KR20000027275A - Flash memory cell and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A flash memory cell and a method for manufacturing the same are provided to store a multi-bit data according to the number of control gate by using a characteristic of continuously varied time. CONSTITUTION: A flash memory cell comprises a floating gate(130), a control gate(140,150),a source area(110), and a drain area(120). The flash memory cell further comprises two more control gates to store a multi-bit data. A method for manufacturing the same comprises the steps of: forming a tunnel oxidation layer(125) and a floating gate; forming a first dielectric layer(135) on an upper portion of the floating gate; forming a first control gate(140) on an upper portion of the first dielectric layer; forming a second dielectric layer(145) on an upper portion of the first control gate; forming a second control gate(150) on an upper portion of the second dielectric layer; and forming a source area and a drain area on an exposed portion of the substrate.

Description

플래쉬 메모리 셀 및 그 제조 방법Flash memory cell and manufacturing method thereof

본 발명은 플래쉬 메모리 셀 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 콘트롤 게이트의 개수에 따라 여러 상태의 데이터를 저장할 수 있는 플래쉬 메모리 셀 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flash memory cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a flash memory cell capable of storing data in various states according to the number of control gates and a method of manufacturing the same.

일반적으로 전기적인 프로그램(Program) 및 소거(Erase) 기능을 가지는 플래쉬 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory; EEPROM) 소자는 그 고유의 장점으로 인하여 점차 수요가 증가하고 있는 실정이다. 이러한 플래쉬 이이피롬 소자는 하나의 셀에 2진 정보 즉, 0 또는 1을 저장한 후 독출할 수 있기 때문에 1 바이트(Byte; 8개의 셀)로 표시가 가능한 정보량은 256(=28) 가지가 된다. 그러나, 만일 하나의 셀에 4진 정보 즉, 0, 1, 2 또는 3을 저장할 수 있다면, 1 바이트의 정보량은 65536(=48) 가지가 되기 때문에 2진 정보를 저장할 수 있는 셀보다 256배가 많은 정보량을 저장할 수 있다. 그러므로 1 기가(Giga) 이상의 용량을 갖는 메모리 소자의 구현이 가능해진다.In general, an electrically erasable programmable read only memory (EEPROM) device having an electrically programmed and erase function is in increasing demand due to its inherent advantages. Since the flash Y pyrom device can store and read binary information, i.e., 0 or 1 in one cell, there are 256 (= 2 8 ) information amounts that can be displayed in 1 byte (8 cells). do. However, if one cell can store binary information, i.e. 0, 1, 2 or 3, then the amount of information in one byte is 65536 (= 4 8 ), which is 256 times larger than a cell that can store binary information. It can store a large amount of information. Therefore, it is possible to implement a memory device having a capacity of 1 Giga or more.

그러나, 현재 2진 정보만을 저장할 수 있는 플래쉬 이이피롬 소자가 가지는 단점은 단위 셀 당 그 제조 비용이 크다는 것이다. 이를 극복하기 위해서는 셀의 고집적화가 필수적인데, 각 제조업체는 이를 위해 많은 노력을 하고 있는 실정이다. 또한, 플래쉬 이이피롬 소자는 그 구조가 DRAM에 비하여 상대적으로 복잡하므로 고집적화에 많은 어려움이 있다. 근래에 인텔(Intel)에서 1개의 셀에 2 비트를 저장하는 방법을 사용하여 제작한 32/64 M를 발표한 바 있으며, 다비트 셀은 점차 각 제작사들간의 치열한 연구 개발 대상이 되고 있다.However, a drawback of the flash Y pyrom device which can store only binary information is that its manufacturing cost per unit cell is high. In order to overcome this, high integration of cells is essential, and each manufacturer is making a lot of efforts to achieve this. In addition, since the structure of the flash Y-pyrom device is relatively complicated compared to DRAM, there are many difficulties in high integration. Recently, Intel announced 32 / 64M, which was created by storing 2 bits in one cell, and multi-bit cells have become a subject of intense research and development among manufacturers.

이러한 일환으로, 최근 들어 플래쉬 메모리 셀의 집적도를 증가시키기 위한 많은 노력이 진행되고 있다. 그 대부분의 노력은 프로그램(program)에 소요되는 시간을 조절하는 방법으로 치우쳐 있다. 그러면, 제 1(a) 및 제 2(b)를 통해 종래 플래쉬 메모리 셀의 일 실시예를 설명하기로 한다.As part of this, much effort has recently been made to increase the density of flash memory cells. Most of that effort is skewed towards controlling the time spent on programs. Next, an embodiment of a conventional flash memory cell will be described with reference to the first (a) and the second (b).

도 1(a)는 종래의 플래쉬 메모리 셀의 일 실시예를 개략적으로 설명하기 위해 도시된 단면도이고, 도 1(b)는 종래의 플래쉬 메모리 셀에 있어서, 시간의 변화에 따라 셀의 문턱 전압이 변화되는 과정을 설명하기 위한 그래프도이다.FIG. 1 (a) is a cross-sectional view schematically illustrating an embodiment of a conventional flash memory cell, and FIG. 1 (b) shows a threshold voltage of a cell with a change in time in a conventional flash memory cell. This is a graph for explaining the changing process.

도 1(a)를 참조하면, 소오스 및 드레인(10 및 20)이 형성된 반도체 기판(1)상에 플로팅 게이트(30) 및 콘트롤 게이트(40)가 순차적으로 적층되어 있다. 상기 반도체 기판(1)과 플로팅 게이트(30) 사이에는 터널 산화막(25)이 형성되어 있고, 상기 플로팅 게이트(30)와 콘트롤 게이트(40) 사이에는 유전체막(35)이 형성되어 있다. 상기 게이트 전극이 형성된 반도체 기판(1)의 선택된 영역에 소오스 및 드레인(10 및 20)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 1A, a floating gate 30 and a control gate 40 are sequentially stacked on a semiconductor substrate 1 on which sources and drains 10 and 20 are formed. A tunnel oxide film 25 is formed between the semiconductor substrate 1 and the floating gate 30, and a dielectric film 35 is formed between the floating gate 30 and the control gate 40. Sources and drains 10 and 20 are formed in selected regions of the semiconductor substrate 1 on which the gate electrodes are formed.

이와 같이 형성된 플래쉬 메모리 셀의 프로그램 동작은 다음과 같다.The program operation of the flash memory cell thus formed is as follows.

플로팅 게이트(30)에 핫 캐리어(hot carrier)가 주입되도록 한 후 주입된 핫 캐리어가 상기 드레인(20) 방향으로 추출(discharge)되도록 한다. 이때 상기 핫 캐리어가 추출되는 시간을 조절하여 상기 플로팅 게이트(30)에 잔류되는 핫 캐리어의 양이 조절되도록 하는데, 상기 핫 캐리어가 추출되도록 하는 시간의 변화에 따라 상기 플로팅 게이트(30)에 잔류되는 핫 캐리어의 양이 조절되고, 이에 의해 셀의 문턱 전압(Vt)이 도 1(b)에 도시된 바와 같이 변화되어 메모리 셀에 0, 1, 2, 3과 같은 여러 비트의 정보를 저장할 수 있다. 따라서 이와 같은 구조의 메모리 셀을 이용하여 멀티-비트(mule-bit)의 데이터를 저장할 수 있는 플래쉬 메모리 셀을 구현한다.After the hot carrier is injected into the floating gate 30, the injected hot carrier is discharged toward the drain 20. At this time, the amount of hot carriers remaining in the floating gate 30 is adjusted by adjusting the time at which the hot carriers are extracted, and the amount of hot carriers remaining in the floating gate 30 according to a change in time for allowing the hot carriers to be extracted. The amount of hot carrier is adjusted, whereby the threshold voltage Vt of the cell is changed as shown in FIG. 1 (b) to store various bits of information such as 0, 1, 2, 3 in the memory cell. . Therefore, a flash memory cell capable of storing multi-bit data using a memory cell having such a structure is implemented.

종래의 플래쉬 메모리 셀은 플로팅 게이트에 일정량의 핫 캐리어를 잔류시키기 위하여 핫 캐리어의 추출 시간을 제어해야 한다. 그러나 연속적으로 변화되는 시간의 정확한 조절이 어렵기 때문에 종래의 방법을 이용하는 경우 정보의 정확한 저장이 어려워진다.Conventional flash memory cells must control the extraction time of hot carriers in order to retain a certain amount of hot carriers in the floating gate. However, it is difficult to accurately store the information when using a conventional method because it is difficult to precisely control the continuously changing time.

따라서, 본 발명은 콘트롤 게이트의 개수에 따라 멀티-비트의 데이터를 저장할 수 있기 때문에 시간 특성에 무관하게 정확한 정보의 저장을 할 수 있고, 면적의 효율성을 콘트롤 게이트의 수에 따라 배가시킬 수 있는 플래쉬 메모리 셀 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, since the present invention can store multi-bit data according to the number of control gates, it is possible to store accurate information regardless of time characteristics, and to increase the efficiency of area according to the number of control gates. It is an object of the present invention to provide a memory cell and a method of manufacturing the same.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플래쉬 메모리 셀은 반도체 기판에 플로팅 게이트, 콘트롤 게이트, 소오스 및 드레인으로 구성된 플래쉬 메모리 셀에 있어서, 멀티-비트 데이터 저장용 메모리 셀을 구현하기 위해, 상기 콘트롤 게이트를 적어도 2개 이상 형성하는 것을 특징으로 한다.Flash memory cell according to the present invention for achieving the above object in the flash memory cell consisting of a floating gate, a control gate, a source and a drain on a semiconductor substrate, to implement the memory cell for multi-bit data storage, the control At least two gates are formed.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플래쉬 메모리 셀의 제조 방법은 반도체 기판에 필드 산화막을 형성하여 액티브 영역을 정의한 후, 상기 전체 구조상에 터널 산화막 및 플로팅 게이트용 폴리실리콘층을 순차적으로 형성하는 단계; 제 1 마스크를 이용한 식각 공정을 통해 플로팅 게이트용 폴리실리콘 패턴을 형성하는 단계; 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘 패턴이 형성된 전체 구조상에 제 1 유전체막, 제 1 콘트롤 게이트용 폴리실리콘층, 제 2 유전체막, 제 2 콘트롤 게이트용 폴리실리콘층 및 마스크 산화막을 순차적으로 형성하는 단계; 제 2 마스크를 이용한 제 1 식각 공정을 통해 제 2 콘트롤 게이트를 형성하는 단계; 상기 제 2 마스크를 이용한 식각 공정을 통해 상기 제 2 유전체막, 상기 제 1 콘트롤 게이트용 폴리실리콘층, 상기 제 1 유전체막, 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘 패턴 및 상기 터널 산화막을 순차적으로 자기정렬 식각하여 제 1 콘트롤 게이트 및 플로팅 게이트를 형성하는 단계; 및 상기 반도체 기판의 노출된 부분에 소오스 및 드레인을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a flash memory cell according to the present invention for achieving the above object is to form a field oxide film on a semiconductor substrate to define an active region, and then sequentially form a tunnel oxide film and a polysilicon layer for floating gate on the entire structure. step; Forming a polysilicon pattern for a floating gate through an etching process using a first mask; Sequentially forming a first dielectric film, a polysilicon layer for a first control gate, a second dielectric layer, a polysilicon layer for a second control gate, and a mask oxide film on the entire structure of the floating gate polysilicon pattern; Forming a second control gate through a first etching process using a second mask; The second dielectric layer, the polysilicon layer for the first control gate, the first dielectric layer, the polysilicon pattern for the floating gate, and the tunnel oxide layer are sequentially self-etched through an etching process using the second mask. Forming a first control gate and a floating gate; And forming a source and a drain in the exposed portion of the semiconductor substrate.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플래쉬 메모리 셀의 다른 제조 방법은 반도체 기판상에 터널 산화막 및 플로팅 게이트를 형성하는 단계; 상기 플로팅 게이트 상부에 제 1 유전체막을 형성하는 단계; 상기 제 1 유전체막 상부에 제 1 콘트롤 게이트를 형성하는 단계; 상기 제 1 콘트롤 게이트 상부에 제 2 유전체막을 형성하는 단계; 상기 제 2 유전체막 상부에 제 2 콘트롤 게이트를 형성하는 단계; 및 상기 반도체 기판의 노출된 부분에 소오스 및 드레인을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Another method of manufacturing a flash memory cell according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a tunnel oxide film and a floating gate on a semiconductor substrate; Forming a first dielectric layer on the floating gate; Forming a first control gate on the first dielectric layer; Forming a second dielectric layer on the first control gate; Forming a second control gate on the second dielectric layer; And forming a source and a drain in the exposed portion of the semiconductor substrate.

도 1(a)는 종래의 플래쉬 메모리 셀의 일 실시예를 개략적으로 설명하기 위해 도시된 단면도.1 (a) is a cross-sectional view schematically illustrating one embodiment of a conventional flash memory cell.

도 1(b)는 종래의 플래쉬 메모리 셀에서, 시간의 변화에 따라 셀의 문턱 전압이 변화되는 과정을 설명하기 위한 그래프도.1B is a graph illustrating a process of changing a threshold voltage of a cell according to a change in time in a conventional flash memory cell.

도 2(a)는 본 발명에 따른 플래쉬 메모리 셀의 일 실시예를 설명하기 위한 단면도.Figure 2 (a) is a cross-sectional view for explaining an embodiment of a flash memory cell according to the present invention.

도 2(b) 및 도 2(c)는 본 발명에 따른 플래쉬 메모리 셀의 일 실시예의 프로그램 동작을 설명하기 위해 도시된 단면도.2 (b) and 2 (c) are cross-sectional views shown for explaining the program operation of one embodiment of a flash memory cell according to the present invention;

〈도면의 주요 부분에 대한 부호 설명〉<Description of Signs of Major Parts of Drawings>

1 및 100 : 반도체 기판 10 및 110 : 소오스1 and 100: semiconductor substrate 10 and 110: source

20 및 120 : 드레인 25 및 125 : 터널 산화막20 and 120: drain 25 and 125: tunnel oxide film

30 및 130 : 플로팅 게이트 35, 135 및 145 : 유전체막30 and 130: floating gates 35, 135 and 145: dielectric film

40, 140 및 150 : 콘트롤 게이트 155 : 마스크 산화막40, 140, and 150: control gate 155: mask oxide film

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2(a)는 본 발명에 따른 플래쉬 메모리 셀의 일 실시예를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2(b) 및 도 2(c)는 본 발명에 따른 플래쉬 메모리 셀의 일 실시예의 프로그램 동작을 설명하기 위해 도시된 단면도이다.2 (a) is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a flash memory cell according to the present invention, and FIGS. 2 (b) and 2 (c) illustrate a program operation of an embodiment of the flash memory cell according to the present invention. It is sectional drawing shown to illustrate.

반도체 기판(100)상에 플로팅 게이트(130), 제 1 콘트롤 게이트(140) 및 제 2 콘트롤 게이트(150)가 순차적으로 적층되어 있다. 상기 반도체 기판(100)과 플로팅 게이트(130) 사이에는 터널 산화막(125)이 형성되어 있고, 상기 플로팅 게이트(130)와 제 1 콘트롤 게이트(140) 사이 그리고, 제 1 및 제 2 콘트롤 게이트(140 및 150) 사이에는 제 1 및 제 2 유전체막(135 및 145)이 형성되어 있다. 상기 게이트 전극이 형성된 기판의 선택된 영역에 소오스 및 드레인(10 및 20)이 형성되어 있다.The floating gate 130, the first control gate 140, and the second control gate 150 are sequentially stacked on the semiconductor substrate 100. A tunnel oxide layer 125 is formed between the semiconductor substrate 100 and the floating gate 130, between the floating gate 130 and the first control gate 140, and the first and second control gates 140. And the first and second dielectric films 135 and 145 are formed between the first and second dielectric layers 150 and 150. Source and drain 10 and 20 are formed in a selected region of the substrate on which the gate electrode is formed.

상기와 같이 구성된 플래쉬 메모리 셀의 제조 방법은 다음과 같다.A method of manufacturing a flash memory cell configured as described above is as follows.

반도체 기판(100)에 필드 산화막(도시 안됨)을 형성하여 액티브 영역을 정의한 후, 상기 전체 구조상에 터널 산화막(125) 및 플로팅 게이트용 폴리실리콘층(130)을 순차적으로 형성한다. 이웃하는 필드 산화막 각각에 일부분이 중첩되되, 상기 필드 산화막과 평행하도록 일자형의 제 1 마스크층(도시 안됨)을 플로팅 게이트용 폴리실리콘층(130)상에 형성한다. 상기 제 1 마스크층을 이용한 식각 공정을 통해 플로팅 게이트용 폴리실리콘층(130) 및 터널 산화막(125)을 순차적으로 식각한다. 이로 인하여, 상기 필드 산화막과 평행하게 일부 중첩되는 일자형의 플로팅 게이트용 폴리실리콘 패턴(130)이 형성된다. 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘 패턴(130)이 형성된 전체 구조상에 제 1 유전체막(135), 제 1 콘트롤 게이트용 폴리실리콘층(140), 제 2 유전체막(145), 제 2 콘트롤 게이트용 폴리실리콘층(150) 및 마스크 산화막(155)을 순차적으로 형성한다. 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘 패턴(130) 및 필드 산화막과 교차되는 방향으로 일자형의 제 2 마스크층(도시 안됨)을 마스크 산화막(155)상에 형성한다. 상기 제 2 마스크층을 이용한 식각 공정을 통해 마스크 산화막(155) 및 제 2 콘트롤 게이트용 폴리실리콘층(150)을 식각하여 제 2 콘트롤 게이트(150)를 형성한다. 이때, 동시에 주변회로의 트랜지스터(도시 안됨)가 형성된다. 상기 제 2 마스크층을 이용한 식각 공정을 통해 제 2 유전체막(145), 제 1 콘트롤 게이트용 폴리실리콘층(140), 제 1 유전체막(135), 플로팅 게이트용 폴리실리콘 패턴(130) 및 터널 산화막(125)을 순차적으로 자기정렬 식각한다. 이로 인하여, 제 1 콘트롤 게이트(140) 및 플로팅 게이트(130)가 형성된다. 여기서, 제 1 및 제 2 유전체막(135 및 145)의 전기적인 두께에 의하여 문턱전압간의 차이를 조절할 수 있다. 불순물 이온주입 공정을 통해 반도체 기판(100)의 노출된 부분에 소오스 및 드레인 영역(110 및 120)을 형성한 후, 평탄화 및 금속배선 공정을 수행하여 멀티-비트의 데이터를 저장하는 플래쉬 메모리 셀을 완성한다.After forming a field oxide film (not shown) on the semiconductor substrate 100 to define an active region, the tunnel oxide film 125 and the polysilicon layer 130 for floating gate are sequentially formed on the entire structure. A portion of the neighboring field oxide layer overlaps each other, and a linear first mask layer (not shown) is formed on the floating gate polysilicon layer 130 to be parallel to the field oxide layer. The floating gate polysilicon layer 130 and the tunnel oxide layer 125 are sequentially etched through an etching process using the first mask layer. As a result, a linear floating polysilicon pattern 130 is formed to partially overlap the field oxide layer. The first dielectric layer 135, the first control gate polysilicon layer 140, the second dielectric layer 145, and the second control gate polysilicon are formed on the entire structure of the floating gate polysilicon pattern 130. The layer 150 and the mask oxide film 155 are sequentially formed. A linear second mask layer (not shown) is formed on the mask oxide layer 155 in a direction intersecting with the floating gate polysilicon pattern 130 and the field oxide layer. The mask oxide layer 155 and the polysilicon layer 150 for the second control gate 150 are etched through the etching process using the second mask layer to form the second control gate 150. At this time, a transistor (not shown) of a peripheral circuit is formed at the same time. The second dielectric layer 145, the polysilicon layer 140 for the first control gate 140, the first dielectric layer 135, the polysilicon pattern 130 for the floating gate and the tunnel through an etching process using the second mask layer. The oxide film 125 is sequentially self-etched. As a result, the first control gate 140 and the floating gate 130 are formed. Here, the difference between the threshold voltages may be adjusted by the electrical thicknesses of the first and second dielectric layers 135 and 145. After the source and drain regions 110 and 120 are formed in the exposed portions of the semiconductor substrate 100 through an impurity ion implantation process, a flash memory cell for storing multi-bit data is performed by performing planarization and metallization processes. Complete

상기와 같이 형성된 플래쉬 메모리 셀은 상기 콘트롤 게이트의 개수에 따라 여러 상태의 데이터를 저장할 수 있는데, 예를들어 상기 콘트롤 게이트가 두개로 구성되는 경우 0, 1 및 2와 같이 세가지 상태의 데이터를 저장할 수 있다.The flash memory cell formed as described above may store data of various states according to the number of the control gates. For example, when the control gate is composed of two, the flash memory cell may store data of three states such as 0, 1, and 2. have.

그러면, 상기와 같이 구성된 플래쉬 메모리 셀의 프로그램 동작을 설명하기 위해서는 플로팅 게이트(130)에 핫 캐리어를 주입시킨 후 필요한 만큼의 핫 캐리어를 추출해야 되는데, 이를 도 2(b) 및 도 2(c)를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Then, in order to explain the program operation of the flash memory cell configured as described above, after injecting a hot carrier into the floating gate 130, it is necessary to extract as many hot carriers as necessary, which is illustrated in FIGS. 2 (b) and 2 (c). Referring to the following.

도 2(b)를 참조하여 설명하면, 플로팅 게이트(130)에 핫 캐리어를 주입시키는 바이어스 조건은 소오스(110)에 0V가 인가되고 드레인(120)에 0V보다 큰 전압이 인가되는 상태에서, 제 1 콘트롤 게이트(140)에 드레인(120)에 인가되는 전압보다 큰 전압이 인가되는 것이다.Referring to FIG. 2B, a bias condition for injecting hot carriers into the floating gate 130 is based on a state in which 0 V is applied to the source 110 and a voltage greater than 0 V is applied to the drain 120. The voltage greater than the voltage applied to the drain 120 is applied to the first control gate 140.

도 2(c)를 참조하여 설명하면, 플로팅 게이트(130)에서 핫 캐리어를 추출하는 바이어스 조건은 드레인(120)에 0V보다 큰 전압이 인가되는 상태에서 제 1 및 제 2 콘트롤 게이트(140 및 150)에 0V보다 큰 전압이 인가되는 것이다.Referring to FIG. 2C, a bias condition for extracting hot carriers from the floating gate 130 is that the first and second control gates 140 and 150 are applied to a drain 120 with a voltage greater than 0V. ), A voltage greater than 0V is applied.

상기한 바와 같이, 정전용량비에 의하여 플로팅 게이트(130)와 인접한 제 1 콘트롤 게이트(140)에 전압(Vcg1)을 인가하였을 경우와 제 2 콘트롤 게이트(150)에 전압(Vcg2)을 인가하였을 경우, 플로팅 게이트(130)로부터 드레인(120)으로 추출되는 핫 캐리어의 양이 달라져서 Vcg1에 전압을 인가하는 경우 Vcg2에 전압을 인가하는 경우보다 더 낮은 문턱전압을 갖는다. 이러한 원리에 따라 여러 가지 상태의 데이터가 저장되는 메모리 셀을 이용하여 멀티-비트 데이터 저장용 메모리 소자를 구현할 수 있다. 이때 저장될 수 있는 데이터의 비트 수는 콘트롤 게이트의 수에 따라 결정된다. 그리고 각 비트 당 문턱전압비는 각 게이트간의 정전용량비에 따라 조절될 수 있다.As described above, when the voltage Vcg1 is applied to the first control gate 140 adjacent to the floating gate 130 by the capacitance ratio and when the voltage Vcg2 is applied to the second control gate 150, When the amount of hot carriers extracted from the floating gate 130 to the drain 120 is changed, a voltage applied to Vcg1 has a lower threshold voltage than a voltage applied to Vcg2. According to this principle, a memory device for storing multi-bit data may be implemented by using a memory cell in which data of various states is stored. At this time, the number of bits of data that can be stored is determined according to the number of control gates. The threshold voltage ratio per bit may be adjusted according to the capacitance ratio between each gate.

상술한 바와 같이, 본 발명은 연속적으로 변화되는 시간에 따른 특성을 이용하기 때문에 정확한 정보의 저장이 어려운 종래의 방법에 비하여 콘트롤 게이트의 개수에 따라 멀티-비트의 데이터를 저장할 수 있기 때문에 시간 특성에 무관하게 정확한 정보의 저장을 할 수 있고, 면적의 효율성을 콘트롤 게이트의 수(n)에 따라 배가(2n)시킬 수 있다.As described above, the present invention utilizes a characteristic of time that continuously changes, and thus it is possible to store multi-bit data according to the number of control gates, compared to the conventional method, which is difficult to store accurate information. Accurate information can be stored regardless, and the efficiency of the area can be doubled (2 n ) according to the number n of control gates.

Claims (4)

반도체 기판에 플로팅 게이트, 콘트롤 게이트, 소오스 및 드레인으로 구성된 플래쉬 메모리 셀에 있어서,A flash memory cell comprising a floating gate, a control gate, a source, and a drain in a semiconductor substrate, 멀티-비트 데이터 저장용 메모리 셀을 구현하기 위해, 상기 콘트롤 게이트를 적어도 2개 이상 형성하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 셀.And at least two control gates for implementing a multi-bit data storage memory cell. 반도체 기판에 필드 산화막을 형성하여 액티브 영역을 정의한 후, 상기 전체 구조상에 터널 산화막 및 플로팅 게이트용 폴리실리콘층을 순차적으로 형성하는 단계;Forming a field oxide film on the semiconductor substrate to define an active region, and then sequentially forming a tunnel oxide film and a polysilicon layer for floating gate on the entire structure; 제 1 마스크를 이용한 식각 공정을 통해 플로팅 게이트용 폴리실리콘 패턴을 형성하는 단계;Forming a polysilicon pattern for a floating gate through an etching process using a first mask; 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘 패턴이 형성된 전체 구조상에 제 1 유전체막, 제 1 콘트롤 게이트용 폴리실리콘층, 제 2 유전체막, 제 2 콘트롤 게이트용 폴리실리콘층 및 마스크 산화막을 순차적으로 형성하는 단계;Sequentially forming a first dielectric film, a polysilicon layer for a first control gate, a second dielectric layer, a polysilicon layer for a second control gate, and a mask oxide film on the entire structure of the floating gate polysilicon pattern; 제 2 마스크를 이용한 제 1 식각 공정을 통해 제 2 콘트롤 게이트를 형성하는 단계;Forming a second control gate through a first etching process using a second mask; 상기 제 2 마스크를 이용한 식각 공정을 통해 상기 제 2 유전체막, 상기 제 1 콘트롤 게이트용 폴리실리콘층, 상기 제 1 유전체막, 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘 패턴 및 상기 터널 산화막을 순차적으로 자기정렬 식각하여 제 1 콘트롤 게이트 및 플로팅 게이트를 형성하는 단계; 및The second dielectric layer, the polysilicon layer for the first control gate, the first dielectric layer, the polysilicon pattern for the floating gate, and the tunnel oxide layer are sequentially self-etched through an etching process using the second mask. Forming a first control gate and a floating gate; And 상기 반도체 기판의 노출된 부분에 소오스 및 드레인을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 셀의 제조 방법.Forming a source and a drain in the exposed portion of the semiconductor substrate. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 1 및 상기 제 2 콘트롤 게이트를 포함하는 콘트롤 게이트는 적어도 2개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 셀의 제조 방법.And at least two control gates including the first and second control gates. 반도체 기판상에 터널 산화막 및 플로팅 게이트를 형성하는 단계;Forming a tunnel oxide film and a floating gate on the semiconductor substrate; 상기 플로팅 게이트 상부에 제 1 유전체막을 형성하는 단계;Forming a first dielectric layer on the floating gate; 상기 제 1 유전체막 상부에 제 1 콘트롤 게이트를 형성하는 단계;Forming a first control gate on the first dielectric layer; 상기 제 1 콘트롤 게이트 상부에 제 2 유전체막을 형성하는 단계;Forming a second dielectric layer on the first control gate; 상기 제 2 유전체막 상부에 제 2 콘트롤 게이트를 형성하는 단계; 및Forming a second control gate on the second dielectric layer; And 상기 반도체 기판의 노출된 부분에 소오스 및 드레인을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 셀의 제조 방법.Forming a source and a drain in the exposed portion of the semiconductor substrate.
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