KR20070115353A - Method of forming a pattern in semiconductor device and method of forming a cell pattern in non-volatile memory using the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 전극의 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 공정 단면도들이다.1 to 8 are schematic cross-sectional views illustrating a method of forming a gate electrode according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 9 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 불 휘발성 메모리의 셀 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 공정 단면도들이다.9 through 16 are schematic cross-sectional views illustrating a method of forming a cell pattern of a nonvolatile memory according to another exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 반도체 기판 102 : 소자 분리 영역100
104 : 게이트 절연막 106 : 도전막104: gate insulating film 106: conductive film
108 : 도전막 패턴 110 : 제2 마스크 패턴108: conductive film pattern 110: second mask pattern
112 : 예비 게이트 전극 116 : 제1 버퍼막112: preliminary gate electrode 116: first buffer film
118 : 예비 제2 버퍼막 120 : 제2 버퍼막118: preliminary second buffer film 120: second buffer film
본 발명은 패턴의 제조 방법 및 이를 이용한 불 휘발성 메모리의 셀 패턴 형 성 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 산화물을 포함하는 마스크 패턴을 사용하여 회로 패턴의 패터닝을 수행하는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a pattern and a cell pattern forming method of a nonvolatile memory using the same. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device that performs patterning of a circuit pattern using a mask pattern containing an oxide.
급속도로 발전하는 정보화 사회에 있어서, 대량의 정보를 보다 빠르게 처리하기 위해 데이트 전송 속도가 높은 고집적 소자가 요구되고 있다. 고집적 반도체 소자를 제조하기 위해서 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)은 급속도로 줄어들고 있다. 따라서, 반도체 소자는 더욱 미세해진 패턴(fine pattern)을 요구하고 있다.In a rapidly developing information society, a high-integration device having a high data transfer rate is required to process a large amount of information more quickly. In order to manufacture highly integrated semiconductor devices, design rules of semiconductor devices are rapidly decreasing. Therefore, semiconductor devices require more fine patterns.
이러한 미세 회로 공정에 있어 가장 기본적인 기술은 사진 기술이며, 상기 사진 기술은 빛을 이용한 포토리소그래피(photoligraphy)가 통상적으로 사용되고 있다. 그러나, 이러한 포토리소그래피를 100nm 이하의 라인 앤 스페이스(line and space) 패턴 형성에 쉽게 적용할 수 없다.In the microcircuit process, the most basic technique is a photographic technique, and photolithography using light is commonly used. However, such photolithography cannot be easily applied to the formation of line and space patterns of 100 nm or less.
상기와 같이 100nm이하의 패터닝 공정 시 산화막을 마스크 패턴으로 사용하고 있다. 그러나, 이후 상기 마스크 패턴을 제거하는 동안 회로 패턴 중 산화물로 이루어진 부분도 함께 제거되는 문제가 발생하고 있다.As described above, an oxide film is used as a mask pattern during the patterning process of 100 nm or less. However, thereafter, a problem arises in that the portion of the circuit pattern, which is made of oxide, is also removed while removing the mask pattern.
트랜지스터를 형성할 경우를 예를 들어 설명하면, 반도체 기판 상에 게이트 산화막 및 도전막을 순차적으로 형성한다. 상기 도전막 상에 산화물로 이루어진 마스크 패턴을 형성하여 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 도전막을 패터닝하여 도전 패턴을 형성한다.When the transistor is formed, for example, the gate oxide film and the conductive film are sequentially formed on the semiconductor substrate. A conductive pattern is formed by forming a mask pattern made of an oxide on the conductive layer and patterning the conductive layer using the mask pattern as an etching mask.
이때, 상기 도전 패턴이 폴리실리콘일 경우, 상기 폴리실리콘에 불순물을 주입하거나, 상기 폴리실리콘 상에 금속 실리사이드 패턴을 형성하는 공정을 수행하 는 경우, 상기 도전 패턴 상에 형성되어 있는 마스크 패턴이 제거되어야 한다.In this case, when the conductive pattern is polysilicon, an impurity is injected into the polysilicon, or when a metal silicide pattern is formed on the polysilicon, the mask pattern formed on the conductive pattern is removed. Should be.
그러나, 이때, 상기 마스크 패턴은 산화물로 이루어져 있기 때문에, 상기 마스크 패턴을 제거하는 동안 상기 게이트 산화막이 함께 제거되는 문제가 발생하고 있다.However, at this time, since the mask pattern is made of an oxide, there is a problem that the gate oxide film is removed together while removing the mask pattern.
다른 예들로, 플래시 메모리를 형성할 시에도 상기 산화물로 이루어지는 마스크 패턴을 제거하는 동안 터널 산화막 및 유전막이 함께 제거되거나 손상될 수 있다.As another example, even when forming a flash memory, the tunnel oxide film and the dielectric film may be removed or damaged together while removing the mask pattern made of the oxide.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 산화물로 이루어진 마스크 패턴을 이용하는 패턴 형성 방법을 제공하는데 있다.One object of the present invention for solving the above problems is to provide a pattern forming method using a mask pattern made of oxide.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 상기의 패턴 형성 방법을 이용하는 불 휘발성 메모리의 셀 패턴 형성 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention for solving the above problems is to provide a cell pattern forming method of a nonvolatile memory using the pattern forming method.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 패턴 형성 방법에 있어서, 기판 상에 제1 산화물을 포함하는 절연막 및 도전막을 순차적으로 형성한다. 상기 도전막 상에 제2 산화물을 포함하는 마스크 패턴을 형성한다. 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 상기 도전막을 패터닝하여, 마스크 패턴, 절연막 패턴 및 도전막 패턴이 적층된 예비 패턴을 형성한다. 상기 예비 패턴 표면상에 제1 버퍼막을 형성한다. 상기 예비 패턴 측벽에 형성된 제1 버퍼막 상에, 상기 제1 버퍼막과 식각 선택비를 갖는 스페이스형 제2 버퍼막을 형성한다. 상기 마스크 패턴 상 부 형성된 제1 버퍼막과 상기 마스크 패턴을 제거한다. 상기 제2 버퍼막을 제거하여, 상기 절연막 패턴 및 도전막 패턴이 적층된 패턴 구조물을 형성한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the method for forming a pattern, an insulating film and a conductive film including a first oxide are sequentially formed on a substrate. A mask pattern including a second oxide is formed on the conductive film. The conductive layer is patterned using the mask pattern as an etch mask to form a preliminary pattern in which a mask pattern, an insulating layer pattern, and a conductive layer pattern are stacked. A first buffer film is formed on the surface of the preliminary pattern. A space type second buffer layer having an etch selectivity with the first buffer layer is formed on the first buffer layer formed on the sidewall of the preliminary pattern. The first buffer layer and the mask pattern formed on the mask pattern are removed. The second buffer layer is removed to form a pattern structure in which the insulating layer pattern and the conductive layer pattern are stacked.
상기 제1 버퍼막은 산화물을 포함하고, 상기 제2 버퍼막은 질화물을 포함할 수 있다. 상기 패턴의 형성 방법은 상기 제1 버퍼막을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 버퍼막은 상기 제1 버퍼막 상에 예비 제2 버퍼막을 연속적으로 형성하고, 상기 예비 제2 버퍼막을 전면 이방성 식각함으로써 형성될 수 있다. 상기 예비 제2 버퍼막은 상기 제1 버퍼막보다 두껍게 형성될 수 있다.The first buffer layer may include an oxide and the second buffer layer may include a nitride. The method of forming the pattern may further include removing the first buffer layer. The second buffer layer may be formed by continuously forming a preliminary second buffer layer on the first buffer layer, and then anisotropically etching the preliminary second buffer layer. The preliminary second buffer layer may be formed thicker than the first buffer layer.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 불 휘발성 메모리의 셀 패턴 형성 방법에 있어서, 반도체 기판 상에 제1 산화물을 포함하는 터널 산화막, 플로팅 게이트 패턴, 제2 산화물을 포함하는 유전막 및 컨트롤 게이트용 도전막을 순차적으로 형성한다. 상기 제2 도전막 상에 제3 산화물을 포함하는 마스크 패턴을 형성한다. 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 도전막, 유전막 및 플로팅 게이트 패턴을 패터닝하여 예비 셀 패턴을 형성한다. 상기 예비 셀 패턴 표면상에 제1 버퍼막을 연속적으로 형성한다. 상기 예비 셀 패턴 측벽에 형성된 제1 버퍼막 상에, 상기 제1 버퍼막과 선택 식각비를 갖는 스페이서형 제2 버퍼막을 형성한다. 상기 마스크 패턴 상부에 형성된 제1 버퍼막과, 상기 마스크 패턴을 제거한다. 상기 제2 버퍼막을 제거한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above another object, in the cell pattern forming method of a nonvolatile memory, a dielectric film including a tunnel oxide film, a floating gate pattern, a second oxide comprising a first oxide on a semiconductor substrate And a conductive film for a control gate are sequentially formed. A mask pattern including a third oxide is formed on the second conductive film. The conductive layer, the dielectric layer, and the floating gate pattern are patterned using the mask pattern as an etching mask to form a preliminary cell pattern. A first buffer film is continuously formed on the surface of the preliminary cell pattern. A spacer type second buffer layer having a selective etching ratio with the first buffer layer is formed on the first buffer layer formed on the sidewall of the preliminary cell pattern. The first buffer layer formed on the mask pattern and the mask pattern are removed. The second buffer layer is removed.
상기 제1 버퍼막은 산화물을 포함하고, 상기 제2 버퍼막은 질화물을 포함할 수 있다.The first buffer layer may include an oxide and the second buffer layer may include a nitride.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 산화물을 포함하는 마스크 패턴을 제거하는 동안 패턴을 보호하는 제1 버퍼막 및 제2 버퍼막을 형성함으로써 패턴 내부에 형성된 산화물을 보호할 수 있다.According to the present invention as described above, the oxide formed in the pattern can be protected by forming the first buffer film and the second buffer film to protect the pattern while removing the mask pattern including the oxide.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 패턴의 형성 방법에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of forming a pattern according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 공정 단면도들이다.1 to 8 are schematic cross-sectional views illustrating a method of forming a gate electrode according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(100)을 셸로우 트렌치 소자 분리 공정을 수행하여 상기 반도체 기판(100)을 액티브 영역 및 소자 분리 영역으로 구분한다.Referring to FIG. 1, the
보다 상세하게 설명하면, 우선, 반도체 기판(100) 상에 패드 산화막(도시되지 않음) 및 실리콘 질화막(도시되지 않음)을 순차적으로 형성한다. 상기 패드 산화막은 열 산화 공정에 의해 형성될 수 있으며, 상기 실리콘 질화막은 저압 화학 기상 증착 공정에 의해 형성될 수 있다.In more detail, first, a pad oxide film (not shown) and a silicon nitride film (not shown) are sequentially formed on the
상기 실리콘 질화막을 선택적으로 노출시키는 제1 포토레지스트 패턴(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 제1 포토레지스트 패턴에 의해 노출되는 기판(100) 부위는 필드 영역이 되고, 상기 제1 포토레지스트 패턴에 의해 마스킹 되는 기판(100) 부위는 액티브 영역이 된다.A first photoresist pattern (not shown) is formed to selectively expose the silicon nitride film. A portion of the
이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 실리콘 질화막 및 패드 산화막을 순차적으로 식각하여 실리콘 질화막 패턴 및 패드 산화막 패턴을 포함하는 제1 마스크 패턴(도시되지 않음)을 형성한다. 이때, 상기 제1 마스크 패턴은 상기 액티브 영역에 형성된다. 상기 제1 마스크 패턴을 형성한 후, 상기 제1 포토레지스트 패턴은 에싱 공정 또는 스트립 공정에 의해 제거된다.Subsequently, the silicon nitride layer and the pad oxide layer are sequentially etched using the first photoresist pattern as an etch mask to form a first mask pattern (not shown) including the silicon nitride layer pattern and the pad oxide layer pattern. In this case, the first mask pattern is formed in the active region. After forming the first mask pattern, the first photoresist pattern is removed by an ashing process or a strip process.
이어서, 상기 제1 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 노출된 반도체 기판(100)을 식각하여 트렌치를 형성한다. 이어서, 상기 트렌치를 채우도록 USG(Undoped Silicate Glass), O3-TEOS USG(O3-Tetra Ethyl Ortho Silicate Undoped Silicate Glass) 또는 고밀도 플라즈마(High Density Plasma : HDP) 산화막과 같은 갭 매립 특성이 우수한 실리콘 산화막을 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition : CVD) 방법에 의해 형성한다. 이어서, 상기 실리콘 산화막을 에치백(etch back) 또는 화학 기계적 연마 공정으로 반도체 기판(100)의 표면이 노출되도록 연마하여 상기 트렌치 내부에 절연막 패턴을 형성한다.Subsequently, the exposed
이로써, 상기 반도체 기판에는 절연막 패턴(102)이 형성된 필드 영역과 액티브 영역으로 구분된다.As a result, the semiconductor substrate is divided into a field region and an active region where the
도 2를 참조하면, 상기 절연막 패턴이 형성된 기판(100) 상에 게이트 절연막(104)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(104)은 실리콘 산화막으로써 열 산화 공정에 의해 상기 반도체 기판(100) 상에 얇게 형성된다.Referring to FIG. 2, a
이어서, 상기 게이트 절연막(104) 상에 게이트 전극용 도전막(106)을 형성한다.Subsequently, a gate electrode
상기 도전막(106)은 폴리실리콘층일 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 폴리실리콘은 확산 공정, 이온 주입 공정 또는 인-시튜 도핑 공정과 같은 도핑 공정에 의해 고농도 불순물로 도핑된 폴리실리콘층이다. The
또한, 경우에 따라, 상기 도전막(106)은 폴리실리콘층 및 금속층의 적층 구조를 가질 수 있다. 그러나, 본 실시예에서는 폴리실리콘층으로 이루어진 도전막(106)을 사용하기로 한다. 보다 상세하게, 상기 폴리실리콘층으로 N형 불순물이 도핑된 폴리실리콘층을 사용할 수 있다. 그러나 상기 도핑 불순물을 한정하지는 않는다.In some cases, the
도 3을 참조하면, 상기 도전막(106) 상에 산화물을 포함하는 마스크막(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 마스크막은 플라즈마 강화 화학 기상 증착 방법으로 형성되며, 상기 마스크 막의 예로써 실리콘 산화물(SiO2) 등이 있다.Referring to FIG. 3, a mask film (not shown) including an oxide is formed on the
이어서, 상기 마스크막 상에, 상기 마스크막을 부분적으로 노출시키는 제2 포토레지스트 패턴(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 마스크막을 식각하여 제2 마스크 패턴(110)을 형성한다.Subsequently, a second photoresist pattern (not shown) is formed on the mask film to partially expose the mask film. The mask layer is etched using the second photoresist pattern as an etch mask to form a
상기 제2 마스크 패턴(110)을 형성한 후, 상기 제2 포토레지스트 패턴은 에싱 및 스트립 공정에 의해 제거된다.After forming the
계속해서, 상기 제2 마스크 패턴(110)을 식각 마스크로 사용하여 상기 도전막(106)을 식각하여 도전막 패턴(108) 및 제2 마스크 패턴(110)이 적층된 예비 게이트 전극(112)을 형성한다.Subsequently, the
여기에서, 실리콘 산화물을 포함하는 제2 마스크 패턴(110)을 식각 마스크로 사용하여 도전막(106)을 패터닝하는 것은 상기 식각 마스크로써 포토레지스트 패턴을 이용할 때보다, 식각 마스크의 종횡비를 감소시킬 수 있으며, 얇은 식각 마스크 를 사용함으로써 미세한 패턴 구현이 가능하게 되기 때문이다.Here, patterning the
도 4를 참조하면, 상기 예비 게이트 전극(112)의 표면을 따라 제1 버퍼막(116)을 연속적으로 형성한다.Referring to FIG. 4, a
상기 제1 버퍼막(116)은 상기 예비 게이트 전극의 표면을 덮는 형상을 갖는다. 때문에, 이후 제2 마스크 패턴(110)의 식각 공정에 의해 게이트 절연막(104)이 식각되는 것을 방지할 수 있다. 이에 대한 설명은 이후에 자세하게 하기로 한다.The
이때, 상기 제1 버퍼막(116)은 산화물을 포함하며, 상기 제1 버퍼막(116)의 예로서는 중온 산화막 또는 상온 산화막 등을 들 수 있다.In this case, the
또한, 상기 제1 버퍼막(116)은 상기 예비 게이트 전극(112) 표면을 따라 제1 두께로 형성되는데, 상기 제1 두께는 수십Å 정도로 얇은 두께이다.In addition, the
도 5를 참조하면, 상기 제1 버퍼막(116)과 식각 선택비를 갖는 예비 제2 버퍼막(118)을 상기 제1 버퍼막(116) 표면을 따라 형성한다.Referring to FIG. 5, a preliminary
상기 예비 제2 버퍼막(118)은 동일한 식각 용액에 대하여 상기 제1 버퍼막(116)과 식각 선택비를 가져야 한다. 보다 상세하게 설명하면, 동일한 식각 용액에 상기 제1 버퍼막(116)이 식각되는 동안 상기 예비 제2 버퍼막(118)은 거의 식각되지 않는다. 따라서, 상기 제1 버퍼막(116)이 산화물을 포함하면, 상기 예비 제2 버퍼막(118)은 질화물을 포함한다. 상기 제2 버퍼막(120)의 예로는 실리콘 질화막을 들 수 있다.The preliminary
또한, 상기 에비 제2 버퍼막은 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는다. 여기에서, 상기 제2 두께는 수백Å의 두께이다.In addition, the EBI second buffer layer has a second thickness thicker than the first thickness. Here, the second thickness is a few hundred millimeters thick.
도 6을 참조하면, 상기 예비 제2 버퍼막(118)을 전면 이방성 식각하여 상기 예비 게이트 전극(112) 측벽에 형성된 제1 버퍼막(116) 상에 스페이서형 제2 버퍼막(120)을 형성한다.Referring to FIG. 6, the preliminary anisotropic etching of the preliminary
보다 상세하게 설명하면, 상기 전면 이방성 식각을 수행함으로서 상기 반도체 기판(100)과 수평되게 형성된 예비 제2 버퍼막(118)만이 선택적으로 식각되고, 상기 예비 게이트 전극(112) 측벽에 형성된 예비 제2 버퍼막(118)은 식각되지 않고 잔류하게 된다. 따라서, 상기 예비 게이트 전극(112) 측벽에 형성된 제1 버퍼막(116) 상에 스페이서형 제2 버퍼막(120)이 형성된다.In more detail, only the preliminary
이때, 상기 예비 게이트 전극(112) 상부면 상에 형성된 제1 버퍼막(116)은 상기 전면 식각 공정이 수행되는 동안 노출되는 것이 바람직하다. 이는 이후에 상기 제1 버퍼막(116) 및 제2 마스크 패턴(110)을 등방성 식각 또는 이방성 식각하는데 있어서, 상기 제1 버퍼막(116)의 일부가 노출되어야 제거되기 때문이다.In this case, the
도 7을 참조하면, 상기 제2 마스크 패턴(110) 상부에 형성된 제1 버퍼막(116) 및 제2 마스크 패턴(110)을 제거한다.Referring to FIG. 7, the
상기 제1 버퍼막(116) 및 제2 마스크 패턴(110)은 등방성 또는 이방성 식각에 의해 제거될 수 있다.The
보다 상세하게 등방성 식각으로 상기 제1 버퍼막(116) 및 제2 마스크 패턴(110)을 제거하는 방법을 설명하면, 우선, 예비 도전막 전극(112) 상부에 형성된 제1 버퍼막(116)을 불산 희석액을 사용하여 식각한다. 이로써, 상기 예비 도전막 전극(112) 상부에 형성된 제1 버퍼막(116)이 제거됨으로써 상기 제1 버퍼막(116) 하부에 위치한 제2 마스크 패턴(110) 상부면이 노출된다. 여기에서, 상기 게이트 절연막(104) 상에 형성된 제1 버퍼막(116)은 제거될 수 있지만, 상기 예비 게이트 전극(112) 측벽에 형성된 제1 버퍼막(116)은 제2 버퍼막(120)에 의해 마스킹 되어 제거되지 않는다.In more detail, a method of removing the
이어서, 상기 노출된 제2 마스크 패턴(110)을 불산 희석액을 이용하여 제거하여 상기 도전막 패턴(108)의 상부면이 노출되도록 한다. 상기 제2 마스크 패턴(110)이 제거되는 동안 상기 제1 버퍼막(116) 하부에 형성된 게이트 절연막(102)이 일부 제거될 수 있다. 이로써, 상기 반도체 기판(100) 상에 게이트 절연막 패턴 및 도전막 패턴(108)을 포함하는 게이트 전극(124)이 형성된다.Subsequently, the exposed
여기에서, 산화물로 이루어진 제2 마스크 패턴(110)을 완전하게 제거하더라도, 상기 게이트 전극(124) 하부에는 산화물로 이루어진 게이트 절연막 패턴(122)에 손상이 가해지지 않으므로 상기 게이트 전극(124)의 기능을 정상적으로 유지할 수 있다.Here, even if the
또한, 상기 제2 마스크 패턴(110)이 완전하게 제거됨으로써 도전막 패턴(108)의 표면이 노출된다. 따라서, 이후 불순물 주입 공정 또는 금속 실리시데이션(metal silicidation) 공정 등을 수행할 수 있다.In addition, the surface of the
도 8을 참조하면, 상기 제2 버퍼막(120)을 식각한다.Referring to FIG. 8, the
상기 제2 버퍼막(120)은 등방성 식각으로 제거된다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 제2 버퍼막(120)은 질화물을 포함하기 때문에 인산을 식각 용액으로 사용하는 습식 식각을 수행하여 제거할 수 있다. 이때, 상기 잔류하는 제1 버퍼막(116) 은 산화물로 이루어지기 때문에 거의 식각되지 않는다. 또한, 상기 도전막 패턴(108) 하부에 형성된 게이트 절연막 패턴(122)도 거의 식각되지 않는다.The
계속해서, 상기 도전막 패턴(108)의 측벽에 잔류하는 제1 버퍼막(116)을 제거하는 공정을 더 수행할 수 있다. 불산 희석액을 이용하여 상기 제1 버퍼막(116)을 제거할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제1 버퍼막(116)은 산화물이어서 이후 상기 결과물을 세정하는 동안 자연스럽게 세정될 수 있다.Subsequently, a process of removing the
자세하게 도시되어 있지는 않지만, 경우에 따라 상기 게이트 전극(124)에 불순물을 주입할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 게이트 전극(124)의 도전막 패턴(108)이 폴리실리콘층으로 이루어진 경우, 표면이 노출되어 있는 상기 폴리실리콘층으로 불순물을 주입하여 PMOS 또는 NMOS 트랜지스터를 형성할 수 있다.Although not shown in detail, impurities may be implanted into the
즉, 본 실시예에서와 같이 N형 불순물로 도핑된 폴리실리콘층을 사용한 도전막 패턴(108)을 형성한 경우, 이들 중 PMOS 트랜지스터로 기능할 폴리실리콘층 상부면에 선택적으로 P형 불순물을 도핑한다. 상기 공정을 통해, 반도체 기판의 각 영역 별로 PMOS 및 NMOS 트랜지스터에 적합한 게이트 전극을 각각 형성할 수 있다.That is, in the case where the
이때, 상기 불순물을 주입하는 동안 상기 게이트 전극(124) 측면에 노출된 반도체 기판(100) 하부에도 불순물이 주입되는데, 상기 불순물이 주입된 영역은 이후 소스/드레인 영역으로 기능한다.In this case, impurities are also injected into the lower portion of the
또한, 상기 게이트 전극(124)의 도전막 패턴(108)이 폴리실리콘층으로 이루어진 경우, 상기 폴리실리콘층 상에 금속 실리시데이션 공정을 수행할 수 있다.In addition, when the
설명함 것과 같이, 상기 도전막 패턴(108) 상에 제2 마스크 패턴(110)이 완 전하게 제거되어, 상기 도전막 패턴(108)의 상부 표면이 노출되어 있으므로, 게이트 전극(124)에 불순물 주입 공정 및 금속 실리시데이션 공정을 수행할 수 있다.As described above, since the
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 불 휘발성 메모리의 셀 패턴 형성 방법에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of forming a cell pattern of a nonvolatile memory according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
도 9 내지 도 16은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 불 휘발성 메모리의 셀 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 공정 단면도들이다.9 through 16 are schematic cross-sectional views illustrating a method of forming a cell pattern of a nonvolatile memory according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 도 1을 참조로 설명한 것과 동일한 공정을 수행함으로써, 반도체 기판(200)에 절연막 패턴(도시되지 않음)을 형성한다. 이로써 상기 반도체 기판(200)은 필드 영역 및 액티브 영역으로 구분된다.Referring to FIG. 9, an insulation film pattern (not shown) is formed on the
이어서, 상기 반도체 기판(200) 상에 열 산화 공정, 화학 기상 증착 공정 또는 원자층 증착 공정 등을 수행하여 터널 산화막(202)을 형성한다.Subsequently, a thermal oxidation process, a chemical vapor deposition process, or an atomic layer deposition process is performed on the
상기 터널 산화막(202) 상에 플로팅 게이트용 제1 도전막(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 제1 도전막의 예로써는 도핑된 폴리실리콘막 또는 금속막 등을 들 수 있다. 상기 제1 도전막을 선택적으로 식각하여 제1 방향으로 연장되는 제1 도전막 패턴(204)을 형성한다.A first conductive film (not shown) for floating gate is formed on the
상기 제1 도전막 패턴(204)을 따라 유전막(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 유전막의 예로는 ONO(oxide nitride oxide)막 또는 금속 산화막 등을 들 수 있다. 즉, 상기 유전막은 산화물을 포함한다.A dielectric film (not shown) is formed along the first
상기 유전막 상에 컨트롤 게이트용 제2 도전막(도시되지 않음)을 형성한다. 이때, 상기 제2 도전막은 상기 제1 도전막 패턴(204) 사이의 갭을 완전하게 메우도록 형성된다. 상기 제2 도전막의 예로는 도핑된 폴리실리콘막, 금속막 및 폴리실리콘막과 금속 실리사이드막이 적층된 복합막 등을 들 수 있다.A second conductive film (not shown) for a control gate is formed on the dielectric film. In this case, the second conductive layer is formed to completely fill the gap between the first
제2 도전막 상에 산화물로 이루어진 마스크막(208)을 형성한다. 상기 산화물은 플라즈마 강화 화학 기상 증착 방법으로 형성되며, 상기 마스크막(208)의 예로서는, 실리콘 산화물(SiO2) 또는 실리콘 산화 질화물(SiON) 등이 있다.A
상기 마스크막(208) 상에, 상기 마스크막(208)을 부분적으로 노출시키는 포토레지스트 패턴(도시되지 않음)을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴은 상기 제1 방향과 수직된 제2 방향으로 연장되어 형성된다.On the
도 10을 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 마스크막(208)을 식각하여 마스크 패턴(210)을 형성한다. 따라서, 상기 마스크 패턴(210)은 제2 방향으로 연장되어 형성된다. 상기 마스크 패턴(210)을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 에싱 또는 스트립 공정으로 제거한다.Referring to FIG. 10, the
도 11을 참조하면, 상기 마스크 패턴(210)을 식각 마스크로 사용하여 상기 제2 도전막, 유전막 및 제1 도전막 패턴(204)을 순차적으로 식각하여 컨트롤 게이트(216), 유전막 패턴(214) 및 플로팅 게이트(212)를 형성한다.Referring to FIG. 11, the second conductive layer, the dielectric layer, and the first
이로써, 상기 터널 산화막(202) 상에 플로팅 게이트(212), 유전막 패턴(214), 컨트롤 게이트(216) 및 마스크 패턴(210)이 적층된 예비 셀 패턴(220)이 형성된다. 이때, 상기 터널 산화막(202), 유전막 및 마스크 패턴(210)은 산화물을 포함하고 있어 동일한 식각 용액에 의해 함께 식각될 수 있다.As a result, a
여기에서, 실리콘 산화물을 포함하는 마스크 패턴(210)을 식각 마스크로 사용하여 도전막을 패터닝하는 것은 상기 식각 마스크로써 포토레지스트 패턴을 이용할 때보다, 식각 마스크의 종횡비를 감소시킬 수 있으며, 얇은 식각 마스크를 사용함으로써 미세한 패턴 구현이 가능하게 되기 때문이다.Here, patterning the conductive layer using the
도 12를 참조하면, 상기 마스크 패턴(210)의 표면을 따라 제1 버퍼막(222)을 연속적으로 형성한다. 상기 제1 버퍼막(222)은 이후 마스크 패턴(210)의 식각 공정에 의해 상기 유전막 패턴(214) 및 터널 산화막(202)이 식각되는 것을 방지한다.Referring to FIG. 12, the
상기 제1 버퍼막(222)은 산화물을 포함하며, 상기 제1 버퍼막(222)의 예로서는 중온 산화막 및 상온 산화막 등을 들 수 있다. 또한, 상기 제1 버퍼막(222)은 제1 두께를 갖는데, 상기 제1 두께는 수십Å으로 얇은 두께이다.The
도 13을 참조하면, 상기 제1 버퍼막(222) 상에 예비 제2 버퍼막(224)을 연속적으로 형성한다. 상기 제2 버퍼막은 이후 마스크 패턴(210)의 식각 공정에 의해 상기 유전막 패턴(214) 및 터널 산화막(202)이 식각되는 것을 방지한다.Referring to FIG. 13, a preliminary
이때, 상기 예비 제2 버퍼막(224)은 상기 제1 버퍼막(222)과 식각 선택비를 갖는물질을 사용하여 형성한다. 즉, 동일한 식각 용액에 대하여 제1 버퍼막(222)이 식각되는 동안 상기 제2 버퍼막은 거의 식각되지 않은 특성을 갖는다. 따라서, 상기 제1 버퍼막(222)이 산화물을 포함하면, 상기 제2 버퍼막은 질화물을 포함한다. 상기 제2 버퍼막의 예로는 실리콘 질화물을 들 수 있다.In this case, the preliminary
또한, 상기 예비 제2 버퍼막(224)은 상기 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는다. 이때, 상기 제2 두께는 수백Å의 두께이다.In addition, the preliminary
도 14를 참조하면, 상기 예비 제2 버퍼막(224)을 전면 이방성 식각하여 상기 셀 패턴 측벽에 형성된 제1 버퍼막(222) 상에 스페이서형 제2 버퍼막(226)을 형성한다.Referring to FIG. 14, the preliminary
보다 상세하게 설명하면, 상기 전면 이방성 식각을 수행함으로서 상기 반도체 기판(200)과 수평되게 형성된 예비 제2 버퍼막(224)만이 선택적으로 식각되고, 상기 예비 셀 패턴(220) 측벽에 형성된 예비 제2 버퍼막(224)은 식각되지 않고 잔류하게 된다. 따라서, 상기 예비 셀 패턴(220) 측벽에 형성된 제1 버퍼막(222) 상에 스페이서형 제2 버퍼막(226)이 형성된다.In more detail, only the preliminary
이때, 상기 예비 셀 패턴(220) 상부면 상에 형성된 제1 버퍼막(222)은 상기 전면 식각 공정이 수행되는 동안 노출되는 것이 바람직하다. 이는 이후에 상기 제1 버퍼막(222) 및 마스크 패턴(210)을 등방성 식각 또는 이방성 식각하는데 있어서, 상기 제1 버퍼막(222)의 일부가 노출되어야 제거되기 때문이다.In this case, the
도 15를 참조하면, 상기 마스크 패턴(210) 상부에 형성된 제1 버퍼막(222) 및 마스크 패턴(210)을 식각한다.Referring to FIG. 15, the
보다 상세하게, 등방성 식각으로 상기 제1 버퍼막(222) 및 마스크 패턴(210)을 제거하는 방법을 설명한다.In more detail, a method of removing the
우선, 불산 희석액을 이용하여 상기 노출된 제1 버퍼막(222)을 제거한다. 이때, 상기 터널 산화막(202) 상에 형성된 제1 버퍼막(222)도 제거된다. 이어서, 상기 제1 버퍼막(222) 하부에 형성된 마스크 패턴(210)의 표면이 노출되고, 상기 노출된 마스크 패턴(210)을 상기 불산 희석액에 의해 제거한다.First, the exposed
여기에서, 상기 등방성 식각 공정이 수행되는 동안 상기 제2 버퍼막(226)은 질화막으로 이루어져 있어 거의 식각되지 않고, 상기 제2 버퍼막(226)에 의해 커버된 제1 버퍼막(222) 및 예비 셀 패턴(220) 측면도 전혀 식각되지 않는다.Here, during the isotropic etching process, the
이로써, 상기 마스크 패턴(210)을 완전하게 제거하여 셀 패턴(230)을 형성한다. 상기 셀 패턴(230)은 터널 산화막 패턴(228), 플로팅 게이트(212), 유전막 패턴(214) 및 컨트롤 게이트(216)를 포함한다.As a result, the
이로써, 산화물로 이루어진 마스크 패턴(210)을 완전하게 제거하더라도, 상기 셀 패턴(230) 하부에는 산화물로 이루어진 터널 산화막 패턴(228)이 상기 셀 패턴(230) 선폭과 동일하거나 크게 잔류하게 되어 이후 셀 패턴(230)의 기능을 보다 우수하게 수행할 수 있다.As a result, even when the
도 16을 참조하면, 상기 제2 버퍼막(226)을 식각한다.Referring to FIG. 16, the
상기 제2 버퍼막(226)은 등방성 식각으로 제거된다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 제2 버퍼막(226)은 질화물을 포함하기 때문에 인산을 식각 용액으로 사용하는 습식 식각을 수행하여 제거할 수 있다. 이때, 상기 잔류하는 제1 버퍼막(222), 터널 산화막 및 유전막은 산화물로 이루어지기 때문에 거의 식각되지 않는다.The
계속해서 상기 잔류하는 제1 버퍼막(222)을 제거하는 공정을 더 수행할 수 있다 보다 상세하게 설명하면, 불산 희석액을 이용하여 상기 제1 버퍼막(222)을 제거할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제1 버퍼막(222)은 산화물이어서 이후 상기 결과물을 세정하는 동안 자연스럽게 세정될 수 있다.Subsequently, the process of removing the remaining
이로써, 상기 반도체 기판(200) 상에 터널 산화막과 플로팅 게이트(212), 유전막 패턴(214) 및 컨트롤 게이트(216)로 이루어진 셀 패턴(230)을 형성할 수 있다.As a result, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 회로 패턴을 감싸도록 제1 버퍼막 및 제2 버퍼막을 형성함으로써, 산화물을 포함하는 마스크 패턴을 제거하는 동안 상기 회로 패턴에 구비되고 산화물로 이루어진 절연막, 터널 산화막 및 유전막이 손상되는 것을 미연에 억제할 수 있다.As described above, according to a preferred embodiment of the present invention, by forming the first buffer film and the second buffer film to surround the circuit pattern, the circuit pattern is provided and made of oxide while removing the mask pattern containing oxide Damage to the insulating film, tunnel oxide film, and dielectric film can be suppressed in advance.
또한, 상기 회로 패턴 상부의 마스크 패턴을 완전하게 제거함으로써, 이후 회로 패턴으로 불순물을 주입하는 공정 또는 금속 실리시데이션 공정을 바로 수행할 수 있다.In addition, by completely removing the mask pattern on the circuit pattern, a process of injecting impurities into the circuit pattern or a metal silicidation process may be performed immediately.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
Claims (7)
Priority Applications (1)
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KR1020060049639A KR20070115353A (en) | 2006-06-02 | 2006-06-02 | Method of forming a pattern in semiconductor device and method of forming a cell pattern in non-volatile memory using the same |
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Publications (1)
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
US9417518B2 (en) | 2013-07-03 | 2016-08-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photomask and method of manufacturing the same |
-
2006
- 2006-06-02 KR KR1020060049639A patent/KR20070115353A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
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US9417518B2 (en) | 2013-07-03 | 2016-08-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photomask and method of manufacturing the same |
US10042246B2 (en) | 2013-07-03 | 2018-08-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing photomask |
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