JP2003218248A - スプリットゲート型フラッシュメモリ形成方法 - Google Patents

スプリットゲート型フラッシュメモリ形成方法

Info

Publication number
JP2003218248A
JP2003218248A JP2002364356A JP2002364356A JP2003218248A JP 2003218248 A JP2003218248 A JP 2003218248A JP 2002364356 A JP2002364356 A JP 2002364356A JP 2002364356 A JP2002364356 A JP 2002364356A JP 2003218248 A JP2003218248 A JP 2003218248A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
forming
conductive film
spacer
auxiliary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002364356A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4418150B2 (ja
Inventor
泯 秀 ▲そう▼
Min Soo Cho
Dong-Jun Kim
東 逡 金
Chinu Kin
鎭 宇 金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of JP2003218248A publication Critical patent/JP2003218248A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4418150B2 publication Critical patent/JP4418150B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/10Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the top-view layout
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/401Multistep manufacturing processes
    • H01L29/4011Multistep manufacturing processes for data storage electrodes
    • H01L29/40114Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a conductor-insulator-conductor-insulator-semiconductor structure
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/30Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フローティングゲートのチップ部分を鋭角に
形成することができるスプリットゲート型フラッシュメ
モリ形成方法を提供する。 【解決手段】 補助膜パターン(シリコン窒化膜パター
ン)207の間に第1導電膜パターン(フローティング
ゲート膜)205が露出した状態で補助膜パターン20
7の側壁に第2導電膜スペーサ209を形成する。この
第2導電膜スペーサ209は、完成したフラッシュメモ
リのフローティングゲートにおいて、消去動作時トンネ
リングが集中するチップ部分を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフラッシュメモリ形
成方法に関するものであり、より詳しくはスプリットゲ
ート型フラッシュメモリ形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】米国特許第5029130号
【0003】フラッシュメモリは素子集積度を高めるこ
とができる構造を有するという長所と、不揮発性メモリ
という長所を有するので近来多く研究され開発されるメ
モリ装置である。通常のフラッシュメモリ装置でメモリ
セルのゲートは互いに上下に誘電体膜を挟んで形成され
るフローティングゲートとコントロールゲートとを有す
る。一方、消去動作がフローティングゲートからワード
ライン側に行われるようにして消去電圧を相対的に低め
ることができる新たな方式の二重ゲート構造不揮発性メ
モリが開発されている。新たな方式の二重ゲート構造で
はフローティングゲートとコントロールゲートとが横方
向に並んで形成されてその対向面が相対的に少なくなっ
ており、トンネリングはフローティングゲートの鋭角に
形成された部分で集中的になされる(特許文献1参
照)。
【0004】図1及び図2はフローティングゲートとコ
ントロールゲートとが誘電体膜で離隔されて横方向に並
んで形成された不揮発性メモリ装置のセルトランジスタ
でプログラミングと消去とが行われる方法を説明するた
めの断面図である。
【0005】図1を参照すると、プログラミングのため
に共通ソースライン21に高電圧Vddが印加され、コ
ントロールゲートライン120にスレッショルド電圧V
thが印加される。ドレイン領域109及び基板100
には零電位(0Volt)が印加される。従って、ドレ
イン領域109からソース領域110へ電子が移動しな
がらトンネリングゲート絶縁膜15を通過してフローテ
ィングゲート130に電子が蓄積される。即ち、プログ
ラミングがなされる。
【0006】図2によると、消去のために共通ソースラ
イン21に零電位が印加され、コントロールゲートライ
ン120には高電圧Vddが印加される。ドレイン領域
109及び基板100には零電位が印加される。従っ
て、トンネリングゲート絶縁膜15を通過してフローテ
ィングゲート130に蓄積された電子がコントロールゲ
ートライン120の高電圧に引かれてトンネリングを起
こしながら移動する。即ち、消去がなされる。この際、
フローティングゲート130の電子は尖って形成された
チップ部分23に電界が集中するためチップ部分23近
隣の絶縁膜を通じてコントロールゲートライン120に
移動する。
【0007】図3は従来のスプリットゲート型フラッシ
ュメモリでセル領域にトランジスタ素子が形成された状
態でのレイアウトを示す平面図であり、図4乃至図11
は図3のAA方向に切断した断面を通じて図3のような
レイアウトを形成する工程の一部を示す工程断面図であ
る。
【0008】図3を参照すると、AA方向に活性領域1
01が形成され、活性領域101の両側に活性領域10
1と並んで素子分離膜103が形成される。AA方向の
中央でCC方向に位置するのは共通ソース領域110或
いは共通ソースラインであり、その両側に共通ソースラ
インと平行にスペーサ酸化膜115、コントロールゲー
トライン或いはワードライン120、スペーサ窒化膜1
25、基板露出部が形成されている。
【0009】活性領域101と基板露出部が互いに横切
る部分には基板にドレイン領域109が形成され、この
領域109には後続工程でビットラインコンタクト10
7が形成される。そして、ビットライン105は太い線
で表示されたように活性領域101を覆いながら活性領
域101の方向に長く形成される。活性領域101とス
ペーサ酸化膜115とが互いに横切る部分にはスペーサ
酸化膜115下にフローティングゲート130が形成さ
れる。
【0010】以下、図4乃至図11を通じてセルトラン
ジスタが形成される初期工程の一部を述べる。
【0011】先ず、図3及び図4を参照すると、基板1
00にトンネリングゲート絶縁膜15とフローティング
ゲート膜が積層された後にトレンチ型フィールド酸化膜
(トレンチ型素子分離膜:図3の103)が形成され
る。この際、フローティングゲート膜は一部除去されフ
ローティングゲート膜パターン131として残る。場合
により、素子分離された基板にトンネリングゲート絶縁
膜とフローティングゲート膜が形成され、パターニング
を通じてフローティングゲート膜パターンを活性領域上
にのみ残すことができる。基板100の全面にシリコン
窒化膜を積層し、パターニングを通じて図3の共通ソー
ス領域110及びスペーサ酸化膜115を露出させるシ
リコン窒化膜パターン135を形成する。シリコン窒化
膜パターン135の間に現れたフローティングゲート膜
パターン131に対する部分熱酸化を実施する。する
と、シリコン窒化膜パターン135の間のフローティン
グゲート膜パターン131の上部が酸化されながらシリ
コン窒化膜パターン135との境界部でシリコン窒化膜
パターン135下に酸化膜133が浸透する様相のバー
ズビークが形成される。
【0012】図3及び図5を参照すると、フローティン
グゲート膜パターン131の酸化された上部を除去する
か或いは除去しない状態で基板の全面にコンフォーマル
なスペーサ用シリコン酸化膜を形成する。このスペーサ
用シリコン酸化膜に対するエッチバックを実施してシリ
コン窒化膜パターン135の側壁にスペーサ酸化膜11
5を残す。この際、スペーサ酸化膜115の間には酸化
されないフローティングゲート膜パターン131が現れ
る。スペーサ酸化膜115とシリコン窒化膜パターン1
35をエッチングマスクとしてフローティングゲート膜
パターン131に対するエッチングを続けて、現れたフ
ローティングゲート膜パターン131を除去する。この
際、トンネリングゲート絶縁膜15も共に除去されてシ
リコン基板100が現れることになる。次いで、全面不
純物イオン注入を実施して、露出した基板100の部位
に共通ソース領域110を形成する。この際、ドーズ
(dose)量は1015ions/cm程度の濃度
とする。共通ソース領域110は後続熱処理段階で拡張
されてフローティングゲート領域と一部重なる。
【0013】一方、共通ソース領域110で基板100
が露出した状態でスペーサ酸化膜115の下部にフロー
ティングゲート膜パターン131の切断面が現れる。不
純物イオン注入の前後に熱酸化を実施するか、CVD酸
化膜を薄く形成してフローティングゲート膜パターン1
31の切断面を酸化膜でカバーする。
【0014】図3及び図6を参照すると、図5の状態で
共通ソース領域110のシリコン酸化膜等を除去し、基
板の全面にポリシリコン膜を積層してスペーサ酸化膜の
間の空間を充填する。CMPやエッチバックを通じてシ
リコン窒化膜パターン135の上面でポリシリコン膜を
除去する。従って、基板が露出した共通ソース領域11
0上に、スペーサ酸化膜115の間の空間にのみポリシ
リコン膜が残留して共通ソースライン21が形成され
る。
【0015】図3及び図7を参照すると、図6の状態で
シリコン窒化膜パターン135を燐酸等により除去す
る。次いで、スペーサ酸化膜115をエッチングマスク
として異方性エッチングを実施してシリコン窒化膜パタ
ーン135の下部にあったフローティングゲート膜パタ
ーン131を除去してフローティングゲート130を形
成する。この際、共通ソースライン21の上部も一部が
共に除去される。又、最初に形成されたトンネリングゲ
ート絶縁膜15も共に除去されて基板100が露出され
ることになる。基板100の全面にCVD酸化膜をコン
フォーマルに薄く形成するか熱酸化によって、スペーサ
酸化膜115下の露出したフローティングゲート130
の側壁及び露出した基板100表面を覆う酸化膜116
を形成する。この過程でフローティングゲート130の
側壁が一部酸化されながら側方に一部突出することにな
る。
【0016】図8を参照すると、図7の状態で基板全面
にコントロールゲートライン或いはワードラインを形成
するためのポリシリコン膜143とシリコン窒化膜14
5とをコンフォーマルに形成する。シリコン窒化膜はシ
リコン窒化酸化膜等に代替することができる。
【0017】図9を参照すると、図8の状態でCMPに
よって共通ソースライン21の上面を基準に全面を平坦
化させる。すると、スペーサ酸化膜115の側方にはポ
リシリコン膜143′が現れ、より外側ではシリコン窒
化膜145′に覆われてポリシリコン膜143′が現れ
ない。現れた共通ソースライン21とポリシリコン膜1
43′の上面に熱酸化によってシリコン酸化膜147を
形成する。
【0018】図10を参照すると、図9の段階で形成さ
れたシリコン酸化膜147とスペーサ酸化膜115とを
エッチングマスクとして基板の他の部分にあるシリコン
窒化膜145′とポリシリコン膜143′とを順次に除
去する。従って、スペーサ酸化膜115の共通ソースラ
イン21と反対側側壁にはポリシリコンパターンが残留
してコントロールゲートライン(ワードラインでもあ
る)120が形成される。
【0019】本例とは違って、図8の段階でポリシリコ
ン膜143をコンフォーマルに積層した後全面異方性エ
ッチングを行ってスペーサ酸化膜115の側面にスペー
サ形態にポリシリコンパターンを残留させることも可能
である。
【0020】図11を参照すると、図10のようにポリ
シリコンパターン、即ちコントロールゲートライン12
0が形成された状態で再びシリコン窒化膜の積層を実施
し、さらに全面異方性エッチングを行って、コントロー
ルゲートライン120のスペーサ酸化膜115と反対側
側面にスペーサ窒化膜125を残す。そして、スペーサ
窒化膜125の外側に基板100の活性領域が現れた状
態で高濃度不純物イオン注入を実施する。従って、ドレ
イン領域109が形成される。後続熱処理によってドレ
イン領域109もスペーサ窒化膜125下に拡大させる
ことができる。
【0021】以後全面に層間絶縁膜を積層し平坦化した
後ビットラインコンタクトホールを形成し、その上にメ
タル等の導電膜の積層とパターニングとを行ってビット
ラインコンタクト及びビットラインを形成する等の通常
の工程が付加的になされる。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の工程
で形成されるフラッシュメモリのセルトランジスタで
は、工程による幾つかの問題点が発生する。
【0023】先ず、図2で示されたように消去動作がよ
く行われるためにはフローティングゲートのチップ部分
に電界が集中するようにチップ部分が鋭角に形成されな
ければならない。図4乃至図8に示すフローティングゲ
ート形成工程を参照すると、チップ部分を鋭い鋭角に形
成することに関連する工程は図4及び図8の工程であ
る。図4に示されるフローティングゲート膜パターン1
31の部分酸化工程で形成される酸化膜133の両端の
バーズビークが短く、急激な傾斜に形成されなければな
らず、図7のエッチング段階でフローティングゲート膜
パターン131に対するエッチングが異方性より行われ
なければならない。
【0024】しかし、図4の酸化工程でフローティング
ゲート膜パターン131は下側がフローティングゲート
にならなければならないため上部のみ酸化されなければ
ならない。したがって、酸化工程に制限が伴うためフロ
ーティングゲート膜パターン131の上部熱酸化を通じ
て厚い酸化膜形成が難しく、シリコン窒化膜パターン1
35との境界部に短く、急激な傾斜のバーズビークを形
成し難い。結局、フローティングゲート130のチップ
部分(図1の23)を鋭い鋭角に形成するのが難しくな
る。
【0025】又、図4のようなフローティングゲート膜
パターン131の部分酸化工程でフローティングゲート
膜パターン131の酸化は上部に限定されない。即ち、
図3のBBの断面を示す図12を見ると、図4の酸化工
程が行われる時フローティングゲート膜パターン131
は上面だけではなく、素子分離膜103近隣の側部も露
出されている。従って、フローティングゲート膜パター
ン131の上部酸化膜133の形成と共に側部から流入
される酸素は図13のようにフローティングゲート膜パ
ターン131の側部134及び側部に近い下部151も
酸化させる。
【0026】素子分離膜103の近隣でフローティング
ゲート膜パターン131の下部が酸化されると、フロー
ティングゲート膜パターン131の下部にあるトンネリ
ングゲート絶縁膜15がチャンネル両側部側で厚くなる
(図13の151参照)。すると、プログラム段階で電
子は厚くなったトンネリングゲート絶縁膜(151参
照)を通過しにくく、結局フローティングゲートに電子
を蓄積させるためにより多くの時間が要求される。即
ち、セルメモリトランジスタでプログラム動作速度が遅
くなる。
【0027】さらに、図3のBBの断面を示す図13で
示すように図4の酸化工程が行われる時、素子分離膜1
03の近隣に位置したフローティングゲート膜パターン
側部134が酸化されると、活性領域の一部は酸化され
たフローティングゲート膜パターン側部134により覆
われた状態になる。そして、図5のようなスペーサ酸化
膜115の形成のためのエッチバック工程でフローティ
ングゲート膜パターン131の酸化された側部134が
除去されて基板100が露出される。次いで、共通ソー
ス領域を露出させるためにフローティングゲート膜パタ
ーン131をエッチングする時、現れた基板部分も同時
にエッチングされる。
【0028】結果的に、図3のCC断面を示す図14で
示すように共通ソース領域110の両側で基板が除去さ
れて溝161が形成されるピッチング(pittin
g)現象が発生する。したがって、もし共通ソース領域
110形成用の不純物イオン注入が充分に深くなけれ
ば、ピッチングによる溝161に充填される共通ソース
ラインが溝161近隣のシリコン基板100と直接触れ
て電流漏洩を起すことになる。
【0029】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
その目的は、チップ部分を鋭角に形成することができる
スプリットゲート型フラッシュメモリ形成方法を提供す
ることにある。
【0030】さらに、本発明は、フローティングゲート
下部のトンネリングゲート絶縁膜が厚くなることを防止
することができるスプリットゲート型フラッシュメモリ
形成方法を提供することを他の目的とする。
【0031】さらに、本発明は、ソース領域のピッチン
グ現象と、それによる電流漏洩の問題を防止することが
できるスプリットゲート型フラッシュメモリ形成方法を
提供することをさらに他の目的とする。
【0032】
【課題を解決するための手段】本発明は、スプリットゲ
ート型フラッシュメモリ形成方法において、シリコン窒
化膜パターンの間にフローティングゲート膜が露出した
状態でシリコン窒化膜パターンの側壁に導電膜スペーサ
を形成し後続工程を実施する。この際、導電膜スペーサ
は完成したフラッシュメモリでフローティングゲートの
チップ部分を形成する。即ち、従来はシリコン窒化膜パ
ターンの間にフローティングゲート膜が露出した状態で
フローティングゲート膜酸化によるバーズビークを形成
しこの部分を異方性エッチングしてフローティングゲー
トのトンネリングチップを形成したが、本発明では、フ
ローティングゲート膜上でシリコン窒化膜パターンの側
壁にスペーサを形成してトンネリングチップを形成す
る。
【0033】従って、本発明の方法はスプリットゲート
型フラッシュメモリ形成方法において、基板にトンネリ
ングゲート絶縁膜及び第1導電膜を形成する段階と、第
1導電膜上に第1方向に線形ギャップを有し第1導電膜
とエッチング選択比を有する補助膜パターンを形成する
段階と、基板に第2導電膜を積層し全面エッチングして
補助膜パターンの側壁に第1導電膜と連結される第2導
電膜スペーサを形成する段階と、第2導電膜スペーサ上
を含む基板全面に第1導電膜及び補助膜パターンとエッ
チング選択比を有する第1絶縁物質膜を積層する段階
と、第1絶縁物質膜に対する全面異方性エッチングを行
って補助膜パターンの側壁に線形ギャップの一部を充填
し線形ギャップの中央部で第1導電膜を露出させるよう
に第1スペーサを形成する段階とを備えることを特徴と
する。
【0034】通常、第1及び第2導電膜はポリシリコン
で形成し、補助膜パターンはシリコン窒化膜、第1絶縁
物質膜はCVD酸化膜で形成する。
【0035】本発明で素子分離膜はトンネリングゲート
絶縁膜及び第1導電膜積層後トレンチ型に形成されるの
が一般的である。また、第2導電膜スペーサ形成後に表
面を酸化させる段階が付加的に備えられる。
【0036】一方、トンネリングゲート絶縁膜形成前に
素子分離膜を先に形成することができる。素子分離膜形
成後に第1導電膜を形成する場合、第1導電膜のパター
ニングが必要である。第2導電膜スペーサ形成後第1絶
縁物質膜形成前に第1導電膜のパターニングを実施する
と、該パターニングによって第1方向と横切る第2方向
で第1導電膜及び第2導電膜スペーサを除去して隣接フ
ローティングゲート間の分離を確実に行うことができ
る。
【0037】本発明で補助膜パターンの間に第1導電膜
が現れた状態で続いて第2導電膜スペーサを形成するこ
とができるが、補助膜パターンとの境界にバーズビーク
を形成するための第1導電膜表面に対する酸化を先ず実
施し、酸化された部分を除去する段階後に第2導電膜ス
ペーサを形成してチップ部分を補強することもできる。
さらに、望ましくは、第2導電膜スペーサ形成後表面酸
化が行われる。
【0038】本発明で第1スペーサを形成した後に行わ
れる工程は従来のスプリットゲート型フラッシュメモリ
形成方法と同一に実施することができる。即ち、第1ス
ペーサ及び補助膜パターンをエッチングマスクとして第
1導電膜をエッチングして除去する段階と、第1スペー
サ及び補助膜パターンをイオン注入マスクとして不純物
イオン注入を実施して線形ギャップの中央部の基板に共
通ソース領域を形成する段階と、第3導電膜を積層し平
坦化して共通ソース領域と連結される共通ソースライン
を形成する段階と、補助膜パターンをエッチングで除去
し補助膜パターン下部の第1導電膜を異方性エッチング
で除去して第1スペーサ下に残留した第1導電膜及び第
2導電膜スペーサよりなるフローティングゲートを形成
する段階と、補助膜パターンが除去されて露出した第1
スペーサ側壁に接する第4導電膜パターンを形成してコ
ントロールゲートラインを形成する段階と、基板に不純
物イオン注入を実施してドレイン領域を形成する段階と
が順次行われる。又、ドレイン領域を形成する前にコン
トロールゲートライン側壁に第2絶縁物質膜、例えばシ
リコン窒化膜で第2スペーサを形成する段階を備えるこ
とができる。
【0039】一方、コントロールゲートラインを形成す
る段階は、第4導電膜を積層する段階と、第4導電膜上
に第2補助膜を積層する段階と、基板上の第4導電膜上
面より高い位置で基板全面を平坦化させる段階と、露出
した共通ソースラインと第4導電膜表面を熱酸化して酸
化膜を形成する段階と、酸化膜をエッチングマスクとし
て第2補助膜、第4導電膜に対する異方性エッチングを
実施する段階とを備えてなる。通常、第3、第4導電膜
はポリシリコンであり、第2補助膜はシリコン窒化膜、
またはシリコン窒化酸化膜で形成される。
【0040】また、本発明は、基板上にトンネリングゲ
ート絶縁膜、第1導電膜パターン、第1方向に線形ギャ
ップを有する補助膜パターンが順次形成され、基板内に
は素子分子膜が形成された状態を得る段階と、基板全面
に対する第2導電膜の形成と全面異方性エッチングによ
り、前記補助膜パターンの側壁に前記第1導電膜パター
ンと連結される第2導電膜スペーサを形成し、同時に第
1導電膜パターンと素子分離膜との段差部にも第2導電
膜からなるスペーサを形成する段階と、熱酸化を行って
前記第2導電膜スペーサ上および前記第1導電膜パター
ン上部に熱酸化膜を形成し、この際、前記第1導電膜パ
ターンと前記素子分離膜との段差部では、前記第2導電
膜からなるスペーサにより、それより内側の基板および
第1導電膜パターンが酸化されることを抑制する段階
と、基板全面に対する第1絶縁物質膜の形成と全面異方
性エッチングにより、前記補助膜パターンの側壁に前記
線形ギャップの一部を充填するように第1スペーサを形
成し、前記線形ギャップの中央部では前記第1導電膜パ
ターンを露出させる段階とを備えることを特徴とする。
【0041】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を詳細に説明する。なお、工程の各段階を示
す図15ないし図18において、それぞれ(a)は図3の
AA方向に切断した断面図を示し、それぞれ(b)は図3
のCC方向に切断した断面図を示す。
【0042】先ず、補助膜パターン207の形成までの
工程を述べると、基板201にトンネリングゲート絶縁
膜203を基板201の熱酸化によって50乃至100
Å厚さで形成する。次に、トンネリングゲート絶縁膜2
03上に第1導電膜としてポリシリコン膜を400Å厚
さで形成する。次に、パターニング工程によって第1導
電膜パターン205が形成された状態で基板201にト
レンチ型素子分離膜103を形成する。この際、活性領
域は基板上一方向に長く形成され、図3のように活性領
域101と素子分離膜103或いはフィールド酸化膜は
互いに並んで形成される。また、活性領域上はトンネリ
ングゲート絶縁膜203と第1導電膜パターン205と
で覆われた状態になる。素子分離膜103の形成に使用
されたエッチング阻止膜パターンが除去された状態で基
板全面にシリコン窒化膜よりなる補助膜を3000Å乃
至4000Å厚さで形成しパターニングして一方向と垂
直に横切る方向、即ち本発明の第1方向にギャップを有
するように補助膜パターン207を形成する。この際、
ギャップを通じて現れる活性領域は第1導電膜パターン
205で覆われており、素子分離膜103は洗浄工程等
で少しエッチングされてシリコン基板201上面と殆ど
同じ位置にある。図15(a),(b)はこの状態で図3の
AA方向及びCC方向に基板を切断した断面を各々示
す。
【0043】次いで、基板全面に第2導電膜としてポリ
シリコン膜がコンフォーマルに200Å乃至300Å厚
さで薄く積層される。この第2導電膜形成前に、基板に
対する熱酸化を行って、露出した第1導電膜パターン2
05の上部に熱酸化膜を形成し補助膜パターン境界部に
熱酸化膜のバーズビーク(bird′s beak)を
形成し、その熱酸化膜をさらに除去する工程を付加的に
実施することができる。次いで、第2導電膜に対する全
面異方性エッチングを行うことにより、補助膜パターン
207の側壁に第2導電膜スペーサ209を形成する。
このとき、活性領域の第1導電膜パターン205と素子
分離膜103との段差部分にもスペーサ211が形成さ
れる。但し、この際エッチングの異方性を減らす方法等
で第2導電膜スペーサ209の高さを低めることが望ま
しい。図16(a),(b)はこの状態で図3のAA方向及
びCC方向に基板を切断した断面を各々示す。
【0044】続いて第2導電膜スペーサ209が形成さ
れた基板に熱酸化を実施する。従って、第2導電膜スペ
ーサ209の上及び第1導電膜パターン205の上部に
熱酸化膜215が形成される。この際、図17(a)で見
られるように第2導電膜スペーサ209が補助膜パター
ン207及び第1導電膜パターン205′と接した部分
即ち、スペーサ209の内部は熱酸化されない。だか
ら、熱酸化されない部分は導電膜として残って、後で完
成するフローティングゲートの鋭いチップ部分を形成す
ることができる。一方、図16(b)のスペーサ211の
部分は熱酸化過程で活性領域の基板内部に酸素が拡散さ
れることを遮断する役割をする。従って、図17(b)に
示されるように、スペーサ211自体は大部分酸化され
るが、その内側に隣接した基板及び第1導電膜パターン
205′が酸化されることを抑制する作用をする。従っ
て、従来のように素子分離膜103の周辺のトンネリン
グゲート絶縁膜203が厚くなる問題と、第1導電膜パ
ターン205の側壁が酸化されて後続工程で除去される
ことにより共通ソース領域の両側にピッチング現象が発
生することを防ぐことができる。
【0045】一方、素子分離膜領域にも補助膜パターン
の側壁の下部に第2導電膜スペーサが形成されて残存す
る。しかし、素子分離膜領域のこれら第2導電膜スペー
サは後続熱酸化工程で下部素子分離膜の影響等で大部分
酸化されるためフローティングゲート間の連結は防止さ
れる。特に、素子分離膜形成後トンネリングゲート絶縁
膜と第1導電膜が形成される実施形態では、第2導電膜
スペーサ形成後パターニング工程を通じて素子分離膜上
で第1導電膜、第2導電膜スペーサが除去されるため、
フローティングゲート間の連結は問題にならない。
【0046】図18(a),(b)はスプリットゲート型フ
ラッシュメモリ形成工程の次の段階を示した工程断面図
であり、235はスペーサ酸化膜、210は共通ソース
領域である。従来の図5で示された形態とフローティン
グゲートチップ部分219を除いて変化がないことが分
かる。
【0047】以後の工程も図6乃至図11に示されたス
プリットゲート型フラッシュメモリ形成のための従来の
方法と同一に実施することができ、フローティングゲー
トチップ部分を除いて変化なしに実施される。
【0048】
【発明の効果】以上のように本発明によると、導電膜ス
ペーサを作る簡単な工程追加によって、チップ部分をよ
り信頼性があるように鋭角に形成することができて消去
動作が円滑に行われるようにすることができ、さらにフ
ローティングゲートの下部のトンネリングゲート絶縁膜
が厚くなることを防止することができてプログラミング
動作速度の低下を防止することができる。さらに、ソー
ス領域で基板が掘られるピッチング現象と、それによる
電流漏洩の問題を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】スプリットゲート型不揮発性メモリ装置のセル
トランジスタでプログラミングが行われる方法を説明す
るための断面図である。
【図2】スプリットゲート型不揮発性メモリ装置のセル
トランジスタで消去が行われる方法を説明するための断
面図である。
【図3】従来のスプリットゲート型フラッシュメモリで
セル領域にトランジスタ素子が形成された状態でのレイ
アウトを示す平面図である。
【図4】図3のAA方向に切断した断面を示し、図3の
ようなレイアウトを形成する工程の一部を示す工程断面
図である。
【図5】図3のAA方向に切断した断面を示し、図3の
ようなレイアウトを形成する工程の一部を示す工程断面
図である。
【図6】図3のAA方向に切断した断面を示し、図3の
ようなレイアウトを形成する工程の一部を示す工程断面
図である。
【図7】図3のAA方向に切断した断面を示し、図3の
ようなレイアウトを形成する工程の一部を示す工程断面
図である。
【図8】図3のAA方向に切断した断面を示し、図3の
ようなレイアウトを形成する工程の一部を示す工程断面
図である。
【図9】図3のAA方向に切断した断面を示し、図3の
ようなレイアウトを形成する工程の一部を示す工程断面
図である。
【図10】図3のAA方向に切断した断面を示し、図3
のようなレイアウトを形成する工程の一部を示す工程断
面図である。
【図11】図3のAA方向に切断した断面を示し、図3
のようなレイアウトを形成する工程の一部を示す工程断
面図である。
【図12】従来技術の問題点を示すため図4のような工
程段階で図3のBB方向に切断した断面を示す工程断面
図である。
【図13】従来技術の問題点を示すため図4のような工
程段階で図3のBB方向に切断した断面を示す工程断面
図である。
【図14】従来技術の問題点を示すため図5のような工
程段階で図3のCC方向に切断した断面を示す工程断面
図である。
【図15】本発明によるスプリットゲート型フラッシュ
メモリ形成方法の実施の形態を説明するための図で、図
3のAA及びCC方向に切断した断面を示す工程断面図
である。
【図16】本発明によるスプリットゲート型フラッシュ
メモリ形成方法の実施の形態を説明するための図で、図
3のAA及びCC方向に切断した断面を示す工程断面図
である。
【図17】本発明によるスプリットゲート型フラッシュ
メモリ形成方法の実施の形態を説明するための図で、図
3のAA及びCC方向に切断した断面を示す工程断面図
である。
【図18】本発明によるスプリットゲート型フラッシュ
メモリ形成方法の実施の形態を説明するための図で、図
3のAA及びCC方向に切断した断面を示す工程断面図
である。
【符号の説明】
103 素子分離膜 201 シリコン基板 203 トンネリングゲート絶縁膜 205,205′ 第1導電膜パターン 207 補助膜パターン 209 第2導電膜スペーサ 210 共通ソース領域 211 スペーサ 215 熱酸化膜 235 スペーサ酸化膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 鎭 宇 大韓民国京畿道水原市八達区靈通洞1047− 1 クンヨンアパート424棟501号 Fターム(参考) 5F083 EP03 EP25 ER02 ER14 ER17 ER22 GA01 GA06 GA27 LA12 LA16 LA21 MA06 MA19 NA01 PR06 PR09 PR39 PR40 5F101 BA14 BA15 BB04 BC11 BD02 BD10 BD35 BE05 BE07

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板にトンネリングゲート絶縁膜及び第
    1導電膜を形成する段階と、 前記第1導電膜上に第1方向に線形ギャップを有し前記
    第1導電膜とエッチング選択比を有する補助膜パターン
    を形成する段階と、 前記補助膜パターンが形成された基板に第2導電膜を積
    層し全面エッチングして前記補助膜パターンの側壁に前
    記第1導電膜と連結される第2導電膜スペーサを形成す
    る段階と、 前記第2導電膜スペーサ上を含む基板全面に前記第1導
    電膜及び前記補助膜パターンとエッチング選択比を有す
    る第1絶縁物質膜を積層する段階と、 前記第1絶縁物質膜に対する全面異方性エッチングを行
    って前記補助膜パターンの側壁に前記線形ギャップの一
    部を充填し前記線形ギャップの中央部で前記第1導電膜
    を露出させるように第1スペーサを形成する段階とを備
    えることを特徴とするスプリットゲート型フラッシュメ
    モリ形成方法。
  2. 【請求項2】 前記第1導電膜及び前記第2導電膜はポ
    リシリコンで形成し、 前記補助膜パターンはシリコン窒化膜、前記第1絶縁物
    質膜はCVD酸化膜で形成することを特徴とする請求項
    1に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ形成方
    法。
  3. 【請求項3】 前記第1導電膜積層後トレンチ型素子分
    離膜を形成する段階を備えることを特徴とする請求項1
    に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ形成方
    法。
  4. 【請求項4】 第2導電膜スペーサ形成後に熱酸化段階
    を備えることを特徴とする請求項1に記載のスプリット
    ゲート型フラッシュメモリ形成方法。
  5. 【請求項5】 前記トンネリングゲート絶縁膜形成前に
    素子分離膜形成段階を備え、 前記第2導電膜スペーサ形成後前記第1絶縁物質膜形成
    前にパターニングによって前記素子分離膜上で前記第1
    方向と横切る第2方向に前記第1導電膜及び前記第2導
    電膜スペーサを除去する段階を備えることを特徴とする
    請求項1に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ
    形成方法。
  6. 【請求項6】 前記補助膜パターンを形成する段階と前
    記第2導電膜スペーサを形成する段階との間に、 前記補助膜パターンとの境界にバーズビークを形成する
    ため前記第1導電膜表面に対する酸化を実施する段階
    と、 前記酸化された第1導電膜表面を除去する段階とを付加
    的に備えることを特徴とする請求項1に記載のスプリッ
    トゲート型フラッシュメモリ形成方法。
  7. 【請求項7】 前記第1スペーサを形成する段階に続い
    て、 前記第1スペーサ及び前記補助膜パターンをエッチング
    マスクとして前記第1導電膜をエッチングして除去する
    段階と、 前記第1スペーサ及び前記補助膜パターンをイオン注入
    マスクとして不純物イオン注入を実施して前記線形ギャ
    ップの中央部の基板に共通ソース領域を形成する段階
    と、 第3導電膜を積層し平坦化を実施して前記共通ソース領
    域と連結される共通ソースラインを形成する段階と、 前記補助膜パターンをエッチングで除去し前記補助膜パ
    ターン下部の第1導電膜を異方性エッチングで除去する
    段階と、 前記補助膜パターンが除去されて露出した第1スペーサ
    側壁に接する第4導電膜パターンを形成してコントロー
    ルゲートラインを形成する段階と、 前記コントロールゲートライン形成に次いで露出した基
    板に不純物イオン注入を実施してドレイン領域を形成す
    る段階とを付加的に備えることを特徴とする請求項1に
    記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ形成方法。
  8. 【請求項8】 前記ドレイン領域を形成する不純物イオ
    ン注入の前に前記コントロールゲートラインの側壁に絶
    縁膜よりなる第2スペーサを形成する段階を付加的に備
    えることを特徴とする請求項7に記載のスプリットゲー
    ト型フラッシュメモリ形成方法。
  9. 【請求項9】 前記コントロールゲートラインを形成す
    る段階は、 第4導電膜を積層する段階と、 前記第4導電膜上に第2補助膜を積層する段階と、 基板上の前記第4導電膜上面より高い位置で基板全面を
    平坦化させる段階と、 露出した前記共通ソースラインと前記第4導電膜表面と
    を熱酸化して酸化膜を形成する段階と、 前記酸化膜をエッチングマスクとして前記第2補助膜、
    前記第4導電膜に対する異方性エッチングを実施する段
    階とを備えてなることを特徴とする請求項7に記載のス
    プリットゲート型フラッシュメモリ形成方法。
  10. 【請求項10】 前記第3導電膜と前記第4導電膜とは
    ポリシリコンで形成することを特徴とする請求項9に記
    載のスプリットゲート型フラッシュメモリ形成方法。
  11. 【請求項11】 前記第2補助膜はシリコン窒化膜、シ
    リコン窒化酸化膜のうち一つよりなることを特徴とする
    請求項9に記載のスプリットゲート型フラッシュメモリ
    形成方法。
  12. 【請求項12】 基板上にトンネリングゲート絶縁膜、
    第1導電膜パターン、第1方向に線形ギャップを有する
    補助膜パターンが順次形成され、基板内には素子分子膜
    が形成された状態を得る段階と、 基板全面に対する第2導電膜の形成と全面異方性エッチ
    ングにより、前記補助膜パターンの側壁に前記第1導電
    膜パターンと連結される第2導電膜スペーサを形成し、
    同時に第1導電膜パターンと素子分離膜との段差部にも
    第2導電膜からなるスペーサを形成する段階と、 熱酸化を行って前記第2導電膜スペーサ上および前記第
    1導電膜パターン上部に熱酸化膜を形成し、この際、前
    記第1導電膜パターンと前記素子分離膜との段差部で
    は、前記第2導電膜からなるスペーサにより、それより
    内側の基板および第1導電膜パターンが酸化されること
    を抑制する段階と、 基板全面に対する第1絶縁物質膜の形成と全面異方性エ
    ッチングにより、前記補助膜パターンの側壁に前記線形
    ギャップの一部を充填するように第1スペーサを形成
    し、前記線形ギャップの中央部では前記第1導電膜パタ
    ーンを露出させる段階とを備えることを特徴とするスプ
    リットゲート型フラッシュメモリ形成方法。
JP2002364356A 2001-12-18 2002-12-16 スプリットゲート型フラッシュメモリ形成方法 Expired - Fee Related JP4418150B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0080483A KR100416380B1 (ko) 2001-12-18 2001-12-18 플래시 메모리 형성 방법
KR2001-080483 2001-12-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003218248A true JP2003218248A (ja) 2003-07-31
JP4418150B2 JP4418150B2 (ja) 2010-02-17

Family

ID=19717163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002364356A Expired - Fee Related JP4418150B2 (ja) 2001-12-18 2002-12-16 スプリットゲート型フラッシュメモリ形成方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6730565B2 (ja)
JP (1) JP4418150B2 (ja)
KR (1) KR100416380B1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005086209A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Samsung Electronics Co Ltd ローカルsonos型メモリ素子及びその製造方法
CN106449646A (zh) * 2016-10-12 2017-02-22 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种控制闪存浮栅尖端的方法
JP2019071348A (ja) * 2017-10-10 2019-05-09 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置の製造方法および半導体装置

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100455379B1 (ko) * 2002-02-21 2004-11-06 삼성전자주식회사 플래시 메모리 장치의 제조방법
JP2004235313A (ja) * 2003-01-29 2004-08-19 Renesas Technology Corp 半導体装置
US6770934B1 (en) * 2003-04-03 2004-08-03 Powerchip Semiconductor Corp. Flash memory device structure and manufacturing method thereof
US7095075B2 (en) 2003-07-01 2006-08-22 Micron Technology, Inc. Apparatus and method for split transistor memory having improved endurance
KR100532352B1 (ko) * 2003-08-21 2005-12-01 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
US7153744B2 (en) * 2003-12-03 2006-12-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of forming self-aligned poly for embedded flash
US7906418B2 (en) * 2003-12-03 2011-03-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device having substantially planar contacts and body
US7241654B2 (en) * 2003-12-17 2007-07-10 Micron Technology, Inc. Vertical NROM NAND flash memory array
KR100800957B1 (ko) * 2003-12-31 2008-02-04 동부일렉트로닉스 주식회사 스플릿 게이트 구조의 플래시 메모리 제조방법
US6878991B1 (en) * 2004-01-30 2005-04-12 Micron Technology, Inc. Vertical device 4F2 EEPROM memory
US7075146B2 (en) * 2004-02-24 2006-07-11 Micron Technology, Inc. 4F2 EEPROM NROM memory arrays with vertical devices
KR100660285B1 (ko) * 2005-12-28 2006-12-20 동부일렉트로닉스 주식회사 스플리트 게이트형 비휘발성 기억 장치의 제조방법
US8004032B1 (en) * 2006-05-19 2011-08-23 National Semiconductor Corporation System and method for providing low voltage high density multi-bit storage flash memory
JP2011040626A (ja) * 2009-08-13 2011-02-24 Renesas Electronics Corp 半導体記憶装置及び半導体記憶装置の製造方法
JP6568751B2 (ja) * 2015-08-28 2019-08-28 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
US9666680B1 (en) 2015-11-18 2017-05-30 United Microelectronics Corp. Flash cell and forming process thereof
CN106384715B (zh) * 2016-10-10 2019-02-01 上海华虹宏力半导体制造有限公司 浮栅的制备方法
CN107369688B (zh) * 2017-07-07 2020-10-16 上海华虹宏力半导体制造有限公司 闪存的制备方法
TWI685948B (zh) * 2019-02-01 2020-02-21 力晶積成電子製造股份有限公司 記憶體結構及其製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5029130A (en) 1990-01-22 1991-07-02 Silicon Storage Technology, Inc. Single transistor non-valatile electrically alterable semiconductor memory device
JP2000102467A (ja) * 1998-09-29 2000-04-11 Minolta Co Ltd 立体模型の外装用プレート
JP2000315739A (ja) * 1999-04-28 2000-11-14 Sanyo Electric Co Ltd 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
JP2001085544A (ja) * 1999-09-14 2001-03-30 Sanyo Electric Co Ltd スプリットゲート型メモリセル
US6525371B2 (en) * 1999-09-22 2003-02-25 International Business Machines Corporation Self-aligned non-volatile random access memory cell and process to make the same
KR100368594B1 (ko) * 2001-02-23 2003-01-24 삼성전자 주식회사 스플릿 게이트형 플래쉬 메모리소자
TW480680B (en) * 2001-04-03 2002-03-21 Nanya Technology Corp Method for producing self-aligned separated gate-type flash memory cell

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005086209A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Samsung Electronics Co Ltd ローカルsonos型メモリ素子及びその製造方法
CN106449646A (zh) * 2016-10-12 2017-02-22 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种控制闪存浮栅尖端的方法
JP2019071348A (ja) * 2017-10-10 2019-05-09 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP7164271B2 (ja) 2017-10-10 2022-11-01 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置の製造方法および半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20030113969A1 (en) 2003-06-19
KR20030050091A (ko) 2003-06-25
US6730565B2 (en) 2004-05-04
KR100416380B1 (ko) 2004-01-31
JP4418150B2 (ja) 2010-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4418150B2 (ja) スプリットゲート型フラッシュメモリ形成方法
US5640032A (en) Non-volatile semiconductor memory device with improved rewrite speed
JP5192636B2 (ja) スプリットゲート型フラッシュメモリ素子の製造方法
JP4131896B2 (ja) 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
US7745284B2 (en) Method of manufacturing flash memory device with conductive spacers
JP2003303906A (ja) 不揮発性メモリセル及びその製造方法
JP2002359308A (ja) 半導体記憶装置及びその製造方法
US20040063266A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2004022819A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2005530357A (ja) 導電スペーサで拡張されたフローティングゲート
KR19990088193A (ko) 반도체기억장치와그제조방법
JP4834303B2 (ja) スプリットゲート型フラッシュメモリ装置の製造方法
JP2005197363A (ja) 不揮発性半導体メモリセル及びその製造方法
JP3833854B2 (ja) 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
US20090173987A1 (en) Flash memory device with isolation structure
JP2001057394A (ja) 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法
JP2006024932A (ja) 不揮発性メモリ素子のトンネリング絶縁膜を形成する方法
JP2006032489A (ja) 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法
US20060205152A1 (en) Method of fabricating flash memory device
JP4558420B2 (ja) スペーサー酸化工程を利用する分離ゲートフラッシュメモリセル製造方法
JP2010109019A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2001332637A (ja) 半導体記憶装置及びその製造方法
KR100330948B1 (ko) 비휘발성 반도체 메모리 장치 및 그 제조방법
JP2000315738A (ja) 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
JP3645156B2 (ja) 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050107

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070629

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080916

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081212

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091104

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091127

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121204

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees