KR100219534B1 - Flash memory device & fabricating method for the same - Google Patents

Flash memory device & fabricating method for the same Download PDF

Info

Publication number
KR100219534B1
KR100219534B1 KR1019970002976A KR19970002976A KR100219534B1 KR 100219534 B1 KR100219534 B1 KR 100219534B1 KR 1019970002976 A KR1019970002976 A KR 1019970002976A KR 19970002976 A KR19970002976 A KR 19970002976A KR 100219534 B1 KR100219534 B1 KR 100219534B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductive layer
flash memory
semiconductor substrate
memory device
insulating film
Prior art date
Application number
KR1019970002976A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR19980067104A (en
Inventor
박원호
한정욱
Original Assignee
윤종용
삼성전자주식회사
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 윤종용, 삼성전자주식회사 filed Critical 윤종용
Priority to KR1019970002976A priority Critical patent/KR100219534B1/en
Publication of KR19980067104A publication Critical patent/KR19980067104A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100219534B1 publication Critical patent/KR100219534B1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42324Gate electrodes for transistors with a floating gate

Abstract

셀의 면적을 증가시키지 않고 과도 소거(over erase)에 의하여 판독시에 오동작(read-disturbance)이 발생하는 문제를 해결할 수 있는 플래시 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관하여 개시되어 있다. 이를 위하여 본 발명은, 제1 도전형 불순물을 갖는 반도체 기판의 소정 영역에 각각 분리되어 형성된 제2 도전형 불순물을 갖는 소오스 및 드레인 영역과, 상기 반도체 기판 상의 소오스 및 드레인 영역 사이에서 각각의 이격 거리를 두고 일정한 두께를 갖도록 형성된 제1 절연막과, 상기 제1 절연막의 상부에 형성된 워드 라인(word line)용 제1 도전층과, 상기 제1 도전층의 상부 및 양측벽을 감싸고 제1 절연막의 측벽을 감싸고 반도체 기판의 상부 및 소오스 및 드레인 영역 소정 부위 상에 형성된 제2 절연막과, 상기 제2 절연막의 상부에 형성된 부유 게이트(Floating gate)용 제2 도전층을 구비하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공한다. 따라서, 플래시 메모리 에 있어서, 메모리 셀의 데이터를 판독시에 오동작(read-disturbance)을 예방하고, 공정의 시간과 비용을 절감하면서 셀의 면적을 최소화할 수 있다,Disclosed are a flash memory device and a method of manufacturing the same, which can solve a problem in which a read-disturbance occurs during readout due to over erase without increasing an area of a cell. To this end, the present invention provides a separation distance between a source and a drain region having a second conductivity type impurity formed separately in a predetermined region of the semiconductor substrate having the first conductivity type impurity, and a source and drain region on the semiconductor substrate. A first insulating layer formed to have a predetermined thickness, a first conductive layer for word lines formed on the first insulating layer, and upper and side walls of the first conductive layer and surrounding sidewalls of the first insulating layer. And a second insulating film formed over the semiconductor substrate and on predetermined portions of the source and drain regions of the semiconductor substrate, and a second conductive layer for floating gate formed on the second insulating film. And a method for producing the same. Therefore, in the flash memory, it is possible to prevent read-disturbance when reading data of the memory cell, and to minimize the area of the cell while reducing the time and cost of the process.

Description

플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법Flash memory device and manufacturing method thereof

본 발명은 반도체 장치의 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 셀의 면적을 증가시키지 않고 과도 소거(over erase)에 의하여 판독시에 오동작(read-disturbance)이 발생하는 문제를 해결할 수 있는 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flash memory device of a semiconductor device and a method of manufacturing the same. In particular, the present invention can solve a problem in which a read-disturbance occurs during reading by over erase without increasing a cell area. A flash memory device and a method of manufacturing the same.

반도체 장치의 플래시(Flash) 메모리는, 그 셀(Cell) 어레이(array) 구조에 따라서 노아(NOR)형과 낸드(NAND)형 두 가지로 분류한다. 낸드형 플래시 메모리가 1개의 비트 라인에 8개 또는 16개의 셀 트랜지스터가 직렬로 연결되어 있는 것과는 달리, 노아형 플래시 메모리는 한 개의 비트 라인에 8개 혹은 16개의 트랜지스터가 병렬로 연결된다. 또한, 낸드형 플래시 메모리는 1개의 비트 라인에 1개의 셀 정보만을 보존할 수 있는 반면, 노아형 플래시 메모리는 1개의 비트 라인에 병렬로 접속된 8개 또는 16개의 셀에 각각 정보를 저장하고 읽을 수 있기 때문에, 셀 이용 효율을 높일 수 있다. 따라서, 노아형 플래시 메모리는 마이콤(MICOM) 제품 및 고속 랜덤 억세스 디램 인터페이스(High speed random access DRAM interface)용으로 플래시 메모리 제품이 널리 이용되고 있다.Flash memories of semiconductor devices are classified into two types, NOR and NAND, according to the cell array structure. Unlike NAND flash memory where 8 or 16 cell transistors are connected in series on one bit line, NOR flash memory has 8 or 16 transistors connected in parallel on one bit line. In addition, NAND flash memory can store only one cell information in one bit line, whereas NOR flash memory stores and reads information in eight or sixteen cells connected in parallel to one bit line, respectively. In this way, the cell utilization efficiency can be improved. Therefore, a flash memory product is widely used for a MICOM product and a high speed random access DRAM interface.

이러한 플래시 메모리는, 일반적으로 소오스, 드레인 및 부유 게이트(Floating gate)와 컨트롤 게이트(control gate)로 이루어진 게이트 전극으로 구성된 하나의 트랜지스터가 단위 메모리 셀(Bit)을 구성한다. 여기서, 부유 게이트는 데이터를 저장하는 역할을 수행하고, 컨트롤 게이트는 부유 게이트를 제어하는 역할을 수행하며, 고압의 신호를 컨트롤 게이트 및 드레인 영역과 연결된 비트 라인에 인가함으로써 데이터의 프로그램밍(programming) 및 소거(erasing)를 하는 특징을 가지고 있다.In such a flash memory, one transistor including a source electrode, a drain, and a gate electrode composed of a floating gate and a control gate forms a unit memory cell Bit. Here, the floating gate serves to store data, the control gate serves to control the floating gate, and programming and data of the data by applying a high voltage signal to a bit line connected to the control gate and the drain region. It has the characteristic of erasing.

이하, 종래 기술에 의한 플래시 메모리 소자 및 문제점에 대하여 첨부된 도1 내지 도2의 도면을 참조하면서 설명한다.Hereinafter, a flash memory device and a problem according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings of FIGS. 1 to 2.

도 1은 노아(NOR)형의 플래시 메모리의 등가 회로를 도시한 도면이다. 하나의 비트 라인(bit line)에 복수의 트랜지스터가 병렬로 연결되어 수직 방향으로 소정의 갯수로 구성되어 있고, 수평 방향으로는 워드 라인(word line)이 소정의 개수로 비트 라인을 교차하면서 구성되어 있다.1 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a NOR flash memory. A plurality of transistors are connected in parallel to one bit line to form a predetermined number in the vertical direction, and in the horizontal direction, word lines are formed while crossing the bit lines in a predetermined number. have.

여기서, 어느 하나의 특정셀(1)을 판독할 때, 노아형 플래시 메모리의 구조가 1개의 비트 라인에 복수개의 트랜지스터가 병렬로 연결되었기 때문에, 특정셀(1)에서 공통 비트 라인에 인접한 셀(3)이 과잉 소거(over erase) 되어 있을 경우에, 오동작(read-disturbance)을 일으키는 문제점이 있다. 이러한 오동작(read-disturbance) 문제를 구조적으로 해결하기 위해서는 한 개의 트랜지스터가 추가로 요구되는데, 2개의 트랜지스터로 1개의 셀을 구성한다면 셀의 면적이 상당히 증가하게 된다. 따라서 셀 면적의 증가를 최대로 억제하면서 상술한 오동작(read-disturbance) 문제를 해결할 수 있는 플래시 메모리에 사용되는 메모리 셀 용도의 트랜지스터의 구조가 개발되었다.Here, when reading any one of the specific cells 1, since the transistor of the Noah type flash memory is connected in parallel with a plurality of transistors in one bit line, the cells adjacent to the common bit line in the specific cell ( If 3) is over erased, there is a problem that causes read-disturbance. One transistor is additionally required to structurally solve this read-disturbance problem. If one cell is composed of two transistors, the area of the cell is significantly increased. Therefore, a structure of a transistor for a memory cell used in a flash memory that can solve the above-described read-disturbance problem while minimizing an increase in the cell area has been developed.

도 2는 상술한 종래기술에 의한 셀 면적의 증가를 최대로 억제하면서 판독시 오동작(read-disturbance) 문제를 해결할 수 있는 플래시 메모리 소자의 메모리 셀로 사용되는 트랜지스터의 구조를 나타낸 단면도이다. 상세히 설명하면, 반도체 기판(10) 상에 소자 분리 공정에 의하여 형성된 필드 산화막(12)이 있고 필드 산화막(12)과 필드 산화막(12)의 사이인 활성 영역의 소정 부위에 게이트 산화막(14), 제1 도전층인 부유 게이트(16), 층간 절연막(18), 제2 도전층인 컨트롤 게이트(20)가 순차적으로 형성되어 있다. 참조 부호 22는 상술한 플래시 메모리 셀의 데이터를 판독시에 과잉 소거된 셀로부터의 전류를 차단하여 오동작(read-disturbance)을 방지하는 기능을 수행하는 제3 도전층으로 형성된 패스(Pass) 트랜지스터가 구성되는 영역이다. 또한, 상기 제2 도전층 및 제3 도전층을 이온 주입 마스크로 사용하여 반도체 기판(10)에 이온 주입 공정을 수행하여 형성된 소오스 및 드레인 영역(24, 26)이 각각 구성되어 있다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a transistor used as a memory cell of a flash memory device capable of resolving a problem of read-disturbance while maximally suppressing an increase in the cell area according to the related art. In detail, there is a field oxide film 12 formed on the semiconductor substrate 10 by a device isolation process, and the gate oxide film 14 is disposed at a predetermined portion of the active region between the field oxide film 12 and the field oxide film 12. The floating gate 16 as the first conductive layer, the interlayer insulating film 18 and the control gate 20 as the second conductive layer are sequentially formed. Reference numeral 22 denotes a pass transistor formed of a third conductive layer which performs a function of blocking a current from an over erased cell when reading the data of the flash memory cell described above to prevent read-disturbance. It is an area to be composed. In addition, the source and drain regions 24 and 26 formed by performing an ion implantation process on the semiconductor substrate 10 using the second conductive layer and the third conductive layer as an ion implantation mask are respectively configured.

하지만, 상술한 셀을 제조하려면 3개의 도전층이 요구되며, 이에 따라 제조 공정이 복잡하여지고 제조 시간 및 비용이 올라가는 문제점이 있다.However, three conductive layers are required to manufacture the above-described cell, and thus, the manufacturing process is complicated, and manufacturing time and cost increase.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 2개의 도전층만을 사용하여 셀의 데이터를 판독시에 오동작을 예방하고 셀의 면적을 최소화할 수 있는 플래시 메모리 소자를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a flash memory device capable of minimizing a malfunction and minimizing a cell area when reading data of a cell using only two conductive layers.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 플래시 메모리의 제조 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the flash memory.

도 1 내지 도 2는 종래기술에 의한 플래시 메모리 소자 및 그 문제점을 설명하기 위하여 도시한 도면들이다.1 to 2 are diagrams for explaining a flash memory device and a problem thereof according to the prior art.

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 플래시 메모리 소자의 구조 및 특성을 설명하기 위하여 도시한 도면들이다.3 and 4 are diagrams for explaining the structure and characteristics of the flash memory device according to the present invention.

도 5 내지 도 12는 본 발명에 의한 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정의 순서에 따라 도시한 단면도들이다.5 to 12 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a flash memory according to the present invention in order of a process.

도면의 주요 부호에 대한 설명Description of the main symbols in the drawings

100: 반도체 기판,102: 필드 산화막,100: semiconductor substrate, 102: field oxide film,

104: 제1 절연막(게이트 산화막),106: 제1 도전층(워드 라인),104: first insulating film (gate oxide film) 106: first conductive layer (word line),

108: 제2 절연막(층간 절연막),110: 제2 도전층(부유 게이트),108: second insulating film (interlayer insulating film) 110: second conductive layer (floating gate),

112: 소오스 영역,114: 드레인 영역(비트 라인)112: source region, 114: drain region (bit line)

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 제1 도전형 불순물을 갖는 반도체 기판의 소정 영역에 각각 분리되어 형성된 제2 도전형 불순물을 갖는 소오스 및 드레인 영역과, 상기 반도체 기판 상의 소오스 및 드레인 영역 사이에서 각각의 이격 거리를 두고 일정한 두께를 갖도록 형성된 제1 절연막과, 상기 제1 절연막의 상부에 형성된 워드 라인(word line)용 제1 도전층과, 상기 제1 도전층의 상부 및 양측벽을 감싸고, 상기 제1 절연막의 측벽을 감싸고, 반도체 기판의 상부 및 소오스 및 드레인 영역 소정 부위 상에 형성된 제2 절연막과, 상기 제2 절연막의 상부에 형성된 부유 게이트(Floating gate)용 제2 도전층을 구비하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a source and a drain region having a second conductivity type impurity separately formed in a predetermined region of the semiconductor substrate having a first conductivity type impurity, and a source and drain region on the semiconductor substrate. A first insulating layer formed to have a predetermined thickness with a distance therebetween, a first conductive layer for word lines formed on the first insulating layer, and upper and side walls of the first conductive layer A second insulating film formed on an upper portion of the semiconductor substrate and on a predetermined portion of the source and drain regions, and a second conductive layer for floating gate formed on the second insulating film. Provided is a flash memory device comprising:

바람직하게는, 상기 제1 절연막은 산화막(oxide) 또는 산질화막(Oxynitride)으로 구성된 것이 적합하며, 상기 제1 도전층은 폴리실리콘막인 것이 적합하다.Preferably, the first insulating film is composed of an oxide or an oxynitride, and the first conductive layer is preferably a polysilicon film.

상기 제2 도전층은 다층 구조로 형성된 폴리실리콘막과 금속 폴리사이드인 것이 바람직하다.It is preferable that the said 2nd conductive layer is a polysilicon film and metal polyside formed in a multilayered structure.

또한, 상기 금속 폴리사이드는 텅스텐 폴리사이드인 것이 바람직하다.In addition, the metal polyside is preferably tungsten polyside.

상기 제1 절연층의 중앙은 소오스, 드레인 영역과의 이격 거리를 비교할 때 비대칭으로 드레인 영역에서의 길이가 더 긴 것이 바람직하다.The center of the first insulating layer is preferably asymmetrically longer in the drain region when comparing the separation distance between the source and the drain region.

상기 제2 절연막은 두께 및 재질이 제1 도전층 상부에서와, 제1 도전층 및 제1 절연막의 양측벽에서와, 반도체 기판의 상부에서 모두 동일한 것이 바람직하다.Preferably, the second insulating film has the same thickness and material on the first conductive layer, on both side walls of the first conductive layer and the first insulating film, and on the semiconductor substrate.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 제1 도전형 불순물의 반도체 기판에 소자 분리 공정을 진행하여 필드 산화막과 활성 영역을 정의하는 단계와, 상기 활성 영역의 상부에 제1 절연막과 제1 도전층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 제1 절연막과 제1 도전층에 선택 식각하여 워드 라인(word line) 패턴인 제1 도전층 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 도전층 패턴이 형성된 반도체 기판의 상부에 제2 절연막과 제2 도전층을 형성하는 단계와, 상기 제2 절연막과 제2 도전층을 선택 식각하여 부유 게이트 패턴인 제2 도전층 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2 도전층 패턴이 형성된 반도체 기판의 전면에 제2 도전형 불순물을 이온 주입하여 부유 게이트의 양측면에 소오스, 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 제조 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a device isolation process on a semiconductor substrate of a first conductivity type impurity to define a field oxide film and an active region, and a first insulating film and a first insulating layer on the active region. Forming a first conductive layer sequentially, selectively etching the first insulating layer and the first conductive layer to form a first conductive layer pattern as a word line pattern, and the first conductive layer pattern Forming a second insulating layer and a second conductive layer on the formed semiconductor substrate, selectively etching the second insulating layer and the second conductive layer to form a second conductive layer pattern as a floating gate pattern, and And forming source and drain regions on both sides of the floating gate by ion implanting a second conductivity type impurity onto the entire surface of the semiconductor substrate having the second conductive layer pattern formed thereon. It provides a flash memory production process.

바람직하게는, 상기 제2 도전층을 형성하는 단계는, 폴리실리콘막과 금속 폴리사이드를 이용하여 다층으로 형성하는 것이 적합하다.Preferably, the forming of the second conductive layer is preferably formed in a multilayer using a polysilicon film and a metal polyside.

본 발명에 따르면, 플래시 메모리에 있어서, 셀의 데이터를 판독시 오동작을 예방하고 셀의 면적을 최소화할 수 있다,According to the present invention, in the flash memory, it is possible to prevent a malfunction when reading the data of the cell and to minimize the area of the cell.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

구조 및 특징Structure and features

먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 플래시 메모리 소자의 구조 및 특성을 설명하기로 한다.First, the structure and characteristics of a flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 본 발명에 따른 플래시 메모리 소자를 설명하기 위하여 한 개의 메모리 셀을 절단하여 도시한 단면도이다. 상세히 설명하면, 제1 도전형 불순물의 반도체 기판(100)에 활성 영역과 비활성 영역을 분리하기 위한 필드 산화막(102)이 있고, 필드 산화막(102)에 의하여 생성된 활성 영역의 소정 영역에 게이트 산화막의 역할을 하고 재질이 산화막(oxide layer) 또는 산질화막(oxynitride layer)으로 구성된 제1 절연막(104)이 위치한다. 상기 제1 절연막(104)의 상부에는 워드 라인(word line)의 기능을 수행하면서, 종래기술에 있어서의 패스 트랜지스터의 기능을 동시에 수행하는 폴리실리콘으로 된 제1 도전층(106)이 구성되어 있다. 또한, 층간 절연막 또는 부유게이트의 터널층의 기능을 수행하는 제2 절연막(108)은 상기 제1 도전층(106)의 상부 및 양측벽과, 제1 절연막(104)의 양측벽을 감싸면서, 반도체 기판(100)의 상부 및 소오스, 드레인 영역(112, 114)의 소정부위의 상부에 동일한 재질과 일정한 두께로 형성되어 있다. 상기 제2 절연막(108)의 상부에는 부유게이트, 즉 제2 도전층(110)이 폴리실리콘막과 금속 폴리사이드(금속과 폴리사이드의 반응물)가 다층구조로 형성되어서 데이터의 내용을 저장하는 기능을 수행한다. 또한, 상기 제2 도전층(110)을 마스크로 이온주입을 수행하여 형성된 공통 소오스 영역(112) 및 비트라인으로 사용되는 드레인 영역(114)이 제2 도전층(110)의 양옆 하단에 형성되어 있다. 여기서 상기 소오스 및 드레인 영역(112, 114)이 제2 도전층(110)이 위치한 하부까지 들어가는 것은, 상기 이온주입이 끝난 후에, 확산(diffusion) 공정에서의 열확산 때문이다.3 is a cross-sectional view of a single memory cell to illustrate a flash memory device according to the present invention. In detail, the semiconductor substrate 100 of the first conductivity type impurity has a field oxide film 102 for separating active and inactive regions, and a gate oxide film is formed in a predetermined region of the active region generated by the field oxide film 102. The first insulating film 104, which serves as a material and is composed of an oxide layer or an oxynitride layer, is positioned. A first conductive layer 106 made of polysilicon is formed on the first insulating film 104 to simultaneously perform the function of a word line and to simultaneously perform the function of a pass transistor in the prior art. . In addition, the second insulating film 108 serving as the interlayer insulating film or the tunnel layer of the floating gate may surround the upper and both side walls of the first conductive layer 106 and both side walls of the first insulating film 104. The semiconductor substrate 100 is formed of the same material and a predetermined thickness on the upper portion of the semiconductor substrate 100 and the upper portions of the source and drain regions 112 and 114. A floating gate, that is, the second conductive layer 110 has a polysilicon layer and a metal polyside (a reactant of metal and polyside) formed in a multilayer structure on the second insulating layer 108 to store the contents of data. Do this. In addition, a common source region 112 formed by performing ion implantation using the second conductive layer 110 as a mask and a drain region 114 used as a bit line are formed at lower ends of both sides of the second conductive layer 110. have. The source and drain regions 112 and 114 enter the lower portion where the second conductive layer 110 is located because of thermal diffusion in the diffusion process after the ion implantation is completed.

여기서, 부유 게이트의 역할을 수행하는 제2 도전층(110)의 위치는 소오스 영역(112)과 드레인 영역에서 볼 때, 드레인 영역이 더 길도록 비대칭으로 형성하였다. 이것은 플래시 메모리 셀에 데이터를 프로그램밍(programming)하거나 소거(erasing)시 드레인 영역인 비트 라인에 높은 전압(12V)이 인가될 때, 이로 인하여 주변의 회로 영역이 영향을 받는 것을 최소화하기 위해서 이다.Here, the position of the second conductive layer 110 serving as the floating gate is asymmetrically formed so that the drain region is longer when viewed from the source region 112 and the drain region. This is to minimize the influence of the surrounding circuit area when a high voltage 12V is applied to the bit line which is the drain region when programming or erasing data to the flash memory cell.

또한, 워드 라인(word line) 및 패스(pass) 트랜지스터의 기능을 수행하는 제1 도전층(104)을 부유 게이트인 제2 도전층(110)에 의하여 감싸도록 구성함으로써, 데이터의 판독시(read)에 제1 도전층(104)이 일정한 문턱전압(0.7V)를 유지하여서 오동작(read-disturbance) 문제를 해결할 수 있다. 더우기, 상술한 구조를 채택함으로써, 3개의 도전층으로 구성하는 메모리 셀을 2개의 도전층으로 구성하여 공정의 단순화 및 비용의 절감효과를 얻을 수 있다.In addition, the first conductive layer 104 which functions as a word line and a pass transistor is surrounded by the second conductive layer 110 serving as a floating gate, thereby reading data. ), The first conductive layer 104 maintains a constant threshold voltage (0.7V) to solve the problem of read-disturbance. In addition, by adopting the above-described structure, the memory cell composed of three conductive layers can be composed of two conductive layers, thereby simplifying the process and reducing the cost.

도 4를 참조하면, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 플래시 메모리 셀의 평면도이다. 여기서, 참조 부호 116은 활성 영역을 나타내며, 104는 워드 라인인 제1 도전층을, 118은 부유 게이트인 제2 도전층을, 118은 드레인 영역과 비트라인을 접속시키는 콘택홀을 각각 나타낸다.4, a plan view of a flash memory cell according to an embodiment of the present invention described above. Here, reference numeral 116 denotes an active region, 104 denotes a first conductive layer which is a word line, 118 denotes a second conductive layer which is a floating gate, and 118 denotes a contact hole for connecting a drain region and a bit line.

제조 방법Manufacturing method

도 5 내지 도 12는 본 발명에 의한 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정의 순서에 따라 도시한 단면도들이다.5 to 12 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a flash memory according to the present invention in order of a process.

도 5를 참조하면, 제1 도전형 불순물의 반도체 기판(100)에 국부적 산화에 의한 소자 분리 공정(LOCOS: local oxidation of silicon) 또는 선택적 산화에 의한 소자 분리 공정(SEPOX: Selective polysilicon oxidation)을 진행하여 활성 영역과 비활성 영역을 구분하는 필드 산화막(102)을 형성한다.Referring to FIG. 5, a local oxidation of silicon (LOCOS) process or a selective isolation polysilicon oxidation (SEPOX) process is performed on a semiconductor substrate 100 of a first conductivity type impurity. As a result, a field oxide film 102 is formed which separates the active and inactive regions.

도 6을 참조하면, 상기 소자 분리 공정이 완료된 반도체 기판의 전면에 열산화(thermal oxidation) 공정을 수행하여 워드 라인용 트랜지스터의 게이트 산화막으로 사용될 제1 절연막(104)을 산화막(oxide layer) 또는 산질화막(oxynitride layer)의 재질로 형성한다.Referring to FIG. 6, an oxide layer or an acid is formed on a first insulating film 104 to be used as a gate oxide film of a word line transistor by performing a thermal oxidation process on the entire surface of the semiconductor substrate on which the device isolation process is completed. It is formed of a material of an oxynitride layer.

도 7을 참조하면, 상기 제1 절연막(104)이 형성되어 있는 반도체 기판(100)에 순차적으로 컨트롤 게이트(Control gate) 및 워드 라인(word line)으로 사용되는 제1 도전층(106)을 폴리실리콘과 금속 실리사이드로 구성된 폴리사이드로 적층한다.Referring to FIG. 7, the first conductive layer 106 used as a control gate and a word line is sequentially formed on the semiconductor substrate 100 on which the first insulating layer 104 is formed. It is laminated with a polyside consisting of silicon and metal silicide.

도 8을 참조하면, 상기 제1 절연막(104) 및 제1 도전층(106)의 상부에 포토레지스트를 도포하고 건식 식각을 통한 사진 및 식각 공정을 진행하여 제1 절연막(104) 및 제1 도전층(106)을 이방성으로 식각하여, 워드 라인용 트랜지스터 패턴인 제1 도전층(106)의 패턴을 완성한다.Referring to FIG. 8, a photoresist is applied on the first insulating layer 104 and the first conductive layer 106, and a photo and etching process is performed through dry etching to form the first insulating layer 104 and the first conductive layer. The layer 106 is anisotropically etched to complete the pattern of the first conductive layer 106 which is a word line transistor pattern.

도 9를 참조하면, 상기 제1 도전층(106) 패턴이 형성된 반도체 기판 상에 부유 게이트의 터널층으로 사용될 제2 절연막(108)을 100Å 미만의 일정한 두께를 갖도록 형성한다.Referring to FIG. 9, a second insulating layer 108 to be used as a tunnel layer of the floating gate is formed on the semiconductor substrate on which the first conductive layer 106 pattern is formed to have a predetermined thickness of less than 100 μs.

도 10을 참조하면, 상기 제2 절연막(108)의 상부에 부유 게이트로 사용될 폴리실리콘막을 증착하고, 연속하여 폴리사이드를 형성하기 위하여, 예컨대, 텅스턴을 폴리실리콘막의 상부에 증착하여 고온에서 열처리를 수행하여 폴리실리콘막과 금속 실리사이드로 구성되는 제2 도전층(110)의 다층 구조를 형성한다.Referring to FIG. 10, in order to deposit a polysilicon film to be used as a floating gate on the second insulating film 108 and to continuously form polysides, for example, tungsten is deposited on the polysilicon film to be heat-treated at a high temperature. Next, the multilayer structure of the second conductive layer 110 including the polysilicon film and the metal silicide is formed.

도 11을 참조하면, 상기 제2 절연막(108) 및 제2 도전층(110)에 포토레지스트를 도포하고 패턴닝 공정을 진행하여 제2 절연막(108) 및 제2 도전층(110)의 소정 영역을 이방성으로 식각하여 부유 게이트 패턴, 즉, 제2 도전층(110) 패턴을 형성한다. 여기서 이방성 식각시에 제1 도전층(104)을 중심으로 제2 도전층(110)의 패턴이 드레인 영역이 형성될 방향을 향하여 더 길도록 비대칭이 되도록 한다.Referring to FIG. 11, a photoresist is applied to the second insulating layer 108 and the second conductive layer 110, and a patterning process is performed to form predetermined regions of the second insulating layer 108 and the second conductive layer 110. Is anisotropically etched to form a floating gate pattern, that is, a second conductive layer 110 pattern. In this case, the pattern of the second conductive layer 110 centers around the first conductive layer 104 during the anisotropic etching so as to be asymmetrically longer toward the direction in which the drain region is to be formed.

도 12를 참조하면, 상기 제2 도전층 패턴이 형성된 결과물 상에 제2 도전형 불순물인 N형 불순물을 이온주입하고 열처리를 통한 확산(drive-in) 공정을 진행함으로써 상기 부유 게이트 패턴의 양측면 하단에 있는 반도체 기판에 그라운드(ground)로 사용되는 공통 소오스(112) 및 비트 라인으로 사용되는 드레인 영역(114)을 각각 형성한다.Referring to FIG. 12, an ion implantation of an N-type impurity, which is a second conductivity type impurity, is performed on the resultant on which the second conductive layer pattern is formed, and a drive-in process is performed through heat treatment, thereby lowering both sides of the floating gate pattern. A common source 112 used as a ground and a drain region 114 used as a bit line are formed in the semiconductor substrate in the semiconductor substrate.

상술한 본 발명의 실시예에 의하여 플래시 메모리를 제조하면, 3개의 도전층을 형성하지 않고 기존의 2개의 도전층을 사용하는 공정에서 부유 게이트, 즉 제2 도전층의 패턴을 제조하는 마스크만을 추가함으로 공정의 큰 변화가 없이 플래시 메모리를 제조할 수 있다.When the flash memory is manufactured according to the embodiment of the present invention described above, only a mask for manufacturing a pattern of a floating gate, that is, a pattern of the second conductive layer is added in a process of using two existing conductive layers without forming three conductive layers. This allows the manufacture of flash memory without significant process changes.

동작 원리Principle of operation

도 12를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 플래시 메모리의 동작 원리를 설명한다.12, the operation principle of the flash memory according to the preferred embodiment of the present invention will be described.

먼저, 프로그램밍(programming) 동작 원리에 대하여 설명하기로 한다. 도 12에서 드레인 영역(14)인 비트 라인에 Vcc 전압으로 5∼7V를 인가하고, 소오스 영역(12)을 접지(ground)와 연결한다. 이어서 프로그램밍을 시행할 셀의 워드 라인, 즉, 도면에서 제1 도전층(104)에 프로그램밍 전압(Vpp)인 12∼13V의 고전압을 인가하면. 터널층인 100Å 미만으로 얇게 형성된 제2 절연층으로 열 전자를 주입(Channel Hot Electron Injection)함으로써, 상기 고에너지를 갖는 열 전자는 부유 게이트인 제2 도전층(110)에 축적되어 문턱 전압이 증가되어서 메모리 셀은 '로우(low)' 상태인 off-state로 만든다.First, a programming operation principle will be described. In FIG. 12, 5 to 7 V is applied to the bit line, which is the drain region 14, as the Vcc voltage, and the source region 12 is connected to ground. Subsequently, if a high voltage of 12 to 13 V, which is a programming voltage Vpp, is applied to the word line of the cell to be programmed, that is, the first conductive layer 104 in the drawing. By injecting hot electrons into the second insulating layer thinly formed to be less than 100 kHz, which is a tunnel layer, the hot electrons having high energy accumulate in the second conductive layer 110 which is a floating gate, thereby increasing the threshold voltage. The memory cell is then brought into an off-state, which is a 'low' state.

다음으로, 소거(erasing)의 동작 원리를 설명하면, 도 12에서 제1 도전층(104)인 워드 라인에 Vcc 전압으로 5∼7V의 전압을 인가하고, 이어서, 접지 단자로 사용되는 소오스 영역(112)을 개방(floating or open) 상태로 놓는다. 이어서, 소거할 셀의 드레인 영역(114)에 높은 전압인 12∼13V를 인가하면, 제2 절연층(108), 즉, 터널층에서 밴드-투-밴드(Band-To-Band) 전류가 발생하게 된다. 이때, 발생된 정공이 12∼13V에 의한 높은 전계에 의하여 부유 게이트인 제2 도전층(110)으로 축적(band to band hot hole injection)되어서 메모리 셀은 '하이(high)' 상태인 on-state가 된다.Next, an operation principle of erasing will be described. In FIG. 12, a voltage of 5 to 7 V is applied to the word line of the first conductive layer 104 as the Vcc voltage, and then a source region (used as the ground terminal) is used. 112) is left floating or open. Subsequently, when a high voltage of 12 to 13 V is applied to the drain region 114 of the cell to be erased, a band-to-band current is generated in the second insulating layer 108, that is, the tunnel layer. Done. At this time, the generated holes are band to band hot hole injection due to the high electric field of 12 to 13V (band to band hot hole injection), so that the memory cell is in an 'high' on-state state. Becomes

마지막으로, 판독(read)의 동작 원리는, 도 12에서, 워드 라인인 제1 도전층(104)에 Vcc 전압을 인가하고, 소오스 영역을 접지(ground)와 연결하고, 판독하고자 하는 셀의 비트 라인에 1.5∼5V의 전압을 인가한다. 그러면, 소오스에서 드레인 방향으로 채널이 형성되어 전류의 흐름이 발생되는데 이러한 전류의 양은 부유 게이트인 제2 도전층(110)에 축적된 전하의 상태(on/off)의 상태를 나타낸다.Finally, the operating principle of the read is, in FIG. 12, the Vcc voltage is applied to the first conductive layer 104, which is a word line, the source region is connected to ground, and the bit of the cell to be read. Apply a voltage of 1.5-5V to the line. Then, a channel is formed in the drain direction in the source to generate a current flow. The amount of the current represents a state of charge (on / off) accumulated in the second conductive layer 110 which is the floating gate.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit to which the present invention belongs.

따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 플래시 메모리에 있어서, 메모리 셀의 데이터를 판독시 오동작(read-disturbance)을 예방하고, 공정의 시간과 비용을 절감하면서 셀의 면적을 최소화할 수 있다,Therefore, according to the present invention described above, in the flash memory, it is possible to prevent the read-disturbance when reading the data of the memory cell, and to minimize the area of the cell while reducing the time and cost of the process,

Claims (11)

제1 도전형 불순물을 갖는 반도체 기판의 소정 영역에 각각 분리되어 형성된 제2 도전형 불순물을 갖는 소오스 및 드레인 영역;Source and drain regions each having a second conductivity type impurity formed separately from a predetermined region of the semiconductor substrate having the first conductivity type impurity; 상기 반도체 기판 상의 소오스 및 드레인 영역 사이에서 각각의 이격 거리를 두고 일정한 두께를 갖도록 형성된 제1 절연막;A first insulating layer formed to have a predetermined thickness between the source and drain regions on the semiconductor substrate at a predetermined distance from each other; 상기 제1 절연막의 상부에 형성된 워드 라인(word line)용 제1 도전층;A first conductive layer for word lines formed on the first insulating layer; 상기 제1 도전층의 상부 및 양측벽을 감싸고, 상기 제1 절연막의 측벽을 감싸고, 상기 소오스 및 드레인 영역 소정 부위 상에 형성된 제2 절연막; 및A second insulating film surrounding upper and both sidewalls of the first conductive layer, surrounding sidewalls of the first insulating film, and formed on predetermined portions of the source and drain regions; And 상기 제2 절연막의 상부에 형성된 부유 게이트(Floating gate)용 제2 도전층을 구비하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자.And a second conductive layer for floating gate formed on the second insulating film. 제1항에 있어서, 상기 제1 절연막은 산화막 또는 산질화막으로 구성된 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자.The flash memory device of claim 1, wherein the first insulating film is formed of an oxide film or an oxynitride film. 제1항에 있어서, 상기 제1 도전층은 폴리실리콘인 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자.The flash memory device of claim 1, wherein the first conductive layer is polysilicon. 제1항에 있어서, 상기 제2 도전층은 다층으로 형성된 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자.The flash memory device of claim 1, wherein the second conductive layer is formed in multiple layers. 제4항에 있어서, 상기 다층으로 형성된 제2 도전층은 폴리실리콘과 금속 폴리사이드인 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자.The flash memory device of claim 4, wherein the second conductive layer formed of the multilayer comprises polysilicon and a metal polyside. 제5항에 있어서, 상기 금속 폴리사이드는 텅스텐 폴리사이드인 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자.6. The flash memory device of claim 5, wherein the metal polyside is tungsten polyside. 제1항에 있어서, 상기 제1 절연층의 중앙은 소오스, 드레인 영역과의 이격 거리를 비교할 때 비대칭인 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자.The flash memory device of claim 1, wherein a center of the first insulating layer is asymmetrical when a distance between the source and the drain region is compared. 제7항에 있어서, 상기 비대칭은 비트 라인으로 사용되는 드레인 영역에서의 길이가 더 긴 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자.8. The flash memory device of claim 7, wherein the asymmetry is longer in the drain region used as the bit line. 제1항에 있어서, 상기 제2 절연막은 두께 및 재질이 제1 도전층 상부에서와 , 제1 도전층 및 제1 절연막의 양측벽에서와, 반도체 기판의 상부에서 모두 동일한 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자.2. The flash memory of claim 1, wherein the second insulating film has the same thickness and material on the first conductive layer, on both sidewalls of the first conductive layer and the first insulating film, and on the top of the semiconductor substrate. device. 제1 도전형 불순물의 반도체 기판에 소자 분리 공정을 진행하여 필드 산화막과 활성 영역을 정의하는 단계;Performing a device isolation process on the semiconductor substrate of the first conductivity type impurity to define a field oxide film and an active region; 상기 활성 영역의 상부에 제1 절연막과 제1 도전층을 순차적으로 형성하는 단계;Sequentially forming a first insulating film and a first conductive layer on the active region; 상기 제1 절연막과 제1 도전층에 선택 식각하여 워드 라인(word line) 패턴용 제1 도전층의 패턴을 형성하는 단계;Selectively etching the first insulating layer and the first conductive layer to form a pattern of a first conductive layer for a word line pattern; 상기 제1 도전층 패턴이 형성된 반도체 기판의 상부에 제2 절연막과 제2 도전층을 형성하는 단계;Forming a second insulating layer and a second conductive layer on the semiconductor substrate on which the first conductive layer pattern is formed; 상기 제2 절연막과 제2 도전층을 선택 식각하여 부유 게이트 패턴용 제2 도전층 패턴을 형성하는 단계;Selectively etching the second insulating layer and the second conductive layer to form a second conductive layer pattern for the floating gate pattern; 상기 제2 도전층 패턴이 형성된 반도체 기판의 전면에 제2 도전형 불순물을 이온 주입하여 부유 게이트의 양측면에 소오스, 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 제조 방법.And ion-implanting a second conductivity type impurity onto the entire surface of the semiconductor substrate on which the second conductive layer pattern is formed to form source and drain regions on both sides of the floating gate. 제10항에 있어서, 상기 제2 도전층을 형성하는 단계는, 폴리실리콘과 금속 폴리사이드를 이용하여 다층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 제조 방법.The method of claim 10, wherein the forming of the second conductive layer comprises forming a plurality of layers using polysilicon and a metal polyside.
KR1019970002976A 1997-01-31 1997-01-31 Flash memory device & fabricating method for the same KR100219534B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970002976A KR100219534B1 (en) 1997-01-31 1997-01-31 Flash memory device & fabricating method for the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970002976A KR100219534B1 (en) 1997-01-31 1997-01-31 Flash memory device & fabricating method for the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980067104A KR19980067104A (en) 1998-10-15
KR100219534B1 true KR100219534B1 (en) 1999-09-01

Family

ID=19496093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970002976A KR100219534B1 (en) 1997-01-31 1997-01-31 Flash memory device & fabricating method for the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100219534B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR19980067104A (en) 1998-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050162926A1 (en) Split-gate type nonvolatile memory devices and methods for fabricating the same
US6784476B2 (en) Semiconductor device having a flash memory cell and fabrication method thereof
US5821143A (en) Fabrication methods for nonvolatile memory devices including extended sidewall electrode
GB2235088A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
KR100364040B1 (en) A semiconductor memory device and a method of making thereof
US7183157B2 (en) Nonvolatile memory devices
KR100606536B1 (en) Non-volatile memory device and fabricating method thereof
US7408220B2 (en) Non-volatile memory and fabricating method thereof
KR100219534B1 (en) Flash memory device & fabricating method for the same
US7638833B2 (en) Nonvolatile memory device and method for fabricating the same
US5936889A (en) Array of nonvolatile memory device and method for fabricating the same
JP3558580B2 (en) Cell array, its operation method and its manufacturing method
KR0152496B1 (en) Flash eeprom
JP4420478B2 (en) Method for manufacturing nonvolatile semiconductor memory device
KR0151050B1 (en) Nonvolatile memory device
KR100261184B1 (en) Nonvolatile memory device and method for manufacturing the same
KR100294099B1 (en) Nonvolatile semiconductor device and method of manufacturing same
KR100277886B1 (en) Nonvolatile memory device of method for manufacturing
KR100301804B1 (en) Nonvolatile memory cell and method for manufacturing the same
KR100287883B1 (en) Array of Devices of Nonvolatile Memory and Manufacturing Method Thereof
JP3630484B2 (en) Method for manufacturing nonvolatile memory
KR19990015597A (en) Nonvolatile Memory Device and Manufacturing Method
JPH06244431A (en) Semiconductor memory
KR19980084529A (en) Manufacturing method of nonvolatile memory device
KR19980026425A (en) Structure of nonvolatile semiconductor memory cell and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080602

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee