KR100309139B1 - Method for fabricating non-volatile memory device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for fabricating a non-volatile memory(NVM) device is provided to reduce resistance of a control gate and improve a coupling ratio between the control gate and a floating gate by connecting control gates of adjacent cells sharing a bit line in the entire memory cell array except a bit line contact part while using one wire. CONSTITUTION: After an active region(A) and an inactive region(B) are defined in a silicon substrate, a field oxide layer is grown. A tunnel oxide layer and the first polysilicon layer are formed. The first polysilicon layer is patterned through an etch process. A drain and a drain connecting diffusion layer are simultaneously formed to form a bit line(C) through an impurity ion implantation process. An interlayer dielectric and the second polysilicon layer are formed. The first polysilicon layer and the second polysilicon layer are etched to form a control gate through a self-align etch process wherein the control gate is formed as a common control gate in an adjacent cell sharing the bit line. A source line is formed through an impurity ion implantation process. A select transistor is formed through a conventional process.

Description

비휘발성 메모리 소자 제조방법Non-volatile memory device manufacturing method

본 발명은 비휘발성 메모리 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 전기적으로 프로그램(Program) 및 속(Erase) 특성을 갖는 메모리 셀 제조에서 드레인 비트라인(Drain Bit Line)을 공유하는 인접 셀의 컨트롤 게이트를 비트 라인 콘택부를 제외한 전체 메모리 셀 어레이(Array)에 걸쳐 하나의 선으로 연결함으로써 컨트롤 게이트의 저항을 줄이고, 드레인 비트 라인은 각 단위 셀의 드레인을 형성할 때 동시에 드레인 연결용 확산층을 형성함으로써 소자의 신뢰성을 증대시킬 뿐만 아니라, 플로팅 게이트의 측면을 활용하여 플로팅 게이트와 컨트롤 게이트와의 커플링 비율을 높임으로써 소자의 프로그램 및 소거 특성을 개선함으로써, 소자의 성능 및 수율을 향상시킬 수 있는 비휘발성 메모리 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a nonvolatile memory device, and more particularly, to a control gate of an adjacent cell sharing a drain bit line in a memory cell fabrication having electrical and program characteristics. The resistance of the control gate is reduced by connecting one line across the entire memory cell array except for the bit line contacts, and the drain bit line forms a diffusion layer for drain connection at the same time as the drain of each unit cell is formed. In addition to increasing reliability, non-volatile memories can improve device performance and yield by improving the program and erase characteristics of the device by increasing the coupling ratio between the floating gate and the control gate by utilizing the side of the floating gate. It relates to a method for manufacturing a device.

비휘발성 메모리 소자에서 전기적으로 프로그램 및 소거 특성을 갖는 것으로 EPROM, EEPROM, Flash EEPROM 등이 있는데, 일반적으로 비트 라인을 형성할 때 매립확산층(Buried n+Layer:BN+층)을 주로 사용하고 있다.In the non-volatile memory device, there are electrically programmed and erased characteristics such as EPROM, EEPROM, and Flash EEPROM. In general, a buried diffusion layer (Buried n + Layer: BN + layer) is mainly used to form a bit line.

매립확산층 형성단계는 필드 산화막 및 터널 산화막 성장공정 단계 이전에 형성되어지므로 인하여 소자의 신뢰성 및 수율에 커다란 영향을 미치는 터널 산화막의 특성을 악화시킴은 물론 매립확산층이 필드 산화막 성장공정과 같이 고온 열공정으로 측면 확산이 일어나 펀치 쓰루(Punch Through)를 유발시키는 문제가 있다.Since the buried diffusion layer forming step is formed before the field oxide and tunnel oxide growth process steps, the characteristics of the tunnel oxide film having a great influence on the reliability and yield of the device are deteriorated, and the buried diffusion layer is a high temperature thermal process like the field oxide growth process. As a result, side diffusion occurs, causing a punch through.

제 1 도는 종래 비휘발성 메모리 소자의 레이아웃도 이고, 제 1A 및 1B 도는 제 1 도의 X-X' 및 Y-Y'선을 따라 절단한 소자의 단면도로서, 이들 도면을 참조하여 종래 비휘발성 메모리 소자의 제조방법 및 문제점을 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a layout diagram of a conventional nonvolatile memory device, and FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views of devices cut along the lines XX 'and Y-Y' of FIG. 1, with reference to these drawings. The method and the problem are described as follows.

실리콘 기판(1)에 웰(Well)을 형성한 후 활성영역(A)과 비활성영역(B)을 확정하고, 비트 라인 영역(C)의 소정부분을 BN+마스크 및 BN+이온주입공정으로 BN+확산층(2)을 형성한 후 고온 산화공정을 통하여 비활성영역(B)에 필드 산화막(3)을 형성한다. 이때 필드 산화막(3) 하부의 BN+확산 층(2)이 측면 확산되어 펀치 쓰루를 유발시킨다(셀 면적이 충분히 넓지 않을 때). 이후 터널 산화막(4)을 성장시키는데, 이 터널 산화막(4)은 BN+확산층(2) 형성 이후에 형성되므로 인하여 그 특성이 열악해 지는 문제를 초래한다.After forming a well in the silicon substrate 1, the active region A and the inactive region B are determined, and a predetermined portion of the bit line region C is subjected to BN + mask and BN + ion implantation process. After the diffusion layer 2 is formed, the field oxide film 3 is formed in the inactive region B through a high temperature oxidation process. At this time, the BN + diffusion layer 2 under the field oxide film 3 is laterally diffused to cause punch through (when the cell area is not large enough). Thereafter, the tunnel oxide film 4 is grown, and this tunnel oxide film 4 is formed after the formation of the BN + diffusion layer 2, thereby causing a problem in that its characteristics become poor.

상기 터널 산화막(4) 형성 후 플로팅 게이트 영역(D)에 플로팅 게이트(5)를 형성하고, 그 상부에 층간 절연막(6)을 형성한 후 비트 라인 영역(C)을 사이에 두고 배열된 각 단위 셀의 플로팅 게이트(5)와 겹치도록 된 컨트롤 게이트 영역(E)에 컨트롤 게이트(7)를 형성한다.After the tunnel oxide layer 4 is formed, the floating gate 5 is formed in the floating gate region D, and the interlayer insulating layer 6 is formed thereon, and each unit is arranged with the bit line region C interposed therebetween. The control gate 7 is formed in the control gate region E that overlaps the floating gate 5 of the cell.

상기 공정단계를 거친 후 소오스/드레인 마스크 및 N+ 이온주입공정으로 각 단위 셀의 소오스(8) 및 드레인(9)을 형성하고, 도면에는 도시하지 않았지만 일반 적인 공정으로 층간 절연막, 셀렉트 게이트 산화막 및 셀렉트 게이트를 형성하는단계로 비휘발성 메모리 소자를 제조한다.After the process step, a source / drain mask and a source 9 of each unit cell are formed by a source / drain mask and an N + ion implantation process. The non-volatile memory device is manufactured by forming a gate.

상기에서, 컨트롤 게이트(7)는 프로그램과 소거시 동작전압 이상의 높은 전압이 인가되는 주 비트 라인이 되며, 트레인 비트 라인(C)은 드레인(9)과 BN+확산층(2)으로 이루어지며, 소오스 라인(F)은 각 단위 셀의 소오스(8) 형성시 이루어진다.In the above, the control gate 7 becomes a main bit line to which a high voltage equal to or higher than an operating voltage is applied during programming and erasing, and the train bit line C consists of a drain 9 and a BN + diffusion layer 2. Line F is made at the time of forming the source 8 of each unit cell.

상기에서 언급한 바와 같이 종래기술은 여러 가지 문제점을 안고있지만 이러한 문제점이 있음에도 불구하고 BN+층을 사용하는 이유는 활성영역으로 비트 라인을 형성하고자 할 경우에 플로팅 게이트와 컨트롤 게이트 형성을 위한 자기정렬 식각(Self align Etch)시 노출된 실리콘 기판의 손상을 극복하기 어려운 문제가 있을뿐만 아니라 플로팅 게이트의 최소 폭을 더 줄이더라도 소자 특성에 나쁜 영향을 미치지 않음에도 불구하고 기존의 기술로는 노광 장치의 최소 가능 선폭(Minimum Feature Size)이하로 줄일 수 없다는 단점을 갖고 있다. 또한 비휘발성 메모리 소자의 셀 제조에 대한 종래의 방법중 대부분은 컨트롤 게이트 하단부와 플로팅 게이트 상단부 사이에 절연층을 이용한 평면적 캐패시터에 의해 커플링시킴으로서 컨트롤 게이트에 의한 플로팅 게이트의 전압 유도의 효율이 낮았다.As mentioned above, although the conventional technology has various problems, the reason for using the BN + layer is that the self-alignment for forming the floating gate and the control gate when forming the bit line as the active region is required. Not only does it have a problem that it is difficult to overcome the damage of the exposed silicon substrate during the self align etching, but even if the minimum width of the floating gate is further reduced, the device characteristics are not adversely affected. The disadvantage is that it cannot be reduced below the minimum feature size. In addition, most of the conventional methods for manufacturing a cell of a nonvolatile memory device are coupled by a planar capacitor using an insulating layer between the lower end of the control gate and the upper end of the floating gate, thereby lowering the efficiency of voltage induction of the floating gate by the control gate.

따라서, 본 발명은 평면적 캐패시터를 이용할 분만 아니라 플로팅게이트 측면의 캐패시터까지 활용 가능하게 하는 입체적 구조를 이룸으로써 기존의 커플링방법보다 20% 내지 50%높은 커플링 비를 가능하게 하며, 기판손상이 발생하는 부분을 컨트롤 게이트용 폴리실리콘층으로 보호하여 활성 영역에 의한 비트 라인의 형성을가능하게 하고, 소자 특성을 열화시키는 BN+층 사용을 배제시키며, 플로팅 게이트의 폭을 노광 장치의 최소 가능 선폭 이하 크기로도 임의로 형성시킬 수 있는 비휘발성 메모리 소자 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention achieves a three-dimensional structure that enables not only the use of planar capacitors but also the capacitors on the side of the floating gate, thereby enabling a coupling ratio of 20% to 50% higher than the conventional coupling method, and substrate damage occurs. Protects the part with a polysilicon layer for the control gate, enabling the formation of bit lines by the active region, eliminating the use of a BN + layer that degrades device characteristics, and reducing the width of the floating gate below the minimum possible line width of the exposure apparatus. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a nonvolatile memory device that can be arbitrarily formed in size.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비휘발성 메모리 소자 제조방법은 실리콘 기판에 활성영역과 비활성영역을 확정한 후 필드 산화막을 성장시키고, 터널 산화막과 제 1 폴리실리콘층을 형성하는 단계와, 식각 공정으로 상기 제 1 폴리실리콘층을 패터닝하는 단계와, 불순물 이온 주입공정으로 드레인 및 드레인 연결용 확산층을 동시에 형성하여 비트 라인을 형성하는 단계와, 층간 절연막 및 제 2 폴리실리콘층을 형성한 후 자기정렬 식각공정으로 상기 제 1 폴리실리콘층과 제 2 폴리실리콘층을 식각하여 컨트롤 게이트를 형성하되, 상기 컨트롤 게이트를 상기 비트 라인을 공유하는 인접 셀에 공통 컨트롤 게이트로 형성하는 단계와, 불순물 이온주입공정으로 소오스 라인을 형성하는 단계와, 통상의 공정으로 셀렉트 트랜지스터를 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention may include forming a tunnel oxide film and a first polysilicon layer after determining an active region and an inactive region on a silicon substrate, and forming a tunnel oxide layer and an etching process. Patterning the first polysilicon layer, forming a bit line by simultaneously forming a drain and drain connection diffusion layer by an impurity ion implantation process, and forming an interlayer insulating layer and a second polysilicon layer and then self-aligning Forming a control gate by etching the first polysilicon layer and the second polysilicon layer by an etching process, and forming the control gate as a common control gate in an adjacent cell sharing the bit line; Forming a source line, and forming a select transistor in a conventional process Characterized in that consists of.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제 2, 3, 4 도는 본 발명에 따라 공정단계별로 도시한 레이아웃도 이고, 제 2A 및 2B 도는 제 2 도의 X-X' 및 Y-Y'선을 따라 절단한 소자의 단면도이며, 제 3A 및 3B 도는 제 3 도의 X-X' 및 Y-Y'선을 따라 절단한 소자의 단면도이고, 제 4A 및 4B도는 제 4도의 X-X' 및 Y-Y'선을 따라 절단한 소자의 단면도이다.2, 3, and 4 are layout views showing process steps according to the present invention, and FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of devices cut along lines XX 'and Y-Y' of FIG. 2, and FIGS. Sectional drawing of the element cut along the XX 'and Y-Y' line | wire of FIG. 3, and FIG. 4A and 4B are sectional drawing of the element cut along the line XX 'and Y-Y' of FIG.

제 2, 2A 도는 실리콘 기판(11)에 웰을 형성한 후, 트랜지스터의 채널(G),비트 라인(C) 및 소오스라인(F)이 되어질 부분을 활성영역(A)이 되게 하고, 그 이외의 부분을 비활성영역(B)으로 확정하여 필드 산화막(도시안됨)을 형성한 상태를 도시한 것이다.After the wells are formed in the second and the second or second silicon substrates 11, the portions of the transistors to be the channel G, the bit line C and the source line F become active regions A. Shows a state in which a portion of is defined as an inactive region B to form a field oxide film (not shown).

제 3, 3A 및 3B 도는 활성영역(A)에 터널 산화막(12)을 성장시킨 후 전체구조 상부에 제 1 폴리실리콘층(13)을 소정두께로 증착하고, 전체구조 상부에 감광막(14)을 도포한 후 비트 라인영역(C)을 제외한 나머지 활성영역(A)이 충분히 덮히도록 감광막(14)을 패턴화하고, 패턴화된 감광막(14)을 식각 장벽층으로한 식각공정으로 제 1 폴리실리콘층(13)을 1차로 식각한 후 불순물 이온주입공정으로 각 단위셀의 드레인(15)을 형성함과 동시에 이 드레인(15)들을 연결해주는 드레인 연결용 확산층(15A)을 형성하여 소자의 비트 라인(C)을 형성한 상태를 도시한 것이다.After the tunnel oxide film 12 is grown in the third, third and third active regions A, the first polysilicon layer 13 is deposited to a predetermined thickness on the entire structure, and the photoresist film 14 is deposited on the entire structure. After coating, the photosensitive film 14 is patterned to sufficiently cover the remaining active region A except for the bit line region C, and the first polysilicon is etched using the patterned photosensitive film 14 as an etch barrier layer. After the layer 13 is first etched, an impurity ion implantation process forms a drain 15 of each unit cell and a drain connection diffusion layer 15A connecting the drains 15 to form a bit line of the device. The state which formed (C) is shown.

제 4, 4A 및 4B 도는 상기 감광막(14)을 제거한 후 층간 절연막(16)을 형성하고, 전체구조 상부에 제 2 폴리실리콘층(17)을 소정두께로 증착한 후 자기정렬 식각공정으로 제 2 폴리실리콘층(17)과 1차로 식각된 제 1 폴리실리콘층(13)을 식각하여 플로팅 게이트 영역(D)에 플로팅 게이트(13) 및 컨트롤 게이트 영역(E)에 컨트롤 게이트(17)를 형성한 상태를 도시한 것이다.4, 4A, and 4B, the interlayer insulating film 16 is formed after removing the photosensitive film 14, and the second polysilicon layer 17 is deposited to a predetermined thickness on the entire structure, and then the second layer is subjected to a self-aligned etching process. The polysilicon layer 17 and the first etched first polysilicon layer 13 are etched to form the control gate 17 in the floating gate 13 and the control gate region E in the floating gate region D. The state is shown.

상기 층간 절연막(16)은 ONO(Oxide-Nitride-Oxide) 구조로 형성시킬 수 있는데, 제 1 폴리실리콘층(13) 증착후 하부산화막과 질화막을 형성한 다음 제 2 폴리실리콘층(17) 증착 전에 상부 산화막을 형성하여 층간 절연막(16)을 형성할 수 있다.The interlayer insulating layer 16 may be formed in an oxide-nitride-oxide (ONO) structure. After depositing the first polysilicon layer 13, a lower oxide layer and a nitride layer are formed, and then before the second polysilicon layer 17 is deposited. An upper oxide layer may be formed to form the interlayer insulating layer 16.

상기 컨트롤 게이트(17)는 비트 라인(C)을 공유하는 인접 셀에 공통 컨트롤 게이트가 되도록 형성한다. 즉, 비트 라인(C)을 공유하는 인접 셀의 컨트롤 게이트(17)를 비트 라인 콘택부(도시 안됨)를 제외한 전체 메모리 셀 어레이에 걸쳐 하나의 선으로 연결되도록 형성한다.The control gate 17 is formed to be a common control gate in an adjacent cell sharing the bit line (C). That is, the control gate 17 of the adjacent cell sharing the bit line C is formed to be connected by one line over the entire memory cell array except for the bit line contact portion (not shown).

이후 소오스라인 영역(F)이 개방되도록 마스크 작업을 실시하고 불순물 이온주입공정으로 각 단위 셀의 소오스(18)를 형성함과 동시에 이 소오스(18)들을 연결해주는 소오스 연결용 확산층을 형성하고, 셀렉트 게이트 산화막 및 셀렉트 게이트를 형성하여 본 발명의 비휘발성 메모리 소자가 제조된다.Subsequently, a mask operation is performed to open the source line region F and a source 18 of each unit cell is formed by an impurity ion implantation process, and a source connection diffusion layer connecting the sources 18 is formed and selected. A gate oxide film and a select gate are formed to manufacture the nonvolatile memory device of the present invention.

제 1A 도 및 제 4A 도를 비교해서 알 수 있듯이 종래의 방법과는 달리 본 발명에서는 플로팅 게이트(13)의 상단부 뿐만 아니라 한쪽 측벽까지도 컨트롤 게이트(17)에 의해 충분히 덮혀지게 되고, 그 사이에는 층간 절연막(16)이 존재하므로 이 두 층간의 캐패시턴스는 종래의 방법에 비해 큰 값을 가지게 되어 프로그램 및 소거 효율의 증대를 가능하게 된다. 여기서 컨트롤 게이트가 비트 라인을 완전히 덮개 있는데, 종래의 셀과 비교해 볼 때 하나의 비트 라인을 공유하는 인접한 두개의 컨트롤 게이트가 연결되는 구조가 되나 이들은 셀 동작시 논리적으로 동일한 선(공통 컨트롤 게이트)으로 인식되어 지므로 문제가 되지 않는다. 그리고 컨트롤 게이트용 제 2 폴리실리콘층을 사진공정을 통해 식각할 때 1차로 식각된 플로팅 게이트용 제 1 폴리실리콘층이 동시에 식각되는 자기정렬 식각공정을 실시하면 비트 라인은 컨트롤 게이트(제 2 폴리실리콘층)에 의해 기판 손상으로부터 충분히 보호받을 수 있게 된다. 뿐만 아니라 제 1 폴리실리콘층으로 형성되는 플로팅 게이트의 최소 폭이 종래에는 노광 장치의 최소 가능 선폭에 의해 결정되었지만, 본 발명에서는 플로팅 게이트의 한쪽 측면을 제 1 폴리실리콘(플로팅 게이트)의 1차 식각때 확정(Define)하고 다른 쪽 측면을 자기정렬 식각에 의해 확정함으로써 노광 장치의 최소 가능 선폭 이하 크기의 플로팅 게이트 형성을 가능하게 한다.As can be seen by comparing FIGS. 1A and 4A, in the present invention, not only the upper end of the floating gate 13 but also one side wall is sufficiently covered by the control gate 17 in the present invention, between the interlayers. Since the insulating film 16 is present, the capacitance between the two layers has a larger value than that of the conventional method, thereby enabling an increase in program and erase efficiency. Here, the control gate completely covers the bit line, which is a structure in which two adjacent control gates sharing one bit line are connected as compared with a conventional cell, but these are logically identical lines (common control gates) during cell operation. As it is recognized, it does not matter. When the second polysilicon layer for the control gate is etched through a photo process, a self-aligned etching process in which the first polysilicon layer for etching the floating gate is etched at the same time is performed. The bit line is a control gate (second polysilicon). Layer) can be sufficiently protected from substrate damage. In addition, although the minimum width of the floating gate formed of the first polysilicon layer is conventionally determined by the minimum possible line width of the exposure apparatus, in the present invention, one side of the floating gate is first-etched of the first polysilicon (floating gate). Defining at the time and determining the other side by self-aligned etching enables the formation of a floating gate having a size smaller than the minimum possible line width of the exposure apparatus.

또한, 각 단위 셀의 드레인 형성은 종래에 소오스와 동시에 형성되는 것과는 달리 독립적으로 형성되므로 드레인 구조에 커다란 영향을 받는 소거특성을 보다 쉽게 최적화시킬 수 있다.In addition, since the drain formation of each unit cell is formed independently unlike conventionally formed at the same time as the source, it is possible to more easily optimize the erase characteristics which are greatly influenced by the drain structure.

더욱이, 종래의 방법에서는 각 셀에 대한 드레인이 레이아웃상으로 연결될 수 없어 BN+층을 이용하여 비트 라인을 형성하였으나, 본 발명에서는 개별 셀에 대한 드레인 형성과 동시에 이들 드레인을 연결해주는 드레인 연결용 확산층이 형성되어 한번에 비트 라인을 이룰 수 있을 뿐만 아니라 제 1 폴리실리콘층의 사진공정과 필드 산화막에 의한 드레인 불순물 주입에 대한 자연적인 마스크층이 형성되어 있으므로 사진공정 및 감광막 제거 공정이 필요하지 않으므로 공정이 단순해진다.Moreover, in the conventional method, since the drains for each cell cannot be connected in a layout, bit lines are formed using the BN + layer. However, in the present invention, a drain connection diffusion layer connecting the drains at the same time as the drains for the individual cells is formed. Not only can a bit line be formed at a time, but also a natural mask layer is formed for the photolithography process of the first polysilicon layer and the implantation of the drain impurity by the field oxide film. Simplify

이하에서는 본원 발명의 제4도, 제4도(a) 및 제4도(b)를 참조하여 비휘발성 메모리 셀의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the nonvolatile memory cell will be described with reference to FIGS. 4, 4 (a) and 4 (b) of the present invention.

제4도(a)에서, 소오스 라인(15)과 비트 라인(18) 사이의 반도체 기판(11) 표면에는 채널이 형성되는 부분(이하, '채널 영역'이라 함)이다. 이하, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 플로팅 게이트(13)가 형성되지 않은 채널 영역의 상부에는 셀 렉트 트랜지스터용 셀렉트 게이트 산화막 및 셀렉트 게이트가 순차적으로 형성된다. 셀렉트 게이트 산화막 및 셀렉트 게이트를 형성하는 공정은 일반적으로 공지된 통상의 공정으로 이루어진다. 셀렉트 트랜지스터가 형성됨으로써, 채널 영역 중 상부에 셀렉트 게이트가 형성된 영역은 셀렉트 트랜지스터의 채널 영역이 되고, 셀렉트 게이트에 인가되는 바이어스에 따라 채널이 형성된다. 또한, 채널 영역 중 상부에 플로팅 게이트(13)가 형성된 영역은 컨트롤 게이트(17)에 인가되는 바이어스에 의해 채널이 형성되면서, 동시에 플로팅 게이트(13)로 전하가 유입 또는 유출(프로그램/소거)된다. 이때, 컨트롤 게이트(17)에 바이어스가 인가된다고 무조건 프로그램/소거 동작이 이루어지지는 않는다. 프로그램/소거 동작이 이루어지기 위해서는 비트 라인(C)과 소오스 라인(F) 사이에 채널이 형성되어 전기적으로 연결이 되어야만 한다. 이렇게 비트 라인(C)과 소오스 라인(F)에 채널을 형성하기 위해서는 컨트롤 게이트(17)에 바이어스를 인가할 뿐만 아니라, 셀렉트 트랜지스터의 셀렉트 게이트에도 바이어스를 인가하여 셀렉트 트랜지스터의 하부에도 채널을 형성해야 한다. 셀렉트 게이트에 바이어스가 인가되고, 컨트롤 게이트(17)에 바이어스가 인가되어 채널 영역 전체에 채널이 형성되면 비트 라인(C)과 소오스 라인(F)은 전기적으로 연결된 상태가 되며, 이 상태에서 비트 라인(C)에 소정의 바이어스를 인가하면 전자가 이동하다가 전계 효과에 의해 플로팅 게이트(13)로 전하가 유입되어 셀이 프로그램 된다.In FIG. 4A, the channel is formed on the surface of the semiconductor substrate 11 between the source line 15 and the bit line 18 (hereinafter, referred to as a 'channel region'). Although not shown in the drawings, a select gate oxide film and a select gate for the select transistor are sequentially formed on the channel region where the floating gate 13 is not formed. The process of forming the select gate oxide film and the select gate is generally made of a conventional process known in the art. By forming the select transistor, a region where the select gate is formed in the upper portion of the channel region becomes a channel region of the select transistor, and a channel is formed according to a bias applied to the select gate. In addition, in the region where the floating gate 13 is formed in the upper portion of the channel region, the channel is formed by the bias applied to the control gate 17, and at the same time, the charge flows in or out (program / erase) to the floating gate 13. . At this time, the bias is applied to the control gate 17 does not necessarily program / erase operation. In order to perform the program / erase operation, a channel must be formed between the bit line C and the source line F to be electrically connected. In order to form channels in the bit lines C and the source lines F, not only a bias is applied to the control gate 17 but also a bias is also applied to the select gate of the select transistor to form a channel under the select transistor. do. When a bias is applied to the select gate and a bias is applied to the control gate 17 to form a channel over the entire channel region, the bit line C and the source line F are electrically connected, and in this state, the bit line is electrically connected. When a predetermined bias is applied to (C), electrons move, and electric charges flow into the floating gate 13 due to the electric field effect, and the cell is programmed.

다시 말해서, 플로팅 게이트(13), 층간 절연막(16), 컨트롤 게이트(17)로 이루어진 메모리 셀이 프로그램/소거 동작을 하려면 컨트롤 게이트(17) 및 비트 라인(C)에 바이어스를 인가해주는 것 이외에 해당 셀렉트 게이트에 바이어스를 인가하여 채널을 형성해 주어야 한다.In other words, in order to perform a program / erase operation of a memory cell including the floating gate 13, the interlayer insulating layer 16, and the control gate 17, a bias is applied to the control gate 17 and the bit line C. A bias must be applied to the select gate to form a channel.

상기에서 서술한 본 발명의 공정에서는 드레인(15)이 드레인 연결 확산층(15A)에 의해 연결되어 비트 라인 영역(C)을 형성하며, 비트 라인 영역(C)을 공유하는 메모리 셀의 컨트롤 게이트(17)도 서로 연결되어 컨트롤 게이트 영역(E)을 형성한다. 따라서, 종래의 셀 구조와는 다르게 컨트롤 게이트(17)에 바이어스가 인가되면, 해당 컨트롤 게이트 영역(E)에 포함되는 모든 메모리 셀의 컨트롤 게이트(17)에 바이어스가 인가된다.In the above-described process of the present invention, the drain 15 is connected by the drain connection diffusion layer 15A to form the bit line region C, and the control gate 17 of the memory cell sharing the bit line region C. ) Are also connected to each other to form the control gate region (E). Therefore, unlike the conventional cell structure, when a bias is applied to the control gate 17, the bias is applied to the control gate 17 of all the memory cells included in the control gate region E. FIG.

일반적으로, 메모리 셀에서 컨트롤 게이트와 비트 라인에 소정의 전압이 인가되면 메모리 셀이 동작하게 되지만, 본 발명에서는 셀렉트 트랜지스터를 이용하여 채널을 형성하여 주지 않으면 메모리 셀은 동작하지 않는다. 이러한 셀렉트 트랜지스터는 메모리 셀마다 하나씩 구성되며, 셀렉트 트랜지스터를 이용하여 원하는 메모리 셀을 선택할 수 있다. 따라서, 드레인과 컨트롤 게이트가 서로 연결되어 있어도 셀렉트 트랜지스터를 이용하여 하나의 메모리 셀만을 선택하게 되므로 회로의 동작에는 아무런 지장 없이 정상적으로 동작하게 된다.In general, when a predetermined voltage is applied to the control gate and the bit line in the memory cell, the memory cell operates. However, in the present invention, the memory cell does not operate unless the channel is formed using the select transistor. One such select transistor is configured for each memory cell, and a desired memory cell may be selected using the select transistor. Therefore, even when the drain and the control gate are connected to each other, since only one memory cell is selected using the select transistor, the circuit operates normally without any problem.

상술한 바에 의거한 본 발명의 효과는 BN+층 제거로 인한 소자의 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있으며, 컨트롤 게이트( 제 2 폴리실리콘층)의 저항감소에 따른 소자의 특성을 향상시킬 수 있으며, 공정 단순화에 따른 생산단가 절감 및 셀 면적의 감소에 따른 네트 다이(Net Die) 수 증가를 이룰 수 있으며, 또한 들인과소오스 형성 공정의 차별화로 프로그램/소거특성의 독립적인 최적화가 용이하다 또한 커플링 비의 증가에 따른 프로그램 및 소거 특성을 향상시켜 소자 특성을 크게 개선할 수 있다.Effects of the present invention based on the above can improve the reliability and yield of the device due to the removal of the BN + layer, it is possible to improve the characteristics of the device according to the reduction of the resistance of the control gate (second polysilicon layer), process Simplified production cost and increased net die number due to reduced cell area. Also, differentiation of in-source process allows easy optimization of program / erase characteristics. The device characteristics can be greatly improved by improving the program and erase characteristics according to the increase of.

제 1 도는 종래 비휘발성 메모리 소자의 레이아웃도1 is a layout diagram of a conventional nonvolatile memory device.

제 1A 및 1B 도는 제 1도의 X-X' 및 Y-Y'선을 따라 절단한 소자의 단면도.Sectional drawing of the element cut | disconnected along the X-X 'and Y-Y' line | wire of FIG. 1A and 1B.

제 2, 3, 4 도는 본 발명에 따라 공정단계별로 도시한 레이아웃도.2, 3, and 4 are layout views showing process steps according to the present invention.

제 2A 및 2B 도는 제 2도의 X-X' 및 Y-Y'선을 따라 절단한 소자의 단면도.Sectional drawing of the element cut | disconnected along the X-X 'and Y-Y' line | wire of FIG. 2A and 2B or FIG.

제 3A 및 3B 도는 제 3도의 X-X' 및 Y-Y'선을 따라 절단한 소자의 단면도.3A and 3B are cross-sectional views of the element taken along lines X-X 'and Y-Y' of FIG.

제 4A 및 4B 도는 제 4도의 X-X' 및 Y-Y'선을 따라 절단한 소자의 단면도.4A and 4B are cross-sectional views of the element taken along lines X-X 'and Y-Y' of FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

11: 실리콘 기판 12: 터널 산화막11: silicon substrate 12: tunnel oxide film

13: 제 1 폴리실리콘(플로팅 게이트)13: first polysilicon (floating gate)

14: 감광막 15: 드레인14 photosensitive film 15 drain

15A: 드레인 연결용 확산층 16: 층간 절연막15A: Diffusion layer 16: Interlayer insulating film for drain connection

17: 제 2 폴리실리콘(컨트롤 게이트)17: second polysilicon (control gate)

18: 소오스18: source

A: 활성 영역 B: 비활성영역A: active zone B: inactive zone

C: 비트 라인 D: 플로팅 게이트 영역C: bit line D: floating gate region

E: 컨트롤 게이트 영역 F: 소오스 라인 영역E: control gate region F: source line region

G: 채널 영역G: channel area

Claims (9)

실리콘 기판에 활성영역과 비활성영역을 확정한 후 필드 산화막을 성장시키고, 터널 산화막과 제 1 폴리실리콘층을 형성하는 단계와,Forming an active region and an inactive region on the silicon substrate and growing a field oxide film, forming a tunnel oxide film and a first polysilicon layer; 식각 공정으로 상기 제 1 폴리실리콘층을 패터닝하는 단계와,Patterning the first polysilicon layer by an etching process; 불순물 이온 주입공정으로 드레인 및 드레인 연결용 확산층을 동시에 형성하여 비트 라인을 형성하는 단계와,Forming a bit line by simultaneously forming a diffusion layer for drain and drain connection by an impurity ion implantation process; 층간 절연막 및 제 2 폴리실리콘층을 형성한 후 자기정렬 식각공정으로 상기 제 1 폴리실리콘층과 제 2 폴리실리콘층을 식각하여 컨트롤 게이트를 형성하되, 상기 컨트롤 게이트를 상기 비트 라인을 공유하는 인접 셀에 공통 컨트롤 게이트로 형성하는 단계와,After the interlayer insulating layer and the second polysilicon layer are formed, a control gate is formed by etching the first polysilicon layer and the second polysilicon layer by a self-aligned etching process, wherein the control gate shares an adjacent cell with the bit line. Forming a common control gate in, 불순물 이온주입공정으로 소오스 라인을 형성하는 단계와,Forming a source line by an impurity ion implantation process, 통상의 공정으로 셀렉트 트랜지스터를 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.A method of manufacturing a nonvolatile memory device, comprising forming a select transistor in a conventional process. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 활성영역은 트랜지스터의 채널, 드레인 비트 라인 및 소오스 라인이 되어질 부분으로 확정되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.And the active region is defined as a portion to be a channel, a drain bit line, and a source line of the transistor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 컨트롤 게이트는 상기 비트 라인 콘택부를 제외한 전체 메모리 셀 어레 이에 걸쳐 하나의 선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.And the control gate is formed as one line across the entire memory cell array except for the bit line contact portion. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 폴리실리콘층은 비트 라인 영역이 개방되게 하는 1차 식각 공정으로 한쪽 측면을 학정하고, 다른 한쪽 측면을 자기정렬 식각공정을 통해 확정하여 소자의 플로팅 게이트를 형성시키는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.The first polysilicon layer is non-volatile, characterized in that one side of the first etching process to open the bit line region, and the other side is determined through a self-aligned etching process to form a floating gate of the device Memory device manufacturing method. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 플로팅 게이트는 상기 제 1 폴리실리콘층의 패터닝 공정 후에 실시하는 자기정렬 식각공정에 의해 그 선폭이 결정되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.And the line width of the floating gate is determined by a self-aligned etching process performed after the patterning process of the first polysilicon layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 폴리실리콘층의 패터닝 공정으로 노출된 활성영역은 상기 제 2 폴리실리콘층에 의해 상기 자기정렬 식각공정으로부터 손상이 방지되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.The active region exposed by the patterning process of the first polysilicon layer is prevented from damaging the self-aligned etching process by the second polysilicon layer. 제 1 항에 있어서.The method of claim 1. 상기 제 1 폴리실리콘층의 패터닝 공정에 의해 형성된 상기 제 1 폴리실리콘층의 드레인 측면이 상기 제 2 폴리실리콘층으로 덮히게 하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.And a drain side surface of the first polysilicon layer formed by the patterning process of the first polysilicon layer is covered with the second polysilicon layer. 제 7 항에 있어서.The method of claim 7. 상기 제 1 폴리실리콘층 및 상기 제 2 폴리실리콘층사이는 층간 절연막이 형성되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.A method of manufacturing a nonvolatile memory device, characterized in that an interlayer insulating film is formed between the first polysilicon layer and the second polysilicon layer. 제 1 항에 있어서.The method of claim 1. 상기 제 1 폴리실리콘층의 패터닝 공정으로 노출된 활성영역이 후속되는 이온주입공정에 의해 추가의 사진공정 없이 소오스라인과 독립적으로 비트 라인을 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자 제조방법.And forming a bit line independently of the source line without an additional photo process by an ion implantation process followed by an active region exposed by the patterning process of the first polysilicon layer.
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