KR20080039113A - Method for forming a resistor of flash memory device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 낸드 플래시 메모리 소자의 저항 소자를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a resistance element of the NAND flash memory device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2f는 도 1에 도시된 저항 소자의 형성방법을 도시한 공정 단면도.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method of forming the resistance element illustrated in FIG. 1.
도 3은 도 2c에서 실시되는 보론 이온주입공정(15)에 의한 도핑 농도에 따른 오동작 사례를 보여주기 위해 도시한 그래프.Figure 3 is a graph showing a malfunction example according to the doping concentration by the boron
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 실시예에 따른 낸드 플래시 메모리 소자의 저항 형성방법을 도시한 공정 단면도.4A to 4I are cross-sectional views illustrating a method of forming a resistor in a NAND flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10, 110 : 기판 11, 111 : 게이트 절연막10, 110: substrate 11, 111: gate insulating film
12, 19, 112, 119 : 폴리실리콘막 13, 113 : 패드 질화막12, 19, 112, 119:
14, 114, 124 : 트렌치 16, 116 : 누설전류 방지영역14, 114, 124:
17, 117 : 소자 분리막 18, 118 : 유전체막17, 117:
20, 120 : 도전층 121 : 스페이서20, 120: conductive layer 121: spacer
122, 123. 125 : 층간 절연막 126 : 금속배선122, 123. 125: interlayer insulating film 126: metal wiring
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 비휘발성 메모리 소자인 플래시 메모리 소자(flash memory device)의 구동회로 중 차지 펌프(charge pump) 내에 구비되는 전압 분배(voltage divider) 회로에 사용되는 저항 형성방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing technology, and more particularly, to a resistance forming method used in a voltage divider circuit provided in a charge pump among driving circuits of a flash memory device that is a nonvolatile memory device. It is about.
최근에는, 전기적으로 프로그램(program)과 소거(erase)가 가능하며, 일정 주기로 데이터(data)를 재작성하는 리프레시(refresh) 기능이 필요 없는 비휘발성 메모리 소자의 수요가 증가하고 있다. 그리고, 많은 데이터를 저장할 수 있는 대용량 메모리 소자의 개발을 위해서 메모리 소자의 고집적화 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 여기서, '프로그램'이란 데이터를 메모리 셀에 기입(write)하는 동작을 의미하며, '소거'란 메모리 셀에 기입된 데이터를 제거하는 동작을 의미한다. Recently, there is an increasing demand for a nonvolatile memory device that can be electrically programmed and erased and that does not require a refresh function to rewrite data at regular intervals. In order to develop a large-capacity memory device capable of storing a large amount of data, researches on a high integration technology of the memory device have been actively conducted. Here, the term 'program' refers to an operation of writing data to a memory cell, and 'erase' refers to an operation of removing data written to the memory cell.
이러한 결과로, 비휘발성 메모리 소자의 고집적화를 위해 복수 개의 메모리 셀(memory cell)들이 직렬로 접속-즉, 인접한 셀 끼리 드레인(drain) 또는 소스(source)를 서로 공유하는 구조-되어 한 개의 스트링(string)을 이루는 낸드 플 래시 메모리 소자가 제안되었다. 낸드 플래시 메모리 소자는 노어 플래시 메모리 소자(NOR-type flash memory device)와 달리 순차적으로 정보를 독출(read)하는 메모리 소자로서, 파울러-노드하임(Fowler-Nordheim; FN) 터널링(tunneling) 방식을 이용하여 플로팅 게이트(floating gate)에 전자를 주입하거나 방출하면서 메모리 셀의 문턱전압(threshold voltage)을 제어하는 방식으로 프로그램 및 소거 동작을 수행한다. As a result, a plurality of memory cells are connected in series, that is, a structure in which adjacent cells share a drain or a source with each other for high integration of a nonvolatile memory device. A NAND flash memory device forming a string has been proposed. Unlike NOR-type flash memory devices, NAND flash memory devices are memory devices that read information sequentially and use a Fowler-Nordheim (FN) tunneling scheme. The program and erase operations are performed by controlling the threshold voltage of the memory cell while injecting or emitting electrons into the floating gate.
일반적으로, 낸드 플래시 메모리 소자는 데이터를 저장하는 복수의 메모리 셀이 형성되는 메모리 셀 어레이 영역과, 상기 복수의 메모리 셀을 구동시키는 구동회로가 형성되는 주변회로 영역으로 분리된다. 상기 복수의 메모리 셀 각각은 터널 산화막, 플로팅 게이트(floating gate), 유전체막 및 콘트롤 게이트(control gate)로 이루어진 게이트 전극과, 상기 게이트 사이로 노출되는 기판 내에 형성된 소스/드레인 영역으로 이루어진다. 한편, 상기 구동회로는 각종 신호 지연회로, 고전압 안정화 회로, 기준 전압 생성회로를 포함한다. 특히, 외부전압을 입력받고, 더 높은 고전압을 생성하는 차지 펌프를 포함하며, 이러한 차지 펌프는 필수적으로 전압을 분배하기 위한 전압 분배 회로를 구비하고, 이러한 회로는 저항을 포함한다. In general, a NAND flash memory device is divided into a memory cell array region in which a plurality of memory cells for storing data are formed, and a peripheral circuit region in which a driving circuit for driving the plurality of memory cells is formed. Each of the plurality of memory cells includes a gate electrode including a tunnel oxide layer, a floating gate, a dielectric layer, and a control gate, and a source / drain region formed in a substrate exposed between the gates. Meanwhile, the driving circuit includes various signal delay circuits, high voltage stabilization circuits, and reference voltage generation circuits. In particular, it includes a charge pump that receives an external voltage and generates a higher high voltage, which charge pump essentially comprises a voltage divider circuit for distributing the voltage, which circuit comprises a resistor.
낸드 플래시 메모리 소자의 제조공정에 있어서, 저항 형성방법은 저항의 면적 감소를 위해 워드라인(word line)으로 기능하는 콘트롤 게이트를 이용하는 것이 아니라, 플로팅 게이트를 이용하여 저항을 형성하는 방법이 보편적으로 이용되고 있다. In the manufacturing process of a NAND flash memory device, a method of forming a resistor using a floating gate is generally used, instead of using a control gate functioning as a word line to reduce an area of a resistor. It is becoming.
이러한 저항 형성방법을 도 1을 참조하여 설명하기로 한다. 도 1은 종래기술에 따른 낸드 플래시 메모리 소자에서의 저항 형성방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다. This resistance forming method will be described with reference to FIG. 1. 1 is a cross-sectional view illustrating a resistance forming method in a NAND flash memory device according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 낸드 플래시 메모리 소자의 전압 분배 회로의 저항(R)은 메모리 셀(MC)과 동일한 게이트 구조, 즉 터널 산화막(11A), 플로팅 게이트(12A), 유전체막(18), 콘트롤 게이트(19) 및 셀 워드라인용 도전층(20)으로 이루어진 적층 구조의 게이트 구조를 제작한 후 도전층(20), 콘트롤 게이트(19), 유전체막(18)을 식각한 다음 식각된 부위를 금속배선용 도전층(21)을 이용하여 매립시켜 형성한다. Referring to FIG. 1, the resistance R of the voltage distribution circuit of the NAND flash memory device according to the related art has the same gate structure as that of the memory cell MC, that is, the
구체적으로, 도 2a 내지 도 2f를 결부시켜 설명하면 다음과 같다. Specifically, the description will be given with reference to FIGS. 2A to 2F.
도 2a 내지 도 2f는 도 1에 도시된 저항 형성방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 단면도로서, 여기서는 ASA-STI(Advanced Self Aligned-Shallow Trench Isolation) 공정을 적용한 낸드 플래시 메모리 소자의 저항 형성방법을 도시하였다. 2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method of forming a resistor illustrated in FIG. 1, and show a method of forming a resistor of a NAND flash memory device using an ASA-STI (Advanced Self Aligned-Shallow Trench Isolation) process. It was.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 복수의 메모리 셀 영역이 형성될 메모리 셀 어레이 영역(MC)(이하, 메모리 셀 영역이라 함)과, 주변회로 영역에서 전압 분배 회로의 저항 소자가 형성될 영역(R)(이하, 저항 영역이라 함)으로 정의된 반도체 기판(10)을 제공한다. First, as shown in FIG. 2A, a memory cell array region MC (hereinafter, referred to as a memory cell region) in which a plurality of memory cell regions are to be formed, and a region in which a resistance element of a voltage distribution circuit is to be formed in a peripheral circuit region. A
이어서, 메모리 셀 영역(MC) 및 저항 영역(R)을 포함하는 기판(10) 상부에 F-N 터널링이 일어나는 게이트 절연막(11), 플로팅 게이트용 폴리실리콘막(12)(이 하, 제1 폴리실리콘막이라 함) 및 패드 질화막(13)을 순차적으로 증착한다. Subsequently, the gate insulating film 11 in which FN tunneling occurs on the
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, STI(Shallow Trench Isolation) 식각공정을 실시하여 패드 질화막(13), 제1 폴리실리콘막(12), 게이트 절연막(11) 및 기판(10)을 식각하여 복수의 트렌치(trench)(14)를 형성한다. 이때, 트렌치(14)는 각 영역(MC, R)에 따라 서로 다른 폭을 갖도록 형성될 수 있으나, 트렌치(14)에 의해 정의되는 액티브 영역(active region)의 폭(W1=W2)은 서로 동일한 폭으로 형성된다. 이로써, 패드 질화막 패턴(13A), 제1 폴리실리콘막 패턴(12A)(이하, 플로팅 게이트라 함), 게이트 절연막 패턴(11A)이 형성된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 2B, the
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 트렌치(14)의 내부면으로 노출되는 액티브 영역에 보론(boron, B)을 이용한 이온주입공정(implant)(15)을 실시하여 트렌치(14)의 내부면에 누설전류 방지영역(16)을 형성한다. 여기서는 트렌치(14)의 내측벽에만 누설전류 방지영역(16)이 형성되어 있으나, 트렌치(14)의 저부에도 형성될 수도 있다. Subsequently, as illustrated in FIG. 2C, an
이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 트렌치(14, 도 2c참조)가 완전히 매립되도록 소자 분리막(17)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2D, the
이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 패드 질화막 패턴(13A, 도 2d참조)을 제거한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 2E, the pad
이어서, 소자 분리막(17)을 포함하는 전체 구조 상부의 단차면을 따라 유전체막(18)을 형성한다. Subsequently, the
이어서, 유전체막(18) 상부를 덮도록 콘트롤 게이트용 폴리실리콘막(19)(이 하, 제2 폴리실리콘막이라 함)을 형성한다. Subsequently, a control gate polysilicon film 19 (hereinafter referred to as a second polysilicon film) is formed so as to cover the top of the
이어서, 제2 폴리실리콘막(19) 상부에 도전층(20)을 형성한다. Subsequently, the
이어서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 도전층(20)과 제2 폴리실리콘막(19)을 식각한다. 이로써, 메모리 셀 영역(MC)에는 콘트롤 게이트가 형성되고, 저항 영역(R)에는 저항 소자가 형성된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 2F, the
이어서, 저항 영역(R)이 도전층(20)과 제2 폴리실리콘막(19), 유전체막(18)을 식각하여 플로팅 게이트(12A)가 노출되는 콘택홀(cotact hole, 미도시)을 형성한다. Subsequently, the resistive region R etches the
이어서, 상기 콘택홀이 매립되도록 금속배선용 도전층(21)을 형성한다. 이로써, 저항 영역(R)에서 저항 소자로 기능하는 플로팅 게이트(12A)와 연결되는 금속배선이 완성된다. Subsequently, the
그러나, 상기한 종래기술에 따른 낸드 플래시 메모리 소자의 저항 형성방법에서는 다음과 같은 문제가 발생한다. However, the following problems occur in the method of forming a resistor of the NAND flash memory device according to the related art.
도 2b에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 낸드 플래시 메모리 소자의 저항 형성방법에서는 ASA-STI 공정을 적용하기 때문에 저항 소자로 기능하는 플로팅 게이트가 트렌치(14)에 의해 정의되어 결국 액티브 영역과 동일 폭으로 형성된다. 더욱이, 고집적화를 위해 면적이 감소되는 경우 플로팅 게이트의 크기 또한 감소하고, 결국에는 ASA-STI 공정을 적용하는 기술에서는 액티브 영역이 플로팅 게이트와 동시에 정의되기 때문에 플로팅 게이트와 동일하게 액티브 영역 또한 감소하게 된다.As shown in FIG. 2B, in the resistive formation method of the NAND flash memory device according to the related art, since the ASA-STI process is applied, the floating gate serving as the resistive element is defined by the
이에 따라, 도 2c에 도시된 바와 같이 고집적화에 따른 면적 감소에 기인한 셀과 기판 간의 누설전류 또한 증가하게 되고, 이러한 누설전류의 증가를 방지하기 위해서 트렌치(14) 형성 후 트렌치(14)의 내부면에 대해 보론을 이용한 이온주입공정(15)을 실시하여 메모리 셀 영역(MC)의 트렌치(14) 내측벽에 누설전류 방지영역(16)을 형성한다. 이때, 누설전류 방지영역(16)은 메모리 셀 영역(MC) 뿐만 아니라 전압 분배 회로가 형성되는 영역에서도 메모리 셀 영역(MC)과 동일하게 형성되게 된다. Accordingly, as shown in FIG. 2C, the leakage current between the cell and the substrate due to the area reduction due to the high integration is also increased. In order to prevent the leakage current, the inside of the
상기에서 설명한 바와 같이, 저항 영역(R)에 형성되는 누설전류 방지영역(16)은 플로팅 게이트(12A)의 하부에 위치하는 액티브 영역의 도핑농도를 증가시켜 저항 소자로 사용되는 플로팅 게이트(12A)와 기판(10) 간의 공핍 정전용량(depletion capacitance)을 증가시키게 된다. 결국, 저항 소자로 기능하는 플로팅 게이트(12A)와 기판(10) 간의 RC 타임(Resistance·Capacitance time)을 증가시키고, 이를 통해 차지 펌프 동작시 오동작을 야기시켜 원하지 않는 고전압이 생성되는 문제가 발생된다. 더욱이, 이러한 문제는 고집적화에 따라 액티브 영역의 폭이 감소하는 경우 더욱 심화되는데, 그 이유는 누설전류 방지영역(16)을 형성하기 위한 이온주입공정(15)시 보론이 액티브 영역의 측벽뿐만 아니라, 그 중심으로 주입되기 때문이다. As described above, the leakage
한편, 도 3은 도 2c에서 실시되는 보론 이온주입공정(15)에 의한 도핑 농도에 따른 오동작 사례를 보여주기 위해 도시한 그래프로서, X축은 플로팅 게이트(12A)로 인가되는 바이어스 전압(V)이고, Y축은 플로팅 게이트(12A)와 기판(10) 간의 정전용량(PF)을 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 보론 도핑 농도가 증가할 수록 이에 대응하여 플로팅 게이트(12A)와 기판(10) 간의 정전용량이 증가하는 것을 알 수 있다. On the other hand, Figure 3 is a graph showing a malfunction example according to the doping concentration by the boron
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, ASA-STI 공정을 통해 액티브 영역과 동시에 대응되게 형성된 플로팅 게이트를 저항소자로 사용하는 종래기술에 따른 플래시 메모리 소자의 저항 형성방법에 있어서, 플로팅 게이트와 기판 간의 정전용량 증가로 인한 RC 타임이 증가되는 것을 방지할 수 있는 플래시 메모리 소자의 저항 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the resistance formation of the flash memory device according to the prior art using a floating gate formed at the same time as the active region through the ASA-STI process as a resistance element. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of forming a resistance of a flash memory device capable of preventing an increase in RC time due to an increase in capacitance between a floating gate and a substrate.
상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은, 메모리 셀이 형성될 메모리 셀 영역과, 주변회로 영역에서 저항 소자가 형성될 저항 영역으로 정의된 기판을 제공하는 단계와, 상기 기판 상에 게이트 절연막, 제1 폴리실리콘막 및 패드 질화막을 형성하는 단계와, 상기 기판 내에 복수의 트렌치를 형성하되, 상기 트렌치에 의해 정의되는 액티브 영역이 상기 메모리 셀 영역보다 상기 저항 영역에서 더 넓은 폭을 갖도록 하는 단계와, 상기 트렌치의 내부면에 누설전류 방지영역을 형성하는 단계와, 상기 복수의 트렌치가 매립되도록 소자 분리막을 형성하는 단 계와, 상기 패드 질화막을 제거하는 단계와, 상기 제1 폴리실리콘막을 포함하는 전체 구조 상부에 유전체막, 제2 폴리실리콘막 및 도전층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 메모리 셀 영역에서는 상기 도전층 및 상기 제2 폴리실리콘막을 식각하여 콘트롤 게이트를 형성하고, 상기 저항 영역에서는 상기 도전층, 상기 제2 폴리실리콘막, 상기 유전체막 및 상기 제1 폴리실리콘막을 식각하여 상기 제1 폴리실리콘막으로 이루어진 저항 소자를 형성하는 단계와, 상기 도전층 및 상기 제2 폴리실리콘막과 분리되고, 상기 저항 소자와 연결되는 금속배선을 형성하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 소자의 저항 형성방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a substrate including a memory cell region in which a memory cell is to be formed, and a resistance region in which a resistance element is to be formed in a peripheral circuit region. Forming a gate insulating film, a first polysilicon film, and a pad nitride film, and forming a plurality of trenches in the substrate, wherein the active region defined by the trench has a wider width in the resistance region than in the memory cell region. Forming a leakage current prevention region on an inner surface of the trench, forming an isolation layer to fill the plurality of trenches, removing the pad nitride film, and removing the first polysilicon. Sequentially forming a dielectric film, a second polysilicon film, and a conductive layer over the entire structure including the film; and the memory cell Inversely, the conductive layer and the second polysilicon layer are etched to form a control gate, and in the resistance region, the conductive layer, the second polysilicon layer, the dielectric layer, and the first polysilicon layer are etched to form the control gate. Forming a resistance element made of a polysilicon film, and forming a metal wiring separated from the conductive layer and the second polysilicon film and connected to the resistance element. to provide.
전술한 바와 같이, ASA-STI 공정을 적용하고, 트렌치 공정 후 그 내측벽에 누설전류 방지영역을 형성하기 위한 이온주입공정을 적용하는 종래기술에 따른 플래시 메모리 소자의 저항 형성방법에 있어서, 상기 이온주입공정시 액티브 영역 중심까지 주입되는 보론에 기인하여 저항 소자로 기능하는 플로팅 게이트와 기판 간에 정전용량이 증가하는 문제를 방지하기 위해, 본 발명에서는 저항 소자로 기능하는 플로팅 게이트의 하부에 형성된 액티브 영역의 폭을 메모리 셀 영역에 비해 증대시켜 형성함으로써, 상기 이온주입공정시 보론이 액티브 영역의 중심까지 주입되지 않도록 제어하여 플로팅 게이트와 기판 간에 정전용량이 증가하는 것을 방지하고자 한다. As described above, in the resistance formation method of a flash memory device according to the prior art, which applies an ASA-STI process and an ion implantation process for forming a leakage current prevention region on an inner wall thereof after a trench process, the ion In order to prevent a problem of increasing capacitance between the floating gate serving as a resistive element and the substrate due to boron injected to the center of the active region during the implantation process, the active region formed under the floating gate serving as the resistive element according to the present invention. By increasing the width of the substrate to be larger than the memory cell region, it is possible to prevent the boron from being injected to the center of the active region during the ion implantation process, thereby preventing an increase in capacitance between the floating gate and the substrate.
한편, 이하에서 설명되는 플로팅 게이트 또는 콘트롤 게이트는 폴리실리콘막으로 한정되는 것은 아니며, 도전성 물질을 갖는 모든 도전막은 모두 사용가능하다. On the other hand, the floating gate or the control gate described below is not limited to the polysilicon film, any conductive film having a conductive material can be used.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면번호(참조번호)로 표시된 부분은 동일한 요소들을 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and in the case where the layers are said to be "on" another layer or substrate, they may be formed directly on another layer or substrate or Or a third layer may be interposed therebetween. In addition, parts denoted by the same reference numerals (reference numbers) throughout the specification represent the same elements.
실시예Example
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 실시예에 따른 낸드 플래시 메모리 소자의 저항 형성방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 단면도다. 여기서는, ASA-STI 공정을 적용한 낸드 플래시 메모리 소자의 저항 형성방법을 도시하였다. 4A to 4I are cross-sectional views illustrating a method of forming a resistance of a NAND flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, a method of forming a resistor of a NAND flash memory device using the ASA-STI process is illustrated.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 복수의 메모리 셀 영역이 형성될 메모리 셀 어레이 영역(MC)(이하, 메모리 셀 영역이라 함)과, 주변회로 영역에서 전압 분배 회로의 저항 소자가 형성될 영역(R)(이하, 저항 영역이라 함)으로 정의된 반도체 기판(110)을 제공한다. First, as shown in FIG. 4A, a memory cell array region MC (hereinafter referred to as a memory cell region) in which a plurality of memory cell regions are to be formed, and a region in which a resistance element of a voltage distribution circuit is to be formed in a peripheral circuit region. A
이어서, 메모리 셀 영역(MC) 및 저항 영역(R)을 포함하는 기판(110) 상부에 F-N 터널링이 일어나는 게이트 절연막(111), 플로팅 게이트용 폴리실리콘막(112)(이하, 제1 폴리실리콘막이라 함), 완충 산화막(미도시) 및 패드 질화막(113)을 순차적으로 증착한다. 여기서, 게이트 절연막(111)은 데이터 유지(data retention) 특성을 향상시키기 위해 산화막과 질화막이 적층된 구조로 형성되며, 완충 산화막은 패드 질화막(113) 증착공정시 제1 폴리실리콘막(112)이 손상되는 것을 방지하기 위해 형성된다. Subsequently, a
이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, STI 식각공정을 실시하여 패드 질화막(113), 완충 산화막, 제1 폴리실리콘막(112), 게이트 절연막(111) 및 기판(110)을 식각하여 복수의 트렌치(미도시)를 형성한다. 이때, 트렌치(114)는 각 영역(MC, R)에 따라 서로 다른 폭을 갖도록 형성될 수 있으며, 트렌치(114)에 의해 정의되는 액티브 영역의 폭(W3, W2)은 서로 다른 폭(W4>W3)으로 형성된다. 바람직하게는 후속 이온주입공정(115, 도 4c참조)시 주입되는 보론에 의한 정전용량의 증가가 최소화되도록 메모리 셀 영역(MC)의 액티브 영역의 폭(W3)보다 적어도 2배 이상 큰 폭(W4)을 갖도록 형성한다. 즉, 도 4f에서 정의되는 저항 소자(112B)와 최종 누설전류 방지영역(116, 도 4c참조)의 프로파일(profile)이 서로 중첩되지 않도록 저항 영역(R)의 액티브 영역의 폭(W4)을 크게 형성한다. 이로써, 패드 질화막 패턴(113A), 제1 폴리실리콘막 패턴(112A)(이하, 플로팅 게이트라 함) 및 게이트 절연막 패턴(111A)이 형성된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 4B, an STI etching process is performed to etch the
이어서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 트렌치(114)의 내부면으로 노출되는 액티브 영역에 보론을 이용한 이온주입공정(115)을 실시하여 트렌치(114)의 내부면에 누설전류 방지영역(116)을 형성한다. 이때, 저항 영역(R)에서는 액티브 영역의 폭(W4, 도 4b참조)이 메모리 셀 영역(MC)에 비해 큰 폭으로 형성되어 있기 때문에 저항 영역(R)에서 누설전류 방지영역(116)의 프로파일은 메모리 셀 영역(MC)에 비 해 상대적으로 액티브 영역의 중심에서 멀리 떨어진 측벽영역에 분포하게 된다. 이로써, 누설전류 방지영역(116)의 보론에 의한 정전용량의 증가를 최소화할 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 4C, the
이어서, 도 4d에 도시된 바와 같이, 트렌치(114, 도 4c참조)가 완전히 매립되도록 소자 분리막용 절연막으로 HDP(High Density Plasma)막을 단독으로 이용한 단층막 또는 HDP막과 PSZ(polisilazane)막이 적층된 적층막으로 형성한 후 화학적기계적연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 CMP라 함) 공정을 실시하여 소자 분리막(117)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 4D, a single layer film using an HDP (High Density Plasma) film alone or an HDP film and a PSZ (polisilazane) film are stacked as an insulating film for device isolation so that the trench 114 (see FIG. 4C) is completely embedded. After forming a laminated film, a chemical mechanical polishing (CMP) process is performed to form an
이어서, 도 4e에 도시된 바와 같이, 패드 질화막 패턴(113A, 도 4d참조)을 제거한다. 이때, 패드 질화막 패턴(113A)은 인산(H3PO4)을 이용한 식각공정을 통해 제거할 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 4E, the pad
이어서, 세정공정을 실시하여 완전히 제거되지 않고 잔류되는 패드 질화막의 잔류물을 제거한다. Subsequently, a washing process is performed to remove the residue of the pad nitride film remaining without being completely removed.
이어서, 패드 질화막 패턴(113A)이 제거되어 노출되는 완충 산화막을 제거할 수 있다. 이때, 완충 산화막은 제거하지 않고 그대로 잔류시킬 수도 있으며, 이 경우 후속 소자 분리막(117)의 EFH(Effective Field Oxide Height)를 조절하기 위한 식각공정시 제거된다. Subsequently, the pad
이어서, 패드 질화막 패턴(113A)이 제거된 전체 구조 상부에 감광막을 도포한 후 포토 마스크를 이용한 노광 및 현상공정(이하, 통칭하여 포토 공정이라 함) 을 순차적으로 실시하여 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 감광막 패턴은 저항 영역(R)을 포함한 주변회로 영역은 닫히고, 메모리 셀 영역(MC)만 개방되는 구조를 갖는다. Subsequently, after the photoresist film is coated on the entire structure from which the pad
이어서, 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용한 식각공정을 실시하여 선택적으로 메모리 셀 영역(MC)의 소자 분리막(117)만을 일정 깊이로 리세스(recess)시킨다. 이로써, 메모리 셀 영역(MC)에 형성된 소자 분리막(117)의 EFH가 제어된다. Subsequently, an etching process using the photoresist pattern as an etching mask is performed to selectively recess only the
이어서, 상기 감광막 패턴을 제거한다.Next, the photoresist pattern is removed.
이어서, 소자 분리막(117)을 포함하는 전체 구조 상부의 단차면을 따라 유전체막(118)을 형성한다. 이때, 유전체막(118)은 산화막-질화막-산화막(Oxide-Nitride-Oxide) 구조로 형성한다. Subsequently, the
이어서, 유전체막(118) 상부를 덮도록 콘트롤 게이트용 폴리실리콘막(119)(이하, 제2 폴리실리콘막이라 함)을 형성한다. 이때, 제2 폴리실리콘막(119)은 플로팅 게이트(112A)보다 두꺼운 두께로 형성한다. 또한, 제2 폴리실리콘막(119)은 n형(n-type) 불순물 또는 p형(p-type) 불순물로 도핑된 도프트(doped) 폴리실리콘막으로 형성한다. Subsequently, a control silicon polysilicon film 119 (hereinafter referred to as a second polysilicon film) is formed to cover the top of the
이어서, 제2 폴리실리콘막(119) 상부에 도전층(120)을 형성한다. 이때, 도전층(120)은 텅스텐 실리사이드층, 텅스텐 또는 이들이 적층된 적층 구조로 형성한다. Subsequently, the
이어서, 도 4f에 도시된 바와 같이, 포토 공정을 실시하여 콘트롤 게이트 형 성용 감광막 패턴(미도시)을 형성한 후, 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용한 식각공정을 실시하여 도전층(120)과 제2 폴리실리콘막(119)을 식각한다. 이로써, 메모리 셀 영역(MC)에는 콘트롤 게이트가 형성되고, 저항 영역(R)에는 저항 소자가 형성된다. 이때, 저항 소자는 액티브 영역의 폭보다 작은 폭을 갖도록 형성하며, 바람직하게는 도 4c에서 형성된 누설전류 방지영역(116)과 중첩되지 않도록 형성한다. 한편, '118A'는 유전체막 패턴이고, '119A'는 제2 폴리실리콘막 패턴이며, '120A'는 도전층 패턴을 의미한다. 또한, '112B'는 플로팅 게이트 패턴을 의미한다. Subsequently, as shown in FIG. 4F, a photo process is performed to form a control gate forming photoresist pattern (not shown), followed by an etching process using the photoresist pattern as an etching mask to form a
이어서, 도 4g에 도시된 바와 같이, 메모리 셀 영역(MC)에서 콘트롤 게이트를 포함하는 게이트 구조물의 양측벽과, 저항 영역(R)에서 플로팅 게이트 패턴(112B), 유전체막 패턴(118A), 제2 폴리실리콘막 패턴(119A) 및 도전층 패턴(120A)의 양측벽에 각각 스페이서(spacer, 121)를 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 4G, both side walls of the gate structure including the control gate in the memory cell region MC, the floating
이어서, 도시되진 않았지만, 스페이서(121)의 양측으로 노출되는 기판(110) 내에 소스/드레인 영역을 형성한다. 물론, 주변회로 영역에도 소스/드레인 영역이 형성된다.Subsequently, although not shown, source / drain regions are formed in the
이어서, 스페이서(121) 사이의 단차부를 매립하도록 절연막(122)(이하, 제1 층간 절연막이라 함)을 형성한다. 이때, 제1 층간 절연막(122)은 산화막 계열의 물질로 형성한다.Subsequently, an insulating film 122 (hereinafter referred to as a first interlayer insulating film) is formed so as to fill the step portion between the
이어서, CMP 공정을 실시하여 제1 층간 절연막(122)을 평탄화한다. 이때, 상기 CMP 공정은 도전층 패턴(120A)가 노출될 때까지 실시한다. Next, a CMP process is performed to planarize the first
이어서, 도 4h에 도시된 바와 같이, 제1 층간 절연막(122)을 포함하는 전체 구조 상부에 절연막(123)(이하, 제2 층간 절연막이라 함)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 4H, an insulating film 123 (hereinafter referred to as a second interlayer insulating film) is formed on the entire structure including the first
이어서, 식각공정을 실시하여 저항 영역(R)에서 제2 층간 절연막(123), 도전층 패턴(120A, 도 4g참조), 제2 폴리실리콘막 패턴(119A, 도 4g참조), 유전체막 패턴(118A, 도 4g참조)을 식각하여 도전층 패턴(120B), 제2 폴리실리콘막 패턴(119B) 및 유전체막 패턴(118B) 내에 플로팅 게이트 패턴(112B)이 노출되는 콘택홀(124)을 형성한다. Subsequently, an etching process is performed to form the second
이어서, 도 4i에 도시된 바와 같이, 콘택홀(124, 도 4h참조)을 포함하는 전체 구조 상부면의 단차를 따라 절연막(125)(이하, 제3 층간 절연막이라 함)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 4I, an insulating film 125 (hereinafter referred to as a third interlayer insulating film) is formed along the step of the upper surface of the entire structure including the contact hole 124 (see FIG. 4H).
이어서, 식각공정을 실시하여 제3 층간 절연막(125)을 식각한다. 이때, 제3 층간 절연막(125)은 콘택홀(124)의 내측벽에만 잔류되도록 하여 플로팅 게이트 패턴(112B)의 일부를 노출시킨다. Subsequently, an etching process is performed to etch the third
이어서, 콘택홀(124)이 매립되도록 금속배선용 물질을 증착한 후 식각하여 콘택홀(124)을 통해 플로팅 게이트 패턴(112B)과 전기적으로 연결되는 금속배선(126)을 형성한다. Subsequently, a metal wiring material is deposited so as to fill the
상기한 공정을 통해 메모리 셀 영역(MC)에는 메모리 셀이 형성되고, 저항 영역(R)에는 저항 소자가 형성된다.Through the above process, the memory cell is formed in the memory cell region MC, and the resistance element is formed in the resistive region R. FIG.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님 을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention described above has been described in detail in a preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, the present invention will be understood by those skilled in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 차지 펌프의 전압 분배 회로의 저항 소자로 기능하는 플로팅 게이트의 하부에 형성된 액티브 영역의 폭을 메모리 셀 영역에 형성되는 액티브 영역의 폭보다 증대시켜 형성함으로써, 누설전류 방지영역을 형성하기 위한 이온주입공정시 보론이 액티브 영역의 중심까지 주입되지 않도록 제어하여 플로팅 게이트와 기판 간에 정전용량이 증가하는 것을 방지할 수 있다. As described above, according to the present invention, the width of the active region formed under the floating gate functioning as a resistance element of the voltage distribution circuit of the charge pump is formed by increasing the width of the active region formed in the memory cell region. During the ion implantation process to form the leakage current prevention region, the boron may be controlled to not be injected to the center of the active region, thereby preventing the capacitance from increasing between the floating gate and the substrate.
Claims (6)
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KR1020060106870A KR20080039113A (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | Method for forming a resistor of flash memory device |
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KR1020060106870A KR20080039113A (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | Method for forming a resistor of flash memory device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9257305B2 (en) | 2011-12-22 | 2016-02-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming a thin film and methods of fabricating a semiconductor device including using the same |
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2006
- 2006-10-31 KR KR1020060106870A patent/KR20080039113A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
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US9257305B2 (en) | 2011-12-22 | 2016-02-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming a thin film and methods of fabricating a semiconductor device including using the same |
US10424594B2 (en) | 2011-12-22 | 2019-09-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming a thin film and methods of fabricating a semiconductor device including using the same |
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