KR20100025719A - Method of manufacturing a flash memory device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플래시 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 트랜지스터의 접합 영역에 오믹 접촉을 형성하기 위한 포토 마스크 공정을 삭제할 수 있는 플래시 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a flash memory device, and more particularly to a method of manufacturing a flash memory device capable of eliminating a photo mask process for forming an ohmic contact in a junction region of a transistor.
최근 반도체 소자의 개발은 고집적화에 초점을 두어 진행되고 있다. 그 일환으로 고집적화가 유리하고 제조 단가가 저렴한 플래시 소자에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.Recently, the development of semiconductor devices has been focused on high integration. As a part of this, development of a flash device having high integration and low manufacturing cost has been actively conducted.
일반적으로, 플래시 소자는 데이터가 저장되는 다수의 메모리 셀들과 전압을 전달하는 트랜지스터들을 포함한다. 이들은 각각 격리되어 있지만, 일정 전압이 인가되면 반도체 기판의 접합 영역(junction)을 통하여 서로 연결되어 동작하게 된다. 이와 같은 접합 영역은 소스 접합 영역 및 드레인 접합 영역을 포함하며, 층간 절연막에 의해 전압이 인가되는 상부배선과 격리되어 있다. 이에 따라 접합 영역에 전압을 인가하기 위해서 접합 영역과 상부 배선 사이에 콘택 플러그를 형성한 다.In general, flash devices include a plurality of memory cells in which data is stored and transistors that carry voltages. They are isolated from each other, but when a predetermined voltage is applied, they are connected to each other through a junction region of the semiconductor substrate. This junction region includes a source junction region and a drain junction region, and is isolated from the upper wiring to which voltage is applied by the interlayer insulating film. Accordingly, a contact plug is formed between the junction region and the upper wiring to apply a voltage to the junction region.
이하, 일반적인 플래시 소자의 콘택 플러그 형성방법에 대해 간략히 설명한다. 먼저, 셀 영역 및 주변 영역을 포함하는 반도체 기판에 소자 분리막을 형성하고, 반도체 기판의 상부에 다수의 게이트 패턴을 형성한다. 이 후, 게이트 패턴 양측의 반도체 기판에 접합 영역을 형성한다. 이 때, 접합 영역을 형성하는 공정은 셀 영역의 접합 영역을 형성하는 공정, 주변 영역의 접합 영역을 형성하는 공정으로 구분된다. 주변 영역은 저전압 NMOS트랜지스터, 저전압 PMOS트랜지스터, 고전압 트랜지스터 영역을 포함하므로 주변 영역의 접합 영역을 형성하는 공정은 저전압 NMOS트랜지스터의 접합 영역, 저전압 PMOS트랜지스터의 접합 영역, 고전압 트랜지스터의 접합 영역을 형성하는 공정으로 구분되어 진행된다. 예를 들어 셀 접합 영역을 형성하는 공정은 셀 영역을 개구시키고 주변 영역을 차단하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정, 포토레지스트 패턴을 이온 주입 차단 마스크로 이용하여 셀 영역의 반도체 기판에 이온을 주입하는 공정, 포토레지스트 패턴을 제거하는 스트립 공정, 및 세정 공정을 포함하는 포토 마스크 공정을 실시함으로써 이루어진다. 저전압 NMOS트랜지스터의 접합 영역, 저전압 PMOS트랜지스터의 접합 영역, 및 고전압 트랜지스터의 접합 영역 또한, 셀 접합 영역을 형성하는 공정에서와 마찬가지로 각각의 포토 마스크 공정을 실시함으로써 이루어진다. 이어서, 층간 절연막을 식각하여 접합 영역을 노출시키는 콘택홀을 형성한다. 이 후, 셀 영역의 접합 영역과, NMOS트랜지스터의 접합영역을 노출시키는 콘택홀을 개구시키고, 이 외의 콘택홀을 차단하는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 개구된 콘택홀을 통해 셀 영역 의 소스 접합 영역과 NMOS트랜지스터의 접합영역의 표면에 이온을 주입하여 오믹 접촉(Ohmic contact)층을 형성한다. 오믹 접촉층 형성 후, 오믹 접촉층을 형성하기 위해 이온 주입차단 마스크로 이용된 포토레지스트 패턴을 스트립 공정으로 제거한 후, 세정 공정을 실시한다. 이 후, 콘택홀 내부 각각에 콘택 플러그를 형성하고, 절연막에 다마신 패턴을 형성하여 다마신 패턴 내부에 금속 배선을 형성하는 등의 인터커넥션(interconnection) 공정, 보호막 형성 공정 등의 후속 공정을 진행한다.Hereinafter, a method of forming a contact plug of a general flash device will be briefly described. First, an isolation layer is formed on a semiconductor substrate including a cell region and a peripheral region, and a plurality of gate patterns are formed on the semiconductor substrate. Thereafter, a junction region is formed in the semiconductor substrate on both sides of the gate pattern. At this time, the process of forming the junction region is divided into a process of forming a junction region of a cell region and a process of forming a junction region of a peripheral region. Since the peripheral region includes a low voltage NMOS transistor, a low voltage PMOS transistor, and a high voltage transistor region, the process of forming a junction region of the peripheral region is a process of forming a junction region of a low voltage NMOS transistor, a junction region of a low voltage PMOS transistor, and a junction region of a high voltage transistor. The process is divided into. For example, a process of forming a cell junction region may include forming a photoresist pattern that opens a cell region and blocks a peripheral region, and implants ions into a semiconductor substrate of the cell region using the photoresist pattern as an ion implantation blocking mask. The photomask process is performed by including the process, the strip process of removing a photoresist pattern, and a washing process. The junction region of the low voltage NMOS transistor, the junction region of the low voltage PMOS transistor, and the junction region of the high voltage transistor are also made by performing each photomask process as in the process of forming the cell junction region. Subsequently, the interlayer insulating film is etched to form a contact hole exposing the junction region. Thereafter, a contact hole for exposing the junction region of the cell region and the junction region of the NMOS transistor is opened to form a photoresist pattern for blocking other contact holes. An ohmic contact layer is formed by implanting ions into the source junction region of the cell region and the surface of the junction region of the NMOS transistor through the open contact hole. After the ohmic contact layer is formed, the photoresist pattern used as the ion implantation blocking mask to remove the ohmic contact layer is removed by a strip process, and then a cleaning process is performed. Thereafter, a contact plug is formed in each of the contact holes, a damascene pattern is formed in the insulating layer, and a subsequent process such as an interconnection process or a protective film formation process is performed, such as forming a metal wiring in the damascene pattern. do.
상기한 바와 같이 종래에는 오믹 접촉층을 형성하기 위해 이온 주입차단 마스크로 이용된 포토레지스트 패턴은 층간 절연막의 상부 뿐 아니라 PMOS 트랜지스터의 콘택홀의 내부에도 형성된다. 이 때, 층간 절연막의 상부에 형성된 포토레지스트 패턴보다 콘택홀의 내부에 형성된 포토레지스트 패턴이 두껍기 때문에 후속 스트립 공정에서 콘택홀 내부에 포토레지스트 패턴이 잔류할 수 있다. 이에 따라 포토레지스트 패턴이 잔류하는 콘택홀의 내부에 콘택 플러그를 형성하면, 콘택 플러그와 접합 영역 간의 접촉 저항의 특성을 확보하기 어려워진다. 또한, 세정 공정의 영향으로 콘택홀의 저면 및 측벽을 통해 노출된 부분이 손실되어 접촉 저항을 균일하게 제어하기 어려워지고, 더욱 심각하게는 이웃하는 콘택홀이 연결되어 후속에서 형성되는 콘택 플러그간에 브릿지가 발생할 수 있다. 이러한 문제점은 반도체 소자의 고집적화에 따라 콘택홀이 형성될 영역의 공간 및 콘택홀의 크기가 작아지면서 콘택홀의 종횡비(aspect ratio)가 증가하여 더 크게 부각되고 있다. As described above, the photoresist pattern conventionally used as the ion implantation blocking mask to form the ohmic contact layer is formed not only on the interlayer insulating film but also inside the contact hole of the PMOS transistor. At this time, since the photoresist pattern formed inside the contact hole is thicker than the photoresist pattern formed on the interlayer insulating layer, the photoresist pattern may remain inside the contact hole in a subsequent strip process. As a result, when the contact plug is formed inside the contact hole in which the photoresist pattern remains, it is difficult to secure the characteristics of the contact resistance between the contact plug and the junction region. In addition, due to the cleaning process, portions exposed through the bottom and sidewalls of the contact hole are lost, making it difficult to uniformly control the contact resistance, and more seriously, a bridge is formed between the contact plugs formed by connecting adjacent contact holes. May occur. This problem is more prominent because the aspect ratio of the contact hole increases as the space of the region where the contact hole is to be formed and the size of the contact hole become smaller due to the higher integration of the semiconductor device.
본 발명은 트랜지스터의 접합 영역에 오믹 접촉을 형성하기 위한 포토 마스크 공정을 삭제할 수 있는 플래시 메모리 소자의 제조방법을 제공함에 있다.The present invention provides a method of manufacturing a flash memory device capable of eliminating a photo mask process for forming an ohmic contact in a junction region of a transistor.
본 발명에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 방법은, PMOS 트랜지스터 영역 및 NMOS 트랜지스터 영역을 포함하는 반도체 기판의 상부에 게이트 절연막 및 게이트를 형성하는 단계, PMOS 트랜지스터 영역 및 NMOS 트랜지스터 영역에 각각 형성된 게이트 양측의 반도체 기판에 접합 영역을 형성하는 단계, 게이트 및 접합 영역이 형성된 반도체 기판의 상부에 층간 절연막을 형성하는 단계, 층간 절연막을 식각하여 접합 영역을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계, 및 블랭킷 이온 주입 공정으로 콘택홀을 통해 노출된 PMOS 트랜지스터 영역 및 NMOS 트랜지스터 영역에 포함된 접합 영역의 표면에 N타입 이온을 주입하여 오믹 접촉층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a flash memory device according to the present invention includes forming a gate insulating film and a gate on a semiconductor substrate including a PMOS transistor region and an NMOS transistor region, and semiconductors on both sides of the gate formed in the PMOS transistor region and the NMOS transistor region, respectively. Forming a junction region in the substrate, forming an interlayer insulating film over the semiconductor substrate on which the gate and the junction region are formed, forming a contact hole to expose the junction region by etching the interlayer insulating film, and blanket ion implantation Implanting N-type ions into the surface of the PMOS transistor region and the junction region included in the NMOS transistor region exposed through the contact hole to form an ohmic contact layer.
PMOS 트랜지스터 영역 및 NMOS 트랜지스터 영역에 각각 형성된 게이트 양측의 반도체 기판에 접합 영역을 형성하는 단계는 NMOS 트랜지스터 영역에 형성된 게이트 양측의 반도체 기판에 N타입 이온을 주입하는 단계, 및 PMOS 트랜지스터 영역에 형성된 게이트 양측의 반도체 기판에 P타입 이온을 주입하는 단계를 포함한다.Forming the junction regions in the semiconductor substrates on both sides of the gate formed in the PMOS transistor region and the NMOS transistor region, respectively, implanting N-type ions into the semiconductor substrates on both sides of the gate formed in the NMOS transistor region, and in both sides of the gate formed in the PMOS transistor region. Implanting P-type ions into the semiconductor substrate.
PMOS 트랜지스터 영역 및 NMOS 트랜지스터 영역에 각각 형성된 게이트 양측 의 반도체 기판에 접합 영역을 형성하는 단계는 게이트를 마스크로 PMOS 트랜지스터 영역 및 NMOS 트랜지스터 영역에 형성된 게이트 양측의 반도체 기판에 LDD(Lightly Doped Drain)영역을 형성하는 단계, 게이트 측벽에 스페이서를 형성하는 단계, NMOS 트랜지스터 영역에 형성된 게이트 및 스페이서를 마스크로 NMOS 트랜지스터 영역의 LDD영역에 N타입 이온을 주입하는 단계, 및 PMOS 트랜지스터 영역에 형성된 게이트 및 스페이서를 마스크로 PMOS 트랜지스터 영역의 LDD영역에 P타입 이온을 주입하는 단계를 포함한다.The step of forming a junction region on the semiconductor substrate on both sides of the gate formed in the PMOS transistor region and the NMOS transistor region respectively includes forming a lightly doped drain (LDD) region on the semiconductor substrate on both sides of the gate formed on the PMOS transistor region and the NMOS transistor region using the gate as a mask. Forming a spacer; forming a spacer on the gate sidewall; implanting N-type ions into the LDD region of the NMOS transistor region using the gate and spacer formed in the NMOS transistor region as a mask; and masking the gate and spacer formed in the PMOS transistor region. Implanting P-type ions into the LDD region of the PMOS transistor region.
P타입 이온을 주입하는 단계는 1.0E15 ions/㎠ 내지 8.0E15 ions/㎠의 도즈량의 P타입 이온을 10Kev 내지 40KeV의 이온 주입 에너지로 주입함으로써 실시한다.The step of implanting P-type ions is performed by implanting P-type ions having a dose of 1.0E15 ions / cm 2 to 8.0E15 ions / cm 2 with ion implantation energy of 10 Kev to 40 KeV.
P타입 이온을 주입하는 단계에서 P타입 이온을 포함하는 소스가스로 BF2를 이용한다.In the step of implanting the P-type ions BF 2 is used as the source gas containing the P-type ions.
오믹 접촉층을 형성하는 단계는 1.0E14 ions/㎠ 내지 1.0E15 ions/㎠의 도즈량의 N타입 이온을 5KeV 내지 20KeV의 이온 주입 에너지로 주입함으로써 실시한다.The step of forming the ohmic contact layer is performed by implanting N-type ions having a dose of 1.0E14 ions / cm 2 to 1.0E15 ions / cm 2 with ion implantation energy of 5KeV to 20KeV.
오믹 접촉층을 형성하는 단계에서 N타입 이온으로 비소(As)를 이용한다.Arsenic (As) is used as the N-type ion in the step of forming the ohmic contact layer.
본 발명은 PMOS 트랜지스터의 접합 영역에 주입되는 이온을 튜닝(tuning)함으로서, 후속 공정에서 NMOS 트랜지스터의 접합 영역의 표면에 오믹 접촉(ohmic contact)층을 형성하기 위해 N타입 블랭킷 이온 주입 공정을 실시하더라도 PMOS 트랜지스터의 접합 영역의 오믹 특성을 유지할 수 있다.The present invention tunes the ions implanted into the junction region of the PMOS transistor, so that an N-type blanket ion implantation process is performed to form an ohmic contact layer on the surface of the junction region of the NMOS transistor in a subsequent process. The ohmic characteristics of the junction region of the PMOS transistor can be maintained.
또한, 본 발명은 블랭킷 이온 주입 공정으로 NMOS 트랜지스터의 접합 영역 표면에 오믹 접촉층을 형성하므로 오믹 접촉층 형성을 위한 포토 마스크 공정을 삭제할 수 있다. In addition, since the ohmic contact layer is formed on the junction region surface of the NMOS transistor by a blanket ion implantation process, the photomask process for forming the ohmic contact layer can be eliminated.
이와 같이 본 발명은 하나의 포토 마스크 공정을 삭제할 수 있으므로 포토 마스크 공정 하나에 요구되는 노광 마스크, 스트립 공정, 세정 공정 등에 소요되는 제조 비용을 절감할 수 있다. 이와 더불어 본 발명은 공정 스텝 수를 감소시켜 공정을 단순화함으로써, TAT(Turn Around Time) 단축을 통해 생산성을 향상시킬 수 있고, 아울러 공정 수율을 향상시킬 수 있다.As such, the present invention can eliminate one photo mask process, thereby reducing the manufacturing cost required for an exposure mask, strip process, cleaning process, and the like required for one photo mask process. In addition, the present invention can simplify the process by reducing the number of process steps, it is possible to improve the productivity through the reduction of the TAT (Turn Around Time), and can also improve the process yield.
또한 본 발명은 콘택홀 형성 후, 오믹 접촉층 형성을 위한 포토 마스크 공정을 삭제할 수 있으므로 콘택홀 내부에 포토레지스트 패턴이 잔류하는 문제를 원천적으로 제거할 수 있으므로 콘택 저항 특성을 안정적으로 확보할 수 있다. 이와 더불어 본 발명은 콘택홀 형성 후, 오믹 접촉층 형성을 위한 포토 마스크 공정을 삭제할 수 있어서 포토 마스크 공정에 수반되는 세정 공정을 삭제할 수 있으므로 세정 공정으로부터 유발되는 접촉 저항을 불균일성, 및 콘택 플러그간 브릿지를 방지할 수 있다.In addition, since the present invention can eliminate the photomask process for forming the ohmic contact layer after forming the contact hole, the problem that the photoresist pattern remains in the contact hole can be eliminated at the source, thereby ensuring stable contact resistance characteristics. . In addition, the present invention can delete the photo mask process for forming the ohmic contact layer after forming the contact hole, thereby eliminating the cleaning process accompanying the photo mask process. Can be prevented.
상술한 효과들에 의해 본 발명은 제품 단가 하락 및 품질 향상을 통한 제품 경쟁력 확보가 가능하다.By the above-described effects, the present invention can secure product competitiveness by lowering product cost and improving quality.
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 1은 본 발명에 따른 플래시 메모리 소자의 콘택 플러그 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2a 내지 도 2e는 도 1의 순서에 따른 제조 방법을 도시한 단면도이다.1 is a flowchart illustrating a method for forming a contact plug of a flash memory device according to the present invention, and FIGS. 2A to 2E are cross-sectional views illustrating a manufacturing method according to the procedure of FIG. 1.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 셀 어레이 영역 및 주변 영역을 포함하는 반도체 기판(100) 상에 다수의 게이트들(CG, SG, LVNG, LVPG, HVG)을 형성한다(S11). 1 and 2A, a plurality of gates CG, SG, LVNG, LVPG, and HVG are formed on a
보다 상세히 하면, 셀 어레이 영역은 메모리 셀 영역 및 셀렉트 트랜지스터 영역을 포함하고, 주변 영역은 저전압 영역 및 고전압 영역을 포함한다. 또한 저전압 영역은 NMOS 트랜지스터 영역 및 PMOS 트랜지스터 영역을 포함한다. 메모리 셀 영역에는 셀 게이트(CG)를 형성하고, 셀렉트 트랜지스터 영역에는 셀렉트 게이트(SG)를 형성한다. 셀렉트 게이트(SG)는 소스 셀렉트 게이트와 드레인 셀렉트 게이트를 포함한다. 저전압 NMOS 트랜지스터 영역에는 저전압 NMOS 트랜지스터의 게이트(LVNG)를 형성하고, 저전압 PMOS 트랜지스터 영역에는 저전압 PMOS 트랜지스터의 게이트(LVPG)를 형성하고, 고전압 영역에는 고전압 트랜지스터의 게이트(HVG)를 형성한다. 각각의 게이트(CG, SG, LVNG, LVPG, HVG)는 게이트 절연막(102), 플로 팅 게이트용 제1 도전막(104), 유전체막(106) 및 컨트롤 게이트용 제2 도전막(108)이 적층된 구조로 형성된다. 고전압 영역에 형성된 게이트 절연막(102)은 다른 영역의 게이트 절연막(102)보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다. 또한 셀렉트 트랜지스터 영역 및 주변 영역에 형성된 게이트들(SG, LVNG, LVPG, HVG)에 포함된 유전체막(106)에는 제1 도전막(104)과 제2 도전막(108)을 전기적으로 연결시키기 위한 콘택홀이 더 형성된다.In more detail, the cell array region includes a memory cell region and a select transistor region, and the peripheral region includes a low voltage region and a high voltage region. The low voltage region also includes an NMOS transistor region and a PMOS transistor region. The cell gate CG is formed in the memory cell region, and the select gate SG is formed in the select transistor region. The select gate SG includes a source select gate and a drain select gate. The gate LVNG of the low voltage NMOS transistor is formed in the low voltage NMOS transistor region, the gate LVPG of the low voltage PMOS transistor is formed in the low voltage PMOS transistor region, and the gate HVG of the high voltage transistor is formed in the high voltage region. Each of the gates CG, SG, LVNG, LVPG, and HVG includes a gate
이하에서는 게이트들(CG, SG, LVNG, LVPG, HVG)의 형성방법 일례를 구체적으로 설명한다. 먼저, 메모리 셀 영역, 셀렉트 트랜지스터 영역, 저전압 영역 및 고전압 영역을 포함하는 반도체 기판(100)의 상부에 게이트 절연막(102) 및 제1 도전막(104)을 적층한 후, 제1 도전막(104)의 상부에 소자 분리 하드 마스크 패턴(미도시)을 형성한다. 여기서, 제1 도전막(104)은 폴리 실리콘을 이용하여 형성할 수 있다. 이 후, 소자 분리 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 제1 도전막(104), 게이트 절연막(102) 및 반도체 기판(100)을 식각한다. 이로써, 반도체 기판(100)의 소자 분리 영역에 트렌치(미도시)가 형성되고, 트렌치를 사이에 두고 분리된 반도체 기판(100)의 액티브 영역의 상부에는 게이트 절연막(102) 및 제1 도전막(104)이 남는다. 이 후, 산화막 등의 절연물로 트렌치를 매립하여 소자 분리막(미도시)을 형성한다. 이어서 소자 분리 하드 마스크 패턴을 제거하고, 소자 분리막 및 패터닝된 제1 도전막(104) 상에 유전체막(106)을 형성한다. 여기서, 유전체막(106)은 산화막/질화막/산화막이 적층된 구조로 형성될 수 있다. 이어서, 셀렉트 트랜지스터 영역 및 주변 영역의 게이트들(SG, LVNG, LVPG, HVG)이 형성될 부 분의 유전체막(106)을 식각하여 콘택홀을 형성하여 제1 도전막(104)을 노출시킨다. 콘택홀을 포함한 유전체막(106) 상에는 제2 도전막(108)을 적층한다. 제2 도전막(108)은 폴리 실리콘막으로 형성되거나, 폴리 실리콘막 및 금속막의 적층구조로 형성할 수 있다. 금속막은 반도체 소자의 고속(high speed) 동작을 위해 도입된 것으로서 텅스텐(W)을 이용하여 형성할 수 있다. 제2 도전막(108)의 상부에 게이트 하드 마스크 패턴을 형성한 후, 게이트 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용한 식각 공정을 제2 도전막(108), 유전체막(106) 및 제1 도전막(104)을 소자 분리막에 교차되는 방향으로 패터닝하여 게이트들(CG, SG, LVNG, LVPG, HVG)을 형성한다. Hereinafter, an example of a method of forming the gates CG, SG, LVNG, LVPG, and HVG will be described in detail. First, the
도 1 및 도 2b를 참조하면, 게이트들(CG, SG, LVNG, LVPG, HVG) 양측의 반도체 기판(100)에 접합 영역들(101a, 101b, 101c, 101d)을 형성한다(S12).1 and 2B,
보다 상세히 하면, 메모리 셀 영역 및 셀렉트 트랜지스터 영역에는 셀 접합 영역(101a)이 형성되고, NMOS트랜지스터 영역에는 저전압 NMOS 접합 영역(101b)이 형성되고, PMOS트랜지스터 영역에는 저전압 PMOS 접합 영역(101c)이 형성되고, 고전압 영역에는 고전압 접합 영역(101d)이 형성된다.More specifically, the
이하에서는 접합 영역들(101a, 101b, 101c, 101d)의 형성방법에 대해 상세히 설명한다. 먼저, 게이트들(CG, SG, LVNG, LVPG, HVG)이 형성된 반도체 기판(100)의 상부에 메모리 셀 영역 및 셀렉트 트랜지스터 영역을 개구시키며, 다른 영역들을 가리는 제1 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 이 후, 제1 포토레지스트 패턴, 셀 게이트(CG), 및 셀렉트 게이트(SG)를 마스크로 메모리 셀 영역 및 셀렉트 트랜지스터 영역의 반도체 기판(100)에 셀 접합(101a)을 형성한다. 셀 접합(101a)은 소스 및 드레인을 포함한다. 셀 접합(101a) 형성 후, 제1 포토레지스트 패턴을 스트립 공정으로 제거하고, 세정 공정을 실시한다. 이어서, 게이트들(CG, SG, LVNG, LVPG, HVG)이 형성된 반도체 기판(100)의 상부에 저전압 영역을 개구시키며, 다른 영역들을 가리는 제2 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 이 후, 제2 포토레지스트 패턴, 저전압 NMOS 트랜지스터의 게이트(LVNG), 및 저전압 PMOS 트랜지스터의 게이트(LVPG)를 마스크로 저전압 영역의 반도체 기판(100)에 제1 농도 접합영역(LDD(Lightly Doped Drain))을 형성한다. 제1 농도 접합 영역(LDD) 형성 후, 제2 포토레지스트 패턴을 스트립 공정으로 제거하고, 세정 공정을 실시한다. 이어서, 게이트들(CG, SG, LVNG, LVPG, HVG)이 형성된 반도체 기판(100)의 상부에 고전압 영역을 개구시키며, 다른 영역들을 가리는 제3 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 이 후, 제3 포토레지스트 패턴, 고전압 트랜지스터의 게이트(HVG)를 마스크로 고전압 접합 영역(101d)을 형성한다. 고전압 접합 영역(101d)은 DDD(Double Doped Drain) 구조로 형성할 수 있다. 고전압 접합 영역(101d) 형성 후, 제3 포토레지스트 패턴을 스트립 공정으로 제거하고, 세정 공정을 실시한다. 이 후, 게이트들(CG, SG, LVNG, LVPG, HVG)의 측벽에 스페이서(110)를 형성하고, 게이트들(CG, SG, LVNG, LVPG, HVG) 및 스페이서(110)가 형성된 반도체 기판(100)의 상부에 저전압 영역의 NMOS 트랜지스터 영역을 개구시키고, 다른 영역들은 가리는 제4 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 이 후, 제4 포토레지스트 패턴, 저전압 NMOS 트랜지스터의 게이트(LVNG), 및 스페이서(110)를 마스크로 제1 농도 접합영역(LDD)보 다 고농도의 N 타입 이온을 주입하여 N+영역(N+)을 형성한다. 이로써, 제1 농도의 접합 영역(LDD) 및 N+영역(N+)을 포함하는 저전압 NMOS 접합 영역(101b)이 형성된다. 저전압 NMOS 접합 영역(101b) 형성 후, 제4 포토레지스트 패턴을 스트립 공정으로 제거한 후, 세정 공정을 실시한다. 이 후, 게이트들(CG, SG, LVNG, LVPG, HVG) 및 스페이서(110)가 형성된 반도체 기판(100)의 상부에 저전압 영역의 PMOS 트랜지스터 영역을 개구시키고, 다른 영역들은 가리는 제5 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 이 후, 제5 포토레지스트 패턴, 저전압 PMOS 트랜지스터의 게이트(LVPG), 및 스페이서(110)를 마스크로 제1 농도 접합영역(LDD)보다 고농도의 P 타입 이온을 주입하여 P+영역(P+)을 형성한다. P타입 이온 주입시, 공정 조건은 후속 공정에서 NMOS트랜지스터의 오믹(Ohmic) 접촉층 형성을 위해 PMOS트랜지스터에도 주입되는 N타입 이온을 고려하여 튜닝(tuning)해야 한다. 즉, 후속 공정에서 NMOS트랜지스터의 오믹(Ohmic) 접촉층 형성을 위한 N타입 이온이 저전압 PMOS 접합 영역(101c)에 주입되더라도 저전압 PMOS 접합 영역(101c)의 오믹 접촉 특성이 유지될 수 있어야 한다. 이를 위하여 P타입 이온 주입 공정은 P타입 이온을 포함하는 BF2를 주입 소스로 이용하는 것이 바람직하다. 또한 P타입 이온 주입 공정은 1.0E15 ions/㎠ 내지 8.0E15 ions/㎠의 도즈량의 BF2를 10Kev 내지 40KeV의 이온 주입 에너지로 실시하는 것이 바람직하다. 이로써, 제1 농도의 접합 영역(LDD) 및 P+영역(P+)을 포함하는 저전압 PMOS 접합 영역(101c)이 형성된다. 저전압 PMOS 접합 영역(101c) 형성 후, 제5 포토레지스트 패턴을 스트립 공정으로 제거한 후, 세 정 공정을 실시한다.Hereinafter, a method of forming the
도 1 및 도 2c를 참조하면, 게이트들(CG, SG, LVNG, LVPG, HVG) 및 접합 영역들(101a, 101b, 101c, 101d)이 형성된 반도체 기판(100) 상에 층간 절연막(112)을 형성하고(S13), 층간 절연막(112)에 제1 내지 제4 콘택홀(114a, 114b, 114c, 114d)을 형성한다(S14). 1 and 2C, an
보다 상세히 하면, 제1 콘택홀(114a)은 셀렉트 게이트(SG) 사이에 형성된 셀 접합 영역(101a)을 노출시키는 것이며, 제2 콘택홀(114b)은 저전압 NMOS 접합 영역(101b)을 노출시키는 것이며, 제3 콘택홀(114c)은 저전압 PMOS 접합 영역(101c)을 노출시키는 것이며, 제4 콘택홀(114d)은 고전압 접합 영역(101d)을 노출시키는 것이다. 특히, 제1 콘택홀(114a)은 셀렉트 게이트(SG) 중 소스 셀렉트 게이트 사이에 형성된 셀 접합 영역(101a)을 노출시키는 것일 수 있다.In more detail, the
이하, 제1 내지 제4 콘택홀(114a, 114b, 114c, 114d)의 형성방법에 대해 상세히 설명한다. 먼저, 게이트들(CG, SG, LVNG, LVPG, HVG) 및 접합 영역들(101a, 101b, 101c, 101d)이 형성된 반도체 기판(100) 상에 층간 절연막(112)을 형성한다. 이 후, 층간 절연막(112)의 상부에 셀렉트 게이트(SG) 사이에 형성된 셀 접합 영역(101a), 저전압 NMOS 접합 영역(101b), 저전압 PMOS 접합 영역(101c), 및 고전압 접합 영역(101d)과 중첩된 층간 절연막(112)을 개구시키는 제6 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 이 후, 개구된 층간 절연막(112)을 식각하여 제1 내지 제4 콘택홀(114a, 114b, 114c, 114d)을 형성한다. 이어서, 제6 포토레지스트 패턴을 스트립 공정으로 제거하고, 세정 공정을 실시한다.Hereinafter, a method of forming the first to
도 1 및 도 2d를 참조하면, 제1 내지 제4 콘택홀(114a, 114b, 114c, 114d)을 통해 노출된 접합 영역들(101a, 101b, 101c, 101d)의 표면에 오믹 접촉층(116)을 형성한다(S15).1 and 2D, an
이하, 오믹 접촉층(116)의 형성방법을 상세히 한다. 오믹 접촉층(116)은 포토 마스크 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴을 별도로 형성하는 종래의 기술과 달리 포토레지스트 패턴을 사용하지 않고 블랭킷 이온 주입 공정으로 N타입 이온을 주입하여 형성한다. 본 발명에서 오믹 접촉층은 블랭킷 이온 주입 공정으로 형성하므로 PMOS트랜지스터 영역에도 N타입 이온이 주입된 오믹 접촉층(116)이 형성될 수 있으나, 도 2b에서 상술한 바와 같이 PMOS 트랜지스터 영역에 접합 영역(101c)을 형성할 때 이를 고려하였으므로 저전압 PMOS 접합 영역(101c)의 오믹 특성을 유지할 수 있다. 오믹 접촉층(116) 형성시, N타입 이온으로 인(P) 대신 비소(As)를 소스로 이용하는 것이 바람직하다. 또한 오믹 접촉층(116) 형성시, 1.0E14 ions/㎠ 내지 1.0E15 ions/㎠의 도즈량의 비소를 5KeV 내지 20KeV의 이온 주입 에너지로 주입하여 실시하는 것이 바람직하다. 이와 같이 오믹 접촉층(116) 형성시, N타입 이온으로 인(P) 대신 비소(As)를 이용하면, 고전압 NMOS영역의 드레인 소스 브레이크 다운 전압(BVDSS)을 향상시킬 수 있다. 보다 상세히 1V 내지 2V정도 향상시킬 수 있다.Hereinafter, the method of forming the
이와 같이 이온 주입 마스크를 사용하지 않는 블랭킷 이온 주입 공정으로 오믹 접촉층(116)을 형성하게 되면 1개의 포토 마스크 수를 저감하고, 이에 따른 포토레지스트의 스트립 공정 및 세정 공정을 생략할 수 있어 포토 마스크 공정에 소 요되는 투자 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본 발명은 블랭킷 이온 주입 공정으로 오믹 접촉층(116)을 형성함으로써 공정 단순화를 통해 TAT(Turn Around Time) 단축으로 생산성을 향상시킬 수 있고, 아울러 공정 수율을 향상시킬 수 있다.When the
도 1 및 도 2e를 참조하면, 제1 내지 제4 콘택홀 각각의 내부에 도전물을 매립하여, 제1 내지 제4 콘택 플러그(118a, 118b, 118c, 118d)를 형성한다. 제1 내지 제4 콘택 플러그(118a, 118b, 118c, 118d)는 상술한 공정 조건에 따라 형성된 접합 영역들(101a, 101b, 101c, 101d)에 오믹 접촉한다. 도면에 도시하지 않았으나, 후속으로 보호막을 형성하는 패시베이션(passivation) 공정 및 패드(Pad) 형성 공정 등을 순차적으로 진행한다.1 and 2E, conductive materials are embedded in each of the first to fourth contact holes to form first to fourth contact plugs 118a, 118b, 118c, and 118d. The first to fourth contact plugs 118a, 118b, 118c, and 118d make ohmic contact with the
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 이온 주입 마스크를 사용하지 않는 블랭킷 이온 주입 공정으로 오믹 접촉층을 형성하게 되면 1개의 포토 마스크 수를 감소할수 있다. 또한 본 발명에서 PMOS 트랜지스터의 접합 영역에 N타입 이온이 주입되더라도 즉, N타입 블랭킷 이온 주입 공정을 적용하더라도 P타입 이온 주입시 공정 조건을 튜닝하여 PMOS 트랜지스터의 접합 영역의 오믹 특성을 유지할 수 있다. As described above, when the ohmic contact layer is formed by the blanket ion implantation process without using the ion implantation mask according to the present invention, the number of one photo mask may be reduced. In the present invention, even if N-type ions are implanted in the junction region of the PMOS transistor, that is, even when the N-type blanket ion implantation process is applied, the ohmic characteristics of the junction region of the PMOS transistor can be maintained by tuning process conditions during the P-type ion implantation.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 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 1은 본 발명에 따른 플래시 메모리 소자의 콘택 플러그 형성 방법을 설명하기 위한 순서도.1 is a flowchart illustrating a method for forming a contact plug of a flash memory device according to the present invention.
도 2a 내지 도 2e는 도 1의 순서에 따른 제조 방법을 도시한 단면도들.2a to 2e are sectional views showing the manufacturing method according to the sequence of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 반도체 기판 101a, 101b, 101c, 101d : 접합 영역100:
102 : 게이트 절연막 104 : 제1 도전막102
106 : 유전체막 108 : 제2 도전막106: dielectric film 108: second conductive film
110 : 스페이서 112 : 층간 절연막110
114a, 114b, 114c, 114d : 콘택홀 116 : 오믹 접촉층114a, 114b, 114c, 114d: contact hole 116: ohmic contact layer
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020080084382A KR20100025719A (en) | 2008-08-28 | 2008-08-28 | Method of manufacturing a flash memory device |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020080084382A KR20100025719A (en) | 2008-08-28 | 2008-08-28 | Method of manufacturing a flash memory device |
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2008
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