KR20100080241A - 플래시메모리 소자의 제조 방법 - Google Patents
플래시메모리 소자의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100080241A KR20100080241A KR1020080138888A KR20080138888A KR20100080241A KR 20100080241 A KR20100080241 A KR 20100080241A KR 1020080138888 A KR1020080138888 A KR 1020080138888A KR 20080138888 A KR20080138888 A KR 20080138888A KR 20100080241 A KR20100080241 A KR 20100080241A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- forming
- substrate
- nitride film
- oxide film
- memory
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 58
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 25
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 10
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 abstract description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 19
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 125000001475 halogen functional group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 LDD ion Chemical class 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003719 b-lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/30—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region
-
- 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
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
-
- 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
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/4234—Gate electrodes for transistors with charge trapping gate insulator
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66833—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a charge trapping gate insulator, e.g. MNOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/40—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the peripheral circuit region
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
실시예는 플래시메모리 소자에 관한 것이다.
실시예에 따른 플래시메모리 소자의 제조 방법은 기판 상에 제1 메모리 게이트, 제2 메모리 게이트를 형성하는 단계; 상기 제1, 제2 메모리 게이트가 형성된 기판의 전면에 제3 산화막을 형성하는 단계; 상기 제1 메모리 게이트와 상기 제2 메모리 게이트 사이의 기판에 제2 질화막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 질화막 패턴이 형성된 상기 기판의 전면에 제2 폴리실리콘층을 형성하는 단계; 상기 제2 폴리실리콘층을 식각하여 상기 제1, 제2 메모리 게이트 외측에 각각 제1, 제2 선택 게이트를 형성하는 단계; 상기 제1, 제2 메모리 게이트 사이의 제2 질화막과 제3 산화막을 제거하고 상기 제1, 제2 메모리 게이트 사이의 기판에 소스영역을, 상기 제1, 제2 선택 게이트 외측의 기판에 드레인영역을 각각 형성하는 단계; 및 상기 드레인영역과 상기 소스영역에 메탈컨택을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
비휘발성 메모리 소자, SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)
Description
실시예는 플래시메모리 소자에 관한 것이다.
플래시메모리 소자는 전원이 꺼지더라도 저장된 데이터가 손상되지 않는 비휘발성 기억매체이면서도 데이터의 기록, 읽기, 삭제 등의 처리 속도가 비교적 높다는 장점이 있다.
이에 따라, 플래시메모리 소자는 PC의 Bios용, 셋탑 박스, 프린터 및 네트워크 서버 등의 데이터 저장용으로 널리 사용되고 있으며 최근에는 디지털 카메라와 휴대폰 등에서도 많이 이용되고 있다.
플래시메모리 소자에 있어서, SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)구조를 이용한 반도체 소자가 사용되고 있다.
SONOS 메모리소자는 게이트전압에 의해 실리콘 위의 얇은 산화막을 전하가 터널링하여 종래의 다결정 실리콘을 사용한 부유게이트 (Floating Gate) 대신 실리콘 질화막내의 트랩에 주입 또는 트랩으로부터 이완되는 매커니즘을 이용하는 전하트랩형 소자이다.
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 의한 플래시메모리 소자의 공정단면도이다.
도 1a와 같이 포토 및 식각(Photo and etch)을 이용하여 스플릿 선택게이트(split select gate)를 디파인(define)하는 경우, 포토공정의 오버레이 미스얼라인(overlay misalign) 때문에 서로 다른 선택게이트 길이(select gate length)(L1≠L2)를 가짐으로써 좌측셀(A cell)과 우측셀(B cell)이 서로 다른 특성을 나타내는 문제가 있다.
또한, 도 1b와 같이 로컬질화막(Local nitride)을 메모리사이트(Memory site)로 이용하는 경우, 포토 및 식각을 이용하여 디파인하는 경우 포토(photo)의 CD 베리에이션(variation) 및 오버레이 미스얼라인에 의한 서로 다른 질화막 길이(nitride length)(L3≠L4) 및 선택게이트 길이(L1≠L2)를 가지게 되고, 이로 인하여 좌측셀(A cell)과 우측셀(B cell)의 특성 베리에이션(variation)이 커지게 되는 문제가 있다.
실시예는 자기 정렬형 SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)구조의 플래시메모리 소자에 관한 것으로서, 기존의 포토 및 식각을 이용한 셀(Cell) 형성방법을 사용하는 대신 자기 정렬 더블 스페이서(self-align double spacer)공정을 이용함으로써 기존의 SONOS 공정(Process)이 갖는 CD, 오버레이(Overlay) 문제에 기인한 셀의 균일성(cell uniformity) 문제와 특성저하를 극복할수 있는 플래시메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 공정을 간략화 할 수 있는 플래시메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 플래시메모리 소자의 제조 방법은 기판 상에 제1 메모리 게이트, 제2 메모리 게이트를 형성하는 단계; 상기 제1, 제2 메모리 게이트가 형성된 기판의 전면에 제3 산화막을 형성하는 단계; 상기 제1 메모리 게이트와 상기 제2 메모리 게이트 사이의 기판에 제2 질화막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 질화막 패턴이 형성된 상기 기판의 전면에 제2 폴리실리콘층을 형성하는 단계; 상기 제2 폴리실리콘층을 식각하여 상기 제1, 제2 메모리 게이트 외측에 각각 제1, 제2 선택 게이트를 형성하는 단계; 상기 제1, 제2 메모리 게이트 사이의 제2 질화막과 제3 산화막을 제거하고 상기 제1, 제2 메모리 게이트 사이의 기판에 소스영역을, 상기 제1, 제2 선택 게이트 외측의 기판에 드레인영역을 각각 형성하는 단계; 및 상기 드레인영역과 상기 소스영역에 메탈컨택을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 플래시메모리 소자 및 그 제조 방법은, 소스 갭필 질화막(Source gap-fill nitride)을 이용해서, 소스(source) 영역에 선택 게이트 폴리(select gate poly)가 갭필(gap-fill)되지 않으므로, 소스(source) 영역의 폴리(Poly)를 대미지(Damage)없이 제거하기 위한 노력과 시간을 덜 수 있다.
또한, 실시예에서 질화막(Nitride)과 선택게이트(select gate)의 길이(length)에 따라 셀(cell) 특성이 민감하게 바뀌는데, 기존의 기술들은 질화막과 선택게이트의 길이를 포토 및 식각에 의하여 컨트롤(control) 하지만 실시예는 자기 정렬형 공정을 이용하여 기존 기술이 갖는 CD, 오버레이 베리에이션(overlay variation)에 기인한 문제를 해결할 수 있으므로 셀(cell) 특성의 유니포머티(uniformity) 측면에서 더 좋은 특성을 얻을 수 있다.
이하, 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으 로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
(실시예)
도 2는 실시예에 따른 플래시메모리 소자의 단면도이다.
실시예에 따른 플래시메모리 소자는 기판(10) 상에 형성된 제1 메모리 게이트(20a), 제2 메모리 게이트(20b); 상기 제1, 제2 메모리 게이트(20a, 20b) 외측에 각각 형성된 제1, 제2 선택 게이트(30a, 30b); 상기 제1, 제2 메모리 게이트(20a, 20b)와 상기 제1, 제2 선택게이트 사이에 형성된 제3 산화막(25); 상기 제1, 제2 메모리 게이트(20a, 20b) 사이의 기판에 형성된 소스영역, 상기 제1, 제2 선택 게이트(30a, 30b) 외측의 기판에 형성된 드레인영역; 및 상기 드레인영역과 상기 소스영역에 형성된 메탈컨택(36);을 포함하는 것을 특징으로 한다. 도 1에서 미설명된 도면부호는 이하 제조방법에서 설명하기로 한다.
실시예에 따른 플래시메모리 소자 및 그 제조 방법은, 소스 갭필 질화막(Source gap-fill nitride)을 이용해서, 소스(source) 영역에 선택 게이트 폴리(select gate poly)가 갭필(gap-fill)되지 않으므로, 소스(source) 영역의 폴리(Poly)를 대미지(Damage)없이 제거하기 위한 노력과 시간을 덜 수 있다.
또한, 실시예에서 질화막(Nitride)과 선택게이트(select gate)의 길이(length)에 따라 셀(cell) 특성이 민감하게 바뀌는데, 기존의 기술들은 질화막과 선택게이트의 길이를 포토 및 식각에 의하여 컨트롤(control) 하지만 실시예는 자기 정렬형 공정을 이용하여 기존 기술이 갖는 CD, 오버레이 베리에이션(overlay variation)에 기인한 문제를 해결할 수 있으므로 셀(cell) 특성의 유니포머티(uniformity) 측면에서 더 좋은 특성을 얻을 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 21을 참조하여 실시예에 따른 플래시메모리 소자의 제조방법을 설명한다.
우선, 도 3과 같이, 기판(10)에 소자분리막(12)을 형성하여 활성영역(active area)(11)을 정의한다. 이때, 활성영역(11)에는 패드 산화막(15)이 형성될 수 있다.
다음으로 도 4와 같이, 기판(10)에 제1 이온주입공정을 진행하여, 웰(well)영역(13)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 기판(10)이 P형인 경우, N형 이온주입에 의해 N형 웰을 형성할 수 있다. 실시예는 웰 영역(13)이 형성된 기판(10)에 문턱전압(threshold voltage) 조절을 위한 제2 이온주입 영역(미도시)을 진행할 수 있다.
다음으로 도 5와 같이, 패드 산화막(15)을 제거하고 기판(10) 상에 제1 산화막(21), 제1 질화막(22), 제2 산화막(23) 및 제1 폴리실리콘층(24)을 순차적으로 형성한다.
예를 들어, 제1 산화막(21)은 터널산화막의 기능을 할 수 있으며, 기판(10)에 열처리 공정을 진행하여 약 20~80 Å 두께의 SiO2로 형성되거나, Al2O3 같은 High-K 물질을 CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 ALD(Atomic Layer Deposition) 방식으로 증착시킬 수 있다.
제1 질화막(22)은 전하트랩층 역할을 할 수 있으며, CVD 방식으로 약 70~100 Å 두께의 SixNy(x,y는 자연수)로 형성될 수 있다.
제2 산화막(23)은 탑옥사이드층(top oxide)으로서 기능할 수 있으며, CVD 방식의 실리콘산화막(SiO2)으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 제2 산화막(23) 상에 제1 폴리실리콘층(24)을 증착 등의 방법으로 형성한다.
다음으로 도 6과 같이, 제1 산화막(21), 제1 질화막(22), 제2 산화막(23) 및 제1 폴리실리콘층(24)을 패터닝하여 제1 메모리 게이트(20a), 제2 메모리 게이트(20b)를 포함하는 메모리 게이트(20)를 형성한다. 이에 따라 메모리 게이트(20)는 SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)구조를 이룰 수 있다.
예를 들어, 제1 폴리실리콘층(24) 상에 제1 포토레지스트 패턴(미도시)을 이용하여 메모리 게이트가 형성될 부분만 오픈(open)하고 식각공정을 통하여 메모리 게이트(20)를 디파인(define)할 수 있다. 이때 식각 공정은 제1 폴리실리콘층(24) 부터 제1 질화막(22)까지 한번에 식각할 수도 있으며, 제2 산화막(23) 전까지 식각하고, 나머지층을 식각하는 두 단계 식각방식으로 진행 할 수도 있다. 후자의 경우 첫 번째 식각 공정에서 제2 산화막(23)에 스탑(stop)하고, 두 번째 식각 공정에서 제2 산화막(23)과 제1 질화막(22)을 식각한다. 두번째 식각 방식은 건식(Dry) 또는 습식(Wet) 식각 방식을 모두 이용할 수 있다.
다음으로, 도 7과 같이 제1, 제2 메모리 게이트(20a, 20b)가 형성된 기 판(10)의 전면에 제3 산화막(25)을 형성한다.
예를 들어, 메모리 게이트(20) 외의 영역에 남아있던 터널 산화막인 제1 산화막(21)을 제거한 후 듀얼게이트 산화(Dual gate oxide)공정으로 제3 산화막(25)을 열산화 방식으로 형성할 수 있다.
예를 들어, 제3 산화막(25)은 두꺼운 게이트 옥사이드(thick gate oxide)와 얇은 게이트 옥사이드(thin gate oxide)가 합쳐진 산화막이거나, 얇은 게이트 옥사이드(thin gate oxide) 그 자체일 수 있다.
이때, 이후 형성되는 선택게이트(Select Gate oxide)(30a, 30b)는 제3 산화막(25)을 선택 게이트 옥사이드로 공유할 수 있다.
다음으로, 도 8과 같이 제3 산화막(25)이 형성된 기판(10)의 전면에 제2 질화막(39)을 형성한다. 예를 들어, 제2 질화막(39)은 SixNy(x,y는 자연수)로 형성될 수 있으며, 소스 영역을 완전히 갭필할 정도의 두께로 형성할 수 있다.
다음으로, 도 9와 같이 제2 질화막(39)을 에치백(etch back) 등의 전면 식각하여 제1, 제2 메모리 게이트(20a, 20b) 사이에 제2 질화막 패턴(39a)을, 제1, 제2 메모리 게이트(20a, 20b) 외측에는 제3 질화막 패턴(39b)을 각각 형성한다.
다음으로, 도 10과 같이 제2 질화막 패턴(39a), 제3 질화막 패턴(39b)이 형성된 기판(10)의 전면에 제4 산화막(40)을 형성한다. 예를 들어, CVD 등에 의해 제4 산화막(40)을 형성할 수 있다. 제4 산화막(40) 형성공정은 소스(source) 사이드의 제3 질화막 패턴(39b)만을 선택적으로 남기기 위해 진행하는 공정으로, 향후 제2 질화막 패턴(39a) 식각시 제4 산화막 패턴(40a)인 산화막 버퍼(oxide buffer)에 의해 소스 사이드(soure side)의 제2 질화막 패턴(39a)만이 남게된다.
다음으로, 도 11과 같이 제2 질화막 패턴(39a) 상측의 제4 산화막(40)을 가리는 제1 감광막 패턴(41)을 형성한다. 이때, 제1 감광막 패턴(41)은 제2 질화막 패턴(39a)의 폭 보다 넓게 형성될 수 있다.
다음으로, 도 12와 같이 제1 감광막 패턴(41)을 마스크로 제4 산화막(40)을 일부 식각하여 제2 질화막 패턴(39a) 상측에 제4 산화막 패턴(40a)을 잔존하고 제3 질화막 패턴(39b)을 노출시킨다. 이러한 식각은 습식식각 등의 선택적 식각에 의해 진행될 수 있다.
다음으로, 도 13과 같이 제4 산화막 패턴(40a)을 마스크로 노출된 제3 질화막 패턴(39b)을 제거한다. 예를 들어, 습식식각 등의 선택적 식각에 의해 제3 질화막 패턴(39b)을 제거한다.
다음으로, 도 14와 같이 제2 질화막 패턴(39a)이 잔존하는 기판(10)의 전면에 제2 폴리실리콘층(28)을 형성한다. 이때, 제3 산화막(25)은 이후 형성되는 선택 게이트(20a, 20b)에 대한 게이트 옥사이드 역할을 할 수 있다.
다음으로, 도 15와 같이 제2 폴리실리콘층(28)을 식각하여 제1, 제2 메모리 게이트(20a, 20b) 외측에는 각각 제1, 제2 선택 게이트(30a, 30b)를 형성한다.
예를 들어, 제2 폴리실리콘층(28) 식각 공정을 이용하여, 셀(Cell) 영역을 전면 식각한다. 이렇게 하면, 제2 폴리실리콘층(28)의 두께에 따라 선택 게이트(Select gate)(30a, 30b)의 길이(Length)가 결정되게 된다.
실시예는 기존 셀(Cell)의 미스얼라인(mis-aligne) 문제를 자기정렬 방식의 선택 게이트 형성공정을 이용하므로서 해결할 수 있다.
또한, 실시예는 소스 사이드에 갭필 질화막인 제2 질화막 패턴(39a)에 의해 소스 사이드에 폴리가 남지 않기 때문에 소스 사이드의 폴리를 대미지 없이 제거하기 위한 노력과 시간을 줄일수 있다.
이때, 실시예는 선택 게이트 폴리 디파인(Select Gate Poly Define) 시 포토레지스터(미도시)를 이용하여 패터닝(Patterning)한 후 식각하여 주변영역 게이트 폴리(Peri Gate Poly)를 디파인(Define) 할 수 있다. 또한, 식각공정 시 활성영역에 대미지(Damage)가 발생할 것으로 판단될 때에는 셀(Cell)의 선택게이트 폴리 디파인(Select Gate Poly Define)하기 위한 포토 스텝(Photo step)과 식각 공정, 주변영역 게이트 폴리(Peri region Gate Poly)를 디파인(Define)하기 위한 포토 스텝(Photo step)과 식각 공정을 따로 진행할 수 있다.
다음으로, 도 16과 같이 제2 질화막 패턴(39a)과 소스 사이드의 제3 산화막(25)을 습식식각 등 선택적 식각 공정에 의해 제거한다.
다음으로, 도 17과 같이 소스 사이드에 제2 감광막 패턴(42)을 마스크로 이온주입 공정을 진행한다. 실시예는 HCI(hot carrier injection) 효율을 좋게하기 위해 할로 이온주입영역(Halo Implant Region)(27b)와 소스 LDD(Lightly Doped Drain) 이온주입영역(27a)을 포함하여 진행할 수 있다.
다음으로, 도 18과 같이 드레인 사이드인 제1, 제2 선택 게이트(30a, 30b) 외측에 할로 이온주입영역(Halo Implant Region)(32)과 LDD 이온주입영역(31)을 형성한다.
실시예에서 LDD 이온주입영역(31)은 주변영역(peri area) 트랜지스터(Transistor)의 LDD 이온주입 공정과 동시에 진행할 수 있다.
다음으로, 도 19와 같이 제1, 제2 선택 게이트(30a, 30b) 외측에 드레인영역(34)을, 제1, 제2 메모리 게이트(20a, 20b) 내측에 소스영역(26)을 형성한다.
예를 들어, 스페이서(Spacer)(33)를 형성한 후 고농도 N+ 이온주입에 의해 셀(Cell)의 드레인(Drain), 소스(Source) 이온 주입공정을 진행하여 드레인영역(34)과 소스영역(36)을 형성한다. 스페이서(33)은 ONO(Oxide-Nitride-Oxide) 또는 ON(Oxide-Nitride)의 구조로 형성될 수 있다.
이때 실시예는 소스, 드레인 이온주입공정을 주변영역(peri area) 트랜지스터(Transistor)의 소스(Source)와 드레인(Drain) 이온주입공정과 함께 진행할 수 있다.
다음으로, 도 20과 같이 살리사이드(35) 공정을 진행한다. 예들 들어, 소스영역(26), 드레인영역(34), 메모리 게이트(20) 상의 제3 산화막(25)을 제거 후 기판 전면에 코발트(Co) 등 금속층을 형성하고 열처리를 통해 소스영역(26), 드레인영역(34), 선택게이트(30a, 30b), 메모리게이트(20) 상에 살리사이드(35)를 형성할 수 있다.
다음으로, 도 21과 같이 소스영역(26), 드레인영역(34)에 메탈컨택(36)과 배선(37)을 형성하는 후공정(Back End Process)을 진행한다.
실시예에 따른 플래시메모리 소자 및 그 제조 방법은, 소스 갭필 질화막(Source gap-fill nitride)을 이용해서, 소스(source) 영역에 선택 게이트 폴 리(select gate poly)가 갭필(gap-fill)되지 않으므로, 소스(source) 영역의 폴리(Poly)를 대미지(Damage)없이 제거하기 위한 노력과 시간을 덜 수 있다.
또한, 실시예에서 질화막(Nitride)과 선택게이트(select gate)의 길이(length)에 따라 셀(cell) 특성이 민감하게 바뀌는데, 기존의 기술들은 질화막과 선택게이트의 길이를 포토 및 식각에 의하여 컨트롤(control) 하지만 실시예는 자기 정렬형 공정을 이용하여 기존 기술이 갖는 CD, 오버레이 베리에이션(overlay variation)에 기인한 문제를 해결할 수 있으므로 셀(cell) 특성의 유니포머티(uniformity) 측면에서 더 좋은 특성을 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 실시예에 따른 플래시메모리 소자는 다음과 같이 동작될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 플래시메모리 소자의 프로그램(program) 동작은 핫 캐리어인 전자(electron)를 발생시키기 위한 바이어스를 인가시켜 동작할 수 있다.
그리고, 소거(erase) 동작은 BTBT(Band to Band tunneling)를 형성할 수 있는 조건으로 바이어스를 인가하여, EHP(Electron-Hole Pair)을 형성하여 동작될 수 있다.
이때, 소거 동작은 워드라인(W/L) 단위로 하기 때문에, 선택된(Selected) 셀과 같은 워드라인(W/L)은 모두 소거된다. 즉, 선택되지 않은(Un-selected) 셀이라도 동일한 워드라인(W/L)에 위치하게 되면, 해당 셀은 소거(erase)된다.
또한, 읽기(read) 동작은 드레인 영역에 인가하는 바이어스에 따라 전류(current)가 흐르는데, 프로그램 상태와 소거 상태의 전류량이 다르므로, 프로그 램 상태인지 소거 상태인지를 알 수 있게 된다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 의한 플래시메모리 소자의 공정단면도.
도 2는 실시예에 따른 플래시메모리 소자의 단면도.
도 3 내지 도 21은 실시예에 따른 플래시메모리 소자의 공정 단면도.
Claims (7)
- 기판 상에 제1 메모리 게이트, 제2 메모리 게이트를 형성하는 단계;상기 제1, 제2 메모리 게이트가 형성된 기판의 전면에 제3 산화막을 형성하는 단계;상기 제1 메모리 게이트와 상기 제2 메모리 게이트 사이의 기판에 제2 질화막 패턴을 형성하는 단계;상기 제2 질화막 패턴이 형성된 상기 기판의 전면에 제2 폴리실리콘층을 형성하는 단계;상기 제2 폴리실리콘층을 식각하여 상기 제1, 제2 메모리 게이트 외측에 각각 제1, 제2 선택 게이트를 형성하는 단계;상기 제1, 제2 메모리 게이트 사이의 제2 질화막과 제3 산화막을 제거하고 상기 제1, 제2 메모리 게이트 사이의 기판에 소스영역을, 상기 제1, 제2 선택 게이트 외측의 기판에 드레인영역을 각각 형성하는 단계; 및상기 드레인영역과 상기 소스영역에 메탈컨택을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시메모리 소자의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 기판 상에 제1 메모리 게이트, 제2 메모리 게이트를 형성하는 단계는,기판 상에 제1 산화막, 제1 질화막, 제2 산화막 및 제1 폴리실리콘층을 순차 적으로 형성하는 단계; 및상기 제1 산화막, 상기 제1 질화막, 상기 제2 산화막 및 상기 제1 폴리실리콘층을 패터닝하여 제1 메모리 게이트, 제2 메모리 게이트를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시메모리 소자의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 제1 메모리 게이트와 상기 제2 메모리 게이트 사이의 기판에 제2 질화막 패턴을 형성하는 단계는,상기 제3 산화막이 형성된 기판의 전면에 제2 질화막을 형성하는 단계;상기 제2 질화막을 전면 식각하여 상기 제1, 제2 메모리 게이트 사이에 제2 질화막 패턴을, 상기 제1, 제2 메모리 게이트 외측에는 제3 질화막 패턴을 각각 형성하는 단계; 및상기 제3 질화막 패턴을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시메모리 소자의 제조방법.
- 제3 항에 있어서,상기 제3 질화막 패턴을 제거하는 단계는,상기 제2 질화막 패턴, 상기 제3 질화막 패턴이 형성된 기판의 전면에 제4 산화막을 형성하는 단계;상기 제2 질화막 패턴 상측의 제4 산화막을 가리는 제1 감광막 패턴을 형성 하는 단계;상기 제1 감광막 패턴을 마스크로 상기 제4 산화막을 일부 식각하여 상기 제2 질화막 패턴 상측에 제4 산화막 패턴이 잔존하고 상기 제3 질화막 패턴을 노출시키는 단계; 및상기 제4 산화막 패턴을 마스크로 상기 노출된 제3 질화막 패턴을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시메모리 소자의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 제1, 제2 선택 게이트를 형성하는 단계는,상기 제2 폴리실리콘층을 식각하되 자기정렬 방식으로 형성하는 것을 특징으로 하는 플래시메모리 소자의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 제1, 제2 선택 게이트를 형성하는 단계는,주변영역 게이트 폴리(Peri Gate Poly)를 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 플래시메모리 소자의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 제1, 제2 선택 게이트 외측의 기판에 드레인영역을 각각 형성하는 단계는,주변영역(peri area) 트랜지스터(Transistor)의 소스(Source)와 드레인(Drain) 이온주입공정과 함께 진행하는 것을 특징으로 하는 플래시메모리 소자의 제조방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080138888A KR20100080241A (ko) | 2008-12-31 | 2008-12-31 | 플래시메모리 소자의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080138888A KR20100080241A (ko) | 2008-12-31 | 2008-12-31 | 플래시메모리 소자의 제조 방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20100080241A true KR20100080241A (ko) | 2010-07-08 |
Family
ID=42641217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080138888A KR20100080241A (ko) | 2008-12-31 | 2008-12-31 | 플래시메모리 소자의 제조 방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20100080241A (ko) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160009853A (ko) * | 2014-07-17 | 2016-01-27 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 불휘발성 메모리소자의 단위셀 및 셀 어레이와, 불휘발성 메모리소자의 제조방법 |
EP3208832A4 (en) * | 2014-10-15 | 2017-11-01 | Floadia Corporation | Method for producing semiconductor integrated circuit devices, and semiconductor integrated circuit device |
EP3208831A4 (en) * | 2014-10-15 | 2017-11-08 | Floadia Corporation | Method for producing semiconductor integrated circuit devices, and semiconductor integrated circuit device |
-
2008
- 2008-12-31 KR KR1020080138888A patent/KR20100080241A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160009853A (ko) * | 2014-07-17 | 2016-01-27 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 불휘발성 메모리소자의 단위셀 및 셀 어레이와, 불휘발성 메모리소자의 제조방법 |
EP3208832A4 (en) * | 2014-10-15 | 2017-11-01 | Floadia Corporation | Method for producing semiconductor integrated circuit devices, and semiconductor integrated circuit device |
EP3208831A4 (en) * | 2014-10-15 | 2017-11-08 | Floadia Corporation | Method for producing semiconductor integrated circuit devices, and semiconductor integrated circuit device |
EP4235802A3 (en) * | 2014-10-15 | 2023-11-01 | Floadia Corporation | Method for producing semiconductor integrated circuit devices, and semiconductor integrated circuit device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8110461B2 (en) | Flash memory device and manufacturing method of the same | |
KR101038873B1 (ko) | 플래시 메모리 소자의 제조 방법 | |
US8264030B2 (en) | Flash memory device and manufacturing method of the same | |
KR100936627B1 (ko) | 플래시 메모리 소자 및 이의 제조 방법 | |
US20100163965A1 (en) | Flash memory device and manufacturing method of the same | |
KR100661225B1 (ko) | 이이피롬 소자 제조 방법 | |
KR20030086823A (ko) | 평탄하지 않은 게이트 절연막을 구비하는 비휘발성 메모리장치 및 그 제조 방법 | |
JP4384616B2 (ja) | フラッシュメモリ素子の製造方法 | |
US20070037328A1 (en) | Method of manufacturing a non-volatile memory device | |
KR100806787B1 (ko) | 플래쉬 반도체 소자의 제조방법 | |
KR100606928B1 (ko) | 비휘발성 메모리 장치 및 그 제조방법 | |
KR20100080241A (ko) | 플래시메모리 소자의 제조 방법 | |
CN102800675B (zh) | 一种电荷俘获非挥发存储器及其制造方法 | |
KR100672723B1 (ko) | 플래시 메모리 소자의 제조방법 | |
JP2007067027A (ja) | 埋め込み型不揮発性メモリーの製作方法 | |
US9997527B1 (en) | Method for manufacturing embedded non-volatile memory | |
KR20060136077A (ko) | 플래시 메모리 소자의 제조방법 | |
KR101033402B1 (ko) | 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법 | |
KR20110065892A (ko) | 플래시 메모리 소자 및 그의 제조방법 | |
KR20050031754A (ko) | 플래시 메모리 셀의 제조 방법 | |
US8222685B2 (en) | Flash memory device and method for manufacturing the same | |
JP2009135491A (ja) | フラッシュメモリ素子の製造方法 | |
KR100542497B1 (ko) | 반도체 소자의 제조 방법 | |
KR100628245B1 (ko) | 플래시 메모리 소자의 제조방법 | |
KR100593154B1 (ko) | 비휘발성 메모리 소자의 셀 및 그 제조 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |