KR20100076323A - Gate pattern for nonvolatile memory device and manufacturing method of the same - Google Patents
Gate pattern for nonvolatile memory device and manufacturing method of the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100076323A KR20100076323A KR1020080134334A KR20080134334A KR20100076323A KR 20100076323 A KR20100076323 A KR 20100076323A KR 1020080134334 A KR1020080134334 A KR 1020080134334A KR 20080134334 A KR20080134334 A KR 20080134334A KR 20100076323 A KR20100076323 A KR 20100076323A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film
- conductive
- polysilicon layer
- polysilicon
- forming
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 76
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 61
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 32
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 8
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 229920001709 polysilazane Polymers 0.000 description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000005108 dry cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28158—Making the insulator
- H01L21/28167—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation
- H01L21/28185—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation with a treatment, e.g. annealing, after the formation of the gate insulator and before the formation of the definitive gate conductor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/76224—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
- H01L21/76229—Concurrent filling of a plurality of trenches having a different trench shape or dimension, e.g. rectangular and V-shaped trenches, wide and narrow trenches, shallow and deep trenches
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 불휘발성 메모리 소자의 게이트 패턴 및 그 형성방법에 관한 것으로 특히, 유전체막쪽으로 보이드가 이동하는 현상을 개선하여 프로그램 문턱 전압 분포 특성을 개선할 수 있는 불휘발성 메모리 소자의 게이트 패턴 및 그 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gate pattern of a nonvolatile memory device and a method of forming the same. In particular, a gate pattern of a nonvolatile memory device capable of improving a program threshold voltage distribution characteristic by improving a phenomenon in which voids move toward a dielectric film and forming the same. It is about a method.
불휘발성 메모리 소자의 셀 어레이는 드레인 선택 트랜지스터, 소스 선택 트랜지스터, 및 드레인 선택 트랜지스터와 소스 선택 트랜지스터 사이에 직렬로 연결된 다수의 메모리 셀들을 포함하는 스트링 구조로 형성된다. 각각의 스트링 구조는 소자 분리막을 사이에 두고 전기적으로 격리된다. 각각의 메모리 셀들은 플로팅 게이트, 유전체막 및 컨트롤 게이트가 적층된 스택형 게이트 패턴을 포함한다. The cell array of the nonvolatile memory device is formed of a string structure including a drain select transistor, a source select transistor, and a plurality of memory cells connected in series between the drain select transistor and the source select transistor. Each string structure is electrically isolated with an isolation layer therebetween. Each of the memory cells includes a stacked gate pattern in which a floating gate, a dielectric layer, and a control gate are stacked.
상술한 플로팅 게이트는 소자 분리막을 사이에 두고 격리되어 형성되며, 컨트롤 게이트는 소자 분리막에 교차되는 방향으로 연결되어 다수의 플로팅 게이트들의 상부 뿐 아니라 소자 분리막들 상부에도 형성된다. 한편, 소자 분리막은 플로팅 게이트의 높이보다 낮게 형성되며, 컨트롤 게이트는 플로팅 게이트들 사이의 공간을 매립하도록 형성된다. 최근 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 플로팅 게이트들 사이에 정의되는 공간의 종횡비가 증가함에 따라 컨트롤 게이트용 도전막을 이용하여 플로팅 게이트들 사이에 정의되는 공간을 갭-필(gap-fill)하기 어려워졌다. 즉, 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 컨트롤 게이트용 도전막 증착시 컨트롤 게이트용 도전막에 심(seam)이 생성되는 현상이 발생한다. 컨트롤 게이트용 도전막에 생성된 심은 후속 열 공정에서 보이드로 변환되어 컨트롤 게이트용 도전막의 그레인 경계를 따라 이동한다. 컨트롤 게이트용 도전막의 그레인 경계를 따라 이동하는 보이드는 유전체막에 침투하여 불휘발성 메모리 소자의 문턱 전압 분포 특성을 열화시키므로 문제가 된다.The above-described floating gate is formed to be separated from each other with the device isolation layer interposed therebetween, and the control gate is connected in a direction crossing the device isolation layer so as to be formed on the device isolation layers as well as on top of the plurality of floating gates. On the other hand, the device isolation layer is formed lower than the height of the floating gate, the control gate is formed to fill the space between the floating gates. Recently, as semiconductor devices have been highly integrated, as the aspect ratio of the space defined between the floating gates increases, it is difficult to gap-fill the space defined between the floating gates using the conductive film for the control gate. That is, as semiconductor devices become highly integrated, a phenomenon occurs in which a seam is generated in the control film conductive film during deposition of the control film conductive film. The shim generated in the control film conductive film is converted into a void in a subsequent thermal process and moves along the grain boundary of the control film conductive film. Voids moving along the grain boundary of the control gate conductive film become a problem because they penetrate the dielectric film and degrade the threshold voltage distribution characteristic of the nonvolatile memory device.
본 발명은 유전체막쪽으로 보이드가 이동하는 현상을 개선하여 프로그램 문턱 전압 분포 특성을 개선할 수 있는 불휘발성 메모리 소자의 게이트 패턴 및 그 형성방법을 제공한다.The present invention provides a gate pattern of a nonvolatile memory device and a method of forming the same, which can improve a program threshold voltage distribution characteristic by improving a phenomenon in which voids move toward a dielectric film.
본 발명에 따른 불휘발성 메모리 소자의 게이트 패턴은 터널 절연막을 사이에 두고 반도체 기판의 상부에 형성된 도전막들, 도전막 상부에 형성된 유전체막, 유전체막의 상부에 형성된 제1 폴리 실리콘막, 및 제1 폴리 실리콘막의 상부에 형성되며, 제1 폴리 실리콘막보다 두껍고, 제1 폴리 실리콘막보다 작은 그레인을 포함하는 제2 폴리 실리콘막을 포함한다.The gate pattern of the nonvolatile memory device according to the present invention includes conductive films formed on the semiconductor substrate with a tunnel insulating film interposed therebetween, a dielectric film formed on the conductive film, a first polysilicon film formed on the dielectric film, and a first pattern. A second polysilicon film is formed on the polysilicon film and is thicker than the first polysilicon film and includes grains smaller than the first polysilicon film.
도전막의 상부 폭은 도전막의 하부 폭에 비해 좁게 형성될 수 있다.The upper width of the conductive film may be narrower than the lower width of the conductive film.
본 발명에 따른 불휘발성 메모리 소자의 게이트 패턴 형성방법은 소자 분리 영역에 소자 분리막이 형성되고, 소자 분리막들 사이에 정의된 활성 영역 상부에 터널 절연막 및 도전막이 적층된 반도체 기판이 제공되는 단계, 소자 분리막 및 도전막의 표면에 유전체막을 형성하는 단계, 유전체막의 상부에 제1 폴리 실리콘막을 형성하는 단계, 및 제1 폴리 실리콘막의 상부에 제1 폴리 실리콘막보다 두껍고, 제1 폴리 실리콘막보다 작은 그레인을 포함하는 제2 폴리 실리콘막을 형성하는 단계를 포함한다.A method of forming a gate pattern of a nonvolatile memory device according to the present invention includes providing a semiconductor substrate in which a device isolation layer is formed in an isolation region, and a tunnel insulating layer and a conductive layer are stacked on an active region defined between the isolation layers. Forming a dielectric film on the surfaces of the separator and the conductive film, forming a first polysilicon film on top of the dielectric film, and grains thicker than the first polysilicon film and smaller than the first polysilicon film on top of the first polysilicon film A second polysilicon film is formed.
제1 폴리 실리콘막을 형성하는 단계는 유전체막의 상부에 비정질 실리콘막을 형성하는 단계, 및 비정질 실리콘막을 600℃ 내지 700℃의 온도로 4시간 내지 6시간 동안 어닐링 시키는 단계를 포함한다.Forming the first polysilicon film includes forming an amorphous silicon film on top of the dielectric film, and annealing the amorphous silicon film at a temperature of 600 ° C to 700 ° C for 4 to 6 hours.
비정질 실리콘막을 형성하는 단계는 SiH2H6 가스를 이용하여 450℃ 내지 500℃ 의 온도에서 실시된다.Forming the amorphous silicon film is carried out at a temperature of 450 ℃ to 500 ℃ using SiH 2 H 6 gas.
제1 폴리 실리콘막은 1㎛ 내지 2㎛ 크기의 그레인을 포함한다.The first polysilicon film includes grains having a size of 1 μm to 2 μm.
제1 폴리 실리콘막은 150Å 내지 200Å의 두께로 형성된다.The first polysilicon film is formed to a thickness of 150 kPa to 200 kPa.
유전체막을 형성하는 단계 이전, 도전막의 측벽이 노출되도록 소자 분리막을 식각하는 단계, 도전막의 표면을 산화시켜 산화막을 형성하는 단계, 산화막을 제거하는 단계, 소자 분리막의 EFH를 조절하는 단계를 더 실시한다.Prior to forming the dielectric film, etching the device isolation film to expose the sidewalls of the conductive film, oxidizing the surface of the conductive film to form an oxide film, removing the oxide film, and controlling the EFH of the device isolation film are further performed. .
본 발명은 유전체막에 접하는 제1 폴리 실리콘막의 그레인 크기를 최대화함으로써 제1 폴리 실리콘막을 형성한 후 발생한 보이드가 제1 폴리 실리콘막의 그레인 경계를 통해 유전체막쪽으로 이동하는 현상을 개선할 수 있다. 따라서 본 발명은 불휘발성 메모리 소자의 프로그램 문턱 전압 분포 특성을 개선할 수 있다. According to the present invention, by maximizing the grain size of the first polysilicon film in contact with the dielectric film, voids generated after forming the first polysilicon film may be moved toward the dielectric film through the grain boundary of the first polysilicon film. Therefore, the present invention can improve the program threshold voltage distribution characteristic of the nonvolatile memory device.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 보다 상세히 설명한 다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 후술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안되며, 당업계에서 보편적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention can be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below, but to those skilled in the art It is preferred that the present invention be interpreted as being provided to more fully explain the present invention.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 게이트 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of forming a gate pattern of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 불휘발성 메모리 소자의 통상적인 제조 방법에 의해 트렌치(109)가 형성되고, 트렌치(109)에 의해 정의되는 활성 영역 상에 터널 절연막(103) 및 제1 도전막(105)이 적층된 반도체 기판(101)이 제공된다.Referring to FIG. 1A, a
보다 상세히 하면, 반도체 기판(101)은 다수의 메모리 셀들이 형성될 셀 영역(A) 및 셀 영역(A)을 사이에 두고 셀렉트 트랜지스터들이 형성될 셀렉트 트랜지스터 영역(B)으로 구분된다. 이러한 반도체 기판(101)의 상부에 터널 절연막(103), 제1 도전막(105) 및 소자 분리 하드 마스크 패턴(107)을 순차적으로 형성한다. 이후, 소자 분리 하드 마스크 패턴(107)을 식각 베리어로 이용한 식각 공정으로 제1 도전막(105), 터널 절연막(103), 및 반도체 기판(101)을 식각함으로써 반도체 기판(101)에 트렌치(109)가 형성된다. 트렌치(109)의 형성으로 반도체 기판(101)의 활성 영역의 정의되고, 활성 영역의 상부에는 터널 절연막(103) 및 제1 도전막(105)이 잔여한다. 제1 도전막(105) 및 터널 절연막(103)은 트렌치(109)와 나란한 방향으로 패터닝되어 형성된다.In more detail, the
터널 절연막(103)은 라디컬 방식의 산화 공정을 이용하여 산화막을 형성함으 로써 형성될 수 있다. 또한, 터널 절연막(103)의 막질을 향상시키기 위해 라디컬 방식의 산화 공정을 이용하여 산화막을 형성한 후, N2O 또는 NO 가스를 이용한 어닐링 공정을 실시할 수 있다. 제1 도전막(105)은 불휘발성 메모리 소자의 플로팅 게이트(floating gate)로 사용하기 위한 것으로서, 폴리 실리콘막을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 제1 도전막(105)으로 이용되는 폴리 실리콘막에는 인(P)등 불순물이 도핑된다. 이 때, 제1 도전막(105)과 터널 절연막(103)의 계면의 불순물 농도를 낮추어 불휘발성 메모리 소자의 특성을 개선하기 위해 제1 도전막(105)을 언도프트 폴리 실리콘막(105a) 및 도프트 폴리 실리콘막(105b)이 적층된 구조로 형성할 수 있다.The
도 1b를 참조하면, 트렌치(도 1a의 109) 내부를 매립할 수 있도록 충분한 두께로 절연막을 형성한 후, 절연막의 표면을 평탄화하여 제1 높이(h1)의 소자 분리막(113)을 형성한다. 절연막의 표면을 평탄화하는 공정은 CMP(Chemical Mechanical Polishing)방법을 이용하여 제1 도전막(105)이 노출되는 시점까지 실시될 수 있다. 제1 도전막(105)이 노출되는 시점에서 정지하는 평탄화 공정을 통해 제1 도전막(105) 상부의 소자 분리 하드 마스크 패턴이 제거된다.Referring to FIG. 1B, after the insulating film is formed to a sufficient thickness to fill the trench (109 of FIG. 1A), the surface of the insulating film is planarized to form the
한편 소자 분리막(113)을 형성하기 위한 절연막을 증착하기 전, 측벽 산화 공정 및 라이너 절연막 형성 공정을 더 실시할 수 있다. 이러한 측벽 산화 공정 및 라이너 절연막 형성 공정을 통해 트렌치(도 1a의 109)의 표면에 측벽 산화막 및 라이너 절연막(113)이 형성될 수 있다. 측벽 산화 공정은 트렌치(도 1a의 109)를 형성하는 식각 공정 중 발생한 손상을 제거하기 위해 실시되는 것으로서 라디컬 산화방식을 이용하여 실시할 수 있다. 라이너 절연막 형성 공정은 후속 공정에서 발생하는 불순물이 라이너 절연막 하부의 구조물에 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 라이너 절연막은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate) 가스를 사용하여 500℃ 내지 700℃에서 터널 절연막(103) 및 제1 도전막(105)을 충분히 보호할 수 있는 150Å 내지 250Å의 두께로 형성한다.Meanwhile, before depositing an insulating film for forming the
상술한 공정을 통해 형성된 제1 도전막(105)의 폭은 제1 폭(W1)이라 정의한다.The width of the first
소자 분리막(113)은 갭-필 특성이 우수한 PSZ(Poly Silazane)막을 이용하여 형성할 수 있다. 즉, 소자 분리막(113)은 PSZ막을 스핀 코팅 방식으로 코팅한 후, PSZ막의 표면을 평탄화함으로써 형성할 수 있다. PSZ막 코팅 시 두께는 3000Å 내지 6000Å인 것이 바람직하다. 한편, 평탄화 공정을 실시하기 전 PSZ막 내부의 불순물을 제거하기 위한 큐어링 공정을 실시한다. 큐어링 공정은 PSZ막의 식각률을 상승시키기 위하여 1차 큐어링 공정 및 2차 큐어링 공정으로 구분되어 진행될 수 있다. PSZ막의 1차 큐어링 공정은 300℃ 내지 400℃에서 c-WVG(Catalythic Water Vapor Generator) 방식을 이용하여 실시할 수 있다. PSZ막의 2차 큐어링 공정은 400℃ 내지 500℃에서 O2 가스만을 이용한 어닐링 공정으로 실시할 수 있다. 또한 PSZ막의 큐어링 공정 후, PSZ막 내부의 불순물을 더욱 빠르게 제거하기 위하여 PSZ막을 포함하는 반도체 기판(101)을 100℃ 내지 200℃에서 로딩하여 500℃ 내지 700 ℃에서 1시간 내지 2시간 동안 어닐링 공정을 더 실시할 수 있다. 이와 같은 PSZ막의 큐어링 공정 및 어닐링 공정 후, PSZ막을 평탄화한다.The
도 1c를 참조하면, 소자 분리막(111)을 식각한다. 이 때, 셀 영역(A) 및 셀렉트 트랜지스터 영역(B)의 외부에 형성된 주변 영역(미도시)은 포토레지스트 패턴에 의해 차단되어 보호될 수 있다.Referring to FIG. 1C, the
상술한 소자 분리막(111)의 식각 공정으로 소자 분리막(111)의 높이는 제1 높이보다 낮은 제2 높이(h2)가 되고, 제1 도전막(105)의 측벽이 노출된다. 이 후, 노출된 제1 도전막(105)의 표면을 산화시켜 제1 도전막(105)의 표면에 산화막(115)을 형성한다. 제1 도전막(105)의 표면을 산화시키는 공정은 플라즈마 방식을 이용하여 실시될 수 있다. In the above-described etching process of the
제1 도전막(105)의 표면을 산화시키는 공정은 터널 절연막(103)의 측벽에서 산화가 진행되어 터널 절연막(103)의 측벽이 두껍게 형성되는 스마일링 현상이 발생하는 것을 방지함과 아울러 노출된 제1 도전막(105)의 표면이 충분히 산화될 수 있도록 진행되어야 한다. 이를 위하여 제1 도전막(105)의 표면이 산화되어 형성된 산화막(115)의 두께는 150Å 내지 100Å인 것이 바람직하다. 또한, 제1 도전막(105)의 표면을 산화시키는 공정은 서멀 버짓(thermal Budget)을 최소화하기 위해 350℃ 내지 600℃의 온도, 1torr 내지 5torr의 압력, 3000W 내지 5000W의 파워에서 형성된 플라즈마를 이용하여 실시되는 것이 바람직하다. The process of oxidizing the surface of the first
도 1d를 참조하면, 제1 도전막(105)의 표면에 형성된 산화막(도 1c의 115)을 제거하여 제1 도전막(105)을 노출시킨다. 산화막(도 1c 115)의 제거는 건식 세정 공정을 이용하여 실시할 수 있다. 이 때, 제1 도전막(105)의 상부 폭은 제1 폭보다 좁은 제2 폭(W2)이 된다. 따라서 제1 도전막(105)의 상부 폭이 제1 도전막(105)의 하부 폭보다 좁아져서 제1 도전막(105)들 사이의 상부 간격이 넓어진다.Referring to FIG. 1D, the oxide film (115 of FIG. 1C) formed on the surface of the first
이 후, 소자 분리막(113)의 높이를 낮춰서 EFH(Effective Field oxide Height)를 조절한다. EFH 조절을 통해 소자 분리막(113)의 높이는 제2 높이보다 낮은 제3 높이(h3)가 된다. 한편, 불휘발성 메모리 소자의 사이클링 특성 열화를 방지하기 위해 EFH 조절시 소자 분리막(113)의 높이가 터널 절연막(103)보다 낮아지지 않도록 하는 것이 바람직하다.Thereafter, the height of the
EFH 조절 후, 주변 영역을 차단하는 포토레지스트 패턴을 제거한다.After EFH adjustment, remove the photoresist pattern blocking the peripheral area.
도 1e를 참조하면, 제1 도전막(105)들의 표면 및 소자 분리막(113)의 표면에 유전체막(117)을 형성한다. 이 때, 유전체막(117)은 제1 도전막(105)들 사이의 상부 간격이 넓어진 후 증착된다. 따라서 제1 도전막(105)들의 측벽에 형성된 유전체막(117)은 제1 도전막(105)들 사이의 공간을 매립하지 않고 이격되어 형성될 수 있다. 이러한 유전체막(117)은 산화막(117a), 질화막(117b), 및 산화막(117c)의 적층 구조로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1E, a
도 1f를 참조하면 유전체막(117)의 상부에 제2 도전막(119)을 형성한다. 제2 도전막(119)은 제1 폴리 실리콘막(119a) 및 제1 폴리 실리콘막(119a)보다 두꺼운 제2 폴리 실리콘막(119b)을 포함한다.Referring to FIG. 1F, a second
제1 폴리 실리콘막(119a)은 유전체막(117a)에 접촉된 막으로서, 제1 도전막(105)들 사이에 정의되는 공간의 종횡비를 낮춤과 아울러 제1 폴리 실리콘 막(119a) 자체에 보이드(void) 또는 심(seam)이 형성되지 않도록 얇은 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 보다 상세히 하면, 제1 폴리 실리콘막(119a)은 150Å 내지 200Å의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.The
또한 제1 폴리 실리콘막(119a)의 그레인 크기는 후속 공정에서 발생할 수 있는 보이드가 제1 폴리 실리콘막(119a)의 그레인 경계를 따라 유전체막(117a)으로 이동하는 현상을 최소화하기 위해 제2 폴리 실리콘막(117b)의 그레인 크기보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 제1 폴리 실리콘막(119a)은 SiH2H6 가스를 이용하여 450℃ 내지 500℃ 의 온도에서 비정질(amorphous) 실리콘을 증착한 후, 어닐링 공정을 실시함으로써 형성할 수 있다. 이 때, 어닐링 공정은 제1 폴리 실리콘막(119a)의 그레인 크기를 최대화하기 위해 600℃ 내지 700℃의 온도로 4시간 내지 6시간 동안 실시되는 것이 바람직하다. 상술한 공정을 통해 제1 폴리 실리콘(119a)의 그레인 크기를 1㎛ 내지 2㎛로 확보할 수 있다. 또한 제1 폴리 실리콘막(119a) 형성시 어닐링 공정의 온도가 600℃ 내지 700℃로 저온이므로 제1 폴리 실리콘막(119a) 표면의 거칠기(roughness)를 균일화 할 수 있다. 이에 따라 제1 폴리 실리콘막(119a)의 상부에 형성되는 제2 폴리 실리콘막(119b)의 증착을 균일하게 진행할 수 있다.In addition, the grain size of the
이와 같이 제1 폴리 실리콘막(119a)의 그레인 크기가 최대화되면 제1 폴리 실리콘막(119a)에서 보이드가 이동할 수 있는 경로가 줄어들게 되므로 보이드가 제1 폴리 실리콘막(119a)의 그레인 경계를 따라 유전체막(117a)으로 침투하는 현상을 최소화할 수 있다.As such, when the grain size of the
제2 폴리 실리콘막(119b)은 제1 폴리 실리콘막(119a)의 상부에 형성되며, 제1 폴리 실리콘막(119a)에 비해 두껍고, 제1 폴리 실리콘막(119a)에 비해 작은 그레인을 포함한다. 또한 제2 폴리 실리콘막(119b)은 제1 도전막(105)들 사이의 간격이 매립하며 형성된다. 이 때, 제2 폴리 실리콘막(119b)이 제1 도전막(105)들 사이의 공간에 형성될 수 있는 것은 인접한 제1 도전막(105)들의 측벽에 형성된 유전체막(117)들이 이격될 수 있도록 제1 도전막(105)들 상부 사이의 간격을 확대하였기 때문이다. The
한편, 제1 폴리 실리콘(119a)의 두께를 제어하여 제1 도전막(105)들 사이에 정의되는 공간의 종횡비가 개선되었으므로 제2 폴리 실리콘막(119b) 형성시 심이 발생하는 현상을 줄일 수 있다. 또한 제2 폴리 실리콘막(119b)에 심이 발생하고, 후속 공정에서 발생하는 열에 의해 심이 보이드로 변환되어 제1 및 제2 폴리 실리콘막(119a, 119b)의 그레인 경계를 따라 이동할 수 있다. 이 때, 제1 폴리 실리콘막(119a)의 그레인 크기가 c최대화되어 제1 폴리 실리콘막(119a) 내에서 보이드의 이동 경로가 줄어들었으므로 제1 폴리 실리콘막(119a)의 그레인 경계를 통해 유전체막(117)에 침투하는 보이드를 줄일 수 있다. Meanwhile, since the aspect ratio of the space defined between the first
상술한 제2 도전막(119)은 후속 공정에서 유전체막(117)에 콘택홀을 형성하는 과정에서 셀 영역(A)에 형성된 유전체막(117)이 손상되는 것을 보호하기 위한 캡핑막으로 이용될 수 있다. 또한 캡핑막으로 이용된 제2 도전막(119)은 컨트롤 게이트용 도전막의 하부 도전막으로 이용된다. The second
이와 같이 컨트롤 게이트용 도전막으로 이용되며, 제1 도전막(105)들 사이의 공간에 형성된 제2 도전막(119)은 플로팅 게이트와 컨트롤 게이트 사이의 커플링 비를 확보할 수 있다.As described above, the second
도 1g를 참조하면, 제2 도전막(119)의 상부에 포토레지스트 패턴등의 식각 베리어 패턴(미도시)을 형성하여 제2 도전막(119) 및 유전체막(117)을 식각한다. 그 결과 유전체막(117)에는 셀렉트 트랜지스터 영역(B)에 형성된 제1 도전막(105)을 노출시키는 콘택홀이 형성된다. 이 후, 식각 베리어 패턴을 제거하고 제3 도전막(121)을 형성한다. 셀렉트 트랜지스터 영역(B)에서 제3 도전막(121)은 유전체막(117)에 형성된 콘택홀을 통해 제1 도전막(105)에 연결된다.Referring to FIG. 1G, an etching barrier pattern (not shown) such as a photoresist pattern is formed on the second
제3 도전막(121)은 컨트롤 게이트용 도전막으로서 금속 실리사이드막 또는 금속막을 이용하여 형성할 수 있다. The third
본 발명은 상기에서 서술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 상기의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in various forms, and the above embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to completely convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to inform you. Therefore, the scope of the present invention should be understood by the claims of the present application.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 불휘발성 메모리 소자의 게이트 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도들.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a gate pattern forming method of a nonvolatile memory device according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
101 : 반도체 기판 103 : 터널 절연막101
105 : 제1 도전막 107 : 소자 분리 하드 마스크 패턴105: first conductive film 107: device isolation hard mask pattern
109 : 트렌치 113 : 소자 분리막109: trench 113: device isolation film
115 : 산화막 117 : 유전체막115: oxide film 117: dielectric film
119a : 제1 폴리 실리콘막 119b : 제2 폴리 실리콘막119a:
119 : 제2 도전막 121 : 제3 도전막119: second conductive film 121: third conductive film
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080134334A KR101053988B1 (en) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | Gate Pattern of Nonvolatile Memory Device and Formation Method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080134334A KR101053988B1 (en) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | Gate Pattern of Nonvolatile Memory Device and Formation Method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20100076323A true KR20100076323A (en) | 2010-07-06 |
KR101053988B1 KR101053988B1 (en) | 2011-08-04 |
Family
ID=42638054
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080134334A KR101053988B1 (en) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | Gate Pattern of Nonvolatile Memory Device and Formation Method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101053988B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120137882A (en) * | 2011-06-13 | 2012-12-24 | 삼성전자주식회사 | Method for fabricating non-volatile memory device |
US20140054665A1 (en) * | 2012-08-24 | 2014-02-27 | SK Hynix Inc. | Non-volatile memory device and method of manufacturing the same |
CN109494224A (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-19 | 华邦电子股份有限公司 | Nonvolatile memory device and its manufacturing method |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100771802B1 (en) * | 2005-12-23 | 2007-10-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of forming a floating gate in a semiconductor device |
KR100741272B1 (en) | 2005-12-28 | 2007-07-19 | 주식회사 하이닉스반도체 | Flash memory device and method of manufacturing thereof |
KR20070075092A (en) * | 2006-01-12 | 2007-07-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of manufacturing a flash memory device |
JP2009135298A (en) | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
2008
- 2008-12-26 KR KR1020080134334A patent/KR101053988B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120137882A (en) * | 2011-06-13 | 2012-12-24 | 삼성전자주식회사 | Method for fabricating non-volatile memory device |
US8642458B2 (en) | 2011-06-13 | 2014-02-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of fabricating nonvolatile memory device |
US20140054665A1 (en) * | 2012-08-24 | 2014-02-27 | SK Hynix Inc. | Non-volatile memory device and method of manufacturing the same |
CN109494224A (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-19 | 华邦电子股份有限公司 | Nonvolatile memory device and its manufacturing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101053988B1 (en) | 2011-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101050454B1 (en) | Device Separation Film of Semiconductor Device and Formation Method Thereof | |
JP4171695B2 (en) | Semiconductor device | |
US7786013B2 (en) | Method of fabricating semiconductor device | |
KR100649974B1 (en) | Flash memory device with recessed floating gate and method for manufacturing the same | |
KR100406179B1 (en) | Method of forming a self aligned floating gate in flash memory cell | |
CN108899321B (en) | Method for manufacturing flash memory | |
US9780107B2 (en) | Methods of forming integrated circuit devices | |
US8691703B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
KR100809338B1 (en) | Semiconductor device and method of fabricating the same | |
KR100972881B1 (en) | Method of forming a flash memory device | |
KR100873894B1 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device | |
KR101053988B1 (en) | Gate Pattern of Nonvolatile Memory Device and Formation Method | |
US7049236B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
KR101085620B1 (en) | Manufacturing method of gate pattern for nonvolatile memory device | |
TWI730718B (en) | Method of manufacturing memory sturcture | |
US20090170263A1 (en) | Method of manufacturing flash memory device | |
KR20100074668A (en) | Manufacturing method for isolation structure of semiconductor device | |
JP2010067683A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2010040754A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US9852912B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device for reducing grain size of polysilicon | |
JP2009152360A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
KR100898399B1 (en) | Method of manufacturing a flash memory device | |
KR100672126B1 (en) | Method of forming a gate in semiconductor device | |
KR100850108B1 (en) | Method for forming floating gate of a flash memory device | |
KR20060116265A (en) | Method of manufacturing a semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |