KR20000061504A - Layout of eeprom cell having single poly and manufacturing method the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 EEPROM에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 단일 폴리실리콘으로 갖는 EEPROM 셀에 관한 것이다.The present invention relates to an EEPROM, and more particularly to an EEPROM cell having a single polysilicon.
단일 폴리 EEPROM (1 poly electrically erasable programmable read only memory) 셀은 스택 게이트 EEPROM (stack gate EEPROM)이 2개의 폴리를 사용하는 것과 달리 단층의 폴리를 사용하는 불휘발성 메모리 셀이다.A single poly electrically erasable programmable read only memory (EEPROM) cell is a nonvolatile memory cell that uses a single layer of poly, unlike a stack gate EEPROM (two stacks).
아래 표는 단일 폴리 EEPROM의 모드에 따른 동작 조건을 보여주고 있다.The table below shows the operating conditions according to the mode of a single poly EEPROM.
도 1은 EEPROM 셀을 보여주는 회로도이며, 도 2는 도 1의 EEPROM 셀 레이아웃이다.1 is a circuit diagram illustrating an EEPROM cell, and FIG. 2 is an EEPROM cell layout of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 게이트가 워드라인 (word line, WL) (2b)에 공통으로 연결되는 선택 트랜지스터들 (select transistors)이 비트라인 (bit line, BL)과 접지 (GND)에 각각 연결되고, 상기 선택 트랜지스터들 (M11, M13) 사이에 게이트가 커패시터 (Ca)를 통해 감지 라인 (sense line, SL)에 연결되는 감지 트랜지스터 (sense transistor)(M12)가 연결된다. 폴리 (2a)는 감지 라인 (1b) 상에 배치되고 일부는 활성 영역상에 콘센트 모양으로 2c 처럼 배치된다.2, select transistors having a gate connected to a word line WL 2b in common are connected to a bit line BL and a ground GND, respectively. A sense transistor M12 is connected between the selection transistors M11 and M13, the gate of which is connected to the sense line SL via a capacitor Ca. The poly 2a is disposed on the sense line 1b and some are arranged like 2c in the shape of an outlet on the active area.
다시 도 2를 참조하면, 활성 영역과 비활성 영역이 1a, 5로 정의된다. 메모리 셀은 단일 폴리로서 단일 셀 사이즈가 크고 좌우방향으로 길게 형성된다. 이는 활성 영역 (1a)이 A를 기준으로 B 라인을 따라 ㄷ자형으로 배치되기 때문이다.Referring again to FIG. 2, the active and inactive regions are defined as 1a and 5. The memory cell is a single poly and has a large single cell size and is formed long in left and right directions. This is because the active region 1a is arranged in a U shape along the line B with respect to A.
상술한 바와 같은 레이아웃을 갖는 단일 폴리 EEPROM 셀은 3개의 트랜지스터들로 구성되고, 활성 영역이 ㄷ자형으로 배치됨에 따라 메모리 셀의 상하방향으로 사이즈가 제한된다. 따라서, 폴리 EEPROM 셀은 높은 커플링비를 얻기 위해 선택 라인상의 폴리 길이를 좌우 증가시켜 왔다. 그러나, 폴리의 두 패스 즉, 감지 트랜지스터의 패스 및 기입 패스는 셀 사이즈가 상하 방향으로 감소될 때 버틀넥 (bottle neck)으로 작용하게 된다.A single poly EEPROM cell having the layout as described above is composed of three transistors, and the size of the memory cell is limited in the vertical direction of the memory cell as the active region is arranged in a U shape. Thus, poly EEPROM cells have increased left and right poly length on select lines to achieve high coupling ratios. However, two passes of the poly, i.e., the pass and the write pass of the sense transistor, serve as a bottle neck when the cell size decreases in the vertical direction.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 셀 사이즈가 감소될때 폴리의 버틀넥을 막기 위한 EEPROM 셀 레이 아웃을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide an EEPROM cell layout for preventing the bottleneck of poly when the cell size is reduced.
도 1은 종래 기술에 따른 단일 EEPROM 셀을 보여주는 회로도;1 is a circuit diagram showing a single EEPROM cell according to the prior art;
도 2는 종래 기술에 따른 단일 폴리 EEPROM 셀 레이아웃;2 is a single poly EEPROM cell layout according to the prior art;
도 3은 본 발명에 따른 단일 폴리 EEPROM 셀 레이아웃;3 is a single poly EEPROM cell layout in accordance with the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 단일 폴리 EEPROM 셀을 보여주는 회로도;4 is a circuit diagram showing a single poly EEPROM cell in accordance with the present invention;
도 5는 도 3의 일부를 확대하여 보여주는 레이아웃;5 is an enlarged view of a portion of FIG. 3;
도 6a 내지 도 6g는 도 3을 A-A'라인을 따라 절취하여 EEPROM 셀 공정을 순차적으로 보여주는 흐름도 및;6A-6G are flow charts illustrating the EEPROM cell process sequentially by cutting FIG. 3 along line AA ′;
도 7a 내지 도 7h는 도 3을 B-B'라인을 따라 EEPROM 셀 공정을 순차적으로 보여주는 흐름도이다.7A through 7H are flowcharts sequentially illustrating an EEPROM cell process along the line BB ′ of FIG. 3.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100a : 활성 영역 101 : 터널 영역100a: active area 101: tunnel area
102a, 102b : 폴리 104 : 비활성 영역102a, 102b: Poly 104: inactive area
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 단일 폴리 EEPROM 셀 레이 아웃은 제 1 방향으로 일자형태를 갖는 활성 영역과, 비활성 영역상에서는 상기 제 1 방향으로 배치되고 상기 활성 영역상에서는 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 배치되는 워드 라인과, 상기 활성 영역 외곽에 배치되는 감지 라인과 상기 감지 라인상에서는 제 1 방향으로 배치되고 상기 활성 영역상에서는 제 2 방향으로 배치되는 폴리 영역 및 상기 활성 영역과 교차되는 폴리 영역 하부에 형성되는 터널 영역을 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the object of the present invention as described above, the single poly EEPROM cell layout is arranged in the first direction on the active region having a straight shape in the first direction, and the active A word line disposed in a second direction perpendicular to the first direction on the region, a sensing line disposed outside the active region and a poly line disposed in a first direction on the sensing line and disposed in a second direction on the active region And a tunnel region formed below the poly region crossing the active region.
(작용)(Action)
본 발명에 따르면, 활성 영역이 일자형으로 형성됨에 따라 셀 사이즈 감소시감지 라인상의 폴리길이를 상하로 증가시킬 수 있고, 셀 트랜지스터의 수도 2개로 감소시킬수 있다.According to the present invention, as the active region is formed in a straight line, the poly length on the cell size reduction detection line can be increased up and down, and the number of cell transistors can be reduced to two.
(실시예)(Example)
이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면 도 3 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 7.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신규한 단일 폴리 EEPROM 셀은 활성 영역의 일자 변형으로 셀사이즈가 상하방향으로 감소되더라도 폴리가 버틀넥되는 것을 막을 수 있다.Referring to FIG. 3, the novel single poly EEPROM cell according to the embodiment of the present invention may prevent the poly from being bottleneck even if the cell size is decreased in the vertical direction due to the date deformation of the active region.
도 3은 본 발명에 따른 단일 폴리 EEPROM 셀 레이 아웃이다.3 is a single poly EEPROM cell layout in accordance with the present invention.
도 3을 참조하면, 활성 영역 (100a)이 종래의 ㄷ자형에서 일자형으로 바뀐다. 워드라인 (102b)는 비활성 영역 (104)에서 상기 활성 영역 (100a)과 동일한 방향으로 배치되며, 활성 영역 (100a)과 교차되는 영역 (C)도 갖는다. 폴리 (102a)는 감지 라인 (100b)과 교차되는영역이 감지 라인과 동일한 세로방향으로 배치되고 활성 영역과 교차하는영역은 가로 방향으로 배치된다. 그리고 터널 영역 (101)이 활성 영역 (100a)과 교차하는 폴리 (102a) 하부에 형성된다.Referring to FIG. 3, the active region 100a is changed from a conventional U-shape to a straight line. The word line 102b is disposed in the non-active region 104 in the same direction as the active region 100a and has a region C intersecting with the active region 100a. The poly 102a has an area crossing the sensing line 100b disposed in the same longitudinal direction as the sensing line, and an area crossing the active area is disposed in the horizontal direction. And tunnel region 101 is formed under poly 102a that intersects with active region 100a.
도 4는 본 발명에 따른 단일 폴리 EEPROM 셀을 보여주는 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating a single poly EEPROM cell in accordance with the present invention.
도 4를 참조하면, 선택 트랜지스터 (M1)와 감지 트랜지스터 (M2)가 직렬로 연결된다. 상기 선택 트랜지스터 (M1)의 게이트는 워드라인 (WL)과 연결되고, 감지 트랜지스터 (M2)의 게이트는 커패시터 (Ca)를 통해 감지 라인 (SL)과 연결된다.Referring to FIG. 4, the select transistor M1 and the sense transistor M2 are connected in series. The gate of the select transistor M1 is connected to the word line WL, and the gate of the sense transistor M2 is connected to the sense line SL through the capacitor Ca.
도 5는 도 3의 일부를 확대하여 보여주는 레이아웃이다.5 is an enlarged layout of a portion of FIG. 3.
도 6a 내지 도 6h는 도 5을 A-A' 방향으로 절취하여 EEPROM 셀 공정을 순차적으로 보여주는 흐름도이고, 도 7a 내지 도 7h는 도 5을 B-B' 방향으로 절취하여 EEPROM 셀 공정을 순차적으로 보여주는 흐름도이다.6A through 6H are flowcharts sequentially illustrating the EEPROM cell process by cutting FIG. 5 in the direction of A-A ', and FIGS. 7A through 7H are flowcharts sequentially illustrating the EEPROM cell process by cutting FIG. 5 in the direction of B-B'.
도 6a 및 도 7a를 참조하면, 반도체 기판 (10)의 활성 영역과 비활성 영역 (12)이 정의된다. 상기 기판 (10)의 활성 영역상에 절연막 (14)이 형성된다. 상기 절연막 (14)은 산화막 또는 SiO2로서 300Å∼500Å의 두께로 형성된다.6A and 7A, an active region and an inactive region 12 of the semiconductor substrate 10 are defined. An insulating film 14 is formed on the active region of the substrate 10. The insulating film 14 is formed as an oxide film or SiO 2 with a thickness of 300 kPa to 500 kPa.
도 6b 및 도 7b를 참조하면, 상기 기판 (10) 전면에 제 1 포토레지스트막이 형성되고, 사진 식각 공정을 통해 비활성 영역상의 제 1 포토레지스트 패턴 (16)이 형성된다. 그리고 제 1 이온 주입 공정을 통해 기판에 N+ 도전 영역들 (18)이 형성된다. 상기 도전 영역들은 터널 산화막 하부와 감지 라인이 된다.6B and 7B, a first photoresist film is formed on the entire surface of the substrate 10, and a first photoresist pattern 16 on an inactive region is formed through a photolithography process. N + conductive regions 18 are formed on the substrate through the first ion implantation process. The conductive regions become a tunnel oxide lower portion and a sensing line.
도 6c 및 도 7c를 참조하면, 상기 제 1 포토레지스트 패턴 (16)이 제거된후, 제 2 포토레지스트막 (20)이 상기 절연막 (14)을 포함하여 기판 전면에 형성되고, 사진 식각 공정을 통해 제 2 포토레지스트 패턴 (20)이 형성된다. 상기 제 2 포토레지스트 패턴 (20)을 마스크로 사용하여 터널 영역의 절연막 (14)이 선택적으로 식각된다.6C and 7C, after the first photoresist pattern 16 is removed, a second photoresist layer 20 is formed on the entire surface of the substrate including the insulating layer 14, and the photolithography process is performed. Through the second photoresist pattern 20 is formed. The insulating film 14 in the tunnel region is selectively etched using the second photoresist pattern 20 as a mask.
도 6d 및 도 7d를 참조하면, 상기 제 2 포토레지스트 패턴 (20)이 제거된후, 상기 절연막 (14)을 포함하여 기판 (10) 전면에 산화막이 형성된다. 터널 영역의 산화막 (22)은 SiO2또는 SiON으로서 50Å∼90Å의 두께로 형성된다.6D and 7D, after the second photoresist pattern 20 is removed, an oxide film is formed on the entire surface of the substrate 10 including the insulating layer 14. The oxide film 22 in the tunnel region is formed with a thickness of 50 kPa to 90 kPa as SiO 2 or SiON.
도 6e 및 도 7e를 참조하면, 반도체 기판 (10) 전면에 도전막 (24)이 형성된다.6E and 7E, the conductive film 24 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 10.
다음으로, 도 6f 및 도 7f를 참조하면, 상기 도전막 (24)상에 선택 트랜지스터 (M1)와 감지 트랜지스터 (M2)를 형성하기 위한 제 3 포토레지스트 패턴 (26)이 형성된다. 상기 제 3 포토레지스트 패턴 (26)을 마스크로 사용하여 상기 도전막 (24)이 식각된다. 그런 다음 기판 (10)의 활성 영역에 고전압 접합 영역 (28)을 형성하기 위해 HV 주입 (high voltage implant)이 수행된다.Next, referring to FIGS. 6F and 7F, a third photoresist pattern 26 for forming the selection transistor M1 and the sensing transistor M2 is formed on the conductive film 24. The conductive layer 24 is etched using the third photoresist pattern 26 as a mask. Then a high voltage implant is performed to form a high voltage junction region 28 in the active region of the substrate 10.
도 6g 및 도 7g를 참조하면, 상기 제 3 포토레지스트 패턴 (26)이 제거되고 난후, 제 4 포토레지스트 패턴 (30)이 형성된다. 제 2 이온 주입 공정에 의해 기판 (10)에 소오스 및 드레인 (34)이 형성된다. 상기 소오스 및 드레인은 두번의 주입 공정에 의해 28및 32의 이중 접합 구조를 갖는다.6G and 7G, after the third photoresist pattern 26 is removed, a fourth photoresist pattern 30 is formed. The source and the drain 34 are formed in the substrate 10 by the second ion implantation process. The source and drain have a double junction structure of 28 and 32 by two injection processes.
도 7h를 참조하면, 상기 제 4 포토레지스트 패턴 (30)이 제거되고 나면 워드라인과 비트라인 및 공통 소오스 라인 (common source line)(도 3의 101)이 형성된다.Referring to FIG. 7H, after the fourth photoresist pattern 30 is removed, a word line, a bit line, and a common source line (101 in FIG. 3) are formed.
상술한 바와 같이, 단일 폴리 EEPROM 셀은 폴리의 두 패스를 하나로 통합하고, 활성 영역을 일자형을 바꾸므로서 셀 사이즈 감소시 폴리의 D/R 영향을 덜받게 된다. 그리고 감지 라인상의 폴리를 상하로 증가시킬 수 있으므로 메모리 셀 사이즈를 좌우로 감소시킬수 있다. 또, 셀 트랜지스터의 수가 3개에서 2개로 감소하므로 셀 사이즈를 더욱 감소시킬 수 있다.As mentioned above, a single poly EEPROM cell integrates two passes of poly into one and changes the active area to a straight line so that it is less susceptible to poly D / R at cell size reduction. In addition, since the poly on the sense line can be increased up and down, the memory cell size can be reduced left and right. In addition, since the number of cell transistors is reduced from three to two, the cell size can be further reduced.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 단일 폴리 EEPROM 셀의 활성 영역을 일자형으로 바꾸므로서 폴리의 버틀넥을 막을 수 있다.According to the present invention as described above, the bottleneck of poly can be prevented by changing the active area of a single poly EEPROM cell to a straight line.
또, 본 발명에 따르면, EEPROM의 셀 트랜지스터수를 줄이므로서 셀 사이즈를 줄일 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, there is an effect that the cell size can be reduced while reducing the number of cell transistors in the EEPROM.
Claims (3)
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KR100667215B1 (en) * | 2005-12-12 | 2007-01-12 | 충북대학교 산학협력단 | Single poly eeprom and method for manufacturing threrof |
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1999
- 1999-03-26 KR KR1019990010573A patent/KR20000061504A/en not_active Application Discontinuation
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KR100667215B1 (en) * | 2005-12-12 | 2007-01-12 | 충북대학교 산학협력단 | Single poly eeprom and method for manufacturing threrof |
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