KR20100059543A - Non-nolatile memory device, method of fabrication the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비휘발성 메모리 소자 및 상기 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nonvolatile memory device and a method of manufacturing the nonvolatile memory device.
데이터를 저장하는 반도체 메모리 소자들은 크게 휘발성 메모리 소자(volatile memory device)와 비휘발성 메모리 소자(non-volatile memory device)로 분류될 수 있다. 휘발성 메모리 소자는 전원 공급이 차단되는 경우에 저장된 데이터를 잃어버리는 반면, 비휘발성 메모리 소자는 전원 공급이 차단되더라도 저장된 데이터를 유지한다. 휘발성 메모리 소자의 예로는 대표적으로 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static RAM)이 있고, 비휘발성 메모리 소자의 예로는 대표적으로 EEPROM, 플래쉬(flash) 메모리, PRAM(Phase RAM) 등이 있다. Semiconductor memory devices that store data may be classified into volatile memory devices and non-volatile memory devices. Volatile memory devices lose their stored data when their power supplies are interrupted, while nonvolatile memory devices retain their stored data even when their power supplies are interrupted. Representative examples of volatile memory devices include DRAM (Dynamic Random Access Memory) and SRAM (Static RAM). Examples of nonvolatile memory devices include EEPROM, flash memory, and PRAM.
플래쉬 메모리 소자는 데이터를 저장 및 소거하는 메모리 셀 트랜지스터와, 메모리 셀 트랜지스터의 구동을 위한 주변 회로로 구성되어 있다. 메모리 셀 트랜지스터의 소스 및 드레인은 각각 CSL(common source line) 콘택 및 DC(direct contact) 콘택에 연결된다.The flash memory device includes a memory cell transistor for storing and erasing data, and a peripheral circuit for driving the memory cell transistor. The source and drain of the memory cell transistor are connected to a common source line (CSL) contact and a direct contact (DC) contact, respectively.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스페이서(spacer)의 형성 과정 및 콘택 영역의 식각 과정에서 주변 회로 영역의 트랜지스터들의 소스 영역 및 드레인 영역의 기판 소실을 감소시킬 수 있는 비휘발성 메모리 소자 및 상기 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention The present invention provides a nonvolatile memory device and a nonvolatile memory capable of reducing substrate loss in source and drain regions of transistors in a peripheral circuit region during formation of a spacer and etching of a contact region. It is to provide a method for manufacturing a device.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법은 기판의 셀 영역에 각각 터널링 절연층, 전하 저장층, 블로킹 절연층 및 금속층의 적층 구조를 갖는 복수의 메모리 셀들 및 복수의 선택 트랜지스터들을 형성하는 단계; 상기 기판의 주변 회로 영역에 게이트 산화막, 폴리 실리콘 및 금속층의 적층 구조를 갖는 복수의 주변 트랜지스터들을 형성하는 단계; 상기 선택 트랜지스터들 중 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 상기 블로킹 절연층을 식각(etching)하는 단계; 및 상기 메모리 셀들, 상기 선택 트랜지스터들 및 상기 주변 트랜지스터들의 상부에 스페이서(spacer)를 증착하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nonvolatile memory device, wherein a plurality of memory cells having a stacked structure of a tunneling insulating layer, a charge storage layer, a blocking insulating layer, and a metal layer are respectively selected from a cell region of a substrate. Forming transistors; Forming a plurality of peripheral transistors having a stacked structure of a gate oxide film, polysilicon, and a metal layer in the peripheral circuit region of the substrate; Etching the blocking insulating layer between two adjacent ones of the selection transistors; And depositing a spacer on top of the memory cells, the selection transistors, and the peripheral transistors.
상기 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이에 증착된 스페이서 및 상기 주변 트랜지스터들의 소스 영역 및 드레인 영역에 증착된 스페이서의 일부를 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 메모리 셀들, 상기 선택 트랜지스터들 및 상기 주변 트랜지스터들의 상부에 캡핑막을 증착하는 단계를 더 포함하고, 상기 블로킹 절연층을 식각하는 단계는 상기 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 상기 캡핑막 및 상기 블로킹 절연층을 식각할 수 있다.The method may further include etching a spacer deposited between the two adjacent selection transistors and a portion of the spacer deposited in the source region and the drain region of the peripheral transistors. And depositing a capping layer over the memory cells, the select transistors and the peripheral transistors, and etching the blocking insulating layer comprises: the capping layer and the blocking insulation between two adjacent select transistors. The layer can be etched.
상기 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 소정의 영역과 상기 주변 트랜지스터들의 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역을 식각하여 콘택 영역들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 소정의 영역에 형성되는 콘택 영역은 DC(Direct contact) 콘택이고, 상기 주변 트랜지스터들의 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역에 형성되는 콘택 영역은 메탈 콘택일 수 있다.The method may further include forming contact regions by etching the predetermined region between the two adjacent selection transistors and the source region and the drain region of the peripheral transistors. The contact region formed in a predetermined region between the two adjacent selection transistors may be a direct contact (DC) contact, and the contact regions formed in the source region and the drain region of the peripheral transistors may be metal contacts.
상기 블로킹 절연층을 식각하는 단계는, 상기 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 상기 전하 저장층을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 블로킹 절연층을 식각하는 단계는, 상기 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 상기 터널링 절연층을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.Etching the blocking insulating layer may further include etching the charge storage layer between the two adjacent selection transistors. Etching the blocking insulating layer may further include etching the tunneling insulating layer between the two adjacent selection transistors.
또한, 상기 과제를 해결하기 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자는 기판 상의 셀 영역에 형성되고, 각각 터널링 절연층, 전하 저장층, 블로킹 절연층 및 금속층의 적층 구조를 가지는 메모리 셀들 및 선택 트랜지스터들; 및 상기 기판 상의 주변 회로 영역에 형성되고, 게이트 절연층, 폴리 실리콘 및 금속층의 적층 구조를 가지는 주변 트랜지스터들을 포함하고, 상기 선택 트랜지스터들 중 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 영역은 상기 블로킹 절연층이 식각될 수 있다.In addition, the nonvolatile memory device according to the present invention is formed in the cell region on the substrate, each of the memory cells and the selection transistor having a stacked structure of a tunneling insulating layer, a charge storage layer, a blocking insulating layer and a metal layer; And peripheral transistors formed in the peripheral circuit region on the substrate, the peripheral transistors having a stacked structure of a gate insulating layer, a polysilicon layer, and a metal layer, wherein a region between two adjacent selection transistors of the selection transistors is formed by the blocking insulating layer. It can be etched.
상기 선택 트랜지스터들 중 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 영역은 상기 전하 저장층이 더 식각될 수 있다. 상기 선택 트랜지스터들 중 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 영역은 상기 터널 절연층이 더 식각될 수 있다.The charge storage layer may be further etched in an area between two adjacent selection transistors among the selection transistors. The tunnel insulating layer may be further etched in an area between two adjacent selection transistors among the selection transistors.
본 발명에 따르면, 비휘발성 메모리 소자의 선택 트랜지스터들 중 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 블로킹 절연층, 전하 저장층 및 터널링 절연층과 같은 하부 구조물을 스페이서의 증착 전에 미리 제거함으로써, 스페이서의 형성 또는 콘택 영역의 형성 등과 같은 후속 공정에서 식각량을 줄일 수 있다. 따라서, 주변 회로 영역의 소스 영역 및 드레인 영역의 기판 소실을 줄일 수 있는바, 주변 회로 영역의 트랜지스터들의 성능이 향상될 수 있다.According to the present invention, the formation of a spacer is performed by removing, in advance, the underlying structure such as a blocking insulating layer, a charge storage layer and a tunneling insulating layer between two adjacent selection transistors of the selection transistors of the nonvolatile memory device before deposition of the spacer. The etching amount can be reduced in subsequent processes, such as the formation of contact regions. Therefore, since the substrate loss of the source region and the drain region of the peripheral circuit region can be reduced, the performance of the transistors of the peripheral circuit region can be improved.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In addition, the thickness or size of each layer in the drawings is exaggerated for convenience and clarity of description.
명세서 전체에 걸쳐서 막, 영역, 또는 기판등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.Throughout the specification, when referring to one component, such as a film, region, or substrate, being located on, “connected”, or “coupled” to another component, the one component is directly It may be interpreted that there may be other components "on", "connected", or "coupled" in contact with, or interposed therebetween. On the other hand, when one component is said to be located on another component "directly on", "directly connected", or "directly coupled", it is interpreted that there are no other components intervening therebetween. do. Like numbers refer to like elements. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers, and / or parts, these members, parts, regions, layers, and / or parts are defined by these terms. It is obvious that not. These terms are only used to distinguish one member, part, region, layer or portion from another region, layer or portion. Thus, the first member, part, region, layer or portion, which will be discussed below, may refer to the second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.Also, relative terms such as "top" or "above" and "bottom" or "bottom" may be used herein to describe the relationship of certain elements to other elements as illustrated in the figures. It may be understood that relative terms are intended to include other directions of the device in addition to the direction depicted in the figures. For example, if the device is turned over in the figures, elements depicted as present on the face of the top of the other elements are oriented on the face of the bottom of the other elements. Thus, the exemplary term "top" may include both "bottom" and "top" directions depending on the particular direction of the figure. If the device faces in the other direction (rotated 90 degrees relative to the other direction), the relative descriptions used herein can be interpreted accordingly.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" may include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. Also, as used herein, "comprise" and / or "comprising" specifies the presence of the mentioned shapes, numbers, steps, actions, members, elements and / or groups of these. It is not intended to exclude the presence or the addition of one or more other shapes, numbers, acts, members, elements and / or groups.
도 1 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.1 to 4 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 기판(100)은 소자 분리막에 의해 셀 영역(A)과 주변 회로 영역으로 나뉘는데, 셀 영역(A)에는 메모리 셀(MC)들 및 선택 트랜지스터(ST)들이 형성되고, 주변 회로 영역에는 메모리 셀(MC)들의 구동을 위한 주변 회로가 형성된다. 주변 회로 영역은 저전압 소자가 형성되는 영역(B)과 고전압 소자가 형성되는 영역(C)으로 나뉜다.Referring to FIG. 1, the
기판(100)의 셀 영역(A)에는 터널링(tunneling) 절연층(110), 전하 저장층(120) 및 블로킹(blocking) 절연층(130)이 순차적으로 증착(deposition)된다. 이어서, 셀 영역(A)에 메모리 셀(MC)들 및 선택 트랜지스터(ST)들의 게이트를 형성하기 위한 금속층(140)이 적층된다. 이로써, 메모리 셀(MC)들 및 선택 트랜지스 터(ST)들의 게이트는 터널링 절연층(110), 전하 저장층(120), 블로킹 절연층(130) 및 금속층(140)의 적층 구조를 갖는다. 또한, 메모리 셀(MC)들 및 선택 트랜지스터(ST)들의 소스 영역 및 드레인 영역은 터널링 절연층(110), 전하 저장층(120) 및 블로킹 절연층(130)을 포함한다. 이 때, 게이트의 형성은 일반적인 포토 공정과 건식 식각 공정으로 수행할 수 있는바, 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.The tunneling
터널링 절연층(110)은 예를 들어, 실리콘 산화막으로 이루어질 수 있으며, 약 20 내지 70ㅕ의 두께로 형성될 수 있다. 전하 저장층(120)은 실리콘 질화막 또는 이보다 더 높은 유전 상수를 가지는 고유전막으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 전하 저장층(120)은 Si3N4막, 금속 산화막, 금속 질화막, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있고, 약 40 내지 120ㅕ의 두께로 형성될 수 있다. 여기서, 전하 저장층(120)은 터널링 절연층(110)을 통과하는 전하를 저장하는 트랩 사이트(trap site)를 포함한다. 여기서, 전하 저장층(120)은 플로팅 게이트라고 할 수 있다.The tunneling insulating
블로킹 절연층(130)은 전자들이 전하 저장층(120)의 트랩 사이트에 트랩되는 과정에서 금속층(140)으로 빠져나가는 것을 차단하고, 금속층(140)의 전하가 전하 저장층(120)으로 주입되는 것을 차단하는 역할을 한다. 전하 저장층(120)이 질화물인 경우, 터널링 절연층(110), 전하 저장층(120) 및 블로킹 절연층(130)은 ONO(Oxide-Nitride-Oxide) 구조를 이루어질 수 있다. 금속층(140)은 TaN, TiN, W, WN, HfN 및 텅스텐 실리사이드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 금속층(140)은 해당 워드 라인과 연결되어 프로그램 전압이 인가되고, 드레인은 해당 비트 라인과 연결된다.The blocking insulating
한편, 기판(100)의 주변 회로 영역(B, C)에는 게이트 산화막(150)이 증착되고, 이어서, 주변 트랜지스터들의 게이트를 형성하기 위한 폴리 실리콘층(160) 및 금속층(170)이 적층된다. 이 때, 고전압 소자가 형성되는 영역(C)의 게이트 산화막의 두께는 저전압 소자가 형성되는 영역(B)의 게이트 산화막의 두께보다 두껍다. 이로써, 주변 트랜지스터들의 게이트는 게이트 산화막(150), 폴리 실리콘층(160) 및 금속층(170)의 적층 구조를 갖고, 주변 트랜지스터들의 소스 영역 및 드레인 영역은 게이트 산화막(150)을 포함한다. 이 때, 게이트의 형성은 일반적인 포토 공정과 건식 식각 공정으로 수행할 수 있는바, 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.Meanwhile, a
도 2를 참조하면, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 영역만을 오픈시키도록 포토 리지스트(180)를 도포한다. Referring to FIG. 2, a
도 3을 참조하면, 반도체 소자(10)에 식각 공정(예를 들어, 건식 식각 공정)을 수행하여, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터(ST)들 사이의 영역에 형성된 블로킹 절연층(130), 전하 저장층(120) 및 터널링 절연층(110)을 제거한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터(ST)들 사이의 영역에 형성된 블로킹 절연층(130) 및 전하 저장층(120)만을 제거할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터(ST)들 사이의 영역에 형성된 블로킹 절연층(130)만을 제거할 수 있다.Referring to FIG. 3, an etching process (for example, a dry etching process) is performed on the
도 4를 참조하면, 반도체 소자(10)의 상부에 스페이서(190)를 증착한다. 이어서, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터(ST)들 사이의 영역과 주변 회로 영역(B, C) 의 주변 트랜지스터들의 소스 영역 및 드레인 영역의 상부에 증착된 스페이서(190)에 대해 식각 공정을 수행한다. Referring to FIG. 4, a
종래의 반도체 소자는 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 영역은 블로킹 절연층, 전하 저장층 및 터널링 절연층의 적층 구조를 가지는바, 스페이서의 형성 과정에서 식각 공정을 통해, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 드레인 콘택 영역과 공통 소스 라인 영역의 블로킹 절연층, 전하 저장층 및 터널링 절연층을 제거한다. 이 때, 주변 트랜지스터들의 소스 영역 및 드레인 영역은 게이트 산화막만을 포함하므로, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 영역보다 두께가 얇다. 그러나, 스페이서의 형성 과정에서 셀 영역과 주변 회로 영역에 동일한 식각 공정을 수행하는바, 주변 트랜지스터들의 소스 영역 및 드레인 영역은 기판의 소실이 많아진다. 특히, 저전압 소자 영역의 트랜지스터의 소스 영역 및 드레인 영역은 게이트 산화막의 두께가 더 얇으므로, 기판의 소실이 더 많아져서 숏 채널 효과(short channel effect)가 열화되는 문제가 생길 수 있다.In a conventional semiconductor device, a region between two adjacent selection transistors has a stacking structure of a blocking insulating layer, a charge storage layer, and a tunneling insulating layer. An etching process is performed between forming two spacers to form a spacer structure. The blocking insulating layer, the charge storage layer, and the tunneling insulating layer of the drain contact region and the common source line region of are removed. In this case, since the source region and the drain region of the peripheral transistors include only the gate oxide layer, the thickness is thinner than the region between two adjacent selection transistors. However, since the same etching process is performed on the cell region and the peripheral circuit region during the formation of the spacer, the substrate and the source region and the drain region of the peripheral transistors are lost. In particular, since the source oxide and the drain region of the transistor of the low voltage device region have a thinner thickness of the gate oxide film, the loss of the substrate may increase, resulting in a problem of deterioration of the short channel effect.
그러나, 본 실시예에 따르면, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터(ST)들 사이의 영역은 이미 블로킹 절연층(130), 전하 저장층(120) 및 터널링 절연층(110)이 제거된 상태이므로, 스페이서(190)의 형성 과정에서 식각량이 종래에 비해 감소된다. 이로써, 주변 트랜지스터들의 소스 영역 및 드레인 영역에서의 기판의 소실도 감소된다. 다시 말해, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터(ST)들 사이의 영역의 중심 부분은 기판(100)이 드러날 만큼 스페이서(190)가 제거되지만, 저전압 영역(B) 및 고전압 영역(C)의 트랜지스터들의 소스 영역 및 드레인 영역은 기판(100)의 소실이 줄어든다. However, according to the present exemplary embodiment, since the blocking insulating
도 5 내지 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.5 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 기판(200)은 소자 분리막에 의해 셀 영역(A')과 주변 회로 영역으로 나뉘는데, 셀 영역(A')에는 메모리 셀(MC)들 및 선택 트랜지스터(ST)들이 형성되고, 주변 회로 영역에는 메모리 셀(MC)들의 구동을 위한 주변 회로가 형성된다. 주변 회로 영역은 저전압 소자가 형성되는 영역(B')과 고전압 소자가 형성되는 영역(C')으로 나뉜다.Referring to FIG. 5, the
기판(200)의 셀 영역(A')에는 터널링 절연층(210), 전하 저장층(220) 및 블로킹 절연층(230)이 순차적으로 증착된다. 이어서, 셀 영역(A')에 메모리 셀(MC)들 및 선택 트랜지스터(ST)들의 게이트를 형성하기 위한 금속층(240)이 적층된다. 한편, 기판(200)의 주변 회로 영역(B', C')에는 게이트 산화막(250)이 증착되고, 이어서, 주변 트랜지스터들의 게이트를 형성하기 위한 폴리 실리콘층(260) 및 금속층(270)이 적층된다. 이 때, 고전압 소자가 형성되는 영역(C')의 게이트 산화막의 두께는 저전압 소자가 형성되는 영역(B')의 게이트 산화막의 두께보다 두껍다. 이어서, 반도체 소자(20)에 캡핑막(275)이 증착된다. 반도체 소자(20)에 포함된 각각의 요소는 도 1에 상술된 내용에 대응되는바 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The tunneling insulating layer 210, the charge storage layer 220, and the blocking insulating
도 6을 참조하면, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 영역만을 오픈시키도록 포토 리지스트(280)를 도포한다. Referring to FIG. 6, a
도 7을 참조하면, 반도체 소자(20)에 식각 공정을 수행하여, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터(ST)들 사이의 영역에 형성된 캡핑막(275), 블로킹 절연층(230), 전하 저장층(220) 및 터널링 절연층(210)을 제거한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터(ST)들 사이의 영역에 형성된 캡핑막(275), 블로킹 절연층(230) 및 전하 저장층(220)만을 제거할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터(ST)들 사이의 영역에 형성된 캡핑막(275) 및 블로킹 절연층(230)만을 제거할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터(ST)들 사이의 영역에 형성된 캡핑막(275)만을 제거할 수 있다.Referring to FIG. 7, an etching process is performed on the
도 8을 참조하면, 반도체 소자(20)의 상부에 스페이서(290)를 증착한다. 이어서, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터(ST)들 사이의 영역과 주변 회로 영역(B', C')의 주변 트랜지스터들의 소스 영역 및 드레인 영역의 상부에 증착된 스페이서(190)에 대해 식각 공정을 수행한다. Referring to FIG. 8, a
본 실시예에 따르면, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터(ST)들 사이의 영역은 이미 캡핑막(275), 블로킹 절연층(230), 전하 저장층(220) 및 터널링 절연층(210)이 제거된 상태이므로, 스페이서(290)의 형성 과정에서 식각량이 종래에 비해 감소된다. 이로써, 주변 트랜지스터들의 소스 영역 및 드레인 영역에서의 기판의 소실도 감소된다. 다시 말해, 인접한 두 개의 선택 트랜지스터(ST)들 사이의 영역의 중심 부분은 기판(200)이 드러날 만큼 스페이서(290)가 제거되지만, 저전압 영역(B') 및 고전압 영역(C')의 트랜지스터들의 소스 영역 및 드레인 영역은 기 판(200)의 소실이 줄어든다. According to the present exemplary embodiment, a region between two adjacent selection transistors ST is already removed from the
도 9 내지 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도이다. 9 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to still another embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 반도체 소자(30)는 도 4 또는 도 8에 도시된 반도체 소자에 대하여 후속 공정이 수행된 것으로, 도 4 또는 도 8에 도시된 반도체 소자에 대해 제1 및 제2 절연층(383, 386)을 적층한다. Referring to FIG. 9, the
보다 상세하게는, 기판(300)은 소자 분리막에 의해 셀 영역(A")과 주변 회로 영역으로 나뉘는데, 셀 영역(A")에는 메모리 셀(MC)들 및 선택 트랜지스터(ST)들이 형성되고, 주변 회로 영역에는 메모리 셀(MC)들의 구동을 위한 주변 회로가 형성된다. 주변 회로 영역은 저전압 소자가 형성되는 영역(B")과 고전압 소자가 형성되는 영역(C")으로 나뉜다.In more detail, the
기판(300)의 셀 영역(A")에는 터널링 절연층(310), 전하 저장층(320) 및 블로킹 절연층(330)이 순차적으로 증착된다. 이어서, 셀 영역(A")에 메모리 셀(MC)들 및 선택 트랜지스터(ST)들의 게이트를 형성하기 위한 금속층(340)이 적층된다. 한편, 기판(300)의 주변 회로 영역(B", C")에는 게이트 산화막(350)이 증착되고, 이어서, 주변 트랜지스터들의 게이트를 형성하기 위한 폴리 실리콘층(360) 및 금속층(370)이 적층된다. 이 때, 고전압 소자가 형성되는 영역(C")의 게이트 산화막의 두께는 저전압 소자가 형성되는 영역(B")의 게이트 산화막의 두께보다 두껍다. 이어서, 반도체 소자(30)에 스페이서(380)가 형성되고, 반도체 소자(30)에 제1 및 제2 절연층(383, 386)이 순차적으로 적층된다. 여기서, 인접한 두 개의 선택 트랜지 스터들 사이의 영역은 터널링 절연층(310), 전하 저장층(320) 및 블로킹 절연층(330)이 제거되어 기판(300)만을 포함할 수 있다. 반도체 소자(30)에 포함된 각각의 요소는 도 1에 상술된 내용에 대응되는바 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The tunneling insulating
도 10을 참조하면, 셀 영역(A")의 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 영역, 저전압 소자 영역(B")의 소스 영역 및 드레인 영역, 고전압 소자 영역(C")의 소스 영역 및 드레인 영역만을 오픈시키도록 포토 리지스트(390)를 도포한다. 이 때, 셀 영역(A")의 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 영역은 DC 콘택이 형성될 영역이고, 저전압 소자 영역(B")의 소스 영역 및 드레인 영역, 고전압 소자 영역(C")의 소스 영역 및 드레인 영역은 MC(Metal contact) 콘택이 형성될 영역이다.Referring to FIG. 10, a region between two adjacent select transistors of a cell region A ″, a source region and a drain region of the low voltage element region B ″, a source region and a drain region of the high voltage element region C ″. The
셀 영역(A")에서 DC 콘택이 형성될 영역은 중앙 부분은 기판(300), 제1 및 제2 절연층(383, 386)의 적층 구조를 갖고, 양쪽 끝부분은 기판(300), 스페이서(380), 제1 및 제2 절연층(383, 386)의 적층 구조를 갖는다. 또한, 저전압 소자 영역(B")에서 MC 콘택이 형성될 영역은 기판(300), 스페이서(380), 제1 및 제2 절연층(383, 386)의 적층 구조를 갖고, 고전압 소자 영역(C")에서 MC 콘택이 형성될 영역은 기판(300), 게이트 산화막(350), 스페이서(380), 제1 및 제2 절연층(383, 386)의 적층 구조를 갖는다. 다시 말해, 셀 영역(A")에서 DC 콘택이 형성될 영역의 적층 구조와 주변 회로 영역(B", C")에서 MC 콘택이 형성될 영역의 적층 구조가 동일하다.The region where the DC contact is to be formed in the cell region A ″ has a stacked structure of a
도 11을 참조하면, 반도체 소자(30)에 건식 식각 공정을 수행하여, DC 콘택(391) 및 MC 콘택들(392, 393, 394, 395)을 형성한다. Referring to FIG. 11, a dry etching process is performed on the
본 실시예에 따르면, DC 콘택이 형성될 영역은 이미 블로킹 절연층(230), 전하 저장층(220) 및 터널링 절연층(210)이 제거된 상태이므로, DC 콘택의 형성 과정에서 건식 식각량이 종래에 비해 감소된다. 이로써, 주변 회로 영역의 MC 콘택이 형성될 영역에서의 기판(300)의 소실도 감소된다. According to the present exemplary embodiment, since the blocking insulating
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 1200 단계에서, 기판의 셀 영역에 각각 터널링 절연층, 전하 저장층, 블로킹 절연층 및 금속층의 적층 구조를 갖는 복수의 메모리 셀들 및 복수의 선택 트랜지스터들을 형성한다.Referring to FIG. 12, in
1210 단계에서, 상기 기판의 주변 회로 영역에 게이트 산화막, 폴리 실리콘 및 금속층의 적층 구조를 갖는 복수의 주변 트랜지스터들을 형성한다.In
1220 단계에서, 상기 선택 트랜지스터들 중 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이의 상기 블로킹 절연층을 식각한다.In
1230 단계에서, 상기 메모리 셀들, 상기 선택 트랜지스터들 및 상기 주변 트랜지스터들의 상부에 스페이서를 증착한다.In
본 발명의 일 실시예는, 상기 인접한 두 개의 선택 트랜지스터들 사이에 증착된 스페이서 및 상기 주변 트랜지스터들의 소스 영역 및 드레인 영역에 증착된 스페이서의 일부를 식각하는 단계를 더 포함한다.An embodiment of the present invention further includes etching a spacer deposited between the two adjacent selection transistors and a portion of the spacer deposited in the source region and the drain region of the peripheral transistors.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 카드를 보여주는 개략도이다.13 is a schematic diagram showing a card according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 카드(1300)는 제어기(1310)와 메모리(1320)는 전기적인 신호를 교환하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제어기(1310)에서 명령을 내리면, 메모리(1320)는 데이터를 전송할 수 있다. 메모리(1320)는 도 4, 도 8 또는 도 11의 비휘발성 메모리 소자를 포함할 수 있다. 이러한 카드(1300)는 다양한 종류의 카드, 예를 들어 메모리 스틱 카드(memory stick card), 스마트 미디어 카드(smart media card; SM), 씨큐어 디지털 카드(secure digital; SD), 미니 씨큐어 디지털 카드(mini secure digital card; mini SD), 또는 멀티 미디어 카드(multi media card; MMC)와 같은 메모리 장치에 이용될 수 있다.Referring to FIG. 13, the
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템을 보여주는 개략도이다.14 is a schematic diagram illustrating a system according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 시스템(1400)에 포함된 프로세서(1410), 입/출력 장치(1420) 및 메모리(1430)는 버스(bus, 1440)를 이용하여 서로 데이터 통신을 할 수 있다. 프로세서(1410)는 프로그램을 실행하고, 시스템(1400)을 제어하는 역할을 할 수 있다. 입/출력 장치(1420)는 시스템(1400)의 데이터를 입력 또는 출력하는데 이용될 수 있다. 시스템(1400)은 입/출력 장치(1420)를 이용하여 외부 장치, 예컨대 개인용 컴퓨터 또는 네트워크에 연결되어, 외부 장치와 서로 데이터를 교환할 수 있다. 메모리(1440)는 도 4, 도 8 또는 도 11의 비휘발성 메모리 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1430)는 프로세서(1410)의 동작을 위한 코드 및 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 이러한 시스템(1400)은 모바일 폰(mobile phone), MP3 플레이어, 네비게이션(navigation), 휴대용 멀티미디어 재생 기(portable multimedia player, PMP), 고상 디스크(solid state disk; SSD) 또는 가전 제품(household appliances)에 이용될 수 있다.Referring to FIG. 14, the
상기한 본 발명은 또한 컴퓨터에서 판독 가능한 저장 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터에서 판독 가능한 저장 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 판독 가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장장치를 포함한다. 컴퓨터에서 판독 가능한 저장 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, DVD, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치, 플래시 메모리 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터에서 판독 가능한 저장 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터에서 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 여기서, 저장 매체에 저장되는 프로그램 또는 코드라 함은 특정한 결과를 얻기 위하여 컴퓨터 등이 정보처리능력을 갖는 장치 내에서 직접적 또는 간접적으로 사용되는 일련의 지시 명령으로 표현된 것을 의미한다. 따라서, 컴퓨터라는 용어도 실제 사용되는 명칭에 여하를 불구하고 메모리, 입출력장치, 연산장치를 구비하여 프로그램에 의하여 특정의 기능을 수행하기 위한 정보처리능력을 가진 모든 장치를 총괄하는 의미로 사용된다. The invention described above can also be embodied as computer readable code on a computer readable storage medium. Computer-readable storage media includes all types of storage devices on which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable storage media include ROM, RAM, CD-ROM, DVD, magnetic tape, floppy disks, optical data storage, flash memory, and the like, and also in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). It also includes implementations. The computer readable storage medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. Here, the program or code stored in the storage medium means that a computer or the like is expressed as a series of instruction commands used directly or indirectly in an apparatus having an information processing capability to obtain a specific result. Thus, the term computer is used to mean all devices having an information processing capability for performing a specific function by a program including a memory, an input / output device, and an arithmetic device, despite the name actually used.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope not departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
도 1 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.1 to 4 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
도 5 내지 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.5 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 9 내지 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.9 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to still another embodiment of the present invention.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 카드를 보여주는 개략도이다.13 is a schematic diagram showing a card according to an embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템을 보여주는 개략도이다.14 is a schematic diagram illustrating a system according to an embodiment of the present invention.
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Cited By (2)
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US8507976B2 (en) | 2011-12-29 | 2013-08-13 | SK Hynix Inc. | Nonvolatile memory device and method for fabricating the same |
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