KR20070098330A - Method for manufacturing flash memory device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 플래시메모리소자의 제조 방법을 간략히 도시한 도면,1 is a view briefly showing a method of manufacturing a flash memory device according to the prior art;
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 플래시메모리소자의 제조 방법을 도시한 공정 단면도.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a flash memory device according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
21 : 반도체기판 22 : HV 게이트산화막21
23 : 터널산화막 24 : 제1폴리실리콘막23
25 : ONO막 26 : 제2폴리실리콘막25: ONO film 26: second polysilicon film
27 : 텅스텐실리사이드막 28 : 하드마스크질화막27
29 : 스페이서절연막 30 : 버퍼산화막29 spacer
31a : 오픈방지패턴 32 : 캡핑산화막31a: open prevention pattern 32: capping oxide film
34 : SAC 질화막 35 : 층간절연막34: SAC nitride film 35: interlayer insulating film
본 발명은 반도체소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 험프 개선을 위한 플래시메모리소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a flash memory device for improving the hump.
플래시메모리소자의 집적도 증가에 따른 게이트라인(워드라인) 형성후 후속의 소스 및 드레인콘택을 형성함에 있어서 정확한 패터닝을 위해 게이트라인 상부의 평탄화가 요구되며, 이를 위해 CMP 공정을 진행하고 있다.In forming subsequent source and drain contacts after forming a gate line (word line) due to an increase in the integration degree of a flash memory device, planarization of the upper gate line is required for accurate patterning, and a CMP process is being performed.
도 1은 종래기술에 따른 플래시메모리소자의 제조 방법을 간략히 도시한 도면이다.1 is a view briefly illustrating a method of manufacturing a flash memory device according to the prior art.
도 1을 참조하면, HVN Tr 영역과 HVN Tr 이외 영역이 정의된 반도체기판(11) 상부에 HV 게이트산화막(12)과 터널산화막(13)을 형성한다. 여기서, HVN Tr(High Voltage NMOS Tr) 영역은 고전압 NMOS가 형성되는 영역이며, HVN Tr 이외 영역은 셀영역, LVN(Low Voltage NNMOS) 영역 및 LVP(Low Voltage PMOS) 영역을 일컫는다.Referring to FIG. 1, an HV
이어서, HV 게이트산화막(12) 및 터널산화막(13) 상부에 제1폴리실리콘막(14a), ONO막(14b), 제2폴리실리콘막(14c), 텅스텐실리사이드막(14d) 및 하드마스크질화막(14e)의 순서로 적층한 후에 게이트패터닝을 진행한다. 이러한 게이트패터닝을 통해 게이트구조가 완성된다.Subsequently, the
이어서, 게이트구조를 포함한 전면에 스페이서절연막(15)을 증착한 후 스페이서식각을 진행한다.Subsequently, the
이어서, 전면에 연마정지층으로 사용되는 SAC 질화막(16)을 증착한 후, 전면에 층간절연막(17)을 증착한다.Subsequently, the
이어서, CMP 공정을 진행한다.Subsequently, a CMP process is performed.
상술한 종래기술은 게이트구조 상부의 평탄화를 위해 CMP 공정을 진행하고 있다.The prior art described above is performing a CMP process to planarize the gate structure.
그러나, 종래기술은 CMP 공정 자체의 균일도에 의해 CMP 연마정지층으로 사용하고 있는 SAC 질화막(16)이 과도연마되는 영역이 존재하게 되어 이러한 영역에서는 후속열공정시 층간절연막에 다량 함유되어 있는 습기(및 수소) 침투에 의해 NMOS 트랜지스터(특히 HVN 영역)에서의 험프(Hump) 현상을 유발하고 있으며, EDF(Erase Disturb Fail)로 연결되어 개선이 요구되는 바이다. 이러한 험프현상은 HVN(High Voltage NMOS) 영역에서는 발생하지만, 나머지 셀영역, LVN(Low Voltage NNMOS) 영역 및 LVP(Low Voltage PMOS) 영역에서는 발생하지 않는다. 즉, CMP 공정시 상대적으로 밀도가 높은 HVN Tr 이외 영역에서는 과도연마가 발생하지 않지만, 밀도가 낮은 HVN Tr 영역에서는 과도연마가 발생하여 SAC 질화막(16)이 존재하지 않게 된다.However, in the prior art, due to the uniformity of the CMP process itself, there is an area where the
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, CMP 공정의 과도연마에 의해 오픈되는 영역의 트랜지스터에서 험프 현상이 발생되는 것을 근본적으로 방지할 수 있는 플래시메모리소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목 적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and provides a method of manufacturing a flash memory device which can fundamentally prevent the occurrence of a hump phenomenon in a transistor in an open region by overpolishing of a CMP process. I do that.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플래시메모리소자의 제조 방법은 고전압트랜지스터영역과 고전압트랜지스터 이외 영역이 정의된 반도체기판의 각 영역 상부에 게이트구조를 형성하는 단계, 상기 게이트구조의 측벽에 스페이서를 형성하는 단계, 상기 게이트구조를 포함한 전면에 버퍼산화막을 형성하는 단계, 상기 고전압트랜지스터영역의 버퍼산화막 상부에만 오픈방지패턴을 형성하는 단계, 상기 오픈방지패턴을 포함한 전면에 연마정지층을 형성하는 단계, 상기 연마정지층 상부에 층간절연막을 형성하는 단계, 및 상기 층간절연막을 평탄화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 오픈방지패턴을 형성하는 단계는 상기 버퍼산화막 상에 질화막을 형성하는 단계, 상기 질화막 상에 캡핑산화막을 형성하는 단계, 상기 캡핑산화막 상에 상기 고전압트랜지스터영역 상부를 덮는 블록킹마스크를 형성하는 단계, 상기 블록킹마스크를 식각마스크로 하여 상기 캡핑산화막을 식각하는 단계, 상기 블록킹마스크를 제거하는 단계, 상기 남아있는 캡핑산화막을 식각배리어로 하여 상기 질화막을 식각하여 상기 오픈방지패턴을 형성하는 단계, 및 상기 남아있는 캡핑산화막을 모두 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a flash memory device. Forming a buffer oxide layer on the entire surface including the gate structure; forming an open prevention pattern only on the buffer oxide layer of the high voltage transistor region; forming a polishing stop layer on the entire surface including the open protection pattern; Forming an interlayer insulating film on the polishing stop layer, and planarizing the interlayer insulating film, wherein forming the open blocking pattern comprises: forming a nitride film on the buffer oxide film; Forming a capping oxide film on the nitride film, the capping oxide film Forming a blocking mask covering an upper portion of the high voltage transistor region, etching the capping oxide layer using the blocking mask as an etch mask, removing the blocking mask, and removing the remaining capping oxide layer as an etch barrier And etching the nitride film to form the open prevention pattern, and removing all remaining capping oxide films.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명 의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention. .
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 플래시메모리소자의 제조 방법을 도시한 공정 단면도이다.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2a에 도시된 바와 같이, HVN Tr 영역(고전압트랜지스터영역)과 HVN Tr 이외 영역이 정의된 반도체기판(21) 상부에 HV 게이트산화막(22)과 터널산화막(23)을 형성한다. 여기서, HVN Tr(High Voltage NMOS Tr) 영역은 고전압 NMOS가 형성되는 영역이며, HVN Tr 이외 영역은 셀영역, LVN(Low Voltage NNMOS) 영역 및 LVP(Low Voltage PMOS) 영역을 일컫는다. 그리고, HV 게이트산화막(22)은 HVN Tr 영역에서 두껍게 형성되고, 터널산화막(23)은 HVN Tr 이외 영역에서 HV 게이트산화막(22)보다 얇게 형성된다.As shown in FIG. 2A, an HV
이어서, HV 게이트산화막(22) 및 터널산화막(23) 상부에 제1폴리실리콘막(24), ONO막(25), 제2폴리실리콘막(26), 텅스텐실리사이드막(27) 및 하드마스크질화막(28)의 순서로 적층한 후에 게이트패터닝을 진행한다. 이러한 게이트패터닝을 통해 게이트구조가 완성된다.Subsequently, the
이어서, 게이트구조를 포함한 전면에 스페이서절연막(29)을 증착한 후 스페이서식각을 진행한다. 이때, HVN Tr 이외 영역에서는 게이트구조가 HVN Tr 영역에 비해 더 조밀하게 형성되므로, 스페이서식각후에 HVN Tr 이외 영역에서는 게이트구조 사이에 스페이서절연막이 잔류할 수 있다. 그리고, 스페이서절연막(29)은 산화막으로 형성한다.Subsequently, after the
도 2b에 도시된 바와 같이, 스페이서식각이 진행된 전체 구조물 상부에 버퍼 산화막(30)을 증착한다. 이때, 버퍼산화막(30)은 후속 SAC 질화막 증착시 게이트구조의 코너에 스트레스가 집중되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 'SAC 버퍼산화막'이라고도 한다.As shown in FIG. 2B, a
이어서, 버퍼산화막(30) 상에 질화막(31)을 증착하는데, 질화막(31)은 후속 CMP 공정시 연마정지층으로 사용하면서 과도연마시에 HVN Tr 영역의 상부가 오픈되는 것을 방지하기 위한 오픈방지패턴으로 사용하기 위한 것이다.Subsequently, a
이어서, 질화막(31) 상에 캡핑산화막(Capping oxide, 32)을 증착한다.Subsequently, a
도 2c에 도시된 바와 같이, 캡핑산화막(32) 상부에 감광막을 도포하고 노광 및 현상으로 패터닝하여 HVN Tr 영역을 덮는 SAC 블록킹마스크(33)를 형성한다. 이때, SAC 블록킹마스크(33)에 의해 HVN Tr 이외 영역은 모두 오픈된다.As shown in FIG. 2C, a photosensitive film is coated on the
도 2d에 도시된 바와 같이, 습식방식으로 HVN Tr 영역을 제외한 지역의 캡핑산화막(32)을 제거한 후, SAC 블록킹마스크(33)도 함께 제거한다. 이때, 캡핑산화막(32)의 제거는 불산(HF)을 포함하는 용액을 이용하며, 캡핑산화막(32) 제거시에 질화막(31)이 식각배리어 역할을 하여 하부의 게이트구조가 어택받는 것을 방지한다.As shown in FIG. 2D, after the
따라서, 캡핑산화막(32)은 HVN Tr 영역 상부에만 잔류하므로, 이하 도면부호 '32a'라고 한다.Therefore, since the
도 2e에 도시된 바와 같이, 남아있는 캡핑산화막(32a)을 식각배리어로 하여 질화막(31)을 습식방식으로 제거한다. 이때, 질화막(31)의 습식식각은 인산(H3PO4) 용액을 이용하며, 인산 용액에 의해서는 산화막 물질이 식각되지 않는다. 즉, 질화막(31) 아래의 버퍼산화막(30)이 식각배리어 역할을 하여 하부의 게이트구조가 어택받는 것을 방지한다.As shown in FIG. 2E, the
특히, 질화막(31)을 습식방식으로 제거하면, 건식방식으로 제거하는 경우에 유발될 수 있는 어택을 방지할 수 있다.In particular, by removing the
상기 질화막(31)의 습식식각후에 HVN Tr 영역 상부에만 질화막패턴이 잔류하며, 이와 같이 잔류하는 질화막패턴을 이하 '오픈방지패턴(31a)'이라 한다.After the wet etching of the
도 2f에 도시된 바와 같이, 남아있는 캡핑산화막(32a)을 제거한다. 이때, 캡핑산화막(32a)의 제거는 건식식각을 이용하여 버퍼산화막(30)의 손실을 최소화한다.As shown in Fig. 2F, the remaining
이어서, 전면에 SAC 질화막(34)을 증착한다. 이때, SAC 질화막(34)은 HVN Tr 영역과 HVN Tr 이외 영역의 모든 상부에 증착되는 것으로, 종래기술과 동일하게 얇은 두께로 형성한다. 한편, SAC 질화막(34)을 두껍게 증착하면 질화막이 갖고 있는 스트레스로 인해 HVN Tr 이외 영역의 터널산화막 특성이 열화된다. 즉, 본 발명은 SAC 질화막을 종래기술과 같이 얇은 두께로 증착해도 되므로 터널산화막 특성의 열화를 방지할 수 있다. 비록 질화막 물질인 오픈방지패턴과 SAC 질화막에 의해 HVN Tr 영역 상부에서는 질화막이 매우 두껍지만, 두꺼운 질화막에 의해서는 HV 게이트산화막이 열화되지 않는다.Subsequently, a
SAC 질화막(34) 증착후의 결과를 살펴보면, HVN Tr 영역의 게이트구조 상부에는 오픈방지패턴과 SAC 질화막의 이중층이 형성되고, HVN Tr 이외 영역 상부에는 SAC 질화막의 단층 구조가 형성된다.As a result of the deposition of the
후속 공정으로 도 2g에 도시된 바와 같이, 층간절연막(ILD, 35) 증착 및 CMP 공정을 진행하는데, CMP 공정시 SAC 질화막이 CMP 정지층으로 사용된다. 이때, HVN Tr 영역 상부에서는 SAC 질화막이 과도연마되더라도 게이트구조 상부에 오픈방지패턴(31a)이 잔류하고 있으므로 후속 열공정시에 습기(및 수소)가 게이트구조쪽으로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 오픈방지패턴(31a)이 SAC 질화막(34)과 동일하게 질화막이므로, CMP 공정시에 연마정지층 역할을 하여 SAC 질화막(34)이 과도연마되더라도 HVN Tr 영역 상부에서는 오픈방지패턴(31a)에서 연마가 정지된다.As a subsequent process, as shown in FIG. 2G, an interlayer insulating film (ILD) 35 is deposited and a CMP process is performed. In the CMP process, a SAC nitride film is used as the CMP stop layer. At this time, even if the SAC nitride film is over-polishing in the HVN Tr region, the
상술한 실시예에 따르면, 본 발명은 험프가 발생되는 HVN Tr 영역 상부에만 두 층의 질화막을 형성하므로써 후속의 CMP 공정에서 과도연마되더라도 HVN Tr 영역 상부가 오픈되는 현상을 근본적으로 방지한다.According to the embodiment described above, the present invention essentially prevents the phenomenon of opening the upper portion of the HVN Tr region even after over-polishing in the subsequent CMP process by forming two layers of nitride films only on the HVN Tr region where the hump is generated.
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.
상술한 본 발명은 플래시메모리소자 제조시 HVN Tr 영역에서의 험프 현상을 근본적으로 방지하여 플래시메모리소자의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention described above has the effect of improving the characteristics of the flash memory device by essentially preventing the hump phenomenon in the HVN Tr region when manufacturing the flash memory device.
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |