KR100648287B1 - Flash memory device and method of fabricating the same - Google Patents

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한정욱
김용태
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Abstract

A flash memory device is provided to remarkably increase integration of a semiconductor device by making channel regions of two transistors share one semiconductor pattern and by making source/drain electrodes of two or four transistors share one impurity region. An active pattern is disposed in a predetermined region of a semiconductor substrate(100), composed of channel regions and connection regions disposed between the channel regions. Isolation layer patterns are disposed at both sides of the active pattern. Gate patterns(135) are disposed between the isolation layer pattern and the channel region. A gate insulation layer pattern is interposed between the semiconductor substrate and the gate pattern and between the gate pattern and the active pattern. A tunnel insulation layer is disposed between the gate pattern and the semiconductor substrate, thinner than the gate insulation layer surrounded by the gate insulation layer pattern. Source/drain electrodes are formed in the connection regions. Lower interconnections are disposed in parallel with the active patterns to interconnect the gate patterns. The gate insulation layer pattern is made of at least one selected from a silicon oxide layer, a silicon nitride layer and a high dielectric layer.

Description

플래시 메모리 장치 및 그 제조 방법{FLASH Memory Device And Method Of Fabricating The Same}Flash memory device and method of manufacturing the same {FLASH Memory Device And Method Of Fabricating The Same}

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 1A is a plan view illustrating a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1b 및 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 공정 단면도들이다. 1B and 1C are cross-sectional views illustrating a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치의 트랜지스터 구조체를 도시하는 사시도이다.2 is a perspective view showing a transistor structure of a semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 3A is a plan view illustrating a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

도 3b 및 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 공정 단면도들이다. 3B and 3C are cross-sectional views illustrating a semiconductor device in accordance with another embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들이다. 4A through 10A are plan views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 4b 내지 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도들이다. 4B to 10B are perspective views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설 명하기 위한 공정 단면도이다.11 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with one embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 또다른 변형된 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도이다.12 is a perspective view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with another modified embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명에 따른 플래시 메모리를 도시하는 회로도이다. 13 is a circuit diagram showing a flash memory according to the present invention.

도 14a 내지 도 14d는 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다. 14A to 14D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a flash memory according to an embodiment of the present invention.

도 15는 본 발명의 변형된 실시예에 따른 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 15 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a flash memory according to a modified embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 플래시 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a flash memory device and a manufacturing method thereof.

반도체 장치의 집적도는 18개월 또는 1년마다 두 배씩 증가한다는 무어의 법칙 또는 황의 법칙을 준수해왔으며, 이러한 증가 추세는 앞으로도 계속될 것으로 예상된다. 이러한 집적도의 증가를 지속시키기 위해서는, 반도체 장치를 구성하는 전자 소자들이 점유하는 평면적 넓이를 축소(shrink)시키는 것이 필요하다. 하지만, 상기 축소(shrink)는 상기 전자 소자들에서 요구되는 다양한 특성들을 충족시켜야 하는 요구(requirement)에 의해 제약을 받는다. The density of semiconductor devices has adhered to Moore's Law or Sulfur's Law, which doubles every 18 months or every year, and this increase is expected to continue. In order to sustain this increase in density, it is necessary to shrink the planar area occupied by the electronic elements constituting the semiconductor device. However, the shrink is constrained by the requirement to meet the various characteristics required in the electronic devices.

모오스 트랜지스터들과 관련하여 이슈가 되고 있는, 단채널 효과(short channel effect)는 반도체 장치의 축소와 관련된 제약의 대표적인 예이다. 상기 단채널 효과는 트랜지스터의 채널 길이(즉, 소오스 전극과 드레인 전극 사이의 간격)이 좁아짐에 따라 발생하는 현상으로, 펀치 쓰루(punch-through), 드레인 기인 베리어 강하(drain induced barrier lowering; DIBL) 및 문턱 아래 변동(subthreshold swing) 등과 같은 트랜지스터의 특성을 열화시키는 문제들을 유발한다. 이에 더하여, 트랜지스터의 채널 길이가 감소할 경우, 소오스/드레인 전극과 기판 사이의 기생 정전용량(parasitic capacitance)의 증가 및 누설 전류(leakage current)의 증가와 같은 문제들도 나타나고 있다. 이러한 문제들에 의해, 상기 트랜지스터의 채널 길이를 줄이는 것은 상술한 것처럼 제약된다. Short channel effects, which are an issue with respect to MOS transistors, are representative examples of constraints associated with shrinking semiconductor devices. The short channel effect occurs as the channel length of the transistor (i.e., the gap between the source electrode and the drain electrode) decreases, and causes punch-through and drain induced barrier lowering (DIBL). And deterioration of transistor characteristics such as subthreshold swing. In addition, when the channel length of the transistor decreases, problems such as an increase in parasitic capacitance between the source / drain electrodes and the substrate and an increase in leakage current are also present. By these problems, reducing the channel length of the transistor is constrained as described above.

한편, 평판형 모오스 트랜지스터(planar MOS transistor)의 경우, 반도체 장치의 집적도를 증가시키는 또다른 방법으로, 트랜지스터의 채널 폭을 줄이는 것을 고려할 수 있다. 하지만, 상기 채널 폭(W)은, 아래 식에 의해 표현되는 것처럼, 드레인 전류(Id)에 비례하기 때문에, 채널 폭의 축소는 트랜지스터의 전류 전송 능력을 감소시킨다. Meanwhile, in the case of a planar MOS transistor, as another method of increasing the degree of integration of a semiconductor device, it may be considered to reduce the channel width of the transistor. However, since the channel width W is proportional to the drain current I d as represented by the following equation, the reduction in the channel width reduces the transistor's current transfer capability.

Figure 112005039697430-pat00001
Figure 112005039697430-pat00001

또한, 일반적인 플래시 메모리 장치는 부유 게이트 전극과 반도체기판 사이에 균일한 두께를 갖는 게이트 절연막을 구비한다. 하지만, 게이트 절연막의 이러한 균일한 두께때문에, 플래시 메모리 장치의 제품 특성을 개선하는 것은 한계를 갖는다. 예를 들어, 플래시 메모리 장치의 정보 저장 능력을 개선하기 위해서는 게이트 절연막의 두께를 증가시키는 것이 바람직하지만, 이러한 게이트 절연막의 두께 증가는 읽기 및 쓰기 동작의 특성은 저하시킨다. 따라서, 상기 게이트 절연막의 두께는 요구되는 특성들을 절충할 수 있도록 선택된다. 이이피롬과 같은 비휘발성 메모리 장치의 단위 셀은 이러한 한계를 극복할 수 있도록 선택 트랜지스터와 셀 트랜지스터를 구비한다. 하지만, 이이피롬은 두개의 트랜지스터들을 구비하기 때문에 단위 셀의 면적이 큰 문제를 갖는다. In addition, a general flash memory device includes a gate insulating film having a uniform thickness between the floating gate electrode and the semiconductor substrate. However, because of this uniform thickness of the gate insulating film, there is a limit to improving the product characteristics of the flash memory device. For example, in order to improve the information storage capability of the flash memory device, it is desirable to increase the thickness of the gate insulating film, but the increase in the thickness of the gate insulating film degrades the characteristics of the read and write operations. Thus, the thickness of the gate insulating film is selected so as to compromise desired characteristics. The unit cell of a nonvolatile memory device such as Y pyrom has a selection transistor and a cell transistor to overcome this limitation. However, Y pyrom has a problem in that the area of a unit cell is large because two transistors are provided.

결론적으로, 일반적인 평판형 모오스 트랜지스터에 있어서, 트랜지스터의 특성 개선과 집적도의 증가라는 기술적 요청들은 서로 양립되기 어렵다. 즉, 이러한 기술적 요청들을 양립시킬 수 있는 새로운 구조의 트랜지스터가 요구된다. In conclusion, in general planar MOS transistors, technical requests for improving the characteristics of transistors and increasing the degree of integration are difficult. In other words, there is a need for a transistor with a new structure that can meet these technical requirements.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 집적도를 증가시킬 수 있는 플래시 메모리 장치를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a flash memory device that can increase the degree of integration.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 증가된 채널 길이를 갖는 플래시 메모리 장치를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a flash memory device having an increased channel length.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 정보 저장 능력, 읽기 동작 특성 및 쓰기 동작 특성들을 독립적으로 개선할 수 있는 플래시 메모리 장치를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a flash memory device capable of independently improving information storage capability, read operation characteristics, and write operation characteristics.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 집적도를 증가시킬 수 있는 플래시 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a flash memory device that can increase the degree of integration.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 트랜지스터의 채널 길이를 증가시킬 수 있는 플래시 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a flash memory device capable of increasing the channel length of a transistor.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 정보 저장 능력, 읽기 동작 특성 및 쓰기 동작 특성들을 독립적으로 개선할 수 있는 플래시 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a flash memory device capable of independently improving information storage capability, read operation characteristics, and write operation characteristics.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명은 수직한 채널 및 게이트 절연막보다 얇은 터널 절연막을 구비하는 플래시 메모리 장치를 제공한다. 이 장치는 채널 영역들 및 상기 채널 영역들 사이에 배치된 연결 영역들로 구성되면서 반도체기판의 소정영역에 배치되는 활성 패턴, 상기 활성 패턴의 양측에 배치되는 소자분리막 패턴들, 상기 소자분리막 패턴과 상기 채널 영역 사이에 배치된 게이트 패턴들, 상기 게이트 패턴과 상기 반도체기판 사이 및 상기 게이트 패턴과 상기 활성 패턴 사이에 개재된 게이트 절연막 패턴, 상기 게이트 패턴과 상기 반도체기판 사이에 배치되어 상기 게이트 절연막 패턴에 의해 둘러싸이는 상기 게이트 절연막 패턴보다 얇은 터널 절연막, 상기 연결 영역들에 형성되는 소오스/드레인 전극들 및 상기 게이트 패턴들을 연결하는 하부 배선들을 포함한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a flash memory device having a tunnel insulating film thinner than the vertical channel and gate insulating film. The device is composed of channel regions and connection regions disposed between the channel regions, the active pattern disposed in a predetermined region of the semiconductor substrate, the device isolation layer patterns disposed on both sides of the active pattern, and the device isolation layer pattern. Gate patterns disposed between the channel region, a gate insulating layer pattern interposed between the gate pattern and the semiconductor substrate, and between the gate pattern and the active pattern, and disposed between the gate pattern and the semiconductor substrate, A tunnel insulating layer thinner than the gate insulating layer pattern surrounded by the gate insulating layer, source / drain electrodes formed in the connection regions, and lower wirings connecting the gate patterns.

상기 게이트 패턴은 상기 게이트 절연막 패턴에 접하는 부유 게이트 패턴, 상기 부유 게이트 패턴 상에 배치되는 제어 게이트 패턴, 그리고 상기 부유 게이트 패턴 및 상기 제어 게이트 패턴 사이에 개재되는 게이트 층간절연막 패턴을 포함한다. 이때, 상기 하부 배선은 상기 제어 게이트 패턴에 전기적으로 접속한다. The gate pattern includes a floating gate pattern in contact with the gate insulating layer pattern, a control gate pattern disposed on the floating gate pattern, and a gate interlayer insulating layer pattern interposed between the floating gate pattern and the control gate pattern. In this case, the lower wiring is electrically connected to the control gate pattern.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 게이트 절연막 패턴은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 고유전막들 중에서 선택된 적어도 한가지로 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 게이트 절연막 패턴은 상기 게이트 패턴과 상기 소자분리막 패턴 사이로 연장될 수 있다. In example embodiments, the gate insulating layer pattern may include at least one selected from a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a high dielectric layer. In addition, according to an embodiment of the present invention, the gate insulating layer pattern may extend between the gate pattern and the device isolation layer pattern.

상기 터널 절연막 아래의 반도체기판에는 터널 불순물 영역이 형성될 수 있다. 이때, 상기 터널 불순물 영역은 상기 반도체기판과 다른 도전형인 것이 바람직하다. Tunnel impurity regions may be formed in the semiconductor substrate under the tunnel insulating layer. In this case, the tunnel impurity region is preferably of a different conductivity type from the semiconductor substrate.

이에 더하여, 상기 게이트 패턴 아래의 반도체기판에는 하부 불순물 영역이 형성될 수 있다. 이때, 상기 하부 불순물 영역은 상기 반도체기판과 같은 도전형을 갖는다. In addition, a lower impurity region may be formed in the semiconductor substrate under the gate pattern. In this case, the lower impurity region has the same conductivity type as that of the semiconductor substrate.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명은 게이트 전극을 채널의 측면에 형성하고 게이트 절연막보다 얇은 터널 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 장치의 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 반도체기판의 소정영역에 소자분리막 패턴들을 형성하여, 복수개의 채널 영역들, 상기 채널 영역들 사이에 배치된 연결 영역들 및 상기 채널 영역의 좌우에 배치된 게이트 영역들을 구비하는 예비 활성 패턴을 형성한 후, 상기 채널 영역보다 낮은 상부면을 갖도록 상기 예비 활성 패턴의 게이트 영역들을 리세스시킴으로써, 상기 채널 영역들 및 상기 연결 영역들로 구성되는 활성 패턴들을 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 상기 리세스된 게이트 영역의 하부면에 형성되는 터널 절연막 및 상기 터널 절연막을 둘러싸면서 상기 리세스된 게이트 영역의 하부면 및 상기 활성 패턴의 노출된 측벽을 덮는 게이트 절연막을 형성한다. 이때, 상기 게이트 절연막은 상기 터널 절연막보다 두껍다. 이후, 상기 채널 영역의 양측에 배치되어 상기 게이트 절연막이 형성된 상기 리세스된 게이트 영역을 채우는 게이트 패턴들을 형성한 후, 상기 활성 패턴의 연결 영역들에 소오스/드레인 전극들을 형성한다. In order to achieve the above technical problems, the present invention provides a method of manufacturing a flash memory device comprising forming a gate electrode on the side of the channel and forming a tunnel insulating film thinner than the gate insulating film. In this method, device isolation layer patterns are formed in a predetermined region of a semiconductor substrate, and the preliminary active pattern includes a plurality of channel regions, connection regions disposed between the channel regions, and gate regions disposed on the left and right sides of the channel region. And forming the active patterns consisting of the channel regions and the connection regions by recessing the gate regions of the preliminary active pattern to have a lower surface than the channel region. Subsequently, a tunnel insulating layer formed on the bottom surface of the recessed gate region and a gate insulating layer covering the lower surface of the recessed gate region and the exposed sidewall of the active pattern are formed to surround the tunnel insulating layer. In this case, the gate insulating film is thicker than the tunnel insulating film. Thereafter, gate patterns are formed on both sides of the channel region to fill the recessed gate region in which the gate insulating layer is formed, and then source / drain electrodes are formed in the connection regions of the active pattern.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 활성 패턴을 형성하는 단계는 상기 활성 패턴을 덮으면서 상기 게이트 영역의 상부면을 노출시키는 마스크 패턴을 형성한 후, 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 게이트 영역을 이방성 식각함으로써 상기 활성 패턴의 측벽을 노출시키는 상기 리세스된 게이트 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 게이트 영역을 식각하는 단계는 상기 마스크 패턴 및 상기 소자분리막 패턴에 대해 식각 선택성을 갖는 식각 레서피를 사용하여 실시한다. According to an embodiment of the present disclosure, the forming of the active pattern may include forming a mask pattern covering the active pattern and exposing an upper surface of the gate area, and then using the mask pattern as an etching mask. Anisotropically etching a region to form the recessed gate region that exposes sidewalls of the active pattern. In this case, the etching of the gate region may be performed by using an etching recipe having an etching selectivity with respect to the mask pattern and the device isolation layer pattern.

상기 게이트 패턴을 형성하는 단계는 상기 게이트 절연막이 형성된 결과물 상에 상기 리세스된 게이트 영역을 채우는, 부유 게이트 도전막, 게이트 층간절연막 및 제어 게이트 도전막을 차례로 형성한 후, 상기 소자분리막 패턴의 상부면이 노출될 때까지 상기 제어 게이트 도전막, 상기 게이트 층간절연막 및 상기 부유 게이트 도전막을 평탄화 식각하여, 상기 리세스된 게이트 영역을 차례로 채우는 부유 게이트 패턴, 게이트 층간절연막 패턴 및 제어 게이트 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. The forming of the gate pattern may include forming a floating gate conductive layer, a gate interlayer insulating layer, and a control gate conductive layer, which in turn fill the recessed gate region on the resultant product on which the gate insulating layer is formed, and then an upper surface of the device isolation layer pattern. Planar etching the control gate conductive layer, the gate interlayer insulating layer, and the floating gate conductive layer until the exposed portions are formed to form a floating gate pattern, a gate interlayer insulating layer pattern, and a control gate pattern that sequentially fill the recessed gate region. It includes.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 활성 패턴들을 형성한 후, 상기 리세스된 게이트 영역 하부의 반도체기판에 하부 불순물 영역을 형성하는 단계를 더 포함 한다. 이때, 상기 하부 불순물 영역은 상기 반도체기판과 같은 도전형을 갖는다. The method may further include forming a lower impurity region on the semiconductor substrate under the recessed gate region after forming the active patterns. In this case, the lower impurity region has the same conductivity type as that of the semiconductor substrate.

상기 터널 절연막 및 상기 게이트 절연막을 형성하는 단계는 상기 리세스된 게이트 영역의 하부면 및 상기 활성 패턴의 노출된 측벽에 예비 게이트 절연막을 형성한 후, 상기 리세스된 게이트 영역의 중앙에서 상기 예비 게이트 절연막의 상부면을 노출시키는 개구부를 갖는 마스크 패턴들을 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 상기 마스크 패턴들을 식각 마스크로 사용하여 상기 노출된 예비 게이트 절연막을 식각함으로써 상기 반도체기판의 상부면을 노출시키는 터널 영역을 형성한 후, 상기 마스크 패턴들을 제거하여 상기 예비 게이트 절연막을 노출시킨다. 이후, 상기 터널 영역에 터널 절연막을 형성하되, 상기 터널 절연막은 상기 게이트 절연막보다 얇은 두께로 형성한다. The forming of the tunnel insulating film and the gate insulating film may include forming a preliminary gate insulating film on a bottom surface of the recessed gate area and an exposed sidewall of the active pattern, and then forming the preliminary gate in the center of the recessed gate area. Forming mask patterns having openings exposing the top surface of the insulating film. Subsequently, by forming the tunnel region exposing the upper surface of the semiconductor substrate by etching the exposed preliminary gate insulating layer using the mask patterns as an etching mask, the mask pattern is removed to expose the preliminary gate insulating layer. Thereafter, a tunnel insulating film is formed in the tunnel area, and the tunnel insulating film is formed to have a thickness thinner than that of the gate insulating film.

본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 또한, 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 영역, 막들 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 막을 다른 영역 또는 막과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에의 제1막질로 언급된 막질이 다른 실시예에서는 제2막질로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. In the present specification, when it is mentioned that a film is on another film or substrate, it means that it may be formed directly on another film or substrate or a third film may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical contents. In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various regions, films, and the like, but these regions and films should not be limited by these terms. . These terms are only used to distinguish any given region or film from other regions or films. Thus, the film quality referred to as the first film quality in one embodiment may be referred to as the second film quality in other embodiments. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment.

도 1a는 본 발명의 일(some) 실시예에 따른 반도체 장치의 트랜지스터 구조체를 설명하기 위한 평면도이고, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치를 설명하기 위한 공정 단면도들이다. 도 1b 및 도 1c는 각각 도 1a에 도시된 점선 I-I' 및 II-II'을 따라 보여지는 단면을 도시한다. . 1A is a plan view illustrating a transistor structure of a semiconductor device in accordance with some embodiments of the inventive concept, and FIGS. 1B and 1C are cross-sectional views illustrating a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention. Figures 1B and 1C show cross sections taken along the dashed lines I-I 'and II-II' shown in Figure 1A, respectively. .

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 반도체기판(100)의 소정영역에 트랜지스터의 채널 영역으로 사용되는 반도체 패턴(110)이 형성된다. 상기 반도체 패턴(110)은 상기 반도체기판(100)과 같은 도전형을 갖는 반도체(예를 들면, 실리콘)로 이루어진다. 1A to 1C, a semiconductor pattern 110 used as a channel region of a transistor is formed in a predetermined region of the semiconductor substrate 100. The semiconductor pattern 110 is formed of a semiconductor (eg, silicon) having the same conductivity type as that of the semiconductor substrate 100.

본 발명에 따르면, 상기 반도체 패턴(110)은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 측면, 그리고 상부면과 하부면을 갖는 직육면체인 것이 바람직하다(도 2 참조). 이 경우, 상기 반도체 패턴(110)의 하부면은 상기 반도체기판(100)에 직접 접촉한다. 또한, 상기 제 1 측면 및 제 2 측면은 일방향에서 서로 마주보고, 상기 제 3 측면 및 제 4 측면은 이에 수직한 타방향에서 서로 마주본다. According to the present invention, the semiconductor pattern 110 is preferably a rectangular parallelepiped having first, second, third and fourth side surfaces, and an upper surface and a lower surface (see FIG. 2). In this case, the lower surface of the semiconductor pattern 110 directly contacts the semiconductor substrate 100. In addition, the first side and the second side face each other in one direction, and the third side and the fourth side face each other in the other direction perpendicular thereto.

상기 반도체 패턴(110)의 양측(예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 측면)에는 불순물 패턴들(150)이 배치되고, 상기 반도체 패턴(110)의 또다른 양측(예를 들면, 상기 제 3 및 제 4 측면)에는 게이트 패턴들(135)이 배치된다. 상기 불순물 패턴들(150)은 트랜지스터의 소오스/드레인 전극으로 사용되며, 이를 위해 상기 불순물 패턴들(150)은 상기 반도체 패턴(110)에 직접 접촉하도록 배치된다. 상기 불순물 패턴들(150)은 상기 반도체 패턴(110) 및 상기 반도체기판(100)과 다른 도전형의 불순물들을 함유한다. Impurity patterns 150 are disposed on both sides (eg, the first and second side surfaces) of the semiconductor pattern 110, and on both sides (eg, the third side) of the semiconductor pattern 110. And the fourth side), the gate patterns 135 are disposed. The impurity patterns 150 are used as source / drain electrodes of a transistor. For this purpose, the impurity patterns 150 are disposed to directly contact the semiconductor pattern 110. The impurity patterns 150 may include impurities of a conductive type different from that of the semiconductor pattern 110 and the semiconductor substrate 100.

상기 게이트 패턴(135)들은 상기 반도체 패턴(110)의 전위(electric potential)를 제어하기 위한 게이트 전극으로 사용되고, 상기 게이트 패턴(135)과 상기 반도체 패턴(110) 사이에는 게이트 절연막 패턴(125)이 개재된다. 상기 게이트 절연막 패턴(125)은 연장되어, 상기 게이트 패턴(135)과 상기 반도체기판(100)을 분리시킨다. 상기 게이트 패턴(135)은 다결정 실리콘, 구리, 알루미늄, 텅스텐, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐 질화막, 탄탈륨 질화막, 티타늄 질화막, 텅스텐 실리사이드 및 코발트 실리사이드 중에서 선택된 적어도 한가지 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 게이트 절연막 패턴(125)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 고유전막들 중에서 선택된 적어도 한가지로 이루어질 수 있다. The gate patterns 135 are used as gate electrodes for controlling the electrical potential of the semiconductor pattern 110, and a gate insulating layer pattern 125 is formed between the gate pattern 135 and the semiconductor pattern 110. It is interposed. The gate insulating layer pattern 125 extends to separate the gate pattern 135 from the semiconductor substrate 100. The gate pattern 135 may be made of at least one material selected from polycrystalline silicon, copper, aluminum, tungsten, tantalum, titanium, tungsten nitride, tantalum nitride, titanium nitride, tungsten silicide, and cobalt silicide. In addition, the gate insulating layer pattern 125 may be formed of at least one selected from a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a high dielectric layer.

상술한 실시예에 따르면, 한 개의 반도체 패턴(110)은 두 개의 트랜지스터들이 공유하는 채널 영역에 해당한다. 이에 더하여, 한 개의 반도체 패턴(110) 양측에 배치되는 한 쌍의 불순물 패턴들(150) 역시 상기 두 개의 트랜지스터들이 공유하는 소오스/드레인 전극에 해당한다. 결과적으로, 소정의 반도체 패턴(110) 주변에 형성되는 한 쌍의 트랜지스터들은 채널 영역 및 소오스/드레인 전극으로 각각 상기 반도체 패턴(110) 및 상기 불순물 패턴들(150)을 공유한다. 이처럼 상기 반도체 패턴(110) 및 상기 불순물 패턴들(150)은 두 개의 트랜지스터들에 의해 공유되기 때문에, 단위 면적당 형성되는 트랜지스터의 개수를 증가시킬 수 있다. 한편, 도 10a 및 도 10b에 도시된 것처럼, 소오스/드레인 전극으로 사용되는 한 개의 불순물 영역은 네 개의 트랜지스터들에 의해 공유될 수도 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 반도체 장치는 통상적인 평판형 트랜지스터들(planar transistors)을 갖는 반 도체 장치에 비해 더욱 높은 집적도를 갖는다. According to the above-described embodiment, one semiconductor pattern 110 corresponds to a channel region shared by two transistors. In addition, the pair of impurity patterns 150 disposed on both sides of one semiconductor pattern 110 also correspond to source / drain electrodes shared by the two transistors. As a result, the pair of transistors formed around the predetermined semiconductor pattern 110 share the semiconductor pattern 110 and the impurity patterns 150 as channel regions and source / drain electrodes, respectively. As such, since the semiconductor pattern 110 and the impurity patterns 150 are shared by two transistors, the number of transistors formed per unit area may be increased. Meanwhile, as shown in FIGS. 10A and 10B, one impurity region used as the source / drain electrode may be shared by four transistors. As a result, the semiconductor device according to the present invention has a higher degree of integration compared to semiconductor devices having conventional planar transistors.

본 발명에 따른 모오스 트랜지스터의 게이트 전극은 채널 영역(즉, 상기 반도체 패턴(110))의 측면에 배치된다는 점에서, 게이트 전극이 채널 영역의 상부에 배치되는 일반적인 평판형 모오스 트랜지스터와 차이를 갖는다. 또한, 상기 반도체기판(100)으로부터 상기 게이트 패턴들(135)과 불순물 패턴들(150)의 상부면까지의 높이는 대체로 같다. 즉, 이들은 대체로 같은 두께를 갖는다. 이때, 'A와 B의 두께가 대체로 같다'라는 표현은 A와 B의 두께의 차이가 A 또는 B의 두께의 20%보다 작음을 의미한다.The gate electrode of the MOS transistor according to the present invention is different from the general planar MOS transistor in which the gate electrode is disposed on the side of the channel region (ie, the semiconductor pattern 110). In addition, the heights from the semiconductor substrate 100 to the top surfaces of the gate patterns 135 and the impurity patterns 150 are substantially the same. That is, they have substantially the same thickness. At this time, the expression "the thickness of A and B is substantially the same" means that the difference between the thickness of A and B is less than 20% of the thickness of A or B.

상기 게이트 패턴들(135)은 그 상부에 배치되는 게이트 플러그(172)를 통해 게이트 전압이 인가되는 게이트 라인(174)에 접속되고, 상기 불순물 패턴들(150)은 그 상부에 배치되는 콘택 플러그(182)를 통해 접지 전압 또는 신호 전압이 인가되는 소오스/드레인 라인들(184)에 접속된다. 바람직하게는, 상기 게이트 플러그(172) 및 상기 게이트 라인(174)은 상기 소오스/드레인 라인(184)보다 낮은 높이에 배치되는 하부 배선(170)을 구성하고, 상기 콘택 플러그(182) 및 상기 소오스/드레인 라인(184)은 상부 배선(180)을 구성한다.The gate patterns 135 are connected to a gate line 174 to which a gate voltage is applied through a gate plug 172 disposed thereon, and the impurity patterns 150 may include contact plugs disposed thereon. 182 is connected to source / drain lines 184 to which a ground voltage or signal voltage is applied. Preferably, the gate plug 172 and the gate line 174 constitute a lower wiring 170 disposed at a lower level than the source / drain line 184, and the contact plug 182 and the source. The / drain line 184 constitutes the upper wiring 180.

상기 게이트 패턴들(135) 및 상기 불순물 패턴들(150)의 상부에는 하부 층간절연막(162) 및 상부 층간절연막(164)이 배치되어, 상기 게이트 라인들(174) 및 상기 소오스/드레인 라인들(184)을 구조적으로 지지하면서 동시에 전기적으로 절연시킨다. 상기 게이트 플러그(172)는 상기 하부 층간절연막(162)을 관통하여 상기 게이트 패턴(135)에 접속하고, 상기 콘택 플러그(182)는 상기 하부 및 상부 층간절연 막들(162, 164)을 관통하여 상기 불순물 패턴(150)에 접속한다. A lower interlayer insulating layer 162 and an upper interlayer insulating layer 164 are disposed on the gate patterns 135 and the impurity patterns 150, so that the gate lines 174 and the source / drain lines ( 184 structurally supporting and electrically insulating at the same time. The gate plug 172 penetrates through the lower interlayer insulating layer 162 to connect to the gate pattern 135, and the contact plug 182 penetrates through the lower and upper interlayer insulating layers 162 and 164. It is connected to the impurity pattern 150.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 한 개의 반도체 패턴(110) 주변에 형성되는 두 개의 게이트 패턴들(135)은 각각 서로 다른 하부 배선들(170)에 접속한다(도 1a 참조). 유사하게, 한 개의 반도체 패턴(110) 주변에 형성되는 두 개의 불순물 패턴들(150) 역시 각각 서로 다른 상부 배선들(180)에 접속한다. According to one embodiment of the present invention, two gate patterns 135 formed around one semiconductor pattern 110 are connected to different lower interconnections 170 (see FIG. 1A). Similarly, two impurity patterns 150 formed around one semiconductor pattern 110 may also be connected to different upper interconnections 180, respectively.

한편, 본 발명에 따른 트랜지스터 구조체는 부유 게이트형(floating-gate type) 플래시 메모리의 셀 트랜지스터들을 구성할 수도 있다. 이 실시예에 따르면, 상기 게이트 패턴(135)은 차례로 적층된 부유 게이트 패턴(136), 게이트 층간절연막 패턴(137) 및 제어 게이트 패턴(138)으로 이루어진다(도 10a 및 도 10b 참조). 이때, 상기 하부 배선(170)은 상기 제어 게이트 패턴(138)에 전기적으로 연결되고, 상기 부유 게이트 패턴(136)은 전기적으로 부유(float)된다. 즉, 상기 부유 게이트 패턴(136)은 상기 게이트 절연막 패턴(125)에 의해 상기 반도체 패턴(110) 및 상기 반도체 기판(100)으로부터 이격되고, 상기 게이트 층간절연막 패턴(137)에 의해 상기 제어 게이트 패턴(138)으로부터 이격된다. Meanwhile, the transistor structure according to the present invention may constitute cell transistors of a floating-gate type flash memory. According to this embodiment, the gate pattern 135 includes a floating gate pattern 136, a gate interlayer insulating film pattern 137, and a control gate pattern 138 that are sequentially stacked (see FIGS. 10A and 10B). In this case, the lower interconnection 170 is electrically connected to the control gate pattern 138, and the floating gate pattern 136 is electrically floated. That is, the floating gate pattern 136 is spaced apart from the semiconductor pattern 110 and the semiconductor substrate 100 by the gate insulating layer pattern 125, and the control gate pattern by the gate interlayer insulating layer pattern 137. Spaced from 138.

또한, 본 발명에 따른 트랜지스터 구조체는 부유 트랩형(floating-trap type) 플래시 메모리의 셀 트랜지스터들을 구성할 수도 있다. 이 실시예에 따르면, 상기 게이트 절연막 패턴(125)은 실리콘 질화막을 포함하는 절연막일 수 있으며, 바람직하게는 차례로 적층된 실리콘 산화막-실리콘 질화막-실리콘 산화막으로 구성된다. 이러한 플래시 메모리에 적용되는 본 발명의 실시예들은 이후, 도 4 내지 도 10을 참조하여, 보다 상세하게 설명한다. In addition, the transistor structure according to the present invention may constitute cell transistors of a floating-trap type flash memory. According to this embodiment, the gate insulating film pattern 125 may be an insulating film including a silicon nitride film, and is preferably composed of a silicon oxide film-silicon nitride film-silicon oxide film that is sequentially stacked. Embodiments of the present invention applied to such a flash memory will now be described in more detail with reference to FIGS. 4 to 10.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 하부 배선(170) 및 상부 배선(180)의 구조는 변형될 수 있다. 도 3a는 이러한 변형된 실시예에 따른 배선 구조체를 구비하는 반도체 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 도 3b 및 도 3c는 각각 도 3a에 도시된 점선 III-III' 및 IV-IV'을 따라 보여지는 단면을 도시하는 공정 단면도들이다. 이 실시예는 배선 구조를 제외하면 앞서 설명된 실시예와 유사하므로, 아래에서는 앞선 실시예와 중복되는 내용에 대한 설명은 생략한다. According to another embodiment of the present invention, the structure of the lower wiring 170 and the upper wiring 180 may be modified. 3A is a plan view illustrating a semiconductor device having a wired structure according to the modified embodiment. 3B and 3C are process cross-sectional views showing cross sections taken along the dotted lines III-III 'and IV-IV' shown in FIG. 3A, respectively. Since this embodiment is similar to the above-described embodiment except for the wiring structure, a description of overlapping contents with the previous embodiment will be omitted below.

도 3a, 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 한 개의 반도체 패턴(110) 주변에 형성되는 두 개의 게이트 패턴들(135)은 상기 반도체 패턴(110)을 가로지르는 국부 배선(176)에 의해 연결되고(도 3c 참조), 상기 국부 배선(176)은 그 상부에 배치되는 상부 게이트 플러그(178)를 통해 상기 게이트 라인(174)에 접속된다(도 3a 참조). Referring to FIGS. 3A, 3B, and 3C, two gate patterns 135 formed around one semiconductor pattern 110 may be connected by a local wiring 176 crossing the semiconductor pattern 110. (See FIG. 3C), the local wiring 176 is connected to the gate line 174 through an upper gate plug 178 disposed thereon (see FIG. 3A).

이 실시예에 따르면, 상기 국부 배선(176)에 의해 연결된 게이트 패턴들(135)에는 동일한 게이트 전압이 인가되므로, 한 개의 반도체 패턴(110)을 채널 영역으로 이용하는 트랜지스터의 개수는 한 개이다. 하지만, 이 실시예에 따른 트랜지스터의 채널 폭은 앞서 설명한 실시예에 비해 증가한다. According to this embodiment, since the same gate voltage is applied to the gate patterns 135 connected by the local wiring 176, the number of transistors using one semiconductor pattern 110 as a channel region is one. However, the channel width of the transistor according to this embodiment is increased compared to the above-described embodiment.

보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 트랜지스터의 채널 폭은 채널 영역(즉, 상기 반도체 패턴(110))에 접하는 게이트 패턴(135)의 높이(도 2의 H)에 상응한다. 상술한 것처럼, 상기 게이트 패턴들(135)이 상기 국부 배선(176)에 의해 연결될 경우, 상기 채널 영역에 접하는 게이트 패턴(135)의 면적은 앞서 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명한 실시예에 비해 두 배가 된다. 따라서, 이 실시예에 따른 채널 폭은 앞선 실시예에 비해 대략 두 배이다. 이처럼 트랜지스터의 채널 폭이 증가할 경우, 트랜지스터의 전류 전송 능력이 증가될 수 있다. 한편, 트랜지스터의 채널 길이는 소오스 전극과 드레인 전극 사이의 길이로서, 상술한 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 패턴(110) 또는 상기 게이트 패턴(135)의 길이(도 2의 L)에 상응한다. 따라서, 도 1a 및 도 3a에 도시된 실시예들에서, 상기 채널 길이는 동일하다. More specifically, the channel width of the transistor according to the present invention corresponds to the height (H of FIG. 2) of the gate pattern 135 in contact with the channel region (ie, the semiconductor pattern 110). As described above, when the gate patterns 135 are connected by the local wiring 176, an area of the gate pattern 135 in contact with the channel region is lower than that of the embodiment described with reference to FIGS. 1A to 1C. Doubled. Thus, the channel width according to this embodiment is approximately twice that of the previous embodiment. As such, when the channel width of the transistor increases, the current transfer capability of the transistor may increase. Meanwhile, the channel length of the transistor is a length between the source electrode and the drain electrode, and according to the above-described embodiments of the present invention, the length of the semiconductor pattern 110 or the gate pattern 135 (L in FIG. 2) is increased. Corresponds. Thus, in the embodiments shown in FIGS. 1A and 3A, the channel length is the same.

이 실시예에 따르면, 상기 불순물 패턴들(150) 중의 하나는, 앞선 실시예와 동일하게, 상기 상부 배선(180)에 접속되는 반면, 다른 하나의 불순물 패턴(150)은 그 상부에 배치되는 소정의 정보 저장 장치(190)에 연결된다. 상기 정보 저장 장치(190)는, 도 3b에 도시한 것처럼, 하부 전극(192), 상부 전극(196) 및 이들 사이에 개재된 유전막(194)을 구비하는 디램의 셀 커패시터(DRAM cell capacitor)일 수 있다. According to this embodiment, one of the impurity patterns 150 is connected to the upper wiring 180 in the same manner as in the previous embodiment, while the other impurity pattern 150 is disposed above the predetermined impurity pattern 150. Is connected to the information storage device 190 of the. The information storage device 190 is a DRAM cell capacitor having a lower electrode 192, an upper electrode 196, and a dielectric film 194 interposed therebetween, as shown in FIG. 3B. Can be.

본 발명의 변형된 실시예들에 따르면, 상기 정보 저장 장치(190)는 자기램(magnetic random access memory; MRAM), 강유전램(ferroelectric RAM; FeRAM ) 및 상변환램(phase-change RAM; PRAM)에서 정보 저장을 위한 구조로 사용되는 자기터널접합(magnetic tunnel junction; MTJ), 강유전체 커패시터(ferroelectric capacitor) 및 상변환 저항체(phase-change resistor)일 수도 있다. According to modified embodiments of the present invention, the information storage device 190 may include a magnetic random access memory (MRAM), a ferroelectric RAM (FeRAM), and a phase-change RAM (PRAM). It may be a magnetic tunnel junction (MTJ), a ferroelectric capacitor, and a phase-change resistor used as a structure for storing information.

도 4a 내지 도 10a는 본 발명의 일(some) 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들이고, 도 4b 내지 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도들이다. 4A to 10A are plan views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with some embodiments of the present invention, and FIGS. 4B to 10B illustrate a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention. These are perspective views.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 반도체기판(100) 상에 마스크막(210)을 형성한다. 상기 마스크막(210)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막 및 다결정 실리콘막 중에서 선택된 적어도 한가지로 형성할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 마스크막(210)은 차례로 적층된 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이다. 4A and 4B, a mask film 210 is formed on the semiconductor substrate 100. The mask layer 210 may be formed of at least one selected from a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, and a polycrystalline silicon film. According to some embodiments of the present disclosure, the mask layer 210 may be a silicon oxide layer and a silicon nitride layer that are sequentially stacked.

이후, 상기 마스크막(210) 및 상기 반도체기판(100)을 패터닝하여, 예비 활성 패턴(200)을 정의하는 소자분리 트렌치(102)를 형성한다. 상기 예비 활성 패턴(200)은 후속 공정을 통해 트랜지스터들이 형성되는 영역으로, 복수개의 채널 영역들(201), 복수개의 연결 영역들(202) 및 복수개의 게이트 영역들(203)로 구성된다. 상기 채널 영역들(201)은 일 방향(예를 들면, 종 방향)을 따라 배열되고, 상기 연결 영역들(202)은 상기 채널 영역들(201) 사이에 배치되고, 상기 게이트 영역들(203)은 타 방향(예를 들면, 횡 방향)을 따라 상기 채널 영역들(201)의 좌우에 배치된다. 즉, 한 개의 채널 영역의 양측에는 한 쌍의 연결 영역들(202)과 이들에 수직한 한 쌍의 게이트 영역들(203)이 배치된다. Subsequently, the mask layer 210 and the semiconductor substrate 100 are patterned to form an isolation trench 102 defining a preliminary active pattern 200. The preliminary active pattern 200 is a region where transistors are formed through a subsequent process, and includes a plurality of channel regions 201, a plurality of connection regions 202, and a plurality of gate regions 203. The channel regions 201 are arranged along one direction (eg, longitudinal direction), the connection regions 202 are disposed between the channel regions 201, and the gate regions 203 Is disposed on the left and right of the channel regions 201 along the other direction (eg, the transverse direction). That is, a pair of connection regions 202 and a pair of gate regions 203 perpendicular thereto are disposed at both sides of one channel region.

상기 소자분리 트렌치(102)를 형성하는 단계는 이방성 식각의 방법으로 실시하며, 상기 마스크막(210)은 이 식각 공정에서 식각 마스크로 사용된다. 이때, 상기 마스크막(210)은 후속 평탄화 식각 단계들에서 식각정지막(etch stop layer)으로 사용될 수도 있다(도 5b 및 도 8b 참조). 상기 마스크막(210)의 두께는 이러한 식각 마스크 및 식각정지막으로 사용되는 동안 리세스되는 두께를 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 상기 마스크막(210)은 대략 200 내지 3000 Å의 두께로 형성될 수 있다. The device isolation trench 102 may be formed by anisotropic etching, and the mask layer 210 may be used as an etching mask in this etching process. In this case, the mask layer 210 may be used as an etch stop layer in subsequent planar etching steps (see FIGS. 5B and 8B). The thickness of the mask layer 210 may be determined in consideration of the thickness of the mask layer 210 that is recessed while being used as the etching mask and the etch stop layer. According to the present invention, the mask film 210 may be formed to a thickness of approximately 200 to 3000 mm 3.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 예비 활성 패턴(200)이 형성된 결과물 상에 소자분리막을 형성한 후, 상기 마스크막(210)의 상부면이 노출될 때까지 상기 소자분리막을 평탄화 식각한다. 그 결과, 상기 예비 활성 패턴(200)의 둘레에는, 상기 소자분리 트렌치(102)를 채우는 소자분리막 패턴(105)이 형성된다. Referring to FIGS. 5A and 5B, after forming an isolation layer on a resultant material on which the preliminary active pattern 200 is formed, the isolation layer is planarized and etched until the upper surface of the mask layer 210 is exposed. As a result, the device isolation layer pattern 105 filling the device isolation trench 102 is formed around the preliminary active pattern 200.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 소자분리막은 실리콘 산화막을 사용하여 형성하는 것이 바람직한데, 실리콘 질화막, 다결정 실리콘막, 에스오지막(spin-on-glass layer; SOG Layer) 등이 더 사용될 수도 있다. 또한, 상기 이방성 식각 공정에서 발생한 식각 손상을 치유하기 위해, 상기 소자분리막을 형성하기 전에 열산화 공정을 더 실시할 수도 있다. 이러한 열산화 공정에 의해, 상기 소자분리 트렌치(102)의 내벽에는 실리콘 산화막(도시하지 않음)이 형성된다. 이에 더하여, 불순물의 침투에 따른 트랜지스터의 특성 변화를 방지하기 위해, 상기 소자분리막을 형성하기 전에, 확산 방지막(도시하지 않음)을 더 형성할 수도 있다. 상기 확산 방지막은 화학 기상 증착을 통해 형성되는 실리콘 질화막인 것이 바람직하다. According to embodiments of the present invention, the device isolation film is preferably formed using a silicon oxide film, and a silicon nitride film, a polycrystalline silicon film, a spin-on-glass layer (SOG Layer), or the like may be further used. . In addition, in order to cure the etching damage generated in the anisotropic etching process, a thermal oxidation process may be further performed before forming the device isolation layer. By the thermal oxidation process, a silicon oxide film (not shown) is formed on an inner wall of the device isolation trench 102. In addition, a diffusion barrier layer (not shown) may be further formed before the device isolation layer is formed in order to prevent a change in characteristics of the transistor due to infiltration of impurities. The diffusion barrier layer is preferably a silicon nitride film formed through chemical vapor deposition.

한편, 본 발명에 따르면, 트랜지스터의 채널로 사용되는 상기 채널 영역들(201)은 통상적인 평판형 트랜지스터 구조에 비해, 상기 소자분리막(105)과 접하는 면적이 최소화된다. 따라서, 상기 열산화 공정 또는 확산 방지막 형성 공정 등은 선택적으로 생략될 수도 있다. On the other hand, according to the present invention, the area of the channel regions 201 used as the channel of the transistor is in contact with the device isolation layer 105 is minimized, compared to the conventional planar transistor structure. Therefore, the thermal oxidation process, the diffusion barrier film forming process, or the like may optionally be omitted.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 예비 활성 패턴(200) 상에 상기 게이트 영역들(203)을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이후, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 노출된 게이트 영역들(203)에서 상기 마스크막(210) 및 상기 예비 활성 패턴(200)을 식각한다. 그 결과, 상기 포토레지스트 패턴의 아래에는 상기 채널 영역들(201)과 상기 연결 영역들(202)이 교대로 배치되는 활성 패턴(205) 및 상기 마스크막(210)의 식각 결과물인 마스크 패턴(215)이 형성된다. 또한, 상기 활성 패턴(205)과 상기 소자분리막 패턴(105) 사이에는 상기 채널 영역(201)의 측벽을 노출시키는 리세스된 게이트 영역(203')이 형성된다. 이후, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 마스크 패턴(215)의 상부면을 노출시킨다.6A and 6B, a photoresist pattern exposing the gate regions 203 is formed on the preliminary active pattern 200. Thereafter, the mask layer 210 and the preliminary active pattern 200 are etched in the exposed gate regions 203 using the photoresist pattern as an etching mask. As a result, a mask pattern 215 that is an etching result of the active pattern 205 and the mask layer 210 in which the channel regions 201 and the connection regions 202 are alternately disposed below the photoresist pattern. ) Is formed. In addition, a recessed gate region 203 ′ may be formed between the active pattern 205 and the device isolation layer pattern 105 to expose sidewalls of the channel region 201. Thereafter, the photoresist pattern is removed to expose the top surface of the mask pattern 215.

상기 리세스된 게이트 영역(203')의 깊이는 본 발명에 따른 트랜지스터의 채널 폭(channel width, H)을 결정한다. 상기 채널 폭은 전류 전송 능력과 같은 트랜지스터의 전기적 특성에 영향을 주는 공정 파라미터이므로, 큰 것이 바람직하다. 종래 기술에서 설명한 것처럼, 통상적인 평판형 트랜지스터(planar transistor)를 구비하는 반도체 장치의 경우, 상기 채널 폭의 증가는 집적도의 감소를 가져오는 단위 셀 면적의 증가로 이어지기 때문에 제한적이다. 반면, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 채널 폭은 상기 리세스된 게이트 영역(203')에 의해 노출되는 채널 영역(201)의 높이에 해당한다. 따라서, 상기 리세스된 게이트 영역(203')의 깊이를 증가시킴으로써, 셀 면적의 증가없이 상기 트랜지스터의 채널 폭을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 종래 기술에서와 같은 제한을 받지 않는다. The depth of the recessed gate region 203 ′ determines the channel width H of the transistor according to the invention. The channel width is preferably large because it is a process parameter that affects the electrical characteristics of the transistor, such as the current carrying capability. As described in the prior art, in the case of a semiconductor device having a conventional planar transistor, the increase in the channel width is limited because it leads to an increase in the unit cell area resulting in a decrease in the degree of integration. On the other hand, according to embodiments of the present invention, the channel width corresponds to the height of the channel region 201 exposed by the recessed gate region 203 '. Thus, by increasing the depth of the recessed gate region 203 ', the channel width of the transistor can be increased without increasing the cell area. Accordingly, the present invention is not limited as in the prior art.

이후, 상기 리세스된 게이트 영역(203')을 통해 노출되는 반도체기판(100) 상에, 트랜지스터의 게이트 절연막으로 사용되는 게이트 절연막 패턴(125)을 형성 한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 게이트 절연막 패턴(125)은 열산화 공정을 통해 형성되는 실리콘 산화막일 수 있다. 이 경우, 상기 게이트 절연막 패턴(125)은 상기 활성 패턴(205)의 노출되는 측벽(즉, 상기 채널 영역들(201)의 측면) 및 상기 리세스된 게이트 영역(203')의 바닥면에 형성된다. 한편, 상기 리세스된 게이트 영역(203')을 형성하기 위한 식각 공정에서 발생된 식각 손상은 상기 열산화 공정에 의해, 치유될 수 있다. Subsequently, a gate insulating layer pattern 125 used as a gate insulating layer of the transistor is formed on the semiconductor substrate 100 exposed through the recessed gate region 203 ′. According to an embodiment of the present invention, the gate insulating layer pattern 125 may be a silicon oxide layer formed through a thermal oxidation process. In this case, the gate insulating layer pattern 125 is formed on the exposed sidewall of the active pattern 205 (ie, the side surfaces of the channel regions 201) and the bottom surface of the recessed gate region 203 ′. do. Meanwhile, the etching damage generated in the etching process for forming the recessed gate region 203 'may be cured by the thermal oxidation process.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 게이트 절연막 패턴(125)이 형성된 결과물 상에 게이트 도전막(130)을 형성한다. 상기 게이트 도전막(130)은 다결정 실리콘, 구리, 알루미늄, 텅스텐, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐 질화막, 탄탈륨 질화막, 티타늄 질화막, 텅스텐 실리사이드 및 코발트 실리사이드 중에서 선택된 적어도 한가지 물질로 형성될 수 있으며, 이를 형성하는 방법으로는 화학 기상 증착 기술이 사용될 수 있다. 상기 게이트 도전막(130)을 구리로 형성하는 경우에는, 전기 도금(electroplating) 기술이 사용될 수 있다. Referring to FIGS. 7A and 7B, a gate conductive layer 130 is formed on a resultant product on which the gate insulating layer pattern 125 is formed. The gate conductive layer 130 may be formed of at least one material selected from polycrystalline silicon, copper, aluminum, tungsten, tantalum, titanium, tungsten nitride, tantalum nitride, titanium nitride, tungsten silicide and cobalt silicide, and a method of forming the gate conductive layer 130 Chemical vapor deposition techniques may be used. When the gate conductive layer 130 is formed of copper, an electroplating technique may be used.

플래시 메모리의 제조 방법에 대한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 게이트 도전막(130)은 차례로 적층된 부유 게이트 도전막(131), 게이트 층간절연막(132) 및 제어 게이트 도전막(133)으로 이루어질 수 있다. 상기 부유 게이트 도전막(131) 및 제어 게이트 도전막(133)은 다결정 실리콘으로 형성되고, 상기 게이트 층간절연막(132)은 실리콘 질화막을 포함하는 절연막으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 게이트 층간절연막(132)은 차례로 적층된 실리콘 산화막-실리콘 질화막-실리콘 산화막으로 형성된다. According to the exemplary embodiment of the present invention, the gate conductive layer 130 may include a floating gate conductive layer 131, a gate interlayer insulating layer 132, and a control gate conductive layer 133 that are sequentially stacked. Can be done. The floating gate conductive layer 131 and the control gate conductive layer 133 may be formed of polycrystalline silicon, and the gate interlayer insulating layer 132 may be formed of an insulating layer including a silicon nitride layer. Preferably, the gate interlayer insulating film 132 is formed of a silicon oxide film-silicon nitride film-silicon oxide film sequentially stacked.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 마스크 패턴(215) 및 상기 소자분리막 패턴(105)이 노출될 때까지 상기 게이트 도전막(130)을 평탄화 식각하여, 상기 리세스된 게이트 영역들(203')을 채우는 게이트 패턴들(135)을 형성한다. 8A and 8B, the gate conductive layer 130 is planarized and etched until the mask pattern 215 and the device isolation layer pattern 105 are exposed, and thus the recessed gate regions 203 ′ are formed. ) To form gate patterns 135.

본 발명에 따르면, 상기 채널 영역(201)에 대한 식각 손상을 방지하기 위해, 상기 평탄화 식각은 상기 마스크 패턴(215)이 제거되지 않는 한도 내에서 실시한다. 바람직하게는 상기 평탄화 식각은 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP) 기술을 사용하여 실시된다. According to the present invention, the planarization etching is performed to the extent that the mask pattern 215 is not removed in order to prevent etching damage to the channel region 201. Preferably the planarization etch is carried out using chemical mechanical polishing (CMP) technology.

상기 게이트 패턴들(135)은 차례로 적층된 부유 게이트 패턴(136), 게이트 층간절연막 패턴(137) 및 제어 게이트 패턴(138)으로 구성된다. 상기 게이트 층간절연막 패턴(137)은 상기 제어 게이트 패턴(138)의 측면 및 하부면에 접하도록 형성되고, 상기 부유 게이트 패턴(136)은 상기 게이트 층간절연막 패턴(137)의 외측면 및 하부면에 접촉하도록 형성된다. 상기 부유 게이트 패턴(136)은 상기 소자분리막 패턴(105) 및 상기 게이트 절연막 패턴(125)에 의해 둘러싸인다. 상기 게이트 절연막 패턴(125)은 상기 부유 게이트 패턴(136)과 상기 채널 영역(201) 사이에 그리고 상기 부유 게이트 패턴(136)과 상기 반도체기판(100) 사이에 개재된다. The gate patterns 135 include a floating gate pattern 136, a gate interlayer insulating layer pattern 137, and a control gate pattern 138 that are sequentially stacked. The gate interlayer insulating layer pattern 137 is formed to contact the side and bottom surfaces of the control gate pattern 138, and the floating gate pattern 136 is formed on the outer and lower surfaces of the gate interlayer insulating layer pattern 137. It is formed to be in contact. The floating gate pattern 136 is surrounded by the device isolation layer pattern 105 and the gate insulating layer pattern 125. The gate insulating layer pattern 125 is interposed between the floating gate pattern 136 and the channel region 201 and between the floating gate pattern 136 and the semiconductor substrate 100.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 게이트 패턴들(135)이 형성된 결과물 상에 하부 층간절연막(도 1b 및 도 1c의 162 참조)을 형성한 후, 이를 패터닝하여 상기 게이트 패턴들(135)의 상부면을 노출시키는 게이트 콘택홀들을 형성한다. 이어서, 상기 게이트 콘택홀들을 통해 상기 게이트 패턴들(135)에 접속하는 하부 배선들(170)을 형성한다. 9A and 9B, a lower interlayer insulating film (see 162 of FIGS. 1B and 1C) is formed on a resultant product on which the gate patterns 135 are formed, and then patterned to form the lower interlayer insulating layer 135. Gate contact holes are formed to expose the top surface. Subsequently, lower interconnections 170 may be formed to connect the gate patterns 135 through the gate contact holes.

한편, 반도체 장치의 소모 전력 감소 및 동작 속도의 증가를 위해, 상기 하부 배선들(170)은 금속성 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 하부 배선들(170)은 알루미늄, 구리 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 한가지 물질로 형성될 수 있다. Meanwhile, in order to reduce power consumption and increase an operating speed of the semiconductor device, the lower interconnections 170 may be formed of a metallic material. For example, the lower interconnections 170 may be formed of at least one material selected from aluminum, copper, and tungsten.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 배선(170)은 상기 게이트 콘택홀을 채우는 게이트 플러그들(172) 및 상기 게이트 플러그들(172)을 연결하는 게이트 라인들(174)로 구성된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 하부 층간절연막의 두께가 얇을 경우, 상기 하부 배선(170)은 와이어링 공정(wiring process)을 통해 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 게이트 플러그들(172) 및 상기 게이트 라인들(174)은 일체를 이루면서 동시에 형성된다. According to an exemplary embodiment, the lower interconnection 170 may include gate plugs 172 filling the gate contact hole and gate lines 174 connecting the gate plugs 172. According to another embodiment of the present invention, when the thickness of the lower interlayer insulating film is thin, the lower wiring 170 may be formed through a wiring process. In this case, the gate plugs 172 and the gate lines 174 are integrally formed at the same time.

상술한 플래시 메모리에 관한 실시예에 따르면, 상기 하부 배선(170)(특히, 상기 게이트 플러그들(172))은 상기 제어 게이트 패턴(138)에 접속된다. 반면, 상기 부유 게이트 패턴(136)은 상기 소자분리막 패턴(105), 게이트 절연막 패턴(125) 및 하부 층간절연막에 의해 전기적으로 고립된다. According to the above-described embodiment of the flash memory, the lower wiring 170 (particularly, the gate plugs 172) is connected to the control gate pattern 138. On the other hand, the floating gate pattern 136 is electrically isolated by the device isolation layer pattern 105, the gate insulation layer pattern 125, and the lower interlayer insulation layer.

또한, 상기 활성 패턴(205)의 양측에 배치되는 게이트 패턴들(135)은 서로 다른 하부 배선들(170)에 의해 연결된다. 즉, 상기 활성 패턴(205)의 일측에 배치되는 게이트 패턴들(135)을 연결하는 하부 배선(170)은 상기 활성 패턴(205)의 타측에 배치되는 게이트 패턴들(135)을 연결하는 하부 배선(170)과 전기적으로 분리된다. 이 경우, 상기 하부 배선들(170)은, 도 9b에 도시한 것처럼, 상기 게이트 패턴들(135) 사이에 개재되는 상기 소자분리막 패턴(105)의 상부에 배치되며, 상기 마스크 패턴(215)에 평행한 방향을 갖는다. In addition, the gate patterns 135 disposed on both sides of the active pattern 205 are connected by different lower interconnections 170. That is, the lower wiring 170 connecting the gate patterns 135 disposed on one side of the active pattern 205 has a lower wiring connecting the gate patterns 135 disposed on the other side of the active pattern 205. And electrically separated from 170. In this case, as shown in FIG. 9B, the lower interconnections 170 are disposed on the device isolation layer pattern 105 interposed between the gate patterns 135 and disposed on the mask pattern 215. Have parallel directions.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 하부 배선들(170)이 형성된 결과물 상에 상부 층간절연막(도 1b 및 도 1c의 164)을 형성한 후, 이를 패터닝하여 상기 연결 영역(202)을 노출시키는 소오스/드레인 콘택홀들(도 11의 168)을 형성한다. 이어서, 상기 소오스/드레인 콘택홀들(168)을 통해 노출되는 상기 연결 영역들(202)에 소오스/드레인 전극(도 11의 150)을 형성한다. 10A and 10B, an upper interlayer insulating film 164 of FIGS. 1B and 1C is formed on a resultant product on which the lower interconnections 170 are formed, and then patterned to expose the connection region 202. Source / drain contact holes (168 of FIG. 11) are formed. Subsequently, a source / drain electrode 150 of FIG. 11 is formed in the connection regions 202 exposed through the source / drain contact holes 168.

상기 소오스/드레인 전극(150)은 상기 채널 영역(201)과 다른 도전형의 불순물들(impurities)을 고농도로 함유하는 불순물 영역(doped region)인 것이 바람직하다. 상기 불순물 영역들(150)은 상기 소오스/드레인 콘택홀들(168)을 갖는 상기 상부 층간절연막(164)을 이온 주입 마스크로 사용하는 이온 주입 공정을 통해 형성될 수 있다. The source / drain electrode 150 may be a doped region containing a high concentration of impurities of a conductivity type different from the channel region 201. The impurity regions 150 may be formed through an ion implantation process using the upper interlayer insulating layer 164 having the source / drain contact holes 168 as an ion implantation mask.

이후, 상기 소오스/드레인 전극(150)에 접속하는 상부 배선들(180)을 형성한다. 상기 상부 배선들(180) 역시 낮은 비저항을 갖는 금속성 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부 배선들(180)은 상기 소오스/드레인 콘택홀(168)들을 채우는 콘택 플러그들(182) 및 상기 콘택 플러그들(182)을 연결하는 소오스/드레인 라인들(184)로 구성된다. Thereafter, upper interconnections 180 are formed to connect the source / drain electrodes 150. The upper interconnections 180 may also be formed of a metallic material having a low specific resistance. According to an embodiment of the present disclosure, the upper interconnections 180 may include contact plugs 182 filling the source / drain contact holes 168 and source / drain lines connecting the contact plugs 182. 184.

도 11은 본 발명의 변형된 실시예에 따른 소오스/드레인 전극(150)의 형성 방법을 설명하기 위한 공정 단면도로서, 도 10b의 점선 V-V'을 따라 보여지는 단면을 도시한다. FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a source / drain electrode 150 according to a modified embodiment of the present invention, and illustrates a cross section taken along the dashed line V-V ′ of FIG. 10B.

도 11을 참조하면, 상기 소오스/드레인 전극(150)을 형성하는 단계는 상기 연결 영역들(202)에 소정 깊이의 콘택홀들을 형성한 후, 상기 콘택홀들을 통해 노출되는 상기 연결 영역들(202)의 내측벽에 불순물들을 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 콘택홀들은 상기 상부 층간절연막(164)을 식각 마스크로 사용하여, 상기 소오스/드레인 콘택홀들(168)을 통해 노출되는 상기 연결 영역들(202)을 이방성 식각함으로써 형성된다. Referring to FIG. 11, the forming of the source / drain electrode 150 may include forming contact holes having a predetermined depth in the connection regions 202 and then exposing the connection regions 202 exposed through the contact holes. Injecting impurities into the inner wall of the) may be further included. The contact holes are formed by anisotropically etching the connection regions 202 exposed through the source / drain contact holes 168 using the upper interlayer insulating layer 164 as an etching mask.

이 실시예에 따르면, 상기 불순물을 주입하는 단계는 이온 주입 공정 또는 확산 공정 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 불순물을 주입하는 단계는 불순물의 농도가 높은 다결정 실리콘 플러그(highly doped polysilicon plug)로 상기 콘택홀들을 채우는 단계를 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 다결정 실리콘 플러그에 함유된 불순물들은 확산되어, 상기 소오스/드레인 전극(150)으로 사용되는 불순물 영역을 형성한다. 이러한 다결정 실리콘 플러그는, 도시된 것처럼, 상기 상부 배선(180)을 구성하는 상기 콘택 플러그(182)를 대신할 수 있다. According to this embodiment, the implanting of impurities may use an ion implantation process or a diffusion process. Preferably, injecting the impurities may include filling the contact holes with a highly doped polysilicon plug having a high concentration of impurities. In this case, impurities contained in the polycrystalline silicon plug are diffused to form an impurity region used as the source / drain electrode 150. Such a polycrystalline silicon plug may replace the contact plug 182 constituting the upper interconnection 180, as shown.

도 12는 본 발명의 또다른 변형된 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도이다. 보다 구체적으로는, 이 실시예는 부유 트랩형 플래시 메모리의 제조 방법에 적용될 수 있다.12 is a perspective view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with another modified embodiment of the present invention. More specifically, this embodiment can be applied to the manufacturing method of the floating trap type flash memory.

도 12를 참조하면, 도 6a 및 도 6b에서 설명한 게이트 절연막 패턴(125)을 형성하는 단계는 화학 기상 증착 기술을 사용하여 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 게이트 절연막 패턴(125)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 고유전막들 중에서 선택된 적어도 한가지로 형성될 수 있다. 또한, 상기 채널 영역(201)의 식각 손상을 치유하기 위한 열처리 공정이 더 실시될 수도 있다.Referring to FIG. 12, the forming of the gate insulating layer pattern 125 described with reference to FIGS. 6A and 6B may be formed using a chemical vapor deposition technique. In this case, the gate insulating layer pattern 125 may be formed of at least one selected from a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a high dielectric layer. In addition, a heat treatment process may be further performed to heal the etching damage of the channel region 201.

부유 트랩형 플래시 메모리에 관한 실시예에 따르면, 상기 게이트 절연막 패턴(125)은 차례로 적층된 실리콘 산화막-실리콘 질화막-실리콘 산화막으로 이루어질 수 있다. 이 실시예에서, 상기 실리콘 질화막은 트랩 사이트들이 풍부하기 때문에, 정보 저장을 위한 구조물로 이용될 수 있다. According to the exemplary embodiment of the floating trap type flash memory, the gate insulating layer pattern 125 may be formed of a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a silicon oxide layer that are sequentially stacked. In this embodiment, since the silicon nitride film is rich in trap sites, it can be used as a structure for storing information.

한편, 화학 기상 증착 기술을 사용하여 형성되는 물질막은 결과물(resultant structure)의 전면에 형성되기 때문에, 상기 게이트 절연막 패턴(125)은 상기 소자분리막 패턴(105)과 상기 게이트 패턴(135) 사이 및 상기 마스크 패턴(215)과 상기 게이트 패턴(135) 사이에도 형성될 수 있다. On the other hand, since the material film formed using the chemical vapor deposition technique is formed on the entire surface of the resultant structure, the gate insulating film pattern 125 is between the device isolation film pattern 105 and the gate pattern 135 and the It may also be formed between the mask pattern 215 and the gate pattern 135.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 셀 어레이는 도시하는 회로도이다. 13 is a circuit diagram illustrating a cell array of a flash memory according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 셀 트랜지스터들의 소오스/드레인 전극들은 복수개의 비트라인들(BL1, BL2, BL3, BL4, BL5)에 의해 연결된다. 상기 비트라인들(BL1, BL2, BL3, BL4, BL5)은 복수개의 워드 라인들(WL1, WL2, WL3, WL4)을 가로지르면서 배치된다. 상기 워드 라인들(WL1, WL2, WL3, WL4)은 셀 트랜지스터의 게이트 전극들을 연결한다. Referring to FIG. 13, source / drain electrodes of the cell transistors are connected by a plurality of bit lines BL1, BL2, BL3, BL4, and BL5. The bit lines BL1, BL2, BL3, BL4, BL5 are disposed to cross the plurality of word lines WL1, WL2, WL3, and WL4. The word lines WL1, WL2, WL3, and WL4 connect gate electrodes of a cell transistor.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 플래시 메모리의 셀 트랜지스터는 핫 캐리어 인젝션(Hot Carrier Injection)이 이용하여 프로그램(program)되고, 에프엔 터널링(Fowler Nordheim tunneling; FN tunneling)이 이용하여 이레이즈(erase)된다. 보다 구체적으로, 제 2 워드 라인(WL2), 제 2 비트 라인(BL2) 및 제 3 비트 라인(BL3)에 의해 선택되는 소정의 셀 트랜지스터(A)를 고려하면, 프로그램 동작을 위 해 선택된 워드라인(WL2)에는 프로그램 전압(VPGM)을 인가하고 선택되지 않은 워드라인들(WL1, WL3, WL4)에는 접지 전압을 인가한다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 비트 라인들(BL1, BL2)에는 접지 전압을 인가하고, 상기 제 3 내지 제 5 비트 라인들(BL3, BL4, BL5)에는 드레인 전압(VD)을 인가한다. 이때, 상기 프로그램 전압(VPGM)은 대략 12 볼트이고, 상기 드레인 전압(VD)은 대략 5 볼트인 것이 바람직하다. According to an embodiment of the present invention, a cell transistor of a flash memory is programmed using Hot Carrier Injection and erased using Fowler Nordheim tunneling (FN tunneling). do. More specifically, considering the predetermined cell transistor A selected by the second word line WL2, the second bit line BL2, and the third bit line BL3, the word line selected for the program operation is selected. The program voltage V PGM is applied to WL2, and a ground voltage is applied to the unselected word lines WL1, WL3, and WL4. In this case, a ground voltage is applied to the first and second bit lines BL1 and BL2, and a drain voltage V D is applied to the third to fifth bit lines BL3, BL4, and BL5. In this case, the program voltage V PGM is approximately 12 volts, and the drain voltage V D is approximately 5 volts.

이 실시예에서, 이레이즈 동작을 위해서는, 상기 선택된 워드라인(WL2)에는 접지 전압을 인가하고 기판(Bulk)에는 소거 전압(VERASE)을 인가하고, 비트 라인들(BL1, BL2, BL3, BL4, BL5)은 전기적으로 고립(float)시킨다. 이때, 선택되지 않은 워드라인들(WL1, WL3, WL4)에는 상기 소거 전압(VERASE)을 인가함으로써, 선택되지 않은 셀들의 소거를 방지할 수 있다. 상기 소거 전압(VERASE)은 대략 15 내지 20 볼트일 수 있다. In this embodiment, for an erase operation, a ground voltage is applied to the selected word line WL2, an erase voltage V ERASE is applied to the substrate bulk, and bit lines BL1, BL2, BL3, and BL4 are applied. , BL5) electrically floats. In this case, the erase voltage V ERASE may be applied to the unselected word lines WL1, WL3, and WL4, thereby preventing erasing of unselected cells. The erase voltage V ERASE may be approximately 15 to 20 volts.

또한, 읽기 동작을 위해서는, 통상적인 플래시 메모리의 경우와 같이, 선택된 워드라인에 읽기 전압(VREAD)을 인가하고, 소오스 및 드레인 전극에 해당하는 비트라인들(BL2, BL3)에 각각 접지 전압 및 드레인 전압(VD)을 인가한다. 상기 읽기 전압(VREAD)은 대략 1 내지 3 볼트이고, 상기 드레인 전압(VD)은 대략 0.1 내지 1 볼트일 수 있다. In addition, for a read operation, as in a conventional flash memory, a read voltage V READ is applied to a selected word line, and ground voltages and bit lines BL2 and BL3 corresponding to the source and drain electrodes are respectively applied. The drain voltage V D is applied. The read voltage V READ may be about 1 to 3 volts, and the drain voltage V D may be about 0.1 to 1 volt.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 플래시 메모리의 셀 트랜지스터는 에프엔 터널링(FN tunneling)이 이용하여 프로그램될 수 있다. 이 경우, 상기 선택된 워드라인(WL2)에는 프로그램 전압(VPGM)을 인가하고 상기 제 2 비트 및 제 3 비트라인들(BL2, BL3) 및 상기 기판(Bulk)에는 접지 전압을 인가한다. 이때, 상기 선택되지 않은 셀 트랜지스터들이 상기 선택된 워드라인(WL2)에 인가되는 프로그램 전압(VPGM) 의해 프로그램되는 것을 방지하기 위해, 선택되지 않은 셀 트랜지스터들에 접속하는 비트라인들(BL1, BL4, BL5)에는 소정의 드레인 전압(VD)이 인가된다. 상기 소거 전압(VERASE)은 대략 15 내지 20 볼트일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the cell transistor of the flash memory may be programmed using FN tunneling. In this case, a program voltage V PGM is applied to the selected word line WL2, and a ground voltage is applied to the second and third bit lines BL2 and BL3 and the substrate bulk. In this case, in order to prevent the unselected cell transistors from being programmed by the program voltage V PGM applied to the selected word line WL2, the bit lines BL1, BL4, A predetermined drain voltage V D is applied to BL5. The erase voltage V ERASE may be approximately 15 to 20 volts.

상술한 플래시 메모리의 셀 트랜지스터의 동작 방법 및 동작 조건은 트랜지스터 구조체의 구조 및 배선 구조들의 특징을 고려하여 다양하게 변형될 수 있다.The operation method and operating conditions of the cell transistor of the flash memory described above may be variously modified in consideration of the structure of the transistor structure and the characteristics of the wiring structures.

도 14a 내지 도 14d는 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들로서, 도 1a의 점선 II-II'을 따라 보여지는 단면을 도시한다. 이 실시예는 상기 게이트 절연막 패턴(125)을 형성하는 또다른 방법에 관한 것으로, 상기 리세스된 게이트 영역(203')을 형성하기까지의 공정은 앞서 설명한 실시예들과 동일하다. 또한, 상기 게이트 도전막(130)을 형성하는 공정 및 그 후속 공정들에 대해서도, 앞서 설명된 실시예들은 이 실시예에 동일하게 적용될 수 있다. 아래의 설명에서는, 간략함을 위해, 앞서 설명된 실시예들과 중복되는 내용은 생략된다. 14A through 14D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a flash memory according to an embodiment of the present invention, and show a cross-sectional view taken along the dotted line II-II ′ of FIG. 1A. This embodiment relates to another method of forming the gate insulating layer pattern 125, and the process up to forming the recessed gate region 203 'is the same as the above-described embodiments. In addition, with respect to the process of forming the gate conductive layer 130 and subsequent processes, the above-described embodiments may be equally applied to this embodiment. In the following description, for the sake of brevity, the overlapping contents with the above-described embodiments will be omitted.

도 14a를 참조하면, 상기 리세스된 게이트 영역(203')을 형성한 후(도 6a 및 도 6b 참조), 상기 리세스된 게이트 영역(203')을 통해 노출된 반도체기판(100)에 하부 불순물 영역(310)을 형성한다. 구체적으로, 상기 하부 불순물 영역(310)은 상기 리세스된 게이트 영역(203')의 하부면에 형성되며, 상기 반도체기판(100)과 같은 도전형을 갖는다. 이에 따라, 상기 하부 불순물 영역(310)이 형성된 반도체기판(100)은 상기 채널 영역(201)에 비해 더 높은 문턱 전압을 갖는다. Referring to FIG. 14A, after forming the recessed gate region 203 ′ (see FIGS. 6A and 6B), a lower portion of the semiconductor substrate 100 exposed through the recessed gate region 203 ′ is formed. The impurity region 310 is formed. In detail, the lower impurity region 310 is formed on the bottom surface of the recessed gate region 203 ′ and has the same conductivity type as that of the semiconductor substrate 100. Accordingly, the semiconductor substrate 100 on which the lower impurity region 310 is formed has a higher threshold voltage than the channel region 201.

이러한 문턱 전압의 차이에 의해, 이 실시예에 따른 트랜지스터의 채널은 상기 채널 영역(201)으로 한정(confine)된다. 즉, 트랜지스터의 게이트 전극(즉, 상기 게이트 패턴(135))에 인가되는 게이트 전압이 상기 채널 영역(201)의 문턱 전압과 상기 하부 불순물 영역(310)의 문턱 전압 사이의 값을 가질 경우, 상기 리세스된 게이트 영역(203') 아래의 반도체기판(100)-즉, 상기 하부 불순물 영역(310)-에는 (전하가 흐를 수 있는 전기적 통로인) 채널이 형성되지 않는다. 이처럼, 채널로 사용되는 영역의 한정은 트랜지스터의 턴온 전류의 변동을 줄이기 때문에, 트랜지스터의 읽기 동작 특성은 개선될 수 있다. Due to this difference in threshold voltage, the channel of the transistor according to this embodiment is confined to the channel region 201. That is, when the gate voltage applied to the gate electrode (ie, the gate pattern 135) of the transistor has a value between the threshold voltage of the channel region 201 and the threshold voltage of the lower impurity region 310, the No channel (that is, an electrical passage through which charge can flow) is formed in the semiconductor substrate 100 under the recessed gate region 203 ', that is, the lower impurity region 310. As such, since the limitation of the area used as the channel reduces the variation in the turn-on current of the transistor, the read operation characteristic of the transistor can be improved.

상기 하부 불순물 영역(310)을 형성하는 단계는 소정의 제 1 이온 주입 공정(300)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 리세스된 게이트 영역(203') 형성을 위한 식각 공정에서 식각 마스크로 사용된 상기 포토레지스트 패턴은 상기 제 1 이온 주입 공정(300)에서 이온 마스크로 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 포토레지스트 패턴을 제거한 후, 상기 소자분리막 패턴(105) 및 상기 마스크 패턴(215)을 상기 이온 마스크로 사용할 수도 있다. The forming of the lower impurity region 310 may include a predetermined first ion implantation process 300. In this case, the photoresist pattern used as an etch mask in an etching process for forming the recessed gate region 203 ′ may be used as an ion mask in the first ion implantation process 300. According to another embodiment of the present invention, after removing the photoresist pattern, the device isolation layer pattern 105 and the mask pattern 215 may be used as the ion mask.

도 14b를 참조하면, 상기 하부 불순물 영역들(310)이 형성된 결과물에 대해 열산화 공정을 실시하여, 상기 채널 영역(201)의 측벽 및 상기 하부 불순물 영역 (310)의 상부면에 예비 게이트 절연막(122)을 형성한다. Referring to FIG. 14B, a thermal oxidation process is performed on a resultant product in which the lower impurity regions 310 are formed, and thus a preliminary gate insulating layer is formed on the sidewall of the channel region 201 and the upper surface of the lower impurity region 310. 122).

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 예비 게이트 절연막(122)은 화학 기상 증착 기술을 사용하여 형성되는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 고유전막들 중의 한가지일 수 있다. 도 12와 연관지어 설명된 방법은 이 실시예에 동일하게 적용될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the preliminary gate insulating layer 122 may be one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a high dielectric film formed using a chemical vapor deposition technique. The method described in connection with FIG. 12 is equally applicable to this embodiment.

본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 상기 예비 게이트 절연막(122)을 형성한 후, 상기 하부 불순물 영역(310)을 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 예비 게이트 절연막(122)은 상기 제 1 이온 주입 공정(300)에서 이온 채널링(ion channelling)이 발생하는 문제를 감소시킨다. According to another embodiment of the present invention, after forming the preliminary gate insulating layer 122, the lower impurity region 310 may be formed. In this case, the preliminary gate insulating layer 122 reduces the problem that ion channeling occurs in the first ion implantation process 300.

도 14c를 참조하면, 상기 예비 게이트 절연막(122)이 형성된 결과물 상에, 상기 예비 게이트 절연막(122)의 상부면 일부를 노출시키는 개구부들(328)을 갖는 포토레지스트 패턴(325)을 형성한다. 바람직하게는, 상기 개구부(328)는 상기 리세스된 게이트 영역(203')의 중앙에서 상기 예비 게이트 절연막(122)의 상부면을 노출시킨다. 이어서, 상기 포토레지스트 패턴(325)을 이온 주입 마스크로 사용하는 제 2 이온 주입 공정(320)을 실시한다. 이에 따라, 상기 개구부(328) 아래의 반도체기판(100)에는 터널 불순물 영역(320)이 형성된다. 이때, 상기 터널 불순물 영역(320)은 상기 반도체기판(100) 및 상기 하부 불순물 영역(310)과 다른 도전형일 수 있다. 또한, 상기 터널 불순물 영역(320)은 상기 하부 불순물 영역(310)보다 높은 불순물 농도를 갖는다. Referring to FIG. 14C, a photoresist pattern 325 having openings 328 exposing a portion of an upper surface of the preliminary gate insulating layer 122 is formed on a resultant on which the preliminary gate insulating layer 122 is formed. Preferably, the opening 328 exposes an upper surface of the preliminary gate insulating layer 122 at the center of the recessed gate region 203 ′. Next, a second ion implantation process 320 using the photoresist pattern 325 as an ion implantation mask is performed. Accordingly, the tunnel impurity region 320 is formed in the semiconductor substrate 100 under the opening 328. In this case, the tunnel impurity region 320 may have a different conductivity type from the semiconductor substrate 100 and the lower impurity region 310. In addition, the tunnel impurity region 320 has a higher impurity concentration than the lower impurity region 310.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 소정의 스페이서(325')가 상기 포토 레지스트 패턴(325)을 대신할 수 있다(도 15 참조). 상기 스페이서(325')를 형성하는 단계는 상기 예비 게이트 절연막(122)이 형성된 결과물 상에 스페이서막을 형성한 후, 상기 스페이서막을 이방성 식각하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 스페이서막은 상기 예비 게이트 절연막(122) 및 상기 소자분리막 패턴(105)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 스페이서막은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화질화막일 수 있다. 또한, 상기 스페이서막을 이방성 식각하는 단계는 상기 리세스된 게이트 영역(203')의 바닥에서 상기 예비 게이트 절연막(122)이 노출될 때까지 실시하며, 그 결과로서 상기 개구부(328)를 갖는 스페이서(325')가 형성된다. Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, a predetermined spacer 325 ′ may replace the photoresist pattern 325 (see FIG. 15). The forming of the spacer 325 ′ may include forming an spacer layer on a resultant product on which the preliminary gate insulating layer 122 is formed, and then anisotropically etching the spacer layer. In this case, the spacer layer may be formed of a material having an etch selectivity with respect to the preliminary gate insulating layer 122 and the device isolation layer pattern 105. For example, the spacer layer may be a silicon nitride layer or a silicon oxynitride layer. In addition, the anisotropic etching of the spacer layer may be performed until the preliminary gate insulating layer 122 is exposed at the bottom of the recessed gate region 203 ′. As a result, a spacer having the opening 328 may be formed. 325 ') is formed.

도 14d를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(325) 또는 상기 스페이서(325')를 식각 마스크로 사용하여, 상기 예비 게이트 절연막(122)을 식각한다. 이에 따라, 상기 반도체기판(100)의 상부면(보다 구체적으로는, 상기 터널 불순물 영역(320)의 상부면)을 노출시키는 터널 영역이 형성된다. Referring to FIG. 14D, the preliminary gate insulating layer 122 is etched using the photoresist pattern 325 or the spacer 325 ′ as an etching mask. As a result, a tunnel region is formed to expose the upper surface of the semiconductor substrate 100 (more specifically, the upper surface of the tunnel impurity region 320).

이후, 상기 포토레지스트 패턴(325) 또는 상기 스페이서(325')를 제거한 후, 상기 터널 영역에 터널 절연막(128)을 형성한다. 상기 터널 절연막(128)을 형성하는 단계는 열산화 공정을 포함하며, 이 경우 상기 예비 게이트 절연막(122)에 의해 덮혀진 상기 채널 영역(201) 및 상기 반도체기판(100) 역시 산화된다. 그 결과, 도시된 것처럼, 상기 예비 게이트 절연막(122)의 두께는 증가하여, 상기 게이트 절연막 패턴(125)을 형성한다. 이렇게 형성된 게이트 절연막 패턴(125)은 상기 터널 절연막(128)에 비해 두꺼운 두께를 갖는다. Thereafter, after removing the photoresist pattern 325 or the spacer 325 ′, a tunnel insulating layer 128 is formed in the tunnel region. Forming the tunnel insulating layer 128 includes a thermal oxidation process, in which case the channel region 201 and the semiconductor substrate 100 covered by the preliminary gate insulating layer 122 are also oxidized. As a result, as shown, the thickness of the preliminary gate insulating layer 122 is increased to form the gate insulating layer pattern 125. The gate insulating layer pattern 125 thus formed has a thickness thicker than that of the tunnel insulating layer 128.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 터널 절연막(128)은 화학 기상 증착 기술을 사용하여 형성되는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 고유전막들 중의 한가지일 수 있다. 앞서와 마찬가지로, 도 12와 연관지어 설명된 방법은 이 실시예에 동일하게 적용될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the tunnel insulating layer 128 may be one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a high dielectric film formed using a chemical vapor deposition technique. As before, the method described in connection with FIG. 12 is equally applicable to this embodiment.

이후, 상기 터널 절연막(128) 및 상기 게이트 절연막 패턴(125)이 형성된 결과물 상에, 상기 리세스된 게이트 영역(203')을 채우는 게이트 도전막(130)을 형성한다. 상기 게이트 도전막(130)을 형성하는 단계 및 그 후속 단계들에 대해서는, 플래시 메모리 장치와 관련지어서 설명된 실시예들이 동일하게 적용될 수 있다(도 4 내지 도 11 참조). Subsequently, a gate conductive layer 130 filling the recessed gate region 203 ′ is formed on the tunnel formed layer 128 and the gate insulating layer pattern 125. For the forming of the gate conductive layer 130 and subsequent steps, the embodiments described in connection with the flash memory device may be applied in the same manner (see FIGS. 4 to 11).

도 14a 내지 도 14d 및 도 15를 참조하여 설명된 실시예들에 따르면, 상기 채널 영역(201)과 상기 게이트 패턴(135) 사이에는 상기 게이트 절연막 패턴(125)이 개재되고, 상기 터널 불순물 영역(320)과 상기 게이트 패턴(135) 사이에는 상기 터널 절연막(128)이 개재된다. 이때, 상기 터널 절연막(128)은 상술한 것처럼 상기 게이트 절연막 패턴(125)보다 얇기 때문에, 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치는 효율적인 쓰기 동작이 가능하다. 왜냐하면, 잘 알려진 것처럼, 에프엔 터널링(Fowler-Nordheim tunnelling)이 일어날 확률은 유전막의 두께가 감소할수록 증가하기 때문이다. 이 실시예에 따르면, 플래시 메모리의 셀 트랜지스터는 핫 캐리어 인젝션(Hot Carrier Injection)이 이용하여 프로그램(program)되고, 에프엔 터널링(Fowler Nordheim tunneling; FN tunneling)이 이용하여 이레이즈(erase)된다. 상기 이레이즈 동작은 상기 반도체기판(100)과 상기 제어 게이트 패턴(138) 사이의 전압 차이를 이용하는 것이 바람직하다. 14A to 14D and 15, the gate insulating layer pattern 125 is interposed between the channel region 201 and the gate pattern 135, and the tunnel impurity region ( The tunnel insulating layer 128 is interposed between the gate 320 and the gate pattern 135. In this case, since the tunnel insulating layer 128 is thinner than the gate insulating layer pattern 125 as described above, the flash memory device according to the present invention can perform an efficient write operation. Because, as is well known, the probability of Fowler-Nordheim tunneling increases as the thickness of the dielectric film decreases. According to this embodiment, the cell transistor of the flash memory is programmed using Hot Carrier Injection, and erased using Fowler Nordheim tunneling (FN tunneling). The erase operation preferably uses a voltage difference between the semiconductor substrate 100 and the control gate pattern 138.

이에 더하여, 본 발명에 따르면, 상기 터널 절연막(128) 아래에 형성되는 상기 터널 불순물 영역(320)의 불순물 농도를 조절함으로써, 쓰기 동작의 효율을 증가시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, the efficiency of the write operation may be increased by adjusting the impurity concentration of the tunnel impurity region 320 formed under the tunnel insulating layer 128.

본 발명에 따르면, 한 개의 반도체 패턴은 두 개의 트랜지스터들의 채널 영역으로 공유될 수 있다. 이에 더하여, 한 개의 불순물 영역은 두 개 또는 네 개의 트랜지스터들의 소오스/드레인 전극으로 공유될 수 있다. 이에 따라, 반도체 장치의 집적도를 획기적으로 증가시킬 수 있다. According to the present invention, one semiconductor pattern may be shared by the channel region of two transistors. In addition, one impurity region may be shared by the source / drain electrodes of two or four transistors. As a result, the degree of integration of the semiconductor device can be significantly increased.

또한, 본 발명에 따르면, 트랜지스터의 게이트 전극은 채널 영역의 측면에 배치되기 때문에, 리세스된 게이트 영역의 깊이(즉, 채널 영역의 높이)를 증가시킴으로써 트랜지스터의 채널 폭을 증가시키는 것이 가능하다. 이 경우, 상술한 반도체 장치의 집적도 증가는 트랜지스터의 채널 폭 감소없이 이루어질 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따르면, 반도체 장치의 집적도를 증가시키면서 더불어 트랜지스터의 특성을 개선할 수 있다.Further, according to the present invention, since the gate electrode of the transistor is disposed on the side of the channel region, it is possible to increase the channel width of the transistor by increasing the depth of the recessed gate region (ie, the height of the channel region). In this case, the above-mentioned increase in the degree of integration of the semiconductor device can be achieved without reducing the channel width of the transistor. As a result, according to the present invention, it is possible to improve the characteristics of the transistor while increasing the degree of integration of the semiconductor device.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 패턴과 채널 영역 사이에는 게이트 절연막 패턴이 개재되고, 게이트 패턴과 반도체기판 사이에는 터널 절연막이 개재된다. 이에 따라, 이 실시예에 따른 플래시 메모리 장치에서는 읽기 동작을 위한 채널 영역과 쓰기 동작을 위한 터널 영역이 공간적으로 분리된다. 그 결과, 읽기 동작 및 쓰기 동작의 특성을 독립적으로 개선하는 것이 가능하다. 예를 들면, 실시 예들에서 설명된 것처럼, 효율적인 쓰기 동작을 위해, 상기 터널 절연막을 상기 게이트 절연막 패턴보다 얇게 형성하는 것이 가능하다. 쓰기 동작의 효율은 상기 터널 절연막 아래에 형성되는 불순물 영역의 도전형 및 농도를 조절함으로써 더욱 개선될 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치에서는, 읽기 동작 및 쓰기 동작의 특성이 모두 개선될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a gate insulating film pattern is interposed between the gate pattern and the channel region, and a tunnel insulating film is interposed between the gate pattern and the semiconductor substrate. Accordingly, in the flash memory device according to the present embodiment, the channel region for the read operation and the tunnel region for the write operation are spatially separated. As a result, it is possible to independently improve the characteristics of the read operation and the write operation. For example, as described in the embodiments, for the efficient writing operation, it is possible to form the tunnel insulating film thinner than the gate insulating film pattern. The efficiency of the write operation can be further improved by adjusting the conductivity type and concentration of the impurity region formed under the tunnel insulating film. As a result, in the flash memory device according to the present invention, the characteristics of both the read operation and the write operation can be improved.

Claims (20)

채널 영역들 및 상기 채널 영역들 사이에 배치된 연결 영역들로 구성되면서, 반도체기판의 소정영역에 배치되는 활성 패턴;An active pattern comprising channel regions and connection regions disposed between the channel regions, the active pattern disposed in a predetermined region of the semiconductor substrate; 상기 활성 패턴의 양측에 배치되는 소자분리막 패턴들;Device isolation layer patterns disposed on both sides of the active pattern; 상기 소자분리막 패턴과 상기 채널 영역 사이에 배치된 게이트 패턴들; Gate patterns disposed between the device isolation layer pattern and the channel region; 상기 게이트 패턴과 상기 반도체기판 사이 및 상기 게이트 패턴과 상기 활성 패턴 사이에 개재된 게이트 절연막 패턴;A gate insulating pattern interposed between the gate pattern and the semiconductor substrate and between the gate pattern and the active pattern; 상기 게이트 패턴과 상기 반도체기판 사이에 배치되어, 상기 게이트 절연막 패턴에 의해 둘러싸이는 상기 게이트 절연막 패턴보다 얇은 터널 절연막;A tunnel insulating film disposed between the gate pattern and the semiconductor substrate and thinner than the gate insulating film pattern surrounded by the gate insulating film pattern; 상기 연결 영역들에 형성되는 소오스/드레인 전극들; 및Source / drain electrodes formed in the connection regions; And 상기 활성 패턴들에 평행한 방향으로 배치되어 상기 게이트 패턴들을 연결하는 하부 배선들을 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.And lower wirings arranged in a direction parallel to the active patterns to connect the gate patterns. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 게이트 패턴은 The gate pattern is 상기 게이트 절연막 패턴에 접하는 부유 게이트 패턴; A floating gate pattern in contact with the gate insulating layer pattern; 상기 부유 게이트 패턴 상에 배치되는 제어 게이트 패턴; 및A control gate pattern disposed on the floating gate pattern; And 상기 부유 게이트 패턴 및 상기 제어 게이트 패턴 사이에 개재되는 게이트 층간절연막 패턴을 포함하되, A gate interlayer insulating film pattern interposed between the floating gate pattern and the control gate pattern; 상기 하부 배선은 상기 제어 게이트 패턴에 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.And the lower wiring is electrically connected to the control gate pattern. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 게이트 절연막 패턴은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 고유전막들 중에서 선택된 적어도 한가지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.And the gate insulating layer pattern is at least one selected from a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a high dielectric layer. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 게이트 절연막 패턴은 상기 게이트 패턴과 상기 소자분리막 패턴 사이로 연장되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.And the gate insulating layer pattern extends between the gate pattern and the device isolation layer pattern. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 터널 절연막 아래의 반도체기판에 형성되는 터널 불순물 영역을 더 포함하되, Further comprising a tunnel impurity region formed in the semiconductor substrate under the tunnel insulating film, 상기 터널 불순물 영역은 상기 반도체기판과 다른 도전형인 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치. And the tunnel impurity region is of a different conductivity type from the semiconductor substrate. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 게이트 패턴 아래의 반도체기판에 형성되는 하부 불순물 영역을 더 포함하되, Further comprising a lower impurity region formed in the semiconductor substrate under the gate pattern, 상기 하부 불순물 영역은 상기 반도체기판과 같은 도전형을 갖는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치. And the lower impurity region has the same conductivity type as that of the semiconductor substrate. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 소오스/드레인 전극들은 상기 반도체기판의 연결 영역에 형성되는 불순물 영역을 포함하되, The source / drain electrodes include an impurity region formed in a connection region of the semiconductor substrate, 상기 불순물 영역은 상기 채널 영역과 다른 도전형을 갖는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.And the impurity region has a different conductivity type from that of the channel region. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 하부 배선들은 The lower wires 상기 게이트 패턴들에 접속하는 게이트 플러그들; 및Gate plugs connected to the gate patterns; And 상기 활성 패턴에 평행한 방향으로 배치되어 상기 게이트 플러그들을 연결하는 게이트 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치.And a gate line disposed in a direction parallel to the active pattern to connect the gate plugs. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 하부 배선들을 가로지르면서 상기 소오스/드레인 전극들을 연결하는 상부 배선들을 더 포함하는 플래시 메모리 장치.And upper interconnections connecting the source / drain electrodes while crossing the lower interconnections. 반도체기판의 소정영역에 소자분리막 패턴들을 형성하여, 복수개의 채널 영 역들, 상기 채널 영역들 사이에 배치된 연결 영역들 및 상기 채널 영역의 좌우에 배치된 게이트 영역들을 구비하는 예비 활성 패턴을 형성하는 단계;Forming device isolation layer patterns in a predetermined region of the semiconductor substrate to form a preliminary active pattern including a plurality of channel regions, connection regions disposed between the channel regions, and gate regions disposed on left and right sides of the channel region; step; 상기 채널 영역보다 낮은 상부면을 갖도록 상기 예비 활성 패턴의 게이트 영역들을 리세스시킴으로써, 상기 채널 영역들 및 상기 연결 영역들로 구성되는 활성 패턴들을 형성하는 단계;Recessing the gate regions of the preliminary active pattern to have a lower top surface than the channel region, thereby forming active patterns consisting of the channel regions and the connection regions; 상기 리세스된 게이트 영역의 하부면에 형성되는 터널 절연막 및 상기 터널 절연막을 둘러싸면서 상기 리세스된 게이트 영역의 하부면 및 상기 활성 패턴의 노출된 측벽을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계;Forming a tunnel insulating film formed on the bottom surface of the recessed gate region and a gate insulating film surrounding the tunnel insulating film and covering the bottom surface of the recessed gate region and the exposed sidewall of the active pattern; 상기 채널 영역의 양측에 배치되어, 상기 게이트 절연막이 형성된 상기 리세스된 게이트 영역을 채우는 게이트 패턴들을 형성하는 단계; 및Forming gate patterns on both sides of the channel region to fill the recessed gate region in which the gate insulating layer is formed; And 상기 활성 패턴의 연결 영역들에 소오스/드레인 전극들을 형성하는 단계를 포함하되, Forming source / drain electrodes in connection regions of the active pattern, 상기 게이트 절연막은 상기 터널 절연막보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치의 제조 방법. And the gate insulating film is thicker than the tunnel insulating film. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 활성 패턴을 형성하는 단계는 Forming the active pattern 상기 활성 패턴을 덮으면서 상기 게이트 영역의 상부면을 노출시키는 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및Forming a mask pattern covering the active pattern and exposing an upper surface of the gate region; And 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 게이트 영역을 이방성 식 각함으로써, 상기 활성 패턴의 측벽을 노출시키는 상기 리세스된 게이트 영역을 형성하는 단계를 포함하되, Anisotropically etching the gate region using the mask pattern as an etch mask to form the recessed gate region that exposes sidewalls of the active pattern, 상기 게이트 영역을 식각하는 단계는 상기 마스크 패턴 및 상기 소자분리막 패턴에 대해 식각 선택성을 갖는 식각 레서피를 사용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치의 제조 방법. The etching of the gate region may be performed using an etching recipe having an etch selectivity with respect to the mask pattern and the device isolation layer pattern. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 게이트 패턴을 형성하는 단계는Forming the gate pattern 상기 게이트 절연막이 형성된 결과물 상에 상기 리세스된 게이트 영역을 채우는, 부유 게이트 도전막, 게이트 층간절연막 및 제어 게이트 도전막을 차례로 형성하는 단계; 및Sequentially forming a floating gate conductive film, a gate interlayer insulating film, and a control gate conductive film filling the recessed gate region on the resultant formed with the gate insulating film; And 상기 소자분리막 패턴의 상부면이 노출될 때까지 상기 제어 게이트 도전막, 상기 게이트 층간절연막 및 상기 부유 게이트 도전막을 평탄화 식각하여, 상기 리세스된 게이트 영역을 차례로 채우는 부유 게이트 패턴, 게이트 층간절연막 패턴 및 제어 게이트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치의 제조 방법.A floating gate pattern, a gate interlayer insulating layer pattern which sequentially fills the recessed gate region by planarizing etching of the control gate conductive layer, the gate interlayer insulating layer, and the floating gate conductive layer until the upper surface of the device isolation layer pattern is exposed; Forming a control gate pattern. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 게이트 패턴을 형성한 후, 상기 게이트 패턴들을 연결하는 하부 배선들을 형성하는 단계를 더 포함하되, After forming the gate pattern, further comprising forming lower wirings connecting the gate patterns, 상기 하부 배선을 형성하는 단계는 Forming the lower wiring 상기 제어 게이트 패턴들에 접속하는 게이트 플러그들을 형성하는 단계; 및Forming gate plugs connecting the control gate patterns; And 상기 활성 패턴에 평행한 방향으로 배치되어 상기 게이트 플러그들을 연결하는 게이트 라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치의 제조 방법.And forming a gate line arranged in a direction parallel to the active pattern to connect the gate plugs. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계는 상기 반도체기판의 연결 영역 내에 상기 반도체기판과 다른 도전형을 갖는 불순물 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치의 제조 방법.And forming the source / drain electrode comprises forming an impurity region having a different conductivity type from that of the semiconductor substrate in a connection region of the semiconductor substrate. 제 14 항에 있어서, The method of claim 14, 상기 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계는 Forming the source / drain electrodes 상기 연결 영역의 소정 영역을 식각하여, 상기 연결 영역 내에 소정의 깊이를 갖는 콘택홀을 형성하는 단계; 및Etching a predetermined area of the connection area to form a contact hole having a predetermined depth in the connection area; And 상기 콘택홀을 통해 노출되는 상기 연결 영역의 내측벽에 상기 반도체기판과 다른 도전형을 갖는 불순물 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치의 제조 방법. And forming an impurity region having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate on an inner sidewall of the connection region exposed through the contact hole. 제 13 항에 있어서, The method of claim 13, 상기 소오스/드레인 전극들을 형성한 후, 상기 하부 배선들을 가로지르면서 상기 소오스/드레인 전극들을 연결하는 상부 배선들을 형성하는 단계를 더 포함하는 플래시 메모리 장치의 제조 방법. After forming the source / drain electrodes, forming upper wires connecting the source / drain electrodes while crossing the lower wires. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 활성 패턴들을 형성한 후, After forming the active patterns, 상기 리세스된 게이트 영역 하부의 반도체기판에 하부 불순물 영역을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 하부 불순물 영역은 상기 반도체기판과 같은 도전형을 갖는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치의 제조 방법. And forming a lower impurity region in the semiconductor substrate under the recessed gate region, wherein the lower impurity region has the same conductivity type as that of the semiconductor substrate. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 터널 절연막 및 상기 게이트 절연막을 형성하는 단계는 Forming the tunnel insulating film and the gate insulating film 상기 리세스된 게이트 영역의 하부면 및 상기 활성 패턴의 노출된 측벽에 예비 게이트 절연막을 형성하는 단계;Forming a preliminary gate insulating layer on a bottom surface of the recessed gate region and exposed sidewalls of the active pattern; 상기 리세스된 게이트 영역의 중앙에서 상기 예비 게이트 절연막의 상부면을 노출시키는 개구부를 갖는 마스크 패턴들을 형성하는 단계;Forming mask patterns having an opening at a center of the recessed gate region to expose an upper surface of the preliminary gate insulating layer; 상기 마스크 패턴들을 식각 마스크로 사용하여 상기 노출된 예비 게이트 절연막을 식각함으로써, 상기 반도체기판의 상부면을 노출시키는 터널 영역을 형성하는 단계;Forming a tunnel region exposing an upper surface of the semiconductor substrate by etching the exposed preliminary gate insulating layer using the mask patterns as an etching mask; 상기 마스크 패턴들을 제거하여 상기 예비 게이트 절연막을 노출시키는 단계; 및Removing the mask patterns to expose the preliminary gate insulating layer; And 상기 터널 영역에 터널 절연막을 형성하는 단계를 포함하되, Forming a tunnel insulating film in the tunnel region; 상기 터널 절연막은 상기 게이트 절연막보다 얇은 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치의 제조 방법.And the tunnel insulating film is thinner than the gate insulating film. 제 18 항에 있어서, The method of claim 18, 상기 터널 절연막을 형성하는 단계는 열산화 공정 및 화학적 기상 증착 공정 중에서 선택된 적어도 한가지 방법을 사용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치의 제조 방법.And forming the tunnel insulating film using at least one method selected from a thermal oxidation process and a chemical vapor deposition process. 제 18 항에 있어서, The method of claim 18, 상기 마스크 패턴은 사진 공정 및 식각 공정을 통해 형성되는 포토레지스트 패턴 및 증착 공정 및 이방성 식각 공정을 통해 형성되는 스페이서 중의 한가지로 형성되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 장치의 제조 방법. The mask pattern may be formed of one of a photoresist pattern formed through a photo process and an etching process, and a spacer formed through a deposition process and an anisotropic etching process.
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