KR20100028785A - Method of manufacturing flash memory device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플래쉬 메모리 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 NAND형 구조를 갖는 플래쉬 메모리 소자의 제조방법에 관한 것이다.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 having a NAND type structure.
반도체 메모리 장치는 일반적으로 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 장치 및 SRAM(Static Random Access Memory) 장치와 같이 시간이 지남에 따라 데이터를 잃어버리는 휘발성(volatile) 메모리 장치와 불휘발성(non-volatile) 메모리 장치로 크게 구분할 수 있다. 상기 불휘발성 메모리 장치는 데이터가 입력되면 시간이 지나도 그 상태를 유지할 수 있는 특성을 갖는다. 이러한 불휘발성 메모리 장치로서 전기적으로 데이터의 입·출력이 가능한 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM) 및 플래시(flash) 메모리 소자가 개발되어 있다. 상기 플래시 메모리 소자는 고속으로 전기적 소거가 가능한 EEPROM 장치의 진보된 형태로서, F-N 터널링(Fowler-Nordheim tunneling) 또는 열전자 주입(hot electron injection)에 의해 전기적으로 데이터의 입·출력을 제어하는 장치이다.Semiconductor memory devices generally include volatile and non-volatile memory devices that lose data over time, such as dynamic random access memory (DRAM) devices and static random access memory (SRAM) devices. It can be divided into The nonvolatile memory device may maintain its state over time when data is input. As such a nonvolatile memory device, an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM) and a flash memory device capable of electrically inputting and outputting data have been developed. The flash memory device is an advanced form of an EEPROM device that can be electrically erased at high speed, and is an apparatus that electrically controls data input and output by F-N tunneling or hot electron injection.
상기 플래시 메모리 장치를 회로적 관점에서 살펴보면, N개의 셀 트랜지스터 들이 직렬로 연결되어 단위 스트링(string)을 이루고 이러한 단위 스트링들이 비트 라인(bit line)과 접지 라인(ground line) 사이에 병렬로 연결되어 있는 구조를 갖는 NAND형 플래시 메모리 소자와 각각의 셀 트랜지스터들이 비트 라인과 접지 라인 사이에 병렬로 연결되어 있는 구조를 갖는 NOR형 플래시 메모리 소자로 구분할 수 있다. 상기 NOR형 플래시 소자는 고속 동작에 유리한 반면, 상기 NAND형 플래시 메모리 소자는 고집적화에 유리하다.Looking at the flash memory device from a circuit point of view, N cell transistors are connected in series to form a unit string, and the unit strings are connected in parallel between a bit line and a ground line. A NAND type flash memory device having a structure in which a cell structure and a cell transistor are connected in parallel between a bit line and a ground line may be classified into a NOR type flash memory device having a structure. The NOR flash device is advantageous for high speed operation, while the NAND flash memory device is advantageous for high integration.
일반적인, NAND형 플래시 메모리 소자는 복수의 셀 트랜지스터(메모리 셀), 그라운드 선택 트랜지스터 및 스트링 선택 트랜지스터를 기본 단위로 포함하는 하나의 스트링을 포함하는 구조를 갖는다. 상술한 구조의 NAND형 플래쉬 소자는 메모리 셀의 집적도가 증가함에 따라 선택 트랜지스터와 셀 트랜지스터들 간의 거리(space)도 점점 줄어드는 추세에 있다. 이에 따라 이후 절연막 증착 공정시 셀 트랜지스터의 사이 공간에서 보이드가 생성되는 문제점이 발생된다. In general, a NAND type flash memory device has a structure including one string including a plurality of cell transistors (memory cells), a ground select transistor, and a string select transistor as a basic unit. In the NAND type flash device having the above-described structure, as the integration degree of the memory cell increases, the space between the selection transistor and the cell transistors also decreases. Accordingly, there is a problem in that voids are generated in the spaces between the cell transistors during the insulating film deposition process.
따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 스핀코팅 방식으로 형성된 버퍼막을 적용하여 메모리 셀 형성시 적용된 하드마스크를 효과적으로 제거함으로서 단차가 감소된 플래쉬 메모리 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention to solve the above problems is to provide a method of manufacturing a flash memory device by reducing the step by effectively removing the hard mask applied when forming a memory cell by applying a buffer layer formed by a spin coating method.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법에 따르면, 기판 상에 하드마스크가 상부에 존재하는 메모 리 셀들을 형성한다. 이어서, 상기 메모리 셀들 사이 공간을 매몰하면서 상기 하드마스크를 덮는 버퍼막을 형성한다. 이어서, 상기 메모리 셀들 표면이 노출될 때까지 버퍼막과 하드마스크를 전면 식각하여 하드마스크를 제거한다. 이어서, 상기 메모리 셀들 사이공간에 잔류하는 버퍼막을 제거한다. 이어서, 상기 메모리 셀들의 사이 공간을 충분히 매몰하면서 상기 메모리 셀들을 덮는 층간절연막을 형성한다. 그 결과 구조물들 사이에 보이드가 발생하지 않는 플래쉬 메모리 소자가 형성된다.According to the method of manufacturing a flash memory device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, the memory cells having a hard mask is formed on the substrate. Subsequently, a buffer layer covering the hard mask is formed while the space between the memory cells is buried. Subsequently, the hard mask is removed by etching the buffer layer and the hard mask on the entire surface until the surface of the memory cells is exposed. Subsequently, the buffer film remaining in the space between the memory cells is removed. Subsequently, an interlayer insulating film covering the memory cells is formed while sufficiently filling the space between the memory cells. The result is a flash memory device in which no voids are formed between the structures.
상기 플래쉬 메모리 소자의 제조에 있어서, 상기 메모리 셀들의 표면에 균일한 두께를 갖는 스페이서 막을 형성하는 단계를 더 수행할 수 있다. 일 예로서, 상기 하드마스크와 버퍼막은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. In the manufacture of the flash memory device, the step of forming a spacer film having a uniform thickness on the surface of the memory cells can be further performed. As an example, the hard mask and the buffer layer may include silicon oxide.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법에 따르면, 상기 기판 상에 하드마스크가 상부에 존재하는 복수의 메모리셀 트랜지스터와 선택 트랜지스터를 형성한다. 상기 메모리셀 트랜지스터와 선택 트랜지스터의 표면에 균일한 두께를 갖는 스페이서 막을 형성한다. 이어서, 상기 메모리셀 트랜지스터와 선택 트랜지스터들의 사이 공간을 매몰하면서 상기 하드마스크를 덮는 버퍼막을 형성한다. 이어서, 상기 메모리셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 상면이 노출될 때까지 상기 버퍼막과 상기 하드마스크를 전면 식각한다. 이어서, 상기 메모리셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 사이공간에 잔류하는 버퍼막을 제거한다. 이어서, 상기 메모리셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터들의 사이 공간을 충분히 매몰하는 층간절연막을 형성한다. 그 결과 구조물들 사이에서 보이드가 발생하지 않는 플래쉬 메모리 소자가 형성된다.According to the flash memory device manufacturing method according to another embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, a plurality of memory cell transistors and select transistors having a hard mask on the substrate is formed. A spacer film having a uniform thickness is formed on the surfaces of the memory cell transistor and the selection transistor. Subsequently, a buffer layer covering the hard mask is formed while the space between the memory cell transistor and the selection transistor is buried. Subsequently, the buffer layer and the hard mask are etched entirely until the top surfaces of the memory cell transistor and the selection transistor are exposed. Subsequently, the buffer film remaining in the space between the memory cell transistor and the selection transistor is removed. Subsequently, an interlayer insulating film that sufficiently fills the space between the memory cell transistor and the selection transistor is formed. The result is a flash memory device in which no voids are generated between the structures.
이상에서 설명한 바와 같이 플래쉬 메모리 소자의 제조방법은 메모리셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터들 상에 존재하는 하드마스크를 버퍼막과 함께 제거한 후 층간절연막을 형성함으로서 상기 메모리셀 트랜지스터들 사이에서 보이드가 생성되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 기판 상에 형성되는 메모리 셀 구조물들의 높이를 낮춤으로 인해 메모리 소자의 집적도 증가에 따른 구조물들의 사이 공간이 감소됨에도 불구하고 보이드가 생성되지 않는 층간절연막을 형성할 수 있다. 상기 메모리 소자의 층간절연막에 보이드 생성이 방지됨으로 인해 이후 실리사이드 공정시 보이드를 통해 구조물들이 전기적으로 연결되는 문제점을 방지할 수 있다. As described above, in the method of manufacturing a flash memory device, a void is formed between the memory cell transistors by forming an interlayer insulating layer after removing the hard mask existing on the memory cell transistor and the selection transistors together with the buffer layer. can do. That is, an interlayer insulating film without voids may be formed even though the space between the structures is reduced due to the increase in the degree of integration of the memory device by lowering the height of the memory cell structures formed on the substrate. Since voids are prevented from being formed in the interlayer insulating layer of the memory device, a problem in which structures are electrically connected through voids in a silicide process may be prevented.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포 함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "consist of" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component or combination thereof described on the specification, but one or more other features or numbers. It is to be understood that the present invention does not exclude in advance the possibility of the presence or the addition of steps, actions, components or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
NAND형 플래쉬 메모리 소자NAND Flash Memory Devices
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 NAND형 플래시 메모리 소자의 레이아웃을 나타내는 도이다.1 illustrates a layout of a NAND flash memory device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 셀 트랜지스터의 채널과 불순물 영역이 형성될 액티브 영역(102)들이 각각 필드 영역(101)에 의해 이격되어 서로 평행하게 Y축으로 신장하면서 X축으로 반복되어 배열된다. Referring to FIG. 1,
상기 액티브 영역(102) 상에는 도전성 라인에 해당하는 n개의 워드라인(W/L1, W/L2, …, W/Ln)들이 X축으로 신장하면서 Y축으로 반복되어 배열됨으로써, 플로팅 게이트(미도시)와 컨트롤 게이트(워드라인)로 구성된 스택 게이트 구조의 메모리 셀 트랜지스터들이 형성된다. 이와 같이 소정 간격으로 이격되는 워드라인(W/L1, W/L2, …, W/Ln)들 사이의 노출된 액티브 영역(102)의 표면에 고농도의 불순물 영역(미도시)들이 형성된다.On the
Y축으로 신장하는 액티브 영역(102)과 X축으로 신장하는 워드라인(W/L1, W/L2, …, W/Ln)의 배열에 의해 X-Y 방향으로 배열되는 다수의 메모리 셀 어레이를 형성할 때, 첫 번째 워드라인(W/L1)과 n번째 워드라인(W/Ln)의 바깥에 선택 트랜지스터에 포함된 그라운드 선택라인(GSL)과 스트링 선택라인(SSL)을 구비하여 하나의 메모리 단위로서 "스트링"을 형성한다. 상기 선택 트랜지스터는 그라운드 선택 트랜지스터 및 스트링 선택 트랜지스터를 포함한다. 상기 스트링에서, n개의 메모리 셀 트랜지스터들은 불순물 영역을 공유하면서 직렬 연결된다. 일 예로서, 상기 도전성 라인은 선택라인을 포함할 수 있다. A plurality of memory cell arrays arranged in the XY direction by an array of the
그라운드 선택 라인(GSL)과 스트링 선택 라인(SSL)을 구성하는 선택 트랜지스터들은 저항에 의한 신호지연 현상을 방지하기 위하여 각 입/출력(I/O) 사이의 필드 영역(101)에 플로팅 게이트와 컨트롤 게이트를 연결시키기 위한 버팅 콘택(도시하지 않음)을 구비한다. 따라서, 선택 트랜지스터들은 전기적으로 1층의 게이트를 갖는 MOS 트랜지스터로서 동작하게 된다.Select transistors constituting the ground select line (GSL) and the string select line (SSL) have a floating gate and a control in the
상기 스트링 선택 라인(SSL)의 일측에는 비트라인 콘택이 구비된다. 상기 워 드라인(W/L1, W/L2, …, W/Ln) 상에는 상기 워드라인과 직교하도록 Y축으로 신장하면서 X축으로 반복되는 k개의 비트라인(B/Lk, B/Lk-1, B/Lk-2, …)들이 형성된다. 상기 "스트링"의 또 다른 바깥쪽에는 서로 이웃한 그라운드 선택 라인(GSL) 사이에 X축 방향으로 신장되는 공통 소오스 콘택이 구비된다.One side of the string select line SSL is provided with a bit line contact. On the word lines W / L 1 , W / L 2 ,..., W / L n , k bit lines B / L k , B repeated on the X-axis while extending in the Y-axis so as to be orthogonal to the word lines. / L k-1 , B / L k-2 , ...) are formed. Another outer side of the "string" is provided with a common source contact extending in the X-axis direction between adjacent ground select lines GSL.
도 2는 도 1을 Y-Y′방향으로 절단한 본 발명의 일 실시예에 따른 NAND형 플래쉬 메모리 소자를 나타내는 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a NAND type flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention taken along the direction of Y-Y '.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 NAND형 플래쉬 메모리 소자는 기판(100) 상에 형성되는 복수의 메모리셀, 스페이서막(175) 및 이들을 절연시키는 층간절연막(194)을 포함한다. 여기서, 상기 복수의 메모리 셀은 메모리셀 트랜지스터(150), 선택 트랜지스터(130,170)를 포함한다. 상기 메모리 셀 트랜지스터(150)는 유전막을 포함하는 스택형 메모리 셀이고, 상기 선택 트랜지스터는 그라운드 선택 트랜지스터(130) 및 스트링 선택 트랜지스터(170)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the NAND type flash memory device of the present exemplary embodiment includes a plurality of memory cells formed on the
상기 기판(100)은 셀 트랜지스터 영역(B)과 선택 트랜지스터 영역(A,C)을 포함한다. 일 예로서, 상기 기판은 셀 트랜지스터 영역(B)과 서로 다른 높이의 상면을 갖는 선택 트랜지스터 영역(A, C)을 포함할 수 있다. 상기 기판(100)은 소자 분리막(미도시)에 의해 액티브 영역(미도시)과 필드 영역(미도시)으로 구분될 수 있다. The
상기 기판의 선택 트랜지스터 영역(A, C)은 스트링 선택 트랜지스터 영역(C)과 그라운드 선택 트랜지스터 영역(A)을 포함한다. 일 예로서, 상기 그라운드 선택 트랜지스터 영역(A)은 상기 셀 트랜지스터 영역(B)의 일 측에 위치한다. 반면에 상기 스트링 선택 트랜지스터 영역(C)은 상기 셀 트랜지스터 영역(B)의 타 측에 위치한다.Select transistor regions A and C of the substrate include a string select transistor region C and a ground select transistor region A. FIG. As an example, the ground select transistor region A is located at one side of the cell transistor region B. On the other hand, the string select transistor region C is located on the other side of the cell transistor region B.
그라운드 선택 트랜지스터(130)는 상기 기판(100)의 그라운드 선택 트랜지스터 영역(A)에 형성되고, 제1 게이트 구조물(120)과 상기 제1 게이트 구조물(120)에 인접하는 기판에 형성된 제1 불순물 영역(125)을 포함한다. The ground
일 예로서, 상기 제1 게이트 구조물(120)은 절연막 패턴(112a), 제1 도전막 패턴(114a), 유전막 패턴(116a), 제2 도전막 패턴(118a)을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 제1 도전막 패턴(114a)과 상기 제2 도전막 패턴(118a)은 유전막에 형성된 트렌치(미도시)에 의해 전기적으로 연결된 구조를 갖는다. For example, the
다른 예로서, 상기 제1 게이트 구조물(120)은 절연막 패턴 및 게이트 전극이 적층된 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 그라운드 선택 트랜지스터(120)의 불순물 영역(125)은 소오스 콘택(미도시)과 전기적으로 연결된다.As another example, the
메모리 메모리셀 트랜지스터(150)는 상기 기판(100)의 셀 트랜지스터 영역(B)에 형성된 제2 게이트 구조물(140)들을 포함한다. 또한, 상기 제2 게이트 구조물들(140)에 인접하는 제2 불순물 영역(145)들을 포함한다. 일 예로서, 상기 제2 게이트 구조물(140)들은 터널 절연막 패턴(112b), 플로팅 게이트(114b), 유전막 패턴(116b), 컨트롤 게이트(118b)를 포함한다. 다른 예로서, 상기 제2 게이트 구조물(140)은 터널 절연막 패턴, 전하 트랩체 패턴, 블로킹 패턴 및 전극을 포함할 수 있다.The memory
스트링 선택 트랜지스터(170)는 상기 기판의 스트링 선택 트랜지스터 영역(C)에 형성되고, 제3 게이트 구조물(160)과 상기 제3 게이트 구조물과 인접하는 기판의 제3 불순물 영역(165)들을 포함한다. The string
일 예로서, 도면에 도시하지 않았지만, 제3 게이트 구조물(160)은 핀펫(Fin FET)구조 또는 평탄한(planar)구조를 가질 수 있다. 일 예로서, 상기 제3 게이트 구조물(160)은 절연막 패턴 및 게이트 전극이 적층된 구조를 가질 수 있다. As an example, although not shown in the drawing, the
다른 예로서, 상기 제3 게이트 구조물(160)은 절연막 패턴(112c), 제1 도전막 패턴(114c), 유전막 패턴(116c) 및 제2 도전막 패턴(118c)을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 이때, 제3 게이트 구조물(160)의 제1 도전막 패턴(114c)과 제2 도전막 패턴(118c)은 상기 유전막 패턴(116c)에 형성된 트랜치(미도시)에 의해 전기적으로 연결된 구조를 갖는다. 상기 스트링 선택 트랜지스터(170)의 제3 불순물 영역(165)은 비트라인 콘택(미도시)과 전기적으로 연결된다. As another example, the
스페이서막(175)은 상기 메모리셀 트랜지스터(130)와 상기 선택 트랜지스터(150,170)의 측벽에 형성되고, 이후 메모리셀 트랜지스터와 상기 선택 트랜지스터의 사이 공간을 매몰하는 절연막 형성시 보이드 생성 없이 절연막의 매몰효과를 증대시키는 역할을 한다. 일 예로서, 상기 제1 중온 산화막은 5 내지 50Å의 두께로 형성할 수 있다. The
상기 층간절연막(194)은 스페이서막(175)이 형성된 메모리셀 트랜지스터와 상기 선택 트랜지스터를 서로 절연시키면서 메모리셀 트랜지스터와 상기 선택 트랜지스터를 덮도록 형성된다. 상기 층간절연막은 셀 트랜지스터와 상기 선택 트랜지 스터의 사이공간을 충분히 매몰하여 보이드가 존재하지 않는다. 상기 절연막(140)의 예로서는 비피에스지(BPSG) 산화막, 피에스지(PSG) 산화막, 에스오지(SOG) 산화막, 중온산화막 등을 들 수 있다. 상기 절연막은 화학기상증착, 스핀 코팅 공정 또는 중온 산화막 형성공정을 수행하여 형성할 수 있다. The interlayer insulating
본 실시예에서는 상기 스트링 선택 트랜지스터 및 메모리셀 트랜지스터 상에 하드마스크가 존재하지 않는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 상기 스트링 선택 트랜지스터 및 메모리셀 트랜지스터는 기판의 표면에 대하여 기존 메모리 소자에 비해 상대적으로 낮은 단차를 갖는다. 즉, 공정의 집적도가 증가되어 스트링 선택 트랜지스터 및 메모리셀 트랜지스터의 형성간격이 좁아져도 보이드가 발생되지 않는 절연막을 형성 할 수 있다. In the present embodiment, a hard mask does not exist on the string select transistor and the memory cell transistor. Accordingly, the string select transistor and the memory cell transistor have a relatively low level with respect to the surface of the substrate compared with the conventional memory device. That is, even when the integration degree of the process is increased and the formation intervals of the string selection transistor and the memory cell transistor are narrowed, an insulating film which does not generate voids can be formed.
NAND형 플래쉬 메모리 소자의 제조Fabrication of NAND Flash Memory Devices
도 3 내지 도 8은 도 2에 도시된 NAND형 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 공정단면도이다. 도 3 내지 도 8에 있어서, 도 3과 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용한다.3 through 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the NAND type flash memory device illustrated in FIG. 2. 3 to 8, the same reference numerals are used for the same members as in FIG. 3.
도 3을 참조하면, 그라운드 선택 트랜지스터 영역(A), 셀 트랜지스터 영역(B) 및 스트링 선택 트랜지스터 영역(C)을 포함하는 기판(100)을 마련한다. 상기 기판(100)은 소자분리막(미도시)이 형성됨으로 인해 엑티브 영역과 필드 영역으로 구분될 수 있다. Referring to FIG. 3, a
이어서, 기판(100) 상에 제1 산화막(112)을 형성한다. 상기 제1 산화막(112) 은 열 산화(thermal oxidation) 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 산화막(112)은 엑티브 영역에 해당하는 소자 분리막에 노출된 실리콘 기판에 형성된다. Next, a
여기서, 상기 기판의 그라운드 선택 트랜스지터 영역(A)에 형성되는 제1 산화막(112)은 그라운드 선택 트랜지스터의 게이트 산화막으로 사용되고, 상기 기판의 셀 트랜스터 영역(B)에 형성되는 제1 산화막(112)은 메모리 셀 트랜지스터의 터널 산화막으로 사용되며, 상기 기판의 스트링 선택 트랜지스터 영역(C)에 형성되는 제1 산화막(112)은 스트링 선택 트랜지스터의 게이트 산화막으로 사용된다. 따라서, 한번의 산화 공정으로 기판 상에 게이트 산화막과 터널 산화막을 동시에 형성할 수 있다.Here, the
이어서, 제1 산화막(112)이 형성된 기판 상에 실질적으로 균일한 두께를 갖는 예비 도전막을 형성을 형성한다. 상기 예비 도전막은 불순물을 포함하는 폴리실리콘, 금속물질을 화학기상 증착 공정을 이용하여 형성할 수 있다. 다른 예로서, 상기 도전막 대신에 전하트랩체인 실리콘 질화막을 형성할 수 있다. 이후 상기 소자 분리막과 평행(즉, 워드라인 방향과 수직 방향)하게 상기 예비 도전막을 패터닝한다. 그 결과, 예비 도전막은 엑티브 영역 상에만 존재하는 제1 도전막(114)으로 형성된다. Subsequently, a preliminary conductive film having a substantially uniform thickness is formed on the substrate on which the
여기서, 상기 기판의 그라운드 선택 트랜지스터 영역(A) 상에 형성되는 제1 도전막(114)은 그라운드 선택 트랜지스터의 전극으로 사용되고, 상기 기판의 셀 트랜지스터 영역(B)상에 형성되는 제1 도전막(114)은 메모리셀 트랜지스터의 플로팅 게이트로 사용되며, 상기 기판의 스트링 선택 트랜지스터 영역(C)상에 형성되는 제1 도전막(114)은 스트링 선택 트랜지스터의 전극으로 사용된다.Here, the first
이어서, 상기 제1 도전막(114) 상에 균일한 두께를 갖는 유전막(116)을 형성한다. 상기 유전막(116)은 산화물/질화물/산화물(Oxide/Nitride/Oxide)이 차례로 적층된 ONO 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 유전막(116)은 얇은 등가 산화막 두께(Equivalent Oxide Thickness; EOT)를 유지하면서 상기 유전막을 통하여 발생되는 누설 전류를 줄일 수 있도록 고유전율을 갖는 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 유전막(116)은 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물, 탄탈륨 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 루비듐 산화물, 마그네슘 산화물, 스트론튬 산화물, 보론 산화물, 납 산화물 또는 칼슘 산화물 등을 사용하여 형성될 수 있다. Subsequently, a
또한, 상기 유전막(116)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 고유전율을 갖는 물질로 이루어진 박막이 순차적으로 적층된 다층 구조를 가질 수 있다. 일 예로서, 상기 유전막(116)은 제1 도전막이 전하트랩체인 실리콘 질화막일 경우 블록킹막으로 사용될 수 있다.In addition, the
이후, 상기 기판의 그라운드 선택 트랜지스터 영역(A) 및 스트링 선택 트랜지스터 영역(C)상에 형성된 유전막(116)에는 상기 제1 도전막(114)의 표면을 노출시키는 트랜치(미도시)가 형성된다. 상기 트랜치는 이후 공정에서 형성되는 제2 도전막이 제1 도전막과 전기적으로 연결되어 선택 트랜지스터의 게이트 전극으로 사용될 수 있도록 하는 버팅 콘택이다.Thereafter, a trench (not shown) is formed in the
이어서, 상기 유전막(116) 상에 제2 도전막(118)을 형성한다. 상기 제2 도전 막(118)은 게이트 전극 또는 컨트롤 게이트를 형성하기 위한 도전성 물질을 포함한다. 상기 도전성 물질은 폴리실리콘 또는 일함수가 약 4.0eV 이상의 금속을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 도전막은 불순물이 도핑된 폴리실리콘막의 단층 구조 또는 불순물이 도핑된 폴리실리콘막 및 금속막을 포함하는 복층 구조를 가질 수 있다.Subsequently, a second
이어서, 상기 제2 도전막(118) 상에 하드마스크(155)를 형성한다. 상기 하드마스크(155)는 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함하고, 그라운드 선택 트랜지스터의 제1 게이트 구조물(120)과, 메모리셀 트랜지스터의 제2 게이트 구조물 및 스트링 선택 트랜지스터의 제3 게이트 구조물의 형성영역을 정의한다. 일 예로서, 상기 하드마스크(155)는 상기 제2 도전막의 두께보다 높은 두께를 가질 수 있다.Subsequently, a
도 4를 참조하면, 상기 하드마스크(155)에 노출된 제2 도전막(118), 유전막(116), 제1 도전막(114) 및 제1 절연막(112)을 순차적으로 패터닝 한다. 그 결과, 상기 기판 상에는 하드마스크(155)가 그 상부에 존재하는 제1 게이트 구조물(120), 제2 게이트 구조물(140) 및 제3 게이트 구조물(160)이 형성된다. 상기 제1 게이트 구조물(120)은 그라운드 선택 트랜지스터의 그라운드 선택라인에 해당하고, 상기 제2 게이트 구조물(140)은 메모리셀 트랜지스터의 워드라인에 해당하며, 상기 제3 게이트 구조물(160)은 스트링 선택 트랜지스터의 스트링 선택라인에 해당한다. Referring to FIG. 4, the second
일 예로서, 상기 제1 게이트 구조물(120)은 절연막 패턴(112a), 제1 도전막 패턴 (114a), 유전막 패턴(116a) 및 제2 도전막 패턴(118a)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 게이트 구조물의 제1 도전막 패턴(114a)과 제2 도전막 패턴(118a)은 상기 유전막 패턴(116a)에 형성된 트랜치에 의해 전기적으로 연결된 구조를 가질 수 있다. 다른 예로서, 상기 제2 게이트 구조물(140)은 터널 절연막 패턴(112b), 플로팅 게이트(114b), 유전막 패턴(116b), 컨트롤 게이트(118b)를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제3 게이트 구조물(160)은 절연막 패턴(112c), 제1 도전막 패턴(114c), 유전막 패턴(116c) 및 제2 도전막 패턴(118c)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 도전막 패턴(114c)과 제2 도전막 패턴(118c)은 상기 유전막 패턴(116c)에 형성된 트랜치에 의해 전기적으로 연결된 구조를 가질 수 있다.For example, the
이어서, 이온주입 공정을 수행하여 상기 불순물 영역(125,145,165)을 형성한다. 상기 불순물 영역은 제1 게이트 구조물(120)에 인접한 실리콘 기판에 형성된 제1 불순물 영역(125)을 포함한다. 일 예로서, 상기 제1 불순물 영역(125)은 공통 소오스 영역이다. 또한, 상기 불순물 영역은 제2 게이트 구조물(140) 사이에 노출된 실리콘 기판의 표면에 형성되고, 메모리 셀들을 직렬로 연결시키는 제2 불순물 영역(145)을 포함한다. 또한, 상기 불순물 영역은 상기 제3 게이트 구조물(160)에 인접한 실리콘 기판에 형성된 제3 불순물 영역(165)을 포함한다. 일 예로서, 상기 제3 불순물 영역(165)을 드레인 영역을 포함한다. 상기의 방법을 통해, 기판(100) 상에는 핀 구조를 갖는 그라운드 선택 트랜지스터(130), 메모리 셀 트랜지스터(150), 스트링 선택 트랜지스터(170)가 형성된다.Subsequently, an ion implantation process is performed to form the
도 5를 참조하면, 상기 메모리셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 게이트 구조물들 표면에 균일한 두께를 갖는 스페이서막(175)을 형성한다. Referring to FIG. 5, a
일 예로서, 상기 스페이서막(175)은 하드마스크(155)가 존재하는 제1 게이트 구조물(120), 제2 게이트 구조물(140) 및 제3 게이트 구조물(160)의 표면에서 균일한 두께로 형성된다. 상기 스페이서막(175)은 중온산화막으로서 약 5 내지 50Å의 두께로 형성된다. 여기서, 상기 스페이서막(175)은 이후 층간절연막 증착시 상기 게이트 구조물들의 사이공간에 층절연막이 보다 용이하게 매몰될 수 있도록 하는 기능을 갖는다.For example, the
도 6을 참조하면, 상기 복수의 메모리셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터에 포함된 게이트 구조물들의 사이 공간을 매몰하면서 상기 하드마스크(155)를 덮는 버퍼막(177)을 형성한다. 일 예로서, 상기 버퍼막은 상기 하드마스크와 유사한 식각비를 갖는 실리콘산화물 또는 실리콘 질화물을 포함하는 막으로서 스핀 코팅하여 형성된다. 즉, 상기 버퍼막(177)은 상기 게이트 구조물들의 사이공간을 충분해 매몰하면서 평탄한 상면을 갖는다. 본 실시예의 버퍼막(177)으로서 SOH(Spin On Hardmask)막을 사용하였다.Referring to FIG. 6, a
도 7을 참조하면, 상기 메모리셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 상면이 노출될 때까지 상기 버퍼막(177)과 상기 하드마스크를 전면 식각한다. 그 결과 상기 메모리셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터에 포함된 게이트 구조물 상에는 존재하는 하드마스크는 제거될 수 있다. Referring to FIG. 7, the
일 예로서, 상기 버퍼막과 하드마스크는 실질적으로 동일한 식각비를 갖기 때문에 마스크의 적용 없이 전면 건식 식각공정을 수행할 경우 하드마스크와 버퍼막(177)의 상부는 제거될 수 있다. 상기 전면 건식식각 공정을 통해 그 상부가 제 거된 버퍼막(177)은 상기 복수의 메모리셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 사이 공간에 잔류된다. As an example, since the buffer layer and the hard mask have substantially the same etching ratio, an upper portion of the hard mask and the
도 8을 참조하면, 상기 메모리셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터의 사이공간에 잔류하는 버퍼막을 제거한다. 일 예로서, 상기 잔류 버퍼막은 상기 게이트 구조물들을 식각마스크로 적용하여 산소 플라즈마를 이용한 식각공정을 수행함으로서 제거될 수 있다. 상기 잔류 버퍼막이 제거됨으로 인해 상기 제1 게이트 구조물(120), 제2 게이트 구조물(140) 및 제3 게이트 구조물(160)들의 사이 공간은 다시 노출된다.Referring to FIG. 8, the buffer layer remaining in the space between the memory cell transistor and the selection transistor is removed. As an example, the residual buffer layer may be removed by performing an etching process using an oxygen plasma by applying the gate structures as an etching mask. As the residual buffer layer is removed, a space between the
이후, 하드마스크가 제거된 상기 메모리셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터들의 사이 공간을 충분히 매몰하는 층간절연막(194)을 형성한다. 그 결과 도 2에 도시된 바와 같이 하드마스크의 제거로 인해 상기 메모리셀 트랜지스터들의 단차가 낮아짐으로 인해 형성되는 층간절연막 그 내부에는 보이드가 생성되지 않는다. 상기 층간절연막(194)은 비피에스지, 피에스지, 유에스지, 에스오지 또는 중온 산화물등과 같은 실리콘 산화물을 사용하여 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 층간 절연막(194)은 제1 내지 제3 게이트 구조물들 사이의 공간을 용이하게 매립할 수 있는 중온산화막 또는 SOG를 사용하여 형성할 수 있다.Thereafter, an
도 9는 본 발명의 플래쉬 메모리 소자가 적용되는 다른 실시예를 도시한 것이다. 9 illustrates another embodiment to which the flash memory device of the present invention is applied.
도 9에 도시된 것과 같이, 본 실시예는 메모리 컨트롤러(520)와 연결된 메모리(510)를 포함한다. 상기 메모리(510)는 도 2에 도시된 바와 같은 메모리셀 트랜 지스터를 포함하는 NAND 메모리 소자일 수 있다. 즉, 상기 메모리(510)는 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 플래쉬 메모리 소자이면 가능하다. 상기 메모리 컨트롤러(520)는 상기 메모리의 동작을 컨트롤하기 위한 입력 신호를 제공한다. 예를 들어, 상기 메모리 컨트롤러(520)는 디램 소자의 입력 신호인 커맨드(CMD)신호, 어드레스(ADD) 신호 및 I/O신호 등을 제공한다. 상기 메모리 컨트롤러는 입력된 신호를 기초로 상기 디램 소자에 데이터를 컨트롤할 수 있다.As shown in FIG. 9, the embodiment includes a
도 10은 본 발명의 플래쉬 메모리 소자가 적용되는 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 10 illustrates another embodiment to which the flash memory device of the present invention is applied.
도 10에 도시된 것과 같이, 본 실시예는 호스트 시스템(700)에 연결된 메모리(510)를 포함한다. 상기 메모리(510)는 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 플래쉬 메모리 소자이면 가능하다. 상기 호스트 시스템(700)은 퍼스널 컴퓨터, 카메라, 모바일 기기, 게임기, 통신기기 등과 같은 전자제품을 포함한다. 상기 호스트 시스템(700)은 메모리(510)를 조절하고 작동시키기 위한 입력 신호를 인가하고, 상기 메모리(510)는 데이터 저장 매체로 사용된다. As shown in FIG. 10, this embodiment includes a
도 11은 본 발명의 플래쉬 메모리 소자가 적용되는 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 11 illustrates another embodiment in which the flash memory device of the present invention is applied.
도 11에 도시된 것과 같이, 본 실시예는 휴대용 장치(600)를 나타낸다. 휴대용 장치(600)는 MP3 플레이어, 비디오 플레이어, 비디오와 오디오 플레이어의 복합기 등일 수 있다. 도시된 것과 같이, 휴대용 장치(600)는 메모리(510) 및 메모리 컨트롤러(520)를 포함한다. 상기 메모리(510)는 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 플래쉬 메모리 소자이면 가능하다. 상기 휴대용 장치(600)는 또한 인코더/디코더(610), 표시 부재(620) 및 인터페이스(630)를 포함할 수 있다. 데이터(오디오, 비디오 등)는 인코더/디코더(610)에 의해 상기 메모리 컨트롤러(520)를 경유하여 상기 메모리(510)로부터 입 출력된다.As shown in FIG. 11, this embodiment represents a
도 12는 본 발명의 플래쉬 메모리 소자가 적용되는 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 12 shows another embodiment to which the flash memory device of the present invention is applied.
도 12에 도시된 것과 같이, 상기 메모리(510)는 컴퓨터 시스템(800) 내에 있는 CPU(central processing unit, 810)과 연결되어 있다. 예를 들어, 상기 컴퓨터 시스템(800)은 퍼스널 컴퓨터, 퍼스널 데이터 어시스턴트 등일 수 있다. 상기 메모리(510)는 상기 CPU에 바로 연결되거나 또는 버스(BUS) 등을 통해 연결될 수 있다. 상기 메모리(510)는 본 발명의 실시예에 따른 제조되는 디램 소자이면 가능하다. 도 12에서는 각 요소들이 충분하게 도시되어 있지는 않지만, 상기 각 요소들은 상기 컴퓨터 시스템(800) 내에 포함될 수 있다.As shown in FIG. 12, the
상술한 바와 같이 본 발명의 플래쉬 메모리의 제조방법에 따르면 메모리셀 트랜지스터 및 선택 트랜지스터들 상에 존재하는 하드마스크를 제거한 후 층간절연막을 형성함으로서 상기 메모리셀 트랜지스터들 사이에서 보이드가 생성되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 기판 상에 형성되는 메모리 셀의 구조물의 단차를 높이를 낮춤으로 인해 메모리 소자의 집적도 증가에 따른 구조물들의 사이 공간이 감소됨에도 불구하고 보이드가 생성되지 않는 층간절연막을 형성할 수 있다. 상기 메모리 소자의 층간절연막에 보이드 생성이 방지됨으로 인해 이후 실리사이드 공정시 보이드를 통해 구조물들이 전기적으로 연결되는 문제점을 방지할 수 있다. As described above, according to the method of manufacturing the flash memory of the present invention, a void is formed between the memory cell transistors by forming an interlayer insulating layer after removing the hard mask existing on the memory cell transistor and the selection transistors. have. That is, an interlayer insulating film without voids may be formed even though the space between the structures is reduced due to the increase in the degree of integration of the memory device by decreasing the height of the structure of the memory cell formed on the substrate. Since voids are prevented from being formed in the interlayer insulating layer of the memory device, a problem in which structures are electrically connected through voids in a silicide process may be prevented.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be modified in various ways without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 NAND형 플래시 메모리 소자의 레이아웃을 나타내는 도이다.1 illustrates a layout of a NAND flash memory device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1을 Y-Y′방향으로 절단한 본 발명의 일 실시예에 따른 NAND형 플래쉬 메모리 소자를 나타내는 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a NAND type flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention taken along the direction of Y-Y '.
도 3 내지 8은 도 2에 도시된 NAND형 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 공정단면도이다. 3 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the NAND type flash memory device illustrated in FIG. 2.
도 9는 본 발명의 플래쉬 메모리 소자가 적용되는 다른 실시예를 도시한 것이다. 9 illustrates another embodiment to which the flash memory device of the present invention is applied.
도 10은 본 발명의 플래쉬 메모리 소자가 적용되는 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 10 illustrates another embodiment to which the flash memory device of the present invention is applied.
도 11은 본 발명의 플래쉬 메모리 소자가 적용되는 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 11 illustrates another embodiment in which the flash memory device of the present invention is applied.
도 12는 본 발명의 플래쉬 메모리 소자가 적용되는 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 12 shows another embodiment to which the flash memory device of the present invention is applied.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 반도체 기판 120 : 제1 게이트 구조물100
130 : 그라운드 선택 트랜지스터 140 : 제2 게이트 구조물130: ground select transistor 140: second gate structure
150 : 메모리 셀 트랜지스터 160 : 제3 게이트 구조물150: memory cell transistor 160: third gate structure
170 : 스트링 선택 트랜지스터 155 : 하드마스크170: string select transistor 155: hard mask
175 : 스페이서막 177 : 버퍼막175: spacer film 177: buffer film
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080087676A KR20100028785A (en) | 2008-09-05 | 2008-09-05 | Method of manufacturing flash memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080087676A KR20100028785A (en) | 2008-09-05 | 2008-09-05 | Method of manufacturing flash memory device |
Publications (1)
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KR20100028785A true KR20100028785A (en) | 2010-03-15 |
Family
ID=42179279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080087676A KR20100028785A (en) | 2008-09-05 | 2008-09-05 | Method of manufacturing flash memory device |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR20100028785A (en) |
-
2008
- 2008-09-05 KR KR1020080087676A patent/KR20100028785A/en not_active Application Discontinuation
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