KR100798267B1 - Flash memory device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 플래시 메모리 소자를 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a flash memory device according to the present invention.
도 2는 도 1의 II-II' 선에 따라 도시한 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 1.
도 3은 도 2의 측면도.3 is a side view of FIG. 2;
도 4는 본 발명에 따른 플래시 메모리 소자 제조방법에 의하여 정션을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining a method for forming a junction by a flash memory device manufacturing method according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11... 공통 소스 영역 13... 게이트 라인11 ...
15... 드레인 영역 17... 드레인 콘택15 ... drain
19... 트렌치 라인 21... 정션19
23... 실리사이드층 100... SAS 마스크23 ... Silicide
본 발명은 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flash memory device and a method of manufacturing the same.
일반적으로 플래시 메모리(Flash memory) 소자는 프로그래밍 및 소거(Erase) 특성을 구비한 이피롬(EPROM)과 전기적으로 프로그래밍 및 소거 특성을 확보하는 이이피롬(EEPROM)의 장점을 살려 제조된 소자이다. 이러한 플래시 메모리 소자는 실리콘 기판 상에 형성된 박막의 터널 산화막, 절연막의 개재 하에 적층된 부유 게이트 및 제어 게이트 및 노출된 기판 부위에 형성된 소스 및 드레인 영역을 포함하여 구성되며, 1 개의 트랜지스터로서 1 비트의 저장 상태를 실현하고, 아울러, 전기적으로 프로그래밍과 소거를 수행한다.In general, a flash memory device is manufactured by taking advantage of EPROM having programming and erasing characteristics and EEPROM having electrical programming and erasing characteristics. Such a flash memory device includes a tunnel oxide film of a thin film formed on a silicon substrate, a floating gate and a control gate stacked under an insulating film, and a source and drain region formed in an exposed substrate portion. Realize the storage state, and also program and erase electrically.
이러한 플래시 메모리 소자는 소스 라인(source line)을 형성하기 위해 각 단위 셀의 소스를 연결하는 소스 연결층을 가진다. 이러한 소스 연결층은 각 단위 셀의 소스에 콘택을 형성하여 연결하는 금속 콘택(metal contact) 방법을 이용하여 형성될 수 있지만, 이 방법은 콘택 마진(contact margin)을 고려해야 하기 때문에 고집적 소자에는 적절하지 않다. 따라서 소자의 고집적화를 실현하기 위해 최근에는 자기 정렬 소스(Self Aligned Source, SAS) 공정을 통해 불순물 확산층으로 된 공통 소스 라인(common source line)을 많이 적용하고 있다. Such a flash memory device has a source connection layer connecting a source of each unit cell to form a source line. Such a source connection layer may be formed using a metal contact method of forming and connecting a contact to a source of each unit cell, but this method is not suitable for highly integrated devices because the contact margin must be considered. not. Therefore, in order to realize high integration of devices, a common source line including a dopant diffusion layer has been frequently applied through a self aligned source (SAS) process.
구체적으로, 상기 SAS 공정이란 적층 구조의 게이트 전극이 형성된 상태에서 별도의 SAS 마스크를 이용하여 셀의 소스 영역을 개방한 후, 인접한 셀과의 공통 소스 라인을 형성하기 위하여 필드 산화막(Field oxide)을 제거하는 이방성(Anisotropic) 식각을 실시하는 공정을 말한다. Specifically, in the SAS process, a field oxide layer is formed in order to form a common source line with an adjacent cell after opening a source region of a cell using a separate SAS mask in a state in which a gate electrode having a stacked structure is formed. Refers to the process of performing anisotropic etching to remove.
이러한 SAS 기술은 비트 라인(BL) 방향으로 셀(Cell)의 크기를 감소(Shrink)시키게 되는데, 게이트와 소스 사이의 간격(Gate to Source Space) 부분을 감소시킬 수 있기 때문에 0.25㎛급 기술에서는 필수적인 공정이다. 이러한 SAS 기술의 도 입으로 인해 셀 크기를 약 20% 정도 감소시킬 수 있게 된다. 그러나, 이러한 SAS 기술을 적용한 메모리 셀에서 공통 소스 라인은 트렌치의 프로파일을 따라서 형성되기 때문에 실제 셀 당 소스의 접촉 저항이 급격하게 증가하는 단점이 있다. This SAS technology reduces the size of the cell in the direction of the bit line BL, which is essential for the 0.25-micron technology because it can reduce the gate-to-source space portion. It is a process. The introduction of this SAS technology can reduce cell size by about 20%. However, since the common source line is formed along the trench profile in the memory cell to which the SAS technology is applied, the contact resistance of the source per cell is rapidly increased.
이때, 상기한 바와 같은 플래시 메모리의 소스 라인으로는 정션(junction)이 널리 활용되고 있고, 또한 소스 라인을 형성하는 종래 방법으로는, 잘 알려진 바와 같이 이온 주입(ion implant)을 통해서 정션을 형성하는 방법이 널리 사용되고 있다.In this case, a junction is widely used as a source line of the flash memory as described above, and as a conventional method of forming the source line, a junction is formed through ion implantation as is well known. The method is widely used.
그런데, 이와 같이 정션으로 형성된 소스 라인은, 각 셀 당 약 200~300Ω에 해당하는 높은 전기저항을 가지게 되므로 전류의 손실이 크고, 일반적으로 대략 16 개~24 개의 셀당 한 개의 소스 콘택을 형성해서 전류를 공급하고 있다. 이처럼, 전류의 손실이 클 뿐 아니라, 약 16 개~24 개의 셀 마다 소스 콘택이 필요하기 때문에 레이아웃(layout) 상으로도 상당한 손실을 감수할 수 밖에 없다.However, the source line formed by the junction has a high electrical resistance corresponding to about 200 to 300 Ω for each cell, so the loss of current is large. Supplying. In this way, not only is the current loss large, but also a source contact is required for each of 16 to 24 cells, so that a significant loss can be incurred even in the layout.
이와 같이, 종래의 플래시 메모리 소자 및 그 소스 라인을 형성하는 방법에 따르면, 높은 저항으로 인해 불필요한 전류의 손실이 커지고 레이아웃에 있어서도 많은 소스 콘택이 필요하게 되어 결국 셀의 집적도가 저하되는 문제점이 있다.As described above, according to the conventional method of forming a flash memory device and a source line thereof, there is a problem that the loss of unnecessary current is increased due to high resistance, and many source contacts are required in layout, resulting in a decrease in cell density.
본 발명은 소스 라인의 저항을 감소시키고 셀의 집적도를 향상시킬 수 있는 플래시 메모리 소자 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a flash memory device capable of reducing the resistance of a source line and improving the degree of integration of a cell, and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플래시 메모리 소자는, 액티브 영역, 트렌치 영역, 공통 소스 영역이 형성되어 있는 반도체 기판을 구비하는 플래시 메모리 소자에 있어서, 제 1 방향으로 형성된 복수개의 트렌치 라인; 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 형성된 복수개의 게이트 라인; 상기 게이트 라인 사이에 형성되어 있으며, 상기 게이트 라인과 평행한 제 2 방향으로 상기 액티브 영역 및 트렌치 영역에 이온 주입되어 형성된 정션(junction); 상기 공통 소스 영역에 있어, 상기 게이트 라인과 평행한 방향으로 상기 정션 위에 자기 정렬된 실리사이드층; 을 포함한다.In order to achieve the above object, a flash memory device according to the present invention includes a flash memory device including a semiconductor substrate having an active region, a trench region, and a common source region, the plurality of trench lines formed in a first direction; A plurality of gate lines formed in a second direction perpendicular to the first direction; A junction formed between the gate lines and formed by ion implantation into the active region and the trench region in a second direction parallel to the gate line; A silicide layer self-aligned over said junction in a direction parallel to said gate line in said common source region; It includes.
또한 본 발명에 있어서, 상기 트렌치 라인은 비트 라인 방향에 평행하고, 상기 게이트 라인은 워드 라인 방향에 평행하게 형성된다.Further, in the present invention, the trench line is formed parallel to the bit line direction, the gate line is formed parallel to the word line direction.
또한 본 발명에 있어서, 상기 자기 정렬된 실리사이드층은 동일 평면에 형성된다.In the present invention, the self-aligned silicide layer is formed on the same plane.
또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플래시 메모리 소자 제조방법은, 반도체 기판에 액티브 영역, 트렌치 영역, 공통 소스 영역을 형성하는 단계; 상기 트렌치 영역 및 공통 소스 영역에 절연 물질을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 위에 제 1 산화막, 제 1 폴리 실리콘, 제 2 산화막, 제 2 폴리 실리콘을 형성하는 단계; 상기 제 2 폴리 실리콘, 제 2 산화막, 제 1 폴리 실리콘을 패터닝하여 복수개의 게이트 라인을 형성하는 단계; SAS 마스크를 이용하여 이온을 주입하여, 상기 게이트 라인 사이에, 상기 게이트 라인과 평행한 방향으로 상기 액티브 영역과 트렌치 영역에 정션(junction)을 형성하는 단계; 상기 공통 소스 영역에 있어, 상기 게이트 라인과 평행한 방향으로 상기 정션 위에 자기 정렬된 실리사이드 층을 형성하는 단계; 를 포함한다.In addition, the flash memory device manufacturing method according to the present invention in order to achieve the above object comprises the steps of forming an active region, a trench region, a common source region in the semiconductor substrate; Forming an insulating material in the trench region and the common source region; Forming a first oxide film, a first polysilicon, a second oxide film, and a second polysilicon on the semiconductor substrate; Patterning the second polysilicon, the second oxide film, and the first polysilicon to form a plurality of gate lines; Implanting ions using a SAS mask to form junctions between the gate lines in the active region and the trench regions in a direction parallel to the gate lines; Forming a self-aligned silicide layer over the junction in the common source region in a direction parallel to the gate line; It includes.
또한 본 발명에 있어서, 상기 이온 주입은 경사 이온 주입 방법에 의하여 수행된다.In the present invention, the ion implantation is performed by a gradient ion implantation method.
또한 본 발명에 있어서, 상기 이온 주입은 상기 게이트 라인 방향에 수직한 방향으로 경사 이온 주입되어 수행된다.In addition, in the present invention, the ion implantation is performed by inclined ion implantation in a direction perpendicular to the gate line direction.
또한 본 발명에 있어서, 상기 자기 정렬된 실리사이드층은 동일 평면에 형성된다.In the present invention, the self-aligned silicide layer is formed on the same plane.
이와 같은 본 발명에 의하면, 소스 라인의 저항을 감소시키고 셀의 집적도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that can reduce the resistance of the source line and improve the integration of the cell.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on/above/over/upper)"에 또는 "아래(down/below/under/lower)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 그 의미는 각 층(막), 영역, 패드, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들에 접촉되어 형성되는 경우로 해석될 수도 있으며, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 패드, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 그 사이에 추가적으로 형성되는 경우로 해석될 수도 있다. 따라서, 그 의미는 발명의 기술적 사상에 의하여 판단되어야 한다.In the description of an embodiment according to the present invention, each layer (film), region, pattern or structure is "on / above / over / upper" of the substrate, each layer (film), region, pad or patterns or In the case described as being formed "down / below / under / lower", the meaning is that each layer (film), region, pad, pattern or structure is a direct substrate, each layer (film), region, It may be interpreted as being formed in contact with the pad or patterns, or may be interpreted as another layer (film), another region, another pad, another pattern, or another structure formed in between. Therefore, the meaning should be determined by the technical spirit of the invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 플래시 메모리 소자를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 II-II' 선에 따라 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 측면도이다.1 is a view illustrating a flash memory device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 1, and FIG. 3 is a side view of FIG. 2.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 소자는 소자 분리 영역에 대응하는 트렌치 라인(19)이 반도체 기판에 형성되어 있으며, 복수개의 상기 트렌치 라인(19)은 비트 라인(BL) 방향에 평행하게 형성되어 있다. 여기서, 점선은 상기 트렌치 라인(19)의 측벽 경사면의 경계를 나타낸 것이다.1 to 3, in the flash memory device according to the exemplary embodiment,
그리고, 반도체 기판의 표면 아래에는 워드 라인(WL) 방향으로 불순물이온이 주입되어 이루어진 공통 소스 영역(11)이 형성되어 있다. 상기 공통 소스 영역(11)에는 불순물이온이 주입되어 형성된 정션(junction)과 자기정렬되어 형성된 실리사이드층이 형성되어 있다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.A
그리고, 상기 트렌치 라인(19)과 수직한 방향으로, 즉 워드 라인(WL)과 평행한 방향으로 복수개의 게이트 라인(13)이 형성되어 있다. 이러한 게이트 라인(13)을 기준으로 상기 공통 소스 영역(11)과 반대되는 영역에는 드레인 영역(15)이 형성되어 있으며, 상기 드레인 영역(15)의 일부에는 드레인 콘택(17)이 형성되어 있다.In addition, a plurality of
도 1에 도시한 바와 같이, SAS 마스크(100)는 게이트 라인(13)의 일부 및 서로 이웃하는 게이트 라인(13) 사이를 노출하며, 상기 SAS 마스크(100)의 노출부 경계선은 상기 게이트 라인(13) 상부에서 상기 게이트 라인(13)과 나란하게 정렬되어 있다.As shown in FIG. 1, the
본 발명에 따른 플래시 메모리 소자 제조방법에 의하면, 반도체 기판에 액티브 영역, 트렌치 영역, 공통 소스 영역을 형성하고, 식각되어 패터닝된 상기 트렌 치 영역 및 공통 소스 영역에 절연 물질을 형성한다.According to the flash memory device manufacturing method according to the present invention, an active region, a trench region, a common source region is formed in a semiconductor substrate, and an insulating material is formed in the trench region and the common source region which are etched and patterned.
상기 트렌치 영역은 소자 분리막이 형성되는 영역이며, 상기 공통 소스 영역에는 추후 정션과 실리사이드층이 형성된다.The trench region is a region in which an isolation layer is formed, and a junction and a silicide layer are formed later in the common source region.
이어서, 상기 반도체 기판 위에 제 1 산화막, 제 1 폴리 실리콘, 제 2 산화막, 제 2 폴리 실리콘을 형성하고, 상기 제 2 폴리 실리콘, 제 2 산화막, 제 1 폴리 실리콘을 패터닝하여 복수개의 게이트 라인(13)을 형성한다.Subsequently, a first oxide film, a first polysilicon, a second oxide film, and a second polysilicon are formed on the semiconductor substrate, and the second polysilicon, the second oxide film, and the first polysilicon are patterned to form a plurality of
이후, SAS 마스크(100)를 이용하여 서로 이웃하는 게이트 라인(13) 사이에 형성되어 있는 제 1 산화막과, 실리사이드층(23)이 형성될 공통 소스 영역(11) 및 트렌치 라인(19) 내부의 절연막을 식각하여 표면을 노출시킨다.Subsequently, the first oxide layer formed between the
다음으로, SAS 마스크(100)를 이용하여 이온을 주입하여, 상기 게이트 라인(13) 사이에, 상기 게이트 라인(13)과 평행한 방향으로 상기 액티브 영역과 트렌치 영역에 정션(21)을 형성한다.Next, ions are implanted using the
본 발명에 있어서, 상기 정션(21)을 형성하기 위한 이온 주입은 경사 이온 주입 방법에 의하여 수행될 수 있다.In the present invention, ion implantation for forming the
여기서 상기 이온 주입은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 게이트 라인(13) 방향에 수직한 방향으로 경사 이온 주입되도록 할 수 있다. 도 4는 본 발명에 따른 플래시 메모리 소자 제조방법에 의하여 정션을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.In this case, as shown in FIG. 4, inclined ion implantation may be performed in a direction perpendicular to the
이때, 도 4에 나타낸 바와 같이, (a) 방향과 (b) 방향으로 나누어 경사 이온 주입을 수행할 수 있다. 이에 따라, 주입되는 이온이 측벽에 원활하게 주입될 수 있게 되며, 불순물 주입에 의하여 해당 영역의 저항을 낮출 수 있게 된다.In this case, as shown in FIG. 4, the gradient ion implantation may be performed by dividing into (a) direction and (b) direction. Accordingly, the implanted ions can be smoothly implanted into the sidewalls, and the resistance of the region can be lowered by the implantation of impurities.
그리고, 상기 공통 소스 영역에 있어, 상기 게이트 라인(13)과 평행한 방향으로 상기 정션(21) 위에 자기 정렬된 실리사이드층(23)을 형성한다.In the common source region, a
상기 자기 정렬된 실리사이드층(23)은 열처리를 통하여 형성될 수 있으며, 열처리를 통하여 상기 자기정렬 실리사이드층(23)을 형성하는 방법은 이미 알려져 있으므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.The self-aligned
본 발명에 있어서, 상기 자기 정렬된 실리사이드층(23)은 동일 평면에 형성될 수 있다. 이를 구현하기 위한 하나의 예로써, 반도체 기판에 소자 분리막을 형성하기 위하여 트렌치 라인(19)을 형성함에 있어, 상기 실리사이드층(23)이 형성될 영역이 함께 패터닝 되도록 할 수 있다. 이에 따라 동일 평면에 상기 실리사이드층(23)을 구현할 수 있게 된다. In the present invention, the self-aligned
상기 실리사이드층(23)에 의하여 저항을 소스 라인의 저항을 감소시킬 수 있게 되며, 전류는 상기 실리사이드층(23)으로부터 정션(21)을 통하여 셀로 흐를 수 있게 된다.The
이와 같이 본 발명에 따른 플래시 메모리 소자 제조방법에 의하여 제조된 플래시 메모리 소자는 제 1 방향으로 형성된 복수개의 트렌치 라인(19)과, 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 형성된 복수개의 게이트 라인(13)을 포함한다.As described above, the flash memory device manufactured by the flash memory device manufacturing method according to the present invention includes a plurality of
또한 본 발명에 따른 플래시 메모리 소자는 상기 게이트 라인(13) 사이에 형성되어 있으며, 상기 게이트 라인(13)과 평행한 제 2 방향으로 액티브 영역 및 트렌치 영역에 이온 주입되어 형성된 정션(21)과, 상기 게이트 라인(13)과 평행한 방 향으로 상기 정션(21) 위에 자기 정렬된 실리사이드층(23)을 포함한다.In addition, the flash memory device according to the present invention is formed between the
상기 트렌치 라인(19)은 비트 라인 방향에 평행하고, 상기 게이트 라인(13)은 워드 라인 방향에 평행하게 형성된다. 또한, 상기 자기 정렬된 실리사이드층(23)은 동일 평면에 형성된다.The
이와 같이 실리사이드층(23)으로 소스 라인을 형성하면, 그 전기저항으로서 각 셀 당 약 5~6Ω에 해당하는 낮은 전기저항을 가질 수 있게 된다. 이에 따라 전류의 손실을 효과적으로 방지할 수 있게 되며, 소스 콘택 1 개가 담당할 수 있는 셀의 개수가 약 50~60 배 정도로 크게 증가할 수 있게 된다. 그 결과, 동일한 개수의 셀을 처리하기 위하여 필요한 소스 콘택의 개수를 획기적으로 감소시킬 수 있게 되며, 셀의 집적도를 향상시킬 수 있게 된다. When the source line is formed of the
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 플래시 메모리 소자 및 그 제조방법에 의하면, 소스 라인의 저항을 감소시키고 셀의 집적도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the flash memory device and the manufacturing method thereof according to the present invention, there is an advantage in that the resistance of the source line can be reduced and the cell density can be improved.
Claims (7)
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KR1020060092243A KR100798267B1 (en) | 2006-09-22 | 2006-09-22 | Flash memory device and method for manufacturing the same |
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KR20050107698A (en) * | 2004-05-10 | 2005-11-15 | 삼성전자주식회사 | Flash memory device having finfet structure and fabrication method thereof |
KR20060072751A (en) * | 2004-12-23 | 2006-06-28 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Flash memory cell and method for manufacturing the same |
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2006
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