KR20070078175A - A nand flash memory device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 낸드 플래쉬 메모리 소자 및 그 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 도시한 소자의 레이아웃도이다.1A to 1C are layout views of devices sequentially shown to explain a NAND flash memory device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
A : 액티브 영역 B : 필드 영역A: active area B: field area
C : 셀 블록 D : 게이트 라인C: cell block D: gate line
E : 웰 픽업 F : 더미 패턴E: Well Pickup F: Dummy Pattern
F-1 : 액티브 더미 패턴 F-2 : 필드 더미 패턴F-1: Active Dummy Pattern F-2: Field Dummy Pattern
P : 픽업 영역 P: pickup area
본 발명은 낸드 플래쉬 메모리 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 셀 블록의 마지막 패턴이 왜곡되는 것을 방지하여 비트-페일(bit-fail)을 방지하는 낸드 플래쉬 메모리 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a NAND flash memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a NAND flash memory device that prevents bit-fail by preventing distortion of the last pattern of a cell block and a method of manufacturing the same. .
낸드 플래쉬 메모리의 셀 블록에는 액티브 영역 및 필드 영역이 반복되어 확정되고, 액티브 영역에는 터널 산화막과 플로팅 게이트용 폴리실리콘막이 적층되어 형성된다. 그리고, 액티브 영역 및 필드 영역과 직교하는 방향으로 워드라인이 형성되며, 워드라인에 의해 플로팅 게이트용 폴리실리콘막이 패터닝되어 워드라인 하부에 플로팅 게이트가 형성된다. 이러한 액티브 영역 및 필드 영역을 확정하고 액티브 영역에 플로팅 게이트용 폴리실리콘막을 형성할 때, 최 외곽 액티브 영역(셀 블럭 트랜지스터 영역)의 외곽에 소자의 동작에 영향을 주지 않는 패턴을 삽입하면 액티브 영역의 형성을 용이하게 할 수 있다. 이러한 패턴들은 메모리 소자의 구현에 사용되는 주 패턴이 아니라, 단지 주 패턴의 형성에만 도움을 주는 더미 패턴(dummy pattern)들이다. 이와 같은 더미 패턴들은 올바르게 한정된 주 패턴의 형성에 매우 중요한 역할을 한다. 한편, 셀 블록과 셀 블록 사이에 웰 픽업 영역이 형성되고, 웰 픽업 영역의 중앙에는 웰 픽업이 형성된다.An active region and a field region are repeatedly determined in the cell block of the NAND flash memory, and a tunnel oxide film and a polysilicon film for floating gate are stacked in the active region. The word line is formed in a direction orthogonal to the active region and the field region, and the polysilicon film for floating gate is patterned by the word line to form a floating gate under the word line. When the active region and the field region are determined and a floating gate polysilicon film is formed in the active region, a pattern not affecting the operation of the device is inserted in the outermost active region (cell block transistor region). Formation can be facilitated. These patterns are not the main patterns used in the implementation of the memory device, but dummy patterns that only assist in the formation of the main patterns. Such dummy patterns play a very important role in the formation of a correctly defined main pattern. Meanwhile, a well pickup region is formed between the cell block and the cell block, and a well pickup is formed at the center of the well pickup region.
그런데, 웰 픽업 영역에는 더미 패턴이 형성되지 않기 때문에 플로팅 게이트용 폴리실리콘막이 형성된 액티브 영역과 필드 영역을 확정할 때 노광 장비의 특성 및 식각 로딩 효과로 인해 최 외곽 액티브 영역의 외곽에 형성된 패턴들이 왜곡되는데, 이는 다음과 같은 문제점들을 발생시킬 수 있다.However, since the dummy pattern is not formed in the well pickup region, when the active region and the field region in which the polysilicon film for floating gate is formed and the field region are determined, the patterns formed on the outermost active region are distorted due to the characteristics of the exposure equipment and the etching loading effect. This can cause the following problems.
첫째, 노광 장비의 특성으로 인해 최 외곽 패턴이 붕괴(collapse) 되거나 브리지(bridge)가 발생되는 OPC(Optical Proximity Correction) 에러와 노광 장비의 렌즈에 발생되는 스크레치의 영향으로 인해 초점심도(Depth of Focus; DOF) 마진이 부족하여 노광시 패턴 왜곡이 발생할 가능성이 크다. First, due to the characteristics of the exposure equipment, the depth of focus may be due to an optical error correction (OPC) error in which the outermost pattern collapses or bridges, and the effects of scratches on the lens of the exposure equipment. ; DOF) There is a high possibility of pattern distortion during exposure due to lack of margin.
둘째, 식각 공정시 로딩 효과로 인해 중첩(overlay) 마진이 취약한 더미 패턴 지역은 패턴 왜곡이 더욱더 취약해 진다. 즉, 소자 분리막과 포토레지스트 패턴과의 오버레이(overlay) 마진이 부족한 상태에서 폴리실리콘막을 식각하게 되면 액티브 영역 상부의 터널 산화막 두께가 매우 얇기 때문에 어택(attack)을 받아 액티브 영역 상부가 식각 된다. 만약, 액티브 영역이 식각되지 않더라도 컨트롤 게이트와 액티브 영역이 너무 가까우면 반복되는 소자 구동으로 스트레스(stress)를 받아 터널 산화막의 얇은 부분으로 누설이 발생 된다. 이로 인해, 액티브 영역과 게이트 라인 사이에 유전체막이 존재하게 되어 프로그램 또는 소거시 고전압이 인가되면 유전체막이 절연 파괴되고 게이트와 액티브 영역 간에 쇼트(short)가 발생한다.Second, due to the loading effect during the etching process, the dummy pattern area having a weak overlay margin becomes more vulnerable to pattern distortion. That is, when the polysilicon layer is etched in a state in which the overlay margin between the device isolation layer and the photoresist pattern is insufficient, the tunnel oxide layer on the upper portion of the active region is very thin, and thus the upper portion of the active region is etched. Even if the active region is not etched, if the control gate and the active region are too close to each other, the device may be stressed by repeated driving of the device, causing leakage to a thin portion of the tunnel oxide layer. As a result, when a dielectric film is present between the active region and the gate line, and a high voltage is applied during programming or erasing, the dielectric layer is insulated and a short is generated between the gate and the active region.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 셀 블록과 셀 블록 사이의 픽업 영역에 더미 패턴을 형성하여 OPC 에러나 렌즈 수차의 영향으로 인해 셀 블록의 외곽에 형성된 패턴이 왜곡되는 것을 방지하고, 식각 공정시 로딩 효과에 의한 왜곡 현상도 방지하는 낸드 플래쉬 메모리 소자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention devised to solve the above problems is to form a dummy pattern in the pickup area between the cell block and the cell block to prevent the pattern formed on the outer edge of the cell block from being distorted due to the effect of OPC error or lens aberration. In addition, the present invention provides a NAND flash memory device and a method of manufacturing the same, which also prevent distortion caused by a loading effect during an etching process.
본 발명의 실시예에 따른 낸드 플래쉬 메모리 소자는, 반도체 기판상의 액티브 영역 및 필드 영역과 직교하여 일정한 거리로 이격되도록 형성된 복수의 게이트 라인 및 상기 복수의 게이트 라인 양측 바깥쪽에 형성된 소오스 선택 라인 및 드레인 선택 라인을 포함하는 셀 블록들과, 상기 셀 블록과 셀 블록 사이의 소정 영역에 형성된 웰 픽업과, 상기 웰 픽업이 형성되는 영역을 제외한 상기 셀 블록과 셀 블록 사이에 규칙적으로 형성되는 더미 패턴을 포함하는 낸드 플래쉬 메모리 소자를 제공한다.A NAND flash memory device according to an embodiment of the present invention may include a plurality of gate lines formed to be spaced at a predetermined distance orthogonal to an active region and a field region on a semiconductor substrate, and a source selection line and a drain selection formed on both sides of the plurality of gate lines. Cell blocks including a line, a well pickup formed in a predetermined region between the cell block and the cell block, and a dummy pattern regularly formed between the cell block and the cell block except the region in which the well pickup is formed. A NAND flash memory device is provided.
본 발명의 실시예에 따른 낸드 플래쉬 메모리 소자의 제조방법은, 셀 영역, 픽업 영역 및 주변 영역이 정의된 반도체 기판상에 터널 산화막, 제1 폴리실리콘막 및 질화막을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 질화막, 제1 폴리실리콘막, 터널 산화막 및 반도체 기판의 일부를 식각하여 상기 셀 영역에 제1 트렌치를 형성하는 동시에 상기 셀 영역과 셀 영역 사이에 액티브 더미 패턴이 형성되는 단계와, 소정 영역을 식각하여 상기 주변 영역에 상기 제1 트렌치 깊이보다 더 깊게 제2 트렌치를 형성한 후 상기 제1 및 제2 트렌치가 매립되도록 상기 제1 및 제2 트렌치 내에 절연막을 형성하여 소자 분리막을 형성하는 단계와, 전체 구조상에 제2 폴리실리콘막을 형성하고 상기 소자 분리막 상부의 상기 제2 폴리실리콘막을 식각하여 상기 셀 영역에 상기 제1 폴리실리콘막과 제2 폴리실리콘막으로 이루어진 플로팅 게이트를 형성하는 동시에 상기 셀 영역과 셀 영역 사이에 필드 더미 패턴이 형성되는 단 계를 포함하는 낸드 플래쉬 메모리 소자의 제조방법을 제공한다.A method of manufacturing a NAND flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention may include sequentially forming a tunnel oxide film, a first polysilicon film, and a nitride film on a semiconductor substrate on which a cell region, a pickup region, and a peripheral region are defined. Etching a portion of the nitride film, the first polysilicon film, the tunnel oxide film, and the semiconductor substrate to form a first trench in the cell region, and simultaneously forming an active dummy pattern between the cell region and the cell region, and etching a predetermined region. Forming a second trench in the peripheral region deeper than the first trench depth, and then forming an isolation layer in the first and second trenches to fill the first and second trenches to form an isolation layer; Forming a second polysilicon film on the entire structure and etching the second polysilicon film on the device isolation layer to the first poly in the cell region At the same time of forming the floating gate consisting of a silicon film and a second polysilicon film provides a process for the preparation of a NAND flash memory device including a single field which dummy pattern is formed in series between said cell area and cell area.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 낸드 플래쉬 메모리 소자를 설명하기 위해 순차적으로 도시한 소자의 레이아웃도이다. 이는 SA-STI(Self Aligned Shallow Trench Isolation)를 적용한 플로팅 게이트(Floating Gate; FG) 형성 공정시 셀 블록(C)과 셀 블록(C) 사이의 픽업 영역(P)에 액티브 더미 패턴(F-1)과 필드 더미 패턴(F-2)을 형성하는 것으로, 이에 대한 공정 단계는 SA-STI를 적용한 낸드 플래쉬 메모리 소자의 제조방법과 동일하다. 또한, 본 발명은 소자 분리용 트렌치 형성 공정시 셀 영역과 주변 영역에 형성된 트렌치 깊이가 다른 듀얼(Dual) 트렌치 형성 방법을 이용한다.1A to 1C are layout diagrams of devices sequentially shown to explain a NAND flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention. This is because the active dummy pattern F-1 is formed in the pick-up area P between the cell block C and the cell block C during a floating gate (FG) forming process using self-aligned shallow trench isolation (SA-STI). ) And the field dummy pattern (F-2), the process step is the same as the manufacturing method of the NAND flash memory device to which SA-STI is applied. In addition, the present invention uses a dual trench formation method having different trench depths formed in the cell region and the peripheral region during the trench isolation process for device isolation.
도 1a를 참조하면, 액티브 영역(A) 및 필드 영역(B)이 정의된 반도체 기판상에 터널 산화막, 제1 폴리실리콘막, 질화막을 순차적으로 형성한 후 셀 블록(C)의 액티브 영역(A) 상에 제1 포토레지스트 패턴을 형성한다. 셀 블록(C)의 액티브 영역(A) 상에 포토레지스트 패턴 형성시 셀 블록(C)과 셀 블록(C) 사이의 픽업 영역(P)에 액티브(A) 영역과 필드 영역(B)을 확정하는 액티브 더미 패턴(F-1)을 형성하되, 웰 픽업(E)이 형성되는 영역을 제외한 픽업 영역(P)에 형성한다. 이때, 픽업 영역(P)에 액티브 더미 패턴(F-1) 형성시 셀 블록(C)의 액티브 영역(A) 상에 형성된 포토레지스트 패턴의 폭(a)과 피치(pitch; b)를 고려하여 형성하나, 후속 공정 인 플로팅 게이트용 제2 폴리실리콘막과의 중첩 마진을 고려하여 셀 블록(C)의 액티브 영역(C) 상에 형성된 포토레지스트 패턴의 폭(a)과 피치(b)보다 크거나 또는 작게 형성할 수 있다.Referring to FIG. 1A, a tunnel oxide film, a first polysilicon film, and a nitride film are sequentially formed on a semiconductor substrate in which an active region A and a field region B are defined, and then the active region A of the cell block C is formed. ) Forms a first photoresist pattern. When the photoresist pattern is formed on the active area A of the cell block C, the active area A and the field area B are determined in the pickup area P between the cell block C and the cell block C. The active dummy pattern F-1 is formed, but is formed in the pickup region P except for the region where the well pickup E is formed. At this time, when the active dummy pattern F-1 is formed in the pickup region P, the width a and the pitch b of the photoresist pattern formed on the active region A of the cell block C are considered. The width of the photoresist pattern formed on the active region C of the cell block C is greater than the width a and the pitch b in consideration of the overlap margin with the second polysilicon film for floating gate, which is a subsequent process. Or small.
도 1b를 참조하면, 포토레지스트 패턴을 마스크로 필드 영역(B)에 형성된 질화막, 제1 폴리실리콘막, 터널 산화막 및 반도체 기판의 일부를 순차적으로 식각하여 셀 블록(C)과 픽업 영역(P)에는 제1 트렌치를 형성하고, 주변 영역에는 제2 트렌치를 형성한 후 포토레지스트 패턴을 제거한다. 제1 및 제2 트렌치가 매립되도록 제1 및 제2 트렌치 내에 절연막을 형성하여 필드 영역(B)에 소자 분리막을 형성한다. Referring to FIG. 1B, a portion of the nitride film, the first polysilicon film, the tunnel oxide film, and the semiconductor substrate formed in the field region B using the photoresist pattern as a mask is sequentially etched to form the cell block C and the pickup region P. The first trench is formed in the trench, and the second trench is formed in the peripheral region, and then the photoresist pattern is removed. An insulating layer is formed in the first and second trenches to fill the first and second trenches, thereby forming an isolation layer in the field region B. FIG.
상기와 같이, 픽업 영역(P)에 액티브 영역(A)과 필드 영역(B)을 확정하는 액티브 더미 패턴(F-1)이 형성된다. 그러나, 픽업 영역(P)에 형성된 액티브 더미 패턴(F-1)은 후속 공정인 컨트롤 게이트를 형성하는 공정 과정에서 악영향을 미치므로 주변 영역의 소자 분리용 제2 트렌치 형성 공정시 셀 블록(C)과 셀 블록(C) 사이의 픽업 영역(P)에 형성된 액티브 더미 패턴(F-1) 영역(M)을 마스크로 오픈(open)하여 제거한다. 이때, 액티브 더미 패턴(F-1)들은 완전히 제거되지 않고, 일부 잔류하게 된다.As described above, the active dummy pattern F-1 is formed in the pickup area P to determine the active area A and the field area B. FIG. However, since the active dummy pattern F-1 formed in the pick-up region P is adversely affected during the subsequent process of forming the control gate, the cell block C may be formed during the process of forming the second trench for device isolation in the peripheral region. And the active dummy pattern F-1 region M formed in the pickup region P between the cell block C and the cell block C are removed by using a mask. At this time, the active dummy patterns F-1 are not completely removed, but remain partially.
도 1c를 참조하면, 액티브 영역(A) 상에 형성된 질화막을 제거한 후 전체 구조 상에 플로팅 게이트용 제2 폴리실리콘막을 형성한다. 액티브 영역(C) 상에 제2 포토레지스트 패턴을 형성한 후 제2 포토레지스트 패턴을 마스크로 제2 폴리실리콘막을 식각하여 제1 및 제2 폴리실리콘막으로 구성된 플로팅 게이트를 형성한다. 이 때, 액티브 영역(A) 상에 형성된 플로팅 게이트로 인하여 셀 블록(C)의 필드 영역(B)에 스페이스(space) 형태로 이루어진 스페이스 패턴들이 형성되는 동시에 웰 픽업(E)이 형성되는 지역을 제외한 픽업 영역(P)의 필드 영역(B)에 스페이스 형태로 이루어진 필드 더미 패턴(F-2)이 형성된다.Referring to FIG. 1C, after removing the nitride film formed on the active region A, a second polysilicon film for floating gate is formed on the entire structure. After forming the second photoresist pattern on the active region C, the second polysilicon layer is etched using the second photoresist pattern as a mask to form a floating gate including the first and second polysilicon layers. At this time, due to the floating gate formed on the active region A, a space pattern in the form of a space is formed in the field region B of the cell block C, and a region where the well pickup E is formed. A field dummy pattern F-2 having a space shape is formed in the field area B of the pick-up area P, which is excluded.
픽업 영역(P)에 형성된 필드 더미 패턴(F-2)은 셀 블록(C)에 형성된 스페이스 패턴의 폭(c)과 피치(pitch; d)를 고려하여 형성하나, 소자 분리막과의 중첩 마진을 고려하여 셀 블록(C)에 형성된 스페이스 패턴의 폭(c)과 피치(d)보다 크거나 또는 작게 형성할 수 있다. The field dummy pattern F-2 formed in the pickup region P is formed in consideration of the width c and pitch d of the space pattern formed in the cell block C, but overlaps with the device isolation layer. In consideration of this, it may be formed larger or smaller than the width c and the pitch d of the space pattern formed in the cell block C.
픽업 영역(P)에 형성된 필드 더미 패턴(F-2)은 후속 공정에 의해 문제가 발생하지 않으므로 제거하지 않아도 무관하다. 상기와 같이 셀 블록(C)과 셀 블록(C) 사이의 픽업 영역(P)에 액티브 더미 패턴(F-1)과 필드 더미 패턴(F-2)으로 이루어진 더미 패턴(F)들을 형성함으로써 OPC 에러와 렌즈 수차의 영향으로 인해 노광 공정시 셀 블록(C)의 마지막 패턴이 왜곡되는 것을 방지할 수 있으며 식각 공정시 로딩 효과에 의한 왜곡 현상도 방지할 수 있다.The field dummy pattern F-2 formed in the pick-up area P does not need to be removed because a problem does not occur by a subsequent process. As described above, the OPC is formed by forming dummy patterns F including the active dummy pattern F-1 and the field dummy pattern F-2 in the pickup region P between the cell block C and the cell block C. Due to the influence of error and lens aberration, it is possible to prevent the last pattern of the cell block C from being distorted during the exposure process and to prevent distortion caused by the loading effect during the etching process.
이후, 전체 구조상에 유전체막 및 도전층을 형성한 후 도전층, 유전체막, 제2 및 제1 폴리실리콘막을 패터닝함으로써 액티브 영역(A) 및 필드 영역(B)과 교차하는 방향으로 게이트 라인(D)이 정의되고, 복수의 게이트 라인(D) 양측 바깥쪽에 소오스 선택 라인(Source Selective Line; SSL) 및 드레인 선택 라인(Drain Selective Line; DSL)이 정의된다. Subsequently, after the dielectric film and the conductive layer are formed on the entire structure, the conductive layer, the dielectric film, and the second and first polysilicon films are patterned to cross the gate line D in the direction crossing the active region A and the field region B. FIG. ) And a source select line (SSL) and a drain select line (DSL) are defined on both sides of the plurality of gate lines (D).
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described 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.
상술한 바와 같이 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다. As described above, the present invention has the following effects.
첫째, 셀 블록과 셀 블록 사이의 픽업 영역에 더미 패턴들을 규칙적으로 형성함으로써 OPC 에러나 렌즈 수차의 영향으로 인해 셀 블록의 마지막 패턴이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.First, by regularly forming dummy patterns in the pickup area between the cell block and the cell block, it is possible to prevent the last pattern of the cell block from being distorted due to the influence of OPC error or lens aberration.
둘째, 식각 공정시 로딩 효과에 의한 패턴의 왜곡 현상을 방지할 수 있다.Second, it is possible to prevent the distortion of the pattern due to the loading effect during the etching process.
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KR1020060008173A KR20070078175A (en) | 2006-01-26 | 2006-01-26 | A nand flash memory device and method of manufacturing the same |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10170495B2 (en) | 2016-02-25 | 2019-01-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Stacked memory device, optical proximity correction (OPC) verifying method, method of designing layout of stacked memory device, and method of manufacturing stacked memory device |
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2006
- 2006-01-26 KR KR1020060008173A patent/KR20070078175A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10170495B2 (en) | 2016-02-25 | 2019-01-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Stacked memory device, optical proximity correction (OPC) verifying method, method of designing layout of stacked memory device, and method of manufacturing stacked memory device |
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Date | Code | Title | Description |
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