KR20070118348A - Manufacturing method of nonvolatile memory device - Google Patents
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Abstract
소자 분리막의 측벽에서 보이드가 발생되지 않는 플로팅 게이트를 형성하는 불휘발성 메모리 장치의 제조 방법이 개시되어 있다. 기판에 형성된 트렌치를 충분하게 매립하면서 기판으로부터 돌출되며, 상면의 폭이 저면의 폭보다 큰 예비 소자 분리막들을 형성한다. 예비 소자 분리막들의 측벽에 스페이서를 형성한다. 스페이서가 형성된 예비 소자 분리막들에 습식 식각 공정을 수행하여 실질적으로 수직한 측면을 갖는 소자 분리막들을 형성한다. 소자 분리막들 사이의 공간을 매몰하면서 플로팅 게이트용 도전막을 형성한다. 플로팅 게이트용 도전막을 식각하여 플로팅 게이트를 형성한다. 플로팅 게이트의 상면에 실질적으로 균일한 두께로 유전막을 형성한다. 유전막 상에 컨트롤 게이트를 형성한다. 따라서, 상기 소자 분리막들의 측벽에 스페이서를 형성한 후 습식 식각하여 개구가 넓은 입구를 갖도록 형성함으로써 개구에 폴리실리콘을 매몰하여 형성되는 플로팅 게이트에는 보이드가 형성되지 않는다. Disclosed is a method of manufacturing a nonvolatile memory device in which a floating gate in which no void is generated on a sidewall of an isolation layer is formed. Protruding from the substrate while sufficiently filling the trench formed in the substrate, and forming the preliminary device isolation films having a width of the upper surface larger than the width of the bottom. Spacers are formed on sidewalls of the preliminary isolation layers. A wet etching process may be performed on the preliminary device isolation layers on which the spacers are formed to form device isolation layers having substantially vertical sides. A floating gate conductive film is formed while the space between the device isolation films is buried. The conductive film for the floating gate is etched to form a floating gate. A dielectric film is formed on the upper surface of the floating gate to have a substantially uniform thickness. A control gate is formed on the dielectric film. Accordingly, voids are not formed in the floating gate formed by burying polysilicon in the opening by forming a spacer on the sidewalls of the device isolation layer and wet etching the same so that the opening has a wide inlet.
Description
도 1은 종래의 플로팅 게이트의 내부에 형성된 보이드를 보여주는 주사 전자 현미경 사진이다.1 is a scanning electron micrograph showing a void formed inside a conventional floating gate.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 불휘발성 메모리 장치를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
100 : 기판 102 : 패드 산화막100
104 : 하드 마스크 106 : 트렌치104: hard mask 106: trench
108 : 액티브 영역 110 : 예비 소자 분리막108: active region 110: spare device separator
110a : 소자 분리막 112 : 제1 개구110a: device isolation layer 112: first opening
112a : 제2 개구 120 : 스페이서막112a: second opening 120: spacer film
122 : 스페이서 130 : 플로팅 게이트용 도전막122
130a : 플로팅 게이트 132 : 포토레지스트 패턴130a: floating gate 132: photoresist pattern
134 : 제3 개구 140 : 유전막134: third opening 140: dielectric film
150 : 컨트롤 게이트 150: control gate
본 발명은 불휘발성 메모리 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기 정렬된 폴리실리콘으로 이루어진 플로팅 게이트를 갖는 불휘발성 메모리 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a nonvolatile memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a nonvolatile memory device having a floating gate made of self-aligned polysilicon.
반도체 메모리 장치는 DRAM(dynamic random access memory) 및 SRAM(static random access memory)과 같이 시간이 지남에 따라 데이터를 잃어버리는 휘발성(volatile)이면서 데이터의 입·출력이 빠른 RAM 제품과, 한번 데이터를 입력하면 그 상태를 유지할 수 있는 불휘발성(non-volatile)이지만 데이터의 입·출력이 느린 ROM(read only memory) 제품으로 크게 구분할 수 있다. Semiconductor memory devices, such as dynamic random access memory (DRAM) and static random access memory (SRAM), are volatile and fast data input / output that loses data over time, and data is input once. This can be largely classified as a non-volatile (read-only memory) product that is non-volatile to maintain its state but has a slow input / output of data.
상기 불휘발성 메모리 장치의 경우 전기적으로 데이터의 입·출력이 가능한 EEPROM(electrically erasable and programmable ROM) 또는 플래시 메모리에 대한 수요가 늘고 있다. 상기 플래시 메모리 장치는 F-N 터널링(Fowler-Nordheim tunneling) 또는 채널 열전자 주입(channel hot electron injection)을 이용하여 전기적으로 데이터의 입·출력을 제어하는 구조를 갖는다. In the case of the nonvolatile memory device, there is an increasing demand for an electrically erasable and programmable ROM (EEPROM) or flash memory capable of electrically inputting / outputting data. The flash memory device has a structure for electrically controlling input and output of data by using F-N tunneling or channel hot electron injection.
상기 플래시 메모리 장치에 대한 일 예로써, 미합중국 특허 제6,465,293호에 의하면, 플래시 메모리 셀의 제조 방법은, 소자 분리막이 형성된 반도체 기판을 제공하는 단계와, 상기 소자 분리막 및 상기 기판 상에 산화막을 형성하는 단계와, 플로팅 게이트가 형성될 부분의 상기 기판이 노출되도록 상기 산화막을 패터닝하여 산화막 패턴을 형성하는 단계와, 전체 상부면에 터널 산화막 및 제1폴리실리콘층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 터널 산화막이 노출될 때까지 상기 제1폴리실리콘층을 평탄화하여 플로팅 게이트가 형성되도록 하는 단계와, 노출된 부분의 상기 터널 산화막 및 상기 산화막 패턴을 소정 두께만큼 식각한 후 전체 상부면에 유전체막을 형성하는 단계와, 상기 유전체막 상에 제2폴리실리콘층, 텅스텐 실리사이드층 및 하드 마스크를 순차적으로 형성한 후 패터닝하여 컨트롤 게이트를 형성하는 단계와, 상기 플로팅 게이트의 양측부의 노출된 기판에 불순물 이온을 주입하여 접합 영역을 형성하는 단계를 포함한다.As an example of the flash memory device, according to US Pat. No. 6,465,293, a method of manufacturing a flash memory cell includes providing a semiconductor substrate on which an isolation layer is formed, and forming an oxide layer on the isolation layer and the substrate. Forming an oxide pattern by patterning the oxide layer to expose the substrate in a portion where a floating gate is to be formed; sequentially forming a tunnel oxide layer and a first polysilicon layer on an entire upper surface thereof; Planarizing the first polysilicon layer until an oxide layer is exposed to form a floating gate, etching the tunnel oxide layer and the oxide pattern of the exposed portion by a predetermined thickness, and then forming a dielectric layer on the entire upper surface thereof And a second polysilicon layer, a tungsten silicide layer, and a hard mask on the dielectric film. And forming patterned control gates sequentially, and implanting impurity ions into exposed substrates on both sides of the floating gate to form a junction region.
상기 미합중국 특허 제6,465,293호에 의하면, 상기 플로팅 게이트는 상기 기판을 부분적으로 노출시키는 상기 산화막 패턴에 의해 자기 정렬될 수 있다.According to US Pat. No. 6,465,293, the floating gate can be self-aligned by the oxide pattern that partially exposes the substrate.
최근, 반도체 장치의 집적도가 향상됨에 따라 상기 반도체 기판을 부분적으로 노출시키기 위한 상기 산화막 패턴에 의해 한정된 개구의 종횡비(aspect ratio)가 증가된다. 상기 개구의 종횡비가 증가됨에 따라 상기 개구 내에 폴리실리콘을 매립할 시에 상기 폴리실리콘의 높은 스텝커버리지 증착 특성에 의해 개구부의 소정 부위에 폴리실리콘이 채워지지 않아 보이드가 생성될 수 있다. 또한, 상기 개구는 입구 부위에 비해 저면부가 넓은 네가티브 경사를 갖기 때문에 상기 보이드가 더욱 빈번하게 생성되는 것이다. Recently, as the integration degree of a semiconductor device is improved, an aspect ratio of an opening defined by the oxide film pattern for partially exposing the semiconductor substrate is increased. As the aspect ratio of the opening is increased, voids may be generated because polysilicon is not filled in a predetermined portion of the opening due to the high step coverage deposition characteristic of the polysilicon when the polysilicon is embedded in the opening. In addition, the opening is more frequently generated because the bottom portion has a wider negative slope than the inlet portion.
도 1은 종래의 플로팅 게이트의 내부에 형성된 보이드를 보여주는 주사 전자 현미경 사진이다.1 is a scanning electron micrograph showing a void formed inside a conventional floating gate.
상기와 같이 폴리실리콘층(10) 내부에 생성된 보이드(void, 12)가 플로팅 게이트 형성을 위한 평탄화 공정 이후에도 제거되지 않는다. 따라서, 상기 보이드가 발생된 부위에는 후속 공정들에 의해 원치않는 산화물이 생성될 수 있으며, 상기 산화물은 반도체 장치의 전기적 특성을 열하시키는 문제가 있다. 즉, 커패시턴스(capacitance)의 산포가 증가되어 커플링 비(coupling ratio)의 산포 불량 문제를 발생시킨다. As described above, the
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 소자 분리막들 사이에 형성되는 자기 정렬된(self-aligned) 플로팅 게이트에 보이드가 생성되는 것을 방지할 수 있는 불휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a nonvolatile memory device capable of preventing voids from being generated in a self-aligned floating gate formed between device isolation layers. have.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 불휘발성 메모리 장치의 제조 방법으로 기판에 형성된 트렌치를 충분하게 매립하면서 상기 기판으로부터 돌출되며, 상면의 폭이 저면의 폭보다 큰 예비 소자 분리막들을 형성한다. 상기 예비 소자 분리막들의 측벽에 스페이서를 형성한다. 상기 스페이서가 형성된 상기 예비 소자 분리막들에 습식 식각 공정을 수행하여 실질적으로 수직한 측면을 갖는 소자 분리막들을 형성한다. 상기 소자 분리막들 사이의 공간을 매몰하면서 상기 소자 분리막들을 덮는 플로팅 게이트용 도전막을 형성한다. 상기 플로팅 게이트용 도전막을 식각하여 플로팅 게이트를 형성한다. 상기 플로팅 게이트의 상면에 실질적으로 균일한 두께로 유전막을 형성한다. 상기 유전막 상에 컨트롤 게이트를 형성한다.In the method for manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention for achieving the object of the present invention is a preliminary projection from the substrate while sufficiently filling the trench formed in the substrate, the width of the upper surface is larger than the width of the bottom surface Device isolation layers are formed. Spacers are formed on sidewalls of the preliminary isolation layers. A wet etching process may be performed on the preliminary device isolation layers on which the spacers are formed to form device isolation layers having substantially vertical sides. A conductive film for a floating gate is formed to cover the device isolation layers while the space between the device isolation layers is buried. The floating gate conductive layer is etched to form a floating gate. A dielectric film is formed on the upper surface of the floating gate to have a substantially uniform thickness. A control gate is formed on the dielectric layer.
바람직하게는, 상기 습식 식각 공정에서 사용되는 식각액은 상기 예비 소자 분리막과 상기 스페이서에 대하여 1 : 22 내지 30의 식각 선택비를 갖는다.Preferably, the etchant used in the wet etching process has an etching selectivity of 1:22 to 30 with respect to the preliminary device isolation layer and the spacer.
이때, 상기 예비 소자 분리막들 사이에 상기 기판의 표면을 노출시키는 개구를 더 포함하며, 상기 개구는 하부 선폭이 상부 선폭보다 크게 형성된다.In this case, the semiconductor device may further include an opening exposing the surface of the substrate between the preliminary device isolation layers.
상기 스페이서는 상기 예비 소자 분리막과 서로 다른 식각 선택비를 가지는 스페이서막을 형성한 이후에, 상기 스페이서막에 상기 기판의 표면이 노출될 때까지 건식 식각 공정을 수행함으로써 형성할 수 있다. 일 예로, 상기 스페이서막은 실리콘 질화물(SiN), 폴리실리콘, 실리콘 산질화물(SiON), 실리콘 게르마늄(Si-Ge)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 물질을 포함한다.The spacer may be formed by forming a spacer layer having an etching selectivity different from that of the preliminary isolation layer, and performing a dry etching process until the surface of the substrate is exposed to the spacer layer. For example, the spacer layer includes one material selected from the group consisting of silicon nitride (SiN), polysilicon, silicon oxynitride (SiON), and silicon germanium (Si-Ge).
상술한 바에 의하면, 상기 불휘발성 메모리 장치의 형성 방법에서는 상기 예비 소자 분리막들 측벽에 스페이서를 형성하고 습식 식각 공정을 수행함으로써 상기 소자 분리막들 사이에서 정의되는 개구가 넓은 입구를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 소자 분리막 사이에서 정의되는 개구에 폴리실리콘을 매몰하여 플로팅 게이트를 형성할 경우 상기 플로팅 게이트에는 보이드가 형성되지 않는다.As described above, in the method of forming the nonvolatile memory device, an opening defined between the device isolation layers is formed to have a wide inlet by forming a spacer on sidewalls of the preliminary device isolation layers and performing a wet etching process. do. Therefore, when the floating gate is formed by embedding polysilicon in the openings defined between the device isolation layers, no void is formed in the floating gate.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 불휘발성 메모리 장치의 형성 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나, 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어 서, 각 장치 또는 막 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있으며, 막이 다른 막 또는 기판 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성되거나 그들 사이에 추가적인 막이 개재될 수 있다.Hereinafter, a method of forming a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments and may be implemented in other forms. The embodiments introduced herein are provided to make the disclosure more complete and to fully convey the spirit and features of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness of each device or film and regions are exaggerated for clarity of the invention, and each device may have various additional devices not described herein, and the film may have different films. Or when referred to as being located on a substrate, it may be formed directly on another film or substrate, or an additional film may be interposed therebetween.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 불휘발성 메모리 장치를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 기판(100) 상에 상기 기판의 상면 보다 높은 상면을 갖는 예비 소자 분리막(110)들을 형성한다. Referring to FIG. 2, preliminary
구체적으로, 실리콘과 같은 기판(100) 상에 패드 산화막(102)과 하드 마스크막(미도시)을 순차적으로 적층한다. 일 예로, 상기 패드 산화막(102)은 열산화(thermal oxidation), 화학 기상 증착(chemical vapro deposition : CVD) 공정 등을 통해 형성될 수 있다. 상기 하드 마스크막은 SiH2Cl2 가스, SiH4 가스, NH3 가스 등을 이용하는 저압 화학 기상 증착(Low Pressure CVD : LPCVD) 공정을 통해 형성될 수 있다. 상기 하드 마스크막은 실리콘 질화물(SiN)을 포함하는 것이 바람직하다. Specifically, the
이어서, 상기 하드 마스크막 상부에 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통해 상기 하드 마스크막의 표면을 노출시키는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 하드 마스크막을 식각함으로써 하드 마스크(104)를 형성한다. 상기 식각 공정의 예로는 플라즈마를 이용하는 건식 식각 공정(dry etching process), 반응성 이온 식각 공정(reactive ion etching process) 등이 있다. Subsequently, a photoresist pattern (not shown) is formed on the hard mask layer to expose the surface of the hard mask layer through a photolithography process. The
상기 하드 마스크(104)가 형성된 후, 상기 포토레지스트 패턴은 애싱 공정(ashing process), 스트립 공정(stripping process) 및 세정 공정을 통해 제거된다.After the
상기 하드 마스크(104)를 식각 마스크로 이용하여 노출된 상기 패드 산화막(102) 및 기판(100)의 상부를 소정 깊이로 이방성 식각함으로써 트렌치(106)를 형성한다. 상기 트렌치(106)는 기판(100)을 제1 방향으로 가로지르도록 형성된다.The
상기 트렌치(106)를 형성하기 위한 식각 공정시 고 에너지의 이온 충격으로 야기된 실리콘 기판의 표면 손상(damage)을 치유하고, 누설 전류 발생을 방지하기 위해 상기 트렌치(106)에 의해 노출된 기판(100)을 산화 분위기에서 열처리한다. 이에 따라, 상기 트렌치(106)의 바닥면과 측면을 포함하는 내면 상에는 트렌치 내벽산화막(미도시)이 형성된다.The substrate exposed by the
그런 다음, 트렌치(106)가 형성된 기판(100) 상에 상기 트렌치(106)를 완전히 매립하는 예비 소자 분리막(110)들을 형성한다. 상기 예비 소자 분리막(110)들을 구성하는 산화막의 예로서는 USG, O3-TEOS, USG 또는 고밀도 플라즈마(High Density Plasma : HDP) 산화막 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 상기 예비 소자 분리막(110)들은 SiH4, O2 및 Ar 가스를 플라즈마 소스로 이용하여 형성된 HDP 산화막 이 사용될 수 있다.Then, preliminary isolation layers 110 may be formed on the
이어서, 상기 예비 소자 분리막(110)들을 상기 하드 마스크(104)의 상부 표면이 노출될 때까지 에치 백(etch back) 공정 또는 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 공정과 같은 평탄화 공정을 통해 제거한다. 그 결과, 트렌치(106)의 내부에만 예비 소자 분리막(110)들이 형성되어 기판(100)의 액티브 영역(108)을 정의하는 제1 방향으로 연장되는 필드 절연 패턴(110)을 완성한다. Subsequently, the preliminary device isolation layers 110 are removed through a planarization process such as an etch back process or a chemical mechanical polishing (CMP) process until the upper surface of the
도 3을 참조하면, 상기 하드 마스크(104) 및 패드 산화막(102)을 습식 식각 공정으로 순차적으로 제거하여 상기 기판(100) 표면을 노출시키는 제1 개구(112)를 형성한다. Referring to FIG. 3, the
상기 제1 개구(112)는 상기 예비 소자 분리막(110)들에 의해 한정되며, 상기 하드 마스크(104)를 건식 식각 공정 또는 습식 식각 공정을 통해 제거함으로써 형성된다. 일 예로서, 상기 하드 마스크(104)는 인산을 포함하는 식각액을 이용하고, 상기 패드 산화막(102)은 불산(HF)을 포함하는 식각액을 이용한 습식 식각 공정으로 제거할 수 있다. 이로 인해, 기판(100)에 상기 기판(100)의 상면보다 높은 상면을 갖는 예비 소자 분리막(110)들이 형성된다. 한편, 상기 하드 마스크(104) 및 패드 산화막(102)을 제거하는 동안 상기 예비 소자 분리막(110)들의 표면 부위가 다소 식각될 수 있다. The
따라서, 상기 기판(100)으로부터 돌출된 상기 예비 소자 분리막(110)들의 상면의 폭은 저면의 폭보다 크게 형성된다. 반면에, 상기 예비 소자 분리막(110)들 사이에 형성되는 상기 제1 개구(112)는 하부 선폭이 상부 선폭보다 크게 형성된다.Therefore, the width of the upper surface of the preliminary device isolation layers 110 protruding from the
도 4를 참조하면, 상기 기판(100)으로부터 돌출된 예비 소자 분리막(110)들의 상면, 측면 및 기판(100)의 표면 상에 실질적으로 균일한 두께를 갖는 상기 예비 소자 분리막(110)과 서로 다른 식각 선택비를 가지는 스페이서막(120)을 형성한다. Referring to FIG. 4, different from the preliminary
상기 스페이서막(120)은 LPCVD 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 스페이서막(120)은 약 150 내지 300Å의 두께로 형성된다. 상기 스페이서막(120)을 형성하는 물질의 예로서는 실리콘 질화물(SiN), 폴리실리콘, 실리콘 산질화물(SiON), 실리콘 게르마늄(Si-Ge) 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 상기 스페이서막(120)은 실리콘 질화물(SiN)을 포함하여 형성한다. The
상기 실리콘 질화물(SiN)로 이루어진 상기 스페이서막(120)은 상기 예비 소자 분리막(110)들의 측벽이 실질적으로 수직한 기울기를 갖거나 포지티브한 기울기를 갖도록 형성시키기 위하여 사용된다. 수직한 측벽 프로파일을 갖는 예비 소자 분리막(110)들이 형성되든지 포지티브한 기울기의 측벽 프로파일을 갖는 예비 소자 분리막(110)들이 형성되는 경우 후속의 플로팅 게이트의 형성시 내부에 형성되는 보이드(V)를 감소시킬 수 있다. The
도 5를 참조하면, 상기 스페이서막(120)에 상기 기판(100)의 표면이 노출될 때까지 건식 식각 공정을 수행하여 상기 예비 소자 분리막(110)들의 측벽에 스페이서(122)를 형성한다. 이때, 상기 건식 식각 공정에 의해 상기 제1 개구(112)의 입구에 인접되는 스페이서막(120)의 상부는 상기 제1 개구(112)의 저면과 인접하는 스페이서막(120)의 하부에 비해 더 식각되어 상기 스페이서(122)의 저면은 상면보 다 넓은 폭을 갖는다.Referring to FIG. 5, a dry etching process is performed until the surface of the
도 6을 참조하면, 상기 스페이서(122)가 형성된 상기 예비 소자 분리막(110)들에 식각액을 사용한 습식 식각 공정을 수행하여 상기 스페이서(122)와 상기 예비 소자 분리막(110)들의 일부를 제거한다. 그 결과 상기 예비 소자 분리막(110)들은 소자 분리막(110a)들로 형성된다. 상기 소자 분리막(110a)들에서 기판(100)에 노출된 부분은 실질적으로 수직한 측면을 갖거나, 포지티브한 기울기의 측면을 갖는다.Referring to FIG. 6, a wet etching process using an etchant is performed on the preliminary device isolation layers 110 on which the
이때, 상기 습식 식각 공정에서 사용되는 식각액은 상기 예비 소자 분리막(110)들과 상기 스페이서(122)에 대하여 1 : 22 내지 30의 식각 선택비를 갖는 것이 바람직하다. 상기 예비 소자 분리막(110)들에 대한 상기 스페이서(122)의 식각 선택비가 1 : 22 미만일 경우 상기 소자 분리막(110a)들은 실질적으로 수직하거나 포지티브한 측벽 프로파일을 형성하지 못하게 된다. 반면에, 상기 예비 소자 분리막(110)들에 대한 상기 스페이서(122)의 식각 선택비가 1 : 30 초과일 경우 상기 스페이서(122)만 식각되고 하부의 예비 소자 분리막(110)들의 측벽의 제거가 충분하지 못하여 상기 소자 분리막(110a)들은 실질적으로 수직하거나 포지티브한 측벽 프로파일을 형성하지 못하게 된다. In this case, the etchant used in the wet etching process may have an etching selectivity of 1:22 to 30 with respect to the preliminary device isolation layers 110 and the
즉, 습식 식각 공정에서 상기 스페이서(122)가 모두 제거되면서, 상기 예비 소자 분리막(110)들의 측면의 상부 모서리 부위가 더 큰 폭으로 제거됨으로 인해 기판(100)으로 돌출된 부분에 해당하는 소자 분리막(110a)들의 측벽은 실질적으로 수직하거나 포지티브한 프로파일을 갖게 된다. 따라서, 상기 소자 분리막(110a)들 사이에서 정의되는 제1 개구(112)는 입구가 넓은 제2 개구(112a)로 형성된다.That is, as the
이에 따라, 이후 플로팅 게이트를 형성하는 공정을 수행할 경우 폴리실리콘의 실리콘(Si) 포화 핵 밀도가 증가되면서 결합 구조의 안정화로 보이드(V)의 생성이 억제된 불휘발성 메모리 셀을 형성할 수 있다.Accordingly, in the subsequent process of forming a floating gate, a polysilicon (Si) saturation nucleus density is increased and a nonvolatile memory cell in which generation of voids (V) is suppressed due to stabilization of a coupling structure can be formed. .
도 7을 참조하면, 상기 소자 분리막(110a)들 사이의 갭 부위를 완전히 매립하면서 상기 소자 분리막(110a)들 상에 실질적으로 균일한 두께를 갖는 플로팅 게이트용 도전막(130)을 형성한다. Referring to FIG. 7, the gap region between the
상기 플로팅 게이트용 도전막(130)은 불순물이 도핑된 폴리실리콘 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 플로팅 게이트용 도전막(130)은 LPCVD 방법에 의해 형성한 후, POCl3 확산, 이온 주입 또는 인-시튜 도핑 방법에 의해 고농도의 불순물인 이온을 도핑한다. 이때, 상기 플로팅 게이트용 도전막(130)은 저면의 폭이 상면이 폭보다 넓은 포지티브한 측벽 프로파일을 가지는 상기 소자 분리막(110a)들 사이에 매립되므로, 상기 소자 분리막(110a)들의 저면에서 폴리실리콘 결정의 이상 성장으로 발생되던 보이드(V) 문제가 최소화된다. The floating gate
이어서, 상기 플로팅 게이트용 도전막(130) 상에 액티브 영역을 선택적으로 마스킹하면서, 상기 소자 분리막(110a)들의 상면 일부를 노출시키는 포토레지스트 패턴(132)을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴(132)은 실리콘 질화물(SiN)을 사용하여 형성할 수 있다.Subsequently, a
도 8을 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(132)에 노출된 상기 플로팅 게이트용 도전막(130)을 선택적으로 식각함으로서, 상기 플로팅 게이트용 도전막(130) 에 상기 소자 분리막(110a)들이 노출되는 제3 개구(134)를 형성한다. 이때, 상기 플로팅 게이트용 도전막(130)은 상기 기판(100) 상의 상기 소자 분리막(110a)들의 일부를 덮는 플로팅 게이트(130a)로 형성된다. 이후, 상기 포토레지스트 패턴(132)은 애싱 공정, 스트립 공정 및 세정 공정을 수행하여 제거된다. Referring to FIG. 8, by selectively etching the floating gate
상술한 바와 같이 예비 소자 분리막(110)들에 스페이서(122)를 형성한 후 습식 식각 공정을 수행하여 측벽 프로파일을 향상시킴으로써, 보이드(V) 발생이 억제된 치밀하고 균일한 결합 구조를 갖는 플로팅 게이트(130a)가 형성될 수 있다. As described above, the
이어서, 상기 플로팅 게이트(130a) 및 상기 소자 분리막(110a)들이 노출되는 상기 제3 개구(134) 상에 실질적으로 균일한 두께를 갖는 유전막(140)을 형성한다. 상기 유전막(140)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산화물을 순차적으로 적층함으로서 형성할 수 있다. 또는, 상기 유전막(160)은 상기 고유전율을 갖는 물질은 금속 산화물을 적층시켜 형성할 수 있다. Subsequently, a
본 실시예에서는, 상기 유전막(140)은 열산화 공정에 의해 제1 산화막을 성장시킨 후 그 상부에 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법으로 질화막을 증착하고, 다시 열산화 공정에 의해 제2 산화막을 성장시켜 형성한다.In the present embodiment, the
이어서, 상기 유전막(140) 상에 폴리실리콘 물질을 증착하여 컨트롤 게이트용 도전막(미도시)을 형성한다. 상기 컨트롤 게이트용 도전막은 도핑된 폴리실리콘으로 이루어진 제1 도전막 및 텅스텐 실리사이드(WSix), 티타늄 실리사이드(TiSix), 코발트 실리사이드(CoSix), 탄탈륨 실리사이드(TaSix)와 같은 금속 실리사이드로 이루어진 제2 도전막을 포함한다.Subsequently, a polysilicon material is deposited on the
상기 컨트롤 게이트용 도전막을 통상의 사진 식각 공정을 통해 패터닝함으로서, 상기 유전막(140) 상에 상기 제1 방향과 실질적으로 수직하는 제2 방향으로 연장하는 컨트롤 게이트(150)를 형성한다. The control gate conductive layer is patterned through a normal photolithography process to form a
도시되지는 않았지만, 상기 유전막(140), 플로팅 게이트(130a)를 순차적으로 패터닝하여 불휘발성 메모리 장치의 게이트 구조물을 형성한다. 이어서, 상기 게이트 구조물에 대하여 상기 제1 방향으로 서로 대향하는 기판(100)의 액티브 영역(108)의 표면 부위에 소오스/드레인 영역들(미도시)을 불순물 도핑 공정을 통해 형성함으로써, 상기 불휘발성 메모리 장치를 완성할 수 있다.Although not shown, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불휘발성 메모리 장치의 형성 방법에서는 상기 예비 소자 분리막들의 측벽에 스페이서를 형성하고 습식 식각 공정을 수행함으로써 상기 소자 분리막들 사이에서 정의되는 개구가 넓은 입구를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 소자 분리막들 사이에서 정의되는 개구에 폴리실리콘을 매몰하여 플로팅 게이트를 형성할 경우 상기 플로팅 게이트에는 보이드가 형성되지 않는다. As described above, in the method of forming the nonvolatile memory device according to the preferred embodiment of the present invention, an opening having a wide opening defined between the device isolation layers is formed by forming a spacer on sidewalls of the preliminary device isolation layers and performing a wet etching process. It characterized in that it is formed to have. Therefore, when the floating gate is formed by embedding polysilicon in the openings defined between the device isolation layers, no void is formed in the floating gate.
또한, 보이드 없는 평탄한 플로팅 게이트가 형성되므로 커패시턴스의 산포 불량 및 커플링 비의 산포 불량이 개선되어 반도체 장치의 전기적인 동작 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, since a void-free flat floating gate is formed, a poor dispersion of capacitance and a poor dispersion of the coupling ratio can be improved, thereby improving electrical operation performance of the semiconductor device.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역 으로부터 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 (5)
Priority Applications (1)
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KR1020060052367A KR20070118348A (en) | 2006-06-12 | 2006-06-12 | Manufacturing method of nonvolatile memory device |
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- 2006-06-12 KR KR1020060052367A patent/KR20070118348A/en not_active Withdrawn
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PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20060612 |
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PG1501 | Laying open of application | ||
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