-12-23 2003-12-23 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030095682A KR100990936B1 (ko) 2003-12-23 2003-12-23 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050064324A KR20050064324A (ko) 2005-06-29
KR100990936B1 true KR100990936B1 (ko) 2010-11-01

Family

ID=37255936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030095682A KR100990936B1 (ko) 2003-12-23 2003-12-23 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100990936B1 (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050064324A (ko) 2005-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7384846B2 (en) Method of fabricating semiconductor device
KR101221598B1 (ko) 유전막 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 비휘발성 메모리소자 제조방법.
JP2006303022A (ja) 半導体装置の製造方法
KR100602081B1 (ko) 높은 커플링비를 갖는 불휘발성 메모리 소자 및 그 제조방법
KR100807112B1 (ko) 플래쉬 메모리 및 그 제조 방법
KR100600044B1 (ko) 리세스게이트를 구비한 반도체소자의 제조 방법
JP4610323B2 (ja) リセスチャネル領域を備えた半導体素子の製造方法
US7413960B2 (en) Method of forming floating gate electrode in flash memory device
KR100507703B1 (ko) 플래쉬 메모리소자의 제조방법
KR100471410B1 (ko) 반도체소자의 비트라인 콘택 형성방법
KR100898659B1 (ko) 플래쉬 메모리 소자의 제조방법
KR100990936B1 (ko) 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법
KR100986632B1 (ko) 플래시 메모리의 컨트롤 게이트 제조방법
KR101068141B1 (ko) Meel 소자 제조방법
KR100390913B1 (ko) 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성 공정
KR20050064323A (ko) 플래쉬 메모리 소자의 게이트 형성방법
KR100591150B1 (ko) 트랜치 아이솔레이션을 갖는 플래시 메모리 소자의 제조방법
KR100489517B1 (ko) 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법
KR20040058989A (ko) 플래시 메모리 소자의 제조 방법
KR20050108145A (ko) 낸드 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법
KR100799056B1 (ko) 반도체 소자의 제조 방법
KR100624947B1 (ko) 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법
KR100667649B1 (ko) 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법
KR20020096741A (ko) 플래쉬 메모리 셀의 제조 방법
KR20020094958A (ko) 플레쉬 메모리의 게이트 형성방법

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130916

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee