KR20040019118A - Method for forming the flash EPROM cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 EPROM(Erasable Programmable ROM ; 이하 이피롬)과 같은 반도체 메모리 장치의 제조 공정에서, 고 저항(high resistance)인 R-poly 패턴을 형성하는 공정을 단순화하여 반도체소자의 제조수율을 향상시키도록 하는 플래쉬 이피롬 셀 제조방법에 관한 것이다.The present invention simplifies the process of forming a high resistance R-poly pattern in the manufacturing process of a semiconductor memory device such as EPROM (Erasable Programmable ROM), thereby improving the manufacturing yield of semiconductor devices. The present invention relates to a method for producing a flash epipyrome cell.
전기적으로 데이터를 프로그램하거나 지울 수 있는 ROM의 일종에 이피롬이 있다.This pyrom is a type of ROM that can electrically program or erase data.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 플래쉬 이피롬 셀 제조방법을 설명하기 위해 나타낸 공정 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a conventional method for manufacturing a flash pyromium cell.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 실리콘기판(1) 상에 게이트산화막(미도시함), 플로팅 게이트 전극용 제1폴리 실리콘층(2), 게이트 유전막(3)으로 예를 들어 ONO막, 컨트롤 게이트 전극용 제2폴리 실리콘층(4)을 차례로 적층하고, 게이트 전극용 마스크(도시되지 않음)을 이용하여 차례로 식각하여 게이트 전극 패턴(5)을 형성한다. 그리고 게이트 전극 패턴(5)을 이온 주입 장벽으로 하여 불순물 이온 주입 공정을 진행하여 소오스/드레인(미도시함)을 형성한 후, 게이트 전극 패턴(5) 측벽에 게이트 스페이서(6)를 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, a gate oxide film (not shown) on the silicon substrate 1, a first polysilicon layer 2 for the floating gate electrode, a gate dielectric film 3, for example, an ONO film, The second polysilicon layer 4 for the control gate electrode is sequentially stacked and etched sequentially using a gate electrode mask (not shown) to form the gate electrode pattern 5. After the impurity ion implantation process is performed using the gate electrode pattern 5 as an ion implantation barrier to form a source / drain (not shown), a gate spacer 6 is formed on the sidewall of the gate electrode pattern 5.
그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 게이트 전극 패턴(5)이 형성된 결과물 전체에 언도프드 폴리 실리콘(7)을 증착하고, R-poly 패턴 형성용 마스크(8)를 이용하여 저농도 이온주입 공정을 진행하여 낮은 도핑을 실시한 후, 다시 R-poly 패턴 형성용 마스크(8)를 식각 마스크로 이용해 식각공정을 진행함으로써, 고 저항(high resistance)인 R-poly 패턴(7')이 형성된다.As illustrated in FIG. 1B, the undoped polysilicon 7 is deposited on the entire product on which the gate electrode pattern 5 is formed, and a low concentration ion implantation process is performed using the mask 8 for forming an R-poly pattern. After the low doping, the etching process is performed again using the R-poly pattern forming mask 8 as an etching mask, whereby a high resistance R-poly pattern 7 'is formed.
이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, R-poly 패턴(7')이 형성된 결과물 전체에 층간절연막(9)을 증착하고 콘택홀 형성공정을 진행하여 층간절연막(9) 내에 플러그(10)를 형성한 후, 플러그(10) 상부에 금속 배선(11)을 형성하여 반도체소자가 상호 연결되도록 한다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the interlayer insulating film 9 is deposited on the entire product on which the R-poly pattern 7 ′ is formed, and the contact hole forming process is performed to form the plug 10 in the interlayer insulating film 9. Then, the metal wiring 11 is formed on the plug 10 so that the semiconductor devices are interconnected.
그러나, 종래와 같은 플래쉬 이피롬 셀 제조방법에 의해 고 저항인 R-poly 패턴을 형성하게 되면, R-poly 패턴을 형성하기 위해 기본 단위소자의 게이트 전극 패턴을 형성한 후, 폴리실리콘 증착 단계를 추가하여 폴리실리콘을 증착하고 이를 사진 및 식각 공정에 의해 패터닝함으로써 공정 단계가 복잡해지는 문제점이 있었다.However, when the R-poly pattern having high resistance is formed by a flash pyrilom cell manufacturing method as in the related art, after forming the gate electrode pattern of the basic unit device to form the R-poly pattern, the polysilicon deposition step In addition, there is a problem in that the process steps are complicated by depositing polysilicon and patterning it by photo and etching processes.
또한, 상기 폴리실리콘 증착 후 사진 및 식각 공정 후에 커패시턴스로 사용되는 부분과 이피롬의 플로팅게이트로 사용되는 부분에 폴리실리콘이 전부 제거되지 않고 잔류되어 반도체소자의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, after the polysilicon deposition, after the photolithography and etching process, the polysilicon is not removed from the portion used as the capacitance and the portion used as the floating gate of the pyrom, thereby reducing the reliability of the semiconductor device.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 플래쉬 이피롬 셀의 고 저항(high resistance)인 R-poly 패턴를 형성함에 있어서, 플로팅게이트 형성용 폴리실리콘을 언도프드 폴리실리콘을 이용하여 증착하고 R-poly 패턴이 형성될 영역에 저농도 이온주입 공정을 진행하여 낮은 도핑을 실시한 후, 선택적 포토마스킹 공정을 진행하여 커패시턴스로 사용되는 부분과 이피롬의 플로팅게이트로 사용되는 부분에 커패시턴스 폴리용 이온주입 공정을 진행함으로써, 추가적인 포토 공정 및 식각 공정 없이 R-poly 패턴을 형성하도록 하는 플래쉬 이피롬 셀의 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention in forming a high resistance (R-poly) pattern of the high resistance (flash resistance) of the flash epitaxial cells, the polysilicon for forming the floating gate undoped poly After depositing using silicon and performing low doping by performing low concentration ion implantation process in the area where R-poly pattern is to be formed, the selective photomasking process is performed and the part used as capacitance and the part used as floating gate of epipyrom By providing an ion implantation process for capacitance poly to, to provide a method for manufacturing a flash ypyrom cell to form an R-poly pattern without an additional photo process and etching process.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 플래쉬 이피롬 셀 제조방법을 설명하기 위해 나타낸 공정 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a conventional method for manufacturing a flash pyromium cell.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래쉬 이피롬 셀 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.2A to 2F are cross-sectional views sequentially illustrating a method for manufacturing a flash epipyrom cell according to a preferred embodiment of the present invention.
-- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ---Explanation of symbols for the main parts of the drawing-
10 : 반도체기판 22 : 플로팅 게이트10: semiconductor substrate 22: floating gate
24 : 커패시터 하부전극 26 : R-poly24: capacitor lower electrode 26: R-poly
30 : 절연막 42 : 컨트롤 게이트30 insulating film 42 control gate
44 : 커패시터 상부전극 46 : R-poly 보호층44: capacitor upper electrode 46: R-poly protective layer
50 : 층간절연막 60 : 플러그50: interlayer insulating film 60: plug
70 : 금속배선70: metal wiring
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 플래쉬 이피롬 셀의 제조방법에 있어서, 소정의 하부구조를 가지고 있는 반도체기판 상부 전면에 제 1 폴리막을 형성하는 단계와, 상기 제 1 폴리막 상부 전면에 저농도의 R-poly 형성용 이온을 이온주입하는 단계와, 상기 반도체기판의 R-poly 형성영역 상부만 가려지도록 선택적 포토마스킹 공정을 진행하여 감광막 패턴을 형성한 후 이피롬의 플로팅게이트 및 커패시터 형성영역에 커패시턴스 폴리용 이온주입 공정을 진행하는 단계와, 상기 R-poly 형성용 이온 또는 커패시턴스 폴리용 이온으로 도핑된 제 1 폴리막을 식각공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 이피롬의 플로팅 게이트와 커패시터의 하부전극 및 R-poly를 형성하는 단계와, 상기 이피롬의 플로팅 게이트와 커패시터의 하부전극 및 R-poly를 형성된 결과물 상에 절연막과 제 2 폴리막을 순차적을 증착하는 단계와, 상기 절연막과 제 2 폴리막을 선택적 포토마스킹 및 식각 공정에 의해 이피롬과 커패시턴스 및 R-poly의 보호층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a flash pyromium cell, the step of forming a first poly film on the upper surface of the upper surface of the semiconductor substrate having a predetermined substructure, and a low concentration on the upper surface of the first poly film Implanting ions for forming R-poly, and performing a selective photomasking process so as to cover only the upper portion of the R-poly forming region of the semiconductor substrate to form a photoresist pattern, and then to the floating gate and capacitor forming region of Performing an ion implantation process for the capacitance poly, and selectively patterning the first poly film doped with the R-poly forming ion or the capacitance poly ion by an etching process to form a floating gate of epipyrom and a lower electrode of the capacitor; Forming an R-poly, and forming a floating gate of the pyrom, a lower electrode of the capacitor, and an R-poly Sequentially depositing an insulating film and a second poly film on the substrate, and forming a protective layer of pyromium, capacitance, and R-poly by a selective photomasking and etching process of the insulating film and the second poly film. It features.
또한, 본 발명은 상기 제 1 폴리막을 언도프트 폴리를 이용하여 형성한 후, 각각의 후속 패턴에 해당하는 이온을 주입하여 각각의 패턴을 한번의 증착공정과 식각공정에 의해 형성하도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that after forming the first poly film using an undoped poly, by implanting ions corresponding to each subsequent pattern to form each pattern by one deposition process and etching process do.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 다음에 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래쉬 이피롬 셀 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.2A to 2F are cross-sectional views sequentially illustrating a method for manufacturing a flash epipyrom cell according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2a에 도시된 바와 같이, 이피롬(EPROM0 형성영역(A)과 커패시터 형성영역(B) 및 고저항인 R-poly 형성영역(C)이 구분된 소정의 하부구조를 가지고 있는 반도체기판(10) 상부 전면에 언도프트 폴리를 증착하여 제 1 폴리막(20)을 형성한다. 상기 언도프된 제 1 폴리막(20)은 후속 이온주입에 의해 주입되는 이온에 따라 사용용도가 달라지게 된다.As shown in FIG. 2A, a semiconductor substrate 10 having a predetermined substructure having an EPROM0 forming region A, a capacitor forming region B, and a high resistance R-poly forming region C separated therefrom. The first poly film 20 is formed by depositing the undoped poly on the entire surface of the upper surface of the undoped first poly film 20, depending on the ions implanted by subsequent ion implantation.
그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 폴리막(20) 상부 전면에 저농도의 R-poly 형성용 이온을 주입하는 이온주입 공정을 진행하여 고저항인 R-poly 형성영역(C)에 낮게 도핑되도록 한다.As shown in FIG. 2B, an ion implantation process of injecting a low concentration of R-poly forming ions into the entire upper surface of the first poly film 20 is performed to the R-poly forming region C having high resistance. Allow to be low doped.
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 저농도의 R-poly 형성용 이온이 주입된 제 1 폴리막(20) 상부에 고 저항(high resistance)인 R-poly 형성영역(C) 상부만 가려지도록 선택적 포토마스킹 공정을 진행하여 감광막 패턴(30)을 형성한다.그 후, 상기 감광막 패턴(30)을 이온주입 마스크로 이용하여 R-poly 형성영역(C)을 제외한 이피롬 형성영역(A) 및 커패시터 형성영역(B)에 커패시턴스 폴리용 이온을 주입하는 이온주입 공정을 진행한다. 상이 이온주입 공정 이후 활성화를 위해 이온주입이 진행된 결과물 전체에 어닐링 공정을 진행한다.Subsequently, as shown in FIG. 2C, only the upper portion of the R-poly forming region C having a high resistance is covered on the first poly film 20 implanted with the low concentration of R-poly forming ions. A selective photomasking process is performed to form a photoresist pattern 30. Thereafter, the photoresist pattern 30 is used as an ion implantation mask to form an epitaxial formation region A except for an R-poly formation region C. An ion implantation process of implanting ions for capacitance poly into the capacitor formation region B is performed. After the ion implantation process, the annealing process is performed on the entire product obtained by ion implantation for activation.
또한, 현재 이피롬의 플로팅게이트는 커패시턴스로도 이용되므로 상기와 같이 커패시턴스 폴리용 이온을 이피롬 형성영역(A)과 커패시터 형성영역(B)을 함께 이온주입하게 된다.In addition, since the floating gate of the epipyrome is also used as a capacitance, the ion for the capacitance poly is ion-implanted together with the pyromide forming region A and the capacitor forming region B as described above.
도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 R-poly 형성용 이온 또는 커패시턴스 폴리용 이온으로 도핑된 제 1 폴리막(20) 상부에 선택적 포토공정에 의해 이피롬의 플로팅 게이트와 커패시터 및 R-poly가 형성되도록 감광막 패턴(미도시함)을 형성한다. 그리고, 상기 감광막 패턴(미도시함)을 식각마스크로 이용해 식각하여 커패시턴스 폴리용 이온이 주입된 이피롬의 플로팅 게이트(22)와 커패시터의 하부전극(24) 및 R-poly용 이온이 주입된 R-poly(26)를 형성한다.As shown in FIG. 2D, a floating gate, a capacitor, and an R-poly are formed on the first poly film 20 doped with ions for forming R-poly or ions for capacitance poly by a selective photo process. A photoresist pattern (not shown) is formed as possible. In addition, by using the photoresist pattern (not shown) as an etch mask, the floating gate 22 of pyrom implanted with the ions for capacitance poly, the lower electrode 24 of the capacitor, and the ions for R-poly are implanted. -poly (26) is formed.
이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 이피롬의 플로팅 게이트(22)와 커패시터의 하부전극(24) 및 R-poly(26)를 형성된 결과물 상에 절연막(30)과 제 2 폴리막(미도시함)을 순차적을 증착한다. 그 다음, 상기 절연막(30)과 제 2 폴리막(미도시함)을 선택적 포토마스킹 및 식각 공정에 의해 이피롬의 컨트롤 게이트(42)와 커패시터의 상부전극(44) 및 R-poly의 보호층(46)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2E, the insulating film 30 and the second poly film (not shown) are formed on the floating gate 22 of the pyrom, the lower electrode 24 of the capacitor, and the R-poly 26. Shown) to deposit sequentially. Then, the insulating film 30 and the second poly film (not shown) are selectively photomasked and etched to control the control gate 42 of the pyrom, the upper electrode 44 of the capacitor, and the protective layer of R-poly. To form 46.
그리고, 도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 이피롬의 컨트롤 게이트(42)와 커패시터의 상부전극(44) 및 R-poly의 보호층(46)을 형성된 결과물 전체에 층간절연막(50)을 증착하고 콘택홀 형성공정을 진행하여 층간절연막(50) 내에 플러그(60)를 형성한 후, 플러그(60) 상부에 금속 배선(70)을 형성하여 반도체소자가 상호 연결되도록 한다.As shown in FIG. 2F, the interlayer insulating film 50 is deposited on the entire product of the control gate 42 of the pyrom, the upper electrode 44 of the capacitor, and the protective layer 46 of R-poly. After forming the plug 60 in the interlayer insulating layer 50 by performing a contact hole forming process, a metal wire 70 is formed on the plug 60 so that the semiconductor devices are connected to each other.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.
따라서, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 플래쉬 이피롬 셀의 고 저항(high resistance)인 R-poly 패턴은 플로팅게이트 형성용 폴리실리콘을 언도프드 폴리실리콘을 이용하여 증착하고 R-poly 패턴이 형성될 영역에 저농도 이온주입 공정을 진행하여 낮은 도핑을 실시한 후, 선택적 포토마스킹 공정을 진행하여 커패시턴스로 사용되는 부분과 이피롬의 플로팅게이트로 사용되는 부분에 커패시턴스 폴리용 이온주입 공정을 진행함으로써, 추가적인 포토 공정 및 식각 공정 없이 R-poly 패턴을 형성할 수 있어 반도체소자의 제조공정을 단순화 할 수 있으며 그에 따라 반도체소자의 제조 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, as described above, the high resistance (R-poly) pattern of the flash pyromium cell according to the present invention is deposited polysilicon for forming the floating gate using the undoped polysilicon and the R-poly pattern is formed Low doping is performed by performing low concentration ion implantation process in the area to be made, and then selective photomasking process is performed to carry out ion implantation process for capacitance poly in the portion used as the capacitance and the portion used as the floating gate of epipyrom. Since the R-poly pattern can be formed without the photo process and the etching process, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified, and thus the manufacturing yield of the semiconductor device can be improved.
Claims (2)
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KR1020020049372A KR20040019118A (en) | 2002-08-21 | 2002-08-21 | Method for forming the flash EPROM cell |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101079875B1 (en) * | 2004-03-26 | 2011-11-03 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Merged semiconductor device and method for manufacturing the same |
KR101320886B1 (en) * | 2005-09-01 | 2013-10-22 | 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드 | Single-poly eeprom cell with lightly doped mos capacitors |
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2002
- 2002-08-21 KR KR1020020049372A patent/KR20040019118A/en not_active Application Discontinuation
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KR101320886B1 (en) * | 2005-09-01 | 2013-10-22 | 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드 | Single-poly eeprom cell with lightly doped mos capacitors |
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