KR20010082914A - method for manufacturing EEPROM devices - Google Patents

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KR20010082914A KR1020000008477A KR20000008477A KR20010082914A KR 20010082914 A KR20010082914 A KR 20010082914A KR 1020000008477 A KR1020000008477 A KR 1020000008477A KR 20000008477 A KR20000008477 A KR 20000008477A KR 20010082914 A KR20010082914 A KR 20010082914A
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Abstract

PURPOSE: A method for fabricating an EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) device is to improve the operation speed of a memory cell by eliminating the step of a floating gate electrode. CONSTITUTION: An isolation layer(11) is formed on both sides of a semiconductor substrate(10) to define an active region of the semiconductor substrate. A gate oxide layer(15) is formed on the active region. An N+ tunnel ion implantation region(21) is formed by implanting N-type impurity ions into the active region. A tunnel oxide layer(20) is grown on a predetermined part of the N+ tunnel ion implantation region. A polysilicon layer for a floating gate electrode(31) is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate including the tunnel oxide layer. A lower oxide layer(41) and an immediate nitride layer(43) are deposited on the polysilicon layer in this order. An insulating layer(40) consists of the lower oxide layer and the immediate nitride layer. An oxide layer for the first spacer(60) is deposited on the entire structure.

Description

이이피롬 소자의 제조방법{method for manufacturing EEPROM devices}Method for manufacturing EEPROM devices

본 발명은 EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory) 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플로우팅 게이트의 단차를 줄임으로써 고집적화에 접합하면서도 생산성 향상을 이루도록 한 EEPROM 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM) device, and more particularly, to a method for manufacturing an EEPROM device that achieves improved productivity while reducing integration gate step height.

일반적으로, EEPROM은 전기적 신호를 사용하여 소거 및 프로그램되는 비휘발성 메모리소자이다. EEPROM 내에는 다수의 메모리 셀들이 있고 이들 각각은 개별적으로 소거 및 프로그램될 수 있다. 일반적으로, 각각의 EEPROM 셀은 2개의 트랜지스터를 갖는다. 예로서, FLOTOX(floating gate tunnel oxide)형 EEPROM 셀은 하나의 센스 트랜지스터와 하나의 선택 트랜지스터를 포함한다. EEPROM 소자 내의 선택 트랜지스터는 소거 또는 프로그램될 개별적인 EEPROM 셀을 선택하는데 사용된다. EEPROM 소자 내의 센스 트랜지스터는 개별적인 셀 내에서 소거 및 프로그램 작동을 실제적으로 수행하는 트랜지스터이다. 셀을 프로그램 및 소거하기 위해 전자 턴넬링으로 알려진 현상이 센스 트랜지스터의 플로우팅 게이트 전극에 포지티브 또는 네거티브 전하를 각각 저장하는데 사용된다. 프로그램밍은 콘트롤 게이트가 그라운드(ground)로 유지되는 동안 센스 트랜지스터의 드레인에 포지티브 전압을 인가함으로써 이루어진다. 따라서, 전자가 센스 트랜지스터의 플로우팅 게이트로부터 턴넬 절연막을 거쳐 드레인으로 턴넬링하여 플로우팅 게이트를 포지티브 충전된 상태로 만든다. EEPROM 셀은 플로우팅 게이트에 네거티브 전하를 저장함으로써 소거된다. 플로우팅 게이트 상의 네거티브 전하 저장은 드레인과 소오스를 그라운딩하는 동안 트랜지스터의 콘트롤 게이트에 포지티브 전압을 인가함으로써 통상 이루어진다. 이러한 바이어스는 전자가 드레인으로부터 턴넬링 절연막을 거쳐 플로우팅 게이트로 턴넬링하도록 함으로써 네거티브 전하를 플로우팅 게이트에 생성한다.Generally, EEPROMs are nonvolatile memory devices that are erased and programmed using electrical signals. Within the EEPROM are a number of memory cells, each of which can be individually erased and programmed. In general, each EEPROM cell has two transistors. For example, a floating gate tunnel oxide (FLOTOX) type EEPROM cell includes one sense transistor and one selection transistor. Select transistors in the EEPROM device are used to select individual EEPROM cells to be erased or programmed. Sense transistors in EEPROM devices are transistors that actually perform erase and program operations in individual cells. A phenomenon known as electron turnneling to program and erase a cell is used to store positive or negative charges, respectively, in the floating gate electrode of the sense transistor. Programming is accomplished by applying a positive voltage to the drain of the sense transistor while the control gate remains ground. Thus, electrons are tunneled from the floating gate of the sense transistor to the drain via the tunneling insulating film to make the floating gate positively charged. EEPROM cells are erased by storing negative charge in the floating gate. Negative charge storage on the floating gate is typically achieved by applying a positive voltage to the control gate of the transistor while grounding the drain and the source. This bias causes the electrons to tunnel from the drain through the tunneling insulating film to the floating gate, creating a negative charge in the floating gate.

최근에 들어 FLOTOX형 EEPROM의 메모리용량의 증대를 위해 EEPROM의 집적도가 높아지면서 EEPROM의 셀 사이즈가 축소되어 왔다. 이에 따라, 액티브영역을 오버랩하는 작은 사이즈의 턴넬영역을 더 이상 축소하기 어려운 제조공정상의 한계가나타나기 시작하였다. 이러한 한계를 극복하기 위해 턴넬영역을 더 이상 축소하지 않고 액티브영역을 축소하는 방향으로 EEPROM의 셀이 개발되어 왔다. 종래의 EEPROM 소자의 셀에서는 도 1에 도시된 바와 같이 구성된다. 즉, 실리콘기판과 같은 반도체기판(10)의 액티브영역을 전기적으로 분리하기 위해 비활성영역에 아이솔레이션층(14)이 형성되고, N+ 소오스영역의 일부분 상에 턴넬 산화막(20)이 형성되고, 턴넬 산화막(20) 상에 다결정실리콘 재질의 플로우팅 게이트(31)가 형성되고, 플로우팅 게이트(31) 상에 절연막(40)이 형성된다. 플로우팅 게이트(31)와 절연막(40)의 측벽에 산화막 재질의 스페이서(47)가 형성되고, 플로우팅 게이트(30) 상에 센스 게이트(50)를 위한 다결정실리콘층(51)과 그 위의 텅스텐실리사이드층(53)이 형성된다. 절연막(40)은 O/N/O(oxide/nitride/oxide) 적층구조를 가지며 하층 산화막(41)과 중간층 절연막(43) 및 상층 산화막(45)으로 이루어진다.Recently, in order to increase the memory capacity of the FLOTOX type EEPROM, the cell size of the EEPROM has been reduced as the density of the EEPROM increases. As a result, limitations in the manufacturing process, which are difficult to further reduce the small-sized turnnel region overlapping the active region, have started to appear. In order to overcome this limitation, EEPROM cells have been developed in the direction of shrinking the active region instead of shrinking the turnnel region. In a cell of a conventional EEPROM device, it is configured as shown in FIG. That is, an isolation layer 14 is formed in an inactive region to electrically isolate an active region of the semiconductor substrate 10 such as a silicon substrate, a tunnelel oxide film 20 is formed on a portion of the N + source region, and the tunnelel oxide film A floating gate 31 of polycrystalline silicon is formed on the 20, and an insulating film 40 is formed on the floating gate 31. An oxide film spacer 47 is formed on sidewalls of the floating gate 31 and the insulating layer 40, and the polysilicon layer 51 for the sense gate 50 on the floating gate 30 and on the floating gate 31 is formed thereon. Tungsten silicide layer 53 is formed. The insulating film 40 has an O / N / O (oxide / nitride / oxide) stacked structure and is formed of a lower oxide film 41, an interlayer insulating film 43, and an upper oxide film 45.

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 EEPROM 소자의 경우, 동일한 감광막의 패턴을 마스크로 이용하는 사진식각공정에 의해 플로우팅 게이트(30)와 그 위의 절연막(40)이 동일 패턴으로 형성되므로 플로우팅 게이트(30)에서의 단차가 심해진다. 이로서, 후속의 공정에서 센스 게이트(50)를 위한 다결정실리콘층(51)의 패턴을 형성할 때 다결정실리콘층(51)의 스트링거(stringer)가 발생할 가능성이 높아진다. 또한, EEPROM 소자의 고집적화를 위해 셀 사이즈를 축소하면, 플로우팅 게이트(30) 사이의 간격이 좁아지므로 플로우팅 게이트(30) 사이의 지점에서 텅스텐실리사이드층(53)의 구멍(shim)(55)이 다발한다. 결국, 종래의 EEPROM 소자는 워드라인의 저항이 높고 나아가 메모리셀의 동작속도가 느린 문제점이 있다.However, in the conventional EEPROM device configured as described above, since the floating gate 30 and the insulating film 40 thereon are formed in the same pattern by a photolithography process using the same photoresist pattern as a mask, the floating gate 30 ) Step becomes severe. This increases the possibility that a stringer of the polysilicon layer 51 is generated when forming the pattern of the polysilicon layer 51 for the sense gate 50 in a subsequent process. In addition, when the cell size is reduced for higher integration of the EEPROM device, the gap between the floating gates 30 becomes smaller, so that the shim 55 of the tungsten silicide layer 53 is located at the points between the floating gates 30. This bunch. As a result, the conventional EEPROM device has a problem that the word line has a high resistance and further, the operation speed of the memory cell is slow.

따라서, 본 발명의 목적은 플로우팅 게이트전극의 단차를 줄여 메모리셀의 동작속도를 향상시키도록 한 EEPROM 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an EEPROM device to reduce the step of the floating gate electrode to improve the operating speed of the memory cell.

또한, 본 발명의 다른 목적은 제조공정을 단순화하여 생산성을 향상시키도록 한 EEPROM 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an EEPROM device to improve the productivity by simplifying the manufacturing process.

도 1은 종래의 이이피롬((electrically erasable programmable read-only memory: EEPROM) 소자의 텅스텐실리사이드층에 구멍(shim)이 발생한 불량 현상을 설명하기 위한 요부 단면 구조도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a cross-sectional structural view of a main part for explaining a defect phenomenon in which a shim is generated in a tungsten silicide layer of a conventional electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM) device.

도 2는 본 발명에 의한 EEPROM 소자의 메모리셀 요부를 나타낸 레이아웃도.2 is a layout diagram showing the main parts of a memory cell of the EEPROM device according to the present invention;

도 3 내지 도 11은 도 2의 A-A 선 및 B-B 선을 따라 각각 절단한 EEPROM 소자의 제조방법을 나타낸 공정도.3 to 11 are process diagrams illustrating a method for manufacturing an EEPROM device cut along lines A-A and B-B of FIG. 2, respectively.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 EEPROM 소자의 제조방법은The manufacturing method of the EEPROM device according to the present invention for achieving the above object is

반도체기판의 액티브영역을 아이솔레이션하기 위해 상기 반도체기판의 비활성영역에 아이솔레이션층을 형성하는 단계;Forming an isolation layer in an inactive region of the semiconductor substrate to isolate the active region of the semiconductor substrate;

상기 액티브영역의 일부분 상에 턴넬 산화막을 형성하는 단계;Forming a tunnel oxide on a portion of the active region;

상기 턴넬링 산화막 상에 플로우팅 게이트와 그 위의 O/N/O 적층구조를 위한 하층 산화막 및 중간층 질화막을 동일 패턴으로 형성하는 단계;Forming a lower gate oxide layer and an intermediate layer nitride layer for the floating gate and the O / N / O stacked structure on the tunneling oxide layer in the same pattern;

상기 플로우팅 게이트와 하층 산화막 및 중간층 질화막의 측벽에 절연막 재질의 제 1 스페이서를 형성하면서 상기 액티브영역의 표면을 노출시키는 단계;Exposing a surface of the active region while forming a first spacer of an insulating material on sidewalls of the floating gate, the lower oxide layer, and the intermediate layer nitride layer;

상기 제 1 스페이서와 상기 중간층 질화막 및 상기 노출된 액티브영역 상에 상기 O/N/O 적층구조를 위한 상층 산화막을 형성하는 단계; 그리고Forming an upper oxide layer for the O / N / O layered structure on the first spacer, the intermediate layer nitride layer, and the exposed active region; And

상기 O/N/O 적층구조의 막을 개재하며 상기 플로우팅 게이트 상에 센스 게이트를 형성함과 아울러 상기 노출된 액티브영역의 표면 상에 선택 게이트와 고압 트랜지스터의 게이트를 함께 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Forming a sense gate on the floating gate and interposing a select gate and a gate of the high voltage transistor on the exposed active region through the O / N / O layered film; It features.

바람직하게는 상기 상층 산화막을 형성하는 단계는Preferably, the step of forming the upper oxide film

상기 상층 산화막을 적층하는 단계; 그리고Stacking the upper oxide film; And

상기 상층 산화막을 어닐링하여 상기 액티브영역 상의 상층 산화막을 고압 트랜지스터의 게이트 산화막으로 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.Annealing the upper oxide film to form an upper oxide film on the active region as a gate oxide film of a high voltage transistor.

또한, 상기 상층 산화막을 50∼80Å의 두께로 적층한 후 어닐링하여 300∼400Å의 두께로 형성할 수 있다.Further, the upper oxide film may be laminated to a thickness of 50 to 80 kPa, and then annealed to form a thickness of 300 to 400 kPa.

따라서, 본 발명은 플로우팅 게이트의 단차를 줄여 센스 게이트의 상층 텅스텐실리사이드층에 구멍이 생성되는 것을 방지하고 센스 게이트의 하층 다결정실리콘층에 스트링거가 생성되는 것을 방지하여 메모리셀의 동작속도를 향상시킨다. 또한, O/N/O 적층구조의 상층 산화막을 형성하면서 이를 고압 트랜지스터의 게이트산화막으로 이용하여 공정 생산성을 향상시킨다.Accordingly, the present invention reduces the step height of the floating gate to prevent the formation of holes in the upper tungsten silicide layer of the sense gate and to prevent the formation of stringers in the lower polycrystalline silicon layer of the sense gate, thereby improving the operation speed of the memory cell. . In addition, while forming an upper oxide film having an O / N / O stacked structure, it is used as a gate oxide film of a high voltage transistor to improve process productivity.

이하, 본 발명에 의한 EEPROM 소자의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에는 동일 부호를 부여한다.Hereinafter, a method of manufacturing an EEPROM device 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 2는 본 발명에 의한 EEPROM 소자를 위한 메모리셀 요부를 나타낸 레이아웃도이다.2 is a layout diagram illustrating a main portion of a memory cell for an EEPROM device according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, EEPROM 소자의 메모리셀(100)은 액티브영역(12)과 아이솔레이션층(11)의 비활성영역을 포함한다. 액티브영역(12) 내에 메모리셀의 드레인영역(16)과 소오스영역(18)이 형성된다. 선택 트랜지스터의 선택 게이트(33)와 센스 트랜지스터의 플로우팅 게이트(31) 사이의 액티브영역(12) 내에 소오스/드레인영역(17)이 형성된다. 소오스/드레인영역(17)은 고전압의 선택 트랜지스터용 소오스로서 작용하고 센스 트랜지스터용 드레인으로서 작용한다. 메모리셀(100)은 또한 턴넬 이온주입영역(21)을 포함한다. 턴넬 이온주입영역(21)이 액티브영역(12)의 턴넬영역(13)을 오버랩한다.As shown in FIG. 2, the memory cell 100 of the EEPROM device includes an active region 12 and an inactive region of the isolation layer 11. The drain region 16 and the source region 18 of the memory cell are formed in the active region 12. A source / drain region 17 is formed in the active region 12 between the select gate 33 of the select transistor and the floating gate 31 of the sense transistor. The source / drain region 17 serves as a source for the high voltage select transistor and serves as a drain for the sense transistor. The memory cell 100 also includes a turnnel ion implantation region 21. The turnnel ion implantation region 21 overlaps the turnnel region 13 of the active region 12.

한편, 설명의 편의상 2개의 플로우팅 게이트만이 도면에 도시되어 있으나 실제로는 이보다 많은 플루오팅 게이트들이 배치됨은 자명한 사실이다.On the other hand, although only two floating gates are shown in the figure for convenience of description, it is obvious that more fluorating gates are disposed in practice.

이하, 본 발명에 의한 EEPROM 소자의 제조방법을 도 3 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 2의 부분과 일치하는 부분에는 동일 부호를 부여하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing an EEPROM device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 11. Parts identical to those in FIG. 2 will be given the same reference numerals.

도 3을 참조하면, 먼저, 통상 P형의 실리콘재질 또는 다른 반도체 재질의 반도체기판(10), 예를 들어 반도체칩의 중앙부에 도 2에 도시된 메모리 셀(100)을 한정하고 나서 메모리셀(100)의 액티브영역(12)을 한정하기 위해 통상적인 방법, 예를 들어 LOCOS(local oxidation of silicon) 또는 STI(shallow trench isolation)공정에 의해 메모리셀(100)의 비활성영역에 아이솔레이션층(11)을 형성한다. 그런 다음, 액티브영역(12) 상에 메모리셀의 게이트 산화막(15)을 300Å 정도의 두께로 형성한다.Referring to FIG. 3, first, a semiconductor substrate 10 of a P-type silicon material or another semiconductor material, for example, the memory cell 100 shown in FIG. Isolation layer 11 in the inactive region of memory cell 100 by a conventional method, such as a local oxidation of silicon (LOCOS) or shallow trench isolation (STI) process, to define the active region 12 of 100. To form. Thereafter, the gate oxide film 15 of the memory cell is formed on the active region 12 to a thickness of about 300 Å.

도 4를 참조하면, 게이트 산화막(15)의 형성이 완료되고 나면, 도 2의 턴넬이온주입영역(21)을 위한 액티브영역(12)의 일부 영역을 노출시키고 나머지 부분을 마스킹하는 감광막(17)의 패턴을 반도체기판(10) 상에 형성한다. 이어서, 감광막(17)의 패턴을 마스킹막으로 이용하여 산화막(15)을 관통하여 액티브영역(12)에 N형 불순물, 예를 들어 인(P)을 이온주입하여 N+ 턴넬이온주입영역(21)을 형성한다.Referring to FIG. 4, after the formation of the gate oxide film 15 is completed, the photoresist layer 17 exposing a portion of the active region 12 for the turnnel ion implantation region 21 of FIG. 2 and masking the remaining portion. Is formed on the semiconductor substrate 10. Subsequently, N-type impurities such as phosphorus (P) are ion-implanted into the active region 12 by penetrating the oxide film 15 using the pattern of the photosensitive film 17 as a masking film, and then the N + turnnel ion implantation region 21. To form.

도 5를 참조하면, 턴넬이온주입영역(21)의 형성이 완료되고 나면, 남은 감광막(17)의 패턴을 제거하고 나서 도 2의 턴넬영역(13)을 위한 게이트 산화막(15)의 일부분을 노출시키고 나머지 부분을 마스킹하는 감광막(19)의 패턴을 반도체기판(10) 상에 형성한다. 이어서, 감광막(19)의 패턴을 마스크로 이용하여 게이트 산화막(15)의 노출 부분을 그 아래의 이온주입영역(21)이 노출될 때까지 식각한다.Referring to FIG. 5, after formation of the turnnel ion implantation region 21 is completed, the pattern of the remaining photoresist layer 17 is removed, and then a portion of the gate oxide layer 15 for the turnnel region 13 of FIG. 2 is exposed. And a pattern of the photosensitive film 19 for masking the remaining portion is formed on the semiconductor substrate 10. Subsequently, using the pattern of the photosensitive film 19 as a mask, the exposed portion of the gate oxide film 15 is etched until the ion implantation region 21 below it is exposed.

도 6을 참조하면, 이온주입영역(21)의 일부분이 노출되고 나면, 감광막(19)의 패턴을 제거한 후 이온주입영역(21)의 노출된 부분에 턴넬 산화막(20)을 70Å 정도의 두께로 성장시킨다.Referring to FIG. 6, after a portion of the ion implantation region 21 is exposed, the pattern of the photoresist layer 19 is removed, and then the tunneling oxide film 20 is formed to a thickness of about 70 μs on the exposed portion of the ion implantation region 21. To grow.

도 7을 참조하면, 턴넬 산화막(20)의 성장이 완료되고 나면, 턴넬 산화막(20)을 포함한 반도체기판(10)의 전면 상에 도 8의 플로우팅 게이트전극(31)을 위한 다결정실리콘층(30)을 1000Å 정도의 두께로 적층하고 이를 도펀트, 예를 들어 POCl3을 이용하여 플로우팅 게이트에 필요한 고농도로 도핑한다. 그런 다음, 다결정실리콘층(30) 상에 도 10에 도시한 바와 같이, O/N/O 적층구조의 절연막(40)을 위한 하층 산화막(41)과 중간층 질화막(43)을 순차적으로 적층한다. 여기서, 하층 산화막(41)을 40∼60Å의 두께로 적층하고 중간층 질화막(43)을 90∼120Å의 두께로 적층하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 7, after the growth of the turnnel oxide film 20 is completed, the polysilicon layer for the floating gate electrode 31 of FIG. 8 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 10 including the turnnel oxide film 20. 30) is laminated to a thickness of about 1000 mm 3 and doped with a high concentration necessary for the floating gate using a dopant, for example, POCl 3 . Subsequently, as shown in FIG. 10, the lower oxide film 41 and the intermediate layer nitride film 43 for the O / N / O stacked structure 40 are sequentially stacked on the polysilicon layer 30. Here, it is preferable that the lower layer oxide film 41 is laminated at a thickness of 40 to 60 kPa, and the intermediate layer nitride film 43 is laminated at a thickness of 90 to 120 kPa.

도 8을 참조하면, 질화막(43)의 적층이 완료되고 나면, 사진식각공정을 이용하여 도 2에 도시된 바와 같이, 플로우팅 게이트(31)를 위한 부분의 다결정실리콘층(30)과 산화막(41) 및 질화막(43)을 동일 패턴으로 형성하고 불필요한 부분의 다결정실리콘층(30)과 산화막(41) 및 질화막(43)을 제거한다. 그런 다음, 상기 결과 구조의 반도체기판(10)의 전면 상에 도 9의 제 1 스페이서(60)를 위한 산화막(61)을 800∼1200Å의 두께로 적층한다. 물론, 산화막(61)으로는 고온산화막(HTO)이거나 플라즈마 강화 CVD공정에 의한 산화막(PEOX)이 사용될 수 있고 또한 산화막(61)을 대신하여 질화막이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 8, after the stacking of the nitride film 43 is completed, as shown in FIG. 2 using a photolithography process, the polysilicon layer 30 and the oxide film of the portion for the floating gate 31 are formed. 41) and the nitride film 43 are formed in the same pattern, and the polysilicon layer 30, the oxide film 41, and the nitride film 43 of unnecessary portions are removed. Then, an oxide film 61 for the first spacer 60 of FIG. 9 is laminated on the entire surface of the semiconductor substrate 10 of the resultant structure to a thickness of 800 to 1200 Å. Of course, the oxide film 61 may be a high temperature oxide film (HTO) or an oxide film PEOX by a plasma enhanced CVD process, and a nitride film may be used in place of the oxide film 61.

도 9를 참조하면, 산화막(61)의 적층이 완료되고 나면, 산화막(61)을 그 아래의 질화막(43)과 게이트 산화막(15)이 노출될 때까지 에치백공정으로 처리하여 플로우팅게이트(31)과 산화막(41) 및 질화막(43)의 측벽에 제 1 스페이서(60)를 형성한다. 제 1 스페이서(60)는 이웃한 플로우팅 게이트전극(31)의 단차를 완화시켜 준다.Referring to FIG. 9, after lamination of the oxide film 61 is completed, the oxide film 61 is processed by an etch back process until the nitride film 43 and the gate oxide film 15 under the exposed portion are exposed to the floating gate ( 31, first spacers 60 are formed on sidewalls of the oxide film 41 and the nitride film 43. The first spacer 60 alleviates the step difference between adjacent floating gate electrodes 31.

그리고 나서, 게이트 산화막(15)을 그 아래의 액티브영역(12)의 표면이 노출될 때까지 습식 식각한 후 질화막(43)과 제 1 스페이서(60) 및 노출된 액티브영역은 물론 반도체기판(10)의 전면 상에 절연막(40)의 상층 산화막(45)을 위한 산화막을 50∼80Å의 두께로 적층한다. 여기서, 산화막으로서 고온산화막이거나 중온산화막 또는 저온산화막이 사용 가능하다.Then, the gate oxide film 15 is wet etched until the surface of the active region 12 below is exposed, and then the semiconductor substrate 10 as well as the nitride layer 43, the first spacer 60, and the exposed active region. ), An oxide film for the upper oxide film 45 of the insulating film 40 is laminated to a thickness of 50 to 80 Å. Here, a high temperature oxide film, a medium temperature oxide film, or a low temperature oxide film can be used as the oxide film.

이어서, 상기 산화막을 추가로 어닐링하여 메모리셀의 외측에 배치된 고전압 트랜지스터(도시 안됨)의 게이트 산화막으로도 적합한 상층 산화막(45)을 300∼400Å의 두께로 형성한다. 이는 적층된 직후의 산화막이 O/N/O 적층구조의 상층 산화막으로서 아무런 문제가 없으나 고전압 트랜지스터의 게이트 산화막으로서 부적합하기 때문이다. 또한, ONO 적층구조의 상층 산화막은 고전압 트랜지스터의 게이트 산화막이 300∼400Å의 두께로 성장하는 동안 20∼40Å의 두께밖에 두꺼워지지 않으므로 상층 산화막으로서 적당한다.Subsequently, the oxide film is further annealed to form an upper oxide film 45 suitable for a gate oxide film of a high voltage transistor (not shown) disposed outside the memory cell, having a thickness of 300 to 400 kPa. This is because the oxide film immediately after the lamination has no problem as the upper oxide film of the O / N / O lamination structure, but is unsuitable as the gate oxide film of the high voltage transistor. In addition, the upper oxide film of the ONO stack structure is suitable as the upper oxide film because only a thickness of 20 to 40 kW is thick while the gate oxide film of the high voltage transistor grows to a thickness of 300 to 400 kW.

따라서, 본 발명은 고전압 트랜지스터의 게이트 산화막과 O/N/O 적층구조의 상층 산화막을 한번의 공정에 의해 동일한 상층 산화막(45)으로 형성하기 때문 제조공정의 생산성 향상을 이룩하는 것이 가능하다. 또한, 플로우팅 게이트(31)의 측벽에 제 1 스페이서(60)를 형성하고 나서 그 위에 상층 산화막(45)을 형성하므로 종래에 비하여 플로우팅 게이트(31)의 단차를 상당히 줄여줄 수 있는데 이는 도 2의 센스 게이트(24)의 형성을 위한 후속 공정에서 다결정실리콘층(51)의 형성 때에 스트링거가 발생할 가능성을 거의 없애주고 또한, 메모리셀 사이즈를 축소하더라도 다결정실리콘층(51) 상에 형성될 텅스텐실리사이드층(53)에 구멍(55)이 생성되는 것을 방지하여 준다. 따라서, 워드라인의 저항 증가가 방지되고 메모리셀의 동작속도가 향상될 수 있다.Therefore, in the present invention, since the gate oxide film of the high voltage transistor and the upper oxide film of the O / N / O lamination structure are formed into the same upper oxide film 45 by one process, it is possible to improve the productivity of the manufacturing process. In addition, since the first spacer 60 is formed on the sidewall of the floating gate 31 and then the upper oxide film 45 is formed thereon, the step difference of the floating gate 31 can be considerably reduced compared to the conventional art. Tungsten to be formed on the polysilicon layer 51 even if the memory cell size is reduced, almost eliminating the possibility of a stringer in forming the polysilicon layer 51 in a subsequent process for forming the sense gate 24 of FIG. This prevents the formation of the holes 55 in the silicide layer 53. Therefore, an increase in resistance of the word line can be prevented and an operating speed of the memory cell can be improved.

도 10을 참조하면, 상층 산화막(45)의 어닐링이 완료되고 나면, 상층 산화막(45) 상에 도전층, 예를 들어 하층의 다결정실리콘층(51)과 상층의 텅스텐실리사이드층(53)을 적층한다. 여기서, 메모리셀 사이즈의 축소가 이루어져서 이웃한 플로우팅 게이트(31) 사이의 간격이 좁아지더라도 이들 사이의 지점에서 텅스텐실리사이드층(53)의 구멍(55)이 생성되지 않는데 이는 제 1 스페이서(60)와 상층 산화막(45)이 플로우팅 게이트(31)의 단차를 완화시켜주기 때문이다. 한편, 텅스텐실리사이드층(53) 대신에 여러 가지 가능한 실리사이드층이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 10, after annealing of the upper oxide film 45 is completed, a conductive layer, for example, a lower polycrystalline silicon layer 51 and an upper tungsten silicide layer 53 are stacked on the upper oxide film 45. do. Here, even if the space between the adjacent floating gates is narrowed due to the reduction of the memory cell size, the holes 55 of the tungsten silicide layer 53 are not formed at the points therebetween. And the upper oxide film 45 alleviate the step of the floating gate 31. Meanwhile, various possible silicide layers may be used instead of the tungsten silicide layer 53.

이어서, 사진식각공정을 이용하여 다결정실리콘층(51)과 텅스텐실리사이드층(53)을 도 2에 도시된 바와 같이, 센스 게이트(24)를 절연막(40)을 개재하며 플로우팅 게이트(31)를 지나가는 패턴으로 형성하고 아울러 선택 게이트(33)를 상층 절연막(45)을 개재하며 액티브영역을 지나가는 패턴으로 형성한다. 또한, 도면에 도시되지 않았으나 메모리셀의 외측에 위치한 액티브영역에 상층 절연막(45)을 개재하며 고압 트랜지스터의 게이트를 함께 형성한다.Subsequently, the polysilicon layer 51 and the tungsten silicide layer 53 are formed by using a photolithography process, and as shown in FIG. 2, the floating gate 31 is connected to the sense gate 24 via the insulating film 40. The pattern is formed in a passing pattern, and the select gate 33 is formed in a pattern passing through the active region through the upper insulating layer 45. Although not shown in the drawings, the gate of the high voltage transistor is formed together with the upper insulating layer 45 in the active region located outside the memory cell.

그런 다음, 센스 게이트(24)와 선택 게이트(33) 및 제 1 스페이서(60)를 마스크로 이용하여 N형 불순물, 예를 들어 인(P)을 저농도로 상기 액티브영역에 이온주입하여 선택 트랜지스터와 센스 트랜지스터 및 고압 트랜지스터의 소오스/드레인영역을 위한 저농도영역(N-)을 액티브영역에 형성한다.Then, using the sense gate 24, the select gate 33, and the first spacer 60 as a mask, N-type impurities such as phosphorus (P) are ion-implanted in the active region at low concentration to select a transistor and A low concentration region N− for the source / drain regions of the sense transistor and the high voltage transistor is formed in the active region.

도 11에 도시된 바와 같이, 저농도영역(N-)의 형성이 완료되고 나면, 상기 결과 구조의 반도체기판(10)의 전면 상에 제 2 스페이서(70)를 위한 산화막을 적층하고 이를 에치백공정으로 처리한다. 따라서, 센스 게이트(24)의 다결정실리콘층(51)과 텅스텐실리사이드층(53)의 측벽에 제 2 스페이서(70)가 형성되고, 상층 산화막(45)을 개재하며 제 1 스페이서(60) 상에도 제 2 스페이서(70)가형성되고, 선택 게이트(33)의 다결정실리콘층(51)과 텅스텐실리사이드층(53)의 측벽에도 제 2 스페이서(70)가 형성된다. 물론, 고압 트랜지스터의 게이트의 측벽에도 제 2 스페이서(70)가 형성됨은 당연하다.As shown in FIG. 11, after the formation of the low concentration region N− is completed, an oxide film for the second spacer 70 is stacked on the entire surface of the semiconductor substrate 10 having the resulting structure and etched back. To be processed. Therefore, the second spacer 70 is formed on the sidewalls of the polysilicon layer 51 and the tungsten silicide layer 53 of the sense gate 24, and also on the first spacer 60 via the upper oxide film 45. The second spacer 70 is formed, and the second spacer 70 is formed on the sidewalls of the polysilicon layer 51 and the tungsten silicide layer 53 of the selection gate 33. Of course, the second spacer 70 is also formed on the sidewall of the gate of the high voltage transistor.

이어서, 이중접합구조의 소오스/드레인영역을 형성하기 위해 제 1 스페이서(60), 제 2 스페이서(70), 센스 게이트 및 선택 게이트를 마스크로 이용하여 N형 불순물을 고농도로 상기 액티브영역에 이온주입하여 저농도영역(N-)을 둘러싸는 고농도영역(N+)을 액티브영역에 형성함으로써 본 발명의 EEPROM 소자를 완성한다.Subsequently, in order to form a double junction structured source / drain region, ion implantation is performed at high concentration using N-type impurities into the active region using the first spacer 60, the second spacer 70, the sense gate and the selection gate as masks. Thus, the high concentration region N + surrounding the low concentration region N− is formed in the active region to complete the EEPROM device of the present invention.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, EEPROM 소자의 플로우팅 게이트를 위한 다결정실리콘층을 턴넬 산화막 상에 적층하고 그 위에 O/N/O 적층구조를 위한 하층 산화막과 중간층 질화막을 적층한 후 이들을 플로우팅 게이트의 동일 패턴으로 형성하고, 이들의 측벽에 제 1 스페이서를 형성한다. 그런 다음에 중간층 질화막과 제 1 스페이서 및 액티브영역의 표면 상에 산화막을 적층하고 어닐링하여 O/N/O 적층구조의 상층 산화막을 형성함과 아울러 메모리셀의 외측에 위치한 고압 트랜지스터의 게이트산화막을 형성한다. 그런 다음, 플로우팅 게이트 상에 O/N/O 적층구조의 절연막을 개재하며 센스 게이트를 형성하고 액티브영역 상에 상층 산화막을 개재하며 선택 게이트와 고압 트랜지스터의 게이트를 함께 형성한다.As described above, according to the present invention, the polycrystalline silicon layer for the floating gate of the EEPROM device is laminated on the tunneling oxide film, and the lower oxide film and the intermediate layer nitride film for the O / N / O lamination structure are stacked thereon, It forms in the same pattern of a floating gate, and forms the 1st spacer in these side walls. Then, an oxide film is laminated and annealed on the surface of the intermediate layer nitride film, the first spacer and the active region to form an upper oxide film of an O / N / O stacked structure, and a gate oxide film of a high voltage transistor located outside the memory cell. do. Then, a sense gate is formed on the floating gate with an insulating film having an O / N / O layer structure, an upper oxide film is formed on the active region, and a selection gate and a gate of the high voltage transistor are formed together.

따라서, 본 발명은 플로우팅 게이트의 단차를 줄여 이웃한 플로우팅 게이트사이에서 센스 게이트의 상층 텅스텐실리사이드층의 구멍이 발생하는 것을 방지하고 센스 게이트를 위한 하층 다결정실리콘층의 스트링거가 발생하는 것을 방지하여 EEPROM 소자의 워드라인의 저항을 줄이고 나아가 메모리셀의 동작속도를 향상시킨다. 더욱이, 중간층 질화막 상에 O/N/O 적층구조의 상층 산화막을 형성하면서 고압 트랜지스터의 게이트산화막을 동시에 형성하여 생산성을 향상시킨다.Accordingly, the present invention reduces the step height of the floating gate to prevent the generation of holes in the upper tungsten silicide layer of the sense gate between adjacent floating gates and to prevent the occurrence of stringers of the lower polysilicon layer for the sense gate. It reduces the resistance of the word line of the EEPROM device and further improves the operating speed of the memory cell. Further, while forming an upper oxide film having an O / N / O stacked structure on the intermediate nitride film, the gate oxide film of the high voltage transistor is simultaneously formed to improve productivity.

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 (3)

반도체기판의 액티브영역을 아이솔레이션하기 위해 상기 반도체기판의 비활성영역에 아이솔레이션층을 형성하는 단계;Forming an isolation layer in an inactive region of the semiconductor substrate to isolate the active region of the semiconductor substrate; 상기 액티브영역의 일부분 상에 턴넬 산화막을 형성하는 단계;Forming a tunnel oxide on a portion of the active region; 상기 턴넬링 산화막 상에 플로우팅 게이트와 그 위의 O/N/O 적층구조를 위한 하층 산화막 및 중간층 질화막을 동일 패턴으로 형성하는 단계;Forming a lower gate oxide layer and an intermediate layer nitride layer for the floating gate and the O / N / O stacked structure on the tunneling oxide layer in the same pattern; 상기 플로우팅 게이트와 하층 산화막 및 중간층 질화막의 측벽에 절연막 재질의 제 1 스페이서를 형성하면서 상기 액티브영역의 표면을 노출시키는 단계;Exposing a surface of the active region while forming a first spacer of an insulating material on sidewalls of the floating gate, the lower oxide layer, and the intermediate layer nitride layer; 상기 제 1 스페이서와 상기 중간층 질화막 및 상기 노출된 액티브영역 상에 상기 O/N/O 적층구조를 위한 상층 산화막을 형성하는 단계; 그리고Forming an upper oxide layer for the O / N / O layered structure on the first spacer, the intermediate layer nitride layer, and the exposed active region; And 상기 O/N/O 적층구조의 막을 개재하며 상기 플로우팅 게이트 상에 센스 게이트를 형성함과 아울러 상기 노출된 액티브영역의 표면 상에 선택 게이트와 고압 트랜지스터의 게이트를 함께 형성하는 단계를 포함하는 이이피롬 소자의 제조방법.Forming a sense gate on the floating gate and interposing a select gate and a gate of the high voltage transistor on the exposed active region through the film of the O / N / O stacked structure; Method of manufacturing a pyrom element. 제 1 항에 있어서, 상기 상층 산화막을 형성하는 단계는The method of claim 1, wherein the forming of the upper oxide film 상기 O/N/O 적층구조를 위한 상층 산화막을 적층하는 단계; 그리고Stacking an upper oxide film for the O / N / O stack structure; And 상기 고압 트랜지스터를 위한 액티브영역 상의 상층 산화막을 어닐링하여 상기 고압 트랜지스터의 게이트 산화막으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 이이피롬 소자의 제조방법.And annealing an upper oxide film on the active region for the high voltage transistor to form a gate oxide film of the high voltage transistor. 제 2 항에 있어서, 상기 상층 산화막을 50∼80Å의 두께로 적층한 후 어닐링하여 300∼400Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 이이피롬 소자의 제조방법.The method of claim 2, wherein the upper oxide film is laminated to a thickness of 50 to 80 kPa and annealed to form a thickness of 300 to 400 kPa.
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