KR100452316B1 - Nonvolatile Semiconductor Device Manufacturing Method - Google Patents

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KR100452316B1
KR100452316B1 KR1019970081599A KR19970081599A KR100452316B1 KR 100452316 B1 KR100452316 B1 KR 100452316B1 KR 1019970081599 A KR1019970081599 A KR 1019970081599A KR 19970081599 A KR19970081599 A KR 19970081599A KR 100452316 B1 KR100452316 B1 KR 100452316B1
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Abstract

플로우팅 게이트를 디자인 룰에 의해 설정된 사이즈대로 구현할 수 있도록 한 비휘발성 반도체 소자 제조방법이 개시된다. 게이트 절연막이 구비된 반도체 기판 상에 제 1 도전성막과 완충막을 순차적으로 형성하고, 상기 완충막의 표면이 소정 부분 노출되도록, 그 위에 절연막을 형성한 뒤, 상기 절연막의 측벽에 스페이서를 형성하고, 상기 절연막과 상기 스페이서를 마스크로 이용하여 상기 완충막을 식각한 다음, 상기 절연막과 상기 스페이서를 제거한다. 이어, 식각처리된 상기 완충막을 마스크로 이용한 산화 공정으로, 제 1 도전성막 상에 아이솔레이션 절연막을 형성하고, 상기 완충막을 제거한 뒤, 상기 아이솔레이션 절연막을 마스크로 이용하여 그 하부의 제 1 도전성막을 식각하여 플로우팅 게이트를 형성하고, 산화 공정을 통하여, 상기 아이솔레이션 절연막의 양 에지부와 상기 플로우팅 게이트를 포함한 상기 게이트 절연막 상에, 터널링 절연막을 형성한 다음, 상기 아이솔레이션 절연막 상의 소정 부분과 상기 게이트 절연막 상의 소정 부분에 걸쳐, 제 2 도전성막 재질의 제어 게이트를 형성하도록 이루어진다. 그 결과, 산화 공정에 의해 발생되는 버즈 빅에 의하여 플로우팅 게이트가 디자인 룰 대비 커지는 현상을 방지할 수 있게 되므로, 종래의 경우보다 고집적화된 셀을 구현할 수 있게 된다. Disclosed is a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor device in which a floating gate can be implemented in a size set by a design rule. A first conductive film and a buffer film are sequentially formed on the semiconductor substrate provided with the gate insulating film, an insulating film is formed thereon such that the surface of the buffer film is partially exposed, and then spacers are formed on the sidewalls of the insulating film, and The buffer film is etched using the insulating film and the spacer as a mask, and then the insulating film and the spacer are removed. Subsequently, in an oxidation process using the etched buffer film as a mask, an isolation insulating film is formed on the first conductive film, the buffer film is removed, and the lower conductive film is etched using the isolation insulating film as a mask. Forming a floating gate, and forming a tunneling insulating film on both edge portions of the isolation insulating film and the gate insulating film including the floating gate through an oxidation process, and then forming a predetermined portion on the isolation insulating film and the gate insulating film Over a predetermined portion, a control gate made of a second conductive film material is formed. As a result, the phenomenon in which the floating gate becomes larger than the design rule due to the buzz big generated by the oxidation process can be prevented, thereby realizing a highly integrated cell than the conventional case.

Description

비휘발성 반도체 소자 제조방법Nonvolatile Semiconductor Device Manufacturing Method

본 발명은 무 콘택(contactless), 가상접지(virtual ground) 구조를 가지는 비휘발성(non-volatile) 반도체 소자 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플로우팅 게이트(floating gate)의 사이즈를 디자인 룰에 의해 설정된 사이즈대로 구현할 수 있도록 한 비휘발성 반도체 소자 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a non-volatile semiconductor device having a contactless, virtual ground structure. More specifically, the size of a floating gate is defined in a design rule. It relates to a non-volatile semiconductor device manufacturing method that can be implemented in the size set by the.

비휘발성 반도체 소자는 전기적으로 데이터의 소거와 저장이 가능하고, 전원이 공급되지 않아도 데이터의 보존이 가능하다는 잇점을 지녀, 최근 다양한 분야에서 그 응용범위를 확대하고 있다. Nonvolatile semiconductor devices have the advantage of being capable of electrically erasing and storing data and preserving data even when power is not supplied, and have recently expanded its application in various fields.

이러한 비휘발성 반도체 소자는 메모리 셀 어레이의 구조에 따라 크게, 낸드(NAND type)과 노어형(NOR type)으로 구분되는데, 이들은 고집적화와 고속성으로 대별되는 각각의 장단점을 지니고 있어, 각각의 장점이 부각되는 응용처에서의 사용이 증가되고 있는 추세이다. Such nonvolatile semiconductor devices are classified into NAND type and NOR type according to the structure of the memory cell array, and each of them has advantages and disadvantages of high integration and high speed. Increasingly, applications are increasingly being used.

이중, 본 발명과 직접적으로 관련되는 노어형 비휘발성 반도체 소자는 하나의 비트 라인에 싱글 트랜지스터로 구성되는 다수의 메모리 셀이 병렬로 연결되고, 비트 라인에 연결되는 드레인과 공통 소스 라인에 연결되는 소스 사이에 하나의 셀 트랜지스터만 연결되도록 이루어져, 메모리 셀의 전류가 증대되고 고속동작이 가능한 반면, 비트 라인 콘택과 소스 라인이 차지하는 면적의 증대로 인해 메모리 소자의 고집적화가 어렵다는 단점을 갖는다. Among them, in the NOR-type nonvolatile semiconductor device directly related to the present invention, a plurality of memory cells constituted by a single transistor are connected in parallel to one bit line, and a drain is connected between a source connected to a bit line and a source connected to a common source line. Only one cell transistor is connected to the memory cell, so that the current of the memory cell is increased and high-speed operation is possible. However, due to the increase in the area occupied by the bit line contact and the source line, high integration of the memory device is difficult.

상기와 같은 특징을 갖는 노어형 비휘발성 반도체 소자는 통상, 플로우팅 게이트(floating gate)와 제어 게이트(control gate)가 층간 절연막을 사이에 두고 적층되는 구조를 가지도록 메모리 셀이 구성되어, 데이터의 저장과 소거 및 판독 작업과 관련된 일련의 소자 동작이 다음과 같은 방식으로 이루어진다. 이때, 데이터의 저장과 관련되는 프로그램은 HEI(hot electron injection)나 FN 터널(fowler-nordheim tunnel) 방식으로 이루어지고, 데이터의 소거와 관련되는 이레이즈는 FN 터널 방식으로 이루어지는데, 여기서는 일 예로서, 프로그램이 HEI 방식으로 이루어지는 경우에 대하여 살펴본다. In the NOR type nonvolatile semiconductor device having the above characteristics, a memory cell is generally configured such that a floating gate and a control gate are stacked with an interlayer insulating film interposed therebetween, thereby storing data. A series of device operations related to over erase and read operations are performed in the following manner. At this time, the program related to the storage of data is made by the hot electron injection (HEI) or the Fowler-nordheim tunnel (FN) method, and the erasure related to erasing the data is performed by the FN tunnel method, here as an example In this case, we will look into the case where the program is implemented in the HEI method.

먼저, 프로그램에 대하여 살펴본다. 비트 라인과 제어 게이트에 전압을 인가하여 소오스와 드레인 사이에 채널을 형성해 주면, 드레인에서 핫 일렉트론이 발생하게 되고, 이 일렉트론들은 제어 게이트의 전압으로 인해 게이트 절연막(또는 터널링 절연막) 장벽을 뛰어 넘어 플로우팅 게이트로 주입된다. 그 결과, 프로그램이 이루어져 이레이즈(erase)된 셀에 데이터가 기록되게 된다. First, let's look at the program. When a voltage is applied between the bit line and the control gate to form a channel between the source and the drain, hot electrons are generated at the drain, which flows beyond the gate insulating film (or tunneling insulating film) barrier due to the voltage of the control gate. Is injected into the gate. As a result, a program is made and data is written to the erased cells.

이와 같이 플로우팅 게이트에 일렉트론이 채워지게 되면, 이 일렉트론들로 인해 메모리 셀의 문턱 전압이 올라가게 되므로, 워드 라인과 연결된 제어 게이트에 전원 전압(3.3V 또는 5V)을 공급하여 셀을 읽으면, 높은 문턱 전압으로 인해 채널이 형성되지 않게 되어 전류가 흐르지 못하므로, 한가지 상태를 기억시킬 수 있게 된다. As such, when the floating gate is filled with electrons, the threshold voltages of the memory cells are increased due to the electrons. Therefore, when the cell is read by supplying a supply voltage (3.3V or 5V) to the control gate connected to the word line, Because the threshold voltage prevents the channel from forming and no current flows, one state can be memorized.

한편, 새로운 정보를 저장하기 위해 다시 이레이즈를 하고자 할 경우에는 제어 게이트를 접지시키고 소오스에 높은 고전압을 인가하여 플로우팅 게이트와 기판 사이의 게이트 절연막 양단에 강한 전계를 공급하게 되면, 게이트 절연막 장벽이 얇아지게 되어 FN 터널 방식으로 플로팅 게이트 내에 저장된 일렉트론이 얇은진 절연막 장벽을 투과하여 한꺼번에 기판쪽으로 빠져나가게 된다. 그 결과, 데이터의 소거가 이루어지게 된다. On the other hand, if you want to erase again to store new information, you can ground the control gate and apply a high voltage to the source to supply a strong electric field across the gate insulating film between the floating gate and the substrate. It becomes thinner and the electrons stored in the floating gate in the FN tunnel manner penetrate through the thin insulating barrier and escape to the substrate at once. As a result, data is erased.

이렇게 되면, 플로우팅 게이트에 일렉트론이 없어 셀의 문턱 전압이 낮아지기 때문에, 제어 게이트에 전원 전압을 인가하여 셀을 읽으면 처음과는 다른 한가지 상태를 기억시킬 수 있다. In this case, since there is no electron in the floating gate, the threshold voltage of the cell is lowered. Therefore, when the cell is read by applying a power supply voltage to the control gate, one state different from the first can be stored.

즉, 데이터 판독은 선택 셀의 비트 라인과 제어 게이트에 적정 전압을 인가하여 메모리 셀 트랜지스터의 전류 유.무를 판독해 주는 방식으로 이루어짐을 알 수 있다. In other words, it can be seen that data reading is performed by applying an appropriate voltage to the bit line and the control gate of the selected cell to read the presence or absence of current in the memory cell transistor.

그러나, 상기 구조를 갖는 불휘발성 반도체 소자는 첫째, 비트 라인에 메모리 셀이 병렬로 연결되어져 있어, 선택 셀 트랜지스터의 문턱전압(이하, Vth라 한다)이 비선택 셀의 제어 게이트에 인가되는 전압(예컨대, 0V)보다 낮아지게 되면, 선택 셀의 온(on), 오프(off)에 관계없이 전류가 흘러 모든 셀이 온(on) 셀로 읽혀지는 오동작이 발생하게 되므로, Vth를 타이트(tight)하게 관리해 주어야 하는 어려움이 따르게 되고, 둘째, HEI 방식에 의한 프로그램시 소오스에서 드레인쪽으로 과도한 셀 전류가 흐르므로, HEI 방식으로 사용하려면 프로그램에 필요한 전압을 발생시키는 고용량의 펌프가 필요로되는 문제가 발생하게 된다. However, in the nonvolatile semiconductor device having the above structure, first, a memory cell is connected in parallel to a bit line, so that the threshold voltage (hereinafter referred to as Vth) of the selected cell transistor is applied to the control gate of the unselected cell ( For example, when the voltage is lower than 0 V, a malfunction occurs in which current flows regardless of whether the selected cell is turned on or off, and all cells are read as the on cells. Secondly, since excessive cell current flows from source to drain during HEI programming, there is a need for a high capacity pump that generates a voltage required for programming. do.

이를 해결하기 위하여, 최근에는 스플리트 게이트형(split gate type)이라 불리어지는 다양한 구조의 불휘발성 반도체 소자가 제안된 바 있다. 도 1에는 그 일 예로서, 미국 특허 출원번호 NO. 5,045,488에 개시된 비휘발성 반도체 소자의 싱글 트랜지스터 구조를 도시한 단면도가 제시되어 있다. In order to solve this problem, recently, a nonvolatile semiconductor device having various structures called a split gate type has been proposed. 1 shows, for example, US Patent Application No. A cross-sectional view showing a single transistor structure of a nonvolatile semiconductor device disclosed in 5,045,488 is presented.

도 1에 의하면, 스플리트 게이트형 구조를 갖는 종래의 비휘발성 반도체 소자는 크게, 게이트 절연막(12)이 구비된 반도체 기판(10) 상의 액티브 영역 소정 부분에 서로 소정 간격 이격되도록 플로우팅 게이트(14a)가 형성되고, 플로우팅 게이트(14a) 상부에는 아이솔레이션(isolation) 절연막(20)이 형성되며, 아이솔레이션 절연막(20)과 플로우팅 게이트(14a)의 일측면을 포함한 기판(10) 상의 소정 부분에 걸쳐서는 데이터 소거를 위한 터널링 절연막(22)이 형성되고, 상기 절연막(20),(22) 상의 소정 부분에는 제어 게이트(24a)가 형성되도록 이루어져, 서로 소정 간격 이격되도록 위치한 상기 플로팅 게이트(14a)는 기판(10) 내부에 형성된 공통 소오스 영역(26)에 각각 연결되고, 플로우팅 게이트(14a) 하부에 형성되는 채널 영역과, 제어 게이트 하부에 형성되는 채널 영역은 기판(10) 상에서 서로 직렬로 연결되는 구조를 가지도록 구성되어 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 1, a conventional nonvolatile semiconductor device having a split gate type structure has a floating gate 14a largely spaced apart from each other at predetermined portions of an active region on a semiconductor substrate 10 provided with a gate insulating film 12. ) Is formed, an isolation insulating film 20 is formed on the floating gate 14a, and a predetermined portion on the substrate 10 including the isolation insulating film 20 and one side of the floating gate 14a is formed. A tunneling insulating film 22 for data erasing is formed, and a control gate 24a is formed in a predetermined portion on the insulating films 20 and 22 so that the floating gate 14a is spaced apart from each other by a predetermined interval. Are respectively connected to the common source region 26 formed in the substrate 10, the channel region formed under the floating gate 14a, and the channel region formed under the control gate. It can be seen that it is configured to have a structure which is connected in series with each other on the substrate (10).

따라서, 상기 구조의 비휘발성 반도체 소자는 도 2a 내지 도 2f에 도시된 공정 수순도에서 알 수 있듯이 다음의 제 6 단계를 거쳐 제조된다. 여기서는 편의상, 공통 소오스 라인(26)에 연결되는 스플리트된 플로우팅 게이트 중, 일측 구조에 대해서만 공정 진행을 살펴본다. Therefore, the nonvolatile semiconductor device having the above structure is manufactured through the following sixth step as can be seen from the process flow chart shown in FIGS. 2A to 2F. For convenience, the process proceeds with respect to only one structure among the split floating gates connected to the common source line 26.

제 1 단계로서, 도 2a에 도시된 바와 같이 게이트 절연막(12)이 구비된 반도체 기판(10) 상에 게이트 절연막(12)과 폴리실리콘 재질의 제 1 도전성막(14) 및 질화막 재질의 완충막(buffer film)(16)을 순차적으로 형성한 다음, 상기 완층막(16)의 표면이 소정 부분 노출되도록 그 위에 감광막 패턴(18)을 형성한다. As a first step, as shown in FIG. 2A, the gate insulating film 12, the first conductive film 14 made of polysilicon, and the buffer film made of nitride are formed on the semiconductor substrate 10 having the gate insulating film 12. The buffer film 16 is sequentially formed, and then the photoresist pattern 18 is formed thereon so that the surface of the complete layer 16 is partially exposed.

제 2 단계로서, 도 2b에 도시된 바와 같이 감광막 패턴(18)을 마스크로하여 그 하부의 완충막(16)을 건식식각하고, 상기 감광막 패턴(18)을 제거한다. As a second step, as shown in FIG. 2B, the buffer layer 16 is dry-etched using the photoresist pattern 18 as a mask, and the photoresist pattern 18 is removed.

제 3 단계로서, 도 2c에 도시된 바와 같이 완충막(16)을 마스크로 이용한 산화(oxidation) 공정으로, 완충막(16)에 의해 보호되지 못한 부분에만 선택적으로 아이솔레이션 절연막(20)을 형성하고, 완충막(16)을 제거한다. As a third step, as shown in FIG. 2C, an isolation insulating film 20 is selectively formed only in a portion which is not protected by the buffer film 16 by an oxidation process using the buffer film 16 as a mask. The buffer film 16 is removed.

제 4 단계로서, 도 2d에 도시된 바와 같이 상기 절연막(20)을 마스크로하여 제 1 도전성막(14)을 건식식각하여, 폴리실리콘 재질의 플로우팅 게이트(14a)를 형성하고, 산화 공정을 거쳐 아이솔레이션 절연막(20)의 양 에지부와 플로우팅 게이트(14a)를 포함한 게이트 절연막(12) 상에 얇은 두께의 터널링 절연막(22)을 형성한 다음, 터널링 절연막(22)과 이이솔레이션 절연막(20) 상에 폴리실리콘 재질의 제 2 도전성막(24)을 형성한다. As a fourth step, as shown in FIG. 2D, the first conductive film 14 is dry-etched using the insulating film 20 as a mask to form a floating gate 14a made of polysilicon, and an oxidation process is performed. After the thin tunneling insulating film 22 is formed on the gate insulating film 12 including both edge portions of the insulating insulating film 20 and the floating gate 14a, the tunneling insulating film 22 and the isolation insulating film ( A second conductive film 24 made of polysilicon is formed on 20).

제 5 단계로서, 도 2e에 도시된 바와 같이 제어 게이트가 형성될 부분을 한정하는 식각 마스크를 이용하여 제 2 도전성막(24)을 건식식각하여, 폴리실리콘 재질의 제어 게이트(24a)를 형성하고, 광식각 공정을 이용하여 제어 게이트(24a)를 포함한 아이솔레이션 절연막(20) 상의 소정 부분에 감광막 패턴(18)을 형성한 다음, 기판(10) 상으로 고농도의 불순물을 이온주입하여 기판(10) 내에 소오스 영역(26)을 형성한다. As a fifth step, as shown in FIG. 2E, the second conductive layer 24 is dry-etched using an etching mask defining a portion where the control gate is to be formed, thereby forming the control gate 24a made of polysilicon. The photoresist pattern 18 is formed on a predetermined portion of the isolation insulating film 20 including the control gate 24a by using a photolithography process, and then ion implanted with a high concentration of impurities onto the substrate 10. The source region 26 is formed in the inside.

제 6 단계로서, 도 2f에 도시된 바와 같이 감광막 패턴(18)을 제거해 주므로써, 본 공정 진행을 완료한다. As a sixth step, the process of the present process is completed by removing the photoresist pattern 18 as shown in FIG. 2F.

이와 같이 비휘발성 반도체 소자를 제조할 경우, 상기에 제시된 메모리 셀 트랜지스터의 선택 트랜지스터는 통상, ~ 1.0V 정도의 Vth를 가지게 되고, 플로우팅 게이트는 프로그램된 셀의 경우는 높은 Vth를, 그리고 이레이즈된 셀일 경우에는 낮은 Vth(경우에 따라서는 -Vth를 갖기도 함)을 가지게 된다. When the nonvolatile semiconductor device is fabricated as described above, the selection transistor of the memory cell transistor described above typically has a Vth of about 1.0 V, and the floating gate has a high Vth and erased in the case of a programmed cell. In the case of an old cell, it has a low Vth (in some cases, -Vth).

이 경우, 플로우팅 게이트의 트랜지스터가 오버 이레이즈(over erase)에 의해 -Vth(제어 게이트에 0V가 인가되어도 채널이 형성되어 있게 됨)를 가지게 되더라도 선택 트랜지스터가 오프(off)되게 되므로, 선택 셀의 온, 오프에 관계없이 전류가 흐르는 현상을 막을 수 있게 되어, Vth를 타이트하게 관리하지 않아도 소자의 오동작을 방지할 수 있게 된다.In this case, even though the transistor of the floating gate has -Vth (the channel is formed even when 0V is applied to the control gate) due to over erase, the selection transistor is turned off. It is possible to prevent the current from flowing regardless of on or off, thereby preventing malfunction of the device without managing Vth tightly.

상기 구조를 가지도록 비휘발성 반도체 소자를 제조할 경우에는 데이터 저장과 관련된 프로그램이, 다음과 같은 방식으로 이루어지게 된다. 즉, 메모리 셀의 소오스 영역(26)에 고전압을 인가하면, 상기 전압에 의한 커플링(coupling)에 의해 플로우팅 게이트가 소정의 전압으로 유기되는데, 이때 제어 게이트에 소정의 전압을 인가하여 소오스와 드레인 사이에 채널을 형성해 주게 되면, HEI 방식에 의해 플로팅 게이트 내로 드레인에서 발생된 일렉트론들이 주입되게 된다. 그 결과, 프로그램이 이루어져 이레이즈된 셀에 데이터가 기록되게 된다.When manufacturing a nonvolatile semiconductor device having the above structure, a program related to data storage is performed in the following manner. That is, when a high voltage is applied to the source region 26 of the memory cell, the floating gate is induced to a predetermined voltage by the coupling by the voltage. At this time, a predetermined voltage is applied to the control gate to When the channel is formed between the drains, the electrons generated at the drains are injected into the floating gate by the HEI method. As a result, a program is made and data is written to the erased cell.

이 과정에서, 제어 게이트에 인가되는 전압을 적절히 조절해 주게 되면 플로팅 게이트 에지 부근에서의 전계(electric field)를 크게할 수 있게 되어, 프로그램 효과를 증가시킬 수 있게 될 뿐 아니라 소오스와 드레인 사이에 흐르는 전류를 작게할 수 있게 되어 파워 소모도 작아지게 되므로, HEI 방식에 의한 프로그램시 고용량의 펌프가 필요없게 된다.In this process, if the voltage applied to the control gate is properly adjusted, the electric field in the vicinity of the floating gate edge can be increased, thereby increasing the program effect as well as flowing between the source and the drain. Since the current can be made small and power consumption is also reduced, a high-capacity pump is not required for programming by the HEI method.

한편, 이레이즈는 제어 게이트(24a)에 고전압을 인가하여 제어 게이트(24a)와 플로우팅 게이트(14a) 사이의 전계에 의해, 플로팅 게이트 내에 저장된 일렉트론이 FN 터널 방식으로 터널링 절연막(22)을 투과하여 한꺼번에 기판(10)쪽으로 빠져나가게 하므로써, 데이터의 소거가 이루어지도록 진행된다. On the other hand, the erase is applied by a high voltage to the control gate 24a by the electric field between the control gate 24a and the floating gate 14a, the electrons stored in the floating gate passes through the tunneling insulating film 22 in the FN tunnel method By moving out toward the substrate 10 at once, the data is erased.

그리고 이때의 데이터 판독은 메모리 셀의 드레인에 연결된 비트 라인과 제어 게이트에 적정 전압을 인가하여 메모리 셀 트랜지스터의 전류 유.무를 판독해 주는 방식으로 이루어지게 된다. In this case, data reading is performed by applying an appropriate voltage to the bit line and the control gate connected to the drain of the memory cell to read the current of the memory cell transistor.

그러나, 상기 비휘발성 반도체 소자는 기 언급된 바와 같이 앞서 제시된 여러 가지의 잇점(예컨대, Vth의 타이트한 관리가 필요없다는 점과 HEI 방식에 의한 프로그램시 고용량의 펌프가 필요없다는 점 등)을 가짐에도 불구하고, 소자 제조시 프로우팅 게이트와 선택 트랜지스터의 게이트가 각각 형성되는 관계로 인해, 메모리 셀의 게이트 사이즈가 기존의 비휘발성 반도체 소자에 비해 길어지게 되어, 반도체 소자의 고집적화에 불리하다는 단점을 갖는다. However, the non-volatile semiconductor device, as mentioned above, has a number of advantages (e.g., no need for tight management of Vth and no need for a high-capacity pump for programming by the HEI method). In addition, due to the relationship between forming the floating gate and the gate of the selection transistor during device fabrication, the gate size of the memory cell becomes longer than that of the conventional nonvolatile semiconductor device, and thus has a disadvantage in that high integration of the semiconductor device is disadvantageous.

이러한 단점은 플로우팅 게이트 형성시, 그 위에 아이솔레이션 절연막을 성장시켜 주는 과정에서, 산화 공정에 의해 발생되는 버즈 빅(bird's beak)에 의하여 플로우팅 게이트의 사이즈가 디자인 룰 대비 커지는 현상이 발생하게 되어 더욱 심화되게 되는데, 이와 같이 버즈 빅에 의해 플로우팅 게이트의 사이즈가 커지게 될 경우, 반도체 소자의 고집적화를 더욱 이룰 수 없게 되므로, 이를 보완하기 위해서는 회로 설계시 플로우팅 게이트의 사이즈를 더욱 작게 정의해 주어야 한다. 그러나, 플로우팅 게이트의 폭을 작게 가져가는데에는 광식각 공정(photolithography) 적용의 한계로 인해 제한이 따르게 되므로, 이를 개선하기 위해서는 결국 고성능, 고가격의 설비를 사용하여 공정을 진행해 주어야 한다. 이는, 공정 비용 상승과 관계되므로 현재로서는 적용이 어려운 상태이다. This drawback is that when the floating gate is formed, the insulating insulating film is grown thereon, and the size of the floating gate is increased due to the bird's beak generated by the oxidation process, which is larger than the design rule. In this case, when the size of the floating gate increases due to Buzz Big, high integration of the semiconductor device cannot be achieved. Therefore, in order to compensate for this, the size of the floating gate must be defined smaller in the circuit design. do. However, in order to reduce the width of the floating gate due to the limitation of the application of the photolithography (photolithography), it is necessary to proceed with the process using high-performance, high-cost equipment to improve this. This is difficult to apply at present because of the process cost increase.

이에 본 발명의 목적은, 광식각 공정을 적용하여 플로우팅 게이트의 사이즈를 디자인 룰과 동일하게 가져갈 수 있도록 소자 제조 공정을 진행해 주므로써, 비휘발성 반도체 소자의 고집적화를 이룰 수 있도록 한 비휘발성 반도체 소자 제조방법을 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to apply a photolithography process to proceed with the device manufacturing process to bring the size of the floating gate to the same as the design rules, thereby achieving a high integration of the nonvolatile semiconductor device To provide a manufacturing method.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 실시예에서는, 게이트 절연막이 구비된 반도체 기판 상에 제 1 도전성막과 완충막을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 완충막의 표면이 소정 부분 노출되도록, 그 위에 절연막을 형성하는 공정과, 상기 절연막의 측벽에 스페이서를 형성하는 공정과, 상기 절연막과 상기 스페이서를 마스크로 이용하여 상기 완충막을 식각하고, 상기 절연막과 상기 스페이서를 제거하는 공정과, 식각처리된 상기 완충막을 마스크로 이용한 산화 공정으로, 제 1 도전성막 상에 아이솔레이션 절연막을 형성하고, 상기 완충막을 제거하는 공정과, 상기 아이솔레이션 절연막을 마스크로 이용하여 그 하부의 제 1 도전성막을 식각하여 플로우팅 게이트를 형성하는 공정과, 산화 공정을 통하여, 상기 아이솔레이션 절연막의 양 에지부와 상기 플로우팅 게이트를 포함한 상기 게이트 절연막 상에, 터널링 절연막을 형성하는 공정 및, 상기 아이솔레이션 절연막 상의 소정 부분과 상기 게이트 절연막 상의 소정 부분에 걸쳐, 제 2 도전성막 재질의 제어 게이트를 형성하는 공정으로 이루어진 비휘발성 반도체 소자 제조방법이 제공된다. In order to achieve the above object, in a first embodiment of the present invention, a step of sequentially forming a first conductive film and a buffer film on a semiconductor substrate provided with a gate insulating film, and a predetermined portion of the surface of the buffer film are exposed thereon. Forming an insulating film, forming a spacer on sidewalls of the insulating film, etching the buffer film using the insulating film and the spacer as a mask, removing the insulating film and the spacer, and etching the In the oxidation process using the buffer film as a mask, forming an isolation insulating film on the first conductive film, removing the buffer film, and etching the first conductive film under the etching using the isolation insulating film as a mask to form a floating gate. Both edges of the isolation insulating film through a forming step and an oxidation step And forming a tunneling insulating film on the gate insulating film including the floating gate, and forming a control gate of a second conductive film material over a predetermined portion on the isolation insulating film and a predetermined portion on the gate insulating film. A nonvolatile semiconductor device manufacturing method is provided.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 2 실시예에서는, 게이트 절연막이 구비된 반도체 기판 상에 제 1 도전성막을 형성하는 공정과, 상기 제 1 도전성막의 표면이 소정 부분 노출되도록, 그 위에 절연막과 완충막을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 절연막과 상기 완충막의 측벽에 스페이서를 형성하는 공정과, 상기 완충막과 상기 스페이서를 마스크로 이용한 산화 공정으로, 제 1 도전성막 상에 아이솔레이션 절연막을 형성하고, 상기 완충막과 상기 절연막 및 상기 스페이서를 제거하는 공정과, 상기 아이솔레이션 절연막을 마스크로 이용하여 그 하부의 제 1 도전성막을 식각하여 플로우팅 게이트를 형성하는 공정과, 산화 공정을 통하여, 상기 아이솔레이션 절연막의 양 에지부와 상기 플로우팅 게이트를 포함한 상기 게이트 절연막 상에, 터널링 절연막을 형성하는 공정 및, 상기 아이솔레이션 절연막 상의 소정 부분과 상기 게이트 절연막 상의 소정 부분에 걸쳐, 제 2 도전성막 재질의 제어 게이트를 형성하는 공정으로 이루어진 비휘발성 반도체 소자 제조방법이 제공된다. In order to achieve the above object, in the second embodiment of the present invention, there is provided a process for forming a first conductive film on a semiconductor substrate provided with a gate insulating film, and an insulating film thereon so as to expose a predetermined portion of the surface of the first conductive film. Forming an isolation insulating film on the first conductive film by sequentially forming a buffer film, forming a spacer on sidewalls of the insulating film and the buffer film, and oxidizing the buffer film and the spacer as a mask, Removing the buffer layer, the insulating layer, and the spacer; forming a floating gate by etching the lower first conductive layer using the isolation insulating layer as a mask; and oxidizing the insulating layer. On the gate insulating film including both edge portions and the floating gate, a tunnel Forming an insulating film and, over a predetermined portion on a predetermined portion of the gate insulating film on the isolation insulating film, the nonvolatile semiconductor device manufacturing method comprising the step of forming the control gate of the second conductive film forming material is provided.

상기와 같이 공정을 진행할 경우, 산화 공정에 의해 발생되는 버즈 빅에 의하여 플로우팅 게이트가 디자인 룰 대비 커지는 현상을 막을 수 있게 되므로, 종래에 비해 작은 사이즈의 셀을 구현할 수 있게 된다. When the process proceeds as described above, the phenomenon in which the floating gate becomes larger than the design rule due to the buzz big generated by the oxidation process can be prevented, and thus, a cell having a smaller size can be realized.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 스플리트 게이트형 구조를 갖는 비휘발성 반도체 소자의 이이솔레이션 절연막 형성시, 폴리실리콘 재질의 스페이서를 이용하여 산화 공정을 진행해 주거나 혹은 산화막 재질의 스페이서를 이용하여 플로우팅 게이트의 사이즈를 광식각 공정에서 허용되는 사이즈 이하로 정의해 준 뒤, 산화 공정을 진행해 주는 방식으로 공정을 진행해 주므로써, 버즈 빅 발생으로 인해 플로우팅 게이트의 사이즈가 디자인 룰 대비 증가되는 현상을 방지할 수 있도록 하는데 주안점을 둔 기술로서, 이를 도 3a 내지 도 3g와 도 4a 내지 도 4f를 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. According to the present invention, when forming an isolation insulating layer of a nonvolatile semiconductor device having a split gate type structure, an oxidation process is performed using a spacer made of polysilicon or an optical type of a floating gate is formed using an spacer made of an oxide film. By defining below the size that is allowed in each process and proceeding the process by oxidizing process, it is possible to prevent the phenomenon that the size of the floating gate is increased compared to the design rule due to the occurrence of buzz big As a technique with reference to FIGS. 3A to 3G and 4A to 4F, the following description will be made.

여기서, 도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 비휘발성 반도체 소자 제조방법을 도시한 공정수순도를 나타내고, 도 4a내지 도 4f는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 비휘발성 반도체 소자 제조방법을 도시한 공정수순도를 나타낸다. 3A to 3G show a process purity diagram illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4F illustrate a nonvolatile semiconductor according to a second embodiment of the present invention. Process purity showing the device manufacturing method is shown.

먼저, 제 1 실시예부터 살펴본다. 상기 실시예는, 산화막 재질의 스페이서를 이용하여 플로우팅 게이트의 사이즈를 광식각 공정에서 허용되는 사이즈 이하로 정의해 준 뒤, 산화 공정을 진행해 주는 방식으로 공정을 진행한 경우로, 이를 크게 제 7 단계로 구분하여 설명하면 다음과 같다. First, the first embodiment will be described. In the above embodiment, the size of the floating gate is defined to be less than or equal to the size allowed by the photolithography process using a spacer made of an oxide film, and the process is performed in such a manner that the oxidation process is performed. If the description is divided into steps as follows.

제 1 단계로서, 도 3a에 도시된 바와 같이 반도체 기판(100)과 이후 형성될 플로우팅 게이트 사이의 절연을 위해, 기판(100) 상에 70 ~ 150Å 두께의 게이트 절연막(102)을 형성하고, 그 위에 폴리실리콘 재질의 제 1 도전성막(104)과 질화막 재질의 완충막(106)을 각각 1000 ~ 2000Å, 200 ~ 1500Å의 두께로 형성한다. 이어, 플로우팅 게이트의 사이즈를 작게 정의하기 위하여 완충막(106) 상에 산화막 재질의 절연막(108)을 1000 ~ 2000Å 두께로 형성하고, 상기 절연막(108)의 표면이 소정 부분 노출되도록 그 위에 감광막 패턴(110)을 형성한다. As a first step, as shown in FIG. 3A, a gate insulating film 102 having a thickness of 70 to 150 Å is formed on the substrate 100 for insulation between the semiconductor substrate 100 and a floating gate to be formed later. The first conductive film 104 made of polysilicon and the buffer film 106 made of nitride film are formed thereon to have a thickness of 1000 to 2000 kPa and 200 to 1500 kPa, respectively. Subsequently, in order to define a small size of the floating gate, an insulating film 108 made of an oxide film material is formed on the buffer film 106 to a thickness of 1000 to 2000 micrometers, and a photoresist film is exposed thereon to expose a predetermined portion of the surface of the insulating film 108. The pattern 110 is formed.

제 2 단계로서, 도 3b에 도시된 바와 같이 감광막 패턴(110)을 마스크로하여 그 하부의 절연막(108)을 건식식각하고, 감광막 패턴(110)을 제거한 다음, 그 전면에 산화막이나 폴리실리콘 재질의 임의막을 1000 ~ 2000Å 두께로 형성하고, 이를 이방성 건식식각하여 산화막(또는 폴리실리콘) 재질의 스페이서(112)를 형성한다. As a second step, as shown in FIG. 3B, the photoresist pattern 110 is used as a mask to dry-etch the insulating film 108 below, the photoresist pattern 110 is removed, and then an oxide film or a polysilicon material is formed on the entire surface thereof. An arbitrary film of the thickness of 1000 ~ 2000Å, and anisotropic dry etching to form a spacer 112 of the oxide film (or polysilicon) material.

제 3 단계로서, 도 3c에 도시된 바와 같이 절연막(108)과 스페이서(112)를 마스크로 이용하여 완충막(106)을 식각하고, 습식식각 공정을 이용하여 상기 절연막(108)과 스페이서(112)를 제거해 준다. As a third step, as shown in FIG. 3C, the buffer layer 106 is etched using the insulating layer 108 and the spacer 112 as a mask, and the insulating layer 108 and the spacer 112 are subjected to a wet etching process. ).

제 4 단계로서, 도 3d에 도시된 바와 같이 식각처리된 완충막(106)을 마스크로 이용한 산화(oxidation) 공정으로, 완충막(106)에 의해 보호되지 못한 부분에만 선택적으로 아이솔레이션 절연막(114)을 형성하고, 완충막(106)을 제거한다. As a fourth step, as shown in FIG. 3D, an oxidation process using an etched buffer layer 106 as a mask is performed. The isolation insulating layer 114 is selectively provided only on a portion which is not protected by the buffer layer 106. Is formed and the buffer film 106 is removed.

제 5 단계로서, 도 3e에 도시된 바와 같이 상기 아이솔레이션 절연막(114)을 마스크로하여 제 1 도전성막(104)을 건식식각한다. 그 결과, 종래의 공정 대비 작게 형성된 폴리실리콘 재질의 플로우팅 게이트(104a)를 얻을 수 있게 된다. 이어, 산화 공정을 거쳐 아이솔레이션 절연막(114)의 양 에지부와 플로우팅 게이트(104a)를 포함한 게이트 절연막(102) 상에, 50 ~ 200Å 두께의 터널링 절연막(116)을 형성한 다음, 터널링 절연막(116)과 이이솔레이션 절연막(114) 상에 폴리실리콘 재질의 제 2 도전성막(118)을 1000 ~ 2000Å의 두께로 형성한다. 이와 같이 터널링 절연막(116)을 형성해 준 것을 플로우팅 게이트(104a)와 제어 게이트 간의 절연 및 이레이즈시 일렉트론들이 기판으로 빠져 나가게 하는 중간 매개체로서의 역할을 하도록 하기 위함이다. As a fifth step, as shown in FIG. 3E, the first conductive layer 104 is dry-etched using the isolation insulating layer 114 as a mask. As a result, it is possible to obtain the floating gate 104a of polysilicon material formed smaller than that of the conventional process. Subsequently, a tunneling insulating film 116 having a thickness of 50 to 200 Å is formed on the gate insulating film 102 including both edge portions of the isolation insulating film 114 and the floating gate 104a through an oxidation process. On the 116 and the isolation insulating film 114, a second conductive film 118 made of polysilicon is formed to a thickness of 1000 to 2000 kPa. The formation of the tunneling insulating film 116 as described above is intended to serve as an intermediate medium through which the electrons exit the substrate during insulation and erasure between the floating gate 104a and the control gate.

제 6 단계로서, 도 3f에 도시된 바와 같이 제어 게이트가 형성될 부분을 한정하는 식각 마스크를 이용하여 제 2 도전성막(118)을 건식식각하여, 폴리실리콘 재질의 제어 게이트(118a)를 형성하고, 광식각 공정을 이용하여 제어 게이트(118a)를 포함한 아이솔레이션 절연막(114) 상의 소정 부분에 감광막 패턴(110)을 형성한 다음, 기판(100) 상으로 고농도의 불순물을 이온주입하여 기판(100) 내에 소오스 영역(120)을 형성한다. As a sixth step, as shown in FIG. 3F, the second conductive layer 118 is dry-etched using an etching mask defining a portion where the control gate is to be formed, thereby forming the control gate 118a made of polysilicon. The photoresist pattern 110 is formed on a predetermined portion of the isolation insulating layer 114 including the control gate 118a by using a photolithography process, and then ion implanted with a high concentration of impurities onto the substrate 100. The source region 120 is formed in the inside.

제 7 단계로서, 도 3g에 도시된 바와 같이 감광막 패턴(110)을 제거하므로써, 본 공정 진행을 완료한다. As a seventh step, the process of the present process is completed by removing the photosensitive film pattern 110 as shown in FIG. 3G.

이와 같이 비휘발성 반도체 소자를 제조할 경우, 산화막이나 폴리실리콘 재질의 스페이서(112)를 이용하여, 플로우팅 게이트(104a)의 사이즈를 광식각 공정에서 허용하는 사이즈 이하로 정의할 수 있게 되므로, 종래보다 작은 셀을 구현할 수 있게 된다. In the case of manufacturing the nonvolatile semiconductor device as described above, the size of the floating gate 104a can be defined to be smaller than or equal to the size allowed by the photolithography process using the oxide film or the polysilicon spacer 112. Smaller cells can be implemented.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시예를 살펴본다. 상기 실시예는, 폴리실리콘 재질의 스페이서를 이용하여 산화 공정을 진행한 경우로, 이를 크게 제 6 단계로 구분하여 설명하면 다음과 같다. 여기서는, 제 1 실시예와 동일하게 진행되는 공정에 대해서는 간략하게만 언급하고, 차별화되는 부분을 중심으로 설명한다. Next, a second embodiment of the present invention will be described. The embodiment is a case where the oxidation process is performed using a spacer made of polysilicon, and this is largely divided into six steps. Here, only the steps that proceed in the same manner as in the first embodiment will be briefly described, and description will be given focusing on the differentiation.

제 1 단계로서, 도 4a에 도시된 바와 같이 반도체 기판(200) 상에 70 ~ 150Å 두께의 게이트 절연막(202)을 형성하고, 그 위에 폴리실리콘 재질의 제 1 도전성막(204)과 산화막 재질의 절연막(206) 및 질화막 재질의 완충막(208)을 각각 1000 ~ 2000Å, 70 ~ 150Å, 200 ~ 1500Å의 두께로 형성한다. 이어, 완충막(208)의 표면이 소정 부분 노출되도록 그 위에 감광막 패턴(210)을 형성한다. As a first step, as shown in FIG. 4A, a gate insulating film 202 having a thickness of 70 to 150 Å is formed on the semiconductor substrate 200, and a polysilicon first conductive film 204 and an oxide film are formed thereon. The insulating film 206 and the buffer film 208 made of a nitride film are formed to have a thickness of 1000 to 2000 kPa, 70 to 150 kPa, and 200 to 1500 kPa, respectively. Subsequently, the photoresist pattern 210 is formed thereon so that the surface of the buffer layer 208 is partially exposed.

제 2 단계로서, 도 4b에 도시된 바와 같이 감광막 패턴(210)을 마스크로하여 완충막(208)과 절연막(206)을 순차적으로 식각하고, 감광막 패턴(210)을 제거한 다음, 그 전면에 폴리실리콘 재질의 임의막을 1000 ~ 2000Å 두께로 형성하고, 이를 이방성 건식식각하여 폴리실리콘 재질의 스페이서(212)를 형성한다. As a second step, as shown in FIG. 4B, the buffer layer 208 and the insulating layer 206 are sequentially etched using the photoresist pattern 210 as a mask, the photoresist pattern 210 is removed, and then poly An arbitrary film of silicon is formed to a thickness of 1000 ~ 2000Å, and anisotropic dry etching to form a spacer 212 of a polysilicon material.

제 3 단계로서, 도 4c에 도시된 바와 같이 식각처리된 완충막(208)과 스페이서(212)를 마스크로 이용한 산화 공정으로 아이솔레이션 절연막(214)을 형성하고, 스페이서(212)와 완충막(208) 및 절연막(206)을 제거한다. 이와 같이 스페이서(212)가 있는 상태에서 산화 공정을 진행해 준 것은, 스페이서를 이루는 폴리실리콘으로 인해 산화 공정시 아이솔레이션 절연막(214)의 버즈 빅 발생을 최소화할 수 있기 때문이다. As a third step, as shown in FIG. 4C, an isolation insulating film 214 is formed by an oxidation process using the etched buffer film 208 and the spacer 212 as a mask, and the spacer 212 and the buffer film 208 are formed. ) And the insulating film 206 are removed. The oxidation process is performed in the state where the spacer 212 is present because the occurrence of buzz big in the isolation insulating layer 214 can be minimized during the oxidation process due to the polysilicon constituting the spacer.

제 4 단계로서, 도 4d에 도시된 바와 같이 상기 아이솔레이션 절연막(214)을 마스크로하여 제 1 도전성막(204)을 건식식각한다. 그 결과, 종래의 공정 대비 작게 형성된 폴리실리콘 재질의 플로우팅 게이트(204a)를 얻을 수 있게 된다. 이어, 산화 공정을 거쳐 아이솔레이션 절연막(214)의 양 에지부와 플로우팅 게이트(204a)를 포함한 게이트 절연막(202) 상에, 50 ~ 200Å 두께의 터널링 절연막(216)을 형성한 다음, 터널링 절연막(216)과 이이솔레이션 절연막(214) 상에 폴리실리콘 재질의 제 2 도전성막(218)을 1000 ~ 2000Å의 두께로 형성한다. As a fourth step, as shown in FIG. 4D, the first conductive layer 204 is dry-etched using the isolation insulating layer 214 as a mask. As a result, the floating gate 204a made of polysilicon can be obtained smaller than that of the conventional process. Subsequently, a tunneling insulating film 216 having a thickness of 50 to 200 Å is formed on the gate insulating film 202 including both edge portions of the isolation insulating film 214 and the floating gate 204a through an oxidation process. On the 216 and the isolation insulating film 214, a second conductive film 218 made of polysilicon is formed to a thickness of 1000 to 2000 mW.

제 5 단계로서, 도 3e에 도시된 바와 같이 제어 게이트가 형성될 부분을 한정하는 식각 마스크를 이용하여 제 2 도전성막(218)을 건식식각하여, 폴리실리콘 재질의 제어 게이트(218a)를 형성하고, 광식각 공정을 이용하여 제어 게이트(218a)를 포함한 아이솔레이션 절연막(214) 상의 소정 부분에 감광막 패턴(210)을 형성한 다음, 기판(200) 상으로 고농도의 불순물을 이온주입하여 소오스 영역(220)을 형성한다. As a fifth step, as shown in FIG. 3E, the second conductive layer 218 is dry-etched using an etching mask defining a portion where the control gate is to be formed, thereby forming the control gate 218a made of polysilicon. The photoresist pattern 210 is formed on a predetermined portion of the isolation insulating film 214 including the control gate 218a by using a photolithography process, and then a high concentration of impurities are ion-implanted onto the substrate 200 to source the region 220. ).

제 6 단계로서, 도 3f에 도시된 바와 같이 감광막 패턴(210)을 제거해 주므로써, 본 공정 진행을 완료한다. As a sixth step, the photoresist pattern 210 is removed as shown in FIG. 3F, thereby completing the process.

이와 같이 비휘발성 반도체 소자를 제조할 경우 역시, 폴리실리콘 재질의 스페이서(212)를 이용하여 플로우팅 게이트(204a)의 사이즈를 기존 대비 작게 형성할 수 있게 되므로, 종래보다 작은 셀을 구현할 수 있게 된다. As such, when the nonvolatile semiconductor device is manufactured, the size of the floating gate 204a may be made smaller using the polysilicon spacer 212, and thus, a smaller cell may be realized. .

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 산화막이나 폴리실리콘 재질의 스페이서를 이용하여, 플로우팅 게이트의 사이즈를 광식각 공정에서 허용하는 사이즈 이하로 정의해 주거나 혹은 폴리실리콘 재질의 스페이서를 이용하여 버즈 빅 발생을 최소화해 주는 방식으로 아이솔레이션 절연막을 형성해 주므로써, 산화 공정에 의해 발생되는 버즈 빅에 의하여 플로우팅 게이트가 디자인 룰 대비 커지는 현상을 방지할 수 있게 되므로, 종래의 경우보다 고집적화된 셀을 구현할 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, an oxide film or a polysilicon spacer may be used to define the size of the floating gate to be smaller than or equal to a size allowed in the photoetch process, or a polysilicon spacer may be used as a buzz big. By forming an isolation insulating film in a manner that minimizes the occurrence of the occurrence, it is possible to prevent the floating gate from becoming larger than the design rule due to the buzz big generated by the oxidation process, thereby realizing a more integrated cell than in the conventional case. Will be.

도 1은 종래의 비휘발성 반도체 소자 구조를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing a conventional nonvolatile semiconductor device structure;

도 2a 내지 도 2f는 도 1의 반도체 소자 제조방법을 도시한 공정수순도,2A through 2F are process flowcharts illustrating the method of manufacturing the semiconductor device of FIG. 1;

도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 비휘발성 반도체 소자 제조방법을 도시한 공정수순도, 3A to 3G are process flowcharts illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;

도 4a내지 도 4f는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 비휘발성 반도체 소자 제조방법을 도시한 공정수순도. 4A to 4F are process flowcharts illustrating a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

Claims (19)

게이트 절연막이 구비된 반도체 기판 상에 제 1 도전성막과 완충막을 순차적으로 형성하는 공정과,Sequentially forming a first conductive film and a buffer film on the semiconductor substrate provided with the gate insulating film; 상기 완충막의 표면이 소정 부분 노출되도록, 그 위에 절연막을 형성하는 공정과, Forming an insulating film thereon such that the surface of the buffer film is exposed to a predetermined portion; 상기 절연막의 측벽에 스페이서를 형성하는 공정과, Forming a spacer on sidewalls of the insulating film; 상기 절연막과 상기 스페이서를 마스크로 이용하여 상기 완충막을 식각하고, 상기 절연막과 상기 스페이서를 제거하는 공정과, Etching the buffer film using the insulating film and the spacer as a mask, and removing the insulating film and the spacer; 식각처리된 상기 완충막을 마스크로 이용한 산화 공정으로, 제 1 도전성막 상에 아이솔레이션 절연막을 형성하고, 상기 완충막을 제거하는 공정과, An oxidation process using the etched buffer film as a mask, forming an isolation insulating film on a first conductive film, and removing the buffer film; 상기 아이솔레이션 절연막을 마스크로 이용하여 그 하부의 제 1 도전성막을 식각하여 플로우팅 게이트를 형성하는 공정과, Using the isolation insulating film as a mask to etch a first conductive film thereunder to form a floating gate; 산화 공정을 통하여, 상기 아이솔레이션 절연막의 양 에지부와 상기 플로우팅 게이트를 포함한 상기 게이트 절연막 상에, 터널링 절연막을 형성하는 공정 및, Forming a tunneling insulating film on the gate insulating film including both edge portions of the isolation insulating film and the floating gate through an oxidation process; 상기 아이솔레이션 절연막 상의 소정 부분과 상기 게이트 절연막 상의 소정 부분에 걸쳐, 제 2 도전성막 재질의 제어 게이트를 형성하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법. And forming a control gate of a second conductive film material over a predetermined portion on the isolation insulating film and a predetermined portion on the gate insulating film. 제 1항에 있어서, 상기 게이트 절연막은 70 ~ 150Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법.The method of claim 1, wherein the gate insulating layer is formed to a thickness of 70 to 150 kV. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 도전성막은 1000 ~ 2000Å 두께의 폴리실리콘으로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법. The method of claim 1, wherein the first and second conductive films are formed of polysilicon having a thickness of 1000 to 2000 GPa. 제 1항에 있어서, 상기 완충막은 200 ~ 1500Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법. The method of claim 1, wherein the buffer film is formed to a thickness of 200 to 1500 Å. 제 1항에 있어서, 상기 절연막은 1000 ~ 2000Å 두께의 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법. The method of claim 1, wherein the insulating film is formed of an oxide film having a thickness of 1000 to 2000 GPa. 제 1항에 있어서, 상기 절연막의 측벽에 스페이서를 형성하는 공정은, 상기 절연막을 포함한 상기 완충막 상에 임의막을 형성하는 공정 및, 상기 임의막을 이방성 건식식각하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법. The method of claim 1, wherein the forming of spacers on sidewalls of the insulating film comprises forming a random film on the buffer film including the insulating film, and performing anisotropic dry etching of the random film. Semiconductor device manufacturing method. 제 6항에 있어서, 상기 임의막은 산화막이나 폴리실리콘으로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법.7. The method of claim 6, wherein the optional film is formed of an oxide film or polysilicon. 제 6항에 있어서, 상기 임의막은 1000 ~ 2000Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법.7. The method of claim 6, wherein the optional film is formed to a thickness of 1000 to 2000 GPa. 제 1항에 있어서, 상기 절연막과 상기 스페이서는 습식식각법으로 제거하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법.The method of claim 1, wherein the insulating layer and the spacer are removed by a wet etching method. 제 1항에 있어서, 상기 터널링 절연막은 50 ~ 200Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법. The method of claim 1, wherein the tunneling insulating layer is formed to a thickness of 50 to 200 μm. 게이트 절연막이 구비된 반도체 기판 상에 제 1 도전성막을 형성하는 공정과, Forming a first conductive film on the semiconductor substrate provided with the gate insulating film; 상기 제 1 도전성막의 표면이 소정 부분 노출되도록, 그 위에 절연막과 완충막을 순차적으로 형성하는 공정과, Sequentially forming an insulating film and a buffer film thereon such that the surface of the first conductive film is partially exposed; 상기 절연막과 상기 완충막의 측벽에 스페이서를 형성하는 공정과, Forming a spacer on sidewalls of the insulating film and the buffer film; 상기 완충막과 상기 스페이서를 마스크로 이용한 산화 공정으로, 제 1 도전성막 상에 아이솔레이션 절연막을 형성하고, 상기 완충막과 상기 절연막 및 상기 스페이서를 제거하는 공정과, In an oxidation process using the buffer film and the spacer as a mask, forming an isolation insulating film on a first conductive film, removing the buffer film, the insulating film, and the spacer; 상기 아이솔레이션 절연막을 마스크로 이용하여 그 하부의 제 1 도전성막을 식각하여 플로우팅 게이트를 형성하는 공정과, Using the isolation insulating film as a mask to etch a first conductive film thereunder to form a floating gate; 산화 공정을 통하여, 상기 아이솔레이션 절연막의 양 에지부와 상기 플로우팅 게이트를 포함한 상기 게이트 절연막 상에, 터널링 절연막을 형성하는 공정 및, Forming a tunneling insulating film on the gate insulating film including both edge portions of the isolation insulating film and the floating gate through an oxidation process; 상기 아이솔레이션 절연막 상의 소정 부분과 상기 게이트 절연막 상의 소정 부분에 걸쳐, 제 2 도전성막 재질의 제어 게이트를 형성하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법. And forming a control gate of a second conductive film material over a predetermined portion on the isolation insulating film and a predetermined portion on the gate insulating film. 제 11항에 있어서, 상기 게이트 절연막은 70 ~ 150Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법.The method of claim 11, wherein the gate insulating layer is formed to a thickness of 70 to 150 kV. 제 11항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 도전성막은 1000 ~ 2000Å 두께의 폴리실리콘으로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법. 12. The method of claim 11, wherein the first and second conductive films are formed of polysilicon having a thickness of 1000 to 2000 GPa. 제 11항에 있어서, 상기 절연막은 70 ~ 150Å의 두께의 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법.12. The method of claim 11, wherein the insulating film is formed of an oxide film having a thickness of 70 to 150 GPa. 제 11항에 있어서, 상기 완충막은 200 ~ 1500Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법. 12. The method of claim 11, wherein the buffer film is formed to a thickness of 200 to 1500 kPa. 제 11항에 있어서, 상기 절연막과 상기 완충막의 측벽에 스페이서를 형성하는 공정은, 상기 절연막과 상기 완충막을 포함한 상기 제 1 도전성막 상에 임의막을 형성하는 공정 및, 상기 임의막을 이방성 건식식각하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법. The process of claim 11, wherein the forming of spacers on sidewalls of the insulating film and the buffer film comprises: forming a random film on the first conductive film including the insulating film and the buffer film; and anisotropic dry etching the optional film. Method for manufacturing a nonvolatile semiconductor device, characterized in that consisting of. 제 16항에 있어서, 상기 임의막은 폴리실리콘으로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법.17. The method of claim 16, wherein the arbitrary film is formed of polysilicon. 제 16항에 있어서, 상기 임의막은 1000 ~ 2000Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법.17. The method of claim 16, wherein the arbitrary film is formed to a thickness of 1000 to 2000 microns. 제 11항에 있어서, 상기 터널링 절연막은 50 ~ 200Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 반도체 소자 제조방법. The method of claim 11, wherein the tunneling insulating layer is formed to have a thickness of 50 to 200 μm.
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