KR20080000785A - Method of manufacturing a nand type flash memory device - Google Patents

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Abstract

A method for manufacturing a NAND type flash memory device is provided to simplify an effective field oxide film forming process by controlling an EFH(Effective Field Oxide Height) on the NAND type flash memory device using both dry and wet etching processes. A semiconductor substrate(300) having a cell region and a peripheral circuit region is provided. A tunnel oxide film(320), a floating gate(330), and a nitride film are formed on a device region in the cell region. A planarized HDP(High Density Plasma) oxide film(350) is formed on a field region in the cell and peripheral circuit regions. The HDP oxide film is removed to a lower portion of the floating gate using a wet etching process, and the nitride film is removed. The HDP oxide film and the floating gate are removed in the cell region by a dry etching process. The EFH of the HDP oxide film and a profile of the floating gate are controlled by the dry etching process.

Description

낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법{Method of manufacturing a NAND type flash memory device}Method of manufacturing a NAND flash memory device

도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 낸드 플래시 메모리 소자의 듀얼 유효 필드 산화막 두께(EFH) 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method for forming a dual effective field oxide thickness (EFH) of a NAND flash memory device according to the prior art.

도 2는 종래의 듀얼 유효 필드 산화막 두께 형성 방법에 의해 제조된 낸드 플래시 메모리 소자의 일부분을 도시한 투과 전자현미경(TEM) 사진이다. FIG. 2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph showing a portion of a NAND flash memory device manufactured by a conventional dual effective field oxide film thickness forming method.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 낸드 플래시 메모리 소자의 듀얼 유효 필드 산화막 두께(EFH) 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of forming a dual effective field oxide thickness (EFH) of a NAND flash memory device according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 듀얼 유효 필드 산화막 두께 형성 방법에 의해 제조된 낸드 플래시 메모리 소자의 일부분을 도시한 투과 전자현미경(TEM) 사진이다.4 is a transmission electron microscope (TEM) photograph showing a portion of a NAND flash memory device manufactured by the dual effective field oxide film thickness forming method according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

300, 400 : 반도체 기판 310 : 트렌치300, 400: semiconductor substrate 310: trench

320, 410 : 터널 산화막 330, 420 : 플로팅 게이트      320, 410: tunnel oxide film 330, 420: floating gate

340 : 질화막 350, 430 : HDP 산화막      340: nitride film 350, 430: HDP oxide film

360 : 마스크 360: mask

본 발명은 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 습식 식각 이후 건식 식각에 의한 2단계 공정으로 듀얼 유효 필드 산화막 두께(EFH;Effective Field oxide Height)를 제어함과 동시에 소자간 간섭(interference) 현상을 개선할 수 있는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a NAND flash memory device, and more particularly, to controlling a dual effective field oxide height (EFH) in a two-step process by dry etching after wet etching and at the same time interfering between devices ( interference) and a method of manufacturing a NAND flash memory device that can improve the phenomenon.

플래시 메모리 소자와 같은 비휘발성 메모리 소자의 셀에 저장된 정보는 전원이 차단될지라도 소멸되지 않는다. 이러한 플래시 메모리 소자는 실리콘 기판 상에 형성된 박막의 터널 산화막(tunnel oxide)과 플로팅 게이트(floating gate), 컨트롤 게이트(control gate)와 두 게이트 사이를 격리시키는 절연체로 이루어지며, 유효 필드 산화막 두께(EFH)를 조절하여 플로팅 게이트와 컨트롤 게이트 간의 커플링 비(coupling ratio)를 제어한다. Information stored in a cell of a nonvolatile memory device such as a flash memory device is not destroyed even when the power supply is cut off. The flash memory device includes a tunnel oxide of a thin film formed on a silicon substrate, a floating gate, a control gate, and an insulator separating the two gates, and an effective field oxide thickness (EFH). ) To control the coupling ratio between the floating gate and the control gate.

도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 낸드 플래시 메모리 소자의 듀얼 유효 필드 산화막 두께(EFH) 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method for forming a dual effective field oxide thickness (EFH) of a NAND flash memory device according to the prior art.

먼저, 도 1a를 참조하면, 셀(Cell) 영역 및 주변회로(Peri) 영역에 복수개의 트렌치(trench;110)가 형성된 반도체 기판(100)이 소자(active) 영역(a)과 필드(field) 영역(b)으로 구분된다. 상기 소자 영역(a)의 반도체 기판(100) 상에는 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어지는 터널 산화막(120), 폴리실리콘막으로 이루어지는 플로팅 게이트(130) 및 실리콘 질화막(SixNy) 또는 실리콘 산화질화막(SiON)으로 이루어지는 질화막(140)이 형성된다. 상기 필드 영역(b)에는 HDP(High Density Plasma) 갭-필(Gap-Fill) 공정 후 화학적기계적연마(CMP;Chemical Mechanical Polising) 공정에 의해 평탄화된 HDP 산화막(150)이 형성된다.First, referring to FIG. 1A, a semiconductor substrate 100 having a plurality of trenches 110 formed in a cell region and a periphery circuit region is an active region a and a field. Area (b). On the semiconductor substrate 100 of the device region a, a tunnel oxide film 120 made of a silicon oxide film (SiO 2 ), a floating gate 130 made of a polysilicon film, and a silicon nitride film (SixNy) or a silicon oxynitride film (SiON) A nitride film 140 is formed. In the field region b, an HDP oxide film 150 planarized by a chemical mechanical polishing (CMP) process is formed after a high density plasma (HDP) gap-fill process.

도 1b를 참조하면, BOE(Buffered Oxide Etchant)를 이용한 습식 식각(Wet Etch)에 의해 플로팅 게이트(130) 위로 100 내지 200Å의 두께를 갖는 HDP 산화막(150)이 형성되고, 이후 120℃ 내지 150℃를 갖는 고온의 인산(H3PO4) 용액에 의해 질화막(140)이 제거된다. Referring to FIG. 1B, an HDP oxide layer 150 having a thickness of 100 to 200 μm is formed on the floating gate 130 by wet etching using BOE (Buffered Oxide Etchant), and then 120 ° C. to 150 ° C. The nitride film 140 is removed by a high temperature phosphoric acid (H 3 PO 4 ) solution having a.

도 1c 및 도 1d를 참조하면, 게이트 식각시 주변회로 영역 내 반도체 기판(100)의 소자 영역(a)의 손상을 방지하기 위하여 주변회로 영역에 감광막 패턴으로 마스크(Mask;160)가 형성되고, 마스크(160)를 이용한 건식 식각(dry etch)에 의해 셀 영역의 HDP 산화막(150)이 소정 두께만큼 식각된다. 1C and 1D, a mask 160 is formed in a peripheral circuit region in a peripheral circuit region in order to prevent damage to the device region a of the semiconductor substrate 100 in the peripheral circuit region during gate etching. The HDP oxide layer 150 in the cell region is etched by a predetermined thickness by dry etching using the mask 160.

도 1e를 참조하면, 상기 마스크(160)가 제거된 후 희석된 불산(HF) 용액을 이용한 유전체막(미도시) 증착 전 세정 공정의 습식 식각을 통해 셀 영역 및 주변회로 영역의 HDP 산화막(150)이 소정 두께만큼 식각되어 최종적으로 셀 영역에 낮은 유효 필드 산화막 두께(EFH;d1)와 주변회로 영역에 상대적으로 높은 유효 필드 산화막 두께(EFH;d2)를 갖는 듀얼 유효 필드 산화막 두께가 정의된다.Referring to FIG. 1E, the HDP oxide layer 150 of the cell region and the peripheral circuit region may be formed through wet etching of a dielectric layer (not shown) cleaning process using a dilute hydrofluoric acid (HF) solution after the mask 160 is removed. ) Is etched by a predetermined thickness to finally define a dual effective field oxide thickness having a low effective field oxide thickness (EFH; d1) in the cell region and a relatively high effective field oxide thickness (EFH; d2) in the peripheral circuit region.

도 1f를 참조하면, 듀얼 유효 필드 산화막 두께(EFH;d1, d2)를 갖는 HDP 산 화막(150)을 포함한 플로팅 게이트(130) 상부에 산화막-질화막-산화막(Oxide-Nitride-Oxide;이하 'ONO'라 칭함)으로 이루어지는 유전체막(170)이 형성된다.Referring to FIG. 1F, an oxide-nitride-oxide (Oxide-Nitride-Oxide) hereinafter referred to as 'ONO' is disposed on a floating gate 130 including an HDP oxide film 150 having dual effective field oxide thicknesses EFH d1 and d2. A dielectric film 170 made of &quot; &quot; is formed.

도시되지 않았지만, 상기 유전체막(170) 상부에는 워드라인(word line)인 컨트롤 게이트가 형성되어 게이트가 완성된다.Although not shown, a control gate, which is a word line, is formed on the dielectric layer 170 to complete the gate.

도 2는 종래의 듀얼 유효 필드 산화막 두께 형성 방법에 의해 제조된 낸드 플래시 메모리 소자의 일부분을 도시한 투과 전자현미경(TEM;Transmission Electron Micrograph) 사진이다. FIG. 2 is a Transmission Electron Micrograph (TEM) image of a portion of a NAND flash memory device manufactured by a conventional dual effective field oxide film thickness forming method.

도시된 바와 같이, 반도체 기판(200)의 소자 영역 상에 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어진 터널 산화막(210)과 폴리실리콘막으로 이루어진 플로팅 게이트(220)가 형성되어 있고, 반도체 기판(200)의 트렌치(미도시)가 형성된 필드 영역 상에 고밀도 플라즈마 실리콘 산화막(SiO2)로 이루어진 HDP 산화막(230)이 형성되어 있다. 상기 플로팅 게이트(220)와 HDP 산화막(230) 상부에는 산화막(240a)/질화막(240b)/산화막(240c)으로 이루어진 ONO 유전체막(240)이 형성되어 있고, 그 상부에는 컨트롤 게이트용 캡핑 폴리실리콘막(250)이 형성되어 있다.As shown, a tunnel oxide film 210 made of a silicon oxide film (SiO 2 ) and a floating gate 220 made of a polysilicon film are formed on an element region of the semiconductor substrate 200. An HDP oxide film 230 made of a high density plasma silicon oxide film (SiO 2 ) is formed on the field region where the trench (not shown) is formed. An ONO dielectric film 240 including an oxide film 240a / nitride film 240b / oxide film 240c is formed on the floating gate 220 and the HDP oxide film 230, and a capping polysilicon for control gate is formed thereon. The film 250 is formed.

여기서, 셀 영역의 EFH는 d3로 형성되고, 플로팅 게이트(220)는 상단부 A영역의 양측면이 거의 수직한 프로파일(vertical profile)로 형성되는 것을 볼 수 있다. Here, the EFH of the cell region is formed to be d3, and the floating gate 220 can be seen that both sides of the upper region A are formed in a vertical profile.

이와 같이, 종래의 듀얼 EFH는 BOE를 이용한 습식 식각, 주변회로 영역에 마스크를 이용한 건식 식각, ONO 유전체막 증착 전 세정 공정의 습식 식각을 통해 조 절하게 된다. 따라서, EFH의 형성에 변수가 되는 공정이 세 가지 공정이므로 그만큼 EFH를 제어하는데 어려움을 안고 있다. 특히, 상기 습식 식각을 이용한 EFH 제어는 주변회로 영역의 고립 패턴(Isolation Pattern) 대비 셀 영역의 고밀집 패턴(Dense Pattern)에 대한 로딩 효과(Loading effect)에 의해 한 다이(DIE) 내에서도 패턴 밀도에 따라 EFH에 차이가 발생됨으로써 ETH 영역의 두께 편차(variation)를 발생시킨다. As such, the conventional dual EFH is controlled through wet etching using BOE, dry etching using a mask in the peripheral circuit region, and wet etching of the cleaning process before depositing the ONO dielectric film. Therefore, since there are three processes that are variables in the formation of the EFH, there are difficulties in controlling the EFH. In particular, the EFH control using the wet etching is applied to the pattern density even in one die due to the loading effect on the dense pattern of the cell region compared to the isolation pattern of the peripheral circuit region. As a result, a difference occurs in the EFH, causing a thickness variation of the ETH region.

또한, 반도체 소자의 고집적화로 인해 게이트를 형성하는 과정에서 소자간 간격이 좁아지게되는데 기존의 듀얼 EFH를 형성하는 방법은 도 2에 도시한 바와 같이 플로팅 게이트가 수직한 프로파일을 갖도록 형성됨으로써 셀 영역의 워드라인과 워드라인의 거리가 짧아서 소자간 간섭(interference) 현상이 발생되는 문제점이 있다.In addition, due to the high integration of semiconductor devices, the spacing between devices becomes narrow in the process of forming a gate. In the conventional method of forming dual EFH, the floating gate is formed to have a vertical profile as shown in FIG. Since the distance between the word line and the word line is short, there is a problem in that interference between devices occurs.

본 발명은 유효 산화막 두께(EFH) 제어 공정을 단순화함과 동시에 EFH 영역의 두께 편차를 감소시키고, 소자간 간섭 현상을 개선할 수 있는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a NAND flash memory device which can simplify the effective oxide film thickness (EFH) control process, reduce thickness variation of the EFH region, and improve interference between devices.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법은, 셀 영역 및 주변회로 영역을 구비한 반도체 기판을 제공하는 단계; 상기 셀 영역의 소자 영역 상에 터널 산화막, 플로팅 게이트 및 질화막을 형성하고, 셀 영역 및 주변회로 영역의 필드 영역 상에 평탄화된 HDP 산화막을 형성하는 단계; 상기 HDP 산화막을 습식 식각에 의해 상기 플로팅 게이트 하부까지 제거한 후 상기 질화막을 제거하는 단계; 및 건식 식각에 의해 셀 영역의 HDP 산화막 및 플로팅 게이트를 소정 부분 제거하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a NAND flash memory device according to the present invention comprises the steps of: providing a semiconductor substrate having a cell region and a peripheral circuit region; Forming a tunnel oxide film, a floating gate, and a nitride film on the device region of the cell region, and forming a planarized HDP oxide film on the field region of the cell region and the peripheral circuit region; Removing the nitride layer after removing the HDP oxide layer to the lower portion of the floating gate by wet etching; And removing a predetermined portion of the HDP oxide layer and the floating gate in the cell region by dry etching.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 낸드 플래시 메모리 소자의 듀얼 유효 산화막 두께(EFH) 조절 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of controlling dual effective oxide film thickness (EFH) of a NAND flash memory device according to the present invention.

우선, 도 3a를 참조하면, 셀 영역 및 주변회로 영역을 구비하는 반도체 기판(300) 내에 복수개의 트렌치(310)를 형성하여 소자 영역(a)과 필드 영역(b)을 정의한다. 여기서, 상기 반도체 기판(300)은 실리콘(Si) 기판이 바람직하다.First, referring to FIG. 3A, a plurality of trenches 310 are formed in a semiconductor substrate 300 including a cell region and a peripheral circuit region to define a device region a and a field region b. Here, the semiconductor substrate 300 is preferably a silicon (Si) substrate.

상기 소자 영역(a)의 반도체 기판(300) 상부에는 터널 산화막(320), 플로팅 게이트(330) 및 질화막(340)을 형성하고, 상기 필드 영역(b)에는 HDP 갭-필(Gap-Fill) 공정 후 CMP 공정에 의해 평탄화된 HDP 산화막(350)을 형성한다.The tunnel oxide layer 320, the floating gate 330, and the nitride layer 340 are formed on the semiconductor substrate 300 in the device region a, and the HDP gap-fill is formed in the field region b. After the process, the planarized HDP oxide film 350 is formed by the CMP process.

상기 터널 산화막(320)은 습식 또는 건식 산화(Oxidation) 공정을 통해 실리콘 산화막(SiO2)으로 형성하거나 실리콘 산화물을 화학기상증착(CVD;Chemical Vapor Deposition) 방법, 예컨대 저압화학기상증착(LPCVD;Low-Pressure CVD) 방법에 의해 증착하여 실리콘 산화막(SiO2)으로 형성한다. The tunnel oxide layer 320 may be formed of a silicon oxide layer (SiO 2 ) through a wet or dry oxidation process, or silicon oxide may be formed by a chemical vapor deposition (CVD) method, for example, low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). It is deposited by a pressure CVD method to form a silicon oxide film (SiO 2 ).

상기 플로팅 게이트(330)는 폴리실리콘을 LPCVD 방법에 의해 증착하여 폴리실리콘막으로 형성하고, 질화막은(340)은 질화물 또는 산화물을 LPCVD 방법에 의해 증착하여 실리콘 질화막(SixNy) 또는 실리콘 산화질화막(SiON)으로 형성한다.The floating gate 330 is formed of polysilicon by depositing polysilicon by the LPCVD method, and the nitride layer 340 is formed of silicon nitride (SixNy) or silicon oxynitride (SiON) by depositing nitride or oxide by the LPCVD method. To form).

상기 HDP 산화막(350)은 실리콘 산화물을 고밀도 플라즈마 방식에 의해 증착하여 HDP SiO2로 형성한다.The HDP oxide film 350 is formed of HDP SiO 2 by depositing silicon oxide by a high density plasma method.

도 3b를 참조하면, NH4F와 HF의 혼합비율이 100:1 내지 300:1인 BOE를 이용한 습식 식각에 의해 상기 HDP 산화막(350)을 소정 부분 식각하여 HDP 산화막(350)이 상기 플로팅 게이트(330)의 상부 표면으로부터 100 내지 200Å까지 제거되도록 한다. 이후, 120℃ 내지 150℃를 갖는 고온의 인산(H3PO4) 용액을 이용하여 질화막(340)을 제거한다. 따라서, 상기 BOE를 이용한 습식 식각에 의해 EFH가 1차 제어된다. Referring to FIG. 3B, the HDP oxide film 350 is partially etched by wet etching using BOE having a mixing ratio of NH 4 F and HF of 100: 1 to 300: 1, thereby allowing the HDP oxide film 350 to float. 100-200 mm 3 from the top surface of 330. Thereafter, the nitride film 340 is removed using a high temperature phosphoric acid (H 3 PO 4 ) solution having a temperature of 120 ° C. to 150 ° C. Therefore, EFH is primarily controlled by wet etching using the BOE.

도 3c를 참조하면, 상기 주변회로 영역에 마스크(Mask;360)를 형성한다. 상기 마스크(360)는 플로팅 게이트(330)를 포함한 반도체 기판(300) 상부에 포토레지스트(Photo Resist;PR)를 스핀 코팅(spin caoting) 방법으로 도포하여 감광막(미도시)을 형성하고, 기 설계된 포토 마스크를 감광막 상부에 위치시킨 후 노광(exposure) 및 현상(develop)하여 감광막 패턴으로 형성한다.Referring to FIG. 3C, a mask 360 is formed in the peripheral circuit region. The mask 360 is formed by applying a photo resist on the semiconductor substrate 300 including the floating gate 330 by spin caoting to form a photoresist film (not shown). The photo mask is positioned on the photoresist film, and then exposed and developed to form a photoresist pattern.

도 3d를 참조하면, 상기 마스크(360)를 이용한 건식 식각에 의해 셀 영역의 HDP 산화막(350)을 소정 부분 식각하여 EFH의 2차 제어를 통해 최종적으로 셀 영역에 낮은 두께를 갖는 EFH(d4)와 주변회로 영역에 높은 두께를 갖는 EFH(d5)가 정의 된다. Referring to FIG. 3D, the HDP oxide film 350 of the cell region is partially etched by dry etching using the mask 360, and the EFH (d4) having a low thickness in the cell region is finally formed through the secondary control of the EFH. And EFH (d5) with high thickness in the peripheral circuit area is defined.

이때, 상기 플로팅 게이트(330) 중 주변회로 영역의 플로팅 게이트(330a)는 수직한 프로파일을 갖으나, 셀 영역의 플로팅 게이트(330b)는 라운드한 프로파일을 갖도록 형성한다. 즉, HDP 산화막(350)의 EFH(d4, d5) 및 플로팅 게이트(330)의 프로파일은 상기 건식 식각에 의해 제어된다.At this time, the floating gate 330a of the peripheral circuit region of the floating gate 330 has a vertical profile, but the floating gate 330b of the cell region is formed to have a rounded profile. That is, the profiles of the EFH (d4, d5) and the floating gate 330 of the HDP oxide film 350 are controlled by the dry etching.

EFH의 2차 제어를 위한 상기 건식 식각은 블랭킷 에치(Blanket Etch) 공정을 이용하여 실시한다. 즉, 식각 장벽없이 플로팅 게이트(330)가 블랭킷 상태에서 식각되어 소자 영역(a)의 반도체 기판(300) 상부면으로부터 HDP 산화막(350)의 두께가 100 내지 300Å 타겟(Target)을 갖도록 형성한다. 따라서, 셀 영역의 EFH(d4)는 100 내지 300Å의 두께로 제어된다.The dry etching for secondary control of EFH is performed using a blanket etch process. That is, the floating gate 330 is etched without the etching barrier in a blanket state so that the HDP oxide film 350 has a target thickness of 100 to 300 Å from the upper surface of the semiconductor substrate 300 in the device region a. Therefore, the EFH (d4) of the cell region is controlled to a thickness of 100 to 300 m 3.

상기 블랭킷 에치는 플로팅 게이트(330)의 폴리실리콘막의 손실(loss)을 최소화하기 위하여 폴리실리콘 선택비가 높은(10:1 이상) 레시피(recipe)를 사용하며, 고압(High Pressure) 및 저전력(Low Power) 조건으로 실시한다.In order to minimize the loss of the polysilicon layer of the floating gate 330, the blanket etch uses a recipe having a high polysilicon selection ratio (10: 1 or more), and uses a high pressure and a low power. ) On condition.

즉, 상기 블랭킷 에치는 80 내지 200mTorr의 압력하에서 실시하며, 바이어스 전력(Bias Power)을 100 내지 500W로 하여 실시하거나 소스 전력(Source Power)을 100 내지 600W로 하여 실시한다.That is, the blanket etch is performed under a pressure of 80 to 200 mTorr, the bias power is carried out at 100 to 500W or the source power is set to 100 to 600W.

또한, 상기 블랭킷 에치는 아르곤 가스(Ar gas)를 0 내지 100sccm 사용 범위로 하여, 기존 대비 낮은 영역의 아르곤 가스를 사용하여 실시한다.In addition, the blanket etch is performed using argon gas (Ar gas) in a range of 0 to 100 sccm, using argon gas having a lower area than the conventional one.

이로써, 셀 영역의 플로팅 게이트(330b)의 높이(Height) 감소를 최소화하면서 양측 방향으로는 어느 정도 식각되어, 양측면이 라운드한 프로파일을 갖는 플로 핑 게이트(330b)를 형성하게 된다.As a result, the height of the floating gate 330b of the cell region is minimized while being etched to some extent in both directions, thereby forming the floating gate 330b having a round profile on both sides.

최종적으로 듀얼 유효 필드 산화막 두께(EFH;d4, d5)를 정의한 후 마스크(360)를 제거한다.Finally, the mask 360 is removed after defining the dual effective field oxide thicknesses EFH d4 and d5.

도면으로 도시하지는 않았지만, 후속한 공정을 통해 상기 플로팅 게이트 상부에는 ONO 유전체막 및 도전막으로 워드라인인 컨트롤 게이트를 형성하여 게이트를 완성한다. Although not shown in the drawing, a control gate, which is a word line, is formed on the floating gate through an ONO dielectric film and a conductive film through a subsequent process to complete the gate.

상기 ONO 유전체막을 증착하기 전에는 세정 공정이 선행되며, 상기 ONO 유전체막 증착 전 세정 공정은 희석된 불산(HF) 용액을 이용하여 50Å이하의 자연산화막만을 제거하는 타겟으로 수행한다.Before the deposition of the ONO dielectric film, a cleaning process is preceded, and the cleaning process before the ONO dielectric film deposition is performed using a diluted hydrofluoric acid (HF) solution as a target for removing only 50 nm or less of the native oxide film.

상기한 바와 같이, 본 발명은 듀얼 유효 필드 산화막 두께를 BOE를 이용한 습식 식각과 주변회로 영역에 마스크를 이용한 블랭킷 에치의 건식 식각을 이용한 2단계 공정에 의해 형성함으로써 EFH 형성시 공정 변수를 줄임으로써 EFH 영역의 두께 편차를 감소시킬 수 있고, 동시에 EFH 형성 공정을 단순화할 수 있다.As described above, the present invention forms a dual effective field oxide thickness by a two-step process using wet etching using BOE and dry etching of a blanket etch using a mask in the peripheral circuit region, thereby reducing the process variables in forming EFH. The thickness variation of the region can be reduced, and at the same time, the process of forming the EFH can be simplified.

본 발명은 EFH 제어를 위한 습식 식각 공정이 1회로 줄어듦에 따라 주변회로 영역의 고립 패턴 대비 셀 영역의 고밀집 패턴에 대한 로딩 효과를 줄임으로써 패턴 밀도에 따른 EFH의 편차를 개선할 수 있다.According to the present invention, as the wet etching process for controlling the EFH is reduced by one cycle, the variation of the EFH according to the pattern density can be improved by reducing the loading effect on the high density pattern of the cell region compared to the isolation pattern of the peripheral circuit region.

또한, 종래에는 ONO 유전체막 증착 전 세정 공정시 EFH를 형성하기 위하여 HDP 산화막 식각을 위한 공정 시간이 500"이상 소요되었으나, 본 발명은 ONO 증착 전 세정 공정에서 50Å이하의 자연산화막만을 제거함으로써 공정 TAT(Turn Around Time)를 단축하여 습식 식각 장비에 대한 투자 비용을 절감할 수 있다. In addition, in the prior art, the process time for etching HDP oxide was more than 500 "in order to form EFH during the cleaning process before depositing the ONO dielectric film. By reducing the Turn Around Time, the investment cost for wet etching equipment can be reduced.

도 4는 본 발명에 따른 듀얼 유효 필드 산화막 두께 형성 방법에 의해 제조된 낸드 플래시 메모리 소자의 일부분을 도시한 투과 전자현미경(TEM) 사진이다.4 is a transmission electron microscope (TEM) photograph showing a portion of a NAND flash memory device manufactured by the dual effective field oxide film thickness forming method according to the present invention.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 제조 방법의 의해 셀 영역을 구비한 반도체 기판(400)의 소자 영역 상에 실리콘 산화막으로(SiO2) 이루어진 터널 산화막(410) 및 폴리실리콘막으로 이루어진 플로팅 게이트(420)가 형성되고, 필드 영역 상에 고밀도 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어진 HDP 산화막(430)이 형성된다.As shown in the drawing, a floating gate including a tunnel oxide film 410 made of a silicon oxide film (SiO 2 ) and a polysilicon film is formed on an element region of a semiconductor substrate 400 having a cell region by a manufacturing method according to the present invention. 420 is formed, and an HDP oxide film 430 made of a high density silicon oxide film (SiO 2 ) is formed on the field region.

이때, 셀 영역의 유효 필드 산화막 두께(EFH;d6)는 본 발명에 따른 BOE를 이용한 습식 식각 후 블랭킷 에치를 이용한 건식 식각에 의해 형성되며, 플로팅 게이트(420)는 상단부 B영역의 양측면이 라운드한 프로파일을 갖는 것을 볼 수 있다. In this case, the effective field oxide thickness (EFH; d6) of the cell region is formed by wet etching using a blanket etch after wet etching using the BOE according to the present invention, and the floating gate 420 is formed by rounding both sides of the upper region B region. You can see that it has a profile.

도 4에서 언급한 바와 같이 셀 영역의 플로팅 게이트(420)를 라운드한 프로파일을 갖도록 형성하여 플로팅 게이트(420)의 전체 단면적을 줄임으로써 셀 영역의 워드라인과 워드라인간 간격을 넓혀 낸드 플래시 메모리 소자의 소자간 간섭 현상을 개선할 수 있다.As mentioned in FIG. 4, the floating gate 420 of the cell region is formed to have a rounded profile to reduce the overall cross-sectional area of the floating gate 420, thereby increasing the spacing between the word line and the word line of the cell region. The interference between devices can be improved.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. Although the present invention has been described with respect to the preferred embodiment as described above, the present invention is not limited to this, and those skilled in the art to which the present invention pertains the claims and the detailed description of the invention and attached It is possible to carry out various modifications within the scope of the drawings and this also belongs to the scope of the present invention.

본 발명은 BOE를 이용한 습식 식각과 주변회로 영역에 마스크를 이용한 블랭킷 에치의 건식 식각을 이용한 2단계 공정으로 낸드 플래시 메모리 소자의 유효 산화막 두께(EFH)를 제어함으로써 EFH 형성시 공정 변수를 줄임으로써 EFH 영역의 두께 편차를 감소시킬 수 있고, 동시에 EFH 형성 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.The present invention is a two-step process using wet etching using BOE and dry etching of a blanket etch using a mask in the peripheral circuit region to control the effective oxide film thickness (EFH) of the NAND flash memory device, thereby reducing the process parameters when forming EFH. The thickness variation of the region can be reduced, and at the same time, there is an effect of simplifying the EFH formation process.

본 발명은 블랭킷 에치를 이용한 건식 식각 공정에 의해 셀 영역의 플로팅 게이트를 라운드한 프로파일을 갖도록 형성하여 플로팅 게이트의 전체 단면적을 줄임으로써 낸드 플래시 메모리 소자의 소자간 간섭 현상을 개선할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of improving the inter-device interference of NAND flash memory devices by reducing the overall cross-sectional area of the floating gate by forming the floating gate of the cell region to have a rounded profile by a dry etching process using a blanket etch. .

또한, 본 발명은 ONO 유전체막 증착 전 세정 공정에서 50Å이하의 자연산화막만을 제거함으로써 공정 TAT를 단축하여 습식 식각 장비에 대한 투자 비용을 절감할 수 있는 다른 효과가 있다. In addition, the present invention has another effect of reducing the investment cost for the wet etching equipment by shortening the process TAT by removing only 50 nm or less of the natural oxide film in the cleaning process before depositing the ONO dielectric film.

Claims (15)

셀 영역 및 주변회로 영역을 구비한 반도체 기판을 제공하는 단계;Providing a semiconductor substrate having a cell region and a peripheral circuit region; 상기 셀 영역의 소자 영역 상에 터널 산화막, 플로팅 게이트 및 질화막을 형성하고, 셀 영역 및 주변회로 영역의 필드 영역 상에 평탄화된 HDP 산화막을 형성하는 단계;Forming a tunnel oxide film, a floating gate, and a nitride film on the device region of the cell region, and forming a planarized HDP oxide film on the field region of the cell region and the peripheral circuit region; 상기 HDP 산화막을 습식 식각에 의해 상기 플로팅 게이트 하부까지 제거한 후 상기 질화막을 제거하는 단계; 및Removing the nitride layer after removing the HDP oxide layer to the lower portion of the floating gate by wet etching; And 건식 식각에 의해 셀 영역의 HDP 산화막 및 플로팅 게이트를 소정 부분 제거하는 단계를 포함하는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법. A method of manufacturing a NAND flash memory device comprising removing a predetermined portion of an HDP oxide film and a floating gate in a cell region by dry etching. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 HDP 산화막의 유효 필드 산화막 두께(EFH) 및 플로팅 게이트의 프로파일은 상기 건식 식각에 의해 제어되는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The effective field oxide thickness (EFH) of the HDP oxide film and the profile of the floating gate are controlled by the dry etching. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 습식 식각은 HDP 산화막이 플로팅 게이트의 상부 표면으로부터 100 내지 200Å 두께만큼 제거되도록 실시하는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법.Wherein the wet etching is performed such that the HDP oxide film is removed from the upper surface of the floating gate by a thickness of 100 to 200 microseconds. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 습식 식각은 NH4F와 HF의 혼합비율이 100:1 내지 300:1인 BOE(Buffered Oxide Etchant)를 이용하여 실시하는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The wet etching method of manufacturing a NAND flash memory device using a buffered oxide etchant (BOE) in which the mixing ratio of NH 4 F and HF is 100: 1 to 300: 1. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 건식 식각은 소자 영역의 반도체 기판 표면으로부터 HDP 산화막의 두께가 100 내지 300Å 타겟을 갖도록 실시하는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And dry etching is performed such that the thickness of the HDP oxide film is 100 to 300 내지 target from the surface of the semiconductor substrate in the device region. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 습식 식각 이후 건식 식각을 통해 셀 영역에 낮은 유효 필드 산화막 두께를 형성하고, 주변회로 영역에 높은 유효 필드 산화막 두께를 형성하는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And forming a low effective field oxide film thickness in the cell region and a high effective field oxide film thickness in the peripheral circuit region through dry etching after the wet etching. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 건식 식각은 셀 영역의 유효 필드 산화막 두께가 100 내지 300Å을 갖도록 형성하는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The dry etching is to form a NAND flash memory device having an effective field oxide film thickness of 100 ~ 300 GPa of the cell region. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 건식 식각은 블랭킷 에치(Blanket Etch)로 실시하는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The dry etching is a method of manufacturing a NAND flash memory device performed by a blanket etch (Blanket Etch). 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 블랭킷 에치는 폴리실리콘 선택비가 10:1 이상으로 높은 레시피(Recipe)를 사용하는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The blanket etch method of manufacturing a NAND flash memory device using a recipe having a polysilicon selectivity higher than 10: 1. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 블랭킷 에치는 고압 및 저파워로 실시하는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And said blanket etch is performed at high pressure and low power. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 블랭킷 에치는 80 내지 200mTorr의 압력하에서 실시하는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And said blanket etch is carried out under a pressure of 80 to 200 mTorr. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 블랭킷 에치는 바이어스 전력을 100 내지 500W로 하여 실시하거나 소스 전력을 100 내지 600W로 하여 실시하는 메모리 소자의 제조 방법.The blanket etch method is performed with a bias power of 100 to 500W or a source power of 100 to 600W. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 블랭킷 에치는 아르곤 가스(Ar gas)를 0 내지 100sccm 사용 범위로 하여 실시하는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The blanket etch is a method of manufacturing a NAND flash memory device performed by argon gas (Ar gas) in the range of 0 to 100sccm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 건식 식각 이후에 유전체막 증착 전 세정 공정을 실시하는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법.A method of manufacturing a NAND flash memory device after the dry etching, performing a cleaning process before depositing a dielectric film. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 유전체막 증착 전 세정 공정은 불산(HF) 용액를 이용하여 50Å이하의 자연산화막을 제거하는 타겟으로 실시하는 낸드 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The method of manufacturing a NAND flash memory device, wherein the cleaning process before the deposition of the dielectric film is performed using a hydrofluoric acid (HF) solution as a target for removing a native oxide film of 50 kΩ or less.
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