KR20060127485A - Method for forming a floating gate in semiconductor device - Google Patents

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KR20060127485A
KR20060127485A KR1020050048497A KR20050048497A KR20060127485A KR 20060127485 A KR20060127485 A KR 20060127485A KR 1020050048497 A KR1020050048497 A KR 1020050048497A KR 20050048497 A KR20050048497 A KR 20050048497A KR 20060127485 A KR20060127485 A KR 20060127485A
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곽상현
김영준
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주식회사 하이닉스반도체
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Abstract

A method for forming a floating gate of a semiconductor device is provided to reduce the loss of a predetermined field oxide layer of a first region without the increase of height of a pad nitride layer. A pad oxide layer and a pad nitride layer are formed on a semiconductor substrate(110) with first and second regions. A plurality of trenches are formed on the resultant structure. First and second field oxide layers(113a,113b) are filled in the trenches of the first and second region, respectively. The second field oxide layer of the second region is selectively etched. The pad nitride layer and the pad oxide layer are removed therefrom. A tunnel oxide layer(115) is formed on the substrate. A floating gate polysilicon layer(116) is formed on the entire surface of the resultant structure. A polish stop layer(117) is formed on the polysilicon layer of the second region. A floating gate is formed on the tunnel oxide layer of the first region by polishing the polysilicon layer.

Description

반도체 소자의 플로팅 게이트 형성방법{METHOD FOR FORMING A FLOATING GATE IN SEMICONDUCTOR DEVICE}METHODS FOR FORMING A FLOATING GATE IN SEMICONDUCTOR DEVICE

도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 플래시 메모리 소자의 자기정렬(self aligned) 플로팅 게이트 형성방법을 도시한 공정단면도.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of forming a self aligned floating gate of a flash memory device according to the related art.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 자기정렬 플로팅 게이트 형성방법을 도시한 공정단면도.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of forming a self-aligned floating gate of a flash memory device according to a preferred embodiment of the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10, 110 : 반도체 기판 11, 111 : 패드 산화막10, 110: semiconductor substrate 11, 111: pad oxide film

12, 112 : 패드 질화막 13a, 113a : 제1 필드 산화막12, 112: pad nitride film 13a, 113a: first field oxide film

13b, 113b : 제2 필드 산화막 15, 115 : 터널 산화막 13b, 113b: second field oxide film 15, 115: tunnel oxide film

16, 116 : 플로팅 게이트용 폴리실리콘층16, 116: polysilicon layer for floating gate

117 : 연마 방지막 16a, 116a : 플로팅 게이트117: anti-polishing films 16a, 116a: floating gate

A : 셀 지역 B : 페리 지역A: cell area B: ferry area

본 발명은 반도체 소자의 플로팅 게이트 형성방법에 관한 것으로, 특히 자기정렬(self aligned) 공정이 적용된 플래시(flash) 메모리(memory) 소자의 플로팅 게이트(floating gate) 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a floating gate of a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming a floating gate of a flash memory device to which a self-aligned process is applied.

고집적 메모리 장치의 제조에 있어서, 셀의 집적도는 메모리 셀의 레이아웃 및 임계 치수의 축소에 따른 상기 레이아웃의 비례축소능력(scalability)에 의해 주로 결정된다. 임계 치수가 서브-마이크론 영역 이하로 축소됨에 따라, 레이아웃의 비례축소능력(scalability)은 제조 공정의 해상도(resolution) 및 설계용 마스크에 의한 얼라인먼트 공차에 의해 제한되어진다. 마스크의 얼라인먼트는 공정시 웨이퍼의 상부에 마스크를 위치시키는 기계적 기술 및 마스크의 상부에 패턴을 일관되게 인쇄하는 기술에 의해 제한된다. 얼라인먼트 공차가 축적되면 어레이의 레이아웃시 미스얼라인먼트 에러가 유발되기 때문에, 칩 설계에서 얼라인먼트 공차를 제어하기 위해서는 얼라인먼트 임계 마스크를 보다 적게 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 소위 "자기정렬(self-aligned)" 공정 단계가 개발되어왔다.In the manufacture of highly integrated memory devices, the degree of integration of the cells is mainly determined by the layout of the memory cells and the scalability of the layout as the critical dimension shrinks. As the critical dimension shrinks below the sub-micron region, the scalability of the layout is limited by the resolution of the manufacturing process and the alignment tolerance by the design mask. The alignment of the mask is limited by the mechanical technique of placing the mask on top of the wafer during processing and the technique of consistently printing the pattern on top of the mask. Accumulation of alignment tolerances causes misalignment errors in the layout of the array, so it is desirable to use fewer alignment threshold masks to control the alignment tolerances in chip design. Thus, so-called "self-aligned" process steps have been developed.

이러한 자기정렬 공정은 최근 들어 점점 더 집적화되는 플래시 메모리 소자의 플로팅 게이트 형성시에도 적용되었다. 이와 같이, 자기정렬 공정이 적용된 플래시 메모리 소자의 플로팅 게이트 형성방법은 다음과 같다.This self-alignment process has also been applied in forming floating gates of flash memory devices, which are increasingly integrated in recent years. As described above, the floating gate forming method of the flash memory device to which the self-alignment process is applied is as follows.

도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 플래시 메모리 소자의 자기정렬 플로팅 게이트 형성방법을 도시한 공정단면도이다.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of forming a self-aligned floating gate of a flash memory device according to the related art.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 패턴 밀도가 높은 지역, 예컨대 셀(cell) 지역(A)과 패턴 밀도가 낮은 지역, 예컨대 페리(peri) 지역(B)으로 정의된 반도체 기판(10)에 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 실시하여 제1 및 제2 필드 산화막(13a, 13b)을 형성한다. 예컨대, 기판(10) 상에 패드 산화막(11)과 패드 질화막(12)을 증착한 후, 마스크 공정 및 식각공정을 실시하여 셀 지역(A) 및 페리 지역(B)의 기판(10)을 각각 노출시키는 복수의 컨택홀(미도시)을 형성한 다음 셀 지역(A) 및 페리 지역(B)의 컨택홀이 매립되는 제1 및 제2 필드 산화막(13a, 13b)을 각각 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, a semiconductor substrate 10 defined as a region having a high pattern density, such as a cell region A and a region having a low pattern density, such as a peri region B, is described. A shallow trench isolation (STI) process is performed to form the first and second field oxide films 13a and 13b. For example, after the pad oxide film 11 and the pad nitride film 12 are deposited on the substrate 10, a mask process and an etching process are performed to form the substrate 10 of the cell region A and the ferry region B, respectively. After forming a plurality of exposed contact holes (not shown), first and second field oxide layers 13a and 13b may be formed to fill contact holes in the cell region A and the ferry region B, respectively.

여기서, 패턴 밀도가 낮은 페리 지역(B)에 형성된 제2 필드 산화막(13b)은 셀 지역(A)에 형성된 제1 필드 산화막(13a)에 비하여 그 형성폭이 넓다. 따라서, 제2 필드 산화막(13b)에서는 중앙부분이 오목하게 들어가는 디싱(dishing) 현상이 발생한다.Here, the second field oxide film 13b formed in the ferry region B having a low pattern density has a wider width than the first field oxide film 13a formed in the cell region A. FIG. Therefore, in the second field oxide film 13b, a dishing phenomenon occurs in which the central portion is recessed.

이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 인산을 이용한 습식식각공정을 실시하여 잔류하는 패드 질화막(12)을 제거한다. 이로써, 패드 산화막(11) 상부로 제1 및 제2 필드 산화막(13a, 13b)이 돌출된다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, a wet etching process using phosphoric acid is performed to remove the remaining pad nitride film 12. As a result, the first and second field oxide films 13a and 13b protrude above the pad oxide film 11.

이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, HF 또는 BOE(Buffered Oxide Etchant)와 같은 산화막 식각용액을 이용한 습식식각공정을 실시하여 돌출된 부분의 제1 및 제2 필드 산화막(13a, 13b)의 양측부를 식각한다. 이로써, 패드 산화막(11) 상부의 제1 및 제2 필드 산화막(13a, 13b) 폭이 일정 폭만큼 감소된다. Subsequently, as shown in FIG. 1C, both sides of the first and second field oxide layers 13a and 13b of the protruding portion may be subjected to a wet etching process using an oxide etching solution such as HF or BOE (Buffered Oxide Etchant). Etch it. As a result, the widths of the first and second field oxide films 13a and 13b on the pad oxide film 11 are reduced by a predetermined width.

이어서, 도 1d에 도시된 바와 같이, 습식식각공정을 실시하여 패드 산화막 (11, 도 1c 참조)을 제거한 후, 산화공정을 실시하여 노출된 기판(10) 상에 터널 산화막(15)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1D, a wet etching process is performed to remove the pad oxide film 11 (see FIG. 1C), followed by an oxidation process to form the tunnel oxide film 15 on the exposed substrate 10. .

이어서, 제1 및 제2 필드 산화막(13a, 13b)을 덮도록 터널 산화막(15) 상에 플로팅 게이트용 폴리실리콘층(16)을 증착한다. Subsequently, the polysilicon layer 16 for floating gate is deposited on the tunnel oxide film 15 so as to cover the first and second field oxide films 13a and 13b.

이어서, 도 1e에 도시된 바와 같이, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 실시하여 폴리실리콘층(16)을 연마함으로써, 셀 지역(A)과 페리 지역(B) 별로 폴리실리콘층(16)이 각각 분리되게 한다. 이로써, 셀 지역(A)의 액티브 영역, 즉 제1 필드 산화막(13a) 사이에는 플로팅 게이트(16a)가 형성된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1E, the polysilicon layer 16 is polished by performing a chemical mechanical polishing (CMP) process, whereby the polysilicon layer 16 is formed by cell area A and ferry area B, respectively. To be separated. As a result, the floating gate 16a is formed between the active region of the cell region A, that is, the first field oxide film 13a.

그러나, 도 1e에서와 같이 CMP 공정을 실시하면, 페리 지역(B)의 액티브 영역에 증착된 폴리실리콘층(16)은 셀 지역(A)의 액티브 영역에 증착된 폴리실리콘층(16)에 비하여 그 면적이 현저히 넓으므로, 페리 지역(B)의 액티브 영역에 증착된 폴리실리콘층(16)에서는 디싱 현상이 발생하여 폴리실리콘층(16) 하부의 터널 산화막(15)까지 연마가 되는 문제점이 발생될 뿐만 아니라 셀 지역(A)의 제1 필드 산화막(13a)의 손실이 커지는 문제점이 있다. However, when the CMP process is performed as shown in FIG. 1E, the polysilicon layer 16 deposited in the active region of the ferry region B is compared with the polysilicon layer 16 deposited in the active region of the cell region A. Since the area is so large, dishing occurs in the polysilicon layer 16 deposited in the active region of the ferry region B, resulting in a problem of polishing to the tunnel oxide film 15 under the polysilicon layer 16. In addition, there is a problem in that the loss of the first field oxide film 13a in the cell region A becomes large.

또한, 페리 지역(B)의 필드 영역에 형성된 제2 필드 산화막(13b)은 그 중앙부가 오목하게 들어가 있어, 연마 후에도 제2 필드 산화막(13b) 상에는 폴리실리콘층(16)이 잔류하게 되고, 이는 후속 공정에 악영향을 끼치게 된다. In addition, the center portion of the second field oxide film 13b formed in the field region of the ferry region B is concave, so that the polysilicon layer 16 remains on the second field oxide film 13b even after polishing. This will adversely affect subsequent processes.

한편, 페리 지역(B)의 제2 필드 산화막(13b) 상에 잔류하는 폴리실리콘층(16)을 제거하기 위해서는 셀 지역(A)의 제1 필드 산화막(13a) 손실이 불가피하다. 결국, 제2 필드 산화막(13b) 상에 잔류하는 폴리실리콘층(16)을 제거하면서 제1 필 드 산화막(13a)의 손실을 감소시키기 위해서는 기판(10) 상으로 돌출되는 제1 및 제2 필드 산화막(13a, 13b)의 높이를 증가시켜야 한다. 이처럼, 제1 및 제2 필드 산화막(13a, 13b)의 높이를 증가시키기 위해서는 패드 질화막(12)의 높이를 증가시켜야 한다. On the other hand, in order to remove the polysilicon layer 16 remaining on the second field oxide film 13b in the ferry region B, loss of the first field oxide film 13a in the cell region A is inevitable. As a result, in order to reduce the loss of the first field oxide layer 13a while removing the polysilicon layer 16 remaining on the second field oxide layer 13b, the first and second fields protruded onto the substrate 10. The heights of the oxide films 13a and 13b must be increased. As such, in order to increase the height of the first and second field oxide films 13a and 13b, the height of the pad nitride film 12 must be increased.

그러나, 이와 같이 패드 질화막(12)의 높이가 증가하면 패드 질화막(12) 내에 채워지는 제1 및 제2 필드 산화막(13a, 13b)의 종횡비가 증가하여 공정 마진에 큰 문제점을 유발한다. However, when the height of the pad nitride film 12 is increased in this way, the aspect ratio of the first and second field oxide films 13a and 13b filled in the pad nitride film 12 increases, which causes a big problem in the process margin.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 반도체 소자의 플로팅 게이트 형성시 패드 질화막의 높이를 증가시키지 않고도 패턴 밀도가 낮은 지역의 필드 산화막 상에 잔류하는 폴리실리콘층을 제거하면서 패턴 밀도가 높은 지역의 필드 산화막 손실을 감소시킬 수 있는 반도체 소자의 플로팅 게이트 형성방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above-described problem, and the pattern is removed while removing the polysilicon layer remaining on the field oxide film in a low pattern density region without increasing the height of the pad nitride film when forming the floating gate of the semiconductor device. It is an object of the present invention to provide a method for forming a floating gate of a semiconductor device capable of reducing field oxide film loss in a high density region.

상기에서 설명한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 패턴 밀도가 높은 제1 지역과 패턴 밀도가 낮은 제2 지역으로 정의된 반도체 기판을 제공하는 단계와, 상기 제1 및 제2 지역의 상기 기판 상에 패드 산화막 및 패드 질화막을 증착하는 단계와, 상기 패드 질화막, 상기 패드 산화막 및 상기 기판을 식각하여 상기 제1 및 제2 지역에 복수의 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 지역의 상기 트렌치가 매립되는 제1 및 제2 필드 산화막을 각각 형성하는 단계와, 상기 제1 지역의 상기 제1 필드 산화막이 상기 제2 지역의 상기 제2 필드 산화막보다 높도록 상기 제2 필드 산화막을 일정 깊이로 식각하는 단계와, 상기 패드 질화막 및 상기 패드 산화막을 제거하는 단계와, 상기 기판 상에 터널 산화막을 형성하는 단계와, 상기 터널 산화막을 포함한 전체 구조 상에 플로팅 게이트용 폴리실리콘층을 증착하는 단계와, 상기 제2 지역의 상기 폴리실리콘층 상에 연마 방지막을 형성하는 단계와, 상기 폴리실리콘층을 연마하여 상기 제1 지역의 상기 터널 산화막 상에 플로팅 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 플로팅 게이트 형성방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate including a first region having a high pattern density and a second region having a low pattern density, and Depositing a pad oxide film and a pad nitride film on the substrate, etching the pad nitride film, the pad oxide film, and the substrate to form a plurality of trenches in the first and second regions; Forming first and second field oxide films in which the trenches in the second region are buried, respectively, and the second field such that the first field oxide film in the first region is higher than the second field oxide film in the second region. Etching the oxide film to a predetermined depth, removing the pad nitride film and the pad oxide film, forming a tunnel oxide film on the substrate, and forming the tunnel oxide film. Depositing a polysilicon layer for a floating gate on an entire structure, forming an anti-polishing film on the polysilicon layer in the second region, and polishing the polysilicon layer in the tunnel in the first region It provides a floating gate forming method of a semiconductor device comprising the step of forming a floating gate on the oxide film.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 다양한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .

실시예Example

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 자기정렬 플로팅 게이트 형성방법을 도시한 공정단면도이다. 여기서, 도 2a 내지 도 2g에 도시된 참조부호들 중 서로 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일 요소이다. 2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of forming a self-aligned floating gate of a flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, the same reference numerals among the reference numerals shown in FIGS. 2A to 2G are the same elements performing the same function.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 패턴 밀도가 높은 지역, 예컨대 셀(cell) 지역(A; 이하, 제1 지역이라 함)과 패턴 밀도가 낮은 지역, 예컨대 페리(peri) 지역(B; 이하, 제2 지역이라 함)으로 정의된 반도체 기판(110)에 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 실시하여 제1 및 제2 필드 산화막(113a, 113b)을 각각 형성한다. 예컨대, 기판(110) 상에 패드 산화막(111)과 패드 질화막(122)을 증착한 후, 마스크 공정 및 식각공정을 실시하여 제1 지역(A) 및 제2 지역(B)의 기판(110)을 각각 노출시키는 복수의 컨택홀(미도시)을 형성한다. 그런 다음, 제1 및 제2 지역(A, B)의 컨택홀이 매립되는 제1 및 제2 필드 산화막(113a, 113b)을 각각 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, a region having a high pattern density, such as a cell region A (hereinafter referred to as a first region) and a region having a low pattern density, such as a peri region B; The first and second field oxide layers 113a and 113b are formed by performing a shallow trench isolation (STI) process on the semiconductor substrate 110 defined as a second region. For example, after the pad oxide layer 111 and the pad nitride layer 122 are deposited on the substrate 110, a mask process and an etching process are performed to perform the substrate 110 in the first region A and the second region B. Forming a plurality of contact holes (not shown) to expose each. Then, first and second field oxide layers 113a and 113b are formed to fill contact holes in the first and second regions A and B, respectively.

여기서, 패턴 밀도가 높다는 것은 상대적으로 형성되는 필드 산화막의 수가 많고, 형성되는 필드 산화막의 폭이 좁다는 것을 말한다. 따라서, 제2 지역(B)에 형성된 제2 필드 산화막(113b)은 제1 지역(A)에 형성된 제1 필드 산화막(113a)에 비하여 그 형성폭이 넓고 수가 적다. 이에 따라, 제2 필드 산화막(113b)에서는 중앙부분이 오목하게 들어가는 디싱 현상이 발생한다.Here, high pattern density means that the number of field oxide films formed relatively is large, and the width of the field oxide films formed is narrow. Accordingly, the second field oxide film 113b formed in the second region B has a wider width and a smaller number than the first field oxide film 113a formed in the first region A. FIG. As a result, a dishing phenomenon occurs in the second field oxide film 113b, the center portion of which is concave.

이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 습식식각공정을 실시하여 제1 지역(A)을 제외한 영역, 즉 제2 지역(B)의 제2 필드 산화막(113b)을 일정깊이(h)로 식각한다. 이때, 제2 필드 산화막(113b)은 기판(110) 상으로 100 내지 250Å의 두께만큼 돌출되도록 식각한다. 이로써, 제2 필드 산화막(113b)이 제1 필드 산화막(113a)보다 낮아져 제1 및 제2 필드 산화막(113a, 113b) 간의 단차가 발생된다. 이를 통해, 제1 지역(A)에서는 후속공정을 통해 형성될 유전체막(미도시)과 플로팅 게이트(116a, 도 2f 참조) 간의 접촉 면적을 쉽게 조절할 수 있게 되고, 제2 지역(B)에서는 후속 공정을 통해 형성될 게이트 전극(미도시)과 소오스/드레인(미도시) 간의 누설전류를 줄일수 있게된다.Subsequently, as shown in FIG. 2B, the wet etching process is performed to etch the second field oxide film 113b in the region except the first region A, that is, the second region B to a predetermined depth h. . In this case, the second field oxide layer 113b is etched to protrude to the substrate 110 by a thickness of 100 to 250 microns. As a result, the second field oxide film 113b is lower than the first field oxide film 113a to generate a step between the first and second field oxide films 113a and 113b. As a result, the contact area between the dielectric film (not shown) and the floating gate 116a (see FIG. 2F) to be formed through the subsequent process can be easily adjusted in the first region A, and the subsequent region in the second region B. The leakage current between the gate electrode (not shown) and the source / drain (not shown) to be formed through the process can be reduced.

이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 인산을 이용한 습식식각공정을 실시하여 잔류하는 패드 질화막(112)을 제거한다. 이로써, 패드 산화막(111) 상부로 제1 및 제2 필드 산화막(113a, 113b)이 각각 돌출된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 2C, the pad nitride film 112 is removed by performing a wet etching process using phosphoric acid. As a result, the first and second field oxide layers 113a and 113b protrude from the pad oxide layer 111, respectively.

이어서, HF 또는 BOE(Buffered Oxide Etchant)와 같은 산화막 식각용액을 이용한 습식식각공정을 실시하여 돌출된 부분의 제1 및 제2 필드 산화막(113a, 113b)의 양측부를 식각한다. 이로써, 패드 산화막(111) 상부의 제1 및 제2 필드 산화막(113a, 113b) 폭이 원하는 폭으로 감소된다. Subsequently, a wet etching process using an oxide etching solution such as HF or buffered oxide etchant (BOE) is performed to etch both sides of the first and second field oxide layers 113a and 113b of the protruding portion. As a result, the widths of the first and second field oxide films 113a and 113b on the pad oxide film 111 are reduced to a desired width.

이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 습식식각공정을 실시하여 패드 산화막(111, 도 2c 참조)을 제거한 후, 산화공정을 실시하여 노출된 기판(110) 상에 터널 산화막(115)을 형성한다. 여기서, 산화공정은 수증기와 같은 산화기체 내에서 반도체 기판을 대략 900 내지 1000℃의 온도에서 가열하는 습식산화방식으로 실시하거나, 순수한 산소를 산화기체로 사용하여 약 1200℃의 온도에서 가열하는 건식산화방식으로 실시한다.Subsequently, as shown in FIG. 2D, a wet etching process is performed to remove the pad oxide film 111 (see FIG. 2C), followed by an oxidation process to form the tunnel oxide film 115 on the exposed substrate 110. . Here, the oxidation process is performed by a wet oxidation method in which a semiconductor substrate is heated at a temperature of approximately 900 to 1000 ° C. in an oxidizing gas such as water vapor, or dry oxidation which is heated at a temperature of about 1200 ° C. using pure oxygen as an oxidizing gas. Do it in a way.

이어서, 제1 및 제2 필드 산화막(113a, 113b)을 덮도록 터널 산화막(115)을 포함한 전체 구조 상에 플로팅 게이트용 폴리실리콘층(116; 이하, 폴리실리콘층이라 함)을 증착한다. 이때, 폴리실리콘층(116)은 제1 지역(A)의 기판(110) 상부로 돌출된 제1 필드 산화막(113a)의 높이와 동일한 두께로, 즉 제2 필드 산화막(113b) 선폭의 50 내지 70% 선폭에 해당되는 두께로 증착한다.Subsequently, a floating gate polysilicon layer 116 (hereinafter referred to as a polysilicon layer) is deposited on the entire structure including the tunnel oxide layer 115 to cover the first and second field oxide layers 113a and 113b. In this case, the polysilicon layer 116 has the same thickness as that of the height of the first field oxide film 113a protruding above the substrate 110 in the first region A, that is, 50 to 50 of the line width of the second field oxide film 113b. Deposit a thickness of 70% line width.

이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 폴리실리콘층(116) 상에 제1 지역(A) 이외의 지역, 즉 제2 지역(B)의 폴리실리콘층(116)의 연마를 방지하기 위하여 연마방지막(117)을 증착한다. 이때, 연마방지막(117)은 제1 지역(A)의 폴리실리콘층(116)과 제2 지역(B)의 폴리실리콘층(116) 간의 단차를 보상하는 두께로 산화막 계열의 물질을 증착한다.Subsequently, as shown in FIG. 2E, an anti-polishing film to prevent polishing of the polysilicon layer 116 in the region other than the first region A, that is, the second region B, on the polysilicon layer 116. 117 is deposited. In this case, the anti-polishing film 117 deposits an oxide-based material at a thickness that compensates for the step difference between the polysilicon layer 116 in the first region A and the polysilicon layer 116 in the second region B.

이어서, 연마방지막(117) 상에 포토레지스트(미도시)를 도포한 후, 포토마스크(미도시)를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 제2 지역(B)을 덮는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다.Subsequently, after applying a photoresist (not shown) on the anti-polishing film 117, a photoresist pattern (not shown) covering the second region B by performing an exposure and development process using a photomask (not shown). To form.

이어서, 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 이용한 식각공정을 실시하여 제1 지역(A)의 연마방지막(117)을 식각한다. 이로써, 제2 지역(B)에만 연마방지막(117)이 잔류하여 제2 지역(B)의 폴리실리콘층(116)이 식각되는 것이 방지된다.Subsequently, an etching process using the photoresist pattern as an etching mask is performed to etch the anti-polishing film 117 in the first region A. FIG. As a result, the anti-polishing film 117 remains only in the second region B, thereby preventing the polysilicon layer 116 in the second region B from being etched.

이어서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 스트립(strip) 공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(미도시)을 제거한 후, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 실시하여 폴리실리콘층(116)을 연마함으로써, 제1 지역(A)과 제2 지역(B) 별로 폴리실리콘층(116)이 각각 분리되게 한다. 이로써, 제1 지역(A)의 액티브 영역, 즉 제1 필드 산화막(113a) 사이의 터널 산화막(115) 상에는 플로팅 게이트(116a)가 형성된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 2F, a strip process is performed to remove the photoresist pattern (not shown), followed by a chemical mechanical polishing (CMP) process to polish the polysilicon layer 116. The polysilicon layer 116 is separated for each of the first region (A) and the second region (B). As a result, the floating gate 116a is formed on the active region of the first region A, that is, the tunnel oxide film 115 between the first field oxide film 113a.

여기서, 연마 대상이 되는 폴리실리콘층(116)의 두께가 앞서 언급한 종래 기술에 비하여 얇으므로, 웨이퍼 내 균일도를 향상시킬 수 있다.Here, since the thickness of the polysilicon layer 116 to be polished is thinner than the above-mentioned prior art, the uniformity in the wafer may be improved.

그러나, 도 2g에 도시된 바와 같이, 습식식각공정을 실시하여 잔류하는 연마 방지막(117)을 제거한다. 이때, 연마방지막(117)과 동일한 산화막으로 이루어져 제1 지역(A)의 터널 산화막(115) 상으로 돌출된 제1 필드 산화막(113a)도 함께 제거될 수 있다. 여기서, 슬러리는 베어 실리콘의 미러 연마(mirror polishing)에 사용되는 슬러리와 같이 저연마 속도의 슬러리를 사용하거나, 연마 압력과 연마 패드의 선속도에 따른 연마 속도의 변화가 작은 슬러리를 사용하여 웨이퍼 내의 연마량의 균일도를 개선시킬 수 있다.However, as shown in FIG. 2G, a wet etching process is performed to remove the remaining anti-polishing film 117. In this case, the first field oxide layer 113a formed of the same oxide layer as the anti-polishing layer 117 and protruding onto the tunnel oxide layer 115 in the first region A may also be removed. Here, the slurry may be a low polishing rate slurry, such as a slurry used for mirror polishing of bare silicon, or a slurry having a small change in polishing rate depending on the polishing pressure and the linear velocity of the polishing pad. The uniformity of the polishing amount can be improved.

이어서, 도면에 도시되지는 않았지만, 제2 지역(B)의 제2 필드 산화막(113b) 상의 폴리실리콘층(116)은 게이트 전극 형성을 위한 식각공정시 제거된다. 따라서, 제2 필드 산화막(113b) 상에는 폴리실리콘층(116)이 잔류하지 않는다.Subsequently, although not shown in the drawing, the polysilicon layer 116 on the second field oxide film 113b in the second region B is removed during the etching process for forming the gate electrode. Therefore, the polysilicon layer 116 does not remain on the second field oxide film 113b.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 패턴 밀도가 낮은 제1 지역의 제1 필드 산화막을 패턴 밀도가 높은 제2 지역의 제2 필드 산화막보다 낮게 식각한 후 그 전체 구조 상에 플로팅 게이트용 폴리실리콘층을 증착하고 제2 지역의 폴리실리콘층 상에 연마방지막을 형성하여 이를 연마함으로써 제2 지역의 제2 필드 산화막 사이에 플로팅 게이트가 형성된다. 따라서, 패드 질화막의 높이를 증가시키 지 않고도 제1 지역의 제2 필드 산화막 손실을 감소시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the first field oxide film of the first region having a low pattern density is etched lower than the second field oxide film of the second region having a high pattern density, and then the floating gate poly A floating gate is formed between the second field oxide film of the second region by depositing a silicon layer and forming and polishing an anti-polishing film on the polysilicon layer of the second region. Thus, it is possible to reduce the second field oxide loss of the first region without increasing the height of the pad nitride film.

또한, 본 발명에 의하면, 게이트 전극 형성을 위한 식각공정시 제1 지역의 필드 영역, 즉 제1 필드 산화막 상에 증착된 폴리실리콘층을 제거함으로써, 제1 지역의 제1 필드 산화막 상에 폴리실리콘층이 잔류하는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, the polysilicon layer on the first field oxide layer of the first region is removed by removing the polysilicon layer deposited on the field region of the first region, that is, the first field oxide layer during the etching process for forming the gate electrode. The layer can be prevented from remaining.

Claims (8)

패턴 밀도가 높은 제1 지역과 패턴 밀도가 낮은 제2 지역으로 정의된 반도체 기판을 제공하는 단계;Providing a semiconductor substrate defined by a first region having a high pattern density and a second region having a low pattern density; 상기 제1 및 제2 지역의 상기 기판 상에 패드 산화막 및 패드 질화막을 증착하는 단계;Depositing a pad oxide film and a pad nitride film on the substrate in the first and second regions; 상기 패드 질화막, 상기 패드 산화막 및 상기 기판을 식각하여 상기 제1 및 제2 지역에 복수의 트렌치를 형성하는 단계;Etching the pad nitride film, the pad oxide film, and the substrate to form a plurality of trenches in the first and second regions; 상기 제1 및 제2 지역의 상기 트렌치가 매립되는 제1 및 제2 필드 산화막을 각각 형성하는 단계;Forming first and second field oxide films in which the trenches of the first and second regions are buried, respectively; 상기 제1 지역의 상기 제1 필드 산화막이 상기 제2 지역의 상기 제2 필드 산화막보다 높도록 상기 제2 필드 산화막을 일정 깊이로 식각하는 단계;Etching the second field oxide layer to a predetermined depth such that the first field oxide layer in the first region is higher than the second field oxide layer in the second region; 상기 패드 질화막 및 상기 패드 산화막을 제거하는 단계;Removing the pad nitride film and the pad oxide film; 상기 기판 상에 터널 산화막을 형성하는 단계;Forming a tunnel oxide film on the substrate; 상기 터널 산화막을 포함한 전체 구조 상에 플로팅 게이트용 폴리실리콘층을 증착하는 단계;Depositing a polysilicon layer for a floating gate on the entire structure including the tunnel oxide film; 상기 제2 지역의 상기 폴리실리콘층 상에 연마 방지막을 형성하는 단계; 및Forming an anti-polishing film on the polysilicon layer in the second region; And 상기 폴리실리콘층을 연마하여 상기 제1 지역의 상기 터널 산화막 상에 플로팅 게이트를 형성하는 단계Polishing the polysilicon layer to form a floating gate on the tunnel oxide film in the first region 를 포함하는 반도체 소자의 플로팅 게이트 형성방법.Floating gate forming method of a semiconductor device comprising a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 패턴 밀도가 높은 제1 지역은 상기 패턴 밀도가 낮은 제2 지역에서보다 형성되는 필드 산화막의 수가 많고, 상기 제2 지역에서보다 상기 필드 산화막의 폭이 좁은 반도체 소자의 플로팅 게이트 형성방법.And the first region having a high pattern density has a greater number of field oxide films formed than the second region having a low pattern density, and has a narrower width of the field oxide film than at the second region. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제2 지역의 상기 필드 산화막을 식각하는 단계는 상기 필드 산화막이 상기 기판 상으로 100 내지 250Å의 두께만큼 돌출되도록 실시하는 반도체 소자의 플로팅 게이트 형성방법.And etching the field oxide film in the second region so that the field oxide film protrudes from the substrate by a thickness of 100 to 250 microns. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 패드 질화막 및 상기 패드 산화막을 제거하는 단계는,The method of claim 1 or 2, wherein the removing of the pad nitride layer and the pad oxide layer comprises: 상기 패드 질화막을 제거하는 단계;Removing the pad nitride film; 상기 제1 및 제2 필드 산화막의 양측벽을 식각하여 상기 제1 및 제2 필드 산화막의 폭을 원하는 폭으로 감소시키는 단계; 및Etching both sidewalls of the first and second field oxide films to reduce the widths of the first and second field oxide films to a desired width; And 상기 패드 산화막을 제거하기 단계Removing the pad oxide layer 로 이루어지는 반도체 소자의 플로팅 게이트 형성방법.A floating gate forming method of a semiconductor device. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘층은 상기 제1 지역의 상기 기판 상부로 돌출된 상기 필드 산화막의 높이와 동일한 두께로 증착하는 반도체 소자의 플로팅 게이트 형성방법.And depositing the polysilicon layer for the floating gate to the same thickness as the height of the field oxide film protruding above the substrate in the first region. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 연마 방지막은 산화막 계열의 물질로 형성하는 반도체 소자의 플로팅 게이트 형성방법.The anti-polishing film is a floating gate forming method of a semiconductor device formed of an oxide-based material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플로팅 게이트를 형성한 후 잔류하는 상기 연마 방지막을 제거하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 플로팅 게이트 형성방법.And removing the anti-polishing film remaining after forming the floating gate. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,The method according to claim 1 or 7, 상기 플로팅 게이트를 형성한 후 잔류하는 상기 연마 방지막을 제거하면서 상기 제1 지역의 상기 기판 상부로 돌출된 상기 필드 산화막을 제거하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 플로팅 게이트 형성방법.And removing the field oxide film protruding from the top of the substrate in the first region while removing the anti-polishing film remaining after the floating gate is formed.
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