KR20050002411A - Method of manufacturing flash memory device - Google Patents

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KR20050002411A
KR20050002411A KR1020030043789A KR20030043789A KR20050002411A KR 20050002411 A KR20050002411 A KR 20050002411A KR 1020030043789 A KR1020030043789 A KR 1020030043789A KR 20030043789 A KR20030043789 A KR 20030043789A KR 20050002411 A KR20050002411 A KR 20050002411A
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이병기
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주식회사 하이닉스반도체
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/30Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region

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  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Element Separation (AREA)
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Abstract

PURPOSE: A method of manufacturing a flash memory device is provided to improve the difference of EFH(Effective Field oxide Height) between predetermined regions and to secure a process margin by planarizing a polysilicon layer within all the regions. CONSTITUTION: A semiconductor substrate(21) with high voltage gate oxide layer(22A) and a low voltage/cell gate oxide layer(22B) is provided. A sacrificial nitride pattern is formed on a first polysilicon layer(23) of a low voltage transistor/cell region(LV/CELL). An oxide layer is formed by oxidizing the first polysilicon layer of a high voltage transistor region(HV) as much as a predetermined thickness. The oxide layer and the sacrificial nitride pattern are sequentially removed therefrom, so that the first polysilicon layer is planarized within the high voltage transistor region and the low voltage transistor/cell region. A plurality of isolation layers(260) are formed therein. A second polysilicon layer(27) is formed on the planarized first polysilicon layer including the isolation layers.

Description

플래쉬 메모리 소자의 제조 방법{Method of manufacturing flash memory device}Method of manufacturing flash memory device {Method of manufacturing flash memory device}

본 발명은 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 셀프 얼라인 쉘로우 트렌치 아이소레이션(Self Align Shallow Trench Isolation; 이하 SA-STI라 칭함) 스킴(scheme)을 적용하는 플래쉬 메모리 소자에서, 고전압 트랜지스터 영역 및 저전압 트랜지스터/셀 영역 각각의 소자 격리막의 돌출부에 의해 이들 영역간에 유발되는 EFH(Effective Field Oxide Height) 차이를 개선시킬 수 있는 플래쉬 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 high voltage transistor region in a flash memory device to which a Self Align Shallow Trench Isolation (SA-STI) scheme is applied. And a method of manufacturing a flash memory device capable of improving an effective field oxide height (EFH) difference caused between these regions by protrusions of element isolation films in each of the low voltage transistor / cell regions.

플래쉬 메모리는 소자의 특성상 셀을 구동시키기 위한 고전압 트랜지스터와 저전압 트랜지스터가 구비된다. 고전압 트랜지스터의 게이트 산화막은 두께가 두껍고, 저전압 트랜지스터의 게이트 산화막은 두께가 얇으며, 셀의 게이트 산화막은 저전압 트랜지스터의 게이트 산화막의 두께와 같거나 유사하다. 고전압 트랜지스터 영역 및 저전압 트랜지스터/셀 영역의 게이트 산화막 두께 차이에서 기인되는 단차는 후속 공정인 소자 격리용 산화막의 화학적 기계적 연마(CMP) 공정 진행 후 남겨지는 질화막의 두께를 각 영역에서 다르게 하고, 이로 인하여 고전압 트랜지스터 영역과 저전압 트랜지스터/셀 영역의 EFH 차이를 유발시킨다. 여기서, EFH는 플로팅 게이트용 제 1 폴리실리콘층과 플로팅 게이트용 제 2 폴리실리콘층과의 계면을 기준으로 소자 격리막의 단차를 일컫는다.The flash memory has a high voltage transistor and a low voltage transistor for driving a cell due to the characteristics of the device. The gate oxide film of the high voltage transistor is thick, the gate oxide film of the low voltage transistor is thin, and the gate oxide film of the cell is equal to or similar to the thickness of the gate oxide film of the low voltage transistor. The difference caused by the gate oxide thickness difference between the high voltage transistor region and the low voltage transistor / cell region causes the thickness of the nitride film remaining after the chemical mechanical polishing (CMP) process of the device isolation oxide, which is a subsequent process, to be changed in each region. It causes the EFH difference between the high voltage transistor region and the low voltage transistor / cell region. Here, EFH refers to the step of the device isolation layer based on the interface between the first polysilicon layer for floating gate and the second polysilicon layer for floating gate.

도 1은 셀프 얼라인 쉘로우 트렌치 아이소레이션 스킴을 적용하는 종래 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a device for explaining a method of manufacturing a conventional flash memory device applying a self-aligned shallow trench isolation scheme.

플래쉬 메모리 소자는 셀 영역, 저전압 트랜지스터 영역 및 고전압 트랜지스터 영역으로 이루어지는데, 설명의 편의상 게이트 산화막의 두께가 유사한 셀 영역 및 저전압 트랜지스터 영역을 하나의 영역으로 묶어 설명한다.The flash memory device includes a cell region, a low voltage transistor region, and a high voltage transistor region. For convenience of description, a cell region and a low voltage transistor region having a similar thickness of the gate oxide film are grouped into one region.

도 1을 참조하며, 고전압 트랜지스터 영역(HV)의 반도체 기판(11) 상에는 두께가 두꺼운 고전압용 게이트 산화막(12A)을 형성하고, 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)의 반도체 기판(11) 상에는 두께가 얇은 저전압/셀용 게이트 산화막(12B)을 형성한다. 게이트 산화막들(12A 및 12B) 상에 플로팅 게이트용 제 1 폴리실리콘층(13)을 형성한다. SA-STI 공정을 실시하여 반도체 기판(11)에 다수의 소자 격리용 트렌치(15)를 형성하고, 트렌치들(15) 내에 소자 격리용 산화물을 채워 소자 격리막(160)을 형성한다. 소자 격리막(160)을 포함한 전체 구조상에 플로팅 게이트용 제 2 폴리실리콘층(19)을 형성한다. 도시하지는 않았지만, 이후 플로팅 게이트용 마스크를 사용한 식각 공정, 유전체막 형성 공정, 컨트롤 게이트용 도전층 형성 공정 및 컨트롤 게이트용 마스크를 사용한 식각 공정을 실시하여 각 영역에 게이트들을 형성한다.Referring to FIG. 1, a thick high voltage gate oxide film 12A is formed on the semiconductor substrate 11 in the high voltage transistor region HV, and on the semiconductor substrate 11 in the low voltage transistor / cell region LV / CELL. A thin low voltage / cell gate oxide film 12B is formed. A first polysilicon layer 13 for floating gate is formed on the gate oxide films 12A and 12B. The SA-STI process is performed to form a plurality of device isolation trenches 15 in the semiconductor substrate 11, and the device isolation layer 160 is formed by filling oxides for device isolation in the trenches 15. A second polysilicon layer 19 for floating gate is formed on the entire structure including the device isolation layer 160. Although not shown, gates are formed in each region by performing an etching process using a floating gate mask, a dielectric film forming process, a control layer conductive layer forming process, and an etching process using a control gate mask.

상기한 종래 방법으로 플래쉬 메모리 소자를 제조할 경우, 고전압 트랜지스터 영역(HV) 및 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL) 각각의 소자 격리막(160)의 돌출부에 의해 이들 영역간에 EFH 차이가 발생되는데, 일반적으로 고전압 트랜지스터 영역(HV)에서 제 1 폴리실리콘층(13)에 대한 소자 격리막(160)의 단차(EFH1)는(-)50 ~ 100 Å의 값을 갖는 반면, 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)에서 제 1 폴리실리콘층(13)에 대한 소자 격리막(160)의 단차(EFH2)는 300 ~ 800 Å의 값을 갖는다. 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)의 단차(EFH2)는 높고 값의 범위가 넓으며, 그 값이 매번 화학적 기계적 연마(CMP) 공정의 진행 조건에 따라 달라진다. 이러한 고전압 트랜지스터 영역(HV) 및 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)간의 EFH 값의 차이와 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)의 높은 EFH 값은 각 영역의 게이트 식각 타겟을 설정하는데 어려움을 주고, 양호한 게이트 패턴 형상(pattern profile)을 얻을 수 없게 할뿐만 아니라, 폴리실리콘 잔류물로 인한 소자의 결함(fail)을 유발시키는 원인으로 작용하는 등 많은 문제점들이 있다. 이러한 문제점들은 소자가 고집적화 되어 감에 따라 중요해지고, 이를 해결하기 위한 노력이 계속 되고 있다.When the flash memory device is manufactured by the above-described conventional method, an EFH difference is generated between the regions of the device isolation layer 160 of each of the high voltage transistor region HV and the low voltage transistor / cell region LV / CELL. In general, the step EFH1 of the device isolation layer 160 with respect to the first polysilicon layer 13 in the high voltage transistor region HV has a value of (−) 50 to 100 kV, while the low voltage transistor / cell region LV / CELL), the step (EFH2) of the device isolation layer 160 with respect to the first polysilicon layer 13 has a value of 300 to 800 mW. The step EFH2 of the low voltage transistor / cell region LV / CELL is high and has a wide range of values, each of which depends on the progress of the chemical mechanical polishing (CMP) process. The difference in the EFH value between the high voltage transistor region HV and the low voltage transistor / cell region LV / CELL and the high EFH value of the low voltage transistor / cell region LV / CELL are difficult to set the gate etching target of each region. And many problems such as not only obtaining a good gate pattern profile but also causing the device to fail due to polysilicon residues. These problems are becoming more important as devices become more integrated, and efforts have been made to solve them.

따라서, 본 발명은 고전압 트랜지스터 영역 및 저전압 트랜지스터/셀 영역 각각의 소자 격리막의 돌출부에 의해 이들 영역간에 유발되는 EFH 차이를 개선시키면서 전체 영역의 표면 평탄화를 이루어 후속 공정의 안정성을 확보 및 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention improves the stability of the subsequent process and improves the reliability of the device by improving the surface of the entire area while improving the EFH difference caused between these regions by the protrusions of the device isolation layers of the high voltage transistor region and the low voltage transistor / cell region, respectively. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a flash memory device that can be improved.

도 1은 종래 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.1 is a cross-sectional view of a device for explaining a method of manufacturing a conventional flash memory device.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.2A to 2G are cross-sectional views of devices for explaining a method of manufacturing a flash memory device according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11, 21: 반도체 기판 12A, 22A: 고전압용 게이트 산화막11, 21: semiconductor substrate 12A, 22A: high-voltage gate oxide film

12B, 22B: 저전압/셀용 게이트 산화막 13, 23: 제 1 폴리실리콘층12B and 22B: low-voltage / cell gate oxide films 13 and 23: first polysilicon layer

24: 질화막 15, 25: 트렌치24: nitride film 15, 25: trench

26: 소자 격리용 산화막 160, 260: 소자 격리막26: oxide film for device isolation 160, 260: device isolation film

27: 제 2 폴리실리콘층 30: 포토레지스트 패턴27: second polysilicon layer 30: photoresist pattern

200: 희생 질화막 200P: 희생 질화막 패턴200: sacrificial nitride film 200P: sacrificial nitride film pattern

230: 산화막230: oxide film

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법은 고전압용 게이트 산화막 및 저전압/셀용 게이트 산화막이 형성된 반도체 기판이 제공되는 단계; 저전압 트랜지스터/셀 영역의 상기 제 1 폴리실리콘층 상에 희생 질화막 패턴을 형성하는 단계; 고전압 트랜지스터 영역의 상기 제 1 폴리실리콘층을 일정 두께 산화시켜 산화막을 형성하는 단계; 상기 산화막 및 상기 희생 질화막 패턴을 순차적으로 제거하고, 이로 인하여 상기 고전압 트랜지스터 영역 및 상기 저전압 트랜지스터/셀 영역의 상기 제 1 폴리실리콘층은 표면 평탄화를 이루는 단계; 상기 고전압 트랜지스터 영역 및 상기 저전압 트랜지스터/셀 영역 각각의 상기 반도체 기판에 다수의 소자 격리막들을 형성하는 단계; 및 상기 소자 격리막들을 포함한 상기 평탄화된 제 1 폴리실리콘층 상에 플로팅 게이트용 제 2 폴리실리콘층을 형성하는 단계를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a flash memory device, comprising: providing a semiconductor substrate having a high voltage gate oxide film and a low voltage / cell gate oxide film; Forming a sacrificial nitride film pattern on the first polysilicon layer in the low voltage transistor / cell region; Oxidizing the first polysilicon layer in the high voltage transistor region to a predetermined thickness to form an oxide film; Sequentially removing the oxide layer and the sacrificial nitride layer pattern, thereby performing surface planarization of the first polysilicon layer in the high voltage transistor region and the low voltage transistor / cell region; Forming a plurality of device isolation layers in the semiconductor substrate in each of the high voltage transistor region and the low voltage transistor / cell region; And forming a second polysilicon layer for floating gate on the planarized first polysilicon layer including the device isolation layers.

상기에서, 산화막은 습식 또는 건식 방식의 폴리 산화공정으로 상기 고전압용 게이트 산화막과 상기 저전압/셀용 게이트 산화막간의 단차 만큼 상기 제 1 폴리실리콘층을 산화시켜 형성한다.The oxide film is formed by oxidizing the first polysilicon layer by a step between the high voltage gate oxide film and the low voltage / cell gate oxide film by a wet or dry poly oxidation process.

희생 질화막 패턴은 건식 또는 습식 방식의 식각 공정으로 제거하는데. 건식 식각 공정일 경우 CHF3가스나 CHF3/CF4가스를 베이스로 사용하여 진행하며, 습식 식각 공정일 경우 가열된 인산 용액을 사용하여 진행한다.The sacrificial nitride pattern is removed by a dry or wet etching process. In the case of dry etching, CHF 3 gas or CHF 3 / CF 4 gas is used as the base, and in the case of wet etching, the heated phosphoric acid solution is used.

상기 소자 격리막들은 셀프 얼라인 쉘로우 트렌치 아이소레이션 공정으로 형성한다.The device isolation layers are formed by a self-aligned shallow trench isolation process.

상기 고전압 트랜지스터 영역 및 상기 저전압 트랜지스터/셀 영역 각각의 소자 격리막들은 유사한 EFH 값을 가진다.Device isolation layers in each of the high voltage transistor region and the low voltage transistor / cell region have similar EFH values.

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 2g는 셀프 얼라인 쉘로우 트렌치 아이소레이션 스킴을 적용하는 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.2A to 2G are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a flash memory device according to an embodiment of the present invention to which a self-aligned shallow trench isolation scheme is applied.

플래쉬 메모리 소자는 셀 영역, 저전압 트랜지스터 영역 및 고전압 트랜지스터 영역으로 이루어지는데, 설명의 편의상 게이트 산화막의 두께가 유사한 셀 영역 및 저전압 트랜지스터 영역을 하나의 영역으로 묶어 설명한다.The flash memory device includes a cell region, a low voltage transistor region, and a high voltage transistor region. For convenience of description, a cell region and a low voltage transistor region having a similar thickness of the gate oxide film are grouped into one region.

도 2a를 참조하며, 고전압 트랜지스터 영역(HV)의 반도체 기판(21) 상에는 두께가 두꺼운 고전압용 게이트 산화막(22A)을 형성하고, 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)의 반도체 기판(21) 상에는 두께가 얇은 저전압/셀용 게이트 산화막(22B)을 형성한다. 게이트 산화막들(22A 및 22B) 상에 플로팅 게이트용 제 1 폴리실리콘층(23)을 형성한다. 제 1 폴리실리콘층(23) 상에 희생 질화막(200)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, a thick high voltage gate oxide film 22A is formed on the semiconductor substrate 21 in the high voltage transistor region HV, and on the semiconductor substrate 21 in the low voltage transistor / cell region LV / CELL. A thin low voltage / cell gate oxide film 22B is formed. A first polysilicon layer 23 for floating gate is formed on the gate oxide films 22A and 22B. The sacrificial nitride film 200 is formed on the first polysilicon layer 23.

상기에서, 고전압용 게이트 산화막(22A)은 일반적으로 300 ~ 400 Å의 두께로 형성하고, 저전압/셀용 게이트 산화막(22B)은 일반적으로 50 ~ 100 Å의 두께로 형성하기 때문에 고전압 트랜지스터 영역(HV)과 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)간에 단차가 발생하게 된다. 이러한 단차는 후속 공정을 어렵게 하는 원인으로 작용한다.In the above, the high voltage gate oxide film 22A is generally formed to a thickness of 300 to 400 kV, and the low voltage / cell gate oxide film 22B is generally formed to a thickness of 50 to 100 kV. And a step is generated between the low voltage transistor / cell region LV / CELL. These steps serve as a source of difficulty in subsequent processes.

제 1 폴리실리콘층(23)은 350 ~ 600 Å의 두께로 형성한다. 희생 질화막(200)은 저압화학기상증착(LPCVD)이나 플라즈마증가형 화학기상증착(PE-CVD)법으로 50 ~ 500 Å의 두께로 증착하여 형성한다.The first polysilicon layer 23 is formed to a thickness of 350 ~ 600 mm 3. The sacrificial nitride film 200 is formed by deposition to a thickness of 50 to 500 kPa by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) or plasma enhanced chemical vapor deposition (PE-CVD) method.

도 2b를 참조하면, 고전압 트랜지스터 영역(HV)은 개방되고(open), 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)은 덮여진(close) 포토레지스트 패턴(30)을 희생 질화막(200) 상에 형성한다. 포토레지스트 패턴(30)을 식각 마스크로 한 식각 공정으로 고전압 트랜지스터 영역(LV)의 희생 질화막(200)을 제거하여 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)에 희생 질화막 패턴(200P)을 형성한다.Referring to FIG. 2B, a photoresist pattern 30 is formed on the sacrificial nitride film 200 in which the high voltage transistor region HV is open and the low voltage transistor / cell region LV / CELL is closed. do. The sacrificial nitride film pattern 200P is formed in the low voltage transistor / cell region LV / CELL by removing the sacrificial nitride film 200 of the high voltage transistor region LV in an etching process using the photoresist pattern 30 as an etching mask.

도 2c를 참조하면, 포토레지스트 패턴(30)을 제거(strip) 및 웨이퍼 클리닝(wafer cleaning)을 실시하고, 희생 질화막 패턴(200P)을 산화 방지막으로 한 폴리 산화공정(poly oxidation process)을 실시하여 고전압 트랜지스터 영역(HV)의 제 1 폴리실리콘층(23)을 일정두께 산화시켜 산화막(230)을 형성한다. 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)은 마스크층 패턴(200P)에 의해 제 1 폴리실리콘층(23)이 산화되지 않는다.Referring to FIG. 2C, the photoresist pattern 30 is stripped and wafer cleaned, and a poly oxidation process using the sacrificial nitride film pattern 200P as an anti-oxidation film is performed. An oxide film 230 is formed by oxidizing the first polysilicon layer 23 in the high voltage transistor region HV to a predetermined thickness. In the low voltage transistor / cell region LV / CELL, the first polysilicon layer 23 is not oxidized by the mask layer pattern 200P.

상기에서, 산화막(230)은 습식 또는 건식 방식의 폴리 산화공정으로 고전압용 게이트 산화막(22A)과 저전압/셀용 게이트 산화막(22B)간의 단차 만큼 제 1 폴리실리콘층(23)을 산화시켜 형성한다.In the above, the oxide film 230 is formed by oxidizing the first polysilicon layer 23 by a step between the high voltage gate oxide film 22A and the low voltage / cell gate oxide film 22B by a wet or dry poly oxidation process.

도 2d를 참조하면, 희생 질화막 패턴(200P)을 식각 마스크층으로 하여 산화막(230)을 제거한다. 이후, 희생 질화막 패턴(200P)을 제거하고 웨이퍼 클리닝 공정을 진행한다. 이로 인하여, 제 1 폴리실리콘층(23)은 표면 평탄화를 이루어 고전압 트랜지스터 영역(HV) 및 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)은 단차가 거의 없게 된다.Referring to FIG. 2D, the oxide film 230 is removed using the sacrificial nitride film pattern 200P as an etch mask layer. Thereafter, the sacrificial nitride film pattern 200P is removed and a wafer cleaning process is performed. As a result, the first polysilicon layer 23 has a surface planarized so that the high voltage transistor region HV and the low voltage transistor / cell region LV / CELL have little step.

상기에서, 산화막(230)은 건식 또는 습식 방식의 식각 공정 모두가 가능하지만, 제 1 폴리실리콘층(23)의 식각 손상을 최소화하기 위해 습식 방식의 식각 공정으로 제거하는 것이 바람직하다.In the above, the oxide film 230 may be a dry or wet etching process, but it is preferable to remove the oxide layer 230 by a wet etching process in order to minimize etching damage of the first polysilicon layer 23.

희생 질화막 패턴(200P)은 건식 또는 습식 방식의 식각 공정 모두가 가능하며, 건식 식각 공정을 적용할 경우 하부층인 제 1 폴리실리콘층(23)의 식각 손상을 최소화 하기 위하여 CHF3가스나 CHF3/CF4가스를 베이스(base)로 사용하고, 습식 식각 공정을 적용할 경우 가열된(hot) 인산 용액을 사용하여 제거한다. 건식 식각 장비로는 ICP, ECR 또는 RIE 타입을 사용한다.The sacrificial nitride film pattern 200P may be a dry or wet etching process, and when the dry etching process is applied, the CHF 3 gas or the CHF 3 / CF 4 gas is used as the base and is removed using a hot phosphoric acid solution when a wet etching process is applied. Dry etching equipment uses ICP, ECR or RIE types.

도 2e를 참조하면, 평탄화된 제 1 폴리실리콘층(23) 상에 질화막(24)을 형성하고, SA-STI 공정으로 질화막(24), 제 1 폴리실리콘층(23), 게이트 산화막(22A 및 22B) 및 반도체 기판(21)을 식각하여 고전압 트랜지스터 영역(HV)의 반도체기판(21) 및 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)의 반도체 기판(21)에 다수의 소자 격리용 트렌치(25)를 형성한다. 소자 격리용 트렌치(25)를 포함한 전체 구조상에 소자 격리용 산화막(26)을 형성하여 트렌치들(25)을 충분히 채운다. 소자 격리용 산화막(26)은 갭 필링(gap filing) 능력이 우수하면서 절연특성이 우수한 물질 예를 들어 HDP 산화물을 주로 사용하여 형성한다.Referring to FIG. 2E, the nitride film 24 is formed on the planarized first polysilicon layer 23, and the nitride film 24, the first polysilicon layer 23, the gate oxide film 22A and the SA-STI process are formed. 22B) and the semiconductor substrate 21 are etched to form a plurality of device isolation trenches 25 in the semiconductor substrate 21 in the high voltage transistor region HV and the semiconductor substrate 21 in the low voltage transistor / cell region LV / CELL. To form. The isolation layer 26 is formed over the entire structure including the isolation isolation trench 25 to sufficiently fill the trenches 25. The oxide isolation layer 26 for device isolation is formed using a material such as HDP oxide having excellent gap filing ability and excellent insulation properties.

도 2f를 참조하면, 화학적 기계적 연마(CMP) 공정을 평탄화된 제 1 폴리실리콘층(23)의 표면이 노출되기 직전까지 실시하여 트렌치들(25) 내에 소자 격리막들(260)을 형성한다. 도면에서 알 수 있듯이, 제 1 폴리실리콘층(23)의 표면을 기준으로 고전압 트랜지스터 영역(HV)에 남겨진 질화막(24) 및 소자 격리막들(260)의 돌출부와 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)에 남겨진 질화막(24) 및 소자 격리막들(260)의 돌출부는 높이 차이가 거의 없다.Referring to FIG. 2F, a chemical mechanical polishing (CMP) process is performed until just before the surface of the planarized first polysilicon layer 23 is exposed to form device isolation layers 260 in the trenches 25. As can be seen in the drawing, the protrusions of the nitride film 24 and the device isolation layers 260 left in the high voltage transistor region HV with respect to the surface of the first polysilicon layer 23 and the low voltage transistor / cell region LV / CELL. The heights of the protrusions of the nitride film 24 and the device isolation layers 260 left in FIG.

도 2g를 참조하면, 잔류된 질화막(24)을 제거(strip)하고, 웨이퍼 세정을 진행한다. 이때, 고전압 트랜지스터 영역(HV) 및 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)의 소자 격리막들(260)의 상단부도 일부 제거된다. 전체 영역(HV 및 LV/CELL)의 소자 격리막들(260) 및 제 1 폴리실리콘층(23) 상에 플로팅 게이트용 제 2 폴리실리콘층(27)을 형성한다. 도시하지는 않았지만, 이후 플로팅 게이트용 마스크를 사용한 식각 공정, 유전체막 형성 공정, 컨트롤 게이트용 도전층 형성 공정 및 컨트롤 게이트용 마스크를 사용한 식각 공정을 실시하여 각 영역에 게이트들을 형성한다.Referring to FIG. 2G, the remaining nitride film 24 is stripped and wafer cleaning is performed. At this time, the upper ends of the device isolation layers 260 of the high voltage transistor region HV and the low voltage transistor / cell region LV / CELL are also partially removed. A second polysilicon layer 27 for floating gate is formed on the device isolation layers 260 and the first polysilicon layer 23 in the entire region HV and LV / CELL. Although not shown, gates are formed in each region by performing an etching process using a floating gate mask, a dielectric film forming process, a control layer conductive layer forming process, and an etching process using a control gate mask.

상기한 본 발명의 실시예에 따라 플래쉬 메모리 소자를 제조하면, 저전압 트랜지스터/셀 영역(LV/CELL)의 소자 격리막들(260)의 EFH 값이 낮아지게 되고, 결국 각 영역(HV 및 LV/CELL)의 소자 격리막들(260) EFH 값은 (-)50 ~ 50 Å 사이가 되며, 이들 영역(HV 및 LV/CELL) 간의 EFH 값 차이가 거의 없어진다.When the flash memory device is manufactured according to the above-described exemplary embodiments, the EFH values of the device isolation layers 260 of the low voltage transistor / cell region LV / CELL are lowered, resulting in each region HV and LV / CELL. The device isolation layers 260 have an EFH value between (−) 50 and 50 kHz, and the difference in EFH values between these regions HV and LV / CELL is almost eliminated.

상술한 바와 같이, 본 발명은 고전압 트랜지스터 영역 및 저전압 트랜지스터/셀 영역 각각의 소자 격리막의 돌출부에 의해 이들 영역간에 유발되는 EFH 차이를 개선시키면서 전체 영역의 표면 평탄화를 이루게하므로, 후속 공정의 안정성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention achieves surface planarization of the entire region while improving the EFH difference caused between these regions by the protrusions of the element isolation films of the high voltage transistor region and the low voltage transistor / cell region, thereby ensuring stability of subsequent processes. Not only can this be done, but also the reliability of an element can be improved.

Claims (11)

고전압용 게이트 산화막 및 저전압/셀용 게이트 산화막이 형성된 반도체 기판이 제공되는 단계;Providing a semiconductor substrate on which a high voltage gate oxide film and a low voltage / cell gate oxide film are formed; 저전압 트랜지스터/셀 영역의 상기 제 1 폴리실리콘층 상에 희생 질화막 패턴을 형성하는 단계;Forming a sacrificial nitride film pattern on the first polysilicon layer in the low voltage transistor / cell region; 고전압 트랜지스터 영역의 상기 제 1 폴리실리콘층을 일정 두께 산화시켜 산화막을 형성하는 단계;Oxidizing the first polysilicon layer in the high voltage transistor region to a predetermined thickness to form an oxide film; 상기 산화막 및 상기 희생 질화막 패턴을 순차적으로 제거하고, 이로 인하여 상기 고전압 트랜지스터 영역 및 상기 저전압 트랜지스터/셀 영역의 상기 제 1 폴리실리콘층은 표면 평탄화를 이루는 단계;Sequentially removing the oxide layer and the sacrificial nitride layer pattern, thereby performing surface planarization of the first polysilicon layer in the high voltage transistor region and the low voltage transistor / cell region; 상기 고전압 트랜지스터 영역 및 상기 저전압 트랜지스터/셀 영역 각각의 상기 반도체 기판에 다수의 소자 격리막들을 형성하는 단계; 및Forming a plurality of device isolation layers in the semiconductor substrate in each of the high voltage transistor region and the low voltage transistor / cell region; And 상기 소자 격리막들을 포함한 상기 평탄화된 제 1 폴리실리콘층 상에 플로팅 게이트용 제 2 폴리실리콘층을 형성하는 단계를 포함하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법.Forming a second polysilicon layer for a floating gate on the planarized first polysilicon layer including the device isolation layers. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고전압용 게이트 산화막은 300 ~ 400 Å의 두께로 형성하고, 상기 저전압/셀용 게이트 산화막은 50 ~ 100 Å의 두께로 형성하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법.The high voltage gate oxide film is formed to a thickness of 300 ~ 400 kHz, the low voltage / cell gate oxide film is formed of a thickness of 50 ~ 100 kHz. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 폴리실리콘층은 350 ~ 600 Å의 두께로 형성하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법.The first polysilicon layer is a manufacturing method of a flash memory device to form a thickness of 350 ~ 600 Å. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 희생 질화막 패턴은 50 ~ 500 Å의 두께로 형성하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법.The sacrificial nitride film pattern is a method of manufacturing a flash memory device to form a thickness of 50 ~ 500Å. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산화막은 습식 또는 건식 방식의 폴리 산화공정으로 상기 고전압용 게이트 산화막과 상기 저전압/셀용 게이트 산화막간의 단차 만큼 상기 제 1 폴리실리콘층을 산화시켜 형성하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법.And the oxide film is formed by oxidizing the first polysilicon layer by a step between the high voltage gate oxide film and the low voltage / cell gate oxide film by a wet or dry poly oxidation process. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산화막은 습식 방식의 식각 공정으로 제거하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법.The oxide film is removed by a wet etching method of manufacturing a flash memory device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 희생 질화막 패턴은 건식 또는 습식 방식의 식각 공정으로 제거하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법.The sacrificial nitride film pattern is a method of manufacturing a flash memory device which is removed by a dry or wet etching process. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 건식 식각 공정은 CHF3가스나 CHF3/CF4가스를 베이스로 사용하여 진행하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법.The dry etching process is a flash memory device manufacturing method using the CHF 3 gas or CHF 3 / CF 4 gas as a base to proceed. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 습식 식각 공정은 가열된 인산 용액을 사용하여 진행하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법.The wet etching process is performed using a heated phosphoric acid solution. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소자 격리막들은 셀프 얼라인 쉘로우 트렌치 아이소레이션 공정으로 형성하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법.And forming the device isolation layers by a self-aligned shallow trench isolation process. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고전압 트랜지스터 영역 및 상기 저전압 트랜지스터/셀 영역 각각의 소자 격리막들은 유사한 EFH 값을 가지는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법.And / or device isolation layers in each of the high voltage transistor region and the low voltage transistor / cell region have similar EFH values.
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