KR20020094505A - Nonvolatile Memory Device and Method Of Fabricating The Same - Google Patents
Nonvolatile Memory Device and Method Of Fabricating The Same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20020094505A KR20020094505A KR1020010032769A KR20010032769A KR20020094505A KR 20020094505 A KR20020094505 A KR 20020094505A KR 1020010032769 A KR1020010032769 A KR 1020010032769A KR 20010032769 A KR20010032769 A KR 20010032769A KR 20020094505 A KR20020094505 A KR 20020094505A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film
- conductive layer
- layer pattern
- pattern
- active region
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 49
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 44
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 42
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 12
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 abstract description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 2
- 241000293849 Cordylanthus Species 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep 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
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66833—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a charge trapping gate insulator, e.g. MNOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/792—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with charge trapping gate insulator, e.g. MNOS-memory transistors
Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 비휘발성 메모리 소자 및 그 제조방법에 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 device and a method for manufacturing the same.
비휘발성 메모리는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 그중 하나가 SONOS (silicon-oxide-nitride-oxide-semiconductor) 구조의 비휘발성 메모리이다.The nonvolatile memory may be formed in various structures, one of which is a nonvolatile memory having a silicon-oxide-nitride-oxide-semiconductor (SONOS) structure.
도 1은 종래기술에 따른 SONOS 구조의 비휘발성 메모리 소자를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a nonvolatile memory device having a SONOS structure according to the prior art.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(10)에 소자활성영역을 한정하는 소자분리막 패턴(도시하지않음)이 배치된다. 상기 소자활성영역을 가로질러 터널산화막(20), 질화막(30), 블로킹산화막(40) 및 게이트도전막 패턴(50)이 차례로 적층된 게이트패턴 (90)이 배치된다. 또한 상기 게이트패턴(90)들 사이의 소자활성영역은 노출된다.Referring to FIG. 1, an isolation layer pattern (not shown) defining an element active region is disposed on a semiconductor substrate 10. A gate pattern 90 in which the tunnel oxide film 20, the nitride film 30, the blocking oxide film 40, and the gate conductive film pattern 50 are sequentially stacked is disposed across the device active region. In addition, the device active region between the gate patterns 90 is exposed.
상기 SONOS 구조의 비휘발성 메모리에서 전하는 상기 게이트도전막 패턴(50)과 상기 반도체기판(10) 사이의 전압차에 의해, 상기 터널산화막(20)을 통과하여 상기 질화막(30)에 주입 또는 방출된다. 상기 질화막(30)에 주입 또는 방출된 전하는 셀의 문턱전압을 변화시키게 되고, 이것이 SONOS 구조 메모리의 동작원리이다. 상기 블로킹산화막(40)은 상기 게이트도전막 패턴(50)으로부터 상기 질화막(30)으로의 전하 흐름을 방지한다.The charge in the nonvolatile memory of the SONOS structure is injected or discharged into the nitride film 30 through the tunnel oxide film 20 by the voltage difference between the gate conductive film pattern 50 and the semiconductor substrate 10. . The charge injected or discharged into the nitride film 30 changes the threshold voltage of the cell, which is the operation principle of the SONOS structure memory. The blocking oxide layer 40 prevents charge flow from the gate conductive layer pattern 50 to the nitride layer 30.
상기 SONOS 구조의 비휘발성 메모리는 도전성 물질로 부유게이트를 구성하는 일반적인 플래시 메모리와 비교할때, 상기 절연성의 질화막(30)을 사용하는 것을 특징으로 한다. 이로인해 부유게이트 형성공정이 필요하지 않기때문에, 수직방향의 높이가 낮아지며 제조공정이 단순해지는 장점이 있다.The non-volatile memory of the SONOS structure is characterized in that the insulating nitride film 30 is used as compared with a general flash memory constituting a floating gate of a conductive material. This eliminates the need for a floating gate forming process, which results in a lower vertical height and a simplified manufacturing process.
상기 게이트 패턴(90)을 형성하는 과정에서 발생되는 식각 손상을 치유하기 위해, 열산화공정을 진행하여 상기 게이트도전막 패턴(50)의 측벽에 측벽열산화막(60)을 형성한다. 이때, 상기 게이트패턴들(90) 사이의 소자활성영역및 상기 터널산화막(20)의 측벽이 노출되므로, 상기 열산화 공정에 의해 상기 터널산화막(20)의 가장자리가 두꺼워지는 버즈빅(bird's beak) 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상은 소자의 동작 속도 및 내구성 등을 악화시키고, 셀 문턱전압의 분포를 넓게 만드는 결과를 초래한다.In order to cure the etching damage generated in the process of forming the gate pattern 90, a thermal oxidation process is performed to form a sidewall thermal oxide layer 60 on sidewalls of the gate conductive layer pattern 50. In this case, since the device active region between the gate patterns 90 and the sidewalls of the tunnel oxide film 20 are exposed, the edge of the tunnel oxide film 20 is thickened by bird's beak by the thermal oxidation process. The phenomenon occurs. This phenomenon deteriorates the operation speed and durability of the device and results in widening the cell threshold voltage distribution.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 게이트도전막 패턴 하부에 균일한 터널산화막을 갖는 SONOS 구조의 비휘발성 메모리 소자를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a nonvolatile memory device having a SONOS structure having a uniform tunnel oxide film under a gate conductive film pattern.
본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는 게이트도전막 패턴 하부의 터널산화막이 균일한 두께를 갖도록 하는 SONOS 구조의 비휘발성 메모리 소자의 형성 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of forming a nonvolatile memory device having a SONOS structure in which a tunnel oxide layer under a gate conductive layer pattern has a uniform thickness.
도 1 은 종래 기술에 따른 비휘발성 메모리 소자를 나타내는 단면도들이다.1 is a cross-sectional view illustrating a nonvolatile memory device according to the prior art.
도 2는 일반적인 비휘발성 메모리의 평면도이다.2 is a plan view of a general nonvolatile memory.
도 3a, 도 4a, 도 3b 및 도 4b는 본발명의 바람직한 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.3A, 4A, 3B, and 4B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5a, 도 6a, 도 5b 및 도 6b는 본발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.5A, 6A, 5B, and 6B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 7 및 도 8는 본발명에 따른 비휘발성 메모리 소자를 나타내는 사시도들이다.7 and 8 are perspective views illustrating a nonvolatile memory device according to the present invention.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 게이트도전막 패턴 사이에 질화막을 갖는 비휘발성 메모리 소자를 제공한다. 이 비휘발성 메모리 소자는 반도체기판에 형성되어 소자활성영역을 한정하는 소자분리막 패턴, 상기 소자활성영역 및 상기 소자분리막 패턴의 상부를 가로지르는 게이트도전막 패턴 및 상기 게이트도전막 패턴 및 상기 소자활성영역 사이에 차례로 적층된 터널산화막, 질화막 및 블로킹산화막을 포함한다. 상기 게이트도전막 패턴들 사이의 소자활성영역은 적어도 상기 터널산화막 및 상기 질화막이 연장된 물질막들에 의해 덮여지는 특징을 가진다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a nonvolatile memory device having a nitride film between the gate conductive film pattern. The nonvolatile memory device is formed on a semiconductor substrate to define a device isolation layer pattern defining a device active region, a gate conductive layer pattern crossing the upper portion of the device active region and the device isolation layer pattern, the gate conductive layer pattern and the device active region. It includes a tunnel oxide film, a nitride film and a blocking oxide film sequentially stacked between them. The device active region between the gate conductive layer patterns may be covered by at least the tunnel oxide layer and the nitride layer.
상기 게이트도전막 패턴들 사이의 상기 소자분리막 패턴은 적어도 상기 터널산화막 및 상기 질화막이 연장된 물질막들에 의해 덮여진다.The device isolation layer pattern between the gate conductive layer patterns is covered by at least the tunnel oxide layer and the material layers extending from the nitride layer.
상기 게이트도전막 패턴은 상기 소자활성영역 및 상기 소자분리막 패턴을 가로지르는 제 2 도전막 패턴과 상기 제 2 도전막 패턴 및 상기 블로킹산화막 사이에 개재되는 제 1 도전막 패턴으로 구성될 수도 있다. 이때, 상기 소자분리막 패턴은 상기 제 2 도전막 패턴과 직접적으로 접촉하는 특징을 갖는다.The gate conductive layer pattern may include a second conductive layer pattern crossing the device active region and the isolation layer pattern, and a first conductive layer pattern interposed between the second conductive layer pattern and the blocking oxide layer. In this case, the device isolation layer pattern is in direct contact with the second conductive layer pattern.
상기한 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 게이트도전막 패턴 사이에 적어도 질화막이 남도록 하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법을 제공한다. 그 제조방법은 반도체기판에 소자활성영역을 한정하는 소자분리막 패턴을 형성하는 것을 포함한다. 상기 소자분리막 패턴을 포함하는 반도체기판 전면에 터널산화막, 질화막 및 블로킹산화막을 차례로 형성한다. 상기 블로킹산화막을 포함하는 반도체기판 전면에 게이트도전막을 형성하고, 상기 게이트도전막을 식각하여 상기 소자활성영역을 가로지르는 게이트도전막 패턴을 형성한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a method of manufacturing a nonvolatile memory device such that at least a nitride film remains between gate conductive film patterns. The manufacturing method includes forming a device isolation film pattern defining a device active region on a semiconductor substrate. A tunnel oxide film, a nitride film, and a blocking oxide film are sequentially formed on the entire surface of the semiconductor substrate including the device isolation layer pattern. A gate conductive film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate including the blocking oxide film, and the gate conductive film is etched to form a gate conductive film pattern crossing the device active region.
상기 게이트도전막 패턴을 형성하는 단계는 적어도 상기 게이트도전막 패턴들 사이의 상기 터널산화막 및 상기 질화막이 잔존하도록 식각하는 것을 특징으로 한다. 상기 게이트도전막 패턴의 측벽에 측벽열산화막을 더 형성할 수도 있다.The forming of the gate conductive layer pattern may include etching the tunnel oxide layer and the nitride layer between at least the gate conductive layer patterns. A sidewall thermal oxide layer may be further formed on sidewalls of the gate conductive layer pattern.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 자기정렬 트렌치 기술을 사용하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 반도체기판 상에 터널산화막, 질화막, 블로킹산화막, 제 1 도전막 및 연마저지막을 적층한 후, 이들 층을 연속적으로 식각하여 상기 반도체기판에 트렌치 영역을 형성하는 것을 포함한다. 상기 트렌치 영역 내에 소자분리막 패턴을 형성한다. 상기 연마저지막을 제거하고, 그 결과물 전면에 제 2 도전막을 형성한다. 그 후, 상기 제 2 도전막 및 상기 제 1 도전막을 연속적으로 패터닝하여, 상기 소자활성영역을 가로지르는 제 2 도전막 패턴을 형성함과 동시에 상기 제 2 도전막 패턴 및 블로킹산화막 사이에 개재된 제 1 도전막 패턴을 형성한다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a nonvolatile memory device using a self-aligned trench technique is provided. The method includes laminating a tunnel oxide film, a nitride film, a blocking oxide film, a first conductive film and an abrasive blocking film on a semiconductor substrate, and subsequently etching these layers to form trench regions in the semiconductor substrate. An isolation layer pattern is formed in the trench region. The polishing blocking film is removed, and a second conductive film is formed on the entire surface of the resultant product. Thereafter, the second conductive film and the first conductive film are successively patterned to form a second conductive film pattern that crosses the device active region, and simultaneously between the second conductive film pattern and the blocking oxide film. 1 A conductive film pattern is formed.
상기 제 1 및 제 2 도전막 패턴을 형성하는 단계는 상기 제 2 도전막 패턴들 사이의 상기 소자활성영역 상에 적어도 상기 터널산화막 및 상기 질화막이 잔존하도록 식각하는 것을 특징으로 한다. 상기 제 1 및 제 2 도전막 패턴의 측벽에 측벽열산화막을 더 형성할 수도 있다.The forming of the first and second conductive layer patterns may include etching the at least the tunnel oxide layer and the nitride layer to remain on the device active region between the second conductive layer patterns. A sidewall thermal oxide film may be further formed on sidewalls of the first and second conductive film patterns.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한 층이 다른 층 또는 기판 상에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 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 but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the invention will be fully conveyed to those skilled in the art. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. If it is also mentioned that the layer is on another layer or substrate it may be formed directly on the other layer or substrate or a third layer may be interposed therebetween.
도 2는 일반적인 플래시 메모리에 대한 평면도를 나타낸다.2 is a plan view of a general flash memory.
도 2를 참조하면, 반도체기판에 소자활성영역(200)을 한정하는 소자분리막 패턴(160)이 일방향으로 배치된다. 상기 반도체기판 상에는 상기 소자활성영역(200) 및 상기 소자분리막 패턴(160)을 수직하게 가로지르는 복수개의게이트도전막 패턴(300)이 배치된다.Referring to FIG. 2, a device isolation layer pattern 160 defining a device active region 200 is disposed in one direction on a semiconductor substrate. A plurality of gate conductive film patterns 300 are disposed on the semiconductor substrate to vertically cross the device active region 200 and the device isolation layer pattern 160.
도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 3a 및 도 4a는 도 2의 1-1'에 따라 취해진 단면도들이고, 도 3b 및 도 4b는 도 2의 2-2'에 따라 취해진 단면도들이다.3A, 3B, 4A, and 4B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention. 3A and 4A are cross-sectional views taken along line 1-1 'of FIG. 2, and FIGS. 3B and 4B are cross-sectional views taken along line 2-2' of FIG.
도 3a 및 도 3b을 참조하면, 반도체기판(100)에 소자활성영역을 한정하는 소자분리막 패턴(160)을 형성한다. 상기 소자분리막 패턴(160)은 통상의 트렌치 소자분리방법에 따라 형성된다. 상기 소자분리막 패턴(160)의 상부면은 상기 소자활성영역의 상부면보다 더 높을수도 있으나, 그러한 높이의 차이는 최소화되는 것이 바람직하다.Referring to FIGS. 3A and 3B, the device isolation layer pattern 160 defining the device active region is formed on the semiconductor substrate 100. The isolation layer pattern 160 is formed according to a conventional trench isolation method. The top surface of the device isolation layer pattern 160 may be higher than the top surface of the device active region, but the difference in height is preferably minimized.
상기 소자분리막 패턴(160)을 포함하는 반도체기판 전면에 차례로 적층된 터널산화막(110), 질화막(120), 블로킹산화막(130) 및 게이트도전막(140)을 형성한다. 상기 터널산화막(110)은 두께가 20 ~ 60Å인 실리콘산화막으로 형성하고, 상기 질화막(120)은 두께가 60 ~ 100Å인 실리콘질화막으로 형성하고, 상기 블로킹산화막 (130)은 두께가 40 ~ 120Å인 실리콘산화막으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한 상기 게이트도전막(140)은 차례로 적층된 다결정실리콘막 및 실리사이드막으로 형성하는 것이 바람직하고, 이에 더하여 상기 실리사이드막 위에 실리콘질화막을 더 적층할 수도 있다.The tunnel oxide layer 110, the nitride layer 120, the blocking oxide layer 130, and the gate conductive layer 140 are sequentially formed on the entire surface of the semiconductor substrate including the device isolation layer pattern 160. The tunnel oxide film 110 is formed of a silicon oxide film having a thickness of 20 to 60 microseconds, the nitride film 120 is formed of a silicon nitride film having a thickness of 60 to 100 microseconds, and the blocking oxide film 130 has a thickness of 40 to 120 microseconds. It is preferable to form with a silicon oxide film. In addition, the gate conductive layer 140 may be formed of a polysilicon layer and a silicide layer, which are sequentially stacked. In addition, a silicon nitride layer may be further stacked on the silicide layer.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 게이트도전막(140)을 식각하여 상기 소자분리막 패턴(160)을 가로지르는 게이트도전막 패턴(300)을 형성한다. 상기 게이트도전막(140)을 식각하는 공정은 상기 게이트도전막 패턴(300) 사이에 상기 블로킹산화막(130)이 남도록 실시하는 것이 바람직하다. 경우에 따라선, 상기 블로킹산화막(130)이 식각될 수도 있으나, 이 경우에도 상기 질화막(120)은 잔존하도록 상기 식각공정을 진행해야 한다. 이를 위하여, 상기 식각공정은 실리콘산화물에 대해 높은 식각선택비를 갖는 레서피로 실시하는 것이 바람직하다.Referring to FIGS. 4A and 4B, the gate conductive layer 140 is etched to form a gate conductive layer pattern 300 that crosses the device isolation layer pattern 160. The etching of the gate conductive layer 140 may be performed such that the blocking oxide layer 130 remains between the gate conductive layer patterns 300. In some cases, the blocking oxide film 130 may be etched, but in this case, the nitride film 120 must be etched to remain. To this end, the etching process is preferably carried out with a recipe having a high etching selectivity to silicon oxide.
상기 게이트도전막 패턴(300)을 형성하기 위한 식각 공정은 이방성 식각의 방법이 바람직하다. 상기 이방성 식각 공정에 의해 상기 게이트도전막 패턴(300)의 측벽에 발생하는 손상을 치유하기 위한 열산화공정을 수행한다. 상기 열산화공정의 결과, 상기 게이트도전막 패턴(300)의 측벽에 측벽열산화막(150)이 형성된다.The etching process for forming the gate conductive layer pattern 300 is preferably an anisotropic etching method. A thermal oxidation process is performed to cure damage occurring on sidewalls of the gate conductive film pattern 300 by the anisotropic etching process. As a result of the thermal oxidation process, the sidewall thermal oxide film 150 is formed on the sidewall of the gate conductive film pattern 300.
상기 질화막(120)에 의해, 상기 게이트도전막 패턴(300)들 사이 영역에서 산소는 더이상 상기 터널산화막(110)까지 침투할 수 없게 된다. 그 결과, 종래기술에서와 같이 터널산화막(20)의 가장자리가 두꺼워지는 버즈빅 현상은 방지된다.By the nitride layer 120, oxygen may no longer penetrate to the tunnel oxide layer 110 in the region between the gate conductive layer patterns 300. As a result, as in the prior art, the buzzing phenomenon in which the edge of the tunnel oxide film 20 becomes thick is prevented.
상기 측벽열산화막(150)이 형성된 반도체기판에 대해 상기 게이트도전막 패턴(300)을 이온주입 마스크로 사용하여 불순물 주입공정을 실시한다. 그 결과, 상기 게이트도전막 패턴들(300) 사이의 소자활성영역에 접합영역(170)이 형성된다. 종래기술의 경우 상기 불순물 주입공정은 채널링등의 현상을 방지하기 위해 실리콘산화막을 상기 반도체기판 상에 더 형성한 후 진행되는 것이 일반적이나, 본 발명의 경우 상기 터널산화막(110), 상기 질화막(120) 및 상기 블로킹산화막(130)이 상기 채널링을 방지하는 역할을 하게되는 장점이 있다.An impurity implantation process is performed on the semiconductor substrate on which the sidewall thermal oxide film 150 is formed using the gate conductive film pattern 300 as an ion implantation mask. As a result, the junction region 170 is formed in the device active region between the gate conductive layer patterns 300. In the prior art, the impurity implantation process is generally performed after the silicon oxide film is further formed on the semiconductor substrate to prevent a phenomenon such as channeling. However, in the present invention, the tunnel oxide film 110 and the nitride film 120 are performed. ) And the blocking oxide film 130 may serve to prevent the channeling.
도 5a 및 도 6a는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의도 2의 1-1'에서의 단면을 나타낸다. 도 5b 및 도 6b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 도 2의 2-2'에서의 단면을 나타낸다.5A and 6A are cross-sectional views taken along line 1-1 'of FIG. 2 of a nonvolatile memory device according to another embodiment of the present invention. 5B and 6B are cross-sectional views taken along line 2-2 'of FIG. 2 of a nonvolatile memory device according to another embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 반도체기판(100) 상에 터널산화막(110), 질화막(120), 블로킹산화막(130)을 차례로 적층한다. 상기 터널산화막(110), 상기 질화막(120) 및 상기 블로킹산화막(130)은 상기 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b에서와 동일한 방법 및 물질로 형성된다. 이에 더하여, 상기 블로킹산화막(130) 상에 차례로 적층된 제 1 도전막(180) 및 연마저지막(190)을 더 형성한다. 그후, 상기 연마저지막 (190), 상기 제 1 도전막(180), 상기 블로킹산화막(130), 상기 질화막(120), 상기 터널산화막(110) 및 상기 반도체기판(100)을 차례로 식각하여, 상기 반도체기판 (100) 내에 소자활성영역을 한정하는 트렌치 영역을 형성한다.5A and 5B, a tunnel oxide film 110, a nitride film 120, and a blocking oxide film 130 are sequentially stacked on the semiconductor substrate 100. The tunnel oxide film 110, the nitride film 120 and the blocking oxide film 130 are formed of the same method and material as in FIGS. 3A, 3B, 4A, and 4B. In addition, the first conductive layer 180 and the polishing blocking layer 190 are sequentially formed on the blocking oxide layer 130. Thereafter, the polishing blocking film 190, the first conductive film 180, the blocking oxide film 130, the nitride film 120, the tunnel oxide film 110 and the semiconductor substrate 100 are sequentially etched, A trench region defining an element active region is formed in the semiconductor substrate 100.
상기 트렌치가 형성된 반도체기판 전면에 소자분리막을 형성한다. 상기 소자분리막을 전면식각하여 상기 연마저지막(190)을 노출시킴으로써, 소자분리막 패턴(161)을 형성한다. 상기 소자분리막 패턴(161)은 상기 트렌치 영역을 채우되, 상기 연마저지막(190)의 상부면까지 연장된 특징을 갖는다.An isolation layer is formed on the entire surface of the semiconductor substrate on which the trench is formed. The device isolation layer is etched entirely to expose the polishing blocking layer 190, thereby forming the device isolation layer pattern 161. The device isolation layer pattern 161 fills the trench region and extends to an upper surface of the polishing blocking layer 190.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 노출된 연마저지막(190)을 제거한 후, 그 결과물 전면에 제 2 도전막을 형성한다. 상기 제 2 도전막 및 상기 제 1 도전막(180)을 차례로 식각하여 상기 소자활성영역 및 소자분리막 패턴(161)을 가로지르는 제 2 도전막 패턴(210)을 형성한다. 이에따라, 상기 제 2 도전막 패턴(210) 및 상기 소자활성영역 사이에 섬 형태의 제 1 도전막 패턴(181)이 형성된다. 여기서 상기 제 1 도전막 패턴(181) 및 상기 제 2 도전막 패턴(210)은 게이트도전막 패턴(300)을 구성한다. 상기 식각공정 역시 상기 게이트도전막 패턴(300) 사이의 블로킹산화막이 남도록 진행하는 것이 바람직하다. 또는 적어도 상기 질화막(120)은 남도록 진행되어야 하고, 그 방법은 상기 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b에서 설명한 것과 동일하다.6A and 6B, after the exposed abrasive blocking film 190 is removed, a second conductive film is formed on the entire surface of the resultant. The second conductive layer and the first conductive layer 180 are sequentially etched to form a second conductive layer pattern 210 crossing the device active region and the device isolation layer pattern 161. Accordingly, an island-shaped first conductive film pattern 181 is formed between the second conductive film pattern 210 and the device active region. The first conductive layer pattern 181 and the second conductive layer pattern 210 constitute a gate conductive layer pattern 300. The etching process may also be performed such that the blocking oxide layer between the gate conductive layer patterns 300 remains. Or at least the nitride film 120 is to be left, and the method is the same as described with reference to FIGS. 3A, 3B, 4A, and 4B.
상기 게이트도전막 패턴(300)을 포함하는 반도체기판에 대하여 열산화공정을 진행함으로써, 상기 게이트도전막 패턴(300)의 측벽에 측벽열산화막(151)을 형성한다. 상기 열산화공정의 경우에도, 도 4a에서 설명한 바와 같이, 상기 터널산화막 (110)의 가장자리가 두꺼워지는 버즈빅 현상은 상기 질화막(120)에 의해 방지된다.By performing a thermal oxidation process on the semiconductor substrate including the gate conductive layer pattern 300, the sidewall thermal oxide layer 151 is formed on the sidewall of the gate conductive layer pattern 300. Even in the thermal oxidation process, as described with reference to FIG. 4A, the buzzing phenomenon in which the edge of the tunnel oxide film 110 becomes thick is prevented by the nitride film 120.
도 4a에서 설명한 바와 동일하게, 상기 측벽열산화막(151)이 형성된 반도체기판에 대해 불순물 주입공정을 실시하여 접합영역(170)을 형성한다.As described with reference to FIG. 4A, an impurity implantation process is performed on the semiconductor substrate on which the sidewall thermal oxide film 151 is formed to form the junction region 170.
도 7 은 도 3a, 도3b, 도4a 및 도 4b에서 설명한 방법에 따라 제작된 비휘발성 메모리 소자를 나타내는 사시도이다.FIG. 7 is a perspective view illustrating a nonvolatile memory device manufactured according to the method described with reference to FIGS. 3A, 3B, 4A, and 4B.
도 7을 참조하면, 반도체기판(100)에 소자활성영역을 한정하는 소자분리막 패턴(160)이 일방향으로 배치된다. 상기 소자분리막 패턴(160) 및 상기 소자활성영역은 차례로 적층된 터널산화막(110), 질화막(120) 및 블로킹산화막(130)에 의해 덮여진다. 상기 블로킹산화막(130) 상에는 상기 소자활성영역 및 상기 소자분리막 패턴(160)을 가로지르는 복수개의 평행한 게이트도전막 패턴(300)이 배치된다. 상기 게이트도전막 패턴(300)의 측벽은 측벽열산화막(150)에 의해 덮여진다.Referring to FIG. 7, the device isolation layer pattern 160 defining the device active region is disposed in one direction on the semiconductor substrate 100. The device isolation layer pattern 160 and the device active region are covered by the tunnel oxide layer 110, the nitride layer 120, and the blocking oxide layer 130 which are sequentially stacked. A plurality of parallel gate conductive layer patterns 300 crossing the device active region and the device isolation layer pattern 160 are disposed on the blocking oxide layer 130. Sidewalls of the gate conductive layer pattern 300 are covered by the sidewall thermal oxide layer 150.
상기 결과물에서 상기 터널산화막(110), 상기 질화막(120) 및 상기 블로킹산화막(130)은 반도체기판 전면을 덮는 특징을 갖는다. 다만, 상기 게이트도전막 패턴(300)들 사이에서는 상기 블로킹산화막(130)은 제거될 수도 있지만, 적어도 상기 질화막(120)은 잔존한다.In the resultant product, the tunnel oxide film 110, the nitride film 120, and the blocking oxide film 130 cover the entire surface of the semiconductor substrate. However, the blocking oxide layer 130 may be removed between the gate conductive layer patterns 300, but at least the nitride layer 120 remains.
상기 게이트도전막 패턴(300)은 차례로 적층된 폴리실리콘막 및 실리사이드막으로 형성되는 것이 바람직하고, 이에 더하여 상기 실리사이드막 상부에 실리콘질화막이 더 형성될 수도 있다.The gate conductive layer pattern 300 may be formed of a polysilicon layer and a silicide layer that are sequentially stacked. In addition, a silicon nitride layer may be further formed on the silicide layer.
도 8 은 상기 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b에서 설명한 방법에 따라 제작된 비휘발성 메모리 소자를 나타내는 사시도이다.8 is a perspective view illustrating a nonvolatile memory device manufactured according to the method described with reference to FIGS. 5A, 5B, 6A, and 6B.
도 8을 참조하면, 반도체기판(100)에 소자활성영역을 한정하는 소자분리막 패턴(161)이 일방향으로 배치된다. 상기 소자활성영역은 차례로 적층된 터널산화막 (110), 질화막(120) 및 블로킹산화막(130)으로 덮여진다. 상기 소자분리막 패턴(161) 상부에는 상기 소자활성영역 및 상기 소자분리막 패턴(161)을 가로지르는 제 2 도전막 패턴(210)이 배치된다.Referring to FIG. 8, the device isolation layer pattern 161 defining the device active region is disposed in one direction on the semiconductor substrate 100. The device active region is covered with the tunnel oxide film 110, the nitride film 120, and the blocking oxide film 130 which are sequentially stacked. A second conductive layer pattern 210 crossing the device active region and the device isolation layer pattern 161 is disposed on the device isolation layer pattern 161.
상기 제 2 도전막 패턴(210)과 상기 소자활성영역이 교차하는 영역에는 제 1 도전막 패턴(181)이 배치되는데, 상기 제 1 도전막 패턴(181)은 상기 제 2 도전막 패턴(210)과 상기 블로킹산화막(130) 사이에 개재된다. 또한 상기 소자분리막 패턴(161)은 적어도 상기 제 1 도전막 패턴(181)의 상부면까지 연장된다. 그 결과, 상기 제 2 도전막 패턴(210)은 상기 제 1 도전막 패턴(181) 및 상기 소자분리막 패턴(161)의 상부면을 덮게 된다. 상기 제 1 도전막 패턴(181) 및 상기 제 2 도전막 패턴(210)의 측벽에는 측벽열산화막(151)이 형성된다.A first conductive layer pattern 181 is disposed in an area where the second conductive layer pattern 210 and the device active region cross each other, and the first conductive layer pattern 181 is the second conductive layer pattern 210. And interposed between the blocking oxide film 130. In addition, the device isolation layer pattern 161 extends to at least an upper surface of the first conductive layer pattern 181. As a result, the second conductive layer pattern 210 covers upper surfaces of the first conductive layer pattern 181 and the device isolation layer pattern 161. Sidewall thermal oxide layers 151 are formed on sidewalls of the first conductive layer pattern 181 and the second conductive layer pattern 210.
상기 제 1 도전막 패턴(181)은 폴리실리콘으로 형성되는 것이 바람직하고,상기 제 2 도전막 패턴(210)은 차례로 적층된 폴리실리콘 및 실리사이드로 형성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 제 2 도전막 패턴(210)은 그 상부에 실리콘질화막을 더 포함할 수도 있다. 여기서 상기 제 1 도전막 패턴(181) 및 상기 제 2 도전막 패턴(210)은 게이트도전막 패턴(300)을 구성한다.The first conductive layer pattern 181 may be formed of polysilicon, and the second conductive layer pattern 210 may be formed of polysilicon and silicide that are sequentially stacked. In addition, the second conductive layer pattern 210 may further include a silicon nitride layer thereon. The first conductive layer pattern 181 and the second conductive layer pattern 210 constitute a gate conductive layer pattern 300.
상기 결과물을 상기 도 7에서 설명한 구조와 비교한다면, 상기 소자활성영역 상에 차례로 적층된 상기 터널산화막(110), 상기 질화막(120) 및 상기 블로킹절연막 (130)은 상기 제 1 도전막 패턴(181)의 상부면까지 연장된 상기 소자분리막 패턴(161)에 의해 한정되는 특징을 가진다. 또한 도 7에서와 마찬가지로 상기 제 2 도전막 패턴(210) 사이에서 상기 터널산화막(110)은 상기 질화막(120) 및 상기 블로킹산화막(130)에 의해 덮여지거나 상기 질화막(120)에 의해서만 덮여지는 특징을 갖는다.When the result is compared with the structure described with reference to FIG. 7, the tunnel oxide layer 110, the nitride layer 120, and the blocking insulating layer 130 are sequentially stacked on the device active region. ) Is defined by the device isolation layer pattern 161 extending to the upper surface of the substrate. In addition, as in FIG. 7, the tunnel oxide film 110 is covered by the nitride film 120 and the blocking oxide film 130 or is covered only by the nitride film 120 between the second conductive film patterns 210. Has
본 발명은 소자활성영역이 터널산화막, 질화막 및 블로킹산화막에 의해 덮인 SONOS 구조의 비휘발성 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공하여, 게이트 패턴을 형성한 후에 실시하는 열산화공정에서 게이트도전막 패턴 하부의 터널산화막이 두꺼워지는 현상을 방지할 수 있다. 그 결과, 소자의 동작 속도, 소자의 안정성 및 셀 문턱전압의 균일성 등의 특성이 향상된다.The present invention provides a non-volatile memory device having a SONOS structure covered with a tunnel oxide film, a nitride film and a blocking oxide film, and a method of manufacturing the same, wherein the device active region is formed under the gate conductive film pattern in a thermal oxidation process performed after the gate pattern is formed. The thickening of the tunnel oxide film can be prevented. As a result, characteristics such as the operating speed of the device, the stability of the device, and the uniformity of the cell threshold voltage are improved.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020010032769A KR100816745B1 (en) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | Nonvolatile Memory Device and Method Of Fabricating The Same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020010032769A KR100816745B1 (en) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | Nonvolatile Memory Device and Method Of Fabricating The Same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20020094505A true KR20020094505A (en) | 2002-12-18 |
KR100816745B1 KR100816745B1 (en) | 2008-03-25 |
Family
ID=27708704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020010032769A KR100816745B1 (en) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | Nonvolatile Memory Device and Method Of Fabricating The Same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100816745B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6995424B2 (en) * | 2003-01-10 | 2006-02-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Non-volatile memory devices with charge storage insulators |
US7648881B2 (en) | 2003-01-10 | 2010-01-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Non-volatile memory devices with charge storage insulators and methods of fabricating such devices |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5168334A (en) * | 1987-07-31 | 1992-12-01 | Texas Instruments, Incorporated | Non-volatile semiconductor memory |
JP3472313B2 (en) * | 1992-05-25 | 2003-12-02 | ローム株式会社 | Non-volatile storage device |
JP3679922B2 (en) * | 1998-04-28 | 2005-08-03 | 株式会社東芝 | Nonvolatile semiconductor memory device |
-
2001
- 2001-06-12 KR KR1020010032769A patent/KR100816745B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6995424B2 (en) * | 2003-01-10 | 2006-02-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Non-volatile memory devices with charge storage insulators |
US7495284B2 (en) | 2003-01-10 | 2009-02-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Non-volatile memory devices with charge storage insulators and methods of fabricating such devices |
US7648881B2 (en) | 2003-01-10 | 2010-01-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Non-volatile memory devices with charge storage insulators and methods of fabricating such devices |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100816745B1 (en) | 2008-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100375235B1 (en) | Sonos flash memory device and a method for fabricating the same | |
KR100481856B1 (en) | Semiconductor Device Having electrically erasable programmable read-only memory(EEPROM) And Mask-ROM And Method Of Fabricating The Same | |
KR100602081B1 (en) | Non-volatile memory device having high coupling ratio and method for fabricating the same | |
KR100694973B1 (en) | method for fabricating flash memory device | |
KR20020091982A (en) | Non-valotile mem0ry device having sti structure and method of fabricating the same | |
US7041554B2 (en) | Methods of fabricating flash memory devices having self aligned shallow trench isolation structures | |
KR20200036720A (en) | Device-region layout for embedded flash | |
KR20020032760A (en) | Non-volatile memory device and method of fabricating the same | |
KR20040023716A (en) | Method of manufacturing a semiconductor device with a non-volatile memory comprising a memory cell with an access gate and with a control gate and a charge storage region | |
US6953973B2 (en) | Self-aligned trench isolation method and semiconductor device fabricated using the same | |
KR20150044645A (en) | Semiconductor appratus having multi-type wall oxides and manufacturing method of the same | |
KR100655283B1 (en) | Electrically Erasable Programmable Read-Only MemoryEEPROM Device And Method Of Fabricating The Same | |
KR100816745B1 (en) | Nonvolatile Memory Device and Method Of Fabricating The Same | |
KR100351051B1 (en) | Method for fabricating non-volatile memory cell having bilayered structured floating gate | |
KR100914810B1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
KR100811576B1 (en) | A method of forming a self-aligned floating gate poly to an active region for a flash E2PROM cell | |
KR20020088554A (en) | Flash Memory Cell and Method Of Forming The Same | |
KR100330948B1 (en) | Non-volatile semiconductor memory device and method for manufacturing same | |
KR100519792B1 (en) | Fabrication methods of a semiconductor device having multi-gate insulation layers and semiconductor devices fabricated thereby | |
KR100573646B1 (en) | Non-volatile memory device and method for fabricating the same | |
KR100339420B1 (en) | Method for fabricating semiconductor memory device | |
US20040036110A1 (en) | Semiconductor memory device and method for fabricating the same | |
KR100697295B1 (en) | Split Gate Type Nonvolatile Memory Device And Method Of Fabricating The Same | |
KR100843219B1 (en) | Non-volatile memory device and method of fabricating the same | |
KR100277891B1 (en) | Flash memory cell manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |