KR20090118375A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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KR20090118375A
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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a semiconductor device is provided to prevent resistance reduction of a gate line by forming a metal film through a damascene method after a gate pattering process. CONSTITUTION: A gate insulation film(102) and gate lines are formed on a top part of a semiconductor substrate(100). An insulation film(112) is formed between the gate lines. A groove is formed by lowering a height of the gate lines. A metal film is filled inside the groove. The gate lines comprise a first conductive film, a dielectric film, and a second conductive film.

Description

반도체 소자의 제조 방법{Method of manufacturing semiconductor device}Method of manufacturing semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 게이트 라인의 식각 손상 또는 이온주입 공정에 대한 표면 손상을 방지하기 위한 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 more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device for preventing surface damage to an etching process or an ion implantation process of a gate line.

반도체 소자는 데이터가 저장되는 메모리 셀 및 구동전압을 전달하는 스위치용 트랜지스터를 포함한다. 플래시 소자를 예를 들어 설명하면 다음과 같다.The semiconductor device includes a memory cell in which data is stored and a switch transistor for transferring a driving voltage. An example of a flash device is as follows.

플래시 소자는 데이터가 저장되는 셀 영역 및 구동전압을 전달하는 주변회로 영역을 포함한다. 셀 영역은 다수개의 스트링(string)으로 이루어지는데, 각각의 스트링은 메모리 셀 및 셀렉트 트랜지스터를 포함한다. 주변회로 영역은 다수개의 스위치용 트랜지스터를 포함한다. 메모리 셀은 워드라인과 전기적으로 연결되며, 셀렉트 트랜지스터는 셀렉트 라인과 전기적으로 연결된다. 또한, 주변회로 영역의 트랜지스터는 구동 전압의 레벨에 따라 고전압 또는 저전압 게이트 라인과 전기적으로 연결된다.The flash device includes a cell area in which data is stored and a peripheral circuit area in which a driving voltage is transferred. The cell region consists of a plurality of strings, each string including a memory cell and a select transistor. The peripheral circuit area includes a plurality of switching transistors. The memory cell is electrically connected to the word line, and the select transistor is electrically connected to the select line. In addition, the transistors in the peripheral circuit region are electrically connected to the high voltage or low voltage gate lines according to the level of the driving voltage.

일반적으로, 플래시 소자는 다음과 같은 순서로 제조할 수 있다.Generally, flash devices can be manufactured in the following order.

반도체 기판의 상부에 게이트 라인용 적층막들을 형성한다. 예를 들면, 적층막들은 게이트 절연막, 플로팅 게이트용 제1 도전막, 유전체막, 캡핑막, 콘트롤 게이트용 제2 도전막 및 금속막을 적층하여 형성할 수 있다. 이어서, 게이트 라인의 패턴에 따라 패터닝 공정을 실시하여 워드라인, 셀렉트 라인 및 고전압(또는, 저전압 게이트 라인)을 형성한 후, 이온주입 공정을 실시하여 접합영역을 형성할 수 있다.The stacked layers for the gate line are formed on the semiconductor substrate. For example, the stacked films may be formed by stacking a gate insulating film, a first conductive film for a floating gate, a dielectric film, a capping film, a second conductive film for a control gate, and a metal film. Subsequently, the word line, the select line, and the high voltage (or low voltage gate line) may be formed by patterning according to the pattern of the gate line, and then an ion implantation process may be performed to form the junction region.

한편, 상기와 같은 제조 방법의 경우, 게이트 라인의 상부에 형성된 금속막은 식각 공정 또는 이온주입 공정에 노출되는 면적에 비례하여 손상되는 면적이 증가할 수 있다. 이에 따라, 게이트 라인(워드라인, 셀렉트 라인 및 고전압(또는, 저전압) 게이트 라인)의 저항이 증가할 수 있으며, 이로 인해, 반도체 소자의 전기적 특성이 저하될 수 있고, 신뢰성 또한 낮아질 수 있다.Meanwhile, in the manufacturing method as described above, the area of the metal film formed on the gate line may be increased in proportion to the area exposed to the etching process or the ion implantation process. Accordingly, the resistance of the gate lines (word lines, select lines, and high voltage (or low voltage) gate lines) may increase, thereby lowering electrical characteristics of the semiconductor device and lowering reliability.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 게이트 라인에 형성하는 금속막을 게이트 패터닝 공정 이후에 다마신 방법으로 형성함으로써 게이트 라인의 저항 감소를 방지할 수 있다. The problem to be solved by the present invention, by forming a metal film formed on the gate line by a damascene method after the gate patterning process, it is possible to prevent the reduction of the resistance of the gate line.

본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 반도체 기판의 상부에 게이트 절연막 및 게이트 라인들을 형성한다. 게이트 라인들의 사이에 절연막을 형성한다. 게이트 라인들의 높이를 낮추어 홈을 형성한다. 홈의 내부에 금속막을 채우는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법으로 이루어진다.In the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure, a gate insulating layer and gate lines are formed on the semiconductor substrate. An insulating film is formed between the gate lines. The height of the gate lines is lowered to form grooves. It is made of a semiconductor device manufacturing method comprising the step of filling a metal film inside the groove.

게이트 라인들은 제1 도전막, 유전체막 및 제2 도전막으로 형성하며, 제2 도전막은 후속 형성할 금속막의 두께만큼 더 두껍게 형성한다. The gate lines are formed of the first conductive film, the dielectric film, and the second conductive film, and the second conductive film is formed thicker by the thickness of the metal film to be subsequently formed.

게이트 라인들 사이의 반도체 기판에 접합영역을 형성하는 단계를 더 포함한다. The method may further include forming a junction region in the semiconductor substrate between the gate lines.

금속막을 채우는 단계 이후에, 절연막을 식각하여 게이트 라인의 측벽에 스페이서를 잔류한다.After filling the metal film, the insulating film is etched to leave spacers on the sidewall of the gate line.

스페이서로 잔류시키기 위한 식각 공정을 실시하고, 이온주입 공정을 실시하는 단계를 더 포함한다.Performing an etching process for remaining as a spacer, and performing an ion implantation process.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 반도체 기판 상 에 게이트 절연막, 제1 도전막, 유전체막 및 제2 도전막이 적층된 게이트 패턴을 형성한다. 제2 도전막, 유전체막 및 제1 도전막을 순차적으로 패터닝하여 제2 도전패턴, 유전체 패턴 및 제1 도전패턴을 형성한다. 노출된 게이트 절연막의 상부에 절연막을 형성한다. 제2 도전패턴의 높이를 낮추어 홈을 형성한다. 홈의 내부에 금속막을 채우는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법으로 이루어진다.In a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, a gate pattern in which a gate insulating film, a first conductive film, a dielectric film, and a second conductive film are stacked is formed on a semiconductor substrate. The second conductive film, the dielectric film, and the first conductive film are sequentially patterned to form a second conductive pattern, a dielectric pattern, and a first conductive pattern. An insulating film is formed on the exposed gate insulating film. The height of the second conductive pattern is lowered to form grooves. It is made of a semiconductor device manufacturing method comprising the step of filling a metal film inside the groove.

제2 도전막은 최종적으로 형성할 콘트롤 게이트의 두께에 금속막의 두께만큼 더 두껍게 형성한다. The second conductive film is formed thicker than the thickness of the metal film in the thickness of the control gate to be finally formed.

절연막을 형성하는 단계는, 제1 도전패턴, 유전체 패턴 및 제2 도전패턴의 사이를 채우되 제2 도전패턴이 덮이도록 절연막을 형성하고, 제2 도전패턴이 드러나도록 평탄화 공정을 실시하는 단계를 포함한다. The forming of the insulating film may include filling the gap between the first conductive pattern, the dielectric pattern, and the second conductive pattern, forming the insulating film to cover the second conductive pattern, and performing a planarization process to expose the second conductive pattern. Include.

제2 도전패턴, 유전체 패턴 및 제1 도전패턴을 형성한 후, 이온주입 공정을 실시하여 반도체 기판에 접합영역을 형성하는 단계를 더 포함한다. After forming the second conductive pattern, the dielectric pattern, and the first conductive pattern, the method may further include forming a junction region on the semiconductor substrate by performing an ion implantation process.

금속막을 채우는 단계 이후에, 금속막 및 절연막의 상부에 보호막을 형성한다. 절연막을 식각하여 게이트 패턴의 측벽에 스페이서를 형성한다. 스페이서, 노출된 금속막 및 노출된 게이트 절연막의 표면을 따라 식각 정지막을 형성하는 단계를 더 포함한다. 보호막은 산화막으로 형성한다. After the filling of the metal film, a protective film is formed on the metal film and the insulating film. The insulating layer is etched to form spacers on the sidewalls of the gate pattern. And forming an etch stop layer along surfaces of the spacers, the exposed metal film, and the exposed gate insulating film. The protective film is formed of an oxide film.

식각 정지막을 형성하는 단계 이전에, 접합영역의 전기적 특성을 향상시키기 위한 이온주입 공정을 실시하는 단계를 더 포함하며, 유전체막 및 제2 도전막의 사이에 캡핑막을 형성하는 단계를 더 포함한다.Prior to forming the etch stop layer, the method may further include performing an ion implantation process to improve electrical characteristics of the junction region, and further comprising forming a capping layer between the dielectric layer and the second conductive layer.

본 발명은, 게이트 라인에 형성하는 금속막을 게이트 패터닝 공정 이후에 다마신 방법으로 형성함으로써 게이트 라인의 식각 손상 및 이온주입 공정에 대한 표면 손상을 감소시킬 수 있다. 이로써, 반도체 소자에 포함되는 게이트 라인의 저항 감소를 방지할 수 있으며, 이에 따라 반도체 소자의 신뢰도를 개선할 수 있다.According to the present invention, the metal film formed on the gate line is formed by the damascene method after the gate patterning process, thereby reducing the etching damage and the surface damage of the ion implantation process. As a result, a decrease in resistance of the gate line included in the semiconductor device can be prevented, thereby improving the reliability of the semiconductor device.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

도 1a를 참조하면, 플래시 소자를 예를 들어 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 1A, a flash device is described as follows.

웰(well)이 형성된 반도체 기판(100)의 상부에 게이트 라인용 적층막을 형성한다. 예를 들면, 반도체 기판(100)의 상부에 게이트 절연막(102), 플로팅 게이트용 제1 도전막(104)을 형성한다. 게이트 절연막(102)은 산화막으로 형성할 수 있으며, 제1 도전막(104)은 폴리실리콘막으로 형성할 수 있다. 도면의 단면에는 도시되지 않았지만, 제1 도전막(104)의 상부에 소자분리 마스크 패턴(미도시)을 형성한 후, 소자분리 마스크 패턴(미도시)에 따라 식각 공정을 실시하여 반도체 기판(100)에 트렌치를 형성한다. 트렌치의 내부에 소자 분리막(미도시)을 채운다.A stack film for a gate line is formed on the semiconductor substrate 100 on which wells are formed. For example, a gate insulating film 102 and a floating conductive first conductive film 104 are formed on the semiconductor substrate 100. The gate insulating film 102 may be formed of an oxide film, and the first conductive film 104 may be formed of a polysilicon film. Although not shown in the cross-sectional view of the drawing, after forming the device isolation mask pattern (not shown) on the upper portion of the first conductive film 104, the semiconductor substrate 100 by performing an etching process in accordance with the device isolation mask pattern (not shown) To form a trench. An isolation layer (not shown) is filled in the trench.

이어서, 제1 도전막(104) 및 소자 분리막(미도시)의 표면을 따라 유전체막(106) 및 캡핑막(108)을 형성한다. 또는, 캡핑막(108)의 형성 공정은 생략할 수도 있다. 도면에서는 캡핑막(108)을 형성할 경우를 예를 들어 설명하도록 한다. 캡핑막(108)의 상부에 유전체막 콘택홀(ONC)을 형성하기 위한 하드 마스크 패턴(미도시)을 형성하고, 하드 마스크 패턴(미도시)에 따라 캡핑막(108) 및 유전체막(106)을 식각하여 제1 도전막(104)을 노출시키는 유전체막 콘택홀(ONC)을 형성한다. 하드 마스크 패턴(미도시)을 제거한다. 이때, 유전체막 콘택홀(ONC)은 셀렉트 라인 및 고전압(또는, 저전압) 게이트 라인이 형성될 영역에 형성한다.Subsequently, the dielectric film 106 and the capping film 108 are formed along the surfaces of the first conductive film 104 and the device isolation film (not shown). Alternatively, the process of forming the capping film 108 may be omitted. In the drawing, the capping film 108 will be described as an example. A hard mask pattern (not shown) for forming a dielectric film contact hole (ONC) is formed on the capping film 108, and the capping film 108 and the dielectric film 106 are formed according to the hard mask pattern (not shown). Is etched to form a dielectric film contact hole ONC exposing the first conductive film 104. The hard mask pattern (not shown) is removed. In this case, the dielectric film contact hole ONC is formed in the region where the select line and the high voltage (or low voltage) gate line are to be formed.

이어서, 캡핑막(108) 및 노출된 제1 도전막(104)의 상부에 콘트롤 게이트용 제2 도전막(110)을 형성한다. 제2 도전막(110)은 폴리실리콘막으로 형성할 수 있다. 특히, 제2 도전막(110)은 후속 실시할 다마신 공정을 위하여 최종적으로 형성될 콘트롤 게이트의 두께(T1)보다 더 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제2 도전막(110)은 최종적으로 형성할 두께(T1)에 후속 형성할 게이트 라인용 금속막의 두께(T2)만큼 더 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. Subsequently, the second conductive layer 110 for the control gate is formed on the capping layer 108 and the exposed first conductive layer 104. The second conductive film 110 may be formed of a polysilicon film. In particular, the second conductive layer 110 is preferably formed thicker than the thickness T1 of the control gate to be finally formed for the damascene process to be performed later. For example, the second conductive film 110 may be formed to be thicker than the thickness T1 of the gate line metal film to be formed subsequently to the thickness T1 to be finally formed.

도 1b를 참조하면, 제2 도전막(도 1a의 110)의 상부에 게이트 라인용 패턴(WL, SSL, DSL 및 HVN)을 갖는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 포토레지스트 패턴(미도시)에 따라 식각 공정을 실시하여 제2 도전패턴(110a), 캡핑패턴(108a), 유전체 패턴(106a) 및 제2 도전패턴(104a)을 형성한다. 이로써, 워드라 인(WL), 소스 셀렉트 라인(SSL), 드레인 셀렉트 라인(DSL) 및 고전압 게이트 라인(HVN)용 패턴을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 1B, a photoresist pattern (not shown) having gate line patterns WL, SSL, DSL, and HVN is formed on the second conductive layer 110 (in FIG. 1A). An etching process is performed according to the photoresist pattern (not shown) to form the second conductive pattern 110a, the capping pattern 108a, the dielectric pattern 106a, and the second conductive pattern 104a. As a result, patterns for the word line WL, the source select line SSL, the drain select line DSL, and the high voltage gate line HVN can be formed.

이어서, 셀 영역 및 주변회로 영역의 워드라인(WL), 소스 셀렉트 라인(SSL), 드레인 셀렉트 라인(DSL) 및 고전압 게이트 라인(HVN)용 패턴의 사이로 노출된 반도체 기판(100)에 이온주입 공정을 실시하여 접합영역(100a)을 형성한다. 구체적으로 설명하면, 워드라인(WL), 소스 셀렉트 라인(SSL), 드레인 셀렉트 라인(DSL), 고전압 게이트 라인(HVN)용 패턴 및 노출된 게이트 절연막(102)의 상부에 접합영역(100a)이 노출된 마스크 패턴(미도시)을 형성한다. 마스크 패턴(미도시)에 따라 이온주입 공정을 실시하여 접합영역(100a)을 형성한다. 마스크 패턴(미도시)을 제거한다. 이때, 패터닝 되지 않고 노출된 게이트 절연막(102)은, 이온주입 공정 시 반도체 기판(100)이 받는 스트레스(stress)를 감소시켜 줄 수 있다.Subsequently, an ion implantation process is performed on the semiconductor substrate 100 exposed between the pattern for the word line WL, the source select line SSL, the drain select line DSL, and the high voltage gate line HVN in the cell region and the peripheral circuit region. Is performed to form the junction region 100a. Specifically, the junction region 100a is formed on the word line WL, the source select line SSL, the drain select line DSL, the high voltage gate line HVN, and the exposed gate insulating layer 102. An exposed mask pattern (not shown) is formed. An ion implantation process is performed according to a mask pattern (not shown) to form the junction region 100a. The mask pattern (not shown) is removed. In this case, the gate insulating layer 102 that is not patterned and exposed may reduce stress that the semiconductor substrate 100 receives during the ion implantation process.

도 1c를 참조하면, 게이트 절연막(102)의 상부에 층간 절연막(112)을 형성한다. 층간 절연막(112)은 산화막으로 형성할 수 있다. 층간 절연막(112)은 워드라인(WL), 소스 셀렉트 라인(SSL), 드레인 셀렉트 라인(DSL) 및 고전압 게이트 라인(HVN)용 패턴의 사이를 충분히 채우기 위하여 제2 도전패턴(110a)의 상부가 모두 덮이도록 형성하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 1C, an interlayer insulating layer 112 is formed on the gate insulating layer 102. The interlayer insulating film 112 may be formed of an oxide film. The interlayer insulating layer 112 has an upper portion of the second conductive pattern 110a so as to sufficiently fill the space between the word line WL, the source select line SSL, the drain select line DSL, and the high voltage gate line HVN. It is preferable to form so that it may cover all.

이어서, 제2 도전패턴(110a)이 드러나도록 평탄화 공정을 실시한다. 평탄화 공정은 화학적기계적연마(chemical mechanical polishing; CMP)공정으로 실시할 수 있다.Next, a planarization process is performed to expose the second conductive pattern 110a. The planarization process may be performed by a chemical mechanical polishing (CMP) process.

도 1d를 참조하면, 다마신(damascene) 방법으로 노출된 제2 도전패턴(110a) 의 높이를 낮추기 위한 식각 공정을 실시한다. 식각 공정은 건식식각 공정으로 실시할 수 있다. 예를 들면, 식각 공정은 층간 절연막(112)보다 제2 도전패턴(110a)에 대한 식각 속도가 빠른 조건으로 실시할 수 있다. 식각 공정은 전면식각 공정으로 실시하거나, 게이트 패터닝용 마스크 패턴을 사용하여 실시할 수도 있다. 식각 공정을 실시하여 후속 금속막을 형성할 홈(또는, 트렌치; H)을 형성한다. 이로써, 제2 도전패턴(110a)의 잔류 두께(T1)는 최종적인 콘트롤 게이트의 두께가 되며, 홈(H)의 깊이(T2)는 후속 형성할 금속막의 두께가 된다. Referring to FIG. 1D, an etching process for lowering the height of the second conductive pattern 110a exposed by the damascene method is performed. The etching process may be performed by a dry etching process. For example, the etching process may be performed under the condition that the etching rate of the second conductive pattern 110a is higher than that of the interlayer insulating layer 112. The etching process may be performed by a front surface etching process or by using a mask pattern for gate patterning. An etching process is performed to form grooves (or trenches H) for forming subsequent metal films. As a result, the remaining thickness T1 of the second conductive pattern 110a becomes the thickness of the final control gate, and the depth T2 of the groove H becomes the thickness of the metal film to be subsequently formed.

도 1e를 참조하면, 홈(H)의 내부에 게이트 라인용 금속막(114)을 채운다. 구체적으로 설명하면, 금속막(114)은 홈(H)의 내부를 충분히 채우기 위하여 층간 절연막(112)의 상부가 덮이도록 형성하는 것이 바람직하다. 이어서, 층간 절연막(112)이 드러나도록 평탄화 공정을 실시한다. 이처럼, 다마신 방법으로 금속막(114)을 형성함으로써 금속막(114)을 직접 패터닝하지 않으므로 금속막(114)의 표면 손상을 감소시킬 수 있다. Referring to FIG. 1E, the gate line metal film 114 is filled in the groove H. Specifically, it is preferable that the metal film 114 is formed to cover the upper portion of the interlayer insulating film 112 so as to fill the inside of the groove H sufficiently. Next, a planarization process is performed to expose the interlayer insulating film 112. As such, since the metal film 114 is formed by the damascene method, since the metal film 114 is not directly patterned, surface damage of the metal film 114 can be reduced.

도 1f를 참조하면, 금속막(114) 및 층간 절연막(112)의 상부에 금속막(114)을 보호하기 위한 보호막(116)을 형성할 수 있다. 또는, 보호막(116)을 형성하는 단계를 생략할 수도 있지만, 후속 층간 절연막(112)을 스페이서로 형성하기 위한 식각 공정 시 보호막(116)을 보호하기 위하여 실시하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 1F, a passivation layer 116 for protecting the metal layer 114 may be formed on the metal layer 114 and the interlayer insulating layer 112. Alternatively, the step of forming the passivation layer 116 may be omitted, but it is preferable to perform the passivation layer 116 to protect the passivation layer 116 during the etching process for forming the subsequent interlayer insulating layer 112 as a spacer.

도 1g를 참조하면, 층간 절연막(도 1f의 112)을 스페이서(112a)로 형성하기 위한 식각 공정을 실시한다. 구체적으로 설명하면, 식각 공정은 건식 식각 공정으로 실시하는 것이 바람직하다. 이때, 워드라인(WL) 사이의 간격 및 워드라인(WL)과 이웃한 소스(또는, 드레인) 셀렉트 라인(SSL 또는 DSL) 간의 간격은 집적도의 증가로 인하여 좁기 때문에 층간 절연막(도 1f의 112)의 식각 속도가 느리다. 한편, 드레인 셀렉트 라인(DSL) 및 고전압(또는, 저전압) 게이트 라인(HVN) 간의 간격은 워드라인(WL) 간의 간격보다 넓기 때문에 식각 속도가 더 빠르게 진행된다. 드레인(또는, 소스) 셀렉트 라인(DSL 또는 SSL)의 측벽과 고전압(또는, 저전압) 게이트 라인(HVN)의 측벽에 층간 절연막(도 1f의 112)의 일부가 잔류하여 스페이서(112a)가 된다. 스페이서(112a)를 형성한 후, 셀 영역 또는 주변회로 영역에 접합영역(100a)의 전기적 특성을 향상시키기 위한 이온주입 공정을 더 실시할 수 있다.Referring to FIG. 1G, an etching process for forming the interlayer insulating film 112 of FIG. 1F as the spacer 112a is performed. Specifically, it is preferable to perform the etching process by a dry etching process. At this time, the interval between the word line WL and the interval between the word line WL and the neighboring source (or drain) select line SSL or DSL are narrow due to the increase in the degree of integration. Etching speed is slow. On the other hand, since the gap between the drain select line DSL and the high voltage (or low voltage) gate line HVN is wider than the gap between the word lines WL, the etching speed is faster. A portion of the interlayer insulating film 112 of FIG. 1F remains on the sidewall of the drain (or source) select line DSL or SSL and the sidewall of the high voltage (or low voltage) gate line HVN to form a spacer 112a. After the spacer 112a is formed, an ion implantation process may be further performed to improve the electrical characteristics of the junction region 100a in the cell region or the peripheral circuit region.

이어서, 스페이서(112a), 금속막(114) 및 게이트 절연막(102)의 표면을 따라 후속 콘택 홀(contact hole)의 형성 공정 시 사용할 식각 정지막(118)을 형성한다. 식각 정지막(118)은 질화막으로 형성할 수 있다. Subsequently, an etch stop layer 118 is formed along the surfaces of the spacer 112a, the metal layer 114, and the gate insulating layer 102 to be used in a subsequent process of forming a contact hole. The etch stop layer 118 may be formed of a nitride layer.

상술한 바와 같이, 다마신 방법으로 금속막을 형성함으로써 금속막의 패터닝 공정을 생략할 수 있기 때문에 금속막의 표면 손상을 감소시켜 저항 증가를 방지할 수 있다. 또한, 후속 실시하는 이온주입 공정 시 플라즈마에 의한 손상을 억제할 수 있으므로 워드라인(WL), 소스 셀렉트 라인(SSL), 드레인 셀렉트 라인(DSL) 및 고전압 게이트 라인(HVN)의 전기적 특성 열화를 방지할 수 있다. 이로써, 반도체 소자의 신뢰도를 개선할 수 있다. As described above, since the patterning process of the metal film can be omitted by forming the metal film by the damascene method, the surface damage of the metal film can be reduced to prevent the increase in resistance. In addition, since damage caused by plasma can be suppressed in a subsequent ion implantation process, the electrical characteristics of the word line WL, the source select line SSL, the drain select line DSL, and the high voltage gate line HVN are prevented. can do. As a result, the reliability of the semiconductor device can be improved.

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.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

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

100 : 반도체 기판 102 : 게이트 절연막100 semiconductor substrate 102 gate insulating film

104 : 제1 도전막 106 : 유전체막104: first conductive film 106: dielectric film

108 : 캡핑막 110 : 제2 도전막108: capping film 110: second conductive film

112 : 층간 절연막 112a : 스페이서112: interlayer insulating film 112a: spacer

114 : 금속막 116 : 보호막114: metal film 116: protective film

118 : 식각 정지막118: etching stop film

Claims (13)

반도체 기판의 상부에 게이트 절연막 및 게이트 라인들을 형성하는 단계;Forming a gate insulating film and gate lines on the semiconductor substrate; 상기 게이트 라인들의 사이에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film between the gate lines; 상기 게이트 라인들의 높이를 낮추어 홈을 형성하는 단계; 및Lowering the height of the gate lines to form grooves; And 상기 홈의 내부에 금속막을 채우는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.The method of manufacturing a semiconductor device comprising the step of filling a metal film inside the groove. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 라인들은 제1 도전막, 유전체막 및 제2 도전막으로 형성하는 반도체 소자의 제조 방법.The gate lines are formed of a first conductive film, a dielectric film and a second conductive film. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제2 도전막은 후속 형성할 상기 금속막의 두께만큼 더 두껍게 형성하는 반도체 소자의 제조 방법.And the second conductive film is formed thicker by the thickness of the metal film to be subsequently formed. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 라인들 사이의 상기 반도체 기판에 접합영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.And forming a junction region in the semiconductor substrate between the gate lines. 제 1 항에 있어서, 상기 금속막을 채우는 단계 이후에,The method of claim 1, wherein after the filling of the metal film, 상기 절연막을 식각하여 상기 게이트 라인의 측벽에 스페이서를 잔류시키는 단계; 및Etching the insulating film to leave spacers on sidewalls of the gate line; And 이온주입 공정을 실시하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.A method of manufacturing a semiconductor device further comprising the step of performing an ion implantation process. 반도체 기판 상에 게이트 절연막, 제1 도전막, 유전체막 및 제2 도전막이 적층된 게이트 패턴을 형성하는 단계;Forming a gate pattern on which a gate insulating film, a first conductive film, a dielectric film, and a second conductive film are stacked on a semiconductor substrate; 상기 제2 도전막, 상기 유전체막 및 상기 제1 도전막을 순차적으로 패터닝하여 제2 도전패턴, 유전체 패턴 및 제1 도전패턴을 형성하는 단계;Sequentially patterning the second conductive film, the dielectric film, and the first conductive film to form a second conductive pattern, a dielectric pattern, and a first conductive pattern; 노출된 상기 게이트 절연막의 상부에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on the exposed gate insulating film; 상기 제2 도전패턴의 높이를 낮추어 홈을 형성하는 단계; 및Lowering the height of the second conductive pattern to form a groove; And 상기 홈의 내부에 금속막을 채우는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.The method of manufacturing a semiconductor device comprising the step of filling a metal film inside the groove. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제2 도전막은 최종적으로 형성할 콘트롤 게이트의 두께에 상기 금속막의 두께만큼 더 두껍게 형성하는 반도체 소자의 제조 방법.And the second conductive film is formed to be thicker than the thickness of the metal film in a thickness of a control gate to be finally formed. 제 6 항에 있어서, 상기 절연막을 형성하는 단계는,The method of claim 6, wherein the forming of the insulating film, 상기 제1 도전패턴, 유전체 패턴 및 제2 도전패턴의 사이를 채우되 상기 제2 도전패턴이 덮이도록 상기 절연막을 형성하는 단계; 및Forming the insulating layer between the first conductive pattern, the dielectric pattern, and the second conductive pattern to cover the second conductive pattern; And 상기 제2 도전패턴이 드러나도록 평탄화 공정을 실시하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.And performing a planarization process so that the second conductive pattern is exposed. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제2 도전패턴, 유전체 패턴 및 제1 도전패턴을 형성한 후,After forming the second conductive pattern, the dielectric pattern and the first conductive pattern, 이온주입 공정을 실시하여 상기 반도체 기판에 접합영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.And forming a junction region on the semiconductor substrate by performing an ion implantation process. 제 6 항에 있어서, 상기 금속막을 채우는 단계 이후에,The method of claim 6, wherein after the filling of the metal film, 상기 금속막 및 상기 층간 절연막의 상부에 보호막을 형성하는 단계;Forming a protective film on the metal film and the interlayer insulating film; 상기 절연막을 식각하여 상기 게이트 패턴 측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 및 Etching the insulating layer to form a spacer on sidewalls of the gate pattern; And 상기 스페이서, 노출된 상기 금속막 및 노출된 상기 게이트 절연막의 표면을 따라 식각 정지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.And forming an etch stop layer along surfaces of the spacers, the exposed metal layer, and the exposed gate insulating layer. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 보호막은 산화막으로 형성하는 반도체 소자의 제조 방법.The protective film is a semiconductor device manufacturing method of forming an oxide film. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 식각 정지막을 형성하는 단계 이전에, 접합영역의 전기적 특성을 향상시키기 위한 이온주입 공정을 실시하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.Prior to forming the etch stop layer, further comprising the step of performing an ion implantation process for improving the electrical characteristics of the junction region. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 유전체막 및 상기 제2 도전막의 사이에 캡핑막을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.And forming a capping film between the dielectric film and the second conductive film.
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