KR20010065305A - Method of manufacturing a flash memory device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플래쉬 메모리 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 셀(cell) 영역 및 주변(peri)영역 간에 단차를 해소 할 수 있는 플래쉬 메모리 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a flash memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a flash memory device capable of eliminating a step between a cell region and a peri region.
일반적인 플래쉬 메모리 소자 제조공정에서 셀 영역과 주변 영역간에는 서로다른 구조의 차이에 의해 후속 공정 후 단차가 발생한다.In a typical flash memory device manufacturing process, a difference occurs after a subsequent process due to a difference in structure between a cell region and a peripheral region.
종래 플래쉬 메모리 소자의 제조방법을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a method of manufacturing a conventional flash memory device is as follows.
도 1a 내지 도 1c는 종래 플래쉬 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views of devices for explaining a method of manufacturing a conventional flash memory device.
도 1a를 참조하면, 반도체 기판(10)에 셀 영역 및 주변영역을 정의한 후 게이트 산화막(11), 제 1 폴리실리콘막(12)을 형성한 다음, 플로팅 게이트 마스크를 이용한 식각공정을 실시하고, 전체 상부면에 ONO막(13) 및 제 2 폴리실리콘막(14)을 순차적으로 증착한 후 셀 영역에 감광막 패턴(15)을 형성한 다음 감광막 패턴(15)을 마스크로 이용한 식각공정으로 주변영역의 제 2 폴리실릴콘막(14) 및 ONO막(13)을 제거한다.Referring to FIG. 1A, after the cell region and the peripheral region are defined in the semiconductor substrate 10, the gate oxide layer 11 and the first polysilicon layer 12 are formed, and an etching process using a floating gate mask is performed. The ONO film 13 and the second polysilicon film 14 are sequentially deposited on the entire upper surface, the photoresist pattern 15 is formed in the cell region, and then the peripheral region is etched using the photoresist pattern 15 as a mask. The second polysilicon film 14 and the ONO film 13 are removed.
도 1b를 참조하면, 감광막 패턴(15)를 제거한 후 게이트 마스크(16)를 형성한다.Referring to FIG. 1B, the gate mask 16 is formed after removing the photoresist pattern 15.
도 1c를 참조하면, 게이트 마스크(16)를 이용한 식각공정으로 게이트 전극(17)을 형성한 후 게이트 마스크(16)를 제거한다.Referring to FIG. 1C, after the gate electrode 17 is formed by an etching process using the gate mask 16, the gate mask 16 is removed.
상기에서, 셀영역의 게이트 전극(17)에서 제 1 폴리실리콘막(12)은 플래쉬 메모리소자의 플로팅 게이트가 되고, 제 2 폴리실리콘막(14)은 플래쉬 메모리 소자의 콘트롤 게이트가 된다.In the above, in the gate electrode 17 of the cell region, the first polysilicon film 12 becomes a floating gate of the flash memory device, and the second polysilicon film 14 becomes a control gate of the flash memory device.
그후, 후속 소오스/드레인 이온 주입공정으로 접합부를 형성하여 셀 영역에 플래쉬 메모리 소자를 형성하고, 주변영역에 트랜지스터를 형성한다.A junction is then formed by a subsequent source / drain ion implantation process to form a flash memory device in the cell region and a transistor in the peripheral region.
도 2는 종래 플래쉬 메모리 소자를 형성한 후 후속공정인 PSG막, BPSG막 등의 층간절연막을 형성한 상태의 단면 사진이다.2 is a cross-sectional photograph of a state in which an interlayer insulating film such as a PSG film or a BPSG film, which is a subsequent process, is formed after the conventional flash memory device is formed.
상술한 바와같이, 종래 셀영역과 주변영역의 단차의 높이는 1000 내지 1500Å 정도의 차이가 나는데, 후속 공정의 스페이서, PSG, BPSG막 등이 증착되는 공정을 지나면서 평탄화 정도를 나타내는 도 2 사진의 β 값은 약 70。 정도가 되며, 셀영역과 주변영역의 최종 단차를 나타내는 도 2 사진의 d 값은 약 4000Å 정도가 된다. 이와같이 셀영역과 주변영역의 단차는 후속 금속 콘택 마스크 및 식각공정시 공정을 불안정하게 하고, 패턴간 브리지(bridge) 및 쇼트(short)가 발생하여 소자의 패일(fail)의 원인이 된다.As described above, the height of the step difference between the conventional cell region and the peripheral region is about 1000 to 1500 차이, and the β of FIG. 2 shows the degree of planarization as the spacer, PSG, BPSG film, etc. of the subsequent process are deposited. The value is about 70 °, and the d value in the picture in FIG. 2 showing the final step between the cell area and the peripheral area is about 4000 mW. As such, the step difference between the cell region and the peripheral region may cause an unstable process during subsequent metal contact masks and etching processes, and bridges and shorts between patterns may occur, causing a device to fail.
따라서, 본 발명은 플래쉬 메모리 소자 제조공정에서 셀영역과 주변영역 간의 단차를 최소화하여 안정된 후속공정을 실시할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of performing a stable subsequent process by minimizing a step between a cell region and a peripheral region in a flash memory device manufacturing process.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조방법은 반도체 기판에 셀 영역 및 주변영역을 정의한 후 상기 반도체 기판 상에 완충산화막 및 게이트 마스크를 순차적을 형성하는 단계; 게이트 마스크를 이용한 식각공정으로 상기 셀영역 및 주변영역에 반도체 기판이 노출되도록 트랜치를 형성하는 단계; 전체상부면에 게이트 산화막, 제 1 폴리실리콘막 및 ONO막을 순차적으로 증착하는 단계; 주변영역만 개방되도록 식각방지 마스크를 형성한 후 주변 영역의 상기 ONO막을 제거하고, 상기 식각방지 마스크을 제거하는 단계; 전체 상부면에 제 2 폴리실리콘막을 증착한 후 상기 완충산화막이 노출되도록 전면식각공정을 실시하여 상기 트랜치 내부에 게이트 전극을 형성하는 단계; 및 소오스/드레인 접합부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a semiconductor device, the method including: sequentially forming a cell region and a peripheral region on a semiconductor substrate, and sequentially forming a buffer oxide film and a gate mask on the semiconductor substrate; Forming a trench to expose a semiconductor substrate in the cell region and the peripheral region by an etching process using a gate mask; Sequentially depositing a gate oxide film, a first polysilicon film, and an ONO film on the entire upper surface; Forming an etch mask to open only a peripheral area, and then removing the ONO film in the peripheral area and removing the etch mask; Forming a gate electrode in the trench by depositing a second polysilicon layer on the entire upper surface and performing a front side etching process to expose the buffer oxide layer; And forming a source / drain junction.
도 1a 내지 도 1c는 종래 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.1A to 1C are cross-sectional views of a device for explaining a method of manufacturing a conventional flash memory device.
도 2는 종래 플래쉬 메모리 소자를 형성한 후 후속공정을 실시한 상태의 단면 사진.Figure 2 is a cross-sectional photograph of a state following a subsequent process after forming a conventional flash memory device.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 소자의 단며도.3A to 3F are schematic views of a device for explaining a method of manufacturing a flash memory device according to the present invention.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호 설명〉<Description of Signs of Major Parts of Drawings>
10 및 30 : 반도체 기판 11 및 34 : 게이트 산화막10 and 30: semiconductor substrate 11 and 34: gate oxide film
12 및 35 : 제 1 폴리실리콘막 13 및 36: ONO막12 and 35: first polysilicon film 13 and 36: ONO film
14 및 37 : 제 2 폴리실리콘막 16 및 32: 게이트 마스크14 and 37: second polysilicon films 16 and 32: gate mask
17 및 38 : 게이트 전극 31 : 완충산화막17 and 38: gate electrode 31: buffer oxide film
37 : 식각방지 마스크37: anti-etch mask
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.3A to 3F are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a flash memory device according to the present invention.
도 3a를 참조하면, 반도체 기판(30)에 셀 영역 및 주변영역을 정의한 후 반도체 기판(30) 상에 완충산화막(31)을 형성하고, 완충산화막(31) 상부면에 게이트 마스크(32)를 형성한다.Referring to FIG. 3A, after the cell region and the peripheral region are defined in the semiconductor substrate 30, the buffer oxide film 31 is formed on the semiconductor substrate 30, and the gate mask 32 is formed on the upper surface of the buffer oxide film 31. Form.
상기에서, 완충산화막(31)은 PSG막 또는 BPSG막으로 3000 내지 5000Å 두께로 형성한다.In the above, the buffer oxide film 31 is formed of a PSG film or a BPSG film to a thickness of 3000 to 5000 Å.
도 3b를 참조하면, 게이트 마스크(32)를 이용한 식각공정으로 셀영역 및 주변영역에 반도체 기판(30)이 노출되도록 트랜치(trench;33)를 형성한다.Referring to FIG. 3B, a trench 33 is formed to expose the semiconductor substrate 30 in the cell region and the peripheral region by an etching process using the gate mask 32.
도 3c를 참조하면, 전체상부면에 게이트 산화막(34), 제 1 폴리실리콘막 (35) 및 ONO막(36)을 순차적으로 적층한다.Referring to FIG. 3C, the gate oxide film 34, the first polysilicon film 35, and the ONO film 36 are sequentially stacked on the entire upper surface.
도 3d를 참조하면, 주변영역만 개방되도록 식각방지 마스크(37)를 형성한 후 주변 영역의 ONO막(36)을 제거한다.Referring to FIG. 3D, after forming the etch stop mask 37 to open only the peripheral region, the ONO layer 36 of the peripheral region is removed.
도 3e를 참조하면, 식각방지 마스크(37)을 제거한 후 전체 상부면에 제 2 폴리실리콘막(37)을 증착한다.Referring to FIG. 3E, the second polysilicon layer 37 is deposited on the entire upper surface after removing the etch stop mask 37.
도 3f를 참조하면, 완충산화막(31)이 노출되도록 전면식각공정을 실시하여 셀영역 및 주변영역의 트랜치(33) 내부에 게이트 전극(38)을 형성한다.Referring to FIG. 3F, the gate electrode 38 is formed in the trench 33 in the cell region and the peripheral region by performing an entire surface etching process to expose the buffer oxide film 31.
상기에서, 셀영역의 게이트 전극(38)에서 제 1 폴리실리콘막(35)은 플래쉬 메모리소자의 플로팅 게이트가 되고, 제 2 폴리실리콘막(37)은 플래쉬 메모리 소자의 콘트롤 게이트가 된다. 또한, 플로팅 게이트인 제 1 폴리실리콘막(35)이 콘트롤 게이트인 제 2 폴리실리콘막(37)을 감싸는 구조가 되어 ONO 커플링 비(coupling ratio)를 증가시킨다.In the above, in the gate electrode 38 of the cell region, the first polysilicon film 35 becomes a floating gate of the flash memory device, and the second polysilicon film 37 becomes a control gate of the flash memory device. In addition, the first polysilicon film 35 serving as the floating gate may have a structure surrounding the second polysilicon film 37 serving as the control gate, thereby increasing the ONO coupling ratio.
그후, 소오스/드레인 이온주입공정으로 접합부를 형성하여 플래쉬 메모리 소자를 형성한다.After that, a junction portion is formed by a source / drain ion implantation process to form a flash memory device.
상술한 바와 같이, 본 발명은 셀 영역과 주변 영역의 상이한 구조로 인한 단차를 제거하여 평탄화함으로써 후속 공정시 패턴간 브리지 및 쇼트 되는 문제를 개선하여 소자의 패일(fail)을 감소 시킨다. 또한, 플로팅 게이트가 콘트롤 게이트를 감싸는 구조이므로 ONO 커플링비를 증가시켜 저전압 구동소자에 유리하고, 완충산화막이 게이트 전극을 감싸고 있기 때문에 종래 게이트 전극을 정의하기 위한 자기정렬식각공정에 의한 기판 및 게이트 산화막의 손상을 근원적으로 방지하여 게이트 산화막의 전하 손실을 방지하므로 소자의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.As described above, the present invention eliminates the step difference caused by the different structure of the cell region and the peripheral region to planarize, thereby improving the problem of bridges and shorts between patterns in subsequent processes, thereby reducing the device failure. In addition, since the floating gate surrounds the control gate, the ONO coupling ratio is increased, which is advantageous for low voltage driving devices. Since the buffer oxide film surrounds the gate electrode, the substrate and the gate oxide film are formed by a self-aligned etching process to define the gate electrode. By preventing the damage of the gate oxide to prevent the charge loss of the gate oxide film has the effect of improving the reliability of the device.
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KR1019990065178A KR20010065305A (en) | 1999-12-29 | 1999-12-29 | Method of manufacturing a flash memory device |
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KR100397176B1 (en) * | 2001-07-26 | 2003-09-06 | 삼성전자주식회사 | Method of planarizing non-volatile memory device |
KR100555280B1 (en) * | 2003-09-25 | 2006-03-03 | 산요덴키가부시키가이샤 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR100567070B1 (en) * | 2004-12-20 | 2006-04-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming isolation layer in semiconductor device |
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1999
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