KR20080060347A - Method for manufacturing non-volatile memory device - Google Patents

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KR20080060347A
KR20080060347A KR1020060134311A KR20060134311A KR20080060347A KR 20080060347 A KR20080060347 A KR 20080060347A KR 1020060134311 A KR1020060134311 A KR 1020060134311A KR 20060134311 A KR20060134311 A KR 20060134311A KR 20080060347 A KR20080060347 A KR 20080060347A
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Abstract

A method for manufacturing a non-volatile memory device is provided to prevent generation of leakage current by securing a constant interval between control gates. A gate insulating layer(31), a conductive layer(32) for gate electrode, and a pad nitride layer are formed on a substrate(30). A trench is formed by etching the pad nitride layer, the conductive layer, the gate insulating layer, and a part of the substrate. A first insulating layer for isolation layer is buried into the trench. A void generated from the first insulating layer manufacturing process is exposed to the outside by recessing the first insulating layer. The pad nitride layer is removed. A second insulating layer for isolation layer is formed within the void. An effective height of the isolation layer is controlled by recessing the first and second insulating layers.

Description

비휘발성 메모리 소자 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING NON-VOLATILE MEMORY DEVICE}Non-volatile memory device manufacturing method {METHOD FOR MANUFACTURING NON-VOLATILE MEMORY DEVICE}

도 1a 내지 도 1f는 종래기술에 따른 ASA-STI(Advanced Self Aligned-Shallow Trench Isolation) 스킴을 적용한 플래시 메모리 소자 제조방법을 도시한 공정 단면도.1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of fabricating a flash memory device using an advanced self aligned-shallow trench isolation (ASA-STI) scheme according to the related art.

도 2는 종래기술에 따라 형성된 플래시 메모리 소자를 도시한 TEM(Transmission Electron Microscope) 사진.2 is a Transmission Electron Microscope (TEM) photograph showing a flash memory device formed according to the prior art.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자 제조방법을 설명하기 위해 도시한 공정 단면도.3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with an embodiment of the present invention.

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

30 : 기판 31 : 게이트 절연막30 substrate 31 gate insulating film

32 : 플로팅 게이트용 도전막 33 : 버퍼 산화막32: conductive film for floating gate 33: buffer oxide film

34 : 패드 질화막 35 : SOD막34 pad nitride film 35 SOD film

36, 38, 38A, 38B : HDP막 37, 37A : 소자분리막36, 38, 38A, 38B: HDP film 37, 37A: device isolation film

V : 보이드V: void

본 발명은 반도체 메모리 소자 제조 기술에 관한 것으로, 특히 비휘발성 메모리(non-volatile memory) 소자, 더욱 구체적으로는 플래시 메모리 소자 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device manufacturing technology, and more particularly to a non-volatile memory device, and more particularly to a flash memory device manufacturing method.

최근에는 비휘발성 메모리 소자 중 전기적으로 프로그램(program)과 소거(erase)가 가능하며, 일정 주기로 데이터(data)를 재작성하는 리프레시(refresh) 기능이 필요 없는 플래시 메모리 소자의 수요가 증가하고 있다. 그리고, 많은 데이터를 저장할 수 있는 대용량 메모리 소자의 개발을 위해서 메모리 소자의 고집적화 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 여기서, 프로그램이라 함은 데이터를 메모리 셀에 기입(write)하는 동작을 가리키며, 소거라 함은 메모리 셀에 기입된 데이터를 제거하는 동작을 가리킨다. Recently, the demand for flash memory devices that can be electrically programmed and erased among nonvolatile memory devices and that does not require a refresh function for rewriting data at regular intervals is increasing. 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 program refers to an operation of writing data to a memory cell, and the erasing refers to an operation of removing data written to the memory cell.

한편, 플래시 메모리 소자의 고집적화에 따른 디자인 룰(design rule) 감소에 따라 여러 가지의 소자분리를 위한 STI(Shallow Trench Isolation) 스킴(scheme)이 새롭게 제안되고 있는데, 최근에는 60㎚ 이하급의 MLC 소자에 적합한 STI 스킴으로 ASA-STI(Advanced Self Aligned Shallow Trench Isolation)가 가장 각광받고 있다. ASA-STI 스킴은 액티브 영역(active region)과 플로팅 게이트 간의 중첩 마진(overlay margin) 감소에 따라 플래시 메모리 소자의 플로팅 게이트 형성 에 적용되고 있다. 이하에서는, 도 1a 내지 도 1f를 참조하여 일반적인 ASA-STI 스킴에 대해 설명하기로 한다.On the other hand, as the design rule is reduced due to the high integration of flash memory devices, a shallow trench isolation (STI) scheme for separating various devices has been newly proposed. ASA-STI (Advanced Self Aligned Shallow Trench Isolation) is the most popular STI scheme. The ASA-STI scheme has been applied to the formation of floating gates of flash memory devices due to the reduction of the overlay margin between the active region and the floating gate. Hereinafter, a general ASA-STI scheme will be described with reference to FIGS. 1A to 1F.

도 1a 내지 도 1f는 종래기술에 따른 ASA-STI 스킴을 적용한 플래시 메모리 소자 제조방법을 도시한 공정 단면도이다.1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a flash memory device using the ASA-STI scheme according to the prior art.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10) 상에 순차적으로 터널 산화막(11), 플로팅 게이트용 폴리실리콘막(12), 버퍼 산화막(13) 및 패드 질화막(14)을 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, a tunnel oxide film 11, a floating silicon polysilicon film 12, a buffer oxide film 13, and a pad nitride film 14 are sequentially formed on the semiconductor substrate 10.

이어서, 패드 질화막(14), 버퍼 산화막(13), 폴리실리콘막(12), 터널 산화막(11) 및 기판(10) 일부를 식각하여 일정 깊이의 트렌치(trench, 미도시)를 형성한다. 그 다음, 상기 트렌치가 매립되도록 소자분리용 절연막으로 스핀 온 절연막(15, Spin On Dielectric)(이하, SOD막이라 함)을 증착한다. Subsequently, a portion of the pad nitride film 14, the buffer oxide film 13, the polysilicon film 12, the tunnel oxide film 11, and the substrate 10 is etched to form a trench having a predetermined depth. Next, a spin on dielectric 15 (hereinafter referred to as an SOD film) is deposited on the device isolation insulating film to fill the trench.

이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 화학적기계적연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 CMP라 함) 공정을 실시하여 패드 질화막(14) 상의 SOD막(15, 도 1a 참조)을 제거한다. 이로써, 상기 트렌치 내에 고립된 SOD막(15A)이 형성된다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, a chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) process is performed to remove the SOD film 15 (see FIG. 1A) on the pad nitride film 14. As a result, an isolated SOD film 15A is formed in the trench.

이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 습식식각공정을 실시하여 SOD막(15B)을 일정 깊이 리세스시킨다. 예컨대, SOD막(15B)을 터널 산화막(11)의 저부까지 리세스킨다. 이러한 습식식각공정시에는 웨이퍼 표면에 묻는 이물질(R)에 의해 동도면에서와 같이 상기 트렌치의 입구가 일부분 가려지게 된다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, a wet etching process is performed to recess the SOD film 15B to a predetermined depth. For example, the SOD film 15B is recessed to the bottom of the tunnel oxide film 11. In the wet etching process, the inlet of the trench is partially covered by the foreign material R buried in the wafer surface as in the same figure.

이어서, 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 트렌치가 매립되도록 리세스된 SOD막(15B) 상에 소자분리용 절연막으로 고밀도 플라즈마(high density plasma) 방식 으로 증착되는 USG(Un-doped Silicate Glass)막(16, 이하 HDP막이라 함)을 증착한다. 여기서, SOD막(15B)을 리세스킨 후 다시 HDP막(16)을 증착하는 이유는 SOD막(15B)이 습식식각율이 빠르고 불균일하다는 물질 특성을 갖고 있어 습식식각공정 적용시 소자분리막의 유효높이(Effective Field oxide Height, EFH)를 불균일하게 하는 문제가 있으므로 SOD막(15B) 단일막으로 소자분리막을 형성하는데 문제가 있기 때문이다.Subsequently, as shown in FIG. 1D, a USG (Un-doped Silicate Glass) film is deposited on the SOD film 15B recessed so that the trench is buried as an insulating film for device isolation in a high density plasma manner. (Hereinafter referred to as HDP film) is deposited. Here, the reason for depositing the HDP film 16 again after recessing the SOD film 15B is that the SOD film 15B has a material property that the wet etching rate is fast and nonuniform, so that the effective height of the device isolation film is applied when the wet etching process is applied. This is because there is a problem in that the (Effective Field Oxide Height, EFH) is non-uniform, so that there is a problem in forming a device isolation film as a single film of the SOD film 15B.

이어서, 도 1e에 도시된 바와 같이, CMP 공정을 실시하여 패드 질화막(14) 상의 HDP막(16, 도 1d 참조)을 제거한다. 이로써, 상기 트렌치 내에 고립된 HDP막(16A)이 형성된다.Subsequently, as shown in FIG. 1E, a CMP process is performed to remove the HDP film 16 (see FIG. 1D) on the pad nitride film 14. As a result, an isolated HDP film 16A is formed in the trench.

이어서, 도 1f에 도시된 바와 같이, 습식식각공정을 실시하여 HDP막(16B)을 일정 깊이 리세스시킨 후, 패드 질화막(14)을 제거한다. 이후, 다시 습식식각공정을 실시하여 HDP막(16B)을 일정 깊이 리세스시킴으로써, 소자분리막의 유효 높이를 최종적으로 제어한다. 이로써, SOD막(15B) 및 HDP막(16B)의 적층 구조로 이루어진 소자분리막(17)이 완성된다. 특히, 이러한 HDP막(16B)의 습식식각공정시에는 버퍼 산화막(13)이 함께 제거된다.Subsequently, as shown in FIG. 1F, after the wet etching process is performed to recess the HDP film 16B to a predetermined depth, the pad nitride film 14 is removed. Thereafter, the wet etching process is performed again to recess the HDP film 16B to a predetermined depth, thereby finally controlling the effective height of the device isolation film. As a result, the device isolation film 17 having the stacked structure of the SOD film 15B and the HDP film 16B is completed. In particular, during the wet etching process of the HDP film 16B, the buffer oxide film 13 is removed together.

그러나, 상기에서 설명한 종래기술에 따른 플래시 메모리 소자 제조방법을 적용하는 경우 다음과 같은 문제들이 발생한다.However, the following problems occur when applying the flash memory device manufacturing method according to the prior art described above.

먼저, 도 1d에서와 같이, HDP막(16) 증착시 보이드(V)가 발생하게 된다. 이는, 도 1c에서와 같이 발생된 이물질(R)에 의해 상기 트렌치 입구의 일부분이 가려져 HDP막(16)이 균일하게 매립되지 못하기 때문이다. 특히, 이러한 보이드(V)는 도 1f에서와 같이 진행되는 후속 습식식각공정시 더욱 그 크기가 증가하게 된다.First, as shown in FIG. 1D, voids V are generated when the HDP film 16 is deposited. This is because a part of the trench inlet is covered by the foreign substance R generated as shown in FIG. 1C, and the HDP layer 16 may not be evenly embedded. In particular, the voids V increase in size during the subsequent wet etching process as shown in FIG. 1F.

도 2는 보이드(V)가 발생된 소자분리막(17)을 포함한 전체 구조 상부에 유전체막(18) 및 콘트롤 게이트(control gaet, 19)가 형성된 플래시 메모리 소자를 도시한 TEM(Transmission Electron Microscope) 사진이다.FIG. 2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph showing a flash memory device in which a dielectric film 18 and a control gate 19 are formed on an entire structure including a device isolation film 17 in which voids V are generated. to be.

도 2에 도시된 바와 같이, 소자분리막(17) 내에 보이드(V)가 존재하는 경우, 보이드(V)는 소자분리막의 절연 특성을 저하시키고 나아가서는 이웃하는 액티브(active) 간 쇼트(short)를 유발한다. 또한, 이와 같이 보이드(V)가 커지게 되면 액티브 영역의 기판(10)과 콘트롤 게이트(19) 간의 일정 간격이 유지되지 못하므로 누설전류(leakage current)가 발생하는 문제가 있다.As shown in FIG. 2, when voids V are present in the device isolation layer 17, the voids V deteriorate an insulating property of the device isolation layer, and thus, short the adjacent active shorts. cause. In addition, when the void V is increased in this manner, a certain interval between the substrate 10 and the control gate 19 of the active region may not be maintained, thereby causing a leakage current.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 다음과 같은 목적들이 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and has the following objects.

첫째, 본 발명은 소자분리막 형성시 보이드 발생을 억제하여 이웃하는 액티브 간 쇼트를 방지할 수 있는 비휘발성 메모리 소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.First, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a nonvolatile memory device capable of preventing voids from occurring when the device isolation layer is formed to prevent short circuit between neighboring actives.

둘째, 본 발명은 소자분리막 형성시 보이드 발생을 억제하여 누설전류 발생을 억제할 수 있는 비휘발성 메모리 소자 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다. Second, another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a nonvolatile memory device capable of suppressing generation of leakage current by suppressing generation of voids when forming an isolation layer.

상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 기판 상에 게이트 절연막, 게이트 전극용 도전막 및 패드 질화막을 형성하는 단계와, 상기 패드 질화막, 도전막, 게이트 절연막 및 기판의 일부를 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 트렌치 내에 매립된 소자분리막용 제1 절연막을 형성하는 단계와, 상기 제1 절연막을 리세스시켜 상기 제1 절연막 형성시 발생된 보이드를 외부로 노출시키는 단계와, 상기 패드 질화막을 제거하는 단계와, 상기 보이드 내에 매립된 소자분리막용 제2 절연막을 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 절연막을 리세스시켜 소자분리막의 유효높이를 제어하는 단계를 포함하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, a gate insulating film, a conductive film for a gate electrode, and a pad nitride film are formed on a substrate, and the pad nitride film, the conductive film, the gate insulating film, and a portion of the substrate are etched. Forming a trench, forming a first insulating film for a device isolation film embedded in the trench, recessing the first insulating film to expose voids generated when the first insulating film is formed; Removing the pad nitride film, forming a second insulating film for the device isolation film embedded in the void, and controlling the effective height of the device isolation film by recessing the first and second insulating films. A method of manufacturing a volatile memory device is provided.

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 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 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, the same reference numerals throughout the specification represent the same components.

실시예Example

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자 제조방법을 설명하기 위해 도시한 공정 단면도이다. 여기서는, 대표적인 예로 플래시 메모리 소자 제조방법에 대해 설명하기로 한다.3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with an embodiment of the present invention. As a representative example, a method of manufacturing a flash memory device will be described.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(30) 상에 순차적으로 게이트 절연막(31), 게이트 전극용(예컨대, 플로팅 게이트용) 도전막(32), 버퍼 산화막(33) 및 패드 질화막(34)을 형성한다. 여기서, 게이트 절연막(31)은 일반적인 플래시 메모리 소자의 터널 산화막으로 기능하는 것으로 산화막 또는 질화막이 포함된 산화막 물질로 형성할 수 있다. 또한, 도전막(32)은 도프트(doped) 또는 언도프트(undoped) 폴리실리콘으로 형성하는 것이 바람직하다.First, as shown in FIG. 3A, a gate insulating film 31, a conductive film 32 for a gate electrode (eg, a floating gate), a buffer oxide film 33, and a pad nitride film 34 are sequentially formed on the substrate 30. ). Here, the gate insulating layer 31 functions as a tunnel oxide layer of a general flash memory device and may be formed of an oxide layer material including an oxide layer or a nitride layer. In addition, the conductive film 32 is preferably formed of doped or undoped polysilicon.

이어서, 패드 질화막(34), 버퍼 산화막(33), 도전막(32), 게이트 절연막(31) 및 기판(30)의 일부를 식각하여 일정 깊이의 트렌치(미도시)를 형성한다. Subsequently, portions of the pad nitride film 34, the buffer oxide film 33, the conductive film 32, the gate insulating film 31, and the substrate 30 are etched to form trenches (not shown) having a predetermined depth.

이어서, 도면에 도시하진 않았지만, 상기 트렌치의 내부면에 월산화막을 더 형성할 수도 있다. 이는, 식각공정시 상기 트렌치의 내측벽 및 저부면에 입은 손상을 보상하고, 상부 모서리 부위를 라운딩(rounding) 처리하며, 활성 영역의 임계치수(Critical Dimension, CD)를 감소시키기 위해 형성한다.Subsequently, although not shown in the drawing, a monthly oxide film may be further formed on the inner surface of the trench. It is formed to compensate for damage to the inner wall and the bottom surface of the trench during the etching process, to round the upper edge portion, and to reduce the critical dimension (CD) of the active region.

이어서, 상기 트렌치가 매립되도록 소자분리용 절연막으로 SOD막(35)을 증착한다. Subsequently, a SOD film 35 is deposited as an insulating film for device isolation so that the trench is buried.

이어서, 습식식각공정을 실시하여 SOD막(35)을 일정 깊이 리세스(recess)시킨다. 예컨대, SOD막(35)을 게이트 절연막(31)의 저부까지 리세스킨다. Subsequently, a wet etching process is performed to recess the SOD film 35 to a predetermined depth. For example, the SOD film 35 is recessed to the bottom of the gate insulating film 31.

이어서, 상기 트렌치가 매립되도록 SOD막(35) 상에 소자분리용 절연막으로 다시 HDP막(36)을 증착한다. 여기서, SOD막(35)을 리세스킨 후 다시 HDP막(36)을 증착하는 이유는 SOD막(35)이 습식식각율이 빠르고 불균일하다는 물질 특성을 갖고 있어 습식식각공정 적용시 소자분리막의 유효높이(Effective Field oxide Height, EFH)를 불균일하게 하는 문제가 있으므로 SOD막(35) 단일막으로 소자분리막을 형성하는데 문제가 있기 때문이다.Subsequently, the HDP film 36 is again deposited on the SOD film 35 using the device isolation insulating film to fill the trench. Here, the reason for depositing the HDP film 36 again after recessing the SOD film 35 is that the SOD film 35 has a material property that the wet etch rate is fast and nonuniform, so that the effective height of the device isolation film is applied when the wet etching process is applied. This is because there is a problem in that the (Effective Field Oxide Height, EFH) is uneven, so that there is a problem in forming a device isolation film as a single film of the SOD film 35.

이어서, CMP 공정을 실시하여 패드 질화막(34) 상의 HDP막(36)을 제거한다. 이로써, 상기 트렌치 내에 고립된 소자분리막(37)이 형성된다. 그러나, 이러한 HDP막(36) 증착시에는 동도면에서와 같이 보이드(V)가 발생한다. 이는, 전술한 바와 같이 SOD막(35)의 습식식각시 웨이퍼 표면에 묻는 이물에 의해 상기 트렌치의 입구가 일부분 가려지기 때문이다.Next, the CMP process is performed to remove the HDP film 36 on the pad nitride film 34. As a result, an isolation layer 37 is formed in the trench. However, when the HDP film 36 is deposited, voids V occur as in the same plane. This is because, as described above, the inlet of the trench is partially covered by the foreign matter on the wafer surface during the wet etching of the SOD film 35.

이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 산화막 식각액을 이용한 습식식각공정을 실시하여 소자분리막(37)을 일정 깊이 리세스시킨다. 예컨대, BOE(Buffered Oxide Etchant) 또는 HF를 이용한 습식식각공정을 통해 소자분리막(37)을 약 200~500Å정도 리세스시킨다. 이로 인해, 보이드(V)가 외부로 노출되게 된다.Subsequently, as shown in FIG. 3B, a wet etching process using an oxide etching solution is performed to recess the device isolation layer 37 to a predetermined depth. For example, the device isolation layer 37 is recessed by about 200 to about 500 mW by a wet etching process using a buffered oxide etchant (BOE) or HF. As a result, the void V is exposed to the outside.

이어서, 인산용액(H3PO4)을 이용한 습식식각공정을 실시하여 패드 질화막(34, 도 3a 참조)을 제거한다. Subsequently, a wet etching process using a phosphoric acid solution (H 3 PO 4 ) is performed to remove the pad nitride layer 34 (see FIG. 3A).

이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 보이드(V)가 매립되도록 전체 구조 상에 HDP막(38)을 증착한다. 여기서, HDP막(38)은 저압 화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 방식을 이용하여 50~200Å의 두께로 증착하는 것이 바 람직하다.Subsequently, as shown in FIG. 3C, an HDP film 38 is deposited over the entire structure so that the voids V are embedded. Here, the HDP film 38 is preferably deposited to a thickness of 50 ~ 200Å by using a low pressure chemical vapor deposition (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method.

이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, CMP 공정을 실시하여 도전막(32) 상의 산화막 물질을 모두 제거한다. 즉, 도전막(32)의 구성물질인 폴리실리콘을 연마 정지막으로 하는 CMP 공정을 실시하여 도전막(32) 상의 HDP막(36, 38) 및 버퍼 산화막(33)을 제거한다. 이로써, 보이드(V) 내에 고립된 형태로 HDP막(38A)이 형성된다.Subsequently, as shown in FIG. 3D, a CMP process is performed to remove all the oxide material on the conductive film 32. That is, the CMP process using polysilicon, which is a constituent material of the conductive film 32, as a polishing stop film is performed to remove the HDP films 36 and 38 and the buffer oxide film 33 on the conductive film 32. As a result, the HDP film 38A is formed in the void V in an isolated form.

특히, 이러한 CMP 공정시에는 폴리실리콘에 대하여 산화막의 연마 선택비가 높은 슬러리(slurry)를 사용한다. 예컨대, 실리콘 물질에 대한 연마 속도가 느린 세리아(ceria)를 연마제(abbrasive)로 하는 슬러리를 사용하되, 슬러리의 pH를 6~8 정도로 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 폴리실리콘에 대한 연마 속도를 현저히 감소시키기 위해 연마제에 대한 탈이온수(DeIonized Water, DIW)의 희석비를 1:10~1:100으로 조절하는 것이 바람직하다.In particular, in such a CMP process, a slurry having a high polishing selectivity of an oxide film relative to polysilicon is used. For example, a slurry using ceria, which has a slow polishing rate on a silicon material, is used as an abrasive, and it is preferable to adjust the pH of the slurry to about 6-8. In addition, in order to significantly reduce the polishing rate for polysilicon, it is preferable to adjust the dilution ratio of the deionized water (DIW) to the abrasive to 1:10 to 1: 100.

이어서, 도 3e에 도시된 바와 같이, 식각공정을 실시하여 소자분리막(37A)을 일정 깊이 리세스시킨다. 이를 통해, 소자분리막의 유효높이를 적절하게 제어할 수 있다. 여기서, 식각공정은 습식 또는 건식 방식으로 실시할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 3E, an etching process is performed to recess the device isolation layer 37A to a predetermined depth. Through this, the effective height of the device isolation film can be appropriately controlled. Here, the etching process may be performed in a wet or dry manner.

소자분리막의 유효높이를 제어하기 위한 식각공정시에는 이미 도 3d에서와 같이 HDP막(38B)에 의해 보이드가 매립된 상태이므로 기존과 같이 보이드가 외부로 노출되면서 그 크기가 더욱 증가하는 현상이 발생하지 않게 된다. 따라서, 소자분리막(37A)이 정상적으로 이웃하는 액티브 간의 절연역할을 수행할 수 있어 이웃하는 액티브 간 쇼트를 방지할 수 있다. In the etching process for controlling the effective height of the device isolation film, since the void is already embedded by the HDP film 38B as shown in FIG. 3D, the size of the device is increased as the void is exposed to the outside. You will not. Accordingly, the device isolation film 37A can perform an insulating role between normally active neighbors and prevent short between neighboring actives.

또한, 액티브 영역의 기판(30)과 후속공정을 통해 형성될 콘트롤 게이트(미도시) 간의 일정 거리를 확보하여 누설전류 발생을 방지할 수 있다.In addition, a certain distance may be secured between the substrate 30 in the active region and a control gate (not shown) to be formed through a subsequent process to prevent leakage current.

이후에는, 도면에 도시하진 않았지만, 일반적인 플래시 메모리 소자 제조기술에 따라 전체 구조 상부에 유전체막 및 콘트롤 게이트를 형성한다.Subsequently, although not shown in the drawings, a dielectric film and a control gate are formed over the entire structure according to a general flash memory device manufacturing technique.

본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail in the preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, it 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, 다음과 같은 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the following effects are obtained.

첫째, 본 발명에 의하면 보이드가 발생된 소자분리막의 유효높이를 제어하기 이전에 미리 보이드를 매립하는 별도의 소자분리막을 형성함으로써, 소자분리막의 유효높이를 제어하기 위한 식각공정시 보이드가 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이웃하는 액티브 간 쇼트를 방지할 수 있다.First, according to the present invention, by forming a separate device isolation layer that fills voids in advance before controlling the effective height of the device isolation film in which voids are generated, the voids are exposed to the outside during an etching process for controlling the effective height of the device isolation film. Can be prevented. Therefore, shorts between neighboring actives can be prevented.

둘째, 본 발명에 의하면 상기와 같이 보이드를 매립하는 소자분리막의 형성을 통해 소자분리막의 유효높이를 제어하기 위한 식각공정시 보이드가 외부로 노출되는 것을 방지하여 액티브 영역의 기판과 후속으로 형성될 콘트롤 게이트 간의 일정 간격을 확보할 수 있다. 이를 통해, 소자의 누설전류 발생을 방지할 수 있다.Second, according to the present invention, by forming the device isolation layer filling the voids as described above, during the etching process for controlling the effective height of the device isolation layer, the voids are prevented from being exposed to the outside, thereby controlling the substrate to be formed subsequently with the active region. A certain distance between the gates can be secured. Through this, leakage current generation of the device can be prevented.

Claims (12)

기판 상에 게이트 절연막, 게이트 전극용 도전막 및 패드 질화막을 형성하는 단계;Forming a gate insulating film, a conductive film for the gate electrode, and a pad nitride film on the substrate; 상기 패드 질화막, 도전막, 게이트 절연막 및 기판의 일부를 식각하여 트렌치를 형성하는 단계;Etching a portion of the pad nitride film, the conductive film, the gate insulating film, and the substrate to form a trench; 상기 트렌치 내에 매립된 소자분리막용 제1 절연막을 형성하는 단계;Forming a first insulating film for a device isolation layer embedded in the trench; 상기 제1 절연막을 리세스시켜 상기 제1 절연막 형성시 발생된 보이드를 외부로 노출시키는 단계;Recessing the first insulating layer to expose voids generated when the first insulating layer is formed; 상기 패드 질화막을 제거하는 단계;Removing the pad nitride film; 상기 보이드 내에 매립된 소자분리막용 제2 절연막을 형성하는 단계; 및Forming a second insulating film for a device isolation film embedded in the void; And 상기 제1 및 제2 절연막을 리세스시켜 소자분리막의 유효높이를 제어하는 단계Recessing the first and second insulating layers to control an effective height of the device isolation layer 를 포함하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.Nonvolatile memory device manufacturing method comprising a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 도전막과 상기 패드 질화막 사이에 버퍼 산화막을 형성하는 단계를 더 포함하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.And forming a buffer oxide film between the conductive film and the pad nitride film. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 절연막을 형성하기 전,Before forming the first insulating film, 상기 트렌치가 매립되도록 소자분리막용 제3 절연막을 증착하는 단계; 및Depositing a third insulating film for an isolation layer to fill the trench; And 상기 제3 절연막을 상기 게이트 절연막의 저부까지 리세스시키는 단계Recessing the third insulating film to the bottom of the gate insulating film 를 더 포함하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.Non-volatile memory device manufacturing method further comprising. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 제3 절연막은 스핀 온 절연막으로 형성하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.The third insulating film is a spin-on insulating film manufacturing method of a nonvolatile memory device. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 제2 절연막을 형성하는 단계는,Forming the second insulating film, 상기 보이드가 매립되도록 전체 구조 상에 상기 제2 절연막을 증착하는 단계; 및Depositing the second insulating film over the entire structure so that the voids are buried; And 화학적기계적연마 공정을 실시하여 상기 도전막 상의 상기 제1 및 제2 절연막을 제거하는 단계Performing a chemical mechanical polishing process to remove the first and second insulating films on the conductive film 를 포함하여 이루어지는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.Nonvolatile memory device manufacturing method comprising a. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 화학적기계적연마 공정은 상기 도전막에 대한 상기 제1 및 제2 절연막의 연마 선택비가 높은 슬러리를 이용하여 이루어지는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.The chemical mechanical polishing process is performed using a slurry having a high polishing selectivity of the first and second insulating films with respect to the conductive film. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 화학적기계적연마 공정은 상기 슬러리의 pH를 6~8로 조절하여 이루어지는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.The chemical mechanical polishing process is a non-volatile memory device manufacturing method made by adjusting the pH of the slurry to 6 ~ 8. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 도전막은 폴리실리콘으로 형성하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.The conductive film is formed of polysilicon. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제1 및 제2 절연막은 고밀도 플라즈마(high density plasma) 방식으로 증착되는 HDP USG(Un-doped Silicate Glass)막으로 형성하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.The first and second insulating layers are formed of an HDP USG (Un-doped Silicate Glass) film which is deposited by a high density plasma method. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 화학적기계적연마 공정시에는 상기 HDP USG막보다 상기 폴리실리콘에 대한 연마 속도가 느린 세리아를 연마제로 사용하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.In the chemical mechanical polishing process, ceria having a slower polishing rate with respect to the polysilicon than the HDP USG film is used as an abrasive. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 화학적기계적연마 공정은 상기 연마제에 대한 탈이온수(deionized water)의 희석비를 1:10~1:100으로 조절하여 이루어지는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.The chemical mechanical polishing process is a non-volatile memory device manufacturing method by adjusting the dilution ratio of the deionized water (deionized water) to the abrasive to 1:10 ~ 1: 100. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 제2 절연막을 리세스시키는 단계는, Recessing the second insulating film, 습식 또는 건식 식각공정을 실시하여 이루어지는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.A method of manufacturing a nonvolatile memory device by performing a wet or dry etching process.
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