KR20090013954A - Method for fabricating of nonvolatile memory device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비휘발성 메모리 소자에 관한 것으로, 특히 셀 영역의 불순물 주입시 로직 영역에 불순물이 주입되는 것 방지할 수 있는 비휘발성 메모리 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a nonvolatile memory device capable of preventing an impurity from being injected into a logic region during impurity injection into a cell region.
플래시 메모리는 전기적 데이터 고쳐쓰기가 가능한 일종의 PROM(Programable ROM)이다. 플래시 메모리는, 메모리 셀이 1개의 트랜지스터로 이루어져 셀 면적이 적은 반면 자외선으로 일괄 소거해야 하는 EPROM(Erasable PROM)과, 전기적 소거가 가능하지만 셀이 2개의 트랜지스터로 이루어져 셀 면적이 큰 단점을 지닌 EEPROM(Electrically Erasable PROM)의 조합하여, 1개의 트랜지스터로서 EPROM의 프로그램 입력 방법과 EEPROM의 소거 방법을 수행하도록 만든 소자이며, 그 정확한 명칭은 플래시 이이피롬(Flash EEPROM)이다. 이러한 플래시 메모리는 기억 정보가 전원이 꺼지더라도 없어지지 않으므로 비휘발성 메모리라 불리우며, 이 점에서 DRAM(Dynamic RAM)이나 SRAM(Static RAM) 등과 차이가 있다.Flash memory is a type of programmable ROM (PROM) that allows electrical data rewriting. Flash memory has an EPROM (Erasable PROM) in which a memory cell is composed of one transistor and has a small cell area but must be erased by UV light. In combination with (Electrically Erasable PROM), the device is made to perform the program input method of the EPROM and the erase method of the EEPROM as one transistor, and its exact name is Flash EEPROM. Such a flash memory is called a nonvolatile memory because the memory information does not disappear even when the power is turned off. In this regard, the flash memory is different from a DRAM (Dynamic RAM) and a Static RAM (SRAM).
플래시 메모리는 셀 어레이 체계에 따라, 비트 라인과 접지 사이에 셀이 병 렬로 배치된 NOR형 구조와, 직렬로 배치된 NAND형 구조로 나눌 수 있다. 병렬 구조인 NOR형 플래시 메모리는 읽기 동작을 수행할 때 고속 랜덤 액세스가 가능하므로 보통 휴대폰 부팅용으로 널리 사용되고 있으며, 직렬 구조인 NAND형 플래시 메모리는 읽기 속도는 느리지만 쓰기 속도가 빨라 보통 데이터 저장용에 적합하고 또한 소형화에 유리하다는 장점을 가지고 있다. Flash memory can be divided into NOR-type structures in which cells are arranged in parallel between bit lines and ground, and NAND-type structures arranged in series, according to a cell array scheme. NOR flash memory, which is a parallel structure, is widely used for booting a mobile phone because high-speed random access is possible when performing a read operation.NAND flash memory, which is a serial structure, is generally used for data storage because of a slow reading speed but a fast writing speed. It has a merit that it is suitable for the and suitable for miniaturization.
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 의한 비휘발성 메모리 소자의 제조공정을 나타낸 단면도들이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a nonvolatile memory device according to the prior art.
도 1a를 참조하면, 먼저 셀 영역(Cell area)과 로직 영역(Logic area)으로 정의되는 P형 반도체 기판(10)에 소자 분리막(19)을 형성한 후, 반도체 기판(10) 상에 터널 산화막(12a) 및 게이트 산화막(12b)을 형성한다. 이어서, 터널 산화막(12a) 상의 셀 영역 상에 플로팅 게이트(floating gate) 물질인 제 1 폴리 실리콘 물질을 증착한 후, 포토레지스트를 이용한 사진 및 식각 공정을 통해 제 1 폴리 실리콘막(14)을 형성한다. 이어, 제 1 폴리 실리콘막(14) 상에 후속 공정에서 증착되는 컨트롤 게이트(control gate)와 절연시키기 위한 유전체막으로 ONO(Oxide/Nitride/Oxide)막(16)을 증착한 후, ONO막(16)을 포함한 반도체 기판(10) 전면에 컨트롤 게이트 물질인 제 2 폴리 실리콘막(18)을 증착한다. Referring to FIG. 1A, a
도 1b를 참조하면, 제 2 폴리실리콘 물질(18) 상에 포토레지스트를 이용한 사진 및 식각 공정으로 셀 영역 상에 복수의 플로팅 게이트(14a)와, 복수의 플로팅 게이트(14a) 상부에 ONO막(16)과 컨트롤 게이트(19)가 적층되어 형성된다. Referring to FIG. 1B, a plurality of
이어서, 도 1c와 같이 로직 영역 상의 제 2 폴리 실리콘막(18)을 사진 및 식 각 공정을 통해 패터닝하여 적층된 게이트 절연막 및 로직 게이트(21)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the
도 1d를 참조하면, 복수의 로직 게이트(21)를 포함한 기판(10) 전면에 포토레지스트 물질을 얇게 도포한 후, 사진 및 식각 공정을 통해 소자 분리막 영역(5)이 노출되도록 형성한다. 이어서, 불순물을 이용하여 소자 분리막 영역(5)이 노출된 반도체 기판(10) 하부에 공통 소스 영역(24)을 형성한다.Referring to FIG. 1D, a thin photoresist material is applied to the entire surface of the
이때, 얇게 형성된 포토레지스트 물질이 도포된 로직 영역내에 불순물로 인해 원치 않는 N형 불순물 영역이 형성됨으로써, 공정 마진 부족 및 생산성 저하의 문제점이 발생한다. 또한, 이를 방지하기 위해 포토레지스트 물질을 두껍게 형성하면 이후 포토레지스트 물질 제거시 소자 분리막 영역에 포토레지스트 잔여물이 남게 되는 문제점이 발생하게 된다. At this time, an unwanted N-type impurity region is formed due to impurities in the logic region to which the thinly formed photoresist material is applied, thereby causing a problem of insufficient process margin and productivity. In addition, if the photoresist material is thickly formed to prevent this, a problem arises in that the photoresist residue remains in the device isolation layer area when the photoresist material is subsequently removed.
상기와 같은 문제점을 위하여, 본 발명은 비휘발성 메모리 소자에 있어서 셀 영역의 불순물 주입시 로직 영역에 불순물이 주입되는 것을 방지할 수 있는 비휘발성 메모리 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method of manufacturing a nonvolatile memory device capable of preventing impurities from being injected into a logic region when impurity is injected into a cell region.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조방법은 셀 영역과 로직 영역으로 정의되는 반도체 기판 상에 소자분리막을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판 전면에 산화막을 형성한 후, 상기 셀 영역 상에 플로팅 게이트용 폴리 실리콘막 및 유전체막을 순차적으로 형성하는 단계와, 상 기 플로팅 게이트용 폴리 실리콘막 및 유전체막을 포함하는 상기 반도체 기판 상에 컨트롤 게이트용 폴리 실리콘막을 형성하는 단계와, 상기 셀 영역 상의 산화막, 플로팅 게이트용 폴리 실리콘막, 유전체막 및 컨트롤 게이트용 폴리 실리콘막을 패터닝하여, 적층된 산화막, 플로팅 게이트, 유전체막 및 컨트롤 게이트를 동일 패턴으로 형성하는 단계와, 상기 셀 영역 상의 상기 소자분리막이 노출되도록 포토레지스트층을 형성하는 단계와, 에칭 공정을 통해 상기 소자 분리막을 제거한 후, 임플란트 공정을 수행하여 상기 소자 분리막에 공통 소스 영역을 형성하는 단계와, 상기 로직 영역상의 상기 산화막 및 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막을 패터닝하여 적층된 산화막 및 로직 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to the present invention comprises the steps of forming an isolation layer on a semiconductor substrate defined by a cell region and a logic region, and after forming an oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate And sequentially forming a floating gate polysilicon film and a dielectric film on the cell region, and forming a control gate polysilicon film on the semiconductor substrate including the floating gate polysilicon film and a dielectric film. Patterning the oxide film, the floating gate polysilicon film, the dielectric film, and the control gate polysilicon film on the cell region to form a stacked oxide film, the floating gate, the dielectric film, and the control gate in the same pattern; Forming a photoresist layer to expose the device isolation film on the substrate And removing the device isolation layer through an etching process, forming a common source region in the device isolation layer by performing an implant process, and patterning the oxide layer and the polysilicon layer for the control gate on the logic region to form a stacked oxide layer. And forming a logic gate.
본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다. The manufacturing method of the nonvolatile memory device according to the present invention has the following effects.
첫째, 플로팅 게이트를 포함하는 반도체 기판 상에 포토레지스트층의 두께를 얇게 형성함으로써, 노광량이 작아도 되므로 포토 공정의 생산성이 향상되며 또한, 반도체 소자의 미세 선폭 형성이 가능하게 된다.First, by forming a thin thickness of the photoresist layer on the semiconductor substrate including the floating gate, the exposure amount may be small, so that the productivity of the photo process is improved and the fine line width of the semiconductor element can be formed.
둘째, 포토레지스트층이 얇게 형성됨으로써, 해상력을 증가시킬 수 있다. Second, since the photoresist layer is thinly formed, resolution can be increased.
셋째, 소자 분리막 영역에 공통 소스/드레인을 형성시킴으로써, 셀 영역이 차지하는 면적을 줄일 수 있다. Third, by forming a common source / drain in the device isolation region, the area occupied by the cell region can be reduced.
넷째, 로직 영역 전면에 폴리실리콘막이 형성되어 있으므로, 추후 임플란트 공정시 불순물에 의한 영향을 받지 않아 로직 영역의 기판에 불순물이 주입되는 것 을 방지할 수 있다. Fourth, since the polysilicon film is formed on the entire logic region, it is possible to prevent impurities from being injected into the substrate of the logic region since the polysilicon film is not affected by the impurities during the subsequent implant process.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 2D.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조공정을 나타낸 단면도들이다.2A through 2D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a nonvolatile memory device according to the present invention.
도 2a를 참조하면, 먼저 셀 영역(Cell area)과 로직 영역(Logic area)으로 정의되는 P형 반도체 기판(100)상에 통상의 로코스(LOCOS) 또는 얕은 트렌치 소자분리(Shallow Trench Isolation; STI)를 통한 소자 분리 공정으로 소자 분리막(109)을 형성한 후, 셀 영역 상에 750℃~900℃의 온도범위에서 건식 또는 습식 산화 방식을 이용하여 터널 산화막(112a)과, 로직 영역 상에 게이트 산화막(112b)을 형성한다. 터널 산화막(112a) 및 게이트 산화막(112b)은 동시에 형성되거나, 각 영역 상에 별도로 두께가 달리 형성될 수도 있다. Referring to FIG. 2A, first, a conventional LOCOS or shallow trench isolation (STI) is formed on a P-
이어서, 터널 산화막(112a) 및 게이트 산화막(112b)을 포함한 반도체 기판(100) 전면에 플로팅 게이트(floating gate) 물질인 폴리 실리콘 물질을 증착한 후, 포토레지스트를 이용한 사진 및 식각 공정을 통해 셀 영역에 제 1 폴리 실리콘막(114)을 형성한다. Subsequently, a polysilicon material, which is a floating gate material, is deposited on the entire surface of the
제 1 폴리 실리콘막(114)은 500 내지 2000Å 정도의 두께로 형성할 수 있으며, SiH4 또는 Si2H6와 PH3 가스를 이용하여 LP-CVD(Low Pressure-Chemical Vapor Deposition) 방법으로 80 내지 620℃ 정도의 온도와 0.1 내지 3 Torr 정도의 압력 조건에서 형성할 수 있다.The
이어, 제 1 폴리 실리콘막(114) 상에 후속 공정에서 증착되는 컨트롤 게이트(control gate)와 절연시키기 위한 유전체막으로 ONO(Oxide/Nitride/Oxide)막(116)을 증착한 후, ONO막(116)이 포토레지스트를 이용한 사진 및 식각 공정을 통해 셀 영역에만 남도록 선택적으로 제거한다. 이어, ONO막(116)을 포함한 반도체 기판(100) 전면에 폴리 실리콘 물질로 제 2 폴리 실리콘막(118)을 형성한다. Subsequently, an ONO (Oxide / Nitride / Oxide)
도 2b를 참조하면, 제 2 폴리 실리콘막(118)을 포함한 반도체 기판(100) 전면에 포토레지스트를 이용한 사진 및 식각 공정으로 로직 영역 전면에는 순차적으로 적층된 게이트 산화막(112b) 및 제 2 폴리 실리콘막(118)이 남게되고, 이와 동시에 셀 영역 상에는 순차적으로 적층된 터널 산화막(112a), 플로팅 게이트(114a), ONO막(116) 및 컨트롤 게이트(119)가 동일 패턴으로 형성된다. Referring to FIG. 2B, the
도 2c를 참조하면, 복수의 플로팅 게이트(114a)와 로직 게이트(118a)가 형성된 반도체 기판(100) 전면에 포토레지스트층(200)을 형성한 후, 사진 및 식각 공정을 통해 소자 분리막이 노출되도록 선택적으로 제거한다. 여기서, 포토레지스트층(200)은 0.6 내지 0.8㎛의 얇은 두께로 형성되며, 이로 인해 해상력은 종래에 비해 0.26 내지 0.29㎛ 까지 증가시킬 수 있게 된다.Referring to FIG. 2C, after the
이어서, 자기 정렬 소스(Self Aligned Source; SAS)영역을 형성하기 위해 소자 분리막(109) 영역이 노출된 포토레지스트층(200) 상에 반응성 이온 식각(Reacting Ion Etching; RIE) 공정을 수행하여 소자 분리막(109)을 제거한 후, 반도체 기판(100)에 공통 소스 및 드레인 영역(도시하지 않음)을 형성하기 위한 임플란트 공정을 실시하여 소자 분리막(109) 하부 및 측면에 공통 소스 영역(124)을 형성한다. 여기서, 임플란트 공정은 핫케리어 발생을 많게 하기 위하여 N형 불순물을 이용하여 진행하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 임플란트 공정은 1×1014 내지 1×1015 농도의 As의 불순물을 20~40KeV의 에너지로 실시하는 것을 특징으로 한다. Subsequently, a device isolation layer is formed by performing a reactive ion etching (RIE) process on the
이때, 로직 영역 전면에는 로직 게이트 물질인 제 2 폴리 실리콘막(118)이 형성되어 있으므로, 추후 임플란트 공정시 불순물에 의한 영향을 받지 않아 로직 영역 내에 불순물이 주입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제 2 폴리 실리콘막(118)을 포함한 반도체 기판(100) 상에 포토레지스트층(200)을 얇게 형성함으로써 반도체 소자의 미세 선폭 형성이 가능하게 된다.In this case, since the
여기서, 반도체 기판(100)이 N형일 경우, 상기 방법과 대조적으로 P형 불순물을 이용하여 임플란트 공정을 실시할 수도 있다. In this case, when the
이어서, 도 2d와 같이, 제 2 폴리 실리콘막(118)을 포함한 반도체 기판(100)상에 얇게 형성된 포토레지스트층(200)을 제거한다. 이어, 포토레지스트를 이용한 사진 및 식각 공정을 통해 로직 영역 상에 적층된 게이트 산화막(112b) 및 로직 게이트(122)를 동일 패턴으로 형성한다. Next, as shown in FIG. 2D, the
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치 환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.On the other hand, the present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, it is possible that various substitutions, modifications and changes within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in Esau.
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 의한 비휘발성 메모리 소자의 제조공정을 나타낸 단면도들.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a nonvolatile memory device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조공정을 나타낸 단면도들.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a nonvolatile memory device according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 반도체 기판 112 : 터널 산화막100 semiconductor substrate 112 tunnel oxide film
114a : 플로팅 게이트 116 : ONO막114a: Floating gate 116: ONO film
120 : 컨트롤 게이트 124 : 공통 소스 영역120: control gate 124: common source region
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |