KR20060134342A - Method for manufacturing flash memory device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 플래시 메모리 소자 제조공정을 도시한 공정 단면도.1 and 2 are process cross-sectional views showing a flash memory device manufacturing process according to the prior art.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래시 메모리 소자 제조공정을 도시한 공정 단면도.3 to 6 are process cross-sectional views showing a flash memory device manufacturing process according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10, 110 : 반도체 기판10, 110: semiconductor substrate
11, 111 : 패드 산화막11, 111: pad oxide film
12, 112 : 패드 질화막12, 112: pad nitride film
13, 113 : 소자 분리막13, 113: device isolation film
15 : 폴리 실리콘 찌꺼기15: polysilicon residue
115 : 등방성 식각공정115: isotropic etching process
본 발명은 플래시 메모리 소자(flash memory device) 제조방법에 관한 것으로, 특히 0.07㎛급 낸드(NAND) 플래시 메모리 소자의 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a flash memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a 0.07 탆 NAND flash memory device.
최근에는 전기적으로 프로그램(program)과 소거(erase)가 가능하며, 일정 주기로 데이터(data)를 재작성하는 리프레시(refresh) 기능이 필요 없는 플래시 메모리 소자의 수요가 증가하고 있다. 그리고, 많은 데이터를 저장할 수 있는 대용량 메모리 소자의 개발을 위해서 메모리 소자의 고집적화 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 여기서, 프로그램이라 함은 데이터를 메모리 셀에 기입(write)하는 동작을 가리키며, 소거라 함은 메모리 셀에 기입된 데이터를 제거하는 동작을 가리킨다. Recently, the demand for flash memory devices that can be electrically programmed and erased and that does not require a refresh function to rewrite data at regular intervals is increasing. In order to develop a large-capacity memory device capable of storing a large amount of data, researches on a high integration technology of the memory device have been actively conducted. Here, the program refers to an operation of writing data to a memory cell, and the erasing refers to an operation of removing data written to the memory cell.
메모리 소자의 고집적화를 위해 복수개의 메모리 셀(memory cell)들이 직렬로 접속(즉, 인접한 셀 끼리 드레인 또는 소오스를 서로 공유하는 구조)되어 한 개의 스트링(string)을 구성하는 낸드 플래시 메모리 소자(NAND-type flash memory device)가 개발되었다. 낸드 플래시 메모리 소자는 노어 플래시 메모리 소자(NOR-type flash memory device)와 달리 순차적으로 정보를 독출(read)하는 메모리 소자이다. 이러한 낸드 플래시 메모리 소자의 프로그램 및 소거는 F-N 터널링(tunneling) 방식을 이용하여 플로팅 게이트(floating gate)에 전자를 주입하거나 방출하면서 메모리 셀의 문턱전압(threshold Voltage, Vt)을 제어함으로써 이루어진다. NAND flash memory devices (NAND-) in which a plurality of memory cells are connected in series (ie, structures in which drains or sources are shared with each other) to form a string for high integration of memory devices. type flash memory device) has been developed. Unlike NOR-type flash memory devices, NAND flash memory devices are memory devices that read information sequentially. The NAND flash memory device is programmed and erased by controlling the threshold voltage (Vt) of the memory cell while injecting or emitting electrons into a floating gate using an F-N tunneling method.
한편, 0.07㎛ 테크놀로지(technology)급 낸드 플래시 메모리 소자의 경우 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 패드 산화막(11)과 패드 질화막(12)을 순차적으로 증착한 후 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 실시하여 트렌치(trench, 미도시)를 형성한다. 그런 다음, 트렌치가 매립되도록 HDP(High Density Plasma) 산화막을 증착한다. 그런 다음, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 통해 HDP 산화막을 평탄화하여 트렌치 내부에 고립되는 소자 분리막(13)을 형성한다.Meanwhile, in the case of a 0.07 μm technology-class NAND flash memory device, as illustrated in FIG. 1, after the
그런 다음, 도 2에 도시된 바와 같이, 패드 질화막(12, 도 1 참조)과 패드 산화막(11, 도 1 참조)을 제거한 후 소자 분리막(13)을 포함하는 전체 구조 상부에 플로팅 게이트용 폴리 실리콘막(미도시)을 증착한다. 그리고, 플로팅 게이트가 형성될 필요가 없는 영역의 폴리 실리콘막을 제거하기 위한 식각공정시 기판(10) 상으로 돌출된 부분의 소자 분리막(13) 측벽에 폴리 실리콘 찌꺼기(15)가 잔류하게 된다. 이러한 폴리 실리콘 찌꺼기(15)의 발생 원인은 다음과 같다.Then, as shown in FIG. 2, after removing the pad nitride film 12 (see FIG. 1) and the pad oxide film 11 (see FIG. 1), the polysilicon for floating gate is formed on the entire structure including the
STI 공정시 패드 질화막(12)을 식각 장벽층으로 사용하는데, 식각공정시 플라즈마(plasma)에 의해 패드 질화막(12)의 상부 측벽이 손실되어 본래 정사각형(□) 모양에서 사다리꼴 모양으로 그 형태가 변하게 된다. 이런 상태에서 HDP 산화막을 증착한 후 패드 질화막(12)을 제거하면, 패드 산화막(11)의 상부가 짧은 사다리꼴로 변형된 상태이므로 소자 분리막(13)의 기울기는 네가티브 슬로프(negative slope)를 갖게 된다. 따라서, 소자 분리막(13) 간의 기판(10) 상에 매립되었던 폴리 실리콘막이 식각되지 않고 소자 분리막(13)의 네가티브 슬로프를 따라 기판(10) 상에 잔류하는데서 연유한다. In the STI process, the
이와 같이, 잔류하는 폴리 실리콘 찌꺼기(15)는 후속 공정시 악영향을 미치게 되고, 반도체 소자의 수율을 저하시키는 문제점이 있다.As such, the
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있는 플래시 메모리 소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a flash memory device capable of improving the yield of a semiconductor device, which is devised to solve the above problems of the prior art.
상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 반도체 기판 상에 패드 산화막 및 패드 질화막을 증착하는 단계와, 상기 패드 질화막, 상기 패드 산화막 및 상기 기판을 식각하여 상기 기판에 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 트렌치가 매립되는 소자 분리막을 형성하는 단계와, 상기 패드 질화막을 리세스시키는 단계와, 리세스된 상기 패드 질화막 상부로 돌출된 상기 소자 분리막의 양측 모서리를 라운딩시키는 단계와, 상기 패드 질화막 및 상기 패드 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 소자 제조방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, a pad oxide film and a pad nitride film are deposited on a semiconductor substrate, and the pad nitride film, the pad oxide film, and the substrate are etched to form trenches in the substrate. Forming a device isolation film in which the trench is buried, recessing the pad nitride film, rounding both edges of the device isolation film protruding over the recessed pad nitride film, and It provides a flash memory device manufacturing method comprising the step of removing the nitride film and the pad 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 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있 어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and if a layer is said to be "on" another layer or substrate it may be formed directly on another layer or substrate. Or a third layer may be interposed therebetween.
실시예Example
도 3 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래시 메모리 소자 제조공정을 도시한 공정 단면도이다. 여기서, 도 3 내지 도 6에 도시된 참조번호들 중 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 동일요소이다.3 to 6 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing 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. 3 to 6 are the same elements having the same function.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110) 상부에 패드 산화막(111) 및 패드 질화막(112)을 순차적을 증착한 후 STI 공정을 실시하여 기판(110) 내에 트렌치(미도시)를 형성한다. First, as shown in FIG. 3, the
이어서, 트렌치가 매립되도록 HDP(High Density Plasma) 산화막을 증착한 후 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 실시하여 이를 평탄화한다. Subsequently, an HDP (High Density Plasma) oxide film is deposited so that the trench is embedded, and then a chemical mechanical polishing (CMP) process is performed to planarize the trench.
이어서, 패드 질화막(112) 및 패드 산화막(111)을 제거하여 기판(110) 상부로 돌출된 소자 분리막(113)을 형성한다. 이때, 동도면에서 도시된 바와 같이 소자 분리막(113)은 네가티브 슬로프를 갖는다.Subsequently, the
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 식각공정(114)을 실시하여 노출된 패드 질화막(112)을 일정 깊이로 리세스(recess)시킨다. 여기서, 식각공정(114)은 패드 산화막(111)과의 높은 식각 선택비 확보를 위하여 HBr 가스를 이용한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 4, the
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 등방성 식각공정(115)을 실시하여 리세스된 패드 질화막(112) 상부로 돌출된 소자 분리막(113)의 양측 모서리 부분을 라운 딩('R' 부위 참조)시킨다. 이로써, 소자 분리막(113)의 네가티브 슬로프가 제거된다. 이때, 등방성 식각공정(115)은 불소(F) 계열의 가스를 이용한다.Subsequently, as shown in FIG. 5, an
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 습식식각공정을 실시하여 잔류하는 패드 질화막(112, 도 5 참조) 및 패드 산화막(111, 도 5 참조)을 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 6, a wet etching process is performed to remove the remaining pad nitride film 112 (see FIG. 5) and the pad oxide film 111 (see FIG. 5).
이어서, 도면에 도시되진 않았지만, 플로팅 게이트용 폴리 실리콘막을 증착한 후, 불필요한 영역의 폴리 실리콘막을 제거하기 위한 식각공정을 실시한다.Subsequently, although not shown in the drawing, after depositing the polysilicon film for floating gate, an etching process for removing the polysilicon film in an unnecessary area is performed.
이때, 네가티브 슬로프가 제거되도록 양측 상부 모서리가 라운딩 형태를 갖는 소자 분리막을 형성하였기 때문에 플로팅 게이트가 형성될 필요가 없는 영역의 폴리 실리콘막이 기판 상에 잔류하지 않게 된다. 따라서, 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있다.At this time, since the device isolation layer having rounded shapes at both upper edges is formed so that the negative slope is removed, the polysilicon film in a region where the floating gate does not need to be formed does not remain on the substrate. Therefore, the yield of a semiconductor element can be improved.
본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail in the preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, it will be understood by those skilled in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 네가티브 슬로프가 제거되도록 양측 상부 모서리가 라운딩 형태를 갖는 소자 분리막을 형성한 후, 플로팅 게이트용으로 증착된 폴리 실리콘막을 식각함으로써 플로팅 게이트가 형성될 필요가 없는 영역의 기판 상에 폴리 실리콘 찌꺼기가 잔류하는 것을 방지한다. 따라서, 반도 체 소자의 수율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, after forming a device isolation film having a rounded shape at both upper corners so that the negative slope is removed, the floating gate does not need to be formed by etching the polysilicon film deposited for the floating gate. Prevents polysilicon residues from remaining on the substrate in the region. Therefore, the yield of a semiconductor element can be improved.
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