KR20090075953A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 패턴 밀도(Pattern Dencity)가 낮은 지역에서의 EFH(Effective Field Height)가 낮아짐에 따라 발생하는 소자의 신뢰성을 저하시키는 문제를 해소할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, a semiconductor device capable of solving the problem of lowering the reliability of a device generated as the effective field height (EFH) is lowered in a region having a low pattern density. It relates to a method for producing.
반도체 소자 중에서 플래시 메모리 소자는 셀 영역(Cell Region) 및 주변회로 영역(Peripheral Circuit Region)을 포함할 수 있다. 셀 영역은 다수의 메모리 셀(Cell)들 및 선택 트랜지스터(Select Transistor)들을 포함하고, 주변회로 영역은 다수의 고전압 및 저전압 트랜지스터들을 포함한다.Among the semiconductor devices, a flash memory device may include a cell region and a peripheral circuit region. The cell region includes a plurality of memory cells and select transistors, and the peripheral circuit region includes a plurality of high voltage and low voltage transistors.
일반적으로, 셀 영역은 주변회로 영역에 비해 패턴 밀도(Pattern Density)가 높은데, 이는 데이터가 저장되는 다수의 메모리 셀들이 조밀하게 밀집되어 있기 때문이다. 반면에, 주변회로 영역의 트랜지스터들은 전압(Voltage)을 인가하는 역할을 하는 등 셀 영역의 소자들보다 높은 전압을 사용하기 때문에 트랜지스터의 폭이 메모리 셀에 비하여 넓으며, 트랜지스터들 간의 간격 또한 셀 영역보다 넓다. 이러한 패턴 밀도 차이에 의하여, 소자 분리를 위한 절연막을 형성한 후 평탄화 공정 을 실시하면 셀 영역과 주변회로 영역 간의 연마 속도에 차이가 발생할 수 있다. 즉, 주변회로 영역보다 패턴의 밀도가 조밀한 셀 영역에서의 연마 속도는 주변 영역보다 느리다.In general, the cell region has a higher pattern density than the peripheral circuit region because a plurality of memory cells in which data is stored are densely packed. On the other hand, since transistors in the peripheral circuit region use a higher voltage than elements in the cell region, such as applying a voltage, the width of the transistor is wider than that of the memory cell. Wider Due to the difference in pattern density, if the planarization process is performed after forming the insulating film for device isolation, a difference in polishing rate between the cell region and the peripheral circuit region may occur. That is, the polishing rate in the cell region where the density of the pattern is denser than the peripheral circuit region is slower than the peripheral region.
한편, 셀 영역을 기준으로 셀 영역은 리얼 셀 패턴 영역(Real Cell Pattern Region) 및 리얼 셀 패턴 영역 가장자리의 더미 셀 패턴 영역(Dummy Cell Pattern Region)을 포함한다. 이때, 더미 셀 패턴 영역에 리얼 셀 패턴 영역과의 패턴 밀도 차이를 감소시키기 위하여 더미 패턴들이 형성될 수 있다. 즉, 더미 패턴들이 형성된 더미 셀 패턴 영역은 리얼 셀 패턴 영역에 비해 활성 영역의 스페이스(Space)가 넓게 형성되며 이에 따라 소자분리 영역의 스페이스 또한 넓게 형성될 수 있다. 이러한 더미 패턴들이 형성된 더미 셀 패턴 영역과 리얼 셀 패턴들이 형성된 리얼 셀 패턴 영역의 소자 분리막에 대해 EFH(Effective Field Height)를 조절하기 위한 식각 공정을 진행하면 소자분리 영역의 스페이스가 넓게 형성되는 더미 셀 패턴 영역의 소자 분리막에 디싱(Dishing) 현상이 발생하여 리얼 셀 패턴 영역에 비해 EFH가 낮아질 수 있다.The cell region may include a real cell pattern region and a dummy cell pattern region at an edge of the real cell pattern region. In this case, dummy patterns may be formed in the dummy cell pattern region to reduce a difference in pattern density from the real cell pattern region. That is, in the dummy cell pattern region in which the dummy patterns are formed, a space of the active region is wider than that of the real cell pattern region, and thus, a space of the device isolation region may also be wider. When the etching process for adjusting the effective field height (EFH) is performed on the dummy cell pattern region in which the dummy patterns are formed and the device isolation layer in the real cell pattern region in which the real cell patterns are formed, a dummy cell having a large space in the device isolation region is formed. Since dishing occurs in the device isolation layer of the pattern region, the EFH may be lower than that of the real cell pattern region.
즉, 더미 셀 패턴 영역에 형성된 패턴들이 비록 더미 패턴들일지라도 이러한더미 패턴들이 리얼 셀 패턴 영역에 형성된 리얼 셀 패턴들과 콘트롤 게이트를 공유하기 때문에, 전술한 바와 같이 더미 셀 패턴 영역의 EFH가 낮아져서 컨트롤 게이트와 기판의 활성 영역 간의 거리가 가까워짐에 따라 컨트롤 게이트와 웰(Well)에 위크 포인트(Weak Point) 부분이 존재하게 되면 이러한 위크 포인트 부분에서 캐패시턴스(Capacitance)가 증가하여 바이어스 드롭(Bias Drop) 및 누설(Leakage) 현상의 발생으로 인하여 컨트롤 게이트에 바이어스(Bias)가 인가되는 모든 동작 예컨대, 프로그램(Program), 소거(Erase), 독출(Read) 동작에서 문제가 발생할 수 있다.That is, even though the patterns formed in the dummy cell pattern region are dummy patterns, since the dummy patterns share a control gate with the real cell patterns formed in the real cell pattern region, the EFH of the dummy cell pattern region is lowered as described above. As the distance between the gate and the active region of the substrate becomes closer, the presence of a weak point in the control gate and the well increases the capacitance at the weak point, resulting in a bias drop and Due to the leakage phenomenon, a problem may occur in all operations in which a bias is applied to the control gate, for example, a program, erase, and read operation.
또한, 더미 셀 패턴 영역의 EFH가 낮아지면서 리얼 셀 패턴 영역과 더미 셀 패턴 영역 간의 EFH의 변동(Variation)이 커지게 되면 플로팅 게이트에서의 커플링 비(Coupling Ratio)의 변동이 커져 셀 분포를 크게 하거나 위크 포인트를 통해 페일(Fail)을 유발하여 셀 특성을 열화시키는 문제가 발생한다.In addition, when the EFH of the dummy cell pattern region decreases and the variation of the EFH between the real cell pattern region and the dummy cell pattern region increases, the variation of the coupling ratio in the floating gate increases, thereby greatly increasing the cell distribution. In addition, a problem occurs that causes cell failure by causing a fail through the weak point.
전술한 문제를 해결하기 위해 본 발명은, 패턴 밀도(Pattern Dencity)가 낮은 셀 가장자리 영역에서의 EFH(Effective Field Height)가 낮아짐에 따라 발생하는 소자의 신뢰성을 저하시키는 문제를 해소할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the above-described problem, the present invention can solve the problem of lowering the reliability of the device caused by the low effective field height (EFH) in the cell edge region having a low pattern density. An object of the present invention is to provide a method for preparing the same.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 리얼 셀 패턴 영역 및 더미 셀 패턴 영역을 포함하며 활성 영역에는 터널 절연막 및 제1 도전막이 형성되고, 소자분리 영역에는 소자 분리막이 형성된 반도체 기판이 제공되는 단계; 상기 소자 분리막을 포함하는 상기 제1 도전막 상부에 유전체막 및 제2 도전막을 형성하는 단계; 및 상기 더미 셀 패턴 영역의 상기 제2 도전막을 제거하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate including a real cell pattern region and a dummy cell pattern region, a tunnel insulating layer and a first conductive layer are formed in an active region, and a device substrate is formed in an element isolation region. ; Forming a dielectric film and a second conductive film on the first conductive film including the device isolation film; And removing the second conductive layer in the dummy cell pattern region.
본 발명에서, 상기 더미 셀 패턴 영역의 상기 제2 도전막을 제거하면서 상기 리얼 셀 패턴 영역의 게이트를 패터닝한다.In the present invention, the gate of the real cell pattern region is patterned while the second conductive layer of the dummy cell pattern region is removed.
본 발명에서, 상기 더미 셀 패턴 영역에 형성되는 소자 분리막의 폭이 상기 리얼 셀 패턴 영역에 형성되는 소자 분리막의 폭보다 넓다.In the present invention, the width of the device isolation layer formed in the dummy cell pattern region is wider than the width of the device isolation layer formed in the real cell pattern region.
본 발명에 따르면, 플래시 메모리 소자의 적층 게이트 패턴 형성 시 위크 포인트가 존재하는 부분을 제외한 영역 즉, 리얼 셀 패턴 영역에만 콘트롤 게이트 물질을 형성하여 워드 라인(WL)을 형성함으로써, 더미 셀 패턴 영역의 EFH가 낮아져 서 리얼 셀 패턴 영역과 더미 셀 패턴 영역 간의 EFH의 변동(Variation)이 커짐에 따라 발생되는 문제를 억제하여 위크 포인트 문제를 방지할 수 있다. 이에 따라 전반적인 셀의 동작을 개선할 수 있어 셀의 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, a word line WL is formed by forming a control gate material only in a region excluding a portion where a weak point exists, that is, in a real cell pattern region, when forming a stacked gate pattern of a flash memory device. As the EFH is lowered, a problem caused by the variation of the EFH between the real cell pattern region and the dummy cell pattern region is increased, thereby preventing the weak point problem. Accordingly, the overall cell operation can be improved, thereby improving cell reliability and yield.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 자세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.Descriptions of technical contents that are well known in the art to which the present invention pertains and are not directly related to the present invention will be omitted. This is to more clearly communicate without obscure the subject matter of the present invention by omitting unnecessary description.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 리얼 셀 패턴 영역(A) 및 더미 셀 패턴 영역(B)을 포함하며 활성 영역에는 터널 절연막(112) 및 제1 도전막(114)이 형성되고, 소자분리 영역에는 소자 분리막(116)이 형성된 반도체 기판(110)이 제공된다. 이때, 리얼 셀 패턴 영역(A)에는 실제 데이터가 저장된 메모리 셀들이 형성된다.Referring to FIG. 1, a
이하, 반도체 기판(110)이 제공되는 단계를 간략하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the steps in which the
반도체 기판(110)상에 터널 절연막(112) 및 제1 도전막(114)을 순차적으로 형성한다. 터널 절연막(112)은 산화막으로 형성되며, 제1 도전막은 플로팅 게이트용 폴리실리콘막으로 형성된다. The
이어서, 제1 도전막(114) 상에 소자 분리 마스크(미도시)를 형성한 후, 소자 분리 마스크 상부에 노광 및 현상 공정을 실시하여 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 이러한 감광막 패턴에 따라 소자 분리 마스크를 패터닝하여 소자 분리 마스크 패턴(미도시)을 형성할 수 있다. 이후, 감광막 패턴을 제거한 후, 소자 분리 마스크 패턴에 따라 식각 공정을 실시하여 제1 도전막(114) 및 터널 절연막(112)을 형성하고, 반도체 기판(110)의 일부를 제거하여 트렌치(미도시)를 형성한다. 이로써, 리얼 셀 패턴 영역(A) 및 더미 셀 패턴 영역(B)의 소자 분리 영역에 트렌치가 형성되며, 리얼 셀 패턴 영역(A)에는 다수의 메모리 셀들이 포함되므로 더미 셀 패턴 영역(B)에 비하여 트렌치의 패턴 밀도가 조밀해질 수 있다.Subsequently, after the device isolation mask (not shown) is formed on the first
이어서, 트렌치 형성 시 발생된 식각 손상을 완화하기 위하여 산화 공정을 실시하여 트렌치의 측벽 및 저면에 월 산화막(미도시)을 형성할 수 있다. 또한, 월 산화막을 포함하는 트렌치의 측벽 및 저면에 고밀도 플라즈마 산화막(High Density Plasma oxide, HDP)을 이용하여 라이너 절연막(미도시)을 형성할 수 있다. 이러한 라이너 절연막은 터널 절연막(112)과 후속으로 소자분리 영역에 형성될 절연막과의 접촉을 최대한 억제시킬 수 있는 기능을 포함할 수 있다.Subsequently, in order to alleviate the etching damage generated during the trench formation, an oxidation process may be performed to form a wall oxide film (not shown) on the sidewalls and the bottom of the trench. In addition, a liner insulating layer (not shown) may be formed on the sidewalls and the bottom of the trench including the wall oxide layer using high density plasma oxide (HDP). The liner insulating layer may include a function capable of maximally suppressing contact between the
이어서, 트렌치가 채워지도록 반도체 기판(110)상에 절연막(미도시)을 형성한다. 이때, 절연막은 SOG(Spin On Glass)막을 이용한 코팅(Coating) 방식으로 형성될 수 있다. 이후, 트렌치가 형성된 영역에만 절연막이 잔류되도록 절연막에 대해 통상의 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 실시하여 소자 분리막(116)을 형성한다.Next, an insulating film (not shown) is formed on the
이어서, 전술한 바와 같은 결과물에 소자 분리막(116)의 EFH(Effective Field Height)를 조절하기 위하여 건식 또는 습식 방법을 이용한 식각 공정을 실시한다. 이때, 리얼 셀 패턴 영역(A)과 더미 셀 패턴 영역(B) 간에 패턴 밀도 차이에 따른 식각률의 차이 즉, 로딩 효과(Loading Effect)에 의해 EFH의 변동(Variation)이 커져서 더미 셀 패턴 영역(B)의 EFH가 낮아질 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 후속 공정 시 이러한 더미 셀 패턴 영역(B)의 EFH가 낮아지는 문제가 개선될 수 있다.Subsequently, an etching process using a dry or wet method is performed on the resultant as described above to adjust the effective field height (EFH) of the
이어서, 제1 도전막(114)의 표면을 포함하는 반도체 기판(110) 전체구조 상부에 유전체막(118)을 형성한다. 유전체막(118)은 ONO(Oxide/Nitride/Oxide)막으로 이루어질 수 있다. 이후, 유전체막(118)을 포함하는 반도체 기판(110)상에 제2도전막(120)을 형성한다. 제2 도전막(120)은 컨트롤 게이트용 폴리실리콘막과 금속막의 적층 구조로 형성될 수 있다. 여기서, 상기의 EFH를 조절하기 위한 식각 공정 시 리얼 셀패턴 영역(A)과 더미 셀 패턴 영역(B) 간의 패턴 밀도 차이에 따른 식각률 차이에 의해 EFH의 변동이 커져서 더미 셀 패턴 영역(B)의 EFH가 낮아진 상태이므로, 더미 셀 패턴 영역(B)에서의 제2 도전막(120) 및 반도체 기판(110)의 활성 영역 간의 거리가 가까워져 제2 도전막과 웰(Well) 간의 위크 포인트(Weak Point)가 존재할 수 있다.Subsequently, a
따라서, 본 발명에서는, 전술한 바와 같은 위크 포인트가 존재하는 부분에서의 캐패시턴스(Capacitance) 증가로 인하여 셀 특성이 열화되는 문제를 방지하기 위해 이러한 위크 포인트가 존재하는 영역을 제외한 영역 즉, 리얼 셀 패턴 영역(A)에만 워드 라인(Ward Line)을 형성한다.Accordingly, in the present invention, in order to prevent a problem in which cell characteristics deteriorate due to an increase in capacitance in a portion where the weak point exists as described above, an area excluding the area where the weak point exists, that is, a real cell pattern. A word line is formed only in the region A. FIG.
즉, 리얼 셀 패턴 영역(A)에만 워드 라인(WL)을 형성하기 위하여 전술한 바와 같은 결과물에서, 더미 셀 패턴 영역(B)의 제2 도전막(120) 및 유전체막(118)을 제거한다. 이때, 더미 셀 패턴 영역(B)의 제2 도전막(120) 및 유전체막(118)을 제거하면서 리얼 셀 패턴 영역(A)의 게이트를 패터닝한다. 즉, 리얼 셀 패턴 영역(A)의 제2 도전막(120) 및 유전체막(118)을 패터닝할 수 있다. 이로써, 리얼 셀 패턴 영역(A)에만 제2 도전막이(120) (즉, 워드 라인)이 잔류됨에 따라 위크 포인트 문제를 방지할 수 있다.That is, in order to form the word line WL only in the real cell pattern region A, the second
다음으로, 도 2는 도 1의 상부에서 본 평면도이다. 즉, 도 1은 도 2의 A-A' 방향으로 자른 단면도이다. Next, FIG. 2 is a plan view seen from the top of FIG. 1. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2.
종래에는 워드 라인(120)이 더미 셀 패턴 영역(B)까지 길게 형성되었으나, 본 발명에서는 워드 라인(120)이 리얼 셀 패턴 영역(A)에만 형성되므로 짧아진다. 이때, 짧아진 워드 라인(120)과 외부 회로와의 연결은 금속 배선을 기존보다 길게 형성함으로써 가능해지며 그 결과, 소자의 동작상 변화없이 위크 포인트 문제를 해소할 수 있다. Conventionally, although the
결과적으로, 이러한 위크 포인트 문제가 존재하는 부분을 제외한 영역 즉, 리얼 셀 패턴 영역(A)에만 워드 라인을 형성함으로써 위크 포인트 문제를 미연에 방지할 수 있으며 이에 따라, 전반적인 셀의 동작을 개선할 수 있어 셀의 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있다.As a result, the word line can be prevented in advance by forming a word line only in an area except the portion where the weak point problem exists, that is, the real cell pattern area A, thereby improving overall cell operation. This can improve the reliability and yield of the cell.
지금까지 본 발명의 구체적인 구현예를 도면을 참조로 설명하였지만 이것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이고 발명의 기술적 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 정하여지며, 도면을 참조로 설명한 구현예는 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에서 얼마든지 변형하거나 수정할 수 있다.Although specific embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, this is intended to be easily understood by those skilled in the art and is not intended to limit the technical scope of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention is determined by the matters described in the claims, and the embodiments described with reference to the drawings may be modified or modified as much as possible within the technical spirit and scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 상부에서 본 평면도이다.FIG. 2 is a plan view seen from the top of FIG. 1.
110 : 반도체 기판 112 : 터널 절연막110
114 : 제1 도전막 116 : 소자 분리막114: first conductive film 116: device isolation film
118 : 유전체막 120 : 제2 도전막, 워드 라인118
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KR1020080001615A KR20090075953A (en) | 2008-01-07 | 2008-01-07 | Method for manufacturing semiconductor device |
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KR (1) | KR20090075953A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113312870A (en) * | 2021-04-02 | 2021-08-27 | 长江先进存储产业创新中心有限责任公司 | Redundancy filling method |
-
2008
- 2008-01-07 KR KR1020080001615A patent/KR20090075953A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113312870A (en) * | 2021-04-02 | 2021-08-27 | 长江先进存储产业创新中心有限责任公司 | Redundancy filling method |
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