KR101643014B1 - 스플릿 게이트 메모리 셀을 제조하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 기판(12) 위에 게이트 재료의 제1층(18)을 형성하는 단계와, 제1층 위에 하드 마스크 층(20)을 형성하는 단계와, 개구(22)를 형성하는 단계와, 하드 마스크 층 위에 및 개구 내에 전하 저장층(24)을 형성하는 단계와, 전하 저장층 위에 게이트 재료의 제2층(26)을 형성하는 단계와, 하드 마스크 층 위에 놓여 있는 전하 저장층의 일부분과 제2층의 일부분을 제거하는 단계와 - 제2층의 제2 부분이 개구 내에 남아 있음-, 제2 부분 위에 및 하드 마스크 층 위에 패터닝된 마스킹 층(28, 30, 32)을 형성하는 단계와 - 패터닝된 마스킹 층은 제1 비트셀, 제2 비트셀을 정의함 -, 패터닝된 마스킹 층을 이용하여 제1 비트셀 및 제2 비트셀을 형성하는 단계 - 제1 비트셀 및 제2 비트셀의 각각은 제1층으로 만들어진 선택 게이트(38, 40) 및 제2층으로 만들어진 제어 게이트(34, 36)를 포함함 - 를 포함하는 방법이 제공된다.
Description
본 개시는 일반적으로 반도체 메모리들에 관한 것인데, 더 특정하게는 스플릿 게이트(split gate)를 갖는 비휘발성 메모리들(non-volatile memories;NVM)에 관한 것이다.
스플릿 게이트 NVM은 신뢰성 있는 동작을 이루는 데에 더 많은 이점을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 제조상의 어려움들이 이런 구조들을 처리하는 데에 있어서 제기되었다. 나노크리스털(nanocrystal)들을 포함할 수 있는 전하 저장층에 의해 분리되는 두 개의 게이트의 근접성은 이런 어려움의 일부와 관련된다. 또한, 로직 트랜지스터들과의 NVM의 통합은 공정의 수를 증가시킨다.
따라서, 스플릿 게이트 NVM들을 제조하는 데에 있어서 향상을 이룰 필요가 있다.
본 발명은 예시적인 방식으로 도해되는데 첨부 도면들에 의해서만 국한되지 않는다. 첨부 도면들에서는, 유사 참조 부호들이 유사한 요소들을 표시한다. 도면들에서의 요소들은 간략성 및 명료성을 기하도록 도해되었고, 반드시 축척에 맞추어 그려진 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 공정에서의 한 단계에서의 디바이스 구조의 단면도.
도 2는 도 1의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 3은 도 2의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 4는 도 3의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 5는 도 4의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 6은 도 5의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 7은 도 6의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 8은 도 7의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 9는 도 8의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 10은 도 9의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 11은 도 10의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 1은 실시예에 따른 공정에서의 한 단계에서의 디바이스 구조의 단면도.
도 2는 도 1의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 3은 도 2의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 4는 도 3의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 5는 도 4의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 6은 도 5의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 7은 도 6의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 8은 도 7의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 9는 도 8의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 10은 도 9의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
도 11은 도 10의 디바이스 구조에 대한 공정의 다음 단계에서의 단면도.
한 국면에서, 게이트 재료의 제1층은 게이트 유전체 위에 형성되고 하드 마스크(hard mask) 재료는 게이트 재료 위에 형성된다. 개구가 하드 마스크 재료 및 게이트 재료 내에 형성된다. 개구는 나노크리스털들을 포함할 수 있는 전하 저장층과 줄이 맞추어진다. 양호하게는 비교적 두꺼운 게이트 재료로 된 제2층이 퇴적되어 개구를 채운다. 양호하게는 CMP(chemical mechanical polishing)에 의해 에칭 백(etch back)을 수행하면 제2층이 잔여 하드 마스크 재료의 최상부 표면과 같은 높이가 되는 결과를 가져온다. 제2층은 이런 레벨로 남아 있거나, 또는 더 에칭될 수 있어서 게이트 재료의 제1층보다 더 낮은 높이를 갖게 된다. 제2층 및 제1층에 대한 패터닝된 에칭은 선택 게이트들, 제어 게이트들, 및 로직 게이트들을 동시에 형성한다. 차순의 공정은 하드 마스크 층을 제거하고, 측벽 스페이서들 및 소스/드레인 영역들을 형성한다. 이는 도면들 및 이하의 설명을 참조해 보면 더 잘 이해될 것이다.
여기 설명된 반도체 기판은 갈륨 비소, 실리콘 게르마늄, 실리콘 온 인슐레이터(SOI), 실리콘, 단결정 실리콘(monocrystalline silicon) 등등의 것과 이것들의 조합과 같은, 임의의 반도체 재료 또는 이런 재료들의 조합들일 수 있다.
도 1에 도시된 대로, 반도체 디바이스(10)는 반도체 기판(12), 기판(12) 내의 분리 영역(14), 분리 영역(14)의 한 쪽에 있는 기판(12) 상의 게이트 유전체 층(16), 게이트 유전체 층(16)에 대해 분리 영역의 다른 쪽에 있는 기판(12) 상의 게이트 유전체층(17), 게이트 유전체층들(16 및 17)과 분리 영역(14) 상의 폴리실리콘 층(18), 및 폴리실리콘 층(20) 위의 질화물 층(20)을 포함한다. 질화물 층(20)은 하드 마스크로서 기능하며 또한 또 다른 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 게이트 유전체(16) 쪽은 NVM 셀들이 형성될 곳이다. 게이트 유전체(17) 쪽은 로직 트랜지스터들이 형성될 곳이다. 로직 트랜지스터들은 다양한 로직 기능들 중의 임의의 것을 수행하기 위한 것이고 또한 일반적으로 속도를 내도록 설계된다. 질화물 층(20) 및 폴리실리콘 층(18)은 각각 약 1500 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다. 다른 두께들도 사용될 수 있으나, 질화물 층(20)은 하드 마스크로서 사용되고, 항반사 코팅(ARC)으로서만 사용되는 것은 아니므로, 적어도 500 옹스트롬의 두께를 가져야 한다. 유사하게는, 폴리실리콘 층(18)은 다른 두께를 가질 수 있는데, 양호하게는 적어도 500 옹스트롬이다. 게이트 유전체들(16 및 17)은 동시에 형성될 수 있고 또한 따라서 동일 두께를 가질 수 있는데, 이는 만일 실현되면 유익이 있다. 다른 게이트 유전체들이 필요하다면, 이들은 다른 재료 또는 다른 두께를 가질 수 있다. 게이트 유전체들(16 및 17)은 약 40 옹스트롬까지 열적으로 성장될 수 있다. 게이트 유전체들은 변할 수 있고 다른 재료들 및 두께를 가질 수 있다. 폴리실리콘 층(18)과 질화물 층(20) 간에 아마도 단지 80 옹스트롬의 박막 산화물 층을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
도 2에는, 하드 마스크(20), 폴리실리콘 층(18) 및 게이트 유전체(16)를 통해서 패터닝된 에칭을 수행한 후에 NVM 쪽 상에 개구(22)가 형성된 반도체 디바이스(10)가 도시되었다. 개구(22)는 약 5000 옹스트롬 정도의 너비를 가질 수 있다. 이는 소정의 화학 공정을 이용하는 비등방성 에칭이다.
도 3에는, 개구(22) 내에 및 하드 마스크 층(20) 위에 전하 저장층(24)을 퇴적한 후의 반도체 디바이스(10)가 도시되었다. 전하 저장층(24)은 전하 저장을 위한 나노크리스털들을 사용할 수 있다. 이런 경우에 전하 저장층(24)은 먼저 유전체 층을 형성하고 이어서 나노크리스털을 형성함으로써 만들어질 수 있다. 또 다른 유전체 층이 나노크리스털들 주위에 및 그 위에 형성된다. 질화물과 같은 또 다른 전하 재료가 또한 유효할 수 있다. 전하 저장층(24)은 약 200 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다. 이 두께는 변할 수 있는데, 특히 대형 나노크리스털들이라면, 대략 100 옹스트롬 또는 그보다 큰 나노크리스털들이 사용될 수 있다.
도 4에는, 전하 저장층(24) 위에 폴리실리콘 층(26)을 퇴적한 후의 반도체 디바이스(10)가 도시되었다. 폴리실리콘 층들(18 및 26)은 폴리실리콘이어서 제어 게이트들로서 사용하기 위한 게이트들, 선택 게이트들로서 사용하기 위한 게이트들, 및 NVM과는 구별되는 로직 기능들을 수행하는 트랜지스터들에서의 게이트들로서 사용하기 위한 게이트들을 형성하는 데에 유용하다. 도전성 재료들과 같은 다른 재료들도 유용한 것으로 밝혀질 수 있다. 예를 들어, 금속들을 게이트들로서 유용하게 만드는 데에 많은 노력이 이루어지고 있다. 폴리실리콘 층(26)은 비교적 두꺼운 것이 양호한데, 적어도 도 12의 개구(22)의 깊이만큼의 두께를 갖는다. 본 경우에, 이는 약 2800 옹스트롬일 수 있다. 실제로, 이것이 더 두꺼운 것이 양호한데, 예를 들어 약 5000 옹스트롬일 수 있다.
폴리실리콘 층(26)을 CMP 처리하여 폴리실리콘 층(26)의 잔여 부분의 최상부 표면이 질화물 층(20)의 상부 표면과 평평하게 된 반도체 장치(10)가 도 5에 도시되었다.
도 6에는, 폴리실리콘 층(26)의 잔여 부분의 높이를 폴리실리콘 층(18)의 최상부 표면의 것보다 낮게 하기 위해 에칭 백이 수행된 후의 반도체 장치(10)를 도시하였다. 에칭 백은 질화물과 폴리실리콘 간에서 선택적인 화학을 사용하여 수행된다. 이런 화학은 산화물에 대해 선택적일 수 있어서 전하 저장층(24)이 상당한 정도로 에칭되지는 않도록 한다. 이런 에칭의 예로는 염소 기제 화학(chlorine based chemistry)을 사용하는 반응성 이온 에칭(RIE)이 있다. 하나의 그런 예는 Cl2+HBr, He+O2 , 및 CF4 이다.
도 7은, 포토레지스트 층을 퇴적하고 패터닝하여 포토레지스트 부분들(28, 30, 및 32)을 남긴 후의 반도체 디바이스(10)를 도시하였다. 포토레지스트 부분(28)은 폴리실리콘 층(26)의 잔여 부분이 거주하는 개구의 한 측 상에서 질화물 층(20)의 일부분과 폴리실리콘층(26)의 일부분을 오버랩(overlap)한다. 포토레지스트 부분(30)은 폴리실리콘 층(26)의 잔여 부분이 거주하는 개구의 다른 측 상에서 질화물 층(20)의 일부분과 폴리실리콘 층(26)의 일부분을 오버랩한다. 포토레지스트 부분(32)은 로직 트랜지스터의 기능을 수행하게 될 로직 부분 위에 있다.
도 8은, 포토레지스트 부분들(28, 30 및 32)을 사용하여 질화물 층(20) 및 폴리실리콘 층(18)을 통해 에칭하여 선택 게이트들(34 및 36) 및 로직 게이트(42) -이들은 각각 포토레지스트 부분들(28, 30 및 32) 아래에 있는 폴리실리콘 층(18)으로부터 남아 있는 것임 - 가 남겨진 후의 반도체 디바이스(10)를 도시하였다. 본 에칭은 폴리실리콘 층(26) 및 전하 저장층(24)을 통해 또한 이루어져서 각각 포토레지스트 부분들(28 및 30) 아래에 있는 폴리실리콘 층(26)으로부터 남아 있는 제어 게이트들(38 및 40)을 남겨 놓는다. 본 에칭은 세 단계로 이루어진다. 제1 단계는 질화물의 에칭이다. 제2 단계는 폴리실리콘의 에칭이다. 폴리실리콘(36)이 폴리실리콘(40)보다 얇고 또한 폴리실리콘(36)이 오버 에칭(over etching)되기는 하지만, 전하 저장층(24)이 에칭 정지층으로서 기능한다. 따라서, 기판(12)이 오버 에칭 기간 동안에 보호된다. 제3 단계는 전하 저장층(24)을 통한 에칭이다. 에칭 동안에, 포토레지스트 부분들(28, 30 및 32)의 실질적 침식이 있을 수 있다. 질화물, 폴리실리콘, 및 나노크리스털들로 된 전하 저장층에 대한 에천트(etchant)들이 공지되어 있다. 질화물 층(20)을 에칭하기 위한 화학 예는 소정의 화학을 갖는다. 폴리실리콘 층(18)을 에칭하기 위한 화학의 예는 소정의 화학을 갖는다. 전하 저장층(24)을 에칭하기 위한 화학의 예는 소정의 화학을 갖는다.
도 9에는, 포토레지스트 부분들(28, 30 및 32) 및 질화물층(20)의 잔여 부분들을 제거한 후의 반도체 장치(10)가 도시되었다. 전하 저장층(24)의 수직 부분들은 질화물 에칭 동안에 그 높이가 또한 감소된다. 열 인산(hot phosphoric acid)에 의한 습식 에칭이 여기서의 질화물 에칭에 대해 사용될 수 있는데, 이는 열 인산이 폴리실리콘을 움푹 들어가게(pit) 할 수 있어서 폴리실리콘 층(18) 및 질화물 층(20) 간에 앞서 설명한 박막 산화물층을 갖는 것이 바람직한 그런 경우들에서 산화물에 대해 매우 선택적일 수 있다.
도 9에는, 소스/드레인 연장부들을 형성하는 데에 사용하기 위한 저농도 소스/드레인 임플란트를 수행하여 LDD(lightly doped drain)들(44, 46, 48, 50 및 52)을 형성하는 결과를 낳은 반도체 디바이스(10)를 도시하였다. 여기서의 임플란트는 비소 및 인과 같은 n형 도펀트들이 될 수 있다.
도 11에는, 선택 게이트(38)의 측들 상의 측벽 스페이서들 (54 및 58), 선택 게이트(34)의 한 측 상의 측벽 스페이서(56), 선택 게이트(36)의 한 측 상의 측벽 스페이서(60), 선택 게이트(40)의 측들 상의 측벽 스페이서들(62 및 64), 및 로직 게이트(42)의 측들 상의 측벽 스페이서들(68 및 70)과 같은 복수의 측벽 스페이서(단면이 도시됨)를 형성한 후의 반도체 디바이스(10)가 도시되었다. 측벽 스페이서들을 마스크로서 사용하여, 임플란트가 수행되어 고농도 도핑된 소스/드레인 영역들(72, 74, 76, 78, 80 및 82)을 형성한다.
따라서, 반도체 장치(10)는 한 쌍의 비트 셀들이 드레인이라고 여겨질 수 있는 공통 도핑된 영역(56)을 공유한다는 것을 보여준다. 소스들 및 드레인들은 선택 및 제어 게이트들이 프로그래밍하고 소거하는 데에 어떻게 활용되는 지에 의존하여 몇몇 방식들에서 그 역할이 바뀐다. 또한, 두 개의 비트 셀이 두 개의 마스킹 공정만으로 정의된 자신들의 게이트들을 갖고 또한 로직 트랜지스터는 이런 두 개의 마스킹 공정 중 한 단계에 의해 정의된 자신의 게이트를 갖는다. 한 공정은 개구(22)의 형성이다. 다른 공정은 도 7 및 8에 도시된 포토레지스트 부분들의 사용이다.
지금까지, 반도체 구조를 형성하기 위한 방법이 제공되었다는 것을 인식해야 한다. 본 방법은 반도체 기판 위에 게이트 유전체 층을 형성하는 단계를 포함한다. 본 방법은 게이트 유전체 층 위에 게이트 재료의 제1층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 게이트 재료의 제1층 위에 하드 마스크 층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 하드 마스크 층 및 게이트 재료의 제1층을 통해 개구를 형성하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 하드 마스크 층 위에 및 개구 내에 전하 저장층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 전하 저장층 위에 게이트 재료의 제2층을 형성하는 단계를 더 포함하는데, 게이트 재료의 제2층의 두께는 적어도 게이트 재료의 제1층과 하드 마스크 층의 전체 두께만큼 된다. 본 방법은 하드 마스크 층 위에 놓여 있는 전하 저장층의 일부분과 게이트 재료의 제2층의 일부분을 제거하는 단계를 더 포함하는데, 이 제거하는 단계는 하드 마스크 층을 정지 층으로서 사용하고, 게이트 재료의 제2층의 제2 부분은 개구 내에 남아 있게 된다. 본 방법은 하드 마스크 층 위에 및 개구 내의 게이트 재료의 제2층의 제2 부분 위에 패터닝된 마스킹 층을 형성하는 단계를 더 포함하는데, 여기서 패터닝된 마스킹 층은 제1 비트 셀과 제2 비트 셀 양자를 정의한다. 본 방법은 패터닝된 마스킹 층을 이용하여 제1 비트 셀 및 제2 비트 셀을 형성하는 단계를 더 포함하는데, 제1 비트 셀 및 제2 비트 셀의 각각은 게이트 재료의 제1층으로부터 이루어진 선택 게이트와 게이트 재료의 제2층으로부터 이루어진 제어 게이트를 포함한다. 본 방법은 개구 내의 게이트 재료의 제1층의 제2 부분을 리세싱(recessing)하여 리세싱 후에 개구 내의 게이트 재료의 제2층의 제2 부분의 최상부 표면이 게이트 재료의 제1층의 최상부 표면과 동일 평면 상에 있지 않도록 한다. 본 방법은 게이트 재료의 제1층 위에 하드 마스크 층을 형성하는 단계가 500 옹스트롬 또는 그보다 큰 두께를 갖는 하드 마스크 층에 의해 또한 특징지워지는 것에 또한 특징을 갖는다. 본 방법은 게이트 재료의 제1층 위에 하드 마스크 층을 형성하는 단계가 하드 마스크 층이 질화물 층인 것에 의해 또한 특징지워지는 것에 또한 특징을 갖는다. 본 방법은 하드 마스크 층 위에 놓여 있는 전하 저장층의 일부분과 게이트 재료의 제2층의 부분을 제거하는 단계가 CMP를 수행하여 하드 마스크 층 위에 놓여 있는 전하 저장층의 일부분과 게이트 재료의 제2층의 일부분을 제거하는 것에 의해 특징지워지는 데에 또한 특징을 갖는다. 본 방법은 패터닝된 마스킹 층을 형성하는 단계가 패터닝된 마스킹 층이 로직 트랜지스터의 게이트를 또한 정의하는 것에 의해 또한 특징지워지는 데에 또한 특징을 갖는다. 본 방법은 패터닝된 마스킹 층을 이용하여 로직 트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계를 더 포함하는데, 여기서 로직 트랜지스터의 게이트가 게이트 재료의 제1층으로부터 만들어진다. 본 방법은 전하 저장층을 형성하는 단계가 전하 저장층이 나노크리스털들을 포함하는 것에 의해 또한 특징지워지는 데에 또한 특징을 갖는다. 본 방법은 전하 저장층 위에 게이트 재료의 제2층을 형성하는 단계가 게이트 재료의 제2층이 5000 옹스트롬 또는 그보다 큰 두께를 갖는 것에 의해 또한 특징지워지는 데에 또한 특징을 갖는다.
반도체 구조를 형성하기 위한 방법이 또한 설명된다. 본 방법은 반도체 기판 위에 게이트 재료의 제1층을 형성하는 단계를 포함한다. 본 방법은 게이트 재료의 제1층 위에 하드 마스크 층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 하드 마스크 층 및 게이트 재료의 제1층을 통해 개구를 형성하는 단계를 또한 포함한다. 본 방법은 하드 마스크 층 위에 또한 개구 내에 전하 저장층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 전하 저장층 위에 게이트 재료의 제 2층을 형성하는 단계를 또한 포함하는데, 게이트 재료의 제2층의 두께는 적어도 게이트 재료의 제1층과 하드 마스크 층의 총 두께만큼 된다. 본 방법은 하드 마스크 층 위에 놓여 있는 전하 저장층의 일부분과 게이트 재료의 제2층의 일부분을 제거하는 단계를 더 포함하는데, 제거하는 것은 하드 마스크 층을 정지 층으로서 사용하며, 게이트 재료의 제2층의 제2 부분이 개구 내에 남아 있게 된다. 본 방법은 개구 내의 게이트 재료의 제2층의 제2 부분 위에 및 하드 마스크 층 위에 패터닝된 마스킹 층을 형성하는 단계를 포함하는데, 패터닝된 마스킹 층은 제1 비트 셀, 제2 비트 셀 및 로직 트랜지스터의 게이트를 정의한다. 본 방법은 패터닝된 마스킹 층을 이용하여 제1 비트셀 및 제2 비트셀을 형성하는 단계를 더 포함하는데, 제1 비트셀 및 제2 비트셀의 각각은 게이트 재료의 제1층으로 만들어진 선택 게이트 및 게이트 재료의 제2층으로 만들어진 제어 게이트를 포함한다. 본 방법은 패터닝된 마스킹 층을 사용하여 로직 트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계를 더 포함하는데, 로직 트랜지스터의 게이트는 게이트 재료의 제1층으로부터 만들어진다. 본 방법은 개구 내의 게이트 재료의 제2층의 제2 부분을 리세싱하는 단계를 더 포함하는데, 리세싱 후에 개구 내의 게이트 재료의 제2층의 제2 부분의 최상부 표면이 게이트 재료의 제1층의 최상부 표면과 동일한 평면상에 있지 않도록 된다. 본 방법은 게이트 재료의 제1층 위에 하드 마스크 층을 형성하는 단계가 하드 마스크 층이 500 옹스트롬 또는 그보다 큰 두께를 갖는 것에 의해 또한 특징지워지는 것에 의해 또한 특징을 갖는다. 본 방법은 게이트 재료의 제1층 위에 하드 마스크 층을 형성하는 단계가 하드 마스크 층이 질화물 층인 것에 의해 또한 특징지워지는 것에 의해 또한 특징을 갖는다. 본 방법은 하드 마스크 층 위에 놓여 있는 전하 저장층의 일부분과 게이트 재료의 제2층의 일부분을 제거하는 단계가 CMP를 수행하여 하드 마스크 층 위에 놓여 있는 전하 저장층의 일부분과 게이트 재료의 제2층의 일부분을 제거하는 것에 의해 또한 특징지워지는 것에 의해 또한 특징을 갖는다. 본 방법은 전하 저장층을 형성하는 단계가 전하 저장층이 나노크리스털들을 포함하는 것에 의해 또한 특징지워진다는 것에 또한 특징을 갖는다. 본 방법은 게이트 재료의 제2층을 전하 저장층 위에 형성하는 단계가 게이트재료의 제2층이 5000 옹스트롬 또는 그보다 큰 두께를 갖는 게이트 재료의 제2층에 의해 또한 특징지워지는 것에 또한 특징을 갖는다.
반도체 구조를 형성하기 위한 방법이 또한 설명된다. 본 방법은 반도체 구조 위에 게이트 재료의 제1층을 형성하는 단계를 포함한다. 본 방법은 하드 마스크 층 및 게이트 재료의 제1층을 통해서 개구를 형성하는 단계를 또한 포함한다. 본 방법은 하드 마스크 층 위에 및 개구 내에 전하 저장층을 형성하는 단계를 포함한다. 본 방법은 전하 저장층 위에 게이트 재료의 제2층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 게이트 재료의 제2층의 두께는 적어도 게이트 재료의 제1층과 하드 마스크 층의 총 두께만큼 된다. 본 방법은 하드 마스크층 위에 놓여 있는 전하 저장층의 일부분 및 게이트 재료의 제2층의 일부분을 제거하는 단계를 더 포함하고, 이 제거하는 단계는 하드 마스크 층을 정지 층으로서 사용하고, 게이트 재료의 제2층의 제2 부분은 개구 내에 남아 있게 된다. 본 방법은 개구 내에 게이트 재료의 제2층의 제2 부분을 리세싱하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 하드 마스크 층 위에 및 개구 내의 게이트 재료의 제2층의 제2 부분 위에 패터닝된 마스킹 층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 패터닝된 마스킹 층은 제1 비트 셀과 제2 비트 셀 양자를 정의한다. 본 방법은 패터닝된 마스킹 층을 이용하여 제1 비트 셀 및 제2 비트 셀을 형성하는 단계를 포함하고, 제1 비트 셀 및 제2 비트 셀의 각각은 게이트 재료의 제1층으로부터 만들어진 선택 게이트와 게이트 재료의 제2층으로부터 만들어진 제어 게이트를 포함한다. 본 방법은, 하드 마스크 층 위에 놓여 있는 전하 저장층의 일부분과 게이트 재료의 제2층의 일부분을 제거하는 단계가 CMP를 수행하여 하드 마스크 층 위에 놓여 있는 전하 저장층의 일부분과 게이트 재료의 제2층의 일부분을 제거하는 것에 의해 또한 특징지워진다는 데에 또한 특징을 갖는다. 본 방법은 패터닝된 마스킹 층을 형성하는 단계가 패터닝된 마스킹 층이 로직 트랜지스터의 게이트를 또한 규정하는 것에 의해 또한 특징지워지는 데에 또한 특징을 가지며, 본 방법은 패터닝된 마스킹 층을 이용하여 로직 트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계를 더 포함하고, 로직 트랜지스터의 게이트는 게이트 재료의 제1층으로부터 만들어진다. 본 방법은 전하 저장층 위에 게이트 재료의 제2층을 형성하는 단계가 5000 옹스트롬 또는 그보다 큰 두께를 갖는 게이트 재료의 제2층에 의해 또한 특징지워진다는 데에 또한 특징을 갖는다.
본 발명이 특정 실시예들을 참조하여 여기 설명되었지만, 여러가지의 변경들 및 변화들이(그 일부는 이미 설명됨) 이하의 청구범위에서 제시된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 이루어질 수 있다. 예를 들어 CMP 공정은 질화물 층(20)으로 폴리실리콘 층(26)을 평탄화하는 것으로 설명되었으나, 에칭 백 공정이 이를 달성하기 위한 대안이 될 수 있다. 폴리실리콘이 게이트 재료로서 설명되었는데, 높은 K 유전체 상의 금속 게이트가 또한 사용될 수 있다. 그에 따라, 명세서 및 도면은 제한적의 의미라기보다는 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 모든 그런 변형들이 본 발명 범위 내에 포함되는 것으로 의도된 것이다. 특정 실시예들에 대하여 여기 설명된 모든 효과들, 이점들, 또는 문제에 대한 해법들은 임의의 또는 모든 청구범위의 중요한, 요구되는 또는 근본적 구성으로서 해석되도록 의도한 것은 아니다.
더욱이, 여기 사용하는 바대로의 "한(a,an)"은 하나 또는 하나보다 많은 것으로서 정의된다. 또한, 청구항에서 "적어도 하나의" 및 "하나 이상의"와 같은 도입구들의 사용은, 비한정적 용어인 "한"을 이용한 또 다른 청구항 구성요소의 도입이, 동일한 청구항이 "하나 이상의" 또는 "적어도 하나의"와 같은 도입구들 및 "한"과 같은 비한정적 용어를 포함하는 때에도, 그렇게 도입된 청구항의 구성요소를 포함하는 임의의 특정 청구항을 단 하나의 그런 구성요소를 포함하는 발명들에 국한시킨다는 것을 함축한다고 해석해서는 안 된다. 동일한 점이 한정적 용어들의 사용에 대해서도 성립한다.
다르게 언급되지 않는 한, "제1" 및 "제2 "와 같은 용어들은 이런 용어들이 기술하는 구성요소들 간을 임의로 구별하는 데에 사용된다. 따라서, 이런 용어들은 이런 구성 요소들의 시간적 우선 순위 또는 다른 우선 순위를 반드시 나타내는 것은 아니다.
Claims (20)
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- 반도체 구조를 형성하기 위한 방법으로서,
반도체 기판 위에 게이트 재료의 제1층을 형성하는 단계와,
상기 게이트 재료의 제1층 위에 하드 마스크 층을 형성하는 단계와,
상기 하드 마스크 층 및 상기 게이트 재료의 제1층을 통해 개구를 형성하는 단계와,
상기 하드 마스크 층 위에 그리고 상기 개구 내에 전하 저장층을 형성하는 단계와,
상기 전하 저장층 위에 게이트 재료의 제2층을 형성하는 단계와 - 상기 게이트 재료의 제2층의 두께는 적어도 상기 게이트 재료의 제1층과 상기 하드 마스크 층의 총 두께만큼 됨-,
상기 하드 마스크 층 위에 놓여 있는 상기 전하 저장층의 일부분과 상기 게이트 재료의 제2층의 일부분을 제거하는 단계와 - 상기 제거하는 단계는 상기 하드 마스크 층을 정지 층으로서 사용하며, 상기 게이트 재료의 제2층의 제2 부분이 상기 개구 내에 남겨짐 -,
상기 하드 마스크 층 위에 그리고 상기 개구 내의 상기 게이트 재료의 제2층의 제2 부분 위에 패터닝된 마스킹 층을 형성하는 단계와 - 상기 패터닝된 마스킹 층은 제1 비트 셀, 제2 비트 셀 및 로직 트랜지스터의 게이트를 정의함 -,
상기 패터닝된 마스킹 층을 이용하여 상기 제1 비트 셀 및 상기 제2 비트 셀을 형성하는 단계와 - 상기 제1 비트 셀 및 상기 제2 비트 셀의 각각은 상기 게이트 재료의 제1층으로부터 만들어진 선택 게이트 및 상기 게이트 재료의 제2층으로부터 만들어진 제어 게이트를 포함함-,
상기 패터닝된 마스킹 층을 이용하여 상기 로직 트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계 - 상기 로직 트랜지스터의 게이트는 상기 게이트 재료의 제1층으로부터 만들어짐 -
를 포함하는 반도체 구조의 형성 방법. - 제10항에 있어서,
상기 하드 마스크 층 위에 놓여 있는 상기 전하 저장층의 일부분과 상기 게이트 재료의 제2층의 일부분을 제거하는 단계 이후 및
상기 하드 마스크 층 위에 그리고 상기 개구 내의 상기 게이트 재료의 제2층의 제2 부분 위에 패터닝된 마스킹 층을 형성하는 단계 이전에
상기 개구 내의 상기 게이트 재료의 제2층의 제2 부분을 리세싱하여, 상기 리세싱 후에 상기 개구 내의 상기 게이트 재료의 제2층의 제2 부분의 최상부 표면이 상기 게이트 재료의 제1층의 최상부 표면과 동일한 평면상에 있지 않도록 하는 단계를 더 포함하는 반도체 구조 형성 방법. - 제10항에 있어서, 상기 게이트 재료의 제1층 위에 상기 하드 마스크 층을 형성하는 단계는 상기 하드 마스크 층이 500 내지 1500 옹스트롬의 두께를 갖는 것에 의해 또한 특징지워지는 반도체 구조 형성 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 게이트 재료의 제1층 위에 상기 하드 마스크 층을 형성하는 단계는 상기 하드 마스크 층이 질화물 층인 것에 의해 또한 특징지워지는 반도체 구조 형성 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 하드 마스크 층 위에 놓여 있는 상기 전하 저장층의 일부분과 상기 게이트 재료의 제2층의 일부분을 제거하는 단계는 CMP(chemical-mechanical polish)를 수행하여 상기 하드 마스크 층 위에 놓여 있는 상기 전하 저장층의 일부분과 상기 게이트 재료의 제2층의 일부분을 제거하는 것에 의해 또한 특징지워지는 반도체 구조 형성 방법.
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- 제10항에 있어서, 상기 게이트 재료의 제2층을 상기 전하 저장층 위에 형성하는 단계는 상기 게이트 재료의 제2층이 2800 내지 5000 옹스트롬의 두께를 갖는 것에 의해 또한 특징지워지는 반도체 구조 형성 방법.
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