KR20040082751A - Method of manufacturing flash memory device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플래시 메모리 소자 제조 방법에 관한 것으로, 특히 플로팅 게이트와 액티브 영역과의 중첩 마진을 확보하여 공정의 안정화를 이룰 수 있는 플래시 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention 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 stabilizing a process by securing an overlap margin between a floating gate and an active region.
도 1a 내지 도 1c는 종래 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a conventional flash memory device.
도 1a를 참조하면, 반도체 기판(11)에 소자 격리막(12)을 형성하여 액티브 영역(active region)을 정의(define)하고, 액티브 영역의 반도체 기판(11) 상에 터널 산화막(13)을 형성한다. 터널 산화막(13)을 포함한 전체 구조상에 플로팅 게이트층(14)을 형성한다. 플로팅 게이트용 마스크를 이용한 포토리소그라피 (photolithography) 공정으로 플로팅 게이트층(14) 상에 포토레지스트 패턴(15)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, an isolation region 12 is formed on a semiconductor substrate 11 to define an active region, and a tunnel oxide layer 13 is formed on a semiconductor substrate 11 in an active region. do. The floating gate layer 14 is formed on the entire structure including the tunnel oxide film 13. The photoresist pattern 15 is formed on the floating gate layer 14 by a photolithography process using a floating gate mask.
도 1b를 참조하면, 포토레지스트 패턴(15)을 식각 마스크로 한 식각 공정으로 플로팅 게이트층(14)을 패터닝한다.Referring to FIG. 1B, the floating gate layer 14 is patterned by an etching process using the photoresist pattern 15 as an etching mask.
도 1c를 참조하면, 포토레지스트 패턴(15)을 제거하고, 패터닝된 플로팅 게이트층(14)의 표면을 따라 유전체막(16)을 형성한다. 유전체막(16)을 포함한 전체 구조 상부에 컨트롤 게이트층(17)을 증착한 후, 컨트롤 게이트용 마스크를 이용한 식각 공정을 실시하여 컨트롤 게이트(17)를 형성하고, 계속해서 자기정렬 식각 공정을 실시하여 플로팅 게이트(14)를 형성한다.Referring to FIG. 1C, the photoresist pattern 15 is removed, and the dielectric film 16 is formed along the surface of the patterned floating gate layer 14. After depositing the control gate layer 17 over the entire structure including the dielectric film 16, an etching process using a control gate mask is performed to form the control gate 17, and then a self-aligned etching process is performed. To form the floating gate 14.
플로팅 게이트(14)는 플로팅 게이트용 마스크를 이용한 식각 공정과 컨트롤 게이트용 마스크를 이용한 자기정렬 식각 공정에 의해 형성된다. 최근 반도체 소자가 고집적화되어 감에 따라 액티브 영역의 면적이 좁아질 뿐만 아니라 소자 격리막(12)을 사이에 두고 이웃해 형성되는 플로팅 게이트(14) 사이의 공간(space) 역시 좁아지고 있다. 플로팅 게이트(14)는 액티브 영역, 구체적으로 채널 영역이 완전히 덮이도록 그 양단을 소자 격리막(12)에 중첩시키고, 컨트롤 게이트(17)와의 커플링 비(coupling ratio)를 증대시키기 위하여 이웃하는 플로팅 게이트(14) 사이의 공간을 최대한 좁게 한다. 그런데, 플로팅 게이트(14) 사이의 공간을 최대한 좁게 하는데 한계가 있어 소자의 고집적화 실현을 어렵게 할뿐만 아니라 포토 공정 마진 부족과 오정렬(misalignment) 등이 발생할 경우 도 1b의 지시부호 "A"와 같이 액티브 영역이 노출될 우려가 있다. 이러한 상태에서 컨트롤 게이트(17)를 형성하게 되면, 컨트롤 게이트(17)와 액티브 영역이 직접적으로 만나게 되어 컨트롤 게이트(17)가 플로팅 게이트(14)를 제어하지 못하는 문제가 발생된다.The floating gate 14 is formed by an etching process using a mask for floating gates and a self-aligned etching process using a mask for control gates. In recent years, as semiconductor devices become more integrated, not only the area of the active region is narrowed, but also the space between the floating gates 14 formed adjacent to each other with the device isolation layer 12 therebetween is also narrowed. The floating gate 14 overlaps both ends of the device isolation layer 12 so as to completely cover the active region, specifically the channel region, and the neighboring floating gate to increase the coupling ratio with the control gate 17. Make the space between (14) as narrow as possible. However, there is a limit to narrow the space between the floating gates 14 as much as possible, which makes it difficult to achieve high integration of the device, and when the photo process margin is insufficient and misalignment occurs, as shown in FIG. The area may be exposed. When the control gate 17 is formed in this state, the control gate 17 and the active region directly meet, which causes the control gate 17 to not control the floating gate 14.
또한, 플로팅 게이트(14)는 그 상단 모서리 부분이 첨점 형상(profile)으로형성되는데, 이 첨점 형상은 후속 유전체막(16) 형성 공정을 거치면서도 제거되지 않는다. 이로 인하여 플로팅 게이트(14)의 상단 모서리 부분은 뾰족한 상태로 존재하게 되고, 소자 동작시 전기장이 이 부분에 집중되어 플로팅 게이트(14)의 전하 손실(charge loss)의 원인이 된다. 플로팅 게이트(14)의 전하 손실은 결국 소자의 리텐션(retention) 특성을 악화시켜 소자의 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다.In addition, the floating gate 14 has its top edge portion formed in a point profile, which is not removed even after the subsequent dielectric film 16 formation process. As a result, the upper edge portion of the floating gate 14 is present in a pointed state, and when the device is operated, an electric field is concentrated on the portion, which causes charge loss of the floating gate 14. The charge loss of the floating gate 14 eventually has a problem of worsening the retention characteristics of the device, thereby lowering the reliability of the device.
따라서, 본 발명은 플로팅 게이트와 액티브 영역과의 중첩 마진을 확보하여 공정의 안정화를 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 커플링 비를 극대화시키고 리텐션 특성을 향상시킬 수 있는 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing a flash memory device capable of securing the overlap margin between the floating gate and the active region, thereby achieving stabilization of the process, maximizing the coupling ratio and improving retention characteristics. The purpose is.
도 1a 내지 도 1c는 종래 플래시 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 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.2A to 2D are cross-sectional views of a device for explaining a method of manufacturing a flash memory device according to the first embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.3A to 3D are cross-sectional views of devices for explaining a method of manufacturing a flash memory device according to the second embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.4A to 4D are cross-sectional views of a device for explaining a method of manufacturing a flash memory device according to a third embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11, 21, 31, 41: 반도체 기판 12, 22, 32, 42: 소자 격리막11, 21, 31, 41: semiconductor substrate 12, 22, 32, 42: device isolation film
13, 23, 33, 43: 터널 산화막 14, 24, 34, 44: 플로팅 게이트층13, 23, 33, 43: tunnel oxide film 14, 24, 34, 44: floating gate layer
15, 25, 35, 45: 포토레지스트 패턴 16, 26, 36, 46: 유전체막15, 25, 35, 45: photoresist pattern 16, 26, 36, 46: dielectric film
17, 27, 37, 47: 컨트롤 게이트층 200, 310, 410: 트렌치17, 27, 37, 47: control gate layer 200, 310, 410: trench
210, 320: 도전층 300, 400: 버퍼 절연층210, 320: conductive layer 300, 400: buffer insulating layer
420: SEG층420: SEG layer
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플래시 메모리 소자의 제조 방법은 소자 격리막이 형성된 반도체 기판 상에 터널 산화막 및 플로팅 게이트층을 형성하는 단계; 플로팅 게이트용 마스크를 이용한 식각 공정으로 상기 플로팅 게이트층의 노출된 부분을 일정 두께 식각하고, 이로 인하여 상기 소자 격리막 윗쪽의 플로팅 게이트층에 트렌치가 형성되는 단계; 상기 트렌치가 형성된 플로팅 게이트층의 표면을 따라 도전층을 형성하는 단계; 상기 소자 격리막이 노출되는 시점까지 비등방성 식각 공정을 실시하여 플로팅 게이트층을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 플로팅 게이트층 상에 유전체막을 형성하는 단계; 및 컨트롤 게이트 및 플로팅 게이트를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.The flash memory device manufacturing method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a tunnel oxide film and a floating gate layer on a semiconductor substrate on which the device isolation film is formed; Etching an exposed portion of the floating gate layer to a predetermined thickness by an etching process using a mask for floating gate, thereby forming a trench in the floating gate layer above the device isolation layer; Forming a conductive layer along a surface of the trench in which the trench is formed; Patterning the floating gate layer by performing an anisotropic etching process until the device isolation layer is exposed; Forming a dielectric film on the patterned floating gate layer; And forming a control gate and a floating gate.
본 발명의 플래시 메모리 소자의 다른 제조 방법은 소자 격리막이 형성된 반도체 기판 상에 터널 산화막, 플로팅 게이트층 및 버퍼 절연층을 형성하는 단계; 플로팅 게이트용 마스크를 이용한 식각 공정으로 상기 버퍼 절연층 및 상기 플로팅 게이트층의 노출된 부분을 일정 두께 식각하고, 이로 인하여 상기 소자 격리막 윗쪽의 플로팅 게이트층에 트렌치가 형성되는 단계; 상기 트렌치가 형성된 플로팅 게이트층 및 상기 패터닝된 버퍼 절연층의 표면을 따라 도전층을 형성하는 단계; 상기 소자 격리막이 노출되는 시점까지 비등방성 식각 공정을 실시하여 플로팅 게이트층을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 플로팅 게이트층 상부의 버퍼 절연층을 제거하는 단계; 상기 패터닝된 플로팅 게이트층 상에 유전체막을 형성하는 단계; 및 컨트롤 게이트 및 플로팅 게이트를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.Another method of manufacturing a flash memory device of the present invention comprises the steps of forming a tunnel oxide film, a floating gate layer and a buffer insulating layer on a semiconductor substrate on which the device isolation film is formed; Etching a portion of the buffer insulating layer and the exposed portion of the floating gate layer by an etching process using a mask for floating gate, thereby forming a trench in the floating gate layer above the device isolation layer; Forming a conductive layer along surfaces of the trenched floating gate layer and the patterned buffer insulating layer; Patterning the floating gate layer by performing an anisotropic etching process until the device isolation layer is exposed; Removing a buffer insulating layer over the patterned floating gate layer; Forming a dielectric film on the patterned floating gate layer; And forming a control gate and a floating gate.
본 발명의 플래시 메모리 소자의 또 다른 제조 방법은 소자 격리막이 형성된 반도체 기판 상에 터널 산화막, 플로팅 게이트층 및 버퍼 절연층을 형성하는 단계; 플로팅 게이트용 마스크를 이용한 식각 공정으로 상기 버퍼 절연층 및 상기 플로팅 게이트층의 노출된 부분을 일정 두께 식각하고, 이로 인하여 상기 소자 격리막 윗쪽의 플로팅 게이트층에 트렌치가 형성되는 단계; 상기 트렌치 부분의 플로팅 게이트층에 선택적 에피텍셜 실리콘 성장층을 형성하는 단계; 상기 소자 격리막이 노출되는 시점까지 비등방성 식각 공정을 실시하여 플로팅 게이트층을 패터닝하는 단계; 기 패터닝된 플로팅 게이트층 상부의 버퍼 절연층을 제거하는 단계; 상기 패터닝된 플로팅 게이트층 상에 유전체막을 형성하는 단계; 및 컨트롤 게이트 및 플로팅 게이트를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다Another method of manufacturing a flash memory device of the present invention comprises the steps of: forming a tunnel oxide film, a floating gate layer and a buffer insulating layer on a semiconductor substrate on which the device isolation film is formed; Etching a portion of the buffer insulating layer and the exposed portion of the floating gate layer by an etching process using a mask for floating gate, thereby forming a trench in the floating gate layer above the device isolation layer; Forming a selective epitaxial silicon growth layer in the floating gate layer of the trench portion; Patterning the floating gate layer by performing an anisotropic etching process until the device isolation layer is exposed; Removing the buffer insulating layer over the patterned floating gate layer; Forming a dielectric film on the patterned floating gate layer; And forming a control gate and a floating gate.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.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 disclosed below, but will be implemented in various different forms, only this embodiment to make the disclosure of the present invention complete, and to those skilled in the art the scope of the invention It is provided for complete information.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a flash memory device according to a first embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 반도체 기판(21)에 소자 격리막(22)을 형성하여 액티브 영역(active region)을 정의(define)하고, 액티브 영역의 반도체 기판(21) 상에 터널 산화막(23)을 형성한다. 터널 산화막(23)을 포함한 전체 구조상에 플로팅 게이트층(24)을 형성한다. 플로팅 게이트용 마스크를 이용한 포토리소그라피 (photolithography) 공정으로 플로팅 게이트층(24) 상에 포토레지스트 패턴(25)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, an isolation region 22 is formed in the semiconductor substrate 21 to define an active region, and a tunnel oxide layer 23 is formed on the semiconductor substrate 21 in the active region. do. The floating gate layer 24 is formed on the entire structure including the tunnel oxide film 23. The photoresist pattern 25 is formed on the floating gate layer 24 by a photolithography process using a mask for floating gates.
도 2b를 참조하면, 포토레지스트 패턴(25)을 식각 마스크로 한 식각 공정으로 플로팅 게이트층(24)의 노출된 부분을 일정 두께 식각하고, 이로 인하여 소자 격리막(22)의 윗쪽을 따라 플로팅 게이트층(24)에 트렌치(200)가 형성된다. 포토레지스트 패턴(25)을 제거한 후, 트렌치(200)가 형성된 플로팅 게이트층(24)의 표면을 따라 도전층(210)을 형성한다.Referring to FIG. 2B, an exposed portion of the floating gate layer 24 is etched to a predetermined thickness by an etching process using the photoresist pattern 25 as an etching mask, and thus, the floating gate layer is formed along the upper portion of the device isolation layer 22. The trench 200 is formed at 24. After removing the photoresist pattern 25, the conductive layer 210 is formed along the surface of the floating gate layer 24 on which the trench 200 is formed.
상기에서, 도전층(210)은 도프트 폴리 크리스탈 실리콘(doped poly crystal silicon), 언도프트 폴리 크리스탈 실리콘(undoped poly crystal silicon), 임플란티드 폴리 크리스탈 실리콘(implanted poly crystal silicon) 등과 같이 플로팅 게이트로 사용될 수 있는 물질로 형성한다.In the above, the conductive layer 210 may be a floating gate such as doped poly crystal silicon, undoped poly crystal silicon, implanted poly crystal silicon, or the like. It is formed of a material that can be used.
도 2c를 참조하면, 도전층(210)이 형성된 상태에서 소자 격리막(22)이 노출되는 시점까지 비등방성 식각 공정을 실시하여 플로팅 게이트층(24)을 패터닝한다. 패터닝된 플로팅 게이트층(24)은 양 측면에 도전층(210)이 스페이서(spacer) 형태로 존재하고, 이는 본 발명의 패터닝된 플로팅 게이트층(24)이 기존의 패터닝된 플로팅 게이트층(도 1b의 지시부호 14)과 비교하여 도전층(210)의 증착 두께의 2배 만큼 더 큰 패턴으로 형성됨을 알 수 있다. 따라서, 포토 공정 마진 부족과 오정렬 등이 발생하더라도 기존 공정보다 중첩 마진의 추가 확보로 공정의 안정화를 이룰 수 있다. 또한, 식각 마스크를 사용하지 않고 비등방성 식각 공정으로 플로팅 게이트층(24)을 패터닝하기 때문에 식각되는 상단 모서리 부분이 둥글게 된다.Referring to FIG. 2C, the floating gate layer 24 is patterned by performing an anisotropic etching process until the device isolation layer 22 is exposed while the conductive layer 210 is formed. The patterned floating gate layer 24 has a conductive layer 210 on both sides in the form of a spacer, which means that the patterned floating gate layer 24 of the present invention is conventionally patterned floating gate layer (FIG. 1B). It can be seen that it is formed in a pattern larger by twice the deposition thickness of the conductive layer 210 compared to the reference numeral 14 of. Therefore, even if the photo process margin is insufficient and misalignment occurs, the process can be stabilized by additionally securing an overlap margin than the existing process. In addition, since the floating gate layer 24 is patterned by an anisotropic etching process without using an etching mask, the upper edge portion to be etched is rounded.
도 2d를 참조하면, 스페이서 형태의 도전층(210)을 갖는 패터닝된 플로팅 게이트층(24)의 표면을 따라 유전체막(26)을 형성한다. 유전체막(26)을 포함한 전체 구조 상부에 컨트롤 게이트층(27)을 증착한 후, 컨트롤 게이트용 마스크를 이용한 식각 공정을 실시하여 컨트롤 게이트(27)를 형성하고, 계속해서 자기정렬 식각 공정을 실시하여 플로팅 게이트(24)를 형성한다.Referring to FIG. 2D, a dielectric film 26 is formed along the surface of the patterned floating gate layer 24 having the conductive layer 210 in the form of a spacer. After depositing the control gate layer 27 over the entire structure including the dielectric film 26, an etching process using a mask for the control gate is performed to form the control gate 27, followed by a self-aligned etching process. To form the floating gate 24.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a flash memory device according to a second embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 반도체 기판(31)에 소자 격리막(32)을 형성하여 액티브 영역(active region)을 정의(define)하고, 액티브 영역의 반도체 기판(31) 상에 터널 산화막(33)을 형성한다. 터널 산화막(33)을 포함한 전체 구조상에 플로팅 게이트층(34) 및 버퍼 절연층(300)을 형성한다. 플로팅 게이트용 마스크를 이용한 포토리소그라피 (photolithography) 공정으로 버퍼 절연층(300) 상에 포토레지스트 패턴(35)을 형성한다.Referring to FIG. 3A, the device isolation layer 32 is formed on the semiconductor substrate 31 to define an active region, and the tunnel oxide layer 33 is formed on the semiconductor substrate 31 in the active region. do. The floating gate layer 34 and the buffer insulating layer 300 are formed on the entire structure including the tunnel oxide film 33. The photoresist pattern 35 is formed on the buffer insulating layer 300 by a photolithography process using a floating gate mask.
도 3b를 참조하면, 포토레지스트 패턴(35)을 식각 마스크로 한 식각 공정으로 버퍼 절연층(300) 및 플로팅 게이트층(34)의 노출된 부분을 일정 두께 식각하고, 이로 인하여 소자 격리막(32)이 윗쪽을 따라 플로팅 게이트층(34)에 트렌치(310)가 형성된다. 포토레지스트 패턴(35)을 제거한 후, 트렌치(310)가 형성된 플로팅 게이트층(34)과 패터닝된 버퍼 절연층(300)의 표면을 따라 도전층(320)을 형성한다.Referring to FIG. 3B, an exposed portion of the buffer insulating layer 300 and the floating gate layer 34 is etched to a predetermined thickness by an etching process using the photoresist pattern 35 as an etching mask, and thus the device isolation layer 32 is etched. A trench 310 is formed in the floating gate layer 34 along the upper side. After removing the photoresist pattern 35, the conductive layer 320 is formed along the surfaces of the floating gate layer 34 on which the trench 310 is formed and the patterned buffer insulating layer 300.
상기에서, 버퍼 절연층(300)은 산화물 계열이나 질화물 계열로 형성한다. 도전층(320)은 도프트 폴리 크리스탈 실리콘(doped poly crystal silicon), 언도프트 폴리 크리스탈 실리콘(undoped poly crystal silicon), 임플란티드 폴리 크리스탈 실리콘(implanted poly crystal silicon) 등과 같이 플로팅 게이트로 사용될 수 있는 물질로 형성한다.In the above, the buffer insulating layer 300 is formed of an oxide-based or nitride-based. The conductive layer 320 may be used as a floating gate, such as doped poly crystal silicon, undoped poly crystal silicon, implanted poly crystal silicon, or the like. Form into material.
도 3c를 참조하면, 도전층(320)이 형성된 상태에서 소자 격리막(32)이 노출되는 시점까지 비등방성 식각 공정을 실시하여 플로팅 게이트층(34)을 패터닝한다. 패터닝된 버퍼 절연층(300)은 비등방성 식각 공정 동안 하부층인 플로팅 게이트층(34)의 식각 보호막 역할을 한다. 패터닝된 플로팅 게이트층(34)은 양 측면에 도전층(320)이 스페이서(spacer) 형태로 존재하고, 이는 본 발명의 패터닝된 플로팅 게이트층(34)이 기존의 패터닝된 플로팅 게이트층(도 1b의 지시부호 14)과 비교하여 도전층(320)의 증착 두께의 2배 만큼 더 큰 패턴으로 형성됨을 알 수 있다. 따라서, 포토 공정 마진 부족과 오정렬 등이 발생하더라도 기존 공정보다 중첩 마진의 추가 확보로 공정의 안정화를 이룰 수 있다. 또한, 식각 마스크를 사용하지 않고 비등방성 식각 공정으로 플로팅 게이트층(34)을 패터닝하기 때문에 식각되는 상단 모서리 부분이 둥글게 된다.Referring to FIG. 3C, the floating gate layer 34 is patterned by performing an anisotropic etching process until the device isolation layer 32 is exposed while the conductive layer 320 is formed. The patterned buffer insulating layer 300 serves as an etch protective layer of the floating gate layer 34 as an underlying layer during the anisotropic etching process. The patterned floating gate layer 34 has a conductive layer 320 on both sides in the form of a spacer, which means that the patterned floating gate layer 34 of the present invention is conventionally patterned floating gate layer (FIG. 1B). It can be seen that the pattern is formed by twice as large as the deposition thickness of the conductive layer 320 compared to the reference numeral 14). Therefore, even if the photo process margin is insufficient and misalignment occurs, the process can be stabilized by additionally securing an overlap margin than the existing process. In addition, since the floating gate layer 34 is patterned by an anisotropic etching process without using an etching mask, the upper edge portion to be etched is rounded.
도 3d를 참조하면, 버퍼 절연층(300)을 제거한 후, 스페이서 형태의 도전층(320)을 갖는 패터닝된 플로팅 게이트층(34)의 표면을 따라 유전체막(36)을 형성한다. 유전체막(36)을 포함한 전체 구조 상부에 컨트롤 게이트층(37)을 증착한 후, 컨트롤 게이트용 마스크를 이용한 식각 공정을 실시하여 컨트롤 게이트(37)를 형성하고, 계속해서 자기정렬 식각 공정을 실시하여 플로팅 게이트(34)를 형성한다.Referring to FIG. 3D, after removing the buffer insulating layer 300, a dielectric layer 36 is formed along the surface of the patterned floating gate layer 34 having the conductive layer 320 in the form of a spacer. After depositing the control gate layer 37 over the entire structure including the dielectric film 36, an etching process using a control gate mask is performed to form the control gate 37, followed by a self-aligned etching process. To form the floating gate 34.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.4A to 4D are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a flash memory device according to a third embodiment of the present invention.
도 4a를 참조하면, 반도체 기판(41)에 소자 격리막(42)을 형성하여 액티브 영역(active region)을 정의(define)하고, 액티브 영역의 반도체 기판(41) 상에 터널 산화막(43)을 형성한다. 터널 산화막(43)을 포함한 전체 구조상에 플로팅 게이트층(44) 및 버퍼 절연층(400)을 형성한다. 플로팅 게이트용 마스크를 이용한 포토리소그라피 (photolithography) 공정으로 버퍼 절연층(400) 상에 포토레지스트 패턴(45)을 형성한다.Referring to FIG. 4A, an isolation region 42 is formed in the semiconductor substrate 41 to define an active region, and a tunnel oxide layer 43 is formed on the semiconductor substrate 41 in the active region. do. The floating gate layer 44 and the buffer insulating layer 400 are formed on the entire structure including the tunnel oxide layer 43. A photoresist pattern 45 is formed on the buffer insulating layer 400 by a photolithography process using a floating gate mask.
도 4b를 참조하면, 포토레지스트 패턴(45)을 식각 마스크로 한 식각 공정으로 버퍼 절연층(400) 및 플로팅 게이트층(44)의 노출된 부분을 일정 두께 식각하고, 이로 인하여 소자 격리막(42)의 위쪽을 따라 플로팅 게이트층(44)에 트렌치(410)가 형성된다. 포토레지스트 패턴(45)을 제거한 후, 선택적 에피텍셜 실리콘 성장(selective epitaxial silicon growth; SEG) 공정을 진행하여 플로팅 게이트층(44)의 트렌치(410) 부분에만 SEG층(420)을 형성한다.Referring to FIG. 4B, an exposed portion of the buffer insulating layer 400 and the floating gate layer 44 is etched to a predetermined thickness by an etching process using the photoresist pattern 45 as an etching mask, and thus, the device isolation layer 42 is etched. A trench 410 is formed in the floating gate layer 44 along the top of the. After removing the photoresist pattern 45, a selective epitaxial silicon growth (SEG) process is performed to form the SEG layer 420 only in the trench 410 portion of the floating gate layer 44.
상기에서, 버퍼 절연층(400)은 산화물 계열이나 질화물 계열로 형성한다.In the above, the buffer insulating layer 400 is formed of oxide or nitride.
도 4c를 참조하면, SEG층(420)이 형성된 상태에서 소자 격리막(42)이 노출되는 시점까지 비등방성 식각 공정을 실시하여 플로팅 게이트층(44)을 패터닝한다. 패터닝된 버퍼 절연층(400)은 비등방성 식각 공정 동안 하부층인 플로팅 게이트층(44)의 식각 보호막 역할을 한다. 패터닝된 플로팅 게이트층(44)은 양 측면에 SEG층(420)이 스페이서(spacer) 형태로 존재하고, 이는 본 발명의 패터닝된 플로팅 게이트층(44)이 기존의 패터닝된 플로팅 게이트층(도 1b의 지시부호 14)과 비교하여 SEG층(420)의 증착 두께의 2배 만큼 더 큰 패턴으로 형성됨을 알 수 있다. 따라서, 포토 공정 마진 부족과 오정렬 등이 발생하더라도 기존 공정보다 중첩 마진의 추가 확보로 공정의 안정화를 이룰 수 있다. 또한, 식각 마스크를 사용하지 않고 비등방성 식각 공정으로 플로팅 게이트층(44)을 패터닝하기 때문에 식각되는 상단 모서리 부분이 둥글게 된다.Referring to FIG. 4C, the floating gate layer 44 is patterned by performing an anisotropic etching process until the device isolation layer 42 is exposed while the SEG layer 420 is formed. The patterned buffer insulating layer 400 serves as an etch protective layer of the floating gate layer 44 as an underlying layer during the anisotropic etching process. The patterned floating gate layer 44 has a SEG layer 420 on both sides in the form of a spacer, which means that the patterned floating gate layer 44 of the present invention is conventionally patterned floating gate layer (FIG. 1B). It can be seen that the pattern is formed by twice as large as the deposition thickness of the SEG layer 420 compared to the reference numeral 14 of. Therefore, even if the photo process margin is insufficient and misalignment occurs, the process can be stabilized by additionally securing an overlap margin than the existing process. In addition, since the floating gate layer 44 is patterned by an anisotropic etching process without using an etching mask, the upper edge portion to be etched is rounded.
도 4d를 참조하면, 버퍼 절연층(400)을 제거한 후, 스페이서 형태의 SEG층(420)을 갖는 패터닝된 플로팅 게이트층(44)의 표면을 따라 유전체막(46)을 형성한다. 유전체막(46)을 포함한 전체 구조 상부에 컨트롤 게이트층(47)을 증착한 후, 컨트롤 게이트용 마스크를 이용한 식각 공정을 실시하여 컨트롤 게이트(47)를 형성하고, 계속해서 자기정렬 식각 공정을 실시하여 플로팅 게이트(44)를 형성한다.Referring to FIG. 4D, after removing the buffer insulating layer 400, a dielectric film 46 is formed along the surface of the patterned floating gate layer 44 having the SEG layer 420 in the form of a spacer. After depositing the control gate layer 47 over the entire structure including the dielectric film 46, an etching process using a mask for the control gate is performed to form the control gate 47, followed by a self-aligned etching process. To form the floating gate 44.
상술한 바와 같이, 본 발명은 포토레지스트 패턴으로 확보할 수 있는 중첩 마진 보다 큰 중첩 마진을 확보할 수 있어 공정의 안정화를 이룰 수 있고, 플로팅 게이트의 상단 모서리 부분이 둥글게 형성되어 소자의 리텐션 특성을 향상시킬 수 있고, 플로팅 게이트의 패턴 크기를 최대한 크게 할 수 있어 소자의 고집적화를 실현할 수 있다.As described above, the present invention can secure the overlap margin larger than the overlap margin that can be secured by the photoresist pattern, thereby achieving stabilization of the process, and the upper edge portion of the floating gate is rounded to retain the device's retention characteristics. Can be improved, and the pattern size of the floating gate can be made as large as possible, thereby achieving high integration of the device.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020030017403A KR20040082751A (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Method of manufacturing flash memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020030017403A KR20040082751A (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Method of manufacturing flash memory device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20040082751A true KR20040082751A (en) | 2004-09-30 |
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ID=37366497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020030017403A KR20040082751A (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Method of manufacturing flash memory device |
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-
2003
- 2003-03-20 KR KR1020030017403A patent/KR20040082751A/en not_active Application Discontinuation
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