KR20010036790A - Flash memory device and method for manufacturing the same - Google Patents

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KR20010036790A
KR20010036790A KR1019990043942A KR19990043942A KR20010036790A KR 20010036790 A KR20010036790 A KR 20010036790A KR 1019990043942 A KR1019990043942 A KR 1019990043942A KR 19990043942 A KR19990043942 A KR 19990043942A KR 20010036790 A KR20010036790 A KR 20010036790A
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심병섭
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윤종용
삼성전자 주식회사
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    • H01L29/7883Programmable transistors with only two possible levels of programmation charging by tunnelling of carriers, e.g. Fowler-Nordheim tunnelling

Abstract

PURPOSE: A flash memory device and a method for manufacturing the same are provided to stabilize an operational characteristic for erasing data by preventing a backward tunnel ring. CONSTITUTION: The first gate oxide layer(20) is formed on an active region of a silicon substrate(10). A word line gate(50) is formed on the first gate oxide layer(20). The second gate oxide layer(21) is formed on the silicon substrate(10) including the word line gate(50). A floating gate(60) is formed on the second gate oxide layer(21) in order to be overlapped one side of an upper portion of the word line gate(50). A source(11) and a bit line(13) are formed on the active region neighboring the word line gate(50) and the floating gate(60) by using the word line gate(50) and the floating gate(60) as a mask.

Description

플래쉬 메모리소자 및 그 제조방법{flash memory device and method for manufacturing the same}Flash memory device and method for manufacturing the same

본 발명은 스플리트 게이트 타입 플래쉬 이이피롬(split gate type flash EEPROM)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 워드라인 게이트의 하단부로부터 플로우팅 게이트로의 역방향 턴넬링을 방지하여 데이터 소거의 동작특성을 안정화하도록 한 플래쉬 메모리소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a split gate type flash EEPROM, and more particularly, to stabilize the operation characteristics of data erasing by preventing reverse turnneling from the lower end of the word line gate to the floating gate. A flash memory device and a method of manufacturing the same.

일반적으로, 플래쉬 메모리소자는 반도체 비휘발성 메모리소자인 이피롬(EPROM)과 이이피롬(EEPROM)의 기술을 기초로 하면서 이들 두 소자의 장점을 조합하여 개발된, 전기적으로 데이터의 소거 및 프로그램이 가능한 고집적 비휘발성 메모리소자이다. 프래쉬 메모리소자는 이피롬과 이이피롬의 대체로 시스템의 비오스(BIOS), 구성데이터, 계측기기의 편차보정 등을 위한 고체 메모리소자로서 사용되고, 또한 자기 디스크, 펜입력형 PC(personal computer), PDA, 스마트 카드 등의 휴대용 기기의 고체 메모리소자로서 사용된다.In general, flash memory devices are based on the technology of semiconductor nonvolatile memory devices, EPROM and EEPROM, and are developed by combining the advantages of these two devices. It is a highly integrated nonvolatile memory device. The flash memory device is generally used as a solid memory device for the deviation of the BIOS, configuration data, and measurement equipment of the system, and is also used as a magnetic disk, a pen input personal computer, a PDA, It is used as a solid-state memory element of a portable device such as a smart card.

플래쉬 메모리소자는 크게 노아형과 낸드형으로 구분된다. 병렬적 구조로 리드억세스타임(read access time)이 적게 소요되고, 블록단위로 소거가 가능한 노아형은 플래쉬 메모리소자는 FAMOS(floating gate avalanche injection metal oxide semiconductor) 구조를 갖고 있어 프로그램 때에는 핫전자주입(hot electron injection) 전류를, 소거 때에는 Fowler-Nordheim(F-N) 턴넬링 전류를 사용한다. 직렬형태로 순차적 억세스로 리드타임이 많이 소요되지만, 선택 게이트를 최소화할 수 있기 때문에 셀 면적이 작고 고집적화 및 대용량화에 유리한 낸드형 플래쉬 메모리소자는 FLOTOX(floating gate tunneling oxide) 구조를 가지며 프로그램과 소거 때에 모두 F-N 턴넬링 전류를 사용한다.Flash memory devices are largely divided into noah and NAND types. Noah type, which requires less read access time due to the parallel structure and can be erased block by block, has a floating gate avalanche injection metal oxide semiconductor (FAMOS) structure. The hot electron injection currents are used and the Fowler-Nordheim (FN) turnneling currents are used for erasing. The sequential access in series takes a lot of lead time, but the NAND type flash memory device has a FLOTOX (floating gate tunneling oxide) structure that has a small cell area and is advantageous for high integration and large capacity because the selection gate can be minimized. All use FN tunneling currents.

플래쉬 메모리소자의 경우, 1 트랜지스터 1셀로 구성되어 과소거(over erasure)에 따른 비트라인 누설전류가 증가하는 문제점이 있는데 이를 해결하기 위해 별도로 선택 트랜지스터를 형성할 수 있으나 이는 집적도 증가에 불리하게 작용한다.In the case of a flash memory device, there is a problem in that a bit line leakage current due to over erasure increases due to one transistor and one cell. However, a separate selection transistor may be formed to solve this problem, but this adversely affects the degree of integration. .

그래서, 현재는 스플리트 게이트(split gate) 형태의 슈퍼 플래쉬 메모리소자가 널리 사용된다. 이때, 프로그램 때에는 소오스 사이드 채널 핫 전자를 이용하고 소거 때에는 워드라인을 통한 F-N 턴넬링 전자를 이용한다.Thus, super flash memory devices in the form of split gates are now widely used. At this time, source side channel hot electrons are used for programming, and F-N turnneling electrons through word lines are used for erasing.

그런데, 종래의 스플리트 게이트 플래쉬 메모리소자의 경우, 데이터 프로그램을 위해 선택 셀의 소오스(11)의 전압(Vs)이 11V로 되고, 비트라인(13)의 전압(Vbl)이 0V로 되며 워드라인 게이트(30)의 전압(Vwl)이 2V로 되면, 도 1a에 도시된 바와 같이, 워드라인 게이트와 플로우팅 게이트 사이의 채널에서 발생하는 핫 전자가 화살표로 표시된 방향으로 비트라인(13)으로부터 제 1 게이트 산화막(20)을 통과하여 플로우팅 게이트(40)로 충전된다. 따라서, 데이터 프로그램이 이루어진다.However, in the conventional split gate flash memory device, the voltage Vs of the source 11 of the selected cell becomes 11V, the voltage Vbl of the bit line 13 becomes 0V, and the word line for data program. When the voltage Vwl of the gate 30 becomes 2V, as shown in FIG. 1A, hot electrons generated in the channel between the wordline gate and the floating gate are removed from the bitline 13 in the direction indicated by the arrow. It is charged to the floating gate 40 through the one-gate oxide film 20. Thus, a data program is made.

그리고, 데이터 소거를 위해 선택 셀의 소오스(11)의 전압(Vs)이 0V로 되고 비트라인(13)의 전압(Vbl)이 0V로 되며 워드라인 게이트(30)의 전압(Vwl)이 15V로 되면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 전자가 플로우팅 게이트(40)의 상측 모서리부분의 뾰쪽한 팁(tip)으로부터 제 2 게이트 산화막(21)을 턴넬링하여 워드라인 게이트(30)로 방전된다. 따라서, 선택 셀의 데이트 소거가 이루어진다.The voltage Vs of the source 11 of the selected cell is 0V, the voltage Vbl of the bit line 13 is 0V, and the voltage Vwl of the wordline gate 30 is 15V for data erasing. 1B, electrons are discharged to the word line gate 30 by turning the second gate oxide layer 21 from the sharp tip of the upper edge portion of the floating gate 40. . Thus, data erasing of the selected cell is performed.

그러나, 종래에는 선택 셀의 데이터 프로그램 때에 비선택 셀의 소오스(11)의 전압(Vs)이 11V로 되고 비트라인(13)의 전압(Vbl)이 0V로 되며 워드라인 게이트(30)의 전압(Vwl)이 0V로 되기 때문에 도 2에 도시된 바와 같이, 전자가 화살표로 표시된 방향으로 워드라인 게이트(30)로부터 제 2 게이트 산화막(21)을 역턴넬링하여 플로우팅 게이트(40)로 충전된다. 따라서, 이미 소거되어 있었던 비선택 셀에 데이터 프로그램이 이루어진다. 이는 플로우팅 게이트(40)의 측면에 이웃한 워드라인 게이트(30)의 하단 모서리 부분(A)이 플로우팅 게이트(40)를 향하여 날카롭게 돌출하여 상대적으로 강한 전장이 걸리기 때문으로, 플로우팅 게이트(40)의 상단에 적층되는 제 2 게이트 산화막(21)의 두께가 플로우팅 게이트(40)의 하단으로 갈수록 얇아지는 현상에 기인하다.However, conventionally, the voltage Vs of the source 11 of the non-selected cell becomes 11V, the voltage Vbl of the bit line 13 becomes 0V and the voltage of the word line gate 30 (in the data program of the selected cell). Since Vwl) becomes 0V, as shown in FIG. 2, electrons are reverse-turned from the wordline gate 30 to the floating gate 40 in the direction indicated by the arrow to charge the floating gate 40. As shown in FIG. . Thus, the data program is made to the unselected cells that have already been erased. This is because the lower edge portion A of the word line gate 30 adjacent to the side of the floating gate 40 sharply protrudes toward the floating gate 40 and thus takes a relatively strong electric field. This is due to the phenomenon that the thickness of the second gate oxide film 21 stacked on the upper end of 40 becomes thinner toward the lower end of the floating gate 40.

이러한 역턴넬링 현상을 억제하기 위해서는 플로우팅 게이트(40)의 측벽에 질화막과 같은 절연물질의 스페이서를 형성하여 플로우팅 게이트(40)의 측면에 이웃한 워드라인 게이트(30)의 하단 모서리 부분(A)을 날카롭게 돌출하지 않도록 형성해주어야 하는 것이 바람직하다. 그러나, 스페이서의 형성을 위한 에치백공정에서 스페이서를 구성하는 질화막과, 산화막의 고선택비가 요구되지만, 실제로는 이들의 선택비가 낮은 상태로 에치백공정이 진행되는 경우가 많기 때문에 플로우팅 게이트의 에지부위가 쉽게 식각손상을 받는데 이는 역턴넬링전압특성의 열화를 가중시킨다. 이러한 문제점을 해결하는데 현재 일반적으로 사용되는 건식식각장비로는 어렵고 특별한 고가의 정밀 건식식각장비가 추가로 사용되어야 한다. 더욱이 이러한 건식식각장비를 사용하더라도 웨이퍼 내의 식각산포가 크고, 건식식각장비의 상태에 따라 웨이퍼별, 롯트별 식각산포가 발생하는데 이는 플래쉬 메모리셀의 수율 및 특성에 많은 악영향을 미치기 쉽다.In order to suppress the reverse turnneling phenomenon, a spacer of an insulating material such as a nitride film is formed on the sidewall of the floating gate 40 so that the lower edge portion of the word line gate 30 adjacent to the side of the floating gate 40 ( It is desirable to form A) so as not to protrude sharply. However, although the high selectivity ratio of the nitride film and the oxide film constituting the spacer is required in the etch back process for forming the spacer, the edge of the floating gate is often used because the etch back process is often performed in a state in which the selectivity is low. The part is easily etched, which adds to the deterioration of the reverse turning voltage characteristics. In order to solve this problem, it is difficult to use the general dry etching equipment currently used, and special expensive precision dry etching equipment should be additionally used. Moreover, even when such dry etching equipment is used, the etching spread in the wafer is large, and the etching spread by wafer and lot occurs according to the state of the dry etching equipment, which tends to adversely affect the yield and characteristics of the flash memory cell.

따라서, 본 발명의 목적은 데이터 소거된 비선택 셀이 선택 셀의 데이터 프로그램될 때 역턴넬링에 의해 함께 프로그램되는 것을 방지하여 데이터 소거의 신뢰성을 확보하도록 한 플래쉬 메모리소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a flash memory device and a method of manufacturing the same, which prevents data erased unselected cells from being programmed together by reverse turning when the data of the selected cells are programmed. have.

도 1a는 종래 기술에 의한 플래쉬 메모리소자의 데이터 프로그램을 설명하기 위한 예시도.1A is an exemplary diagram for explaining a data program of a flash memory device according to the prior art;

도 1b는 종래 기술에 의한 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거를 설명하기 위한 예시도.1B is an exemplary diagram for explaining data erasing of a flash memory device according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 의한 플래쉬 메모리소자의 역턴넬링을 설명하기 위한 예시도.2 is an exemplary diagram for explaining reverse tunneling of a flash memory device according to the prior art;

도 3은 본 발명에 의한 플래쉬 메모리소자의 데이터 프로그램을 나타낸 예시도.3 is an exemplary view showing a data program of a flash memory device according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거를 나타낸 예시도.4 is an exemplary view showing data erasing of a flash memory device according to the present invention.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 의한 플래쉬 메모리소자의 제조방법을 나타낸 공정도.5 to 7 is a process chart showing a method of manufacturing a flash memory device according to the present invention.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 플래쉬 메모리소자는Flash memory device according to the present invention for achieving the above object

액티브영역을 갖는 실리콘기판;A silicon substrate having an active region;

상기 액티브영역의 일부분에 형성된 소오스A source formed in a portion of the active region

상기 소오스에 이격하며 상기 액티브영역의 다른 일부분에 형성된 비트라인;A bit line spaced apart from the source and formed in another portion of the active region;

상기 액티브영역 상에 형성된 제 1 게이트 산화막;A first gate oxide film formed on the active region;

상기 제 1 게이트 산화막 상에 형성되되, 상기 소오스에 근접하며 상기 소오스와 상기 비트라인 게이트 사이의 일부 영역에 배치된 워드라인 게이트;A word line gate formed on the first gate oxide layer and adjacent to the source and disposed in a partial region between the source and the bit line gate;

상기 워드라인 상에 형성되는 제 2 게이트 산화막; 그리고A second gate oxide film formed on the word line; And

상기 제 2 게이트 산화막 상에 형성되되, 상기 워드라인 게이트의 상부면 일측에 오버랩하며 상기 비트라인으로까지 연장하여 배치된 플로우팅 게이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a floating gate formed on the second gate oxide layer and overlapping one side of an upper surface of the word line gate and extending to the bit line.

바람직하게는 상기 플로우팅 게이트의 상기 워드라인 게이트 측 하단 모서리가 뾰쪽한 형태로 형성된다. 또한, 상기 제 2 게이트 산화막은 상기 워드라인 게이트의 플로우팅 게이트 측 상단 부위보다 하단 부위에서 얇게 형성된다. 상기 플로우팅 게이트가 다결정실리콘의 단층구조 및 다결정실리콘층과 텅스텐실리사이드층의 샌드위치구조 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.Preferably, the bottom edge of the word line gate side of the floating gate is formed in a pointed shape. In addition, the second gate oxide layer is formed thinner at a lower portion than the upper portion of the floating gate side of the word line gate. The floating gate may be formed of any one of a monolayer structure of polycrystalline silicon and a sandwich structure of a polycrystalline silicon layer and a tungsten silicide layer.

또한, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 플래쉬 메모리소자 제조방법은In addition, the flash memory device manufacturing method according to the present invention for achieving the above object is

실리콘기판의 액티브영역 상에 제 1 게이트 산화막을 형성하는 단계;Forming a first gate oxide film on the active region of the silicon substrate;

상기 제 1 게이트 산화막 상에 워드라인 게이트를 형성하는 단계;Forming a wordline gate on the first gate oxide film;

상기 워드라인 게이트를 포함한 상기 실리콘기판 상에 제 2 게이트 산화막을 형성하는 단계;Forming a second gate oxide film on the silicon substrate including the wordline gate;

상기 워드라인 게이트의 상부면 일측에 오버랩하며 일부 길이만큼 연장하도록 상기 제 2 게이트 산화막 상에 플로우팅 게이트를 형성하는 단계; 그리고Forming a floating gate on the second gate oxide layer to overlap one side of an upper surface of the word line gate and extend by a partial length; And

상기 워드라인 게이트와 플로우팅 게이트를 마스크로 하여 상기 워드라인 게이트 및 플로우팅에 근접한 액티브영역에 소오스 및 비트라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And forming a source and a bit line in the active region adjacent to the word line gate and the floating using the word line gate and the floating gate as masks.

바람직하게는 상기 플로우팅 게이트의 상기 워드라인 게이트 측 하단 모서리를 뾰쪽한 형태로 형성한다. 상기 제 2 게이트 산화막을 상기 워드라인 게이트의 플로우팅 게이트 측 상단 부위보다 하단 부위에서 얇게 형성한다. 상기 플로우팅 게이트를 다결정실리콘의 단층구조 및 다결정실리콘층과 텅스텐실리사이드층의 샌드위치구조 중 어느 하나로 형성할 수 있다.Preferably, the bottom edge of the word line gate side of the floating gate is formed in a pointed shape. The second gate oxide layer is formed thinner at the lower portion than the upper portion of the floating gate side of the word line gate. The floating gate may be formed of any one of a monolayer structure of polycrystalline silicon and a sandwich structure of a polycrystalline silicon layer and a tungsten silicide layer.

따라서, 본 발명은 워드라인 게이트에 플로우팅 게이트를 오버랩하도록 형성하여 선택 셀의 데이터 프로그램 때에 역턴넬링에 의한 비선택 셀의 데이터 프로그램을 방지하여 비선택 셀의 데이터 소거 신뢰성을 확보한다.Therefore, the present invention is formed to overlap the floating gate in the word line gate to prevent the data program of the non-selected cells by reverse turning during the data program of the selected cell to ensure the data erase reliability of the non-selected cells.

이하, 본 발명에 의한 플래쉬 메모리소자 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에는 동일 부호를 부여한다.Hereinafter, a flash memory device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same code | symbol is attached | subjected to the part of the same structure and the same action as the conventional part.

도 3은 본 발명에 의한 플래쉬 메모리소자를 나타낸 단면구조도이다.3 is a cross-sectional view showing a flash memory device according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플래쉬 메모리소자는 실리콘기판(10)의 액티브영역에 소오스(11)와 비트라인(13)이 이격하여 배치되고, 소오스(11)의 일부 영역과, 소오스(11)와 비트라인(13) 사이의 액티브영역 일부를 함께 오버랩하며 제 1 게이트 산화막(20) 상에 워드라인 게이트(50)가 배치되고, 비트라인(13)을 향하는 워드라인 게이트(50)의 상부면 일측 및 측면을 일부영역과, 워드라인 게이트(50)와 비트라인(13) 사이의 액티브영역과 비트라인(50)의 일부영역을 함께 오버랩하는 제 2 게이트 산화막(21) 상에 플로우팅 게이트(60)가 배치된다.As shown in FIG. 3, in the flash memory device of the present invention, a source 11 and a bit line 13 are spaced apart from each other in an active region of a silicon substrate 10, and a partial region of the source 11 and a source are disposed. The word line gate 50 is disposed on the first gate oxide layer 20 and overlaps a part of the active region between the bit line 13 and the bit line 13, and the word line gate 50 facing the bit line 13 is disposed. One side and side surfaces of the upper surface of the second gate oxide layer 21 overlapping the partial region, the active region between the word line gate 50 and the bit line 13, and the partial region of the bit line 50 together. Ting gate 60 is disposed.

또한, 워드라인 게이트(50)와 플로우팅 게이트(60) 사이의 산화막의 두께는 제 2 게이트 산화막(21)의 두께보다 두껍지 않다. 플로우팅 게이트(60)의 워드라인 게이트(50) 측 하단 모서리가 워드라인 게이트(50)를 향하여 날카롭게 돌출한다. 플로우팅 게이트(60)는 다결정실리콘층의 단층 또는 다결정실리콘층과 텅스텐실리사이드층의 샌드위치 구조로 이루어진다. 워드라인 게이트(50)와 플로우팅 게이트(60) 사이의 산화막이 제 2 게이트 산화막(21)과 동일하다.In addition, the thickness of the oxide film between the word line gate 50 and the floating gate 60 is not thicker than the thickness of the second gate oxide film 21. The bottom edge of the wordline gate 50 side of the floating gate 60 protrudes sharply toward the wordline gate 50. The floating gate 60 has a single layer of a polysilicon layer or a sandwich structure of a polycrystalline silicon layer and a tungsten silicide layer. An oxide film between the word line gate 50 and the floating gate 60 is the same as the second gate oxide film 21.

이와 같이 구성된 플래쉬 메모리소자의 동작을 설명하면, 먼저, 데이터 프로그램을 위해 선택 셀의 워드라인 게이트(50)의 전압(Vwl)이 워드라인 게이트(50) 아래의 채널을 턴온시킬 수 있을 정도의 저전압, 예를 들어 0.5∼5V, 바람직하게는 2V로 되고, 비트라인(13)의 전압(Vbl)이 고전압, 예를 들어 11V로 되고, 소오스(11)의 전압(Vs) 및 실리콘기판(10)의 벌크(bulk)의 전압(Vb)이 0V로 되면, 워드라인 게이트(50)와 플로우팅 게이트(60) 사이에서 가장 강한 횡방향 및 종방향의 전장이 인가된다. 이에 따라, 채널 핫 전자(channel hot electron)가 소오스(11)의 전자가 도 3에 도시된 바와 같이, 워드라인 게이트(50) 아래의 채널을 따라 흐른 후 플로우팅 게이트(60)의 워드라인 게이트(50) 측 하단 모서리로부터 플로우팅 게이트(60)로 주입된다. 따라서, 플로우팅 게이트(60) 내의 전자가 많아지는데 이는 플로우팅 게이트(60) 아래의 채널에 네거티브 전장을 인가한 효과가 되어서 플로우팅 게이트(60) 아래의 채널을 오프시킨다.Referring to the operation of the flash memory device configured as described above, first, the voltage Vwl of the word line gate 50 of the selected cell for the data program is low enough to turn on the channel under the word line gate 50. , For example, 0.5 to 5 V, preferably 2 V, and the voltage Vbl of the bit line 13 is a high voltage, for example, 11 V, and the voltage Vs of the source 11 and the silicon substrate 10. When the voltage Vb of the bulk becomes 0V, the strongest lateral and longitudinal electric field is applied between the wordline gate 50 and the floating gate 60. Accordingly, a channel hot electron flows along the channel under the word line gate 50 after electrons of the source 11 flow as shown in FIG. 3, and then the word line gate of the floating gate 60. 50 is injected into the floating gate 60 from the bottom edge. Therefore, the electrons in the floating gate 60 increases, which is the effect of applying a negative electric field to the channel under the floating gate 60 to turn off the channel under the floating gate 60.

데이터 소거를 위해 선택 셀의 워드라인 게이트(50)의 전압(Vwl)이 고전압, 예를 들어 14∼16V로 되고, 소오스(11)의 전압(Vs), 비트라인(13)의 전압(Vbl) 및 벌크의 전압(Vb)을 0V로 되면, 플로우팅 게이트(60)로부터 워드라인 게이트(50)로의 강한 전장이 유발된다. 이에 따라, 플로우팅 게이트(60) 내에 존재하는 전자가 도 4에 도시된 바와 같이, 플로우팅 게이트(60)의 워드라인 게이트(50) 측 하단 모서리에서 워드라인 게이트(50)로 F-N 턴넬링을 일으킨다. 따라서, 플로우팅 게이트(60) 내의 전자가 감소하는데 이는 플로우팅 게이트(60) 아래의 채널에 포지티브 전장을 인가한 효과가 되어서 플로우팅 게이트(60) 아래의 채널을 인버전(inversion)시킨다.For data erasing, the voltage Vwl of the word line gate 50 of the selected cell becomes a high voltage, for example, 14 to 16 V, the voltage Vs of the source 11, and the voltage Vbl of the bit line 13. And when the bulk voltage Vb becomes 0 V, a strong electric field from the floating gate 60 to the word line gate 50 is induced. Accordingly, the electrons present in the floating gate 60 are subjected to FN turnneling to the wordline gate 50 at the bottom edge of the wordline gate 50 side of the floating gate 60 as shown in FIG. 4. Cause Thus, the electrons in the floating gate 60 are reduced, which is the effect of applying a positive electric field to the channel under the floating gate 60 to inversion the channel under the floating gate 60.

따라서, 본 발명은 데이터 프로그램 때에 선택 셀만을 데이터 프로그램하고 비선택 셀을 데이터 프로그램하는 것을 방지하여 데이터 소거의 신뢰성을 높일 수 있다.Therefore, the present invention can increase the reliability of data erasing by preventing data programming of only selected cells and data programming of unselected cells during data programming.

이와 같이 구성된 본 발명의 플래쉬 메모리소자의 제조방법을 도 5 내지 도를 참조하여 설명하기로 한다. 설명의 편의상 하나의 메모리셀을 기준으로 설명하기로 한다. 도 3과 도 4의 부분과 동일한 부분에는 동일 부호를 부여한다.A method of manufacturing the flash memory device of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. For convenience of explanation, a description will be made based on one memory cell. The same reference numerals are given to the same parts as those in Figs. 3 and 4.

도 5를 참조하면, 먼저 통상의 웰공정을 이용하여 제 1 도전형, 예를 들어 P형 실리콘기판(10)에 웰(도시 안됨)을 형성한 후 액티브영역을 한정하기 위해 필드영역(도시 안됨)에 통상의 LOCOS(local oxidation of silicon) 공정과 같은 아이솔레이션공정에 의해 필드산화막을 형성한다. 그런 다음, 열산화공정을 이용하여 실리콘기판(10)의 액티브영역 상에 제 1 게이트 산화막(20)을 원하는 두께로 성장시키고 문턱전압의 조절을 위한 불순물을 액티브영역의 실리콘기판(10)에 이온주입한다.Referring to FIG. 5, first, a well (not shown) is formed in a first conductivity type, for example, P-type silicon substrate 10 using a conventional well process, and then a field region (not shown) is used to define an active region. ), A field oxide film is formed by an isolation process such as a conventional LOCOS (local oxidation of silicon) process. Thereafter, the first gate oxide film 20 is grown to a desired thickness on the active region of the silicon substrate 10 using a thermal oxidation process, and impurities for controlling the threshold voltage are ionized on the silicon substrate 10 of the active region. Inject.

이후, 제 1 게이트 산화막(20)을 포함한 실리콘기판(10)의 전면에 워드라인 게이트(50)를 위한 다결정실리콘층을 적층하고 나서 통상의 사진식각공정을 이용하여 상기 다결정실리콘층을 이격된 2개의 워드라인 게이트(50)의 패턴으로 형성한다. 여기서, 설명의 편의상 도면에서 2개의 워드라인 게이트(50)의 패턴만이 형성된 것처럼 도시되어 있으나 실제로는 이보다 훨씬 많은 워드라인 게이트들이 형성되는 것은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.Thereafter, a polysilicon layer for the word line gate 50 is stacked on the entire surface of the silicon substrate 10 including the first gate oxide film 20, and then the polysilicon layer is spaced apart from each other using a conventional photolithography process. It is formed in a pattern of four word line gates (50). Here, for convenience of description, although only two patterns of the word line gates 50 are shown in the figure, it is apparent to those skilled in the art that many more word line gates are formed. .

도 6을 참조하면, 이어서, 워드라인 게이트(50) 및 제 1 게이트 산화막(20)을 포함한 실리콘기판(10)의 전면에 제 2 게이트 산화막(21)을 적층한다. 물론, 열산화공정을 이용하여 워드라인 게이트(50)의 표면 상에 제 2 게이트 산화막을 성장시키는 것도 가능하다.Referring to FIG. 6, a second gate oxide film 21 is stacked on the entire surface of the silicon substrate 10 including the word line gate 50 and the first gate oxide film 20. Of course, it is also possible to grow a second gate oxide film on the surface of the word line gate 50 using a thermal oxidation process.

이때, 제 2 게이트 산화막(21)의 형성 때에 워드라인 게이트(50)의 플로우팅 게이트(60) 측 하단 부위의 산화막 두께가 워드라인 게이트(50)의 플로우팅 게이트(60) 측 상단 부위의 산화막 두께보다 얇게 형성되는 것이 바람직하다.At this time, when the second gate oxide film 21 is formed, the oxide film thickness of the lower end portion of the word line gate 50 on the floating gate 60 side is the oxide film of the upper end portion of the word line gate 50 on the floating gate 60 side. It is preferable to form thinner than thickness.

그런 다음, 워드라인 게이트(50) 및 제 2 게이트 산화막(21)을 포함한 실리콘기판(10)의 전면에 플로우팅 게이트(60)를 위한 다결정실리콘층을 적층하고 이를 사진식각공정에 의해 플로우팅 게이트(60)의 패턴으로 형성한다. 여기서, 플로우팅 게이트(60)는 워드라인 게이트(50)의 상부면 내측부 일부를 오버랩하면서 워드라인 게이트(50)의 측면을 지나서 게이트 대향하는 워드라인 게이트(50)를 향해 일부 길이만큼 연장한다. 플로우팅 게이트(60)로는 다결정실리콘층의 단층 구조 이외에 다결정실리콘층과 텅스텐실리사이드층의 샌드위치 구조로 이루어질 수도 있다.Thereafter, a polysilicon layer for the floating gate 60 is stacked on the entire surface of the silicon substrate 10 including the word line gate 50 and the second gate oxide layer 21, and the floating gate is formed by a photolithography process. It forms in the pattern of (60). Here, the floating gate 60 extends by a length toward the word line gate 50 facing the gate beyond the side of the word line gate 50 while overlapping a portion of the inner side of the upper surface of the word line gate 50. The floating gate 60 may be formed of a sandwich structure of the polysilicon layer and the tungsten silicide layer in addition to the monolayer structure of the polysilicon layer.

도 7을 참조하면, 이어서, 워드라인 게이트(50)와 플로우팅 게이트(60)를 마스크로 이용하여 액티브영역에 N형 불순물을 이온주입하여 워드라인 게이트(50) 외측의 액티브영역에 소오스(11)를 형성함과 아울러 플로우팅 게이트(60) 사이의 액티브영역에 비트라인(13)을 형성한다.Referring to FIG. 7, N-type impurities are ion implanted into the active region using the word line gate 50 and the floating gate 60 as masks, so that the source 11 is formed in the active region outside the word line gate 50. ) And a bit line 13 in the active region between the floating gate 60.

이후, 상기 결과 구조물 상에 층간절연막을 적층하고 소오스와 비트라인의 일부를 노출시키는 각각의 콘택홀을 층간절연막에 형성하고 각각의 콘택홀을 거쳐 소오스와 비트라인에 전기적으로 연결되는 배선을 형성한다. 이에 대한 설명은 본 발명의 요지에 관련이 적으므로 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.Thereafter, an interlayer insulating film is stacked on the resultant structure, and respective contact holes for exposing portions of the source and bit lines are formed in the interlayer insulating film, and wirings are electrically connected to the sources and bit lines through the respective contact holes. . The description thereof is not related to the gist of the present invention, so a detailed description thereof will be omitted.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 플로우팅 게이트가 워드라인 게이트의 상부면 일부를 오버랩하도록 형성된다. 데이터 프로그램 때에 채널 핫 전자가 플로우팅 게이트의 워드라인 측 하단 모서리로 주입되고, 데이터 소거 때에 전자가 F-N 턴넬링에 의해 플로우팅 게이트로부터 워드라인 게이트로 턴넬링된다.As described above, according to the present invention, the floating gate is formed to overlap a part of the upper surface of the word line gate. Channel hot electrons are injected into the bottom edge of the wordline side of the floating gate during data programming, and electrons are tunneled from the floating gate to the wordline gate by F-N turning when data is erased.

따라서, 본 발명은 선택 셀의 데이터 프로그램 때에 역턴넬링에 의한 비선택 셀의 데이터 프로그램을 방지하여 비선택 셀의 데이터 소거 신뢰성을 확보한다.Therefore, the present invention prevents the data program of the unselected cell by reverse turning at the time of the data program of the selected cell, thereby ensuring data erasure reliability of the unselected cell.

한편, 본 발명은 도면에 도시된 바람직한 예를 기준으로 기술하고 있으나 이에 한정되지 않으며 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 다양한 변형과 개량이 가능함은 당연하다.On the other hand, the present invention is described based on the preferred example shown in the drawings, but not limited to this and various modifications and improvements are possible by those skilled in the art to which the present invention belongs without departing from the spirit of the invention. Of course.

Claims (8)

액티브영역을 갖는 실리콘기판;A silicon substrate having an active region; 상기 액티브영역의 일부분에 형성된 소오스A source formed in a portion of the active region 상기 소오스에 이격하며 상기 액티브영역의 다른 일부분에 형성된 비트라인;A bit line spaced apart from the source and formed in another portion of the active region; 상기 액티브영역 상에 형성된 제 1 게이트 산화막;A first gate oxide film formed on the active region; 상기 제 1 게이트 산화막 상에 형성되되, 상기 소오스에 근접하며 상기 소오스와 상기 비트라인 게이트 사이의 일부 영역에 배치된 워드라인 게이트;A word line gate formed on the first gate oxide layer and adjacent to the source and disposed in a partial region between the source and the bit line gate; 상기 워드라인 상에 형성되는 제 2 게이트 산화막; 그리고A second gate oxide film formed on the word line; And 상기 제 2 게이트 산화막 상에 형성되되, 상기 워드라인 게이트의 상부면 일측에 오버랩하며 상기 비트라인으로까지 연장하여 배치된 플로우팅 게이트를 포함A floating gate formed on the second gate oxide layer and overlapping one side of an upper surface of the word line gate and extending to the bit line; 하는 플래쉬 메모리소자.Flash memory device. 제 1 항에 있어서, 상기 플로우팅 게이트의 상기 워드라인 게이트 측 하단 모서리가 뾰쪽한 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리소자.The flash memory device of claim 1, wherein a bottom edge of the floating gate is formed in a pointed shape. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 게이트 산화막은 상기 워드라인 게이트의 플로우팅 게이트 측 상단 부위보다 하단 부위에서 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리소자.The flash memory device of claim 1, wherein the second gate oxide layer is formed thinner at a lower portion than an upper portion of a floating gate side of the word line gate. 제 1 항에 있어서, 상기 플로우팅 게이트가 다결정실리콘의 단층구조 및 다결정실리콘층과 텅스텐실리사이드층의 샌드위치구조 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리소자.2. The flash memory device of claim 1, wherein the floating gate comprises one of a monolayer structure of polycrystalline silicon and a sandwich structure of a polycrystalline silicon layer and a tungsten silicide layer. 실리콘기판의 액티브영역 상에 제 1 게이트 산화막을 형성하는 단계;Forming a first gate oxide film on the active region of the silicon substrate; 상기 제 1 게이트 산화막 상에 워드라인 게이트를 형성하는 단계;Forming a wordline gate on the first gate oxide film; 상기 워드라인 게이트를 포함한 상기 실리콘기판 상에 제 2 게이트 산화막을 형성하는 단계;Forming a second gate oxide film on the silicon substrate including the wordline gate; 상기 워드라인 게이트의 상부면 일측에 오버랩하며 일부 길이만큼 연장하도록 상기 제 2 게이트 산화막 상에 플로우팅 게이트를 형성하는 단계; 그리고Forming a floating gate on the second gate oxide layer to overlap one side of an upper surface of the word line gate and extend by a partial length; And 상기 워드라인 게이트와 플로우팅 게이트를 마스크로 하여 상기 워드라인 게이트 및 플로우팅에 근접한 액티브영역에 소오스 및 비트라인을 형성하는 단계를 포함하는 플래쉬 메모리소자 제조방법.And forming a source and a bit line in the active region adjacent to the word line gate and the floating using the word line gate and the floating gate as masks. 제 5 항에 있어서, 상기 플로우팅 게이트의 상기 워드라인 게이트 측 하단 모서리를 뾰쪽한 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리소자 제조방법.6. The method of claim 5, wherein the bottom edge of the word line gate side of the floating gate is formed in a pointed shape. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 게이트 산화막을 상기 워드라인 게이트의 플로우팅 게이트 측 상단 부위보다 하단 부위에서 얇게 형성하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리소자 제조방법.6. The method of claim 5, wherein the second gate oxide film is formed thinner at a lower portion than an upper portion of a floating gate side of the word line gate. 제 5 항에 있어서, 상기 플로우팅 게이트를 다결정실리콘의 단층구조 및 다결정실리콘층과 텅스텐실리사이드층의 샌드위치구조 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리소자 제조방법.6. The method of claim 5, wherein the floating gate is formed of any one of a monolayer structure of polycrystalline silicon and a sandwich structure of a polycrystalline silicon layer and a tungsten silicide layer.
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