KR100462370B1 - Flash memory device and manufacturing method thereof - Google Patents

Flash memory device and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR100462370B1
KR100462370B1 KR10-1998-0054612A KR19980054612A KR100462370B1 KR 100462370 B1 KR100462370 B1 KR 100462370B1 KR 19980054612 A KR19980054612 A KR 19980054612A KR 100462370 B1 KR100462370 B1 KR 100462370B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gate
semiconductor substrate
erase
insulating film
forming
Prior art date
Application number
KR10-1998-0054612A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20000039304A (en
Inventor
이다순
Original Assignee
매그나칩 반도체 유한회사
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 매그나칩 반도체 유한회사 filed Critical 매그나칩 반도체 유한회사
Priority to KR10-1998-0054612A priority Critical patent/KR100462370B1/en
Publication of KR20000039304A publication Critical patent/KR20000039304A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100462370B1 publication Critical patent/KR100462370B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/26Sensing or reading circuits; Data output circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits
    • G11C16/12Programming voltage switching circuits

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

본 발명은 플래쉬 메모리장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로서 제 1 도전형의 반도체기판 상에 활성영역을 한정하는 필드절연막과, 상기 필드절연막에 형성된 홈에 매립되게 형성된 소거게이트와, 상기 반도체기판 상의 소정 부분에 게이트산화막을 개재시켜 형성되며 터널링산화막을 사이에 두고 상기 소거게이트와 중첩되게 형성된 플로팅게이트와, 상기 반도체기판 상에 층간유전막을 개재시켜 상기 플로팅게이트와 중첩되게 채널의 방향으로 길게 형성된 콘트롤게이트와, 상기 반도체기판의 상기 콘트롤게이트 양측에 형성된 제 2 도전형의 소오스 및 드레인영역을 포함한다. 따라서, 셀 면적을 증가시키지 않으면서 플로팅게이트와 소거게이트의 중첩 면적을 증가시키므로 소거 효율을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한, 필드절연막에 홈을 형성한 후 이 홈 내에 소거게이트를 형성하므로 공정이 간단하다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flash memory device and a method of manufacturing the same; a field insulating film defining an active region on a first conductive semiconductor substrate, an erase gate formed to be embedded in a groove formed in the field insulating film, and a predetermined portion on the semiconductor substrate. A floating gate formed by interposing a gate oxide film in a portion thereof and overlapping the erase gate with a tunneling oxide film interposed therebetween, and a control gate elongated in the direction of a channel so as to overlap the floating gate by interposing an interlayer dielectric film on the semiconductor substrate. And a source and drain region of a second conductivity type formed on both sides of the control gate of the semiconductor substrate. Therefore, since the overlapping area of the floating gate and the erase gate is increased without increasing the cell area, the erase efficiency can be improved. In addition, since the gate is formed in the field insulating film and then the erase gate is formed in the groove, the process is simple.

Description

플래쉬 메모리장치 및 그의 제조방법Flash memory device and manufacturing method thereof

본 발명은 플래쉬 메모리장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 프로그램된 데이터의 소거가 용이하고 셀의 면적 감소 및 공정 단순화를 이룰 수 있는 플래쉬 메모리장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flash memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a flash memory device and a method of manufacturing the same, which can easily erase programmed data, and can reduce cell area and simplify processing.

플래쉬 메모리장치(flash memory device)는 메모리 어레이 셀들에 저장된 데이터를 동시에 소거(erase)시킬 수 있으므로 소거 속도가 빠른 비활성 메모리소자(nonvolatile memory device)이다.A flash memory device is a nonvolatile memory device having a high erase speed because it can erase data stored in memory array cells at the same time.

플래쉬 메모리장치는 적어도 플로팅게이트(floating gate)와 콘트롤게이트(control gate)의 2층 게이트 구조로 이루어져 드레인영역에 인가되는 전원 전압(Vdd)에 의해 드레인영역 부근의 채널에서 발생되는 열전자(hot-electron)를 콘트롤게이트에 인가되는 높은 전압에 의해 플로팅게이트로 주입시켜 축적하므로 프로그램 동작이 이루어진다. The flash memory device has at least a two-layer gate structure of a floating gate and a control gate, and hot-electron generated in a channel near the drain region by a power supply voltage Vdd applied to the drain region. ) Is injected into the floating gate by the high voltage applied to the control gate and accumulated.

또한, 플래쉬 메모리장치는 플로팅게이트에 축적된 전자를 소오스영역으로 Fowler-Nordheim 터널링(이하, F-N 터널링이라 칭함)시키므로써 프로그램된 데이터를 소거하는 ETOX(EEPROM Tunneling Oxide) 구조와, 별도의 소거 게이트를 구비하여 플로팅게이트에 축적된 전자를 소거 게이트를 통해 소거하는 분리게이트(split gate) 구조 등으로 구별된다. 즉, ETOX 구조를 갖는 플래쉬 메모리장치는 반도체기판 및 콘트롤게이트를 접지시키고 드레인영역을 플로팅시킨 상태에서 소오스영역에 12V 정도의 고전압을 인가하므로써 형성되는 소오스영역과 플로팅게이트 사이의 높은 전계에 의해 플로팅게이트에 충전되어 있는 전자를 소오스영역으로 터널링시켜 테이터를 소거한다. 또한, 분리 게이트 구조를 갖는 플래쉬 메모리장치는 소오스영역 대신에 소거 게이트에 12V 정도의 고전압을 인가하므로써 형성되는 플로팅게이트에 충전되어 있는 전자를 소오스영역으로 터널링시켜 테이터를 소거한다.The flash memory device also uses an ETOX (EEPROM Tunneling Oxide) structure that erases programmed data by Fowler-Nordheim tunneling (hereinafter referred to as FN tunneling) to the source region of electrons accumulated in the floating gate, and a separate erase gate. And a split gate structure that erases electrons accumulated in the floating gate through an erase gate. That is, the flash memory device having the ETOX structure is a floating gate by a high electric field between the source region and the floating gate formed by applying a high voltage of about 12V to the source region while grounding the semiconductor substrate and the control gate and floating the drain region. The electrons charged in the tunnel are tunneled into the source region to erase the data. In addition, the flash memory device having the isolation gate structure erases data by tunneling electrons charged in the floating gate formed by applying a high voltage of about 12V to the erase gate instead of the source region.

도 1은 종래의 ETOX 구조를 갖는 플래쉬 메모리장치의 단면도이다. 도 1에서 영역(L1)은 플래쉬 메모리장치를 채널의 길이 방향으로 자른 영역이고, 영역(W1)은 채널의 폭 방향으로 자른 영역이다.1 is a cross-sectional view of a flash memory device having a conventional ETOX structure. In FIG. 1, the region L1 is a region in which the flash memory device is cut in the length direction of the channel, and the region W1 is a region in the width direction of the channel.

종래의 ETOX 구조를 갖는 플래쉬 메모리장치는 P형의 반도체기판(11)에 소자의 활성영역을 한정하는 필드절연막(13)이 형성된다. 그리고, 반도체기판(11) 상의 소자의 활성영역의 소정 부분에 터널링산화막으로 사용되는 얇은 두께의 게이트산화막(15)이 형성되며, 이 게이트산화막(15) 상에 플로팅게이트(17)가 형성된다. 또한, 필드절연막(13) 및 플로팅게이트(17) 상에 산화실리콘/질화실리콘/산화실리콘(Oxide/Nitride/Oxide : 이하, ONO라 칭함) 구조를 갖는 층간유전막(19)이 형성되며, 이 층간유전막(19) 상에 콘트롤게이트(21)가 채널의 길이 방향과 수직하는 폭 방향으로 길게 형성된다.In a flash memory device having a conventional ETOX structure, a field insulating film 13 defining an active region of a device is formed on a P-type semiconductor substrate 11. A thin gate oxide film 15 used as a tunneling oxide film is formed in a predetermined portion of the active region of the device on the semiconductor substrate 11, and a floating gate 17 is formed on the gate oxide film 15. In addition, an interlayer dielectric film 19 having a structure of silicon oxide / silicon nitride / silicon oxide (hereinafter referred to as ONO) is formed on the field insulating film 13 and the floating gate 17. The control gate 21 is formed long on the dielectric layer 19 in the width direction perpendicular to the length direction of the channel.

반도체기판(11)의 소자의 활성영역의 콘트롤게이트(21) 양측에 N형의 불순물이 고농도로 도핑된 소오스 및 드레인영역(25)(27)이 형성된다. 그리고, 반도체기판(11)에 소오스영역(25)을 에워싸는 저농도영역(23)이 형성된다. 상기에서 저농도영역(23)은 소오스영역(25)을 에워싸도록 형성되어 소오스영역(25)에 인가되는 고전압에 의해 접합이 파괴되는 것을 억제한다.Source and drain regions 25 and 27 doped with N-type impurities at high concentration are formed on both sides of the control gate 21 of the active region of the device of the semiconductor substrate 11. The low concentration region 23 surrounding the source region 25 is formed in the semiconductor substrate 11. The low concentration region 23 is formed so as to surround the source region 25 to prevent the junction from being broken by the high voltage applied to the source region 25.

상술한 ETOX 구조를 갖는 플래쉬 메모리장치는 플로팅게이트와 콘트롤게이트가 중첩된 구조로 형성되므로 구조가 간단하고 셀의 크기가 작은 장점이 있다.The flash memory device having the above-described ETOX structure has a structure in which the floating gate and the control gate are overlapped, so that the structure is simple and the cell size is small.

그러나, ETOX 구조를 갖는 플래쉬 메모리장치는 소거시 전자가 F-N 터널링을 용이하게 하기 위해 게이트산화막이 얇게 형성되므로 내압 특성이 저하되는 문제점이 있었다.However, the flash memory device having the ETOX structure has a problem in that the breakdown voltage characteristic is degraded because the gate oxide film is thinly formed in order to facilitate F-N tunneling of electrons during erasing.

그러므로, 소거 게이트를 이용하여 소거하므로 게이트산화막을 두껍게 형성할 수 있어 소거시 내압 특성을 향상시켜 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 분리 게이트 구조를 갖는 플래쉬 메모리장치가 개발되었다Therefore, a flash memory device having a separate gate structure capable of forming a thick gate oxide layer by erasing by using an erase gate and having improved breakdown voltage characteristics during erasing can improve device reliability.

도 2는 종래의 분리 게이트 구조를 갖는 플래쉬 메모리장치의 단면도이다. 도 2에서 영역(L2)은 플래쉬 메모리장치를 채널의 길이 방향으로 자른 영역이고, 영역(W2)은 채널의 폭 방향으로 자른 영역이다.2 is a cross-sectional view of a flash memory device having a conventional isolation gate structure. In FIG. 2, the region L2 is a region in which the flash memory device is cut in the length direction of the channel, and the region W2 is a region in the width direction of the channel.

종래의 분리 게이트 구조를 갖는 플래쉬 메모리장치는 P형의 반도체기판(31)에 소자의 활성영역을 한정하는 필드절연막(33)이 형성된다. 반도체기판(31) 상의 소자의 활성영역의 소정 부분에 게이트산화막(39)이 형성되고, 이 게이트산화막(39) 상에 플로팅게이트(41)가 형성된다.In a conventional flash memory device having a split gate structure, a field insulating film 33 is formed on a P-type semiconductor substrate 31 to define an active region of a device. The gate oxide film 39 is formed in a predetermined portion of the active region of the element on the semiconductor substrate 31, and the floating gate 41 is formed on the gate oxide film 39.

반도체기판(31) 상의 소자의 활성영역에 ONO 구조를 갖는 층간유전막(43)을 개재시켜 일측이 플로팅게이트(41)와 중첩되게 콘트롤게이트(45)가 형성된다. 상기에서 The control gate 45 is formed so that one side thereof overlaps with the floating gate 41 through the interlayer dielectric film 43 having the ONO structure in the active region of the device on the semiconductor substrate 31. From above

콘트롤게이트(45)는, 도시되어 있지 않으나, 채널의 길이 방향과 수직하는 폭 방향으로 길게 형성되며, 콘트롤게이트(45)는 플로팅게이트(41) 사이의 소정 부분이 제거되어 홈(53)이 형성된다. 상기에서 홈(53) 내에는 소거게이트(55)가 형성되는 데, 이 소거게이트(55)를 플로팅게이트(41) 및 콘트롤게이트(45)와 전기적으로 절연시키기 위해 플로팅게이트(41)의 측면에 터널링산화막(51)이 형성되며, 콘트롤게이트(45)의 상부 및 측면에 캡층(47) 및 측벽(49)이 형성된다.Although not shown, the control gate 45 is formed to be elongated in the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the channel, and the control gate 45 is provided with a groove 53 by removing a predetermined portion between the floating gates 41. do. An erase gate 55 is formed in the groove 53, and the erase gate 55 is formed on the side of the floating gate 41 to electrically insulate the erase gate 55 from the floating gate 41 and the control gate 45. The tunneling oxide film 51 is formed, and a cap layer 47 and sidewalls 49 are formed on the top and side surfaces of the control gate 45.

반도체기판(31)에 N형의 불순물이 고농도로 도핑된 소오스 및 드레인영역(35)(37)이 형성된다. 상기에서 소오스영역(35)은 콘트롤게이트(45)의 타측과 소정 부분 중첩되며, 드레인영역(37)은 플로팅게이트(41)의 일측과 소정 부분 중첩되게 형성된다.Source and drain regions 35 and 37 doped with a high concentration of N-type impurities are formed in the semiconductor substrate 31. In this case, the source region 35 overlaps with the other side of the control gate 45 by a predetermined portion, and the drain region 37 is formed so as to overlap with a side of the floating gate 41 by a predetermined portion.

상술한 분리 게이트 구조를 갖는 플래쉬 메모리장치는 플로팅게이트에 축적된 전자를 터널링산화막을 통해 소거게이트로 F-N 터널링시켜 소거하므로 게이트산화막의 내압 특성을 향상시켜 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The flash memory device having the above-described isolation gate structure erases electrons accumulated in the floating gate by F-N tunneling to the erase gate through the tunneling oxide film, thereby improving the breakdown voltage characteristics of the gate oxide film, thereby improving reliability of the device.

그러나, 상술한 분리 게이트 구조를 갖는 플래쉬 메모리장치는 소거게이트를 형성하여야 하므로 셀 면적이 증가될 뿐만 아니라 플로팅게이트와 중첩되는 면적이 작으므로 소거 효율이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 소거게이트를 형성하기 위한 홈을 캡층, 콘트롤게이트 및 층간유전막을 식각하여 형성하므로 긴 공정 시간이 필요한 문제점이 있었다.However, in the above-described flash memory device having the isolation gate structure, since the erase gate is to be formed, not only the cell area is increased but also the overlapping area with the floating gate is small, thereby reducing the erase efficiency. In addition, since the groove for forming the erase gate is formed by etching the cap layer, the control gate and the interlayer dielectric layer, there is a problem that a long process time is required.

따라서, 본 발명의 목적은 셀 면적을 증가시키지 않으며 플로팅게이트와 중첩되는 면적을 증가시켜 소거 효율을 향상시킬 수 있는 플래쉬 메모리장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a flash memory device capable of improving the erase efficiency by increasing the area overlapping with the floating gate without increasing the cell area.

본 발명의 다른 목적은 필드절연막 내에 홈을 형성하고 소거게이트를 형성하므로 공정 시간을 줄일 수 있는 플래쉬 메모리장치의 제조방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a flash memory device which can reduce a process time by forming a groove and an erase gate in a field insulating film.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플래쉬 메모리장치는 제 1 도전형의 반도체기판 상에 활성영역을 한정하는 필드절연막과, 상기 필드절연막에 형성된 홈에 매립되게 형성된 소거게이트와, 상기 반도체기판 상의 소정 부분에 게이트산화막을 개재시켜 형성되며 터널링산화막을 사이에 두고 상기 소거게이트와 중첩되게 형성된 플로팅게이트와, 상기 반도체기판 상에 층간유전막을 개재시켜 상기 플로팅게이트와 중첩되게 채널의 방향으로 길게 형성된 콘트롤게이트와, 상기 반도체기판의 상기 콘트롤게이트 양측에 형성된 제 2 도전형의 소오스 및 드레인영역을 포함한다.A flash memory device according to the present invention for achieving the above object comprises a field insulating film defining an active region on a first conductive semiconductor substrate, an erase gate formed to be buried in a groove formed in the field insulating film, and on the semiconductor substrate. A control gate formed in a predetermined portion through a gate oxide film and overlapping the erase gate with a tunneling oxide film interposed therebetween, and a control formed long in the direction of a channel so as to overlap the floating gate by interposing an interlayer dielectric film on the semiconductor substrate; A gate and a source and drain region of a second conductivity type formed on both sides of the control gate of the semiconductor substrate.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플래쉬 메모리장치의 제조방법은 제 1 도전형의 반도체기판 상에 활성영역을 한정하는 필드절연막을 형성하는 공정과, 상기 필드절연막에 홈을 형성하고 상기 홈에 소거게이트를 형성하는 공정과, 상기 반도체기판에 게이트산화막을 형성하면서 상기 소거게이트 상에 터널링산화막을 형성하는 공정과, 상기 게이트산화막 및 터널링산화막 상에 상기 소거게이트와 중첩되도록 제 1 다결정실리콘층을 소자의 채널 방향으로 길게 형성하는 공정과, 상기 반도체기판의 노출된 부분과 상기 필드절연막 상에 상기 제 1 다결정실리콘층을 덮도록 층간유전막을 형성하고 상기 층간유전막 상에 제 2 다결정실리콘층을 형성하는 공정과, 상기 제 2 다결정실리콘층 상에 포토레지스트를 상기 채널의 폭 방향으로 길게 형성하고 상기 포토레지스트를 마스크로 사용하여 상기 제 2 다결정실리콘층, 층간절연막, 제 1 다결정실리콘층 및 게이트산화막을 순차적으로 패터닝하여 콘트롤게이트와 플로팅게이트를 형성하는 공정과, 상기 콘트롤게이트를 마스크로 사용하여 상기 반도체기판에 제 2 도전형의 소오스 및 드레인영역을 형성하는 공정을 구비한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a flash memory device, the method including forming a field insulating film defining an active region on a first conductive semiconductor substrate, forming a groove in the field insulating film, Forming an erase gate in the semiconductor substrate; forming a gate oxide film on the semiconductor substrate; forming a tunneling oxide film on the erase gate; and forming a gate oxide film on the semiconductor substrate; and a first polysilicon layer overlapping the erase gate on the gate oxide film and the tunneling oxide film. Forming an interlayer dielectric film on the exposed portion of the semiconductor substrate and the field insulating film so as to cover the first polysilicon layer on the exposed portion of the semiconductor substrate and forming a second polysilicon layer on the interlayer dielectric film; Forming a photoresist on the second polysilicon layer in the width direction of the channel; And forming a control gate and a floating gate by sequentially patterning the second polysilicon layer, the interlayer dielectric layer, the first polysilicon layer, and the gate oxide layer using the photoresist as a mask, and the control gate as a mask. And forming a source and drain region of a second conductivity type in the semiconductor substrate.

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

도 3은 본 발명에 따른 플래쉬 메모리장치의 단면도이다. 도 3에서 영역(L3)은 플래쉬 메모리장치를 채널의 길이 방향으로 자른 영역이고, 영역(W3)은 채널의 폭 방향으로 자른 영역이다.3 is a cross-sectional view of a flash memory device according to the present invention. In FIG. 3, the region L3 is a region in which the flash memory device is cut in the length direction of the channel, and the region W3 is a region in the width direction of the channel.

본 발명에 따른 플래쉬 메모리장치는 P형의 반도체기판(61)에 소자의 활성영역을 한정하는 필드절연막(63)이 형성된다. 상기에서 필드절연막(63)은 LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 방법 또는 STI(Shallow Trench Isolation) 방법으로 형성된다.In the flash memory device according to the present invention, a field insulating film 63 defining an active region of an element is formed on a P-type semiconductor substrate 61. The field insulating layer 63 is formed by a local oxide of silicon (LOCOS) method or a shallow trench isolation (STI) method.

상기 필드절연막(63)의 소정 부분에 형성된 홈(65) 내에 다결정실리콘으로 이루어진 소거게이트(67)이 형성된다. 그리고, 반도체기판(61) 상의 소자의 활성영역의 소정 부분에 게이트산화막(69)이 형성되며, 이 게이트산화막(69) 상에 플로팅게이트(79)가 형성된다. 상기에서 플로팅게이트(79)는 소거게이트(67)와 터널링산화막(71)을 개재시켜 소정 부분 중첩되게 형성된다. 상기에서 소거게이트(67)가 필드절연막(63)에 매립되게 형성되므로 별도의 면적을 증가시키지 않고도 플로팅게이트(79)와 접촉 면적을 증가시킬 수 있다.An erase gate 67 made of polysilicon is formed in the groove 65 formed in a predetermined portion of the field insulating layer 63. The gate oxide film 69 is formed in a predetermined portion of the active region of the device on the semiconductor substrate 61, and the floating gate 79 is formed on the gate oxide film 69. In the above, the floating gate 79 is formed to overlap a predetermined portion via the erase gate 67 and the tunneling oxide film 71. Since the erase gate 67 is buried in the field insulating layer 63, the contact area with the floating gate 79 can be increased without increasing a separate area.

또한, 플로팅게이트(79) 상에 터널링산화막(71)을 덮도록 ONO 구조를 갖는 층간유전막(75)이 형성되며, 이 층간유전막(75) 상에 콘트롤게이트(81)가 채널의 길이 방향과 수직하는 폭 방향으로 길게 형성된다.In addition, an interlayer dielectric film 75 having an ONO structure is formed on the floating gate 79 to cover the tunneling oxide film 71. The control gate 81 is perpendicular to the longitudinal direction of the channel on the interlayer dielectric film 75. It is formed long in the width direction.

반도체기판(61)의 소자의 활성영역의 콘트롤게이트(81) 양측에 N형의 불순물이 고농도로 도핑된 소오스 및 드레인영역(83)(85)이 형성된다.Source and drain regions 83 and 85 doped with N-type impurities at high concentration are formed on both sides of the control gate 81 of the active region of the device of the semiconductor substrate 61.

상술한 구조의 플래쉬 메모리장치는 반도체기판(61) 및 소오스영역(83)을 접지시킨 상태에서 드레인영역(85)에 5V 정도의 전압과 콘트롤게이트(81)에 약 12V 정도의 고전압을 인가하면 드레인영역(85) 근방에서 열전자(hot electron)가 발생되고, 이 열전자를 콘트롤게이트(81)에 인가되는 고전압에 의해 플로팅게이트(79)에 주입시키므로써 데이터를 프로그램한다. In the flash memory device having the above-described structure, when the semiconductor substrate 61 and the source region 83 are grounded, when a voltage of about 5V is applied to the drain region 85 and a high voltage of about 12V is applied to the control gate 81, the drain is drained. Hot electrons are generated in the vicinity of the region 85, and the data is programmed by injecting the hot electrons into the floating gate 79 by a high voltage applied to the control gate 81.

그리고, 반도체기판(61) 및 콘트롤게이트(81)를 접지시키고 드레인영역(85)을 플로팅시킨 상태에서 소거게이트(67)에 12V 정도의 고전압을 인가하여 전자를 터널링게이트(71)를 통해 플로팅게이트(79)에서 소거게이트(67)로 F-N 터널링시키므로써 프로그램된 데이터를 소거(erase)한다. Then, the semiconductor substrate 61 and the control gate 81 are grounded and the drain region 85 is floated, and a high voltage of about 12 V is applied to the erase gate 67 so that electrons are transferred through the tunneling gate 71. The FN tunnels to the erase gate 67 at 79 to erase the programmed data.

상기에서 전자를 터널링게이트(71)를 통해 플로팅게이트(79)에서 소거게이트(67)로 F-N 터널링시켜 소거하므로 소오스영역(83)을 에워싸는 저농도영역이 필요없으며, 또한, 소거게이트(67)가 필드절연막(63)에 매립되게 형성되므로 별도의 면적을 증가시키지 않고도 플로팅게이트(79)와 접촉 면적을 증가시킬 수 있어 소거 효율을 증가시킬 수 있다.Since the electrons are tunneled and erased from the floating gate 79 to the erasing gate 67 through the tunneling gate 71, the low concentration region surrounding the source region 83 is not necessary, and the erasing gate 67 is a field. Since the insulating layer 63 is buried, the contact area with the floating gate 79 can be increased without increasing a separate area, thereby increasing the erase efficiency.

4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 플래쉬 메모리장치의 제조공정도이다.4A to 4D are manufacturing process diagrams of a flash memory device according to the present invention.

도 4a를 참조하면, P형의 반도체기판(61) 상에 LOCOS 방법 또는 STI 방법에 의해 소자의 활성영역을 한정하는 필드절연막(63)을 형성한다. 필드절연막(63) 상의 소정 부분을 포토리쏘그래피 방법으로 소정 깊이로 식각하여 홈(65)을 형성한다. Referring to FIG. 4A, a field insulating film 63 defining an active region of an element is formed on a P-type semiconductor substrate 61 by the LOCOS method or the STI method. The groove 65 is formed by etching a predetermined portion on the field insulating layer 63 to a predetermined depth by a photolithography method.

상술한 구조의 전 표면에 다결정실리콘을 홈(65)을 채우도록 증착한다. 그리고, 다결정실리콘을 반도체기판(61) 및 필드절연막(63)이 노출되도록 반응성이온식각(Reactive Ion Etching : 이하, RIE라 칭함) 방법 등으로 에치백(etchback)하여 홈(65) 내에 소거게이트(67)를 형성한다. 상기에서 필드절연막(63)에 홈(65)을 형성하고, 이 홈(65) 내에 다결정실리콘을 채워 소거게이트(67)를 형성하므로 공정이 간단하다.Polysilicon is deposited on the entire surface of the structure described above to fill the grooves 65. Then, the polysilicon is etched back by using a reactive ion etching method (RIE) so as to expose the semiconductor substrate 61 and the field insulating layer 63. 67). Since the groove 65 is formed in the field insulating film 63 and the polysilicon is filled in the groove 65 to form the erase gate 67, the process is simple.

도 4b를 참조하면, 반도체기판(61)의 노출된 부분에 열산화 방법에 의해 게이트산화막(69)를 형성한다. 이 때, 소거게이트(67)의 노출된 부분도 산화되어 터널링산화막(71)이 형성된다.Referring to FIG. 4B, the gate oxide film 69 is formed on the exposed portion of the semiconductor substrate 61 by a thermal oxidation method. At this time, the exposed portion of the erase gate 67 is also oxidized to form the tunneling oxide film 71.

게이트산화막(69) 및 터널링산화막(71) 상에 필드절연막(63)을 덮도록 화학기상증착(Chemical Vapor Deposion : 이하, CVD라 칭함) 방법으로 제 1 다결정실리콘층(73)을 형성한다. 그리고, 제 1 다결정실리콘층(73)을 채널의 길이 방향으로 길게 형성되도록 포토리쏘그래피 방법으로 반도체기판(61)이 노출되도록 패터닝한다. 이 때, 제 1 다결정실리콘층(73)은 채널의 길이 방향과 수직하는 폭 방향으로 분리되며 소거게이트(67)와 넓은 면적이 중첩되도록 한다.The first polycrystalline silicon layer 73 is formed on the gate oxide film 69 and the tunneling oxide film 71 by chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as CVD) to cover the field insulating film 63. Then, the first polysilicon layer 73 is patterned to expose the semiconductor substrate 61 by a photolithography method so as to be formed long in the longitudinal direction of the channel. At this time, the first polysilicon layer 73 is separated in the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the channel, so that the large area and the erase gate 67 overlap.

도 4c를 참조하면, 반도체기판(61)의 노출된 부분과 필드절연막(63) 상에 제 1 다결정실리콘층(73)을 덮도록 ONO 구조를 갖는 층간유전막(75)을 형성한다.Referring to FIG. 4C, an interlayer dielectric film 75 having an ONO structure is formed on the exposed portion of the semiconductor substrate 61 and the field insulating film 63 to cover the first polysilicon layer 73.

층간유전막(75) 상에 CVD 방법에 의해 제 2 다결정실리콘층(77)을 형성한다.The second polysilicon layer 77 is formed on the interlayer dielectric film 75 by the CVD method.

도 4d를 참조하면, 제 2 다결정실리콘층(77) 상에 포토레지스트(도시되지 않음)를 도포한 후 노광 및 현상에 의해 채널의 폭 방향으로 길게 패터닝한다. Referring to FIG. 4D, a photoresist (not shown) is applied on the second polysilicon layer 77 and then patterned in the width direction of the channel by exposure and development.

포토레지스트를 마스크로 사용하여 제 2 다결정실리콘층(77), 층간절연막(75), 제 1 다결정실리콘층(73) 및 게이트산화막(69)을 순차적으로 패터닝하여 반도체기판(61)을 노출시킨다. 이 때, 제거되지 않고 잔류하는 제 1 및 제 2 다결정실리콘층(73)(77)은 플로팅게이트(79)와 콘트롤게이트(81)이 된다. 상기에서 제 1 다결정실리콘층(73)은 채널의 폭 방향으로 패터닝되지 않으므로 플로팅게이트(79)은 소거게이트(67)와 넓은 면적이 중첩된다.Using the photoresist as a mask, the second polysilicon layer 77, the interlayer insulating film 75, the first polysilicon layer 73, and the gate oxide film 69 are sequentially patterned to expose the semiconductor substrate 61. At this time, the first and second polysilicon layers 73 and 77 remaining without being removed become the floating gate 79 and the control gate 81. Since the first polysilicon layer 73 is not patterned in the width direction of the channel, the floating gate 79 overlaps the erase gate 67 with a large area.

포토레지스트를 제거한다. 그리고, 콘트롤게이트(81)를 마스크로 사용하여 반도체기판(61)의 노출된 부분에 인(P) 또는 아세닉(As) 등의 N형의 불순물을 높은 도우즈로 이온 주입하여 고농도의 소오스 및 드레인영역(83)(85)을 형성한다.Remove the photoresist. Then, by using the control gate 81 as a mask, an ion-implanted N-type impurity such as phosphorus (P) or arsenic (As) is injected into the exposed portion of the semiconductor substrate 61 with a high dose to obtain a high concentration of source and Drain regions 83 and 85 are formed.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 플래쉬 메모리장치는 필드절연막에 형성된 홈 내에 소거게이트를 매립되게 형성되고 플로팅게이트가 터널링산화막을 개재시켜 이 소거게이트와 넓은 면적이 중첩되게 형성된다.As described above, in the flash memory device according to the present invention, an erase gate is embedded in a groove formed in the field insulating layer, and the floating gate is formed so that a large area overlaps with the erase gate through a tunneling oxide film.

따라서, 본 발명은 셀 면적을 증가시키지 않으면서 플로팅게이트와 소거게이트의 중첩 면적을 증가시키므로 소거 효율을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한, 필드절연막에 홈을 형성한 후 이 홈 내에 소거게이트를 형성하므로 공정이 간단한 잇점이 있다.Therefore, the present invention increases the overlapping area of the floating gate and the erase gate without increasing the cell area, thereby improving the erase efficiency. In addition, since the gate is formed in the field insulating film and then the erase gate is formed in the groove, the process has a simple advantage.

도 1은 종래의 ETOX 구조를 갖는 플래쉬 메모리장치의 단면도1 is a cross-sectional view of a flash memory device having a conventional ETOX structure.

도 2는 종래의 분리 게이트 구조를 갖는 플래쉬 메모리장치의 단면도2 is a cross-sectional view of a flash memory device having a conventional isolation gate structure.

도 3은 본 발명에 따른 플래쉬 메모리장치의 단면도3 is a cross-sectional view of a flash memory device according to the present invention.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 플래쉬 메모리장치의 제조공정도4A to 4D are manufacturing process diagrams of a flash memory device according to the present invention.

Claims (5)

제 1 도전형의 반도체기판 상에 활성영역을 한정하는 필드절연막과,A field insulating film defining an active region on the first conductive semiconductor substrate; 상기 필드절연막에 형성된 홈에 매립되게 형성된 소거게이트와,An erase gate formed in the groove formed in the field insulating film; 상기 소거게이트가 구비된 반도체기판 상의 소정 부분에 형성되며, 이와 동시에 상기 소거게이트가 산화되어 형성된 게이트절연막 및 터널링산화막과,A gate insulating film and a tunneling oxide film formed on a predetermined portion of the semiconductor substrate having the erase gate and formed by oxidizing the erase gate; 상기 소거게이트 상부에서 상기 소거게이트와 일부 중첩되게 형성된 플로팅 게이트와,A floating gate formed to partially overlap the erase gate on the erase gate; 상기 반도체기판 상에 층간유전막을 개재시켜 상기 플로팅게이트와 중첩되게 채널의 방향으로 길게 형성된 콘트롤게이트와,A control gate formed long in the direction of the channel so as to overlap the floating gate by interposing an interlayer dielectric film on the semiconductor substrate; 상기 반도체기판의 상기 콘트롤게이트 양측에 형성된 제 2 도전형의 소오스 및 드레인영역을 포함하는 플래쉬 메모리장치.And a source and drain region of a second conductivity type formed on both sides of the control gate of the semiconductor substrate. 청구항 1에 있어서 상기 소거게이트가 다결정실리콘으로 형성된 플래쉬 메모리장치.The flash memory device of claim 1, wherein the erase gate is formed of polycrystalline silicon. 청구항 2에 있어서 상기 터널링산화막이 상기 소거게이트의 표면을 산화시켜 형성된 플래쉬 메모리장치.The flash memory device of claim 2, wherein the tunneling oxide layer is formed by oxidizing a surface of the erase gate. 제 1 도전형의 반도체기판 상에 활성영역을 한정하는 필드절연막을 형성하는 공정과,Forming a field insulating film defining an active region on the first conductive semiconductor substrate; 상기 필드절연막에 홈을 형성하고 상기 홈에 소거게이트를 형성하는 공정과,Forming a groove in the field insulating film and an erase gate in the groove; 상기 소거게이트를 포함한 기판 상에 게이트절연막을 형성하면서, 상기 소거게이트의 표면을 산화시켜 터널링산화막을 형성하는 공정과,Forming a tunneling oxide film by oxidizing a surface of the erase gate while forming a gate insulating film on the substrate including the erase gate; 상기 터닐널링산화막 상에 상기 소거게이트의 상부에서 상기 소거게이트와 일부 중첩되도록 제 1 다결정실리콘층을 소자의 채널 방향으로 길게 형성하는 공정과,Forming a first polysilicon layer on the tunneling oxide layer in the channel direction of the device so as to partially overlap the erase gate on the erase gate; 상기 반도체기판의 노출된 부분과 상기 필드절연막 상에 상기 제 1 다결정실리콘층을 덮도록 층간유전막을 형성하고 상기 층간유전막 상에 제 2 다결정실리콘층을 형성하는 공정과,Forming an interlayer dielectric film on the exposed portion of the semiconductor substrate and the field insulating film to cover the first polycrystalline silicon layer and forming a second polysilicon layer on the interlayer dielectric film; 상기 제 2 다결정실리콘층 상에 포토레지스트를 상기 채널의 폭 방향으로 길게 형성하고 상기 포토레지스트를 마스크로 사용하여 상기 제 2 다결정실리콘층, 층간절연막, 제 1 다결정실리콘층 및 게이트산화막을 순차적으로 패터닝하여 콘트롤게이트와 플로팅게이트를 형성하는 공정과,Forming a photoresist on the second polysilicon layer in the width direction of the channel and patterning the second polysilicon layer, the interlayer insulating film, the first polysilicon layer, and the gate oxide film sequentially using the photoresist as a mask. Forming a control gate and a floating gate, 상기 콘트롤게이트를 마스크로 사용하여 상기 반도체기판에 제 2 도전형의 소오스 및 드레인영역을 형성하는 공정을 구비하는 플래쉬 메모리장치의 제조방법.And forming a source and drain region of a second conductivity type on the semiconductor substrate using the control gate as a mask. 청구항 4에 있어서 상기 소거게이트를 상기 반도체기판에 상기 홈을 채우도록 다결정실리콘을 증착한 후 상기 반도체기판이 노출되도록 에치백하여 형성하는 플래쉬 메모리장치의 제조방법.The method of claim 4, wherein the erase gate is formed by depositing polysilicon on the semiconductor substrate so as to fill the groove, and then etching back the semiconductor substrate to expose the semiconductor substrate.
KR10-1998-0054612A 1998-12-12 1998-12-12 Flash memory device and manufacturing method thereof KR100462370B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1998-0054612A KR100462370B1 (en) 1998-12-12 1998-12-12 Flash memory device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1998-0054612A KR100462370B1 (en) 1998-12-12 1998-12-12 Flash memory device and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000039304A KR20000039304A (en) 2000-07-05
KR100462370B1 true KR100462370B1 (en) 2005-04-06

Family

ID=19562525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1998-0054612A KR100462370B1 (en) 1998-12-12 1998-12-12 Flash memory device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100462370B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101004814B1 (en) * 2003-10-22 2011-01-04 매그나칩 반도체 유한회사 Method for manufacturing Non-volatile memory device
KR100688585B1 (en) 2006-01-17 2007-03-02 삼성전자주식회사 A non volatile memory device integrated in an lcd drive ic

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63200574A (en) * 1987-02-17 1988-08-18 Toshiba Corp Nonvolatile memory
JPH01241177A (en) * 1988-03-23 1989-09-26 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor storage device and manufacture thereof
KR970018736A (en) * 1995-09-12 1997-04-30 김주용 Flash EEPROM Cell Structure and Manufacturing Method Thereof
KR19980032018A (en) * 1996-10-30 1998-07-25 문정환 Flash memory cell and manufacturing method thereof
KR19980086818A (en) * 1997-05-07 1998-12-05 니시무로 다이조 Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63200574A (en) * 1987-02-17 1988-08-18 Toshiba Corp Nonvolatile memory
JPH01241177A (en) * 1988-03-23 1989-09-26 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor storage device and manufacture thereof
KR970018736A (en) * 1995-09-12 1997-04-30 김주용 Flash EEPROM Cell Structure and Manufacturing Method Thereof
KR0168151B1 (en) * 1995-09-12 1998-12-15 김주용 Flash eeprom cell structure and manufacturing method thereof
KR19980032018A (en) * 1996-10-30 1998-07-25 문정환 Flash memory cell and manufacturing method thereof
KR19980086818A (en) * 1997-05-07 1998-12-05 니시무로 다이조 Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000039304A (en) 2000-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100390889B1 (en) non-volatile semiconductor memory device and fabricating method thereof
US6168994B1 (en) Method of making memory device with an element splitting trench
US5841161A (en) Flash memory and method for fabricating the same
KR0144421B1 (en) Manufacturing method of fresh E.P.Rom
JP2819975B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same
JP5998512B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
KR100261996B1 (en) Flash memory cell and fabricating method thereof
US7408219B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
KR100361391B1 (en) Nvram cell using sharp tip for tunnel erase
JP5014591B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR100462370B1 (en) Flash memory device and manufacturing method thereof
KR100654359B1 (en) Method for fabricating nonvolatible memory device
KR100376864B1 (en) Non-volatile semiconductor memory device and fabricating method thereof
KR100215888B1 (en) A fabrication method of flash memory cell
KR100303916B1 (en) Manufacturing method of flash memory cell
KR100643629B1 (en) Semiconductor device and its manufacturing method
KR100255006B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR20000039091A (en) Flash memory device and method for manufacturing the same
KR100253582B1 (en) Manufacture of semiconductor device
KR100242383B1 (en) Flash memory cell and manufacturing method thereof
KR100279001B1 (en) Manufacturing Method of Flash Memory Cell
KR100771889B1 (en) Split gate type flash memory device and method of manufacturing the same
KR20050059915A (en) Non-voltaile memory device with single gate structure and fabricating method thereof
KR19990057083A (en) Flash memory and manufacturing method thereof
KR20000019030A (en) Non volatile memory device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121121

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131118

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141119

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151118

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161118

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171117

Year of fee payment: 14

LAPS Lapse due to unpaid annual fee