KR20020095547A - Gate structure of non-volatile memory device and Method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다마신(damascene) 공정을 이용하여 게이트를 형성하는 불휘발성 메모리 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a nonvolatile memory device for forming a gate using a damascene process and a method for manufacturing the same.
반도체 메모리 장치는 DRAM(dynamic random access memory) 및 SRAM(static random access memory)과 같이 시간이 지남에 따라 데이터를 잃어버리는 휘발성(volatile)이면서 데이터의 입·출력이 빠른 RAM 제품과, 한번 데이터를 입력하면 그 상태를 유지할 수 있지만 데이터의 입·출력이 느린 ROM(read only memory) 제품으로 크게 구분할 수 있다. 이러한 ROM 제품 중에서, 전기적으로 데이터의 입·출력이 가능한 EEPROM(electrically erasable and programmable ROM) 또는 플래쉬 메모리에 대한 수요가 늘고 있다. 플래쉬 메모리 장치는 고속으로 전기적 소거가 가능한 EEPROM의 진보된 형태로서, F-N 터널링(Fowler-Nordheim tunneling) 또는 열전자 주입(hot electron injection)에 의해 전기적으로 데이터의 입·출력을 제어하는 장치이다.Semiconductor memory devices, such as dynamic random access memory (DRAM) and static random access memory (SRAM), are volatile and fast data input / output that loses data over time, and data is input once. If you do this, you can maintain the status, but it can be divided into ROM (read only memory) products with slow data input and output. Among these ROM products, there is an increasing demand for electrically erasable and programmable ROM (EEPROM) or flash memory that can electrically input and output data. The flash memory device is an advanced form of EEPROM that can be electrically erased at high speed. The flash memory device electrically controls input and output of data by F-N tunneling or hot electron injection.
플래쉬 메모리 장치를 회로적 관점에서 살펴보면, n개의 셀 트랜지스터들이직렬로 연결되어 단위 스트링(string)을 이루고 이러한 단위 스트링들이 비트라인과 접지라인(ground line) 사이에 병렬로 연결되어 있는 NAND형과, 각각의 셀 트랜지스터들이 비트라인과 접지라인 사이에 병렬로 연결되어 있는 NOR형으로 구분할 수 있다. 상기 NOR형은 고속 동작에 유리한 반면, 상기 NAND형은 고집적화에 유리하다.Looking at the flash memory device from a circuit point of view, a NAND type in which n cell transistors are connected in series to form a unit string, and the unit strings are connected in parallel between a bit line and a ground line. Each of the cell transistors can be classified into a NOR type in which a parallel connection is made between a bit line and a ground line. The NOR type is advantageous for high speed operation, while the NAND type is advantageous for high integration.
도 1a 내지 도 1g는 종래의 NAND형 플래쉬 메모리 장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도 및 사시도들이다.1A to 1G are cross-sectional views and perspective views illustrating a method of manufacturing a conventional NAND type flash memory device.
도 1a는 비트라인 방향에 따른 단면도이고, 도 1b는 워드라인 방향에 따른 사시도로서, 제1 폴리실리콘막 패턴(15)을 형성하는 단계를 도시한다. 먼저, 비트라인 방향과 동일한 제1 방향, 즉 Y축으로 신장되고 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향, 즉 X축으로 반복되는 필드 영역(12)과 액티브 영역(11)으로 구분되어진 반도체 기판(10) 상에 터널 산화막(즉, 게이트 산화막)(14)을 형성한다.FIG. 1A is a cross-sectional view along the bit line direction, and FIG. 1B is a perspective view along the word line direction, illustrating a step of forming the first polysilicon film pattern 15. First, a semiconductor substrate divided into a field region 12 and an active region 11 extending in a first direction that is the same as the bit line direction, that is, in the Y-axis and repeated in a second direction that is orthogonal to the first direction, that is, in the X-axis. A tunnel oxide film (ie, a gate oxide film) 14 is formed on (10).
상기 결과물 상에 플로팅 게이트층으로서, 제1 폴리실리콘막을 증착한 후, 사진식각 공정으로 상기 필드 산화막(12) 위의 제1 폴리실리콘막을 식각하여 다수의 제1 폴리실리콘막 패턴(15)을 형성한다. 상기 제1 폴리실리콘막 패턴(15)들은 상기 필드 영역(12)과 동일하게 제1 방향으로 신장되고 제2 방향으로 반복된다.After depositing a first polysilicon layer on the resultant as a floating gate layer, a plurality of first polysilicon layer patterns 15 are formed by etching the first polysilicon layer on the field oxide layer 12 by a photolithography process. do. The first polysilicon layer patterns 15 extend in the first direction and repeat in the second direction, similarly to the field region 12.
도 1c를 참조하면, 상기 제1 폴리실리콘막 패턴(15) 및 기판(10) 상에 ONO 막(17)을 형성한 후, 그 위에 컨트롤 게이트층으로서, 제2 폴리실리콘막(19) 및 텅스텐 실리사이드막(21)을 순차적으로 증착한다. 상기 제2 폴리실리콘막(19) 및 텅스텐 실리사이드막(21)은 각각 1000Å 정도의 두께로 형성한다.Referring to FIG. 1C, after the ONO film 17 is formed on the first polysilicon film pattern 15 and the substrate 10, the second polysilicon film 19 and tungsten are formed thereon as a control gate layer. The silicide film 21 is deposited sequentially. The second polysilicon film 19 and the tungsten silicide film 21 are formed to have a thickness of about 1000 GPa each.
이어서, 상기 텅스텐 실리사이드막(21) 상에 산화막을 플라즈마-증진 화학 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PE-CVD) 방법 또는 저압 화학 기상 증착(low pressure chemical vapor deposition; LPCVD) 방법에 의해 2500Å 이상의 두께로 증착하여 하드 마스크(23)를 형성한다. 상기 하드 마스크(23) 상에 실리콘 옥시나이트라이드(SiON)와 같은 절연막을 증착하여 반사 방지막(anti-reflective layer; ARL)(도시하지 않음)을 형성한다.Subsequently, the oxide film was deposited on the tungsten silicide layer 21 by a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PE-CVD) method or a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. The hard mask 23 is formed by evaporating to the above thickness. An insulating film such as silicon oxynitride (SiON) is deposited on the hard mask 23 to form an anti-reflective layer (ALL) (not shown).
도 1d를 참조하면, 사진식각 공정으로 상기 반사 방지막 및 하드 마스크(23)를 게이트 패턴으로 식각하여 하드 마스크 패턴(24)을 형성한다. 이어서, 상기 하드 마스크 패턴(24)을 식각 마스크로 이용한 셀프-얼라인 식각(self-align etch) 방법으로 상기 텅스텐 실리사이드막(21), 제2 폴리실리콘막(19), ONO막(17) 및 제1 폴리실리콘막 패턴(15)을 연속적으로 이방성 식각한다. 그러면, 플로팅 게이트(16), 유전막(18) 및 컨트롤 게이트(25)로 이루어진 메모리 셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 게이트들이 형성된다. 상술한 셀프-얼라인 식각 공정시 상기 반사 방지층도 함께 식각되어 상기 하드 마스크 패턴(24) 상에 잔류하는 반사 방지층의 두께는 거의 무시할 정도이다.Referring to FIG. 1D, a hard mask pattern 24 is formed by etching the anti-reflection film and the hard mask 23 into a gate pattern by a photolithography process. Subsequently, the tungsten silicide layer 21, the second polysilicon layer 19, the ONO layer 17, and the self-align etch method using the hard mask pattern 24 as an etching mask. The first polysilicon film pattern 15 is continuously anisotropically etched. Then, gates of the memory cell transistor and the selection transistor, which are composed of the floating gate 16, the dielectric film 18, and the control gate 25, are formed. In the above-described self-aligned etching process, the anti-reflection layer is also etched and the thickness of the anti-reflection layer remaining on the hard mask pattern 24 is almost negligible.
상술한 셀프-얼라인 식각 공정의 결과로, 상기 플로팅 게이트(16)는 상기 액티브 영역(11)과 그 양측의 필드 영역(12)의 가장자리 일부분에 걸쳐서 형성되며 바둑판 모양으로 배열된다. 상기 컨트롤 게이트(25)는 제2 폴리실리콘막 패턴(20) 및 텅스텐 실리사이드막 패턴(22)이 적층된 폴리사이드 구조로 이루어지며, 비트라인과 직교하는 제2 방향을 따라 이웃하는 메모리 셀의 컨트롤 게이트와 연결되어워드라인을 형성한다.As a result of the above-described self-aligned etching process, the floating gate 16 is formed over the edge portion of the active region 11 and the field regions 12 on both sides thereof and arranged in a checkerboard shape. The control gate 25 has a polyside structure in which a second polysilicon layer pattern 20 and a tungsten silicide layer pattern 22 are stacked, and controls neighboring memory cells along a second direction orthogonal to a bit line. It is connected to the gate to form a word line.
도 1e를 참조하면, 선택 트랜지스터들의 저항에 의한 신호지연 현상을 방지하기 위하여 사진식각 공정으로 각 입/출력(I/O) 사이의 필드 영역(12) 위의 하드 마스크층 패턴(24) 및 컨트롤 게이트(25)를 제거하여 버팅 콘택홀(26)을 형성한다. 그러면, 후속의 금속 콘택공정시 상기 버팅 콘택홀(26)을 통해 금속층이 선택 트랜지스터의 컨트롤 게이트(25)와 플로팅 게이트(16)를 연결하여 1층의 게이트 구조를 형성하게 된다.Referring to FIG. 1E, the hard mask layer pattern 24 and the control over the field region 12 between each input / output (I / O) in a photolithography process to prevent signal delay caused by the resistance of the select transistors. The butting contact hole 26 is formed by removing the gate 25. Then, in the subsequent metal contact process, the metal layer connects the control gate 25 and the floating gate 16 of the selection transistor through the butting contact hole 26 to form a gate structure of one layer.
도 1f를 참조하면, 상기 결과물의 전면에 실리콘 나이트라이드(SiN)와 같은 질화막을 증착하여 식각 저지막(28)을 형성한 후, 그 위에 산화막을 5000Å 이상의 두께로 증착하여 메모리 셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 게이트와 후속 공정에서 형성되어질 공통 소오스 라인(common source line; CSL)을 절연시키기 위한 층간 절연막(30)을 형성한다.Referring to FIG. 1F, a nitride film such as silicon nitride (SiN) is deposited on the entire surface of the resultant to form an etch stop layer 28, and an oxide film is deposited thereon to a thickness of 5000 Å or more to form a memory cell transistor and a selection transistor. An interlayer insulating film 30 is formed to insulate the gate of and the common source line CSL to be formed in a subsequent process.
이어서, 사진식각 공정으로 상기 층간 절연막(30) 및 식각 저지막(28)을 부분적으로 식각하여 공통 소오스 라인(CSL)이 형성되어질 콘택홀(32)을 형성한다.Subsequently, the interlayer insulating layer 30 and the etch stop layer 28 are partially etched by a photolithography process to form a contact hole 32 in which a common source line CSL is to be formed.
도 1g를 참조하면, 상기 콘택홀(32)을 매립하면서 상기 층간 절연막(30)을 덮도록 제3 폴리실리콘막을 증착한 후, 에치백 또는 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP) 공정으로 상기 층간 절연막(30)의 표면이 노출될 때까지 상기 제3 폴리실리콘막을 제거한다. 그러면, 상기 콘택홀(32)의 내부에만 상기 제3 폴리실리콘막으로 이루어진 공통 소오스 라인(34)이 형성된다.Referring to FIG. 1G, after depositing a third polysilicon layer to cover the interlayer insulating layer 30 while filling the contact hole 32, the interlayer may be etched back or chemical mechanical polishing (CMP). The third polysilicon film is removed until the surface of the insulating film 30 is exposed. Then, the common source line 34 made of the third polysilicon film is formed only inside the contact hole 32.
상술한 종래 방법에 의하면 다음과 같은 문제점들이 발생한다.According to the conventional method described above, the following problems arise.
① 메모리 셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 게이트를 형성하기 위해 하드 마스크 식각 => 컨트롤 게이트층 식각 => ONO막 식각 => 플로팅 게이트층 식각 단계들이 연속적으로 진행되어야 하므로 다단계의 식각 공정을 진행하는 중에 파티클(particle) 및 결함(defect)이 발생할 수 있다. 이러한 결함들은 후속의 비트라인 콘택홀 형성공정에서 콘택홀이 낫-오픈(not-open)되는 불량을 유발할 수 있다.① Hard mask etching => control gate layer etching => ONO film etching => floating gate layer etching steps must be performed in order to form the gate of the memory cell transistor and the selection transistor. Particles and defects can occur. These defects can cause defects in which the contact holes are not-opened in subsequent bit line contact hole forming processes.
② 게이트 패터닝을 위해 산화물로 이루어진 하드 마스크를 사용하므로, 컨트롤 게이트층을 식각한 후 ONO막을 식각할 때 상기 하드 마스크가 함께 식각되어 그 두께가 손실(loss)되는 문제가 생긴다. 이렇게 되면 플로팅 게이트층을 식각할 때 상기 하드 마스크를 식각 마스크로 이용할 수 없으므로, 이러한 두께 손실을 고려하여 상기 하드 마스크의 두께를 최소한 2000Å 이상으로 증가시켜야 한다. 그러나, 이와 같이 하드 마스크의 두께를 증가시키면 상기 플로팅 게이트층을 식각할 때 애스펙트비(aspect ratio)가 커져서 상기 플로팅 게이트층이 언더컷(undercut)되는 등 프로파일 불량이 발생하게 된다.(2) Since a hard mask made of oxide is used for gate patterning, the hard mask is etched together when the ONO film is etched after the control gate layer is etched, so that a thickness thereof is lost. In this case, since the hard mask may not be used as an etching mask when etching the floating gate layer, the thickness of the hard mask should be increased to at least 2000 μs in consideration of the thickness loss. However, when the thickness of the hard mask is increased in this way, an aspect ratio increases when the floating gate layer is etched, thereby causing a profile defect such as undercutting of the floating gate layer.
③ 게이트를 형성한 후 선택 트랜지스터의 게이트를 단층 구조로 만들기 위한 버팅 콘택 형성단계를 진행하여야 하기 때문에, 사진식각 공정이 추가되는 단점이 있다.③ After the gate is formed, a butt contact forming step for forming the gate of the selection transistor into a single layer structure must be performed, and thus a photolithography process is added.
④ 게이트의 높이보다 공통 소오스 라인의 높이가 더 높기 때문에 게이트와 공통 소오스 라인 사이의 단차로 인해 후속하는 비트라인 콘택홀 또는 금속 콘택홀 형성시 안정된 갭 매립(gap filling)이 어려워질 뿐만 아니라, 후속하는 사진식각 공정들의 얼라인먼트 마진이 감소되는 문제가 있다.④ Since the height of the common source line is higher than the height of the gate, the gap between the gate and the common source line not only makes it difficult to form a stable gap filling in the formation of subsequent bit line contact holes or metal contact holes, There is a problem that the alignment margin of the photolithography process is reduced.
⑤ 상술한 텅스텐 실리사이드막 형성단계를 생략(skip)하고 폴리실리콘막만으로 컨트롤 게이트를 형성할 경우, 고속 구현을 위해 폴리실리콘 컨트롤 게이트의 표면에만 선택적으로 금속 실리사이데이션을 실시하여야 한다. 이를 위해서는 상기 층간 절연막을 증착한 후 상기 폴리실리콘 컨트롤 게이트의 표면이 노출될 때까지 상기 층간 절연막을 화학 기계적 연마(CMP) 공정으로 평탄화시켜야 한다. 그러나, CMP 공정에 대한 산화막과 폴리실리콘막과의 선택비가 낮기 때문에, CMP 균일성 불량으로 인한 금속 실리사이데이션의 불량이 유발될 수 있다.⑤ If the above-described tungsten silicide film forming step is skipped and the control gate is formed only of the polysilicon film, the metal silicidation should be selectively performed only on the surface of the polysilicon control gate for high speed. For this purpose, after the deposition of the interlayer insulating film, the interlayer insulating film must be planarized by a chemical mechanical polishing (CMP) process until the surface of the polysilicon control gate is exposed. However, since the selectivity ratio between the oxide film and the polysilicon film for the CMP process is low, a poor metal silication may be caused due to the poor CMP uniformity.
따라서, 본 발명의 일 목적은 다마신 공정을 이용하여 게이트를 형성하는 불휘발성 메모리 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a nonvolatile memory device that forms a gate using a damascene process.
본 발명의 다른 목적은 다마신 공정을 이용하여 게이트를 형성하는 불휘발성 메모리 장치의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a nonvolatile memory device in which a gate is formed using a damascene process.
도 1a 내지 도 1g는 종래의 NAND형 플래쉬 메모리 장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도 및 사시도들이다.1A to 1G are cross-sectional views and perspective views illustrating a method of manufacturing a conventional NAND type flash memory device.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예가 적용되는 NAND형 플래쉬 메모리 장치의 레이아웃도이다.2 is a layout diagram of a NAND flash memory device to which a preferred embodiment of the present invention is applied.
도 3은 도 2의 A-A′선에 따른 플래쉬 메모리 장치의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the flash memory device taken along the line AA ′ of FIG. 2.
도 4a 내지 도 11은 도 2의 A-A′선 및 B-B′선에 따른 플래쉬 메모리 장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도 및 사시도들이다.4A through 11 are cross-sectional views and perspective views illustrating a method of manufacturing a flash memory device along the lines A-A 'and B-B' of FIG. 2.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 반도체 기판101 : 액티브 영역100 semiconductor substrate 101 active region
102 : 필드 영역104 : 게이트 산화막102: field region 104: gate oxide film
106 : 플로팅 게이트108 : 제1 저지막106: floating gate 108: first blocking film
110 : 층간 절연막112 : 제2 저지막110: interlayer insulating film 112: second blocking film
113 : 버팅 콘택홀114 : 트렌치113: butting contact hole 114: trench
116 : 유전막118 : 콘택홀116: dielectric film 118: contact hole
120 : 컨트롤 게이트122 : 공통 소오스 라인120: control gate 122: common source line
124 : 금속 실리사이드막124: metal silicide film
150 : 비트라인 콘택홀150: bit line contact hole
160 : 금속 콘택홀160: metal contact hole
상기한 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 액티브 영역과 필드 영역으로 구분되어진 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성된 다수의 플로팅 게이트들; 상기 플로팅 게이트들 및 상기 반도체 기판 상에 형성된 제1 저지막; 상기 제1 저지막 상에 순차적으로 적층되고, 상기 각 플로팅 게이트 위의 상기 제1 저지막의 일부분을 관통하여 각 플로팅 게이트의 상부 표면을 부분적으로 노출시키는 다수의 트렌치들을 갖는 층간 절연막 및 제2 저지막; 상기 트렌치들의 내벽 및 바닥면 상에 형성된 유전막; 및 상기 제2 저지막의 표면과 평탄화되어 상기 트렌치들의 내부에 형성된 다수의 컨트롤 게이트들을 구비하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a semiconductor substrate divided into an active region and a field region; A plurality of floating gates formed on the semiconductor substrate; A first blocking layer formed on the floating gates and the semiconductor substrate; An interlayer insulating film and a second blocking film sequentially stacked on the first blocking film and having a plurality of trenches penetrating a portion of the first blocking film over each floating gate to partially expose an upper surface of each floating gate. ; A dielectric film formed on inner walls and bottom surfaces of the trenches; And a plurality of control gates planarized with a surface of the second blocking layer and formed in the trenches.
상기한 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 기판을 액티브 영역과 필드 영역으로 구분하는 단계; 상기 반도체 기판 상에 다수의 플로팅 게이트들을 형성하는 단계; 상기 플로팅 게이트들 및 상기 반도체 기판 상에 제1 저지막, 층간 절연막 및 제2 저지막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 제2 저지막, 층간 절연막 및 제1 저지막을 부분적으로 식각하여 각 플로팅 게이트의 상부 표면을 노출시키는 다수의 트렌치들을 형성하는 단계; 상기 트렌치들 및 상기 제2 저지막 상에 유전막을 형성하는 단계; 상기 유전막 상에 상기 트렌치들을 완전히 매립하도록 도전층을 증착하는 단계; 및 화학 기계적 연마에 의해 상기 제2 저지막의 표면까지 상기 도전층을 제거하여 상기 트렌치들의 내부에 다수의 컨트롤 게이트들을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of: dividing a semiconductor substrate into an active region and a field region; Forming a plurality of floating gates on the semiconductor substrate; Sequentially forming a first blocking film, an interlayer insulating film, and a second blocking film on the floating gates and the semiconductor substrate; Partially etching the second blocking layer, the interlayer insulating film, and the first blocking film to form a plurality of trenches exposing the top surface of each floating gate; Forming a dielectric layer on the trenches and the second stop layer; Depositing a conductive layer on the dielectric layer to completely fill the trenches; And removing the conductive layer to the surface of the second blocking layer by chemical mechanical polishing to form a plurality of control gates in the trenches.
본 발명에 의하면, 플로팅 게이트를 먼저 패터닝한 후 다마신 공정을 이용하여 컨트롤 게이트를 형성한다. 다마신 공정이란, 절연층을 식각하여 트렌치(또는 홀)를 형성한 후 상기 트렌치를 완전히 매립하도록 도전층을 증착하고, 상기 절연층 위의 과도한 도전층을 화학 기계적 연마(CMP) 방법으로 제거하여 상기 트렌치의 내부에 배선을 형성하는 공정이다.According to the present invention, the floating gate is first patterned and then the control gate is formed using a damascene process. In the damascene process, an insulating layer is etched to form a trench (or a hole), and then a conductive layer is deposited to completely fill the trench, and an excess conductive layer on the insulating layer is removed by chemical mechanical polishing (CMP) method. It is a process of forming wiring in the said trench.
즉, 다수의 플로팅 게이트들이 바둑판 모양으로 배열되어 있는 반도체 기판 상에 후속의 식각 공정시 식각 저지층으로 제공되는 제1 저지막, 층간 절연막 및후속의 CMP 공정시 연마 저지층으로 제공되는 제2 저지막을 순차적으로 형성한다. 상기 제2 저지막, 층간 절연막 및 제1 저지막을 식각하여 컨트롤 게이트 패터닝을 위한 트렌치를 형성한 후, 상기 트렌치를 완전히 매립하도록 컨트롤 게이트용 도전층을 증착한다. 이어서, 연마 저지층으로 제공되는 상기 제2 저지막의 표면이 노출될 때까지 상기 도전층을 CMP 방법으로 제거하여 상기 트렌치의 내부에 컨트롤 게이트를 형성한다.That is, a first blocking film provided as an etch stop layer in a subsequent etching process, an interlayer insulating film, and a second stop serving as an abrasive stop layer in a subsequent CMP process on a semiconductor substrate having a plurality of floating gates arranged in a checkered pattern. The films are formed sequentially. The second blocking layer, the interlayer insulating layer, and the first blocking layer are etched to form a trench for control gate patterning, and then a control gate conductive layer is deposited to completely fill the trench. Subsequently, the conductive layer is removed by the CMP method until the surface of the second blocking film provided as the polishing blocking layer is exposed to form a control gate inside the trench.
이와 같이 다마신 공정을 이용하면 플로팅 게이트를 형성한 후 컨트롤 게이트를 형성하기까지 단 1회의 식각 공정만 필요하므로, 식각 공정에 의한 파티클 및 결함 발생을 방지할 수 있다. 또한, 컨트롤 게이트 패터닝을 위한 트렌치의 형성시 플로팅 게이트와 컨트롤 게이트를 연결하기 위한 버팅 콘택홀을 함께 형성하므로, 공정을 단순화시킬 수 있다. 또한, 컨트롤 게이트를 형성할 때 공통 소오스 라인이 함께 형성되므로, 게이트와 공통 소오스 라인 간의 단차가 제거된다.As such, since the damascene process requires only one etching process after forming the floating gate and forming the control gate, particles and defects caused by the etching process can be prevented. In addition, when the trenches for the control gate patterning are formed, a butting contact hole for connecting the floating gate and the control gate is formed together, thereby simplifying the process. In addition, since the common source line is formed together when forming the control gate, the step difference between the gate and the common source line is eliminated.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예가 적용되는 NAND형 플래쉬 메모리 장치의 레이아웃도이고, 도 3은 도 2의 A-A′선에 따른 플래쉬 메모리 장치의 단면도이다.FIG. 2 is a layout diagram of a NAND type flash memory device to which a preferred embodiment of the present invention is applied. FIG. 3 is a cross-sectional view of the flash memory device taken along line AA ′ of FIG. 2.
도 2 및 도 3을 참조하면, 메모리 셀 트랜지스터의 채널과 소오스/드레인이 형성될 액티브 영역(101)들이 각각 필드 영역(102)에 의해 이격되어 서로 평행하게 제1 방향, 즉 Y축으로 신장하면서 제2 방향, 즉 X축으로 반복되어 배열된다.2 and 3, the active regions 101 in which the channel and the source / drain of the memory cell transistor are to be formed are spaced apart by the field regions 102 and extend in the first direction, that is, the Y axis, in parallel with each other. It is arranged repeatedly in the second direction, that is, the X axis.
상기 액티브 영역(101) 상에는 n개의 워드라인(W/L1, W/L2, …, W/Ln)들이 상기 제2 방향(즉, X축)으로 신장하면서 제1 방향(즉, Y축)으로 반복되어 배열됨으로써, 플로팅 게이트(106)와 컨트롤 게이트(120)로 구성된 스택 게이트 구조의 메모리 셀 트랜지스터를 형성한다. 이와 같이 소정 간격으로 이격되는 워드라인(W/L1, W/L2, …, W/Ln)들 사이의 노출된 액티브 영역(102)의 표면에는 고농도의 소오스/드레인 영역들이 형성된다.On the active region 101, n word lines W / L 1 , W / L 2 ,..., W / L n extend in the second direction (ie, X-axis) and in the first direction (ie, Y-axis). And arranged repeatedly, thereby forming a memory cell transistor having a stacked gate structure composed of the floating gate 106 and the control gate 120. Thus, high concentration source / drain regions are formed on the surface of the exposed active region 102 between the word lines W / L 1 , W / L 2 ,..., W / L n spaced at predetermined intervals.
Y축으로 신장하는 액티브 영역(101)과 X축으로 신장하는 워드라인(W/L1, W/L2, …, W/Ln)의 배열에 의해 X-Y 방향으로 배열되는 다수의 메모리 셀 어레이를 형성할 때, 첫 번째 워드라인(W/L1)과 n번째 워드라인(W/Ln)의 바깥에 각각 선택 트랜지스터인 스트링 선택라인(SSL)과 접지 선택라인(GSL)을 구비하여 하나의 메모리 단위로서 “스트링”을 형성한다. 상기 스트링에서, n개의 메모리 셀 트랜지스터들은 소오스/드레인을 공유하면서 직렬 연결된다.A plurality of memory cell arrays arranged in the XY direction by an arrangement of the active region 101 extending in the Y axis and the word lines W / L 1 , W / L 2 ,..., W / L n extending in the X axis. When forming a, a string select line (SSL) and a ground select line (GSL), which are select transistors, are respectively disposed outside the first word line (W / L 1 ) and the nth word line (W / L n ). Form a "string" as the memory unit of. In the string, n memory cell transistors are connected in series while sharing a source / drain.
본 발명에 의한 메모리 셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 게이트들은 다음과 같은 구조를 갖는다. 즉, 다수의 플로팅 게이트들(106)이 바둑판 모양으로 배열되어 있는 반도체 기판(100) 상에 후속의 식각 공정이 식각 저지층으로 제공되는 제1 저지막(108)이 형성된다. 상기 제1 저지막(108) 상에 층간 절연막(110) 및 후속의 화학 기계적 연마(CMP) 공정시 연마 저지층으로 제공되는 제2 저지막(112)이 순차적으로 형성된다. 컨트롤 게이트 패터닝을 위한 다수의 트렌치들(114)이 상기플로팅 게이트(106) 위의 상기 제1 저지막(108), 층간 절연막(110) 및 제2 저지막(112)을 관통하여 형성된다. 상기 트렌치들(110)의 내벽 및 바닥면 상에 유전막(116)이 형성되고, 상기 제2 저지막(112)의 표면과 평탄화되어 상기 트렌치들(110)의 내부에 다수의 컨트롤 게이트들(120)이 형성된다.Gates of the memory cell transistor and the selection transistor according to the present invention have the following structure. That is, the first blocking layer 108 is formed on the semiconductor substrate 100 in which the plurality of floating gates 106 are arranged in a checker pattern, in which a subsequent etching process is provided as an etch stop layer. An interlayer insulating layer 110 and a second blocking layer 112 provided as an abrasive blocking layer in a subsequent chemical mechanical polishing (CMP) process are sequentially formed on the first blocking layer 108. A plurality of trenches 114 for control gate patterning are formed through the first blocking layer 108, the interlayer insulating layer 110, and the second blocking layer 112 on the floating gate 106. A dielectric film 116 is formed on the inner wall and the bottom surface of the trenches 110 and is planarized with the surface of the second blocking layer 112 to control the plurality of control gates 120 in the trenches 110. ) Is formed.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다마신 공정을 이용하여 컨트롤 게이트(120)를 형성하기 때문에 상기 컨트롤 게이트(120)를 폴리실리콘의 단일층으로 형성하여야 한다. 따라서, 게이트 저항을 감소시켜 고속 동작을 구현하기 위해서 상기 컨트롤 게이트(120)를 형성한 후, 상기 제2 저지막(112)을 실리사이데이션 저지층으로 이용하는 금속 실리사이데이션 반응에 의해 상기 컨트롤 게이트(120)의 상부 표면에만 금속 실리사이드막(124)을 형성한다.As described above, according to the present invention, since the control gate 120 is formed using the damascene process, the control gate 120 should be formed of a single layer of polysilicon. Therefore, after the control gate 120 is formed to reduce the gate resistance to implement a high speed operation, the control gate is formed by a metal silicidation reaction using the second blocking layer 112 as a silicide blocking layer. The metal silicide film 124 is formed only on the upper surface of the 120.
스트링 선택 라인(SSL)과 접지 선택 라인(GSL)을 구성하는 선택 트랜지스터들은 저항에 의한 신호지연 현상을 방지하기 위하여 각 입/출력(I/O) 사이의 필드 영역(102)에 플로팅 게이트(106)와 컨트롤 게이트(120)를 연결시키기 위한 버팅 콘택홀(도 7의 참조부호 113)을 구비한다. 따라서, 선택 트랜지스터들은 전기적으로 1층의 게이트를 갖는 MOS 트랜지스터로서 동작하게 된다. 본 발명에 의하면, 상기 컨트롤 게이트의 패터닝을 위한 트렌치(114)를 형성할 때 상기 버팅 콘택홀을 동시에 형성하기 때문에, 버팅 콘택홀의 형성을 위한 사진식각 공정을 생략할 수 있다.Select transistors constituting the string select line SSL and the ground select line GSL may have a floating gate 106 in the field region 102 between each input / output I / O to prevent signal delay caused by a resistor. ) And a butting contact hole (reference numeral 113 of FIG. 7) for connecting the control gate 120. Thus, the select transistors operate as MOS transistors having electrically one gate. According to the present invention, since the butting contact hole is simultaneously formed when the trench 114 for patterning the control gate is formed, the photolithography process for forming the butting contact hole can be omitted.
서로 이웃하는 스트링 선택 라인(SSL) 사이에는 비트라인 콘택홀(150)이 한 개씩 구비되며, 두 개의 스트링은 거울상(mirror image) 형태로 한 개의 비트라인콘택홀(150)을 공유한다. 상기 워드라인(W/L1, W/L2, …, W/Ln) 상에는 1층 이상의 층간 절연막을 개재하여 상기 워드라인과 직교하도록 Y축으로 신장하면서 X축으로 반복되는 k개의 비트라인(B/Lk, B/Lk-1, B/Lk-2, …)들이 형성된다.One bit line contact hole 150 is provided between the string selection lines SSL adjacent to each other, and the two strings share one bit line contact hole 150 in the form of a mirror image. K bit lines repeated along the X axis while extending in the Y axis so as to be orthogonal to the word line through at least one interlayer insulating film on the word lines W / L 1 , W / L 2 ,..., W / L n . (B / L k , B / L k-1 , B / L k-2 ,...) Are formed.
상기 “스트링”의 또 다른 바깥쪽에는 서로 이웃한 접지 선택 라인(GSL) 사이에 X축 방향으로 신장되는 공통 소오스 라인(CSL)(122)이 구비되고, 상기 공통 소오스 라인(122) 위에 복수개의 비트라인마다 하나의 금속 콘택홀(160)이 형성된다. 상기 공통 소오스 라인(122)은 서로 이웃하는 접지 선택 라인(GSL)의 플로팅 게이트들(106) 사이의 액티브 영역을 노출시키도록 상기 제2 저지막(112), 층간 절연막(110) 및 제1 저지막(108)을 관통하는 콘택홀(118)의 내부에 형성된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 상기 공통 소오스 라인(112)의 높이와 트랜지스터의 게이트 높이가 같기 때문에, 게이트와 공통 소오스 라인(112) 간의 단차가 제거되어 후속하는 사진식각 공정의 마진을 증가시킬 수 있다.The outer side of the "string" is provided with a common source line (CSL) 122 extending in the X-axis direction between the ground selection line (GSL) adjacent to each other, a plurality of on the common source line 122 One metal contact hole 160 is formed for each bit line. The common source line 122 may expose the second blocking layer 112, the interlayer insulating layer 110, and the first blocking layer to expose the active region between the floating gates 106 of the ground selection line GSL adjacent to each other. It is formed in the contact hole 118 penetrating the film 108. Therefore, according to the present invention, since the height of the common source line 112 and the gate height of the transistor are the same, the step difference between the gate and the common source line 112 can be eliminated to increase the margin of a subsequent photolithography process. .
도 4a 내지 도 11은 도 2의 A-A′선 및 B-B′선에 따른 플래쉬 메모리 장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도 및 사시도들이다.4A through 11 are cross-sectional views and perspective views illustrating a method of manufacturing a flash memory device along the lines A-A 'and B-B' of FIG. 2.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 셸로우 트렌치 소자분리(shallow trench isolation; STI) 공정을 통해 반도체 기판(100) 상에 제1 방향으로 신장되고 제2 방향으로 반복되는 다수의 필드 산화막을 형성함으로써, 상기 반도체 기판(100)을 액티브 영역(101)과 필드 영역(102)으로 구분한다.4A and 4B, by forming a plurality of field oxide films extending in a first direction and repeating in a second direction on a semiconductor substrate 100 through a shallow trench isolation (STI) process. The semiconductor substrate 100 is divided into an active region 101 and a field region 102.
이어서, 상기 액티브 영역(101) 상에 열산화 공정으로 터널 산화막(즉, 게이트 산화막)(104)을 약 30∼100Å의 두께로 형성한다. 또는, 선택 트랜지스터와 셀 트랜지스터의 게이트 산화막 두께를 서로 다르게 하기 위하여, 상기 기판(100) 상에 게이트 산화막을 성장시킨 후 사진식각 공정으로 셀 트랜지스터 영역의 게이트 산화막을 습식 식각 공정으로 제거한 후 터널 산화막(104)을 형성할 수도 있다.Subsequently, a tunnel oxide film (ie, a gate oxide film) 104 is formed on the active region 101 in a thickness of about 30 to 100 kPa by a thermal oxidation process. Alternatively, the gate oxide layer may be grown on the substrate 100 to have a different thickness of the gate oxide layer of the select transistor and the cell transistor, and then the gate oxide layer of the cell transistor region may be removed by a wet etching process using a photolithography process. 104 may be formed.
이어서, 상기 게이트 산화막(104) 및 반도체 기판(100) 상에 불순물이 도핑된 폴리실리콘막을 약 1000Å 이상의 두께로 증착하여 플로팅 게이트층(105)을 형성한다.Subsequently, a polysilicon film doped with impurities on the gate oxide film 104 and the semiconductor substrate 100 is deposited to a thickness of about 1000 GPa or more to form a floating gate layer 105.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 사진식각 공정으로 상기 플로팅 게이트층(105)을 패터닝하여 상기 액티브 영역(101)과 그 양측의 필드 영역(102)의 가장자리 일부분에 걸쳐서 다수의 플로팅 게이트(106)를 형성한다. 상기 플로팅 게이트들(106)은 바둑판 모양으로 배열된다.5A and 5B, the floating gate layer 105 is patterned by a photolithography process so that a plurality of floating gates 106 are disposed over an edge portion of the active region 101 and the field regions 102 on both sides thereof. To form. The floating gates 106 are arranged in a checkerboard shape.
도 6을 참조하면, 상기 플로팅 게이트들(106) 및 반도체 기판(100) 상에 후속의 식각 공정시 식각 저지층으로 제공되는 제1 저지막(108)을 형성한다. 바람직하게는, 상기 제1 저지막(108)은 질화막을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법에 의해 약 300∼500Å의 두께로 증착하여 형성한다.Referring to FIG. 6, first blocking layers 108 may be formed on the floating gates 106 and the semiconductor substrate 100 to serve as an etch stop layer during a subsequent etching process. Preferably, the first blocking film 108 is formed by depositing a nitride film to a thickness of about 300 to 500 kPa by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method.
상기 제1 저지막(108) 상에 산화막을 약 2000Å 이상의 두께로 증착하여 층간 절연막(110)을 형성한다.An oxide film is deposited on the first blocking layer 108 to a thickness of about 2000 GPa or more to form an interlayer insulating layer 110.
상기 층간 절연막(110) 상에 후속의 화학 기계적 연마(CMP) 공정시 연마 저지층으로 제공되는 제2 저지막(112)을 형성한다. 바람직하게는, 상기 제2 저지막(112)은 질화막을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법에 의해 약 300Å 이상의두께로 증착하여 형성한다.A second blocking layer 112 is formed on the interlayer insulating layer 110 to serve as an abrasive blocking layer in a subsequent chemical mechanical polishing (CMP) process. Preferably, the second blocking film 112 is formed by depositing a nitride film to a thickness of about 300 GPa or more by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD).
도 7를 참조하면, 사진식각 공정으로 상기 제2 저지막(112), 층간 절연막(110) 및 제1 저지막(108)을 부분적으로 식각하여 상기 플로팅 게이트(106)의 상부 표면 일부분을 노출시키는 다수의 트렌치(114)를 형성한다. 이와 동시에, 반도체 기판(100)의 소정 영역에서는 상기 플로팅 게이트(106)와 후속 공정에서 형성되어질 컨트롤 게이트를 연결시키기 위한 버팅 콘택홀(113)을 형성한다.Referring to FIG. 7, the second blocking layer 112, the interlayer insulating layer 110, and the first blocking layer 108 are partially etched by a photolithography process to expose a portion of the upper surface of the floating gate 106. Multiple trenches 114 are formed. At the same time, a butting contact hole 113 for connecting the floating gate 106 and the control gate to be formed in a subsequent process is formed in a predetermined region of the semiconductor substrate 100.
도 8를 참조하면, 상기 트렌치들(114) 및 제2 저지막(112) 상에 ONO와 같은 유전막(116)을 약 100∼300Å의 두께로 형성한다. 상기 유전막(116)은 플로팅 게이트(106)에 충전된 전하 특성을 유지시키고 컨트롤 게이트의 전압을 플로팅 게이트(106)에 전달하는 역할을 한다.Referring to FIG. 8, a dielectric layer 116 such as ONO is formed on the trenches 114 and the second blocking layer 112 to have a thickness of about 100 to about 300 μm. The dielectric layer 116 maintains charge characteristics charged in the floating gate 106 and transfers the voltage of the control gate to the floating gate 106.
도 9를 참조하면, 사진식각 공정으로 상기 유전막(116), 제2 저지막(112), 층간 절연막(110) 및 제1 저지막(108)을 부분적으로 식각하여 서로 이웃하는 접지 선택 라인(GSL) 사이의 액티브 영역을 노출시키는 콘택홀(118)을 형성한다.Referring to FIG. 9, a ground select line GSL adjacent to each other by partially etching the dielectric layer 116, the second blocking layer 112, the interlayer insulating layer 110, and the first blocking layer 108 by a photolithography process. A contact hole 118 exposing the active region between the electrodes is formed.
도 10을 참조하면, 상기 콘택홀(118), 트렌치(114) 및 유전막(116) 상에 상기 트렌치(114) 및 콘택홀(118)을 충분히 매립할 수 있을 정도의 두께로 도전층(119)으로, 예컨대 불순물이 도핑된 폴리실리콘막을 증착한다.Referring to FIG. 10, the conductive layer 119 is thick enough to sufficiently fill the trench 114 and the contact hole 118 in the contact hole 118, the trench 114, and the dielectric layer 116. For example, a polysilicon film doped with impurities is deposited.
도 11를 참조하면, 화학 기계적 연마(CMP) 공정으로 상기 제2 저지막(112)의 표면이 노출될 때까지 상기 도전층(119)을 제거한다. 그러면, 상기 트렌치(114)의 내부에 상기 도전층으로 이루어진 컨트롤 게이트(120)이 형성된다. 이와 동시에, 상기 콘택홀(118)의 내부에는 상기 도전층으로 이루어진 공통 소오스 라인(112)이형성된다. 따라서, 메모리 셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 게이트와 상기 공통 소오스 라인(112)은 동일한 높이로 형성되므로, 그들 사이의 단차가 제거되어 후속하는 사진식각 공정의 마진을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 CMP 공정시 질화물로 이루어진 상기 제2 저지막(112)이 연마 저지층으로 작용하기 때문에, 상기 도전층(119)의 오픈 면적이 균일해진다.Referring to FIG. 11, the conductive layer 119 is removed until the surface of the second blocking layer 112 is exposed by a chemical mechanical polishing (CMP) process. Then, the control gate 120 made of the conductive layer is formed in the trench 114. At the same time, a common source line 112 made of the conductive layer is formed in the contact hole 118. Thus, since the gates of the memory cell transistor and the selection transistor and the common source line 112 are formed at the same height, the step difference between them can be eliminated to increase the margin of the subsequent photolithography process. In addition, since the second blocking layer 112 made of nitride acts as an abrasive blocking layer during the CMP process, the open area of the conductive layer 119 becomes uniform.
이어서, 자연 산화막 등을 제거하기 위하여 RF 플라즈마 식각을 실시한 후, 인-시튜(in-situ)로 상기 컨트롤 게이트(120), 공통 소오스 라인(112) 및 제2 저지막(112) 상에 금속층(도시하지 않음), 예컨대 코발트(Co) 층을 스퍼터링 방법으로 증착한다. 계속해서, 고속 열처리(Rapid Thermal Annealing; RTA) 또는 로(furnace)를 이용한 2회의 열처리를 실시하여 노출되어 있는 컨트롤 게이트(120) 및 공통 소오스 라인(112)의 표면에만 금속 실리사이드막(124), 예컨대 코발트 다이실리사이드(CoSi2)막을 형성한다. 이때, 상기 제2 저지막(112)은 실리사이데이션 저지층(silicidation blocking layer)으로 작용한다.Subsequently, after performing RF plasma etching to remove the native oxide layer or the like, a metal layer on the control gate 120, the common source line 112, and the second blocking layer 112 may be formed in-situ. Not shown), for example a cobalt (Co) layer is deposited by a sputtering method. Subsequently, the metal silicide film 124 is formed only on the surfaces of the control gate 120 and the common source line 112 exposed by performing two heat treatments using Rapid Thermal Annealing (RTA) or a furnace. For example, a cobalt disilicide (CoSi 2 ) film is formed. In this case, the second blocking layer 112 serves as a silicidation blocking layer.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과들을 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
① 종래에는 메모리 셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 게이트를 형성하기 위해 다단계의 식각 공정을 진행하여야 하므로, 식각 공정 중에 파티클 및 결함들이 발생할 가능성이 매우 높아진다. 이에 반하여, 본 발명에서는 다마신 공정을 이용하여 컨트롤 게이트를 형성하므로, 플로팅 게이트를 형성한 후 상기 컨트롤 게이트를 형성하기까지 단 1회의 식각 공정만 진행한다. 따라서, 식각 공정에 의한 파티클 및 결함 발생 가능성을 제거할 수 있다.In the prior art, since a multi-step etching process is required to form gates of a memory cell transistor and a selection transistor, particles and defects are very likely to occur during the etching process. In contrast, in the present invention, since the control gate is formed using the damascene process, only one etching process is performed until the control gate is formed after the floating gate is formed. Therefore, the possibility of particle and defect generation by the etching process can be eliminated.
② 종래에는 게이트 패터닝을 위해 산화물로 이루어진 하드 마스크를 사용하므로, 하드 마스크의 두께를 증가시킬 경우 폴리실리콘으로 이루어진 플로팅 게이트층을 식각할 때 애스펙트비가 커져서 프로파일 불량이 발생하게 된다. 이에 반하여, 본 발명에서는 플로팅 게이트를 먼저 형성한 후 산화물로 이루어진 층간 절연막을 컨트롤 게이트의 높이만큼만 증착하기 때문에, 상기 층간 절연막을 식각할 때 애스펙트비가 작을 뿐만 아니라, 이방성 식각특성이 우수한 산화막을 식각하기 때문에 양호한 게이트 프로파일을 얻을 수 있다.② Conventionally, since a hard mask made of oxide is used for gate patterning, when the thickness of the hard mask is increased, an aspect ratio becomes large when the floating gate layer made of polysilicon is etched to cause a profile defect. On the contrary, in the present invention, since the floating gate is first formed, and then the interlayer insulating film made of oxide is deposited only by the height of the control gate, etching of the oxide film excellent in anisotropic etching characteristics as well as a small aspect ratio when etching the interlayer insulating film. Therefore, a good gate profile can be obtained.
③ 종래에는 메모리 셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 게이트들을 형성한 후 버팅 콘택 공정을 진행하기 때문에, 사진식각 공정이 추가되는 단점이 있었다. 이에 반하여, 본 발명에서는 컨트롤 게이트 패터닝을 위한 트렌치의 형성시 플로팅 게이트와 컨트롤 게이트를 연결하기 위한 버팅 콘택홀을 함께 형성하므로, 버팅 콘택을 위한 별도의 사진식각 공정이 필요하지 않아 공정을 단순화시킬 수 있다.In the prior art, since the butting contact process is performed after the gates of the memory cell transistor and the selection transistor are formed, a photolithography process is added. On the contrary, in the present invention, since a butting contact hole for connecting the floating gate and the control gate is formed together when the trench for the control gate patterning is formed, a separate photolithography process for the butting contact is not necessary, thereby simplifying the process. have.
④ 종래에는 게이트의 높이보다 공통 소오스 라인의 높이가 더 높기 때문에 게이트와 공통 소오스 라인 사이의 단차로 인해 후속하는 사진식각 공정의 마진이 감소되는 문제가 있었다. 이에 반하여, 본 발명에서는 트렌치의 내부에 컨트롤 게이트를 형성할 때 공통 소오스 라인이 함께 형성되므로, 게이트의 높이와 공통 소오스 라인의 높이가 같아져서 단차가 제거된다.④ Conventionally, since the height of the common source line is higher than the gate height, there is a problem in that the margin of the subsequent photolithography process is reduced due to the step between the gate and the common source line. In contrast, in the present invention, when the control gate is formed inside the trench, the common source line is formed together, so that the height of the gate and the common source line are the same, thereby eliminating the step.
⑤ 종래에는 층간 절연막을 CMP 공정으로 평탄화시켜 폴리실리콘 컨트롤 게이트의 표면에 금속 실리사이드막을 형성할 경우, CMP 공정에 대한 산화막과 폴리실리콘막과의 낮은 선택비로 인해 금속 실리사이데이션의 불량이 유발된다. 이에 반하여, 본 발명에서는 폴리실리콘막에 대한 CMP 공정을 진행하여 컨트롤 게이트를 형성할 때 질화물로 이루어진 제2 저지막이 연마 저지층으로 작용하기 때문에 상기 폴리실리콘막으로 이루어진 컨트롤 게이트의 오픈 면적이 균일해진다. 따라서, 폴리실리콘 컨트롤 게이트에 대한 금속 실리사이데이션 공정을 양호하게 진행할 수 있다.⑤ Conventionally, when the interlayer insulating film is planarized by the CMP process to form a metal silicide film on the surface of the polysilicon control gate, a poor selectivity between the oxide film and the polysilicon film for the CMP process causes a failure of the metal silicide. In contrast, in the present invention, when the control gate is formed by performing the CMP process on the polysilicon film, the open area of the control gate made of the polysilicon film becomes uniform because the second blocking film made of nitride acts as the polishing blocking layer. . Thus, the metal silicidation process for the polysilicon control gate can proceed well.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.
Claims (13)
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KR100673206B1 (en) * | 2004-12-28 | 2007-01-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of manufacturing a flash memory device |
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