KR100602077B1 - Semiconductor device and fabricating method thereof - Google Patents

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    • H10B43/00EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/30EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region

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

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자는 소스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역을 가지는 기판, 채널 영역 위에 형성되어 있는 ONO층, ONO층 위에 형성되어 있는 제1 다결정 규소층, 제1 다결정 규소층의 측벽에 형성되어 있는 산화벽, 제1 다결정 규소층 위에 형성되어 있는 절연층, 그리고 절연층 위에 형성되며 제1 다결정 규소층과 절연되어 있는 제2 다결정 규소층을 포함하고, ONO층, 제1 다결정 규소층 및 절연층은 실질적으로 동일한 평면 패턴을 가진다. A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a substrate having a source region, a drain region, and a channel region, an ONO layer formed on the channel region, a first polycrystalline silicon layer formed on the ONO layer, and sidewalls of the first polycrystalline silicon layer. An ONO layer and a first polycrystalline silicon, including an oxide wall formed on the first polycrystalline silicon layer, an insulating layer formed on the first polycrystalline silicon layer, and a second polycrystalline silicon layer formed on the insulating layer and insulated from the first polycrystalline silicon layer. The layer and the insulating layer have substantially the same planar pattern.

SONOS, Split gate, 단차SONOS, Split gate, step

Description

반도체 소자 및 그의 제조 방법{Semiconductor device and fabricating method thereof}Semiconductor device and fabrication method thereof

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자를 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자를 제조하는 방법을 공정 순서대로 도시한 단면도이다. 2A to 2G are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

※도면의 주요 부분에 대한 부호 설명※※ Code explanation about main part of drawing ※

10 : 반도체 기판 12 : 소자 분리 영역10 semiconductor substrate 12 device isolation region

14, 18 : 산화층 16, 20, 26 : 게이트14, 18: oxide layer 16, 20, 26: gate

22 : 절연층 24 : 산화벽22: insulating layer 24: oxide wall

28 : 게이트 산화막 30 : 소스 및 드레인 영역28 gate oxide film 30 source and drain regions

32 : 층간 절연막 41~44 : 비아32: interlayer insulation film 41-44: via

51~54 : 금속 배선층51 ~ 54: metal wiring layer

본 발명은 반도체 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

전기적 프로그래밍 및 기억 삭제가 가능한 비휘발성 반도체 기억 장치로 플 래쉬 메모리(flash memory)가 있다. 플래쉬 메모리는 전기적 대량 삭제가 가능하고, 메모리(memory) 제품과 로직(logic) 제품이 하나의 칩에 결합이 가능하여 휴대용 컴퓨터, 디지털 카메라 등과 같은 곳에 널리 사용되고 있다. Flash memory is a non-volatile semiconductor memory that can be electrically programmed and erased. Flash memory can be mass erased electrically, and memory and logic products can be combined on a single chip, which is widely used in places such as portable computers and digital cameras.

플래시 메모리를 형성하는 방법 중 하나로 다결정 규소로 이루어진 부유 게이트, 제어 게이트 및 삭제 게이트의 3개의 게이트로 이루어지며, 절연막에 의해서 각각 절연되어 있는 형태로, 두께가 다른 게이트 산화막에 의해 고전압 및 저전압으로 각기 다르게 구동되는 분할 게이트(split gate) 형태로 주로 이용되고 있다. One of the methods of forming a flash memory is composed of three gates, a floating gate made of polycrystalline silicon, a control gate, and a erase gate. The gates are insulated by an insulating film, respectively, and have a high voltage and a low voltage by a gate oxide film having a different thickness. It is mainly used in the form of a split gate driven differently.

부유 게이트는 제어 게이트에 인가되는 전압에 의하여 일정량의 캐리어를 충전 시킴으로서 기억(write)되는데, 이때 부유 게이트의 높은 게이트 전압을 제어 게이트로부터 얻기 위해서 높은 충전 용량이 요구된다. 높은 충전 용량을 얻기 위한 방법으로는 부유 게이트와 제어 게이트의 중첩 면적을 증가시키거나 절연층의 두께를 얇게 하는 방법 등이 있다. The floating gate is written by charging a certain amount of carriers by a voltage applied to the control gate, where a high charging capacity is required to obtain the high gate voltage of the floating gate from the control gate. As a method of obtaining a high charge capacity, there is a method of increasing the overlap area of the floating gate and the control gate or reducing the thickness of the insulating layer.

이중 후자의 경우 충전 용량을 증가시킬 수는 있으나 누설 전류가 커지는 문제점이 있어 주로 전자의 방법을 이용하여 높은 충전 용량을 얻는다.In the latter case, the charging capacity can be increased, but the leakage current increases, and thus the high charging capacity is obtained mainly using the former method.

그런데 전자의 방법에서는 중첩 면적이 증가할수록 셀의 면적이 증가하고, 다결정 규소로 형성한 게이트의 두께로 인한 높은 단차가 생겨 평탄화에 어려움이 발생하고, 이러한 단차 문제로 인해 로직 회로 형성 공정을 함께 진행하기가 어렵다. However, in the former method, as the overlap area increases, the area of the cell increases, and a high level difference occurs due to the thickness of the gate formed of polycrystalline silicon, which causes difficulty in planarization. Difficult to do

상기한 문제점을 해결하기 위해서 일정한 충전 용량을 가지며 게이트의 단 차를 최소화할 수 있는 반도체 소자 및 그의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. In order to solve the above problems, it is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the semiconductor device having a constant charging capacity and can minimize the step difference.

상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자는 소스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역을 가지는 기판, 채널 영역 위에 형성되어 있는 ONO층, ONO층 위에 형성되어 있는 제1 다결정 규소층, 제1 다결정 규소층의 측벽에 형성되어 있는 산화벽, 제1 다결정 규소층 위에 형성되어 있는 절연층, 그리고 절연층 위에 형성되며 제1 다결정 규소층과 절연되어 있는 제2 다결정 규소층을 포함하고, ONO층, 제1 다결정 규소층 및 절연층은 실질적으로 동일한 평면 패턴을 가진다.In order to achieve the above object, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a substrate having a source region, a drain region and a channel region, an ONO layer formed on the channel region, a first polycrystalline silicon layer formed on the ONO layer, An oxide wall formed on the sidewall of the first polycrystalline silicon layer, an insulating layer formed on the first polycrystalline silicon layer, and a second polycrystalline silicon layer formed on the insulating layer and insulated from the first polycrystalline silicon layer, The ONO layer, the first polycrystalline silicon layer and the insulating layer have substantially the same planar pattern.

상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 반도체 기판에 활성 영역을 정의하는 소자 분리 영역을 형성하는 단계, 반도체 기판 위에 제1 산화막, 제1 질화막, 제2 산화막, 제1 다결정 규소막, 제2 질화막을 순차적으로 적층하는 단계, 제2 질화막 및 제2 다결정 규소막을 사진 식각 공정으로 식각하여 절연층 및 제1 다결정 규소층을 형성하는 단계, 기판을 산화하여 제1 다결정 규소층의 측벽에 산화벽을 형성하는 단계, 제1 다결정 규소층을 마스크로 제2 산화막, 제1 질화막, 제1 산화막을 식각하여 ONO층을 형성하는 단계, 기판을 산화하여 게이트 산화막을 형성하는 단계, 기판 위에 다결정 규소막을 형성한 후 패터닝하여 제2 다결정 규소층을 형성하는 단계, 기판의 소정 영역에 도전형 불순물 이온을 도핑하여 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a semiconductor device, the method including: forming a device isolation region defining an active region in a semiconductor substrate, wherein the first oxide film, the first nitride film, the second oxide film, and the first oxide film are formed on the semiconductor substrate. 1) sequentially stacking a polycrystalline silicon film and a second nitride film; etching the second nitride film and the second polycrystalline silicon film by a photolithography process to form an insulating layer and a first polycrystalline silicon layer; oxidizing the substrate to oxidize the first polycrystal Forming an oxide layer on the sidewall of the silicon layer, etching the second oxide film, the first nitride film, and the first oxide film using the first polycrystalline silicon layer as a mask to form an ONO layer, and oxidizing the substrate to form a gate oxide film Forming a second polycrystalline silicon layer by forming a polycrystalline silicon film on the substrate and then patterning the second polycrystalline silicon layer; Forming a lane region.

삭제delete

여기서 산화벽은 50~300Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. The oxide wall is preferably formed to a thickness of 50 ~ 300 ~.

또한, 제1 산화막은 15~30Å의 두께로 형성하고, 게이트 산화막은 20~200Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. The first oxide film is preferably formed to a thickness of 15 to 30 GPa and the gate oxide film is formed to a thickness of 20 to 200 GPa.

또한, 제1 질화막은 60~200Å, 제2 질화막은 500~1,500Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. Moreover, it is preferable to form a 1st nitride film with a thickness of 60-200 GPa and a 2nd nitride film with 500-1,500 GPa.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 위에 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 바로 위에 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, area, plate, etc. is over another part, this includes not only the part directly above the other part but also another part in the middle. On the contrary, when a part is just above another part, it means that there is no other part in the middle.

이제 본 발명의 실시예를 참조한 도면과 함께 상세히 설명한다. It will now be described in detail with reference to the drawings with reference to embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(10)에 반도체 소자 등이 배치되는 활성 영역을 정의하며 반도체 소자간에 절연을 위한 소자 분리 영역(12)이 형성되 어 있다. As shown in FIG. 1, an active region in which semiconductor elements and the like are disposed in the semiconductor substrate 10 is defined, and an element isolation region 12 for insulation is formed between the semiconductor elements.

그리고 산화층(14, 18) 사이에 질화층(16)이 형성되어 있는 ONO층(14, 16, 18)이 활성 영역의 소정 영역 상부에 형성되어 있다. 반도체 기판(10) 바로 위에 형성되어 있는 ONO층의 산화층(14)은 후술되는 제1 및 제2 다결정 규소층에 일정 전압이 인가될 때 터널링이 일어나는 터널 산화막으로 사용된다. Then, the ONO layers 14, 16 and 18, in which the nitride layer 16 is formed between the oxide layers 14 and 18, are formed above the predetermined region of the active region. The oxide layer 14 of the ONO layer formed directly on the semiconductor substrate 10 is used as a tunnel oxide film in which tunneling occurs when a constant voltage is applied to the first and second polysilicon layers described later.

ONO층(14, 16, 18) 상부에 제1 다결정 규소층(20)이 형성되어 있고, 제1 다결정 규소층(20) 상부에 절연층(22)이 형성되어 있다. 또한, 절연층(22)의 상부에서 ONO층 및 제1 다결정 규소층(20)의 측벽 전체에 제2 다결정 규소층(26)이 형성되어 있다. 그리고 제1 다결정 규소층(20)의 측벽에 형성되어 있는 산화벽(24)에 의해 제1 다결정 규소층(20)과 제2 다결정 규소층(26)은 절연되어 있다. The first polycrystalline silicon layer 20 is formed on the ONO layers 14, 16, and 18, and the insulating layer 22 is formed on the first polycrystalline silicon layer 20. In addition, the second polycrystalline silicon layer 26 is formed on the entire sidewall of the ONO layer and the first polycrystalline silicon layer 20 on the insulating layer 22. The first polycrystalline silicon layer 20 and the second polycrystalline silicon layer 26 are insulated by the oxide wall 24 formed on the sidewall of the first polycrystalline silicon layer 20.

제1 및 제2 다결정 규소층(20, 26)은 불순물이 도핑되어 있는 다결정 규소로 형성되어 있으며 절연층(22)은 질화물(nitride)로 형성되어 있다. 그리고 ONO층(14, 16, 18), 제1 다결정 규소층(20), 절연층(22)은 동일한 평면 패턴을 가진다. 노출되어 있는 활성 영역의 바로 위에는 게이트 산화막(28)이 형성되어 있다. 게이트 산화막(28)은 제2 다결정 규소층(26) 아래까지 확대 형성되어 있고, 제2 다결정 규소층(26)에 전압이 인가될 때 게이트 산화막(28) 하부의 반도체 기판(10)에 채널이 형성된다. The first and second polycrystalline silicon layers 20 and 26 are formed of polycrystalline silicon doped with impurities, and the insulating layer 22 is formed of nitride. The ONO layers 14, 16, 18, the first polycrystalline silicon layer 20, and the insulating layer 22 have the same planar pattern. A gate oxide film 28 is formed directly on the exposed active region. The gate oxide film 28 is formed to extend under the second polycrystalline silicon layer 26, and a channel is formed in the semiconductor substrate 10 under the gate oxide film 28 when a voltage is applied to the second polycrystalline silicon layer 26. Is formed.

활성 영역의 소정 영역에는 n형 또는 p형 도전형 불순물 이온이 고농도로 도핑되어 있는 소스 영역 및 드레인 영역(30)이 형성되어 있다. ONO층(14, 16, 18) 및 제2 다결정 규소층(26)과 대응하는 활성 영역은 불순물 이온이 도핑되지 않은 영역으로 소스 영역과 드레인 영역(30)을 분리한다. In a predetermined region of the active region, a source region and a drain region 30 doped with n-type or p-type conductive impurity ions at high concentration are formed. The active regions corresponding to the ONO layers 14, 16, 18 and the second polysilicon layer 26 are regions that are not doped with impurity ions, and separate the source region and the drain region 30.

소스 영역, 드레인 영역(30)을 포함하는 기판 전면에는 층간 절연막(32)이 형성되어 있고, 층간 절연막(32)은 소스 및 드레인 영역(30), 제1 및 제 2다결정 규소층(20, 26)과 각각 비아홀(VH1~VH4)을 통해 접촉하고 있는 플러그(41~44)가 형성되어 있다. 그리고 플러그(41~44)는 층간 절연막(32) 위에 형성되어 있는 금속 배선층(51~54)과 연결되어 외부 신호를 소스, 드레인 영역(30), 제1 및 제2 다결정 규소층(20, 26)에 입력한다. 금속 배선층(34) 위에는 필요에 따라 층간 절연막과 비아홀을 통해 하부 배선층과 접촉하는 플러그를 포함하는 금속 배선층이 더 형성될 수 있다. An interlayer insulating layer 32 is formed on the entire surface of the substrate including the source region and the drain region 30, and the interlayer insulating layer 32 includes the source and drain regions 30, and the first and second polycrystalline silicon layers 20 and 26. ) And plugs 41 to 44 contacting through via holes VH1 to VH4, respectively. The plugs 41 to 44 are connected to the metal wiring layers 51 to 54 formed on the interlayer insulating layer 32 to supply external signals to the source and drain regions 30 and the first and second polycrystalline silicon layers 20 and 26. ). The metal wiring layer 34 may further include a metal wiring layer including a plug contacting the lower wiring layer through the interlayer insulating layer and the via hole, if necessary.

이처럼 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 동작은 다음과 같다. Thus, the operation of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention is as follows.

먼저 쓰기(write)는 드레인에 일정 전압, 예를 들면 5V의 전압을 가하고 소스는 접지를 시킨다. 제1다결정 규소층(20)에 일정 전압(positive 전압), 예를 들면 +10V를 가하고, 제2다결정 규소층(26)에 약간의 전압, 예를 들면1V를 가하면 캐리어(carreir)가 발생하여 터널링에 의해 ONO층의 질화층(16)에 전하들이 트랩(trap)되어 문턱 전압(threshold voltage)이 높아진다. 이 상태를 쓰기 상태로 인식한다. First, write applies a constant voltage to the drain, for example 5V, and grounds the source. When a constant voltage (for example, + 10V) is applied to the first polycrystalline silicon layer 20, and a slight voltage, for example, 1V is applied to the second polycrystalline silicon layer 26, a carrier is generated. By tunneling, charges are trapped in the nitride layer 16 of the ONO layer, thereby increasing the threshold voltage. This state is recognized as a write state.

그리고 지우기(erase)는 제1 다결정 규소층(20)에 일정 전압(minus), 예를 들면 -10V를 가하면 ONO층에 트랩된 전하들이 반도체 기판(10)으로 빠져나가 문턱 전압이 낮아지게 되고, 이 상태를 지우기 상태로 인식한다. The erase is performed by applying a constant voltage (minus), for example, -10V, to the first polycrystalline silicon layer 20, thereby causing charges trapped in the ONO layer to escape to the semiconductor substrate 10, thereby lowering the threshold voltage. This state is recognized as a clear state.

이때, 질화층(20)의 전하가 과방전(discharged)되어 질화층(20)의 문턱 전 압이 음의 값을 나타내게 되면 제2 다결정 규소층(26)에 쓰기 전압이 인가되지 않은 상태에서도 전류가 흐르는 과지움(over-erase) 현상이 발생할 수 있다. 그러나 과방전되는 전하로 인한 누설 전류는 제2 다결정 규소층(26)에 의해 방지된다. 이때, 제2 다결정 규소층(26)에는 전압이 인가되지 않는다. At this time, when the charge of the nitride layer 20 is overdischarged and the threshold voltage of the nitride layer 20 shows a negative value, even when no write voltage is applied to the second polysilicon layer 26, the current is maintained. Over-erase may occur. However, leakage current due to over-discharged charges is prevented by the second polycrystalline silicon layer 26. At this time, no voltage is applied to the second polycrystalline silicon layer 26.

이상 설명한 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자를 제조하는 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위해 공정 순서대로 도시한 단면도이다.2A through 2E are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(10) 위에 LOCOS(local oxidation silicon) 또는 STI(shallow trench isolation) 방식을 이용하여 활성 영역을 정의하는 소자 분리 영역(12)을 형성한다. LOCOS 방식은 기판(10)의 소정 영역을 산화시켜 소자 분리 영역(12)을 형성하는 방식이고, STI 방식은 기판에 트렌치를 형성한 후 절연 물질을 채워 소자 분리 영역(12)을 형성하는 방식이다.As shown in FIG. 2A, the device isolation region 12 defining the active region is formed on the semiconductor substrate 10 by using a local oxidation silicon (LOCOS) or shallow trench isolation (STI) scheme. The LOCOS method is a method of forming a device isolation region 12 by oxidizing a predetermined region of the substrate 10, and the STI method is a method of forming a device isolation region 12 by filling a insulating material after forming a trench in the substrate. .

이후 활성 영역을 덮도록 제1 산화막(14A), 제1 질화막(16A), 제2 산화막(18A), 제1 다결정 규소막(20A), 제2 질화막(22A)을 순차적으로 적층한다.Thereafter, the first oxide film 14A, the first nitride film 16A, the second oxide film 18A, the first polycrystalline silicon film 20A, and the second nitride film 22A are sequentially stacked to cover the active region.

제1 산화막(14A)은 기판(10)을 산화(oxidation)시켜 15~30Å의 두께로 형성하고 제2 산화막(18A)은 CVD(chemical vapor deposition: 이하 CVD라 함) 등의 방법으로 증착하여 형성한다. 그리고 제1 질화막(16A)은 CVD 방법으로 증착하여 60~200Å의 두께로 형하고, 제2 질화막(22A)은 CVD 방법으로 증착하여 500~1,500Å의 두께로 형성한다. 또한, 제1 다결정 규소막(20A)은 도핑된 다결정 규소를 CVD 등의 방법으로 증착하여 1,000~3,000Å의 두께로 형성한다. The first oxide film 14A is formed by oxidizing the substrate 10 to a thickness of 15 to 30 μm, and the second oxide film 18A is formed by depositing a method such as CVD (chemical vapor deposition). do. The first nitride film 16A is deposited by a CVD method to form a thickness of 60 to 200 GPa, and the second nitride film 22A is deposited by a CVD method to form a thickness of 500 to 1,500 GPa. In addition, the first polycrystalline silicon film 20A is formed by depositing the doped polycrystalline silicon by a method such as CVD to a thickness of 1,000 to 3,000 kPa.

다음, 도 2b에 도시한 바와 같이, 제2 질화막(22A)에 광마스크를 이용하여 감광막 패턴을 형성한 후, 감광막 패턴을 식각 마스크로 하여 제2 질화막(22A) 및 제1 다결정 규소막(20A)을 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법을 통하여 식각함으로써 절연층(22) 및 제1 다결정 규소층(20)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 2B, after the photoresist pattern is formed on the second nitride film 22A using a photomask, the second nitride film 22A and the first polycrystalline silicon film 20A are formed using the photoresist pattern as an etching mask. ) Is etched through a dry etching method using plasma to form the insulating layer 22 and the first polycrystalline silicon layer 20.

이후 감광막 패턴을 제거한 후 기판(10)을 산화하여 제1 다결정 규소층(20)의 측벽에 산화벽(24)을 형성한다. 이때 기판(10)은 제1 산화막(14A), 제1 질화막(16A), 제2 산화막(18A)으로 덮여있으므로 산화되지 않고 보호된다. After removing the photoresist pattern, the substrate 10 is oxidized to form an oxide wall 24 on the sidewall of the first polysilicon layer 20. At this time, since the substrate 10 is covered with the first oxide film 14A, the first nitride film 16A, and the second oxide film 18A, the substrate 10 is protected without being oxidized.

산화벽(24)은 제1 다결정 규소층(20)에 고전압이 인가되어 파괴되는 것을 방지하기 위해서 50~300Å의 두께를 가지도록 형성한다. The oxide wall 24 is formed to have a thickness of 50 to 300 kV in order to prevent the high voltage from being applied to the first polycrystalline silicon layer 20 to be destroyed.

도 2c에 도시한 바와 같이, 감광막 패턴을 제거한 후 절연층(22)을 마스크로 제2산화막(18A), 제1 질화막(16A), 제1 산화막(14A)을 순차적으로 습식 식각하여 산화층(14, 18) 사이에 질화층(16)이 형성되어 있는 ONO층(14, 16, 18)을 형성한다. 이때 습식 식각액은 HF, H3PO4 등을 사용한다.As shown in FIG. 2C, after the photoresist layer pattern is removed, the second oxide layer 18A, the first nitride layer 16A, and the first oxide layer 14A are sequentially wet-etched using the insulating layer 22 as a mask to form the oxide layer 14. , 18 to form ONO layers 14, 16, and 18 on which nitride layer 16 is formed. At this time, the wet etchant uses HF, H 3 PO 4 and the like.

도 2d에 도시한 바와 같이, 기판(10)을 산화하여 게이트 산화막(28)을 형성한다. 게이트 산화막(28)은 소스, 드레인 영역(30) 및 제2 다결정 규소층(26) 등에 가해지는 전압에 의하여 파괴되지 않도록 20~200Å의 범위로 형성한다. As shown in FIG. 2D, the substrate 10 is oxidized to form a gate oxide film 28. The gate oxide film 28 is formed in a range of 20 to 200 kHz so as not to be destroyed by voltages applied to the source, drain region 30, second polysilicon layer 26, and the like.

이후, 기판(10) 전면에 도핑되지 않은 다결정 규소막을 1,000~3,000Å의 두께로 형성한 후 P형 불순물 이온인 인(P), 붕소(B)등을 5E15의 농도로 도핑 한다. 그런 다음 사진 식각 공정으로 건식 식각하여 제2 다결정 규소층(26)를 형성한다. Thereafter, an undoped polycrystalline silicon film is formed on the entire surface of the substrate 10 to a thickness of 1,000 to 3,000 Å, and then doped with P-type impurity ions phosphorus (P), boron (B), and the like at a concentration of 5E15. Thereafter, dry etching is performed by a photolithography process to form a second polycrystalline silicon layer 26.

도 2e에 도시한 바와 같이, 활성 영역에 P형 불순물 이온인 인(P), 붕소(B)등을 도핑하여 소스 및 드레인 영역(30)을 형성한다. 이후 PE-TEOS, FSG, USG등의 절연 물질로 층간 절연막(32)을 형성한 후 소스 및 드레인 영역(30), 제1 및 제2다결정 규소층(20, 26)를 각각 노출하는 비아홀 (VH1~VH4)을 형성한다. As shown in FIG. 2E, the source and drain regions 30 are formed by doping phosphorus (P), boron (B), and the like which are P-type impurity ions in the active region. Thereafter, the interlayer insulating layer 32 is formed of an insulating material such as PE-TEOS, FSG, USG, and the like, and the via holes VH1 exposing the source and drain regions 30 and the first and second polycrystalline silicon layers 20 and 26, respectively. To form ~ VH4).

소스 영역 및 드레인 영역(30)을 형성하기 전에 저농도 도핑 영역(도시하지 않음)을 형성하는 공정이 추가될 수 있다. 저농도 도핑 영역을 형성하기 위해서는 먼저 기판의 활성 영역에 불순물 이온을 저농도로 도핑한다. 그런 다음 ONO층, 제1 및 제2 다결정 규소층의 측벽에 소정의 두께를 가지는 스페이서를 형성한다. 이후 활성 영역에 소스 및 드레인 영역 형성을 위한 불순물 도핑 공정을 실시한다. 이때 스페이서에 의해 보호되는 활성 영역에만 저농도 도핑 영역이 형성된다. A process of forming a lightly doped region (not shown) may be added before forming the source region and the drain region 30. In order to form a lightly doped region, first, dopant ions are lightly doped in the active region of the substrate. A spacer having a predetermined thickness is then formed on the sidewalls of the ONO layer and the first and second polycrystalline silicon layers. Thereafter, an impurity doping process for forming source and drain regions is performed in the active region. At this time, the lightly doped region is formed only in the active region protected by the spacer.

그런 다음 도 1에 도시한 바와 같이, 비아홀(VH)을 메우도록 금속막을 형성한 후 CMP(chemical mechanical polishing)등의 방법으로 금속막을 연마하여 비아홀(VH1~VH4)을 통해 각각 소스 및 드레인 영역(30), 제1 및 제2 다결정 규소층(20, 26)과 접촉하는 플러그(41~44)를 형성한다. 이후 플러그(41~44) 상부와 접촉하는 금속막을 형성한 후 사진 식각 공정으로 금속막을 패터닝하여 플러그(41~44)와 연결되어 소스 및 드레인 영역(30)에 외부 신호를 입력하기 위한 금속 배선층(51~54)을 형성한다. 필요에 따라 층간 절연막과 비아를 통해 하부 금속 배선층과 접촉하는 플러그를 가지는 금속 배선층을 형성하는 공정은 수 차례 더 진행될 수도 있다. Then, as shown in FIG. 1, after forming the metal film to fill the via hole VH, the metal film is polished by a method such as chemical mechanical polishing (CMP), and the source and drain regions through the via holes VH1 to VH4, respectively. 30), plugs 41 to 44 in contact with the first and second polycrystalline silicon layers 20 and 26 are formed. After forming a metal film in contact with the upper portion of the plug (41 ~ 44), the metal film is patterned by a photolithography process to be connected to the plug (41 ~ 44) metal wiring layer for inputting an external signal to the source and drain regions 30 ( 51-54). If necessary, a process of forming a metal wiring layer having a plug in contact with the lower metal wiring layer through the interlayer insulating film and the via may be further performed several times.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

이상 기술된 바와 같이, 일정 전압이 인가될 때 질화층에 전하가 트랩되는 것을 이용하여 본 발명에서와 같은 반도체 소자를 형성하면 종래에 다결정 규소를 이용할 때 보다 반도체 소자의 단차를 낮게 형성할 수 있다. 따라서 로직 공정을 형성할 때 용이하다. As described above, when the semiconductor device as in the present invention is formed by using charge trapped in the nitride layer when a constant voltage is applied, the step difference of the semiconductor device can be formed lower than when using polycrystalline silicon. . Therefore, it is easy when forming logic processes.

그리고 전하가 트랩되는 ONO층을 제1 다결정 규소층과 동일한 패턴으로 형성하기 때문에 종래에 부유 게이트를 형성하기 위한 사진 식각 공정이 생략되어 공정이 간소화되고, 비용도 절감할 수 있다. In addition, since the ONO layer in which charge is trapped is formed in the same pattern as the first polycrystalline silicon layer, the photolithography process for forming a floating gate is omitted in the related art, thereby simplifying the process and reducing the cost.

Claims (6)

소스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역을 가지는 기판,A substrate having a source region, a drain region and a channel region, 상기 채널 영역 위에 형성되어 있는 ONO층,An ONO layer formed on the channel region, 상기 ONO층 위에 형성되어 있는 제1 다결정 규소층,A first polycrystalline silicon layer formed on the ONO layer, 상기 제1 다결정 규소층의 측벽에 형성되어 있는 산화벽,An oxide wall formed on the sidewall of the first polycrystalline silicon layer, 상기 제1 다결정 규소층 위에 형성되어 있는 절연층, 그리고An insulating layer formed on said first polycrystalline silicon layer, and 상기 절연층 위에 형성되며 상기 제1 다결정 규소층과 절연되어 있는 제2 다결정 규소층을 포함하고,A second polycrystalline silicon layer formed on the insulating layer and insulated from the first polycrystalline silicon layer, 상기 ONO층, 상기 제1 다결정 규소층 및 상기 절연층은 실질적으로 동일한 평면 패턴을 가지는 반도체 소자. And the ONO layer, the first polycrystalline silicon layer, and the insulating layer have substantially the same planar pattern. 삭제delete 반도체 기판에 활성 영역을 정의하는 소자 분리 영역을 형성하는 단계,Forming a device isolation region defining an active region in the semiconductor substrate, 상기 반도체 기판 위에 제1 산화막, 제1 질화막, 제2 산화막, 제1 다결정 규소막, 제2 질화막을 순차적으로 적층하는 단계,Sequentially stacking a first oxide film, a first nitride film, a second oxide film, a first polycrystalline silicon film, and a second nitride film on the semiconductor substrate; 상기 제2 질화막 및 제2 다결정 규소막을 사진 식각 공정으로 식각하여 절연층 및 제1 다결정 규소층을 형성하는 단계,Etching the second nitride film and the second polycrystalline silicon film by a photolithography process to form an insulating layer and a first polycrystalline silicon layer, 상기 기판을 산화하여 제1 다결정 규소층의 측벽에 산화벽을 형성하는 단 계,Oxidizing the substrate to form an oxide wall on the sidewall of the first polycrystalline silicon layer, 상기 제1 다결정 규소층을 마스크로 상기 제2 산화막, 제1 질화막, 제1 산화막을 식각하여 ONO층을 형성하는 단계,Etching the second oxide film, the first nitride film, and the first oxide film using the first polycrystalline silicon layer as a mask to form an ONO layer; 상기 기판을 산화하여 게이트 산화막을 형성하는 단계,Oxidizing the substrate to form a gate oxide film; 상기 기판 위에 다결정 규소막을 형성한 후 패터닝하여 제2 다결정 규소층을 형성하는 단계,Forming a second polycrystalline silicon layer by forming and then patterning a polycrystalline silicon film on the substrate; 상기 기판의 소정 영역에 도전형 불순물 이온을 도핑하여 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.And forming a source and a drain region by doping conductive impurity ions in a predetermined region of the substrate. 제3항에서,In claim 3, 상기 산화벽은 50~300Å의 두께로 형성하는 반도체 소자의 제조 방법.The oxide wall is a semiconductor device manufacturing method to form a thickness of 50 ~ 300 ~. 제3항에서,In claim 3, 상기 제1 산화막은 15~30Å의 두께로 형성하고,The first oxide film is formed to a thickness of 15 ~ 30Å, 상기 게이트 산화막은 20~200Å의 두께로 형성하는 반도체 소자의 제조 방법.The gate oxide film is a manufacturing method of a semiconductor device to form a thickness of 20 ~ 200Å. 제3항에서,In claim 3, 상기 제1 질화막은 60~200Å두께로 형성하고, 제2 질화막은 500~1,500Å의 두께로 형성하는 반도체 소자의 제조 방법.The first nitride film is formed to a thickness of 60 ~ 200Å, the second nitride film is a manufacturing method of the semiconductor element to form a thickness of 500 ~ 1,500Å.
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