KR20070098322A - Method for fabricating isolation layer in flash memory device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 플래쉬 메모리 소자의 소자분리 방법을 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a device isolation method of a flash memory device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 소자분리 방법을 나타낸 단면도.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a device isolation method of a flash memory device according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
51 : 반도체 기판 52 : 터널산화막51
53 : 플로팅 게이트용 폴리실리콘막 58 : SOD막53 polysilicon film for
59 : HDP 산화막59: HDP oxide film
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로 특히, 플래쉬 메모리 소자 제조 공정 중, 플래쉬 메모리 소자의 소자분리 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly, to a method of separating a flash memory device during a flash memory device manufacturing process.
반도체 소자의 소자분리막은 서로 이웃하는 반도체 소자들을 전기적으로 격리 시킨다. 반도체 소자의 고집적화 경향으로 인하여 작은 면적을 차지하면서 우수한 절연 특성을 갖는 소자분리 기술의 개발이 요구되고 있다.The device isolation layer of the semiconductor device electrically isolates adjacent semiconductor devices. Due to the high integration tendency of semiconductor devices, it is required to develop a device isolation technology having an excellent insulating property while occupying a small area.
현재, 널리 사용되고 있는 소자분리막 공정은 트렌치 소자분리막(STI, shallow trench isolation)이다. 트렌치 소자분리막은 반도체 기판의 소정영역을 소정의 깊이로 식각하여 트렌치를 형성한 후, 트렌치 내부를 절연막으로 채워 형성한다. 트렌치 소자분리막은 반도체 기판의 소정 영역에 열산화막으로 형성하는 로코스((LOCOS; LOCalOxidation of Silicon) 소자분리막에 비하여 작은 면적을 갖고, 절연 특성이 우수하다.Currently, a widely used device isolation film process is a trench trench isolation (STI). The trench isolation layer is formed by etching a predetermined region of the semiconductor substrate to a predetermined depth, and then filling the trench with an insulating film. The trench device isolation film has a smaller area than the LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) device isolation film formed of a thermal oxide film in a predetermined region of the semiconductor substrate and has excellent insulation characteristics.
한편, 반도체 소자는 휘발성 기억 소자 및 비휘발성 기억 소자로 구분할 수 있다. 휘발성 기억 소자란 전원 공급이 중단될 경우, 기억 셀에 저장된 데이타를 잃어버리는 기억 소자, 예컨대, 디램소자 및 에스램 소자가 여기에 속한다. 이와는 반대로, 비휘발성 기억 소자란 전원 공급이 중단될지라도, 기억 셀에 저장된 데이타를 그대로 유지하는 기억 소자, 예컨대, 플래쉬 메모리 소자가 여기에 속한다.The semiconductor device may be classified into a volatile memory device and a nonvolatile memory device. Volatile memory devices include memory devices that lose data stored in memory cells, for example, DRAM devices and SRAM devices, when power supply is interrupted. In contrast, a nonvolatile memory device includes a memory device, for example, a flash memory device, which retains data stored in the memory cell even when power supply is interrupted.
도 1은 종래기술에 따른 플래쉬 메모리 소자의 소자분리막을 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a device isolation layer of a flash memory device according to the prior art.
도 1을 참조하면, 셀지역과 주변회로지역으로 구분된 반도체 기판(11)의 활성영역 상에 터널산화막(12), 플로팅 게이트용 폴리실리콘막(13), 패드 산화막(14) 및 패드 질화막(15)이 형성되어 있고, 소자분리영역에는 측벽 보호막(16)과 소자분 리막(17)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 1, a tunnel oxide film 12, a floating gate polysilicon film 13, a pad oxide film 14, and a pad nitride film are formed on an active region of a semiconductor substrate 11 divided into a cell region and a peripheral circuit region. 15) is formed, and the sidewall
그런데, 셀지역의 소자분리막(17)은 셀지역의 특성상 소자분리용 트랜치의 종횡비가 클수 밖에 없어 상기 소자분리막(17) 매립시 심(A) 및 보이드(B) 결함이 발생하기 쉽다. 이와 같은 보이드 및 심(A) 결함은 후속 리세스(recess) 공정(wet cleaning)에서 소자분리막의 손실을 가져와 EFH(effective field oxide height) 콘트롤을 어렵게 한다. 이는 플래쉬 메모로 소자의 셀지역에서 두드러지게 나타나며, 셀지역과 주변회로지역이 동일한 EFH일 경우, 후속 게이트 패턴 형성시 주변회로지역의 소자분리막의 손실이 발생하고 있으며, 이는 플래쉬 메모리 소자의 특성을 저하시키는 원인으로 작용한다.However, the
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 플래쉬 메모리 소자에서 셀지역과 주변회로지역의 소자분리막 형성시 매립 결함이 발생하지 않는 플래쉬 메모리 소자의 소자분리 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and provides a device isolation method of a flash memory device in which a buried defect does not occur when forming a device isolation film of a cell region and a peripheral circuit region in a flash memory device. The purpose.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 셀지역과 주변회로지역이 구분된 반도체 기판 상에 터널산화막, 플로팅 게이트용 폴리실리콘막 및 패드층을 순차적으로 증착하는 단계, 상기 셀지역의 상기 패드층, 플로팅 게이트용 폴리실리콘막, 터널산화막 및 반도체 기판을 식각하여 소정 깊이의 제1 트렌치를 형성하는 단계, 상기 셀지역의 상기 제1 트렌치에 제1 절연막을 매립하는 단계, 상기 주변회로지역의 상기 패드층, 플로팅 게이트용 폴리실리콘막, 터널산화막 및 반도체 기판을 식각하여 소정 깊이의 제2 트렌치를 형성하는 단계, 상기 주변회로지역의 상기 제2 트렌치에 제2 절연막을 매립하는 단계, 상기 제1 절연막과 제2 절연막을 평탄화하는 단계 및 유효필드산화막높이(EFH) 조절을 위한 세정 공정을 진행하는 단계를 포함하는 플래쉬 메모리 소자의 소자분리 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the step of sequentially depositing a tunnel oxide film, a floating silicon polysilicon film and a pad layer on a semiconductor substrate divided into a cell region and a peripheral circuit region, the cell region Etching the pad layer, the floating gate polysilicon film, the tunnel oxide film, and the semiconductor substrate to form a first trench of a predetermined depth, embedding a first insulating film in the first trench of the cell region, the peripheral portion Etching the pad layer, the floating gate polysilicon layer, the tunnel oxide layer, and the semiconductor substrate in the circuit region to form a second trench having a predetermined depth, and filling a second insulating layer in the second trench in the peripheral circuit region. And planarizing the first insulating film and the second insulating film, and performing a cleaning process for adjusting the effective field oxide film height (EFH). A device isolation method of a flash memory device is provided.
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 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred 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. .
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 소자분리 방법을 나타낸 단면도이다.2A through 2F are cross-sectional views illustrating a device isolation method of a flash memory device according to an embodiment of the present invention.
우선, 도 2a에 도시된 바와 같이, 셀지역과 주변회로지역으로 구분된 반도체 기판(51) 상에 터널산화막(52), 플로팅 게이트용 폴리실리콘막(53), 하드마스크 질화막(54) 및 패드층으로써 패드 산화막(55)과 패드 질화막(56)을 순차적으로 증착한다. 여기서, 상기 터널산화막(52)은 80~120Å의 두께, 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘막(53)은 800~1000Å의 두께, 상기 하드마스크 질화막(54)은 300~600Å의 두께로 형성한다. 그리고, 패드 산화막(55)과 패드 질화막(56)은 300~600Å의 두께로 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, a
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 기판(51)의 주변회로지역을 덮고, 상기 셀지역의 반도체 기판(51) 중 소자분리영역을 오픈하는 식각마스크를 형성하여 상기 반도체 기판(51)을 식각하여 소정 깊이의 소자분리용 제1 트렌치(57)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, an etching mask covering the peripheral circuit region of the
이어서, 상기 제1 트렌치(57)와 인접하는 상기 패드 산화막(55)과 패드 질화막(56)을 제거한다.Next, the
다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 트렌치(57)가 형성된 기판의 전면에 상기 제1 트렌치(57)가 매립되도록 리플로우(reflow) 특성이 좋은 SOD(spin on dielectric)막(58) 증착한다. 여기서, 상기 SOD막(58)은 실리케이트(silicate), 실록산(siloxane), MSQ(Methyl Silsequioxane), HSQ(Hydrogen Silsequioxane), 퍼하이드로폴리실라잔(Perhydropolysilazane) 및 폴리실라잔(Polysilazane) 중 어느하나로 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 2C, a spin on dielectric (SOD) film having a good reflow characteristic so that the first trench 57 is buried in the entire surface of the substrate on which the first trench 57 is formed. 58) Deposit. The
그리고, 상기 셀지역의 상기 제1 트렌치(57)에 SOD막(58)을 매립할때, 상기 주변회로지역에도 상기 SOD막(58)이 증착하되는데, 이는 습식식각 공정인 OBN 공정을 수행하여 상기 주변회로지역에 증착된 SOD막(58)을 제거한다. 여기서, 상기 OBN 공정은 300:1의 BOE 용액 및 800~1200초의 공정시간을 갖는다.In addition, when the SOD
다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 제1 트렌치(57)에 SOD막(58)이 매립된 상기 반도체 기판(51)의 셀지역을 덮고, 상기 반도체 기판(51)의 주변회로지역중 소자분리영역을 오픈하는 식각마스크를 형성하고, 이를 식각장벽으로 상기 반도체 기판(51)을 식각하여 소정 깊이의 소자분리용 제2 트렌치(60)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 2D, the cell region of the
이어서, 상기 제2 트렌치(60)와 인접하는 상기 패드 산화막(55)과 패드 질화막(56)을 제거한다.Subsequently, the
다음으로, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 소자분리용 제2 트렌치(60)에 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방식으로 HDP(High Density Plasma) 산화막(61)을 매립한다. 여기서, 상기 HDP 산화막(61)은 3000~5000Å의 두께로 형성한다.Next, as shown in FIG. 2E, the HDP (High Density Plasma)
다음으로, 도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 SOD막(58)과 HDP 산화막(61)에 대한 화학적기계적연마(CMP) 공정을 수행하여 평탄화한다. Next, as shown in FIG. 2F, the
이어서, 상기 하드마스크 질화막(54)을 제거하고, 최종적으로 EFH(소자분리막의 높이) 콘트롤을 위해 습식 세정 공정을 수행한다.Subsequently, the hard
전술한 바와 같이 본 발명은, 플래쉬 메모리 소자의 소자분리막 형성시, 소자분리영역이 협소하여 소자분리막 매립시 보이드 및 심 결함이 발생하는 셀지역은 소자분리막으로써 매립특성이 우수한 SOD막(58)을 사용하고, 상기 셀지역보다 소자분리영역이 넓은 주변회로지역은 HDP 산화막(61)을 사용하여 상기 결함을 해결한다.As described above, according to the present invention, the cell region in which voids and seam defects occur when the device isolation region is formed so that voids and seam defects occur when the device isolation layer is embedded is formed as the device isolation layer, thereby providing an
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 플래쉬 메모리 소자의 셀지역과 주변회로지역의 소자분리막을 각 지역의 특성에 맞는 물질로 매립하여 매립 특성을 향상시킨다. 따라서, 플래쉬 메모리 소자의 신뢰성을 향상시키며, 소자 동작의 안정성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.As described above, the present invention improves the buried property by embedding the device isolation layer of the cell region and the peripheral circuit region of the flash memory device with a material suitable for each region. Therefore, it is possible to improve the reliability of the flash memory device and to ensure the stability of the device operation.
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