KR20080020316A - Method for forming semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 낸드형 플래시 메모리 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.1 is a plan view illustrating a part of a NAND flash memory device.
도 2는 종래기술에 따른 반도체 메모리 소자의 형성방법을 설명하기 위하여 도 1의 Ⅰ-Ⅰ´라인을 따라 취해진 단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 1 to explain a method of forming a semiconductor memory device according to the prior art.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형성방법을 설명하기 위하여 도 1의 Ⅰ-Ⅰ´라인을 따라 취해진 단면도이다.3A to 3C are cross-sectional views taken along the line II ′ of FIG. 1 to explain a method of forming a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
110: 접지 선택 라인 120: 질화막110: ground select line 120: nitride film
130: 산화막 140: 포토 레지스트 패턴130: oxide film 140: photoresist pattern
150: 제 1 개구부 160: 제 2 개구부150: first opening 160: second opening
170: 공통 소오스 라인170: common source line
본 발명은 반도체 메모리 소자의 형성방법에 관한 것으로, 공통 소오스 라인을 갖는 반도체 메모리 소자의 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a semiconductor memory device, and more particularly to a method of forming a semiconductor memory device having a common source line.
일반적으로 반도체 메모리 소자는 전기의 공급이 중단됨에 따라 저장된 정보가 소멸되는 휘발성 메모리 소자(volatile memory device)와 전기의 공급이 중단되더라도 저장된 정보를 계속 유지할 수 있는 비휘발성 메모리 소자(nonvolatile memory device)로 구분된다. 플래시 메모리 소자는 비휘발성 메모리 소자로서, 프로그램 및 소거가 가능한 이피롬(EPROM:Erasable Programmable Read Only Memory)과 전기적으로 프로그램 및 소거가 가능한 이이피롬(EEPROM:Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)의 장점을 조합하여 개발된 고집적 장치이다. 플래시 메모리 소자는 노아형(NOR type)과 낸드형(NAND type)으로 구분될 수 있다. 낸드형은 복수 개의 메모리 셀들을 하나의 스트링(string)으로 묶어 일체로 제어할 수 있어 고집적화에 유리하다.Generally, a semiconductor memory device is a volatile memory device in which stored information is lost as electricity is stopped, and a nonvolatile memory device that can maintain stored information even when electricity is cut off. Are distinguished. Flash memory devices are nonvolatile memory devices that combine the advantages of Programmable and Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM) and Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM). It is a highly integrated device developed. Flash memory devices may be classified into a NOR type and a NAND type. The NAND type may be integrated into a plurality of memory cells and be controlled as a single string, which is advantageous for high integration.
도 1은 낸드형 플래시 메모리 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.1 is a plan view illustrating a part of a NAND flash memory device.
도 1을 참조하면, 반도체 기판에 제공된 소자분리막에 의하여 활성영역들(ACT)이 정의된다. 낸드형 플래시 메모리 장치는 복수의 셀 스트링들로 이루어진 셀 어레이를 구비한다. 각 셀 스트링은 소오스 영역과 드레인 영역 사이에 직렬로 연결된 접지 선택 트랜지스터, 스트링 선택 트랜지스터 그리고 접지 선택 트랜지스터와 스트링 선택 트랜지스터 사이에 직렬로 연결된 복수의 메모리 셀들로 구성된다. 상기 셀 어레이는 상기 활성 영역(ACT)을 가로지르는 복수의 접지 선택 라인들(Ground Select Line:GSL), 스트링 선택 라인들(String Select Line:SSL) 그리고 접지 선택 라인들(GSL)과 스트링 선택 라인들 사이의 워드 라인들(WL)을 포함한다. 상기 접지 선택 라인들(GSL) 사이에 공통 소오스 라인(Common Source Line:CSL)이 제공된다. 공통 소오스 라인(CSL)은 소오스 영역들을 전기적으로 연결시킨다. 상기 스트링 선택 라인들(SSL) 사이에 비트라인 콘택(DC)이 제공된다. 상기 비트라인 콘택은 상기 스트링 선택 라인들(SSL) 트랜지스터의 드레인 영역과 비트라인을 연결시킨다.Referring to FIG. 1, active regions ACT are defined by an isolation layer provided on a semiconductor substrate. The NAND flash memory device includes a cell array consisting of a plurality of cell strings. Each cell string is composed of a ground select transistor connected in series between a source region and a drain region, a string select transistor, and a plurality of memory cells connected in series between the ground select transistor and the string select transistor. The cell array includes a plurality of ground select lines (GSL), string select lines (SSL), ground select lines (GSL) and a string select line across the active area ACT. Word lines WL between them. A common source line CSL is provided between the ground select lines GSL. The common source line CSL electrically connects the source regions. A bit line contact DC is provided between the string select lines SSL. The bit line contact connects a bit line with a drain region of the string select line SSL transistor.
도 2는 종래기술에 따른 반도체 메모리 소자의 형성방법을 설명하기 위하여 도 1의 Ⅰ-Ⅰ´라인을 따라 취해진 단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 1 to explain a method of forming a semiconductor memory device according to the prior art.
도 2를 참조하면, 반도체 기판(10) 상에 접지 선택 라인들(20)이 형성된다. 상기 접지 선택 라인들(20)은 터널 산화막(22), 부유 게이트(24), 게이트간 절연막(26), 제어 게이트(27), 하드 마스크막(28) 그리고 스페이서(29)를 포함할 수 있다. 상기 접지 선택 라인들(20)을 덮는 질화막(30)이 형성된다. 상기 질화막(30)을 덮는 산화막(40)이 형성된다. 상기 산화막(40) 상에 포토 레지스트 패턴(40)을 형성하여 건식 식각 공정을 진행한 후, 상기 접지 선택 라인들(20) 사이에 공통 소오스 라인(50)이 형성된다. 비휘발성 메모리 소자가 고집적화됨에 따라, 상기 공통 소오스 라인(50)과 상기 접지 선택 라인들(20) 사이에 오정렬(mis-align)이 발생하여 전기적 단락(short)이 문제되고 있다. 이에 따라, 반도체 메모리 소자의 신뢰성이 저하될 수 있다.Referring to FIG. 2, ground
본 발명의 목적은 신뢰성이 향상된 반도체 메모리 소자의 형성방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method of forming a semiconductor memory device with improved reliability.
상기 반도체 메모리 소자의 형성방법은 반도체 기판 상에 게이트 패턴들을 형성하는 것, 상기 게이트 패턴들을 덮는 질화막을 형성하는 것, 상기 질화막을 덮는 산화막을 형성하는 것, 건식 식각 공정을 진행하여 상기 게이트 패턴들 사이에 상기 반도체 기판을 노출하는 제 1 개구부를 형성하는 것 그리고 습식 식각 공정을 진행하여 상기 산화막에 상기 제 1 개구부보다 큰 제 2 개구부를 형성하는 것을 포함한다.The method of forming the semiconductor memory device may include forming gate patterns on a semiconductor substrate, forming a nitride layer covering the gate patterns, forming an oxide layer covering the nitride layer, and performing a dry etching process. Forming a first opening exposing the semiconductor substrate therebetween and performing a wet etching process to form a second opening larger than the first opening in the oxide film.
상기 반도체 메모리 소자의 형성방법은 상기 질화막을 형성하기 전에, 상기 게이트 패턴들의 측벽에 스페이서를 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.The method of forming the semiconductor memory device may further include forming a spacer on sidewalls of the gate patterns before forming the nitride layer.
상기 제 1 개구부는 상기 게이트 패턴 간격의 3분의 1 이하의 폭을 갖도록 형성될 수 있다.The first opening may be formed to have a width equal to or less than one third of the gate pattern interval.
상기 제 2 개구부는 상기 제 1 개구부의 3배 이상의 체적을 갖도록 형성될 수 있다.The second opening may be formed to have a volume three times or more than that of the first opening.
상기 반도체 메모리 소자의 형성방법은 상기 질화막을 형성하기 전에, 열산화 공정을 진행하여 상기 반도체 기판 상에 버퍼 산화막을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.The method of forming the semiconductor memory device may further include forming a buffer oxide film on the semiconductor substrate by performing a thermal oxidation process before forming the nitride film.
상기 산화막을 형성하는 것은 화학 기상 증착 방법으로 형성하는 것을 포함할 수 있다.Forming the oxide film may include forming by chemical vapor deposition.
상기 습식 식각 공정을 진행하는 것은 상기 산화막의 식각율이 상기 버퍼 산화막의 식각율보다 클 수 있다.In the wet etching process, an etching rate of the oxide layer may be greater than an etching rate of the buffer oxide layer.
상기 게이트 패턴들은 접지 선택 라인들을 포함할 수 있다.The gate patterns may include ground select lines.
상기 반도체 메모리 소자의 형성방법은 상기 습식 식각 공정을 진행한 후, 상기 접지 선택 라인들 사이의 상기 제 2 개구부에 공통 소오스 라인을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.The method of forming the semiconductor memory device may further include forming a common source line in the second opening between the ground selection lines after the wet etching process.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형성방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, a method of forming a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. In addition, where a layer is said to be "on" another layer or substrate, it may be formed directly on the other layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween. Like numbers refer to like elements throughout.
이하의 실시예에서는 비휘발성 메모리 소자의 접지 선택 라인과 공통 소오스 라인을 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 다른 반도체 메모리 소자에 적용될 수 있다.In the following embodiment, a ground selection line and a common source line of a nonvolatile memory device are described as an example. However, the technical idea of the present invention can be applied to other semiconductor memory devices.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형성방법을 설명하기 위하여 도 1의 Ⅰ-Ⅰ´라인을 따라 취해진 단면도이다.3A to 3C are cross-sectional views taken along the line II ′ of FIG. 1 to explain a method of forming a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 반도체 기판(100) 상에 접지 선택 라인들(Ground Select Line:110)이 형성된다. 상기 접지 선택 라인들(110)은 터널 산화막(112), 부유 게 이트(114), 게이트간 절연막(116), 제어 게이트(117), 하드 마스크막(118) 그리고 스페이서(119)를 포함할 수 있다. 상기 터널 산화막(112)은 열산화 공정으로 형성될 수 있다. 상기 부유 게이트(114)와 상기 제어 게이트(117)는 화학 기상 증착 방법으로 형성된 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 상기 게이트간 절연막(116)은 화학 기상 증착 방법으로 형성된 ONO막(Oxide-Nitride-Oxide)을 포함할 수 있다. 상기 게이트간 절연막(116)은 상기 부유 게이트(114)와 상기 제어 게이트(117)를 연결하는 버팅 콘택(butting contact:115)을 가진다. 상기 하드 마스크막(118)은 화학 기상 증착 방법으로 형성된 실리콘 질화막을 포함할 수 있다. 상기 스페이서(119)는 절연 물질을 증착한 후, 전면 이방성 식각 공정을 진행하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3A, ground
상기 접지 선택 라인들(110)을 덮는 질화막(120)이 형성된다. 상기 질화막(120)은 화학 기상 증착 방법으로 형성될 수 있다. 상기 질화막(120)이 형성되기 전에, 열산화 공정을 진행하여 상기 반도체 기판(100) 상에 버퍼 산화막(buffer oxide;미도시)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼 산화막(미도시)은 상기 질화막(120)과 상기 반도체 기판(100) 사이에 발생할 수 있는 응력(stress)을 감소시키기 위하여 형성될 수 있다.The
상기 질화막(120)을 덮는 산화막(130)이 형성된다. 상기 산화막(130)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition) 방법으로 형성될 수 있다. 상기 산화막(130)은 실리콘 산화막을 증착한 후, 평탄화 공정을 진행하여 형성될 수 있다. 상기 산화막(130) 상에 포토 레지스트 패턴(140)이 형성된다. 상기 포토 레지스트 패턴(140)을 마스크로 상기 산화막(140)에 건식 식각 공정을 진행하여 제 1 개구 부(150)가 형성된다. 상기 건식 식각 공정은 상기 반도체 기판(100)을 10Å 정도 식각하도록 진행될 수 있다. 상기 제 1 개구부(150)는 상기 접지 선택 라인들(110) 간격의 3분의 1이하의 폭을 가질 수 있다. 따라서, 상기 접지 선택 라인들(110)과 공통 소오스 라인 간에 발생할 수 있는 오정렬(mis-align)의 마진(margin)이 확보될 수 있다.An
도 3b를 참조하면, 애싱(ashing) 공정을 진행하여 상기 포토 레지스트 패턴(140)이 제거된다. 상기 산화막(140)에 습식 식각 공정을 진행하여 제 2 개구부(160)가 형성된다. 상기 습식 식각 공정은 불산(HF)을 포함하는 용액을 사용할 수 있다. 상기 제 2 개구부(160)는 상기 제 1 개구부(150)의 3배 이상의 체적을 가질 수 있다. 상기 버퍼 산화막이 형성된 경우, 화학 기상 증착 방법으로 형성된 상기 산화막(140)의 식각율이 열산화 공정으로 형성된 상기 버퍼 산화막(buffer oxide)의 식각율보다 클 수 있다.Referring to FIG. 3B, an ashing process is performed to remove the
도 3c를 참조하면, 상기 제 2 개구부(160)에 공통 소오스 라인(Common Source Line:170)이 형성된다. 상기 공통 소오스 라인(170)은 상기 제 2 개구부(160)에 도전성 물질을 증착한 후, 상기 산화막(140)을 노출시키는 평탄화 공정을 진행하여 형성될 수 있다. 상기 공통 소오스 라인(170)은 텅스텐(W) 또는 폴리 실리콘으로 형성될 수 있다. 상기 습식 식각 공정으로 인하여 상기 공통 소오스 라인(170) 상부면의 폭이 넓으므로, 후속 공정에서 형성되는 메탈 콘택이 상기 공통 소오스 라인(170)에 용이하게 접촉될 수 있다.Referring to FIG. 3C, a
본 발명의 실시예에 따르면, 건식 식각 공정을 진행하여 접지 선택 라인 간격의 3분의 1 이하의 폭을 갖는 제 1 개구부가 형성된다. 따라서, 접지 선택 라인과 공통 소오스 라인 사이의 오정렬(mis-align)에 대한 마진(margin)이 확보될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a dry etching process is performed to form a first opening having a width less than one third of a ground selection line interval. Thus, a margin for misalignment between the ground select line and the common source line can be ensured.
습식 식각 공정으로 인하여 공통 소오스 라인 상부면의 폭이 넓으므로, 후속 공정에서 메탈 콘택이 공통 소오스 라인에 용이하게 접촉될 수 있다. Due to the wet etching process, the width of the upper surface of the common source line is large, so that the metal contact may be easily contacted with the common source line in a subsequent process.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |