KR20050022624A - Method of manufacturing flash memory device - Google Patents

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KR20050022624A
KR20050022624A KR1020030060205A KR20030060205A KR20050022624A KR 20050022624 A KR20050022624 A KR 20050022624A KR 1020030060205 A KR1020030060205 A KR 1020030060205A KR 20030060205 A KR20030060205 A KR 20030060205A KR 20050022624 A KR20050022624 A KR 20050022624A
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김선영
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates

Abstract

PURPOSE: A method of manufacturing a flash memory device is provided to improve gate profile and CD(Critical Dimension) distribution within a peripheral region by patterning gates of the peripheral region using a hard mask instead of a photoresist pattern as an etching mask. CONSTITUTION: A first stack type structure and a second stack type structure are formed on a semiconductor substrate(100) with a cell and peripheral region. A stack gate structure composed of a floating gate, a coupling insulator and a control gate is formed within the cell region by patterning the first stack type structure using a first hard mask pattern(124a) as an etching mask. A second hard mask pattern(140a) for covering the stack gate structure and the second stack type structure is formed thereon. A single gate structure is formed within the peripheral region by patterning the second stack type structure using the second hard mask pattern as an etching mask.

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 동일 기판상에 메모리 셀 트랜지스터와 주변 회로 트랜지스터를 가지는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a flash memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a flash memory device having a memory cell transistor and a peripheral circuit transistor on the same substrate.

최근, 전기적으로 데이터의 입출력이 가능한 EEPROM (electrically erasable and programmable ROM) 또는 플래쉬 메모리에 대한 수요가 늘고 있다. 플래쉬 메모리 소자는 전기적으로 데이터의 소거와 저장이 가능하고 전원이 공급되지 않아도 데이터의 보존이 가능하기 때문에 그 응용 분야가 다양해지고 있다. Recently, there is an increasing demand for electrically erasable and programmable ROM (EEPROM) or flash memory capable of electrically inputting and outputting data. Flash memory devices can be electrically erased and stored, and data can be preserved even when power is not supplied.

플래쉬 메모리 소자는 그 메모리 셀의 구조에 따라 크게 노아(NOR)형 및 낸드(NAND)형으로 구분된다. 그 중, 노아형 플래쉬 메모리 소자는 하나의 비트 라인에 단일 트랜지스터로 구성되는 다수의 메모리 셀들이 병렬로 연결되어 있으며, 비트 라인으로 연결되는 드레인과, 공공 소스 라인으로 연결되는 소스와의 사이에 하나의 메모리 셀 트랜지스터 만 연결되는 구조로 이루어진다. Flash memory devices are classified into NOR type and NAND type according to the structure of the memory cell. Among them, a Noah type flash memory device has a plurality of memory cells composed of a single transistor connected in parallel to one bit line, and has one between a drain connected to a bit line and a source connected to a public source line. It consists of a structure in which only memory cell transistors are connected.

플래시 메모리 소자의 메모리 셀 게이트는 플로팅 게이트와 콘트롤 게이트가 층간 유전막을 사이에 두고 적층되어 있는 구조를 가지고 있다. 그리고, 주변 회로 게이트는 기존의 반도체 소자의 구조와 마찬가지로 싱글 게이트 구조를 가지고 있다. The memory cell gate of the flash memory device has a structure in which a floating gate and a control gate are stacked with an interlayer dielectric layer interposed therebetween. The peripheral circuit gate has a single gate structure like the structure of a conventional semiconductor device.

도 1 내지 도 5는 종래 기술에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 1 to 5 are cross-sectional views illustrating a manufacturing method of a flash memory device according to the prior art, according to a process sequence.

도 1을 참조하면, 소자 분리 영역(도시 생략)에 의하여 활성 영역이 정의된 반도체 기판(10)상의 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역에 게이트 절연막(12) 및 도전성 제1 폴리실리콘층(14)을 각각 형성한다. 메모리 셀 영역에서는 상기 게이트 절연막(12)이 터널링 절연막으로 작용하게 된다. Referring to FIG. 1, a gate insulating layer 12 and a conductive first polysilicon layer 14 are formed in a memory cell region and a peripheral circuit region on a semiconductor substrate 10 in which an active region is defined by an element isolation region (not shown). Form each. In the memory cell region, the gate insulating layer 12 serves as a tunneling insulating layer.

그 후, 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역에서 상기 제1 폴리실리콘층(14) 위에 층간 유전막(16) 예를 들면 산화막/질화막/산화막의 적층 구조를 가지는 ONO(oxide-nitride-oxide)막과, 도전성 제2 폴리실리콘층(18)을 차례로 형성한 후, 메모리 셀 영역 만을 덮는 식각 마스크(도시 생략)를 사용하여 주변 회로 영역에서만 상기 제2 폴리실리콘층(18) 및 층간 유전막(16)을 제거한다. 그 결과, 주변 회로 영역에서 상기 제1 폴리실리콘층(14)의 상면이 노출된다. 그 후, 상기 식각 마스크를 제거하여 메모리 셀 영역에서 상기 제2 폴리실리콘층(18)의 상면을 노출시킨다. Then, an ONO (oxide-nitride-oxide) film having a stacked structure of an interlayer dielectric film 16, for example, an oxide film / nitride film / oxide film, on the first polysilicon layer 14 in a memory cell region and a peripheral circuit region, After the conductive second polysilicon layer 18 is sequentially formed, the second polysilicon layer 18 and the interlayer dielectric layer 16 are removed only in the peripheral circuit region by using an etching mask (not shown) covering only the memory cell region. do. As a result, the top surface of the first polysilicon layer 14 is exposed in the peripheral circuit region. Thereafter, the etching mask is removed to expose the top surface of the second polysilicon layer 18 in the memory cell region.

도 2를 참조하면, 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역 위에 금속 실리사이드층(20) 예를 들면 텅스텐 실리사이드(WSix)층을 형성한다. 그 결과, 메모리 셀 영역에서는 상기 제1 폴리실리콘층(14), 층간 유전막(16), 제2 폴리실리콘층(18) 및 금속 실리사이드층(20)으로 구성되는 적층 구조가 얻어지고, 주변 회로 영역에서는 상기 제1 폴리실리콘층(14) 및 금속 실리사이드층(20)으로 구성되는 적층 구조가 얻어진다.Referring to FIG. 2, a metal silicide layer 20, for example, a tungsten silicide (WSi x ) layer is formed on a memory cell region and a peripheral circuit region. As a result, in the memory cell region, a laminated structure composed of the first polysilicon layer 14, the interlayer dielectric film 16, the second polysilicon layer 18, and the metal silicide layer 20 is obtained, and thus the peripheral circuit region is obtained. In this case, a laminated structure composed of the first polysilicon layer 14 and the metal silicide layer 20 is obtained.

그 후, 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역 위에 제1 반사방지막(22), 하드 마스크층(24) 및 제2 반사방지막(26)을 차례로 형성한다. 예를 들면, 상기 제1 반사방지막(22)으로서 SiON막을 형성하고, 상기 하드 마스크층(24)으로서 실리콘 산화막을 형성하고, 상기 제2 반사방지막(26)으로서 SiON막을 형성한다. 여기서, 상기 제1 반사방지막(22)은 주변 회로 영역의 게이트 패터닝시 필요한 반사방지막이고, 상기 제2 반사방지막(26)은 메모리 셀 영역의 게이트 패터닝시 필요한 반사방지막이다. Thereafter, the first antireflection film 22, the hard mask layer 24, and the second antireflection film 26 are sequentially formed on the memory cell region and the peripheral circuit region. For example, a SiON film is formed as the first antireflection film 22, a silicon oxide film is formed as the hard mask layer 24, and a SiON film is formed as the second antireflection film 26. Here, the first anti-reflection film 22 is an anti-reflection film required for gate patterning of the peripheral circuit region, and the second anti-reflection film 26 is an anti-reflection film required for gate patterning of the memory cell region.

도 3을 참조하면, 제1 포토레지스트 패턴(30)을 사용하여 상기 메모리 셀 영역에서 게이트 패터닝에 사용될 하드 마스크 패턴(24a)를 형성한다. Referring to FIG. 3, a hard mask pattern 24a to be used for gate patterning in the memory cell region is formed using the first photoresist pattern 30.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 제2 반사방지막(26) 위에 상기 제1 포토레지스트 패턴(30)을 형성한다. 상기 제1 포토레지스트 패턴(30)은 주변 회로 영역을 완전히 덮고, 메모리 셀 영역에서는 도전층이 제거될 영역에서 상기 제2 반사방지막(26)의 상면이 노출되도록 상기 제2 반사방지막(26)을 부분적으로 덮는다. In more detail, the first photoresist pattern 30 is formed on the second anti-reflection film 26. The first photoresist pattern 30 completely covers the peripheral circuit area, and the second anti-reflection film 26 is exposed in the memory cell area so that the top surface of the second anti-reflection film 26 is exposed in the area where the conductive layer is to be removed. Partially covered.

상기 제1 포토레지스트 패턴(30)을 식각 마스크로하여 메모리 셀 영역에서 상기 제2 반사방지막(26), 하드 마스크층(24) 및 제1 반사방지막(22)을 차례로 식각하여 제2 반사방지막 패턴(26a), 하드 마스크 패턴(24a) 및 제1 반사방지막 패턴(22a)을 형성한다. The second anti-reflection film 26, the hard mask layer 24, and the first anti-reflection film 22 are sequentially etched in the memory cell area using the first photoresist pattern 30 as an etch mask to form a second anti-reflection film pattern. 26a, the hard mask pattern 24a and the first antireflection film pattern 22a are formed.

도 4를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(30)을 제거한 후, 상기 하드 마스크 패턴(24a)을 식각 마스크로 하여 메모리 셀 영역에서 게이트 패터닝을 진행한다. 그 결과, 메모리 셀 영역에서는 상기 제1 폴리실리콘 패턴(14a)으로 구성되는 플로팅 게이트, 층간 유전막 패턴(16a)으로 구성되는 커플링 절연막, 및 상기 제2 폴리실리콘 패턴(18a) 및 금속 실리사이드 패턴(20a)으로 구성되는 콘트롤 게이트가 차례로 적층된 구조가 얻어진다. 상기 게이트 패터닝시 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역에서 상면에 노출되어 있던 상기 제2 반사방지막 패턴(26a)은 완전히 제거되고, 상기 하드마스크 패턴(24a)도 그 상면으로부터 소정 두께 만큼 소모되어 총 두께가 낮아지게 된다. Referring to FIG. 4, after the first photoresist pattern 30 is removed, gate patterning is performed in the memory cell region using the hard mask pattern 24a as an etch mask. As a result, in the memory cell region, a floating gate composed of the first polysilicon pattern 14a, a coupling insulating layer composed of the interlayer dielectric layer pattern 16a, and the second polysilicon pattern 18a and a metal silicide pattern ( A structure in which control gates composed of 20a) are stacked in sequence is obtained. When the gate patterning, the second anti-reflection film pattern 26a exposed on the upper surface of the memory cell region and the peripheral circuit region is completely removed, and the hard mask pattern 24a is also consumed by a predetermined thickness from the upper surface to reduce the total thickness. Will be lowered.

도 5를 참조하면, 주변 회로 영역을 패터닝하기 위해 제2 포토레지스트 패턴(40)을 형성한다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(40)은 메모리 셀 영역을 완전히 덮고, 주변 회로 영역에서는 도전층이 제거될 영역에서 상기 하드 마스크 패턴(24a)의 상면이 노출되도록 상기 하드 마스크 패턴(24a)을 부분적으로 덮는다. Referring to FIG. 5, the second photoresist pattern 40 is formed to pattern the peripheral circuit region. The second photoresist pattern 40 completely covers the memory cell region, and partially exposes the hard mask pattern 24a so that the top surface of the hard mask pattern 24a is exposed in the region where the conductive layer is to be removed in the peripheral circuit region. Cover.

상기 제2 포토레지스트 패턴(40)을 식각 마스크로하여 주변 회로 영역에서 게이트 패터닝을 진행한다. 그 결과, 주변 회로 영역에서 상기 제1 폴리실리콘 패턴(16a) 및 금속 실리사이드 패턴(20a)으로 구성되는 싱글 게이트 구조가 얻어진다. Gate patterning is performed in the peripheral circuit area using the second photoresist pattern 40 as an etching mask. As a result, a single gate structure composed of the first polysilicon pattern 16a and the metal silicide pattern 20a in the peripheral circuit region is obtained.

상기한 바와 같이, 종래 기술에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법에서는 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 하여 게이트 패터닝을 행하고, 주변 회로 영역에서는 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 게이트 패터닝을 행한다. 그러나, 주변 회로 영역에서의 게이트는 기본적으로 게이트 폭에 비하여 인접한 양 게이트 사이의 스페이스가 크기 때문에 포토리소그래피 공정시 공정 마진이 줄어 들게 되고 건식 식각시 측면 경사가 많이 발생하게 된다. 그 결과, 게이트 프로파일, CD (critical dimension) 산포 등에 약영향이 초래된다. 이와 같은 포토리소그래피 공정 마진 불량을 조금이라도 개선하기 위하여는 포토레지스트 패턴의 두께를 낮출 필요가 있으나, 식각 공정 마진 등을 고려하면 포토레지스트 패턴의 두께를 낮추는 데 한계가 있다. As described above, in the method of manufacturing a flash memory device according to the related art, gate patterning is performed using a hard mask pattern as an etch mask, and gate patterning is performed using a photoresist pattern as an etch mask in a peripheral circuit region. However, since the gate in the peripheral circuit region is basically larger in space between the adjacent gates than the gate width, the process margin is reduced during the photolithography process and a large amount of side slope occurs during dry etching. The result is a weak effect on the gate profile, CD (critical dimension) dispersion, and the like. It is necessary to reduce the thickness of the photoresist pattern in order to improve such photolithography process margin defects, but there is a limit in reducing the thickness of the photoresist pattern in consideration of the etching process margin.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술에서의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 메모리 셀 영역에는 영향을 미치지 않으면서 주변 회로 영역에서 게이트 프로파일, CD (critical dimension) 산포 등을 개선할 수 있는 방법으로 게이트 패터닝을 행할 수 있는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to improve the distribution of gate profile, critical dimension (CD), etc. in the peripheral circuit area without affecting the memory cell area. The present invention provides a method of manufacturing a flash memory device capable of performing gate patterning.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법에서는 메모리 셀 영역과 주변 회로 영역을 가지는 반도체 기판상에서 상기 메모리 셀 영역에 위치하고 제1 도전층, 층간 유전막 및 제2 도전층이 차례로 적층되어 있는 제1 적층 구조와, 상기 주변 회로 영역에 위치하고 제3 도전층을 포함하는 제2 적층 구조를 반도체 기판상에 형성한다. 제1 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 메모리 셀 영역에서 상기 제1 적층 구조를 패터닝하여 플로팅 게이트, 커플링 절연막 및 콘트롤 게이트로 구성되는 스택 게이트 구조를 형성한다. 상기 메모리 셀 영역의 상기 스택 게이트 구조 및 상기 주변 회로 영역의 상기 제2 적층 구조를 덮는 제2 하드 마스크 패턴을 형성한다. 상기 제2 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 주변 회로 영역에서 상기 제2 적층 구조를 패터닝하여 싱글 게이트 구조를 형성한다. In order to achieve the above object, in the method of manufacturing a flash memory device according to the present invention, a semiconductor substrate having a memory cell region and a peripheral circuit region is located in the memory cell region, and a first conductive layer, an interlayer dielectric layer, and a second conductive layer are sequentially formed. A first laminated structure laminated and a second laminated structure disposed in the peripheral circuit region and including a third conductive layer are formed on the semiconductor substrate. The first stacked structure is patterned in the memory cell region using a first hard mask pattern as an etch mask to form a stack gate structure including a floating gate, a coupling insulating layer, and a control gate. A second hard mask pattern is formed to cover the stack gate structure of the memory cell region and the second stacked structure of the peripheral circuit region. The second stacked structure is patterned in the peripheral circuit area using the second hard mask pattern as an etching mask to form a single gate structure.

바람직하게는, 상기 제1 적층 구조의 제1 도전층은 도전성 제1 폴리실리콘층으로 구성되고, 상기 제1 적층 구조의 제2 도전층은 도전성 제2 폴리실리콘층 및 제1 금속 실리사이드층의 적층 구조로 구성된다. 또한, 상기 제1 적층 구조의 층간 유전막은 산화막/질화막/산화막의 적층 구조로 구성된다. Preferably, the first conductive layer of the first laminated structure is composed of a conductive first polysilicon layer, and the second conductive layer of the first laminated structure is a laminate of the conductive second polysilicon layer and the first metal silicide layer. It is composed of a structure. In addition, the interlayer dielectric film of the first laminated structure is composed of a laminated structure of an oxide film / nitride film / oxide film.

또한 바람직하게는, 상기 제2 적층 구조의 제3 도전층은 상기 도전성 제3 폴리실리콘층 및 제2 금속 실리사이드층의 적층 구조로 구성된다. 여기서, 상기 제1 폴리실리콘층 및 제3 폴리실리콘층은 동시에 형성되고, 상기 제1 금속 실리사이드층 및 제2 금속 실리사이드층은 동시에 형성될 수 있다. Also preferably, the third conductive layer of the second laminated structure may have a laminated structure of the conductive third polysilicon layer and the second metal silicide layer. Here, the first polysilicon layer and the third polysilicon layer may be simultaneously formed, and the first metal silicide layer and the second metal silicide layer may be simultaneously formed.

상기 제1 하드 마스크 패턴 및 상기 제2 하드 마스크 패턴은 실리콘 산화막으로 이루어질 수 있다. The first hard mask pattern and the second hard mask pattern may be formed of a silicon oxide layer.

상기 스택 게이트 구조를 형성한 후에는 상기 스택 게이트 구조의 상부 및 상기 제2 적층 구조의 상부에 상기 제1 하드 마스크 패턴이 낮아진 두께로 잔류되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 제2 하드 마스크 패턴은 상기 잔류되어 있는 제1 하드 마스크 패턴 위에 형성된다. After the stack gate structure is formed, the first hard mask pattern may remain on the stack gate structure and on the second stacked structure at a lower thickness. In this case, the second hard mask pattern is formed on the remaining first hard mask pattern.

상기 반도체 기판은 상기 메모리 셀 영역에서 상기 스택 게이트 구조들 사이에 각각 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하며, 상기 제2 하드 마스크 패턴은 상기 소스 영역 및 드레인 영역에서 상기 반도체 기판의 상면을 덮도록 형성된다. The semiconductor substrate may include a source region and a drain region respectively formed between the stack gate structures in the memory cell region, and the second hard mask pattern may cover an upper surface of the semiconductor substrate in the source region and the drain region. Is formed.

상기 제2 하드 마스크 패턴을 형성하기 위하여, 먼저 상기 메모리 셀 영역의 스택 게이트 구조를 완전히 덮는 동시에 상기 주변 회로 영역의 제2 적층 구조를 완전히 덮는 제2 하드 마스크층을 형성한다. 그 후, 상기 제3 도전층을 일부 노출시키는 상기 제2 하드 마스크 패턴이 형성되도록 상기 주변 회로 영역에서만 상기 제2 하드 마스크층을 패터닝한다. 상기 제2 하드 마스크층을 패터닝하기 위하여 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용한다. In order to form the second hard mask pattern, a second hard mask layer is first formed to completely cover the stack gate structure of the memory cell region and to completely cover the second stacked structure of the peripheral circuit region. Thereafter, the second hard mask layer is patterned only in the peripheral circuit region so as to form the second hard mask pattern partially exposing the third conductive layer. In order to pattern the second hard mask layer, a photoresist pattern is used as an etching mask.

상기 싱글 게이트 구조를 형성하는 단계에서는 상기 제2 적층 구조의 패터닝과 동시에 상기 제2 하드 마스크 패턴의 일부가 소모되어 상기 메모리 셀 영역의 스택 게이트 구조의 측벽에 상기 제2 하드 마스크 패턴의 나머지 일부로 구성되는 스페이서가 형성된다. 상기 스페이서는 상기 드레인 영역에 대응하는 상기 반도체 기판의 상면 위에 형성되도록 할 수 있다. In the forming of the single gate structure, at the same time as the patterning of the second stacked structure, a portion of the second hard mask pattern is consumed to form the remaining portion of the second hard mask pattern on the sidewall of the stack gate structure of the memory cell region. Spacers are formed. The spacer may be formed on an upper surface of the semiconductor substrate corresponding to the drain region.

상기 주변 회로 영역에서 상기 싱글 게이트 구조를 형성하는 단계에서는 상기 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역에 형성된 제1 SiON막을 반사 방지막으로 이용할 수 있다. 이 때, 상기 제1 SiON막은 상기 제1 하드 마스크 패턴의 아래에 형성된다. In the forming of the single gate structure in the peripheral circuit region, a first SiON film formed in the memory cell region and the peripheral circuit region may be used as an anti-reflection film. In this case, the first SiON film is formed under the first hard mask pattern.

또한, 상기 메모리 셀 영역에서 상기 스택 게이트 구조를 형성하는 단계에서는 상기 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역에 형성된 제2 SiON막을 반사 방지막으로 이용할 수 있다. 이 때, 상기 제2 SiON막은 상기 제1 하드 마스크 패턴의 위에 형성된다. In the forming of the stack gate structure in the memory cell region, a second SiON layer formed in the memory cell region and the peripheral circuit region may be used as an anti-reflection film. In this case, the second SiON film is formed on the first hard mask pattern.

본 발명에 의하면, 플래쉬 메모리 소자의 메모리 셀 영역에서의 게이트 패터닝 뿐 만 아니라 주변 회로 영역에서의 게이트 패터닝을 행하기 위하여 하드 마스크를 식각 마스크로 사용한다. 주변 회로 영역의 게이트를 하드 마스크를 사용하여 패터닝하는 데 있어서 메모리 셀 영역의 게이트에는 영향을 전혀 미치지 않으며 기존의 공정에 비하여 별도의 포토마스크를 추가할 필요가 없다. 또한, 주변 회로 영역의 게이트를 포토레지스트 패턴을 사용하여 패터닝하는 경우에 비하여 포토레지스트막 두께를 현저히 낮출 수 있다. 따라서, 포토리소그래피 공정시 공정 마진을 증가시킬 수 있고, 게이트 패턴의 프로파일을 개선할 수 있으며, CD 산포를 개선할 수 있다. According to the present invention, a hard mask is used as an etch mask to perform gate patterning in the peripheral circuit region as well as gate patterning in the memory cell region of the flash memory device. Patterning the gate of the peripheral circuit area using a hard mask does not affect the gate of the memory cell area at all, and there is no need to add a separate photomask compared to the conventional process. In addition, the thickness of the photoresist film can be significantly reduced as compared with the case of patterning the gate of the peripheral circuit region using the photoresist pattern. Thus, it is possible to increase the process margin in the photolithography process, to improve the profile of the gate pattern, and to improve the CD scatter.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 본 실시예에서는 노아형 플래쉬 메모리 소자의 경우를 예로 들어 설명한다. 6 to 12 are cross-sectional views illustrating a manufacturing method of a flash memory device according to a preferred embodiment of the present invention in order of processing. In the present embodiment, a case of a Noah type flash memory device will be described as an example.

도 6을 참조하면, 소자 분리 영역(도시 생략)에 의하여 활성 영역이 정의된 반도체 기판(100)상의 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역에 게이트 절연막(112) 및 도전성 제1 폴리실리콘층(114)을 각각 형성한다. 메모리 셀 영역에서는 상기 게이트 절연막(112)이 터널링 절연막으로 작용하게 된다. Referring to FIG. 6, a gate insulating layer 112 and a conductive first polysilicon layer 114 are formed in a memory cell region and a peripheral circuit region on a semiconductor substrate 100 in which an active region is defined by an element isolation region (not shown). Form each. In the memory cell region, the gate insulating layer 112 serves as a tunneling insulating layer.

그 후, 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역에서 상기 제1 폴리실리콘층(114) 위에 층간 유전막(116) 및 도전성 제2 폴리실리콘층(118)을 차례로 형성한다. 상기 층간 유전막(116)은 메모리 셀 영역에서의 커플링 절연막을 형성하기 위한 것으로서, 예를 들면 산화막/질화막/산화막의 적층 구조를 가지는 ONO막으로 이루어진다. 그 후, 메모리 셀 영역 만을 덮는 식각 마스크(도시 생략)를 사용하여 주변 회로 영역에서만 상기 제2 폴리실리콘층(118) 및 층간 유전막(116)을 제거한다. 그 결과, 주변 회로 영역에서 상기 제1 폴리실리콘층(114)의 상면이 노출시킨다. 그 후, 상기 식각 마스크를 제거하여 메모리 셀 영역에서 상기 제2 폴리실리콘층(118)의 상면을 노출시킨다. Thereafter, an interlayer dielectric layer 116 and a conductive second polysilicon layer 118 are sequentially formed on the first polysilicon layer 114 in the memory cell region and the peripheral circuit region. The interlayer dielectric film 116 is for forming a coupling insulating film in the memory cell region, and is formed of, for example, an ONO film having a stacked structure of an oxide film, a nitride film, and an oxide film. Thereafter, the second polysilicon layer 118 and the interlayer dielectric layer 116 are removed only in the peripheral circuit region using an etching mask (not shown) covering only the memory cell region. As a result, the top surface of the first polysilicon layer 114 is exposed in the peripheral circuit region. Thereafter, the etching mask is removed to expose the top surface of the second polysilicon layer 118 in the memory cell region.

도 7을 참조하면, 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역 위에 금속 실리사이드층(120)을 형성한다. 상기 금속 실리사이드층(120)은 예를 들면 텅스텐 실리사이드(WSix)층으로 구성될 수 있다. 이 상태에서, 메모리 셀 영역에서는 상기 제1 폴리실리콘층(114), 층간 유전막(116), 제2 폴리실리콘층(118) 및 금속 실리사이드층(120)으로 구성되는 적층 구조가 얻어지고, 주변 회로 영역에서는 상기 제1 폴리실리콘층(114) 및 금속 실리사이드층(120)으로 구성되는 적층 구조가 얻어진다.Referring to FIG. 7, the metal silicide layer 120 is formed on the memory cell region and the peripheral circuit region. The metal silicide layer 120 may be formed of, for example, a tungsten silicide (WSi x ) layer. In this state, in the memory cell region, a laminated structure composed of the first polysilicon layer 114, the interlayer dielectric film 116, the second polysilicon layer 118, and the metal silicide layer 120 is obtained, and a peripheral circuit is obtained. In the region, a laminated structure composed of the first polysilicon layer 114 and the metal silicide layer 120 is obtained.

그 후, 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역 위에 제1 반사방지막(122), 제1 하드 마스크층(124) 및 제2 반사방지막(126)을 차례로 형성한다. 예를 들면, 상기 제1 반사방지막(122)으로서 SiON막을 형성하고, 상기 제1 하드 마스크층(124)으로서 실리콘 산화막을 형성하고, 상기 제2 반사방지막(126)으로서 SiON막을 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 상기 제1 반사방지막(122)은 주변 회로 영역의 게이트 패터닝시 필요한 반사방지막이고, 상기 제2 반사방지막(126)은 메모리 셀 영역의 게이트 패터닝시 필요한 반사방지막이다. Thereafter, the first antireflection film 122, the first hard mask layer 124, and the second antireflection film 126 are sequentially formed on the memory cell region and the peripheral circuit region. For example, a SiON film may be formed as the first antireflection film 122, a silicon oxide film may be formed as the first hard mask layer 124, and a SiON film may be formed as the second antireflection film 126. It is not limited to this. Here, the first anti-reflection film 122 is an anti-reflection film required for gate patterning of the peripheral circuit region, and the second anti-reflection film 126 is an anti-reflection film required for gate patterning of the memory cell region.

여기서, 상기 제1 하드 마스크층(124)의 두께(T)는 종래 기술에 비해 상대적으로 얇게 형성할 수 있다. 그 이유는 후속 공정에서 주변 회로 영역의 게이트 패터닝을 행할 때 하드 마스크를 사용하게 되기 때문이다. 이에 대한 상세한 내용은 후술한다. 상기 제1 하드 마스크층(124)의 두께(T)를 보다 얇게 함으로써 메모리 셀 영역에서의 게이트 패터닝시 식각 단차가 줄어들게 되는 이점이 있다. Here, the thickness T of the first hard mask layer 124 may be formed relatively thinner than that of the prior art. This is because a hard mask is used when gate patterning the peripheral circuit region in a subsequent process. Details thereof will be described later. By making the thickness T of the first hard mask layer 124 thinner, an etching step may be reduced when gate patterning is performed in the memory cell region.

도 8을 참조하면, 제1 포토레지스트 패턴(130)을 사용하여 상기 메모리 셀 영역에서 게이트 패터닝에 사용될 제1 하드 마스크 패턴(124a)를 형성한다. Referring to FIG. 8, a first hard mask pattern 124a to be used for gate patterning in the memory cell region is formed using the first photoresist pattern 130.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 제2 반사방지막(126) 위에 상기 제1 포토레지스트 패턴(130)을 형성한다. 상기 제1 포토레지스트 패턴(130)은 주변 회로 영역을 완전히 덮고, 메모리 셀 영역에서는 도전층이 제거될 영역에서 상기 제2 반사방지막(126)의 상면이 노출되도록 상기 제2 반사방지막(126)을 부분적으로 덮는다. In more detail, the first photoresist pattern 130 is formed on the second anti-reflection film 126. The first photoresist pattern 130 completely covers the peripheral circuit area, and the second anti-reflection film 126 is exposed in the memory cell area so that the top surface of the second anti-reflection film 126 is exposed in the area where the conductive layer is to be removed. Partially covered.

그 후, 상기 제1 포토레지스트 패턴(130)을 식각 마스크로하여 메모리 셀 영역에서 상기 제2 반사방지막(126), 제1 하드 마스크층(124) 및 제1 반사방지막(122)을 차례로 식각하여 제2 반사방지막 패턴(126a), 제1 하드 마스크 패턴(124a) 및 제1 반사방지막 패턴(122a)을 형성한다. Thereafter, the second antireflection film 126, the first hard mask layer 124, and the first antireflection film 122 are sequentially etched in the memory cell area using the first photoresist pattern 130 as an etching mask. The second antireflection film pattern 126a, the first hard mask pattern 124a, and the first antireflection film pattern 122a are formed.

도 9를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(130)을 제거한 후, 상기 제1 하드 마스크 패턴(124a)을 식각 마스크로 하여 메모리 셀 영역에서 게이트 패터닝을 진행한다. 그 결과, 메모리 셀 영역에서는 상기 제1 폴리실리콘 패턴(114a)으로 구성되는 플로팅 게이트, 층간 유전막 패턴(116a)으로 구성되는 커플링 절연막, 및 상기 제2 폴리실리콘 패턴(118a) 및 금속 실리사이드 패턴(120a)으로 구성되는 콘트롤 게이트가 차례로 적층된 스택 게이트 구조가 얻어진다. 상기 게이트 패터닝을 위한 식각 공정을 거치면서 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역에서 상면에 노출되어 있던 상기 제2 반사방지막 패턴(126a)은 완전히 제거되고, 상기 제1 하드 마스크 패턴(124a)도 그 상면으로부터 소정 두께 만큼 소모되어 총 두께가 낮아진 상태로 잔류하게 된다.Referring to FIG. 9, after the first photoresist pattern 130 is removed, gate patterning is performed in the memory cell region using the first hard mask pattern 124a as an etch mask. As a result, in the memory cell region, a floating gate composed of the first polysilicon pattern 114a, a coupling insulating layer composed of the interlayer dielectric layer pattern 116a, and the second polysilicon pattern 118a and a metal silicide pattern ( A stack gate structure in which control gates composed of 120a) are sequentially stacked is obtained. During the etching process for the gate patterning, the second anti-reflection film pattern 126a that is exposed on the upper surface of the memory cell region and the peripheral circuit region is completely removed, and the first hard mask pattern 124a is also removed from the upper surface. It is consumed by a predetermined thickness and remains in a state where the total thickness is lowered.

메모리 셀 영역에서 상기 제1 하드 마스크 패턴(124a)을 사용하여 패터닝하는 이유로서 크게 두 가지가 있다. 첫째, 메모리 셀 영역의 게이트 구조는 패턴이 조밀하게 배치되어 있으므로 게이트 사이의 피치가 작다. 따라서, 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 패터닝 하는데 한계가 있다. 이와 같이 작은 게이트 피치를 가지는 메모리 셀 영역에서 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 패터닝을 하려면 상기 포토레지스트 패턴의 두께를 낮추어야 한다. 그러나, 포토레지스트 패턴의 두께를 낮추면, 메모리 셀 영역에서 상기 제1 폴리실리콘 패턴(114a)으로 구성되는 플로팅 게이트와, 상기 제2 폴리실리콘 패턴(118a) 및 금속 실리사이드 패턴(120a)으로 구성되는 콘트롤 게이트가 차례로 적층된 스택 게이트 구조를 건식 식각하는 데 필요한 식각 마스크의 두께 마진이 부족하다. 둘째, 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하는 경우 포토레지스트 패턴의 두께 변동으로 인한 정재파 효과(standing wave effect), 포토레지스트 패턴이 식각 도중 변형됨으로써 변형된 포토레지스트 패턴 모양이 그대로 전사되어 하지막이 국부적으로 패이는 현상(striation) 등이 발생됨으로 인해 게이트 CD 산포 불량이 유발되고, 게이트 프로파일에도 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 상기와 같은 이유로 인하여 메모리 셀 영역에서의 게이트 패터닝시에는 하드 마스크 패턴을 사용하고 있다. 하드 마스크 패턴을 이용하여 상기 금속 실리사이드층(120), 제2 폴리실리콘층(118) 및 층간 유전막(116)을 식각하는 동안 상면에 노출되어 있던 상기 제2 반사방지막 패턴(126a)은 완전히 제거되고, 상기 제1 하드 마스크 패턴(124a)도 그 상면으로부터 소정 두께 만큼 소모된다. 상기 제1 하드 마스크 패턴(124a)의 아래 남아 있는 제1 반사방지막 패턴(126a)은 후속 공정에서 주변 회로 영역에서의 게이트 패터닝시 반사 방지를 위하여 사용된다. There are two main reasons for patterning using the first hard mask pattern 124a in a memory cell region. First, the gate structure of the memory cell region has a small pitch between the gates because the patterns are densely arranged. Therefore, there is a limit in patterning by using the photoresist pattern as an etching mask. As described above, in order to pattern the photoresist pattern as an etch mask in a memory cell region having a small gate pitch, the thickness of the photoresist pattern must be reduced. However, when the thickness of the photoresist pattern is lowered, the control may include a floating gate including the first polysilicon pattern 114a and a second polysilicon pattern 118a and a metal silicide pattern 120a in a memory cell region. There is a lack of a thickness margin of an etch mask required for dry etching a stack gate structure in which gates are stacked in sequence. Second, when the photoresist pattern is used as an etching mask, standing wave effects due to fluctuations in the thickness of the photoresist pattern, the photoresist pattern is deformed during etching, and the shape of the deformed photoresist pattern is transferred as it is, so that the underlying film is locally Due to the occurrence of a striation (striation) or the like causes a bad gate CD scattering, adversely affects the gate profile. For the above reason, a hard mask pattern is used for gate patterning in the memory cell region. During the etching of the metal silicide layer 120, the second polysilicon layer 118, and the interlayer dielectric layer 116 by using a hard mask pattern, the second anti-reflective layer pattern 126a exposed on the upper surface is completely removed. The first hard mask pattern 124a is also consumed by a predetermined thickness from an upper surface thereof. The first anti-reflection film pattern 126a remaining under the first hard mask pattern 124a is used for anti-reflection during gate patterning in the peripheral circuit region in a subsequent process.

도 10을 참조하면, 주변 회로 영역을 패터닝하기 위해 제2 하드 마스크층(140)을 형성한다. 상기 제2 하드 마스크층(140)은 예를 들면 실리콘 산화막으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 제2 하드 마스크층(140)을 형성하기 위하여 메모리 셀 영역의 게이트가 형성된 결과물 전면에 실리콘 산화물을 증착한다. 그 결과, 본 실시예에서 설명하는 바와 같은 노아형 플래쉬 메모리 소자의 구조에 있어서 메모리 셀 영역의 소스 영역(102)에 대응하는 반도체 기판(100) 표면 위에서는 상기 소스 영역(102)에 인접해 있는 양 게이트 사이의 공간의 폭이 비교적 좁아서 상기 양 게이트 사이의 공간이 상기 제2 하드 마스크층(140)에 의하여 완전히 채워지게 된다. 반면, 메모리 셀 영역의 드레인 영역(104)에 대응하는 반도체 기판(100) 표면의 위에서는 상기 드레인 영역(104)에 인접해 있는 양 게이트 사이의 공간의 폭이 비교적 넓어서 상기 양 게이트 사이의 공간이 상기 제2 하드 마스크층(140)에 의하여 일부 만 덮이게 된다. 그러나, 본 발명에서 이와 같은 구성은 단지 예시에 불과하며, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 메모리 셀 영역의 설계에 따라 상기 소스 영역(102)에서도 상기 드레인 영역(104)에서와 같이 반도체 기판(100) 표면의 위에서 상기 소스 영역(102)에 인접해 있는 양 게이트 사이의 공간중 일부 만 상기 제2 하드 마스크층(140)으로 덮이는 구성을 가질 수도 있다. 주변 회로 영역에서는 상기 제2 하드 마스크층(140)이 상기 제1 하드 마스크 패턴(124a) 위에서 비교적 균일한 두께로 형성된다. Referring to FIG. 10, a second hard mask layer 140 is formed to pattern the peripheral circuit region. The second hard mask layer 140 may be formed of, for example, a silicon oxide layer. In this case, in order to form the second hard mask layer 140, silicon oxide is deposited on the entire surface of the resultant gate in which the memory cell region is formed. As a result, in the structure of the quinoa flash memory element as described in this embodiment, the semiconductor substrate 100 corresponding to the source region 102 of the memory cell region is adjacent to the source region 102. The space between the gates is relatively narrow so that the space between the gates is completely filled by the second hard mask layer 140. On the other hand, on the surface of the semiconductor substrate 100 corresponding to the drain region 104 of the memory cell region, the space between the two gates adjacent to the drain region 104 is relatively wide so that the space between the two gates is relatively wide. Only part of the second hard mask layer 140 is covered. However, in the present invention, such a configuration is merely an example, and is not limited thereto. That is, according to the design of the memory cell region, part of the space between both gates adjacent to the source region 102 on the surface of the semiconductor substrate 100 in the source region 102, as in the drain region 104, is also provided. Only the second hard mask layer 140 may be covered. In the peripheral circuit region, the second hard mask layer 140 is formed to have a relatively uniform thickness on the first hard mask pattern 124a.

도 11을 참조하면, 제2 포토레지스트 패턴(150)을 사용하여 주변 회로 영역에서 게이트 패터닝에 사용될 제2 하드 마스크 패턴(140a)을 형성한다. Referring to FIG. 11, a second hard mask pattern 140a to be used for gate patterning in the peripheral circuit region is formed using the second photoresist pattern 150.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 제2 하드 마스크층(140) 위에 상기 제2 포토레지스트 패턴(150)을 형성한다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(150)은 메모리 셀 영역을 완전히 덮고, 주변 회로 영역에서는 도전층이 제거될 영역에서 상기 제2 하드 마스크층(140)의 상면이 노출되도록 상기 제2 하드 마스크층(140)을 부분적으로 덮는다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(150)은 주변 회로 영역에서 식각 마스크로 사용될 하드 마스크를 패터닝하는 데 필요한 두께이면 충분하므로, 도 5를 참조하여 설명한 제2 포토레지스트 패턴(40)에 비하여 그 두께를 현저히 낮출 수 있다. In more detail, the second photoresist pattern 150 is formed on the second hard mask layer 140. The second photoresist pattern 150 completely covers the memory cell region, and the second hard mask layer 140 is exposed in the peripheral circuit region so that the top surface of the second hard mask layer 140 is exposed in the region where the conductive layer is to be removed. ) Partially covers. Since the second photoresist pattern 150 has a thickness necessary for patterning a hard mask to be used as an etch mask in the peripheral circuit region, the thickness of the second photoresist pattern 150 is significantly higher than that of the second photoresist pattern 40 described with reference to FIG. 5. Can be lowered.

그 후, 상기 제2 포토레지스트 패턴(150)을 식각 마스크로하여 주변 회로 영역에서 상기 제2 하드 마스크층(140), 제1 하드 마스크 패턴(124a) 및 제1 반사방지막 패턴(122a)을 차례로 식각하여 주변 회로 영역에서 상기 금속 실리사이드 패턴(120a)의 상면을 노출시킨다. 그 결과, 주변 회로 영역에서는 상기 제1 하드 마스크 패턴(124a) 및 제2 하드 마스크 패턴(140a)으로 구성되는 하드 마스크 패턴이 형성된다. Thereafter, the second hard mask layer 140, the first hard mask pattern 124a, and the first anti-reflection film pattern 122a are sequentially formed in the peripheral circuit area using the second photoresist pattern 150 as an etching mask. Etching exposes the top surface of the metal silicide pattern 120a in the peripheral circuit region. As a result, a hard mask pattern including the first hard mask pattern 124a and the second hard mask pattern 140a is formed in the peripheral circuit region.

도 12를 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(150)을 제거한 후, 상기 제1 하드 마스크 패턴(124a) 및 제2 하드 마스크 패턴(140a)으로 구성되는 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 하여 주변 회로 영역에서 게이트 패터닝을 진행한다. 그 결과, 주변 회로 영역에서 상기 제1 폴리실리콘 패턴(114a) 및 금속 실리사이드 패턴(120a)의 적층 구조로 이루어지는 싱글 게이트 구조가 얻어진다. Referring to FIG. 12, after removing the second photoresist pattern 150, a peripheral circuit using the hard mask pattern including the first hard mask pattern 124a and the second hard mask pattern 140a as an etch mask. Gate patterning is performed in the region. As a result, a single gate structure having a laminated structure of the first polysilicon pattern 114a and the metal silicide pattern 120a in the peripheral circuit region is obtained.

상기 제1 하드 마스크 패턴(124a) 및 제2 하드 마스크 패턴(140a)으로 구성되는 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 하는 식각 공정을 거치는 동안 주변 회로 영역 및 메모리 셀 영역에서 각각 상기 제2 하드 마스크 패턴(140a)의 일부가 소모되고, 메모리 셀 영역에서 드레인 영역(104)에 대응하는 반도체 기판(100) 상면의 위에서는 게이트의 측벽에 상기 제2 하드 마스크 패턴(140a)의 나머지 일부로 구성되는 스페이서(140b)가 형성된다. During the etching process using the hard mask pattern including the first hard mask pattern 124a and the second hard mask pattern 140a as an etching mask, the second hard mask pattern (in the peripheral circuit region and the memory cell region, respectively) A portion of the 140a is consumed, and on the upper surface of the semiconductor substrate 100 corresponding to the drain region 104 in the memory cell region, a spacer 140b formed of the remaining portion of the second hard mask pattern 140a on the sidewall of the gate. ) Is formed.

본 발명에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법에서는 반도체 기판상의 메모리 셀 영역에서의 게이트 패터닝 뿐 만 아니라 주변 회로 영역에서의 게이트 패터닝을 행하기 위하여 하드 마스크를 식각 마스크로 사용한다. 이와 같이, 주변 회로 영역의 게이트를 하드 마스크를 사용하여 패터닝하는 데 있어서 메모리 셀 영역의 게이트에는 영향을 전혀 미치지 않으며 기존의 공정에 비하여 별도의 포토마스크를 추가할 필요가 없다. 주변 회로 영역의 게이트를 하드 마스크를 사용하여 패터닝함으로써 포토레지스트 패턴을 사용하여 패터닝하는 경우에 비하여 포토레지스트막 두께를 현저히 낮출 수 있다. 따라서, 포토리소그래피 공정시 공정 마진을 증가시킬 수 있고, 게이트 패턴의 프로파일을 개선할 수 있으며, CD 산포를 개선할 수 있다. In the method of manufacturing a flash memory device according to the present invention, a hard mask is used as an etch mask to perform gate patterning in a peripheral circuit region as well as gate patterning in a memory cell region on a semiconductor substrate. As described above, in the patterning of the gate of the peripheral circuit region by using the hard mask, the gate of the memory cell region is not affected at all, and there is no need to add a separate photomask as compared to the conventional process. By patterning the gate of the peripheral circuit area using a hard mask, the thickness of the photoresist film can be significantly lowered compared to the case of patterning using a photoresist pattern. Thus, it is possible to increase the process margin in the photolithography process, to improve the profile of the gate pattern, and to improve the CD scatter.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. This is possible.

도 1 내지 도 5는 종래 기술에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 1 to 5 are cross-sectional views illustrating a manufacturing method of a flash memory device according to the prior art, according to a process sequence.

도 6 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 6 to 12 are cross-sectional views illustrating a manufacturing method of a flash memory device according to a preferred embodiment of the present invention in order of processing.

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

100: 반도체 기판, 102: 소스 영역, 104: 드레인 영역, 112: 게이트 절연막, 114: 제1 폴리실리콘층, 114a: 제1 폴리실리콘 패턴, 116: 층간 유전막, 116a: 층간 유전막 패턴, 118: 제2 폴리실리콘층, 118a: 제2 폴리실리콘 패턴, 120: 금속 실리사이드층, 120a: 금속 실리사이드 패턴, 122: 제1 반사방지막, 122a: 제1 반사방지막 패턴, 124: 제1 하드 마스크층, 124a: 제1 하드 마스크 패턴, 126: 제2 반사방지막, 126a: 제2 반사방지막 패턴, 130: 제1 포토레지스트 패턴, 140: 제2 하드 마스크층, 140a: 제2 하드 마스크 패턴, 140b: 스페이서, 150: 제2 포토레지스트 패턴, Reference Signs List 100: semiconductor substrate, 102: source region, 104: drain region, 112: gate insulating film, 114: first polysilicon layer, 114a: first polysilicon pattern, 116: interlayer dielectric film, 116a: interlayer dielectric film pattern, 118: first 2 polysilicon layer, 118a: second polysilicon pattern, 120: metal silicide layer, 120a: metal silicide pattern, 122: first antireflection film, 122a: first antireflection film pattern, 124: first hard mask layer, 124a: First hard mask pattern, 126: second antireflection film, 126a: second antireflection film pattern, 130: first photoresist pattern, 140: second hard mask layer, 140a: second hard mask pattern, 140b: spacer, 150 : Second photoresist pattern,

Claims (19)

메모리 셀 영역과 주변 회로 영역을 가지는 반도체 기판상에서 상기 메모리 셀 영역에 위치하고 제1 도전층, 층간 유전막 및 제2 도전층이 차례로 적층되어 있는 제1 적층 구조와, 상기 주변 회로 영역에 위치하고 제3 도전층을 포함하는 제2 적층 구조를 반도체 기판상에 형성하는 단계와, A first stacked structure in which the first conductive layer, the interlayer dielectric film, and the second conductive layer are sequentially stacked on the semiconductor cell having a memory cell region and a peripheral circuit region, and sequentially stacked; Forming a second stacked structure comprising a layer on the semiconductor substrate; 제1 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 메모리 셀 영역에서 상기 제1 적층 구조를 패터닝하여 플로팅 게이트, 커플링 절연막 및 콘트롤 게이트로 구성되는 스택 게이트 구조를 형성하는 단계와, Patterning the first stacked structure in the memory cell region using a first hard mask pattern as an etch mask to form a stacked gate structure including a floating gate, a coupling insulating layer, and a control gate; 상기 메모리 셀 영역의 상기 스택 게이트 구조 및 상기 주변 회로 영역의 상기 제2 적층 구조를 덮는 제2 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계와, Forming a second hard mask pattern covering the stack gate structure of the memory cell region and the second stacked structure of the peripheral circuit region; 상기 제2 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 주변 회로 영역에서 상기 제2 적층 구조를 패터닝하여 싱글 게이트 구조를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And patterning the second stacked structure in the peripheral circuit region using the second hard mask pattern as an etch mask to form a single gate structure. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 적층 구조의 제1 도전층은 도전성 제1 폴리실리콘층으로 구성되고, The first conductive layer of the first laminated structure is composed of a conductive first polysilicon layer, 상기 제1 적층 구조의 제2 도전층은 도전성 제2 폴리실리콘층 및 제1 금속 실리사이드층의 적층 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And the second conductive layer of the first stacked structure is formed of a stacked structure of a conductive second polysilicon layer and a first metal silicide layer. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 적층 구조의 층간 유전막은 산화막/질화막/산화막의 적층 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And the interlayer dielectric film of the first stacked structure is formed of a stacked structure of an oxide film, a nitride film, and an oxide film. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 제2 적층 구조의 제3 도전층은 상기 도전성 제3 폴리실리콘층 및 제2 금속 실리사이드층의 적층 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And the third conductive layer of the second laminated structure is formed of a laminated structure of the conductive third polysilicon layer and the second metal silicide layer. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 제1 폴리실리콘층 및 제3 폴리실리콘층은 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And the first polysilicon layer and the third polysilicon layer are formed at the same time. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 제1 금속 실리사이드층 및 제2 금속 실리사이드층은 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And the first metal silicide layer and the second metal silicide layer are formed at the same time. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 하드 마스크 패턴은 실리콘 산화막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And the first hard mask pattern is formed of a silicon oxide film. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제2 하드 마스크 패턴은 실리콘 산화막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And said second hard mask pattern is formed of a silicon oxide film. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 스택 게이트 구조를 형성한 후 상기 스택 게이트 구조의 상부 및 상기 제2 적층 구조의 상부에 상기 제1 하드 마스크 패턴이 낮아진 두께로 잔류되어 있고, After the stack gate structure is formed, the first hard mask pattern remains on the stack gate structure and on the second stacked structure at a lower thickness. 상기 제2 하드 마스크 패턴은 상기 잔류되어 있는 제1 하드 마스크 패턴 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And the second hard mask pattern is formed on the remaining first hard mask pattern. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 반도체 기판은 상기 메모리 셀 영역에서 상기 스택 게이트 구조들 사이에 각각 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하고, The semiconductor substrate includes a source region and a drain region respectively formed between the stack gate structures in the memory cell region, 상기 제2 하드 마스크 패턴은 상기 소스 영역 및 드레인 영역에서 상기 반도체 기판의 상면을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And the second hard mask pattern is formed to cover the top surface of the semiconductor substrate in the source region and the drain region. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제2 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계는 Forming the second hard mask pattern is 상기 메모리 셀 영역의 스택 게이트 구조를 완전히 덮는 동시에 상기 주변 회로 영역의 제2 적층 구조를 완전히 덮는 제2 하드 마스크층을 형성하는 단계와, Forming a second hard mask layer that completely covers the stack gate structure of the memory cell region and completely covers the second stacked structure of the peripheral circuit region; 상기 제3 도전층을 일부 노출시키는 상기 제2 하드 마스크 패턴이 형성되도록 상기 주변 회로 영역에서만 상기 제2 하드 마스크층을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And patterning the second hard mask layer only in the peripheral circuit region so that the second hard mask pattern partially exposing the third conductive layer is formed. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 제2 하드 마스크층을 패터닝하는 단계에서는 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. The patterning of the second hard mask layer may include using a photoresist pattern as an etch mask. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 싱글 게이트 구조를 형성하는 단계에서는 상기 제2 적층 구조의 패터닝과 동시에 상기 제2 하드 마스크 패턴의 일부가 소모되어 상기 메모리 셀 영역의 스택 게이트 구조의 측벽에 상기 제2 하드 마스크 패턴의 나머지 일부로 구성되는 스페이서가 형성되는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. In the forming of the single gate structure, at the same time as the patterning of the second stacked structure, a portion of the second hard mask pattern is consumed to form the remaining portion of the second hard mask pattern on the sidewall of the stack gate structure of the memory cell region. Method for manufacturing a flash memory device, characterized in that the spacer is formed. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 반도체 기판은 상기 메모리 셀 영역에서 상기 스택 게이트 구조들 사이에 각각 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함하고, The semiconductor substrate includes a source region and a drain region respectively formed between the stack gate structures in the memory cell region, 상기 스페이서는 상기 드레인 영역에 대응하는 상기 반도체 기판의 상면 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And the spacer is formed on an upper surface of the semiconductor substrate corresponding to the drain region. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 주변 회로 영역에서 상기 싱글 게이트 구조를 형성하는 단계에서는 상기 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역에 형성된 제1 SiON막을 반사 방지막으로 이용하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And forming the single gate structure in the peripheral circuit region, using the first SiON film formed in the memory cell region and the peripheral circuit region as an anti-reflection film. 제15항에 있어서, The method of claim 15, 상기 제1 SiON막은 상기 제1 하드 마스크 패턴의 아래에 형성되는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And the first SiON film is formed under the first hard mask pattern. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 메모리 셀 영역에서 상기 스택 게이트 구조를 형성하는 단계에서는 상기 메모리 셀 영역 및 주변 회로 영역에 형성된 제2 SiON막을 반사 방지막으로 이용하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And forming the stack gate structure in the memory cell region using a second SiON film formed in the memory cell region and a peripheral circuit region as an anti-reflection film. 제17항에 있어서, The method of claim 17, 상기 제2 SiON막은 상기 제1 하드 마스크 패턴의 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And the second SiON film is formed on the first hard mask pattern. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제1 금속 실리사이드층 및 제2 금속 실리사이드층은 각각 텅스텐 실리사이드층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법. And the first metal silicide layer and the second metal silicide layer are each composed of a tungsten silicide layer.
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