KR20040029525A - Flash memory device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플레쉬 메모리 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 퓨즈 형성공정시, 셀 영역과, 퓨즈가 형성되는 주변 영역간의 단차를 감소시킬 수 있는 플레쉬 메모리 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flash memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a flash memory device capable of reducing a step difference between a cell region and a peripheral region where a fuse is formed during a fuse forming process and a method of manufacturing the same. .
플래시 메모리 소자는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)과 같이 고집적이 가능하고, 비휘발성으로서 데이터 보전성이 우수하기 때문에 시스템 내에서 메인 메모리로서 대체가 가능하여, DRAM과 인터페이스 적용이 가능하다. 또한 고집적 및 대용량이 가능하므로 기존의 하드 디스크 및 플로피 디스크를 대체할 소자로서 메모리 시장에서 급격히 주목을 받고 있다. 특히, 대기시 전력 소모가 적을 뿐만 아니라 신뢰성이 뛰어나고, 소형화 및 경량화가 가능하기 때문에 전자 휴대기구의 외부 기억 장치로써 최적의 특성을 보유하고 있다.Flash memory devices are highly integrated like DRAM (Dynamic Random Access Memory), and because they are non-volatile and have excellent data integrity, they can be replaced as main memory in a system, thereby enabling application of interfaces with DRAM. In addition, the high integration and large capacity is possible, which is rapidly attracting attention in the memory market as a device to replace the existing hard disk and floppy disk. In particular, since the standby power consumption is not only low, but also excellent in reliability, and miniaturization and light weight are possible, it has optimal characteristics as an external storage device of the electronic portable device.
이와같은 플래시 메모리 소자는 전자의 터널링(tunneling)에 의해 데이터(data)를 저장 및 소거시키는 셀 트랜지스터(cell transistor)와, 셀 트랜지스터를 구동시키는 구동 회로부를 포함한다. 여기서, 셀 트랜지스터는 일반적인 MOS 트랜지스터와 달리, 터널 산화막, 플로팅 게이트 전극, 전극간 산화막 및 콘트롤 게이트 전극을 포함하며, 반도체 기판의 셀 영역에 형성된다. 반면, 구동 회로부는 주변 영역에 형성된다.Such a flash memory device includes a cell transistor for storing and erasing data by tunneling electrons, and a driving circuit unit for driving the cell transistor. Here, unlike the general MOS transistor, the cell transistor includes a tunnel oxide film, a floating gate electrode, an inter-electrode oxide film, and a control gate electrode, and is formed in the cell region of the semiconductor substrate. On the other hand, the driving circuit portion is formed in the peripheral region.
한편, 플레쉬 메모리 소자 역시 DRAM과 마찬가지로 리페어 공정이 진행되며, 리페어를 수행하기 위한 퓨즈는 구동 회로부가 형성되는 주변 영역에 매립된다. 플레쉬 메모리 소자의 퓨즈는 일반적으로, 셀 트랜지스터의 콘트롤 게이트 전극과 동일한 물질로 형성되고 있다.On the other hand, the flash memory device, like the DRAM, a repair process is performed, and the fuse for performing the repair is buried in the peripheral area where the driving circuit unit is formed. The fuse of the flash memory device is generally formed of the same material as the control gate electrode of the cell transistor.
도 1a 내지 도 1c는 콘트롤 게이트 전극과 동일한 물질로 형성된 퓨즈를 갖는 플레쉬 메모리 소자를 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating processes of a flash memory device having a fuse formed of the same material as a control gate electrode.
도 1a에 도시된 바와 같이, 셀 영역 및 주변 영역이 한정된 반도체 기판(10)상에 제 1 폴리실리콘막 및 게이트 전극간 절연막(16)을 증착한다. 이때, 반도체 기판(10)의 표면에는 소자 분리막이 형성되어 있을 수 있다. 그후, 퓨즈가 형성될 주변 영역 부분의 제 1 폴리실리콘막 및 게이트 전극간 절연막(16)을 제거하여, 셀 영역에만 제 1 폴리실리콘막 및 게이트 전극간 절연막(16)을 남긴다. 그후, 반도체 기판 결과물 상부에 제 2 폴리실리콘막(18) 및 텅스텐 실리사이드막(20)을 순차적으로 증착한다음, 텅스텐 실리사이드막(20) 상부에 하드 마스크막(24)을 증착한다.As shown in FIG. 1A, a first polysilicon film and an inter-gate electrode insulating film 16 are deposited on a semiconductor substrate 10 having a defined cell region and a peripheral region. In this case, an isolation layer may be formed on the surface of the semiconductor substrate 10. Thereafter, the first polysilicon film and the inter-electrode insulating film 16 in the peripheral region portion where the fuse is to be removed are removed, leaving the first polysilicon film and the inter-gate insulating film 16 only in the cell region. Thereafter, the second polysilicon film 18 and the tungsten silicide film 20 are sequentially deposited on the semiconductor substrate resultant, and then the hard mask film 24 is deposited on the tungsten silicide film 20.
이어서, 하드 마스크막(24), 텅스텐 실리사이드막(20), 제 2 폴리실리콘막(18), 게이트 전극간 절연막(16) 및 제 1 폴리실리콘막을 소정 부분 패터닝하여, 셀 영역에는 제 1 폴리실리콘막으로 된 플로팅 게이트 전극(14)과, 제 2 폴리실리콘막(18) 및 텅스텐 실리사이드막(20)으로 된 콘트롤 게이트 전극(22)이 형성되고, 주변 영역에는 제 2 폴리실리콘막(18) 및 텅스텐 실리사이드막(20)으로 된 퓨즈(23)가 형성된다.Subsequently, the hard mask film 24, the tungsten silicide film 20, the second polysilicon film 18, the inter-gate insulating film 16 and the first polysilicon film are partially patterned, and the first polysilicon is formed in the cell region. A floating gate electrode 14 made of a film and a control gate electrode 22 made of a second polysilicon film 18 and a tungsten silicide film 20 are formed, and a second polysilicon film 18 and A fuse 23 made of a tungsten silicide film 20 is formed.
그후, 플로팅 게이트 전극(14)이 일부 노출될 수 있도록 콘트롤 게이트 전극(22)을 소정 부분 식각한다. 이러한 공정을 버티드(butted) 공정이라고 한다.Thereafter, the control gate electrode 22 is partially etched to partially expose the floating gate electrode 14. This process is called a butted process.
도 1b에서와 같이, 플로팅 게이트 전극(14), 콘트롤 게이트 전극(22) 및 퓨즈(23)가 형성된 반도체 기판(10) 상부에 에치 스톱퍼(26)가 형성된다.As shown in FIG. 1B, an etch stopper 26 is formed on the semiconductor substrate 10 on which the floating gate electrode 14, the control gate electrode 22, and the fuse 23 are formed.
도 1c를 참조하여, 에치 스톱퍼(26) 상부에 층간 절연막(28)을 형성하고, 퓨즈 및 게이트 전극들(14,22) 표면이 노출되도록 층간 절연막(28), 에치 스톱퍼(26) 및 하드 마스크막(24)을 식각하여 콘택홀(H)을 형성한다. 그후, 콘택홀(H)내에 도전물을 충진시켜, 배선(30)을 형성한다.Referring to FIG. 1C, the interlayer insulating layer 28 is formed on the etch stopper 26, and the interlayer insulating layer 28, the etch stopper 26, and the hard mask are exposed to expose the surfaces of the fuse and gate electrodes 14 and 22. The film 24 is etched to form the contact hole H. Thereafter, the conductive material is filled in the contact hole H to form the wiring 30.
그러나, 주변 영역에 제 1 폴리실리콘막의 부재로 인하여, 셀 영역과 주변 영역간에는 제 1 폴리실리콘막의 두께 만큼의 단차가 존재하게 된다. 이에따라, 콘택홀 형성시, 층간 절연막의 식각 깊이가 서로 상이하므로, 상대적으로 단차가 낮은 주변 영역의 퓨즈 부분이 용이하게 노출되지 않는다. 이러한 문제점을 해결하고자 콘택홀 식각시 과도 식각을 수행하게 되면, 상기 퓨즈 오픈을 시키기 위한 콘택홀과 접합 영역을 노출시키는 콘택홀과 동시에 형성되므로, 접합 영역이 일부 유실될 수 있다.However, due to the absence of the first polysilicon film in the peripheral region, there is a step between the cell region and the peripheral region by the thickness of the first polysilicon film. Accordingly, when forming the contact hole, since the etching depths of the interlayer insulating layers are different from each other, the fuse portion of the peripheral area having a relatively low step is not easily exposed. When the excessive etching is performed during the contact hole etching to solve this problem, the junction region may be partially lost because the contact hole and the contact hole for exposing the fuse are simultaneously formed.
종래의 다른 방법으로는, 단차를 제거하기 위하여, 퓨즈 오픈용 콘택홀이 형성되는 영역에만, 제 1 폴리실리콘 패턴을 형성하는 방법이 제안되었다. 그러나, 상기 방법은 퓨즈 오픈용 콘택홀 예정 영역에만 제 1 폴리실리콘 패턴을 일정 선폭으로 형성시켜야 하는 번거러움과, 이후 퓨즈 오픈용 콘택홀 형성시 제 1 폴리실리콘 패턴과 얼라인시켜야 하는 번거러움이 상존한다.As another conventional method, in order to remove the step, a method of forming the first polysilicon pattern in only the region where the fuse opening contact hole is formed is proposed. However, in the above method, the trouble of forming the first polysilicon pattern in a predetermined line width only in the predetermined area of the contact hole for opening the fuse, and the hassle of having to align with the first polysilicon pattern when forming the contact hole for opening the fuse, is present. .
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 퓨즈 오픈을 용이하게 시킬 수 있는 플레쉬 메모리 소자를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a flash memory device capable of facilitating fuse opening.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 퓨즈와, 플레쉬 메모리 소자의 게이트 전극체의 단차를 감소시켜, 퓨즈 오픈을 용이하게 시킬 수 있는 플레쉬 메모리 소자를 제공하는 것이다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a flash memory device capable of facilitating the opening of the fuse by reducing the step difference between the fuse and the gate electrode body of the flash memory device.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 제조 공정을 단순화할 수 있는 플레쉬 메모리 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a flash memory device that can simplify the manufacturing process.
도 1a 내지 도 1c는 콘트롤 게이트 전극과 동일한 물질로 형성된 퓨즈를 갖는 플레쉬 메모리 소자를 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating processes of a flash memory device having a fuse formed of the same material as a control gate electrode.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 플레쉬 메모리 소자를 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views of respective processes for describing the flash memory device according to the present invention.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
100 : 반도체 기판 115 : 플로팅 게이트 전극100 semiconductor substrate 115 floating gate electrode
120 : 게이트 전극간 절연막 150 : 콘트롤 게이트 전극120: insulating film between gate electrodes 150: control gate electrode
155 : 퓨즈 160 : 하드 마스크막155: fuse 160: hard mask film
170 : 에치 스톱퍼 190 : 배선170: etch stopper 190: wiring
상기한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 플레쉬 메모리 소자는, 셀 영역 및 주변 영역을 포함하며 소자 분리막이 형성되어 있는 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 셀 영역에 형성되는 셀 트랜지스터의 게이트 전극체, 및 상기 반도체 기판의 주변 영역에 형성되는 퓨즈를 포함하며, 상기 게이트 전극체는 제 1 폴리실리콘막으로 형성되는 플로팅 게이트 전극, 게이트 전극간 절연막, 및 제 2 폴리실리콘막과 실리사이드막으로 형성되는 콘트롤 게이트 전극이 적층된 형태로 구성되고, 상기 퓨즈는 제 1 폴리실리콘막, 게이트 전극간 절연막, 제 2 폴리실리콘막 및 실리사이드막이 적층된 형태로 구성되어, 상기 퓨즈와 게이트 전극체 각각의 최상단이 동일 선상에 위치하게 된다.The flash memory device of the present invention for achieving the above technical problem of the present invention, a semiconductor substrate including a cell region and a peripheral region, the device isolation film is formed, the gate electrode of the cell transistor formed in the cell region of the semiconductor substrate And a fuse formed in a peripheral region of the semiconductor substrate, wherein the gate electrode body is formed of a floating gate electrode formed of a first polysilicon film, an insulating film between gate electrodes, and a second polysilicon film and a silicide film. The control gate electrode is stacked, and the fuse is formed by stacking a first polysilicon film, an inter-gate insulating film, a second polysilicon film, and a silicide film, and each top of each of the fuse and the gate electrode body. This is located on the same line.
상기 게이트 전극체는 터널 산화막, 제 1 폴리실리콘막으로 형성되는 플로팅 게이트 전극, 게이트 전극간 절연막, 및 제 2 폴리실리콘막과 실리사이드막이 적층된 콘트롤 게이트 전극이 적층된 형태로 구성되고, 상기 퓨즈는 제 1 폴리실리콘막, 게이트 전극간 절연막, 제 2 폴리실리콘막 및 실리사이드막이 적층된 형태로 구성된다.The gate electrode body includes a tunnel oxide film, a floating gate electrode formed of a first polysilicon film, an insulating film between gate electrodes, and a control gate electrode in which a second polysilicon film and a silicide film are stacked. The first polysilicon film, the insulating film between gate electrodes, the second polysilicon film and the silicide film are laminated.
상기 게이트 전극간 절연막은 ONO(oxide-nitride-oxide)막이 이용될 수 있으며, 상기 실리사이드막은 텅스텐 실리사이드막 또는 코발트 실리사이드막이 이용될 수 있다.An oxide-nitride-oxide (ONO) film may be used as the insulating film between gate electrodes, and a tungsten silicide film or a cobalt silicide film may be used as the silicide film.
상기 플로팅 게이트 전극의 선폭은 상기 콘트롤 게이트 전극의 선폭보다 크며, 상기 콘트롤 게이트 전극에 의하여 상기 플로팅 게이트 전극의 소정 부분이 노출된다.The line width of the floating gate electrode is greater than the line width of the control gate electrode, and a predetermined portion of the floating gate electrode is exposed by the control gate electrode.
또한, 상기 게이트 전극체 및 퓨즈부 상부에는 층간 절연막과, 상기 층간 절연막내에 형성되며, 게이트 전극체와 퓨즈부와 각각 콘택되는 배선을 더 형성되며, 상기 게이트 전극체와 콘택되는 배선은 상기 콘트롤 게이트 전극 및 플로팅 게이트 전극과 동시에 콘택될 수 있다.In addition, an interlayer insulating film and wirings formed in the interlayer insulating film are formed on the gate electrode body and the fuse part, and the wires contacting the gate electrode body and the fuse part are further formed, and the wiring contacting the gate electrode body is the control gate. It can be contacted simultaneously with the electrode and the floating gate electrode.
상기 반도체 기판은 소자 분리막을 더 포함하며, 상기 퓨즈는 상기 소자 분리막 상부에 형성된다.The semiconductor substrate further includes an isolation layer, and the fuse is formed on the isolation layer.
또한, 본 발명의 다른 견지에 따른 플레쉬 메모리 소자의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 소자 분리막이 형성되어 있으며, 셀 영역 및 주변 영역이 한정된 반도체 기판상에 터널 산화막, 제 1 폴리실리콘막, 상기 제 1 폴리실리콘막 상부에 게이트 전극간 절연막, 제 2 폴리실리콘막 및 실리사이드막을 순차적으로 적층한다. 그후, 하드 마스크막을 형성하고, 상기 하드 마스크막, 실리사이드막, 제 2 폴리실리콘막, 게이트 전극간 절연막 및 제 1 폴리실리콘막을 패터닝하여, 플로팅 게이트 전극, 콘트롤 게이트 전극 및 퓨즈를 형성한다. 이에따라, 적층된 플로팅 게이트 전극 및 콘트롤 게이트 전극의 총 높이와 퓨즈의 높이가 동일해진다.In addition, a method of manufacturing a flash memory device according to another aspect of the present invention is as follows. First, a device isolation film is formed, and a tunnel oxide film, a first polysilicon film, an inter-gate electrode insulating film, a second polysilicon film, and a silicide film are formed on a semiconductor substrate having a defined cell region and a peripheral region. Laminate sequentially. Thereafter, a hard mask film is formed, and the hard mask film, the silicide film, the second polysilicon film, the inter-gate insulating film and the first polysilicon film are patterned to form a floating gate electrode, a control gate electrode and a fuse. Accordingly, the total heights of the stacked floating gate electrodes and the control gate electrodes become the same as the heights of the fuses.
여기서, 플로팅 게이트 전극, 콘트롤 게이트 전극 및 퓨즈를 형성하는 단계 이후에, 상기 플로팅 게이트 전극의 소정 부분이 노출되도록 콘트롤 게이트 전극을 소정 부분 식각하는 버티드(butted) 공정을 진행하는 단계, 상기 반도체 기판 결과물 상부에 층간 절연막을 형성하는 단계, 상기 층간 절연막내에 플로팅 게이트 전극, 콘트롤 게이트 전극을 동시에 노출시키는 콘택홀과 퓨즈를 오픈시키는 콘택홀을 동시에 형성하는 단계, 및 상기 콘택홀내에 배선을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, after the forming of the floating gate electrode, the control gate electrode and the fuse, performing a butted process of etching a predetermined portion of the control gate electrode to expose a predetermined portion of the floating gate electrode, the semiconductor substrate Forming an interlayer insulating film on the resultant, simultaneously forming a contact hole for simultaneously exposing a floating gate electrode and a control gate electrode and a contact hole for opening a fuse in the interlayer insulating film, and forming a wiring in the contact hole It may further include.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플레쉬 메모리 소자의 제조방법은, 셀 영역 및 주변 영역이 한정된 반도체 기판상에 터널 산화막을 형성하고, 상기 터널 산화막 상부에 제 1 폴리실리콘막을 증착한다. 다음, 상기 제 1 폴리실리콘막, 터널 산화막 및 반도체 기판내의 소정 부분에 소자 분리막을 형성한 후에, 상기 제 1 폴리실리콘막 상부에 게이트 전극간 절연막을 증착한다. 그리고나서, 상기 게이트 전극간 절연막 상부에 제 2 폴리실리콘막 및 실리사이드막을 순차적으로 적층한 후, 상기 실리사이드막 상부에 하드 마스크막을 형성하고, 상기 하드 마스크막, 실리사이드막, 제 2 폴리실리콘막, 게이트 전극간 절연막 및 제 1 폴리실리콘막을 패터닝하여, 플로팅 게이트 전극, 콘트롤 게이트 전극 및 퓨즈를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 콘트롤 게이트 전극의 최상단은 상기 퓨즈의 최상단과 동일 선상에 위치한다.In addition, in the method of manufacturing a flash memory device according to another embodiment of the present invention, a tunnel oxide film is formed on a semiconductor substrate in which a cell region and a peripheral region are defined, and a first polysilicon film is deposited on the tunnel oxide film. Next, after the device isolation film is formed on the first polysilicon film, the tunnel oxide film, and a predetermined portion in the semiconductor substrate, an inter-gate electrode insulating film is deposited on the first polysilicon film. Thereafter, a second polysilicon film and a silicide film are sequentially stacked on the inter-gate electrode insulating film, and then a hard mask film is formed on the silicide film, and the hard mask film, the silicide film, the second polysilicon film, and the gate are formed. Patterning the inter-electrode insulating film and the first polysilicon film to form a floating gate electrode, a control gate electrode, and a fuse, wherein an uppermost end of the control gate electrode is positioned on the same line as the uppermost end of the fuse.
이때, 상기 소자 분리막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극간 절연막을 형성하는 단계 사이에, 상기 제 1 폴리실리콘막 상부에 폴리실리콘막을 추가로 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In this case, the method may further include forming a polysilicon layer on the first polysilicon layer between forming the device isolation layer and forming the insulating film between the gate electrodes.
(실시예)(Example)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 또한, 어떤 층이 다른 층 또는 반도체 기판의 "상"에 있다라고 기재되는 경우에, 어떤 층은 상기 다른 층 또는 반도체 기판에 직접 접촉하여 존재할 수 있고, 또는, 그 사이에 제 3의 층이 개재되어질 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements. In addition, where a layer is described as being "on" another layer or semiconductor substrate, a layer may exist in direct contact with the other layer or semiconductor substrate, or a third layer therebetween. Can be done.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 플레쉬 메모리 소자를 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views of respective processes for describing the flash memory device according to the present invention.
먼저, 도 2a를 참조하여, 반도체 기판(100) 상부에 제 1 폴리실리콘막(110)을 증착한다. 이때, 반도체 기판(100)은 소자 분리막(도시되지 않음)을 포함할 수 있으며, 상기한 제 1 폴리실리콘막(110)은 소자 분리막 상부에 형성될 수 있다. 또한, 반도체 기판(100)은 셀 영역과 주변 영역으로 한정되어 있으며, 제 1 폴리실리콘막(110)은 플로팅 게이트 전극 물질로서 도핑된 폴리실리콘막이 이용된다.First, referring to FIG. 2A, a first polysilicon film 110 is deposited on the semiconductor substrate 100. In this case, the semiconductor substrate 100 may include an isolation layer (not shown), and the first polysilicon layer 110 may be formed on the isolation layer. In addition, the semiconductor substrate 100 is limited to a cell region and a peripheral region, and the polysilicon layer doped as the floating gate electrode material is used as the first polysilicon layer 110.
예를들어, 반도체 기판(100) 상에 터널 산화막(도시되지 않음)과 플로팅 게이트용 제 1 폴리실리콘막(110)을 증착한다. 그후, 제 1 폴리실리콘막(110), 터널 산화막 및 반도체 기판(100)의 소정 부분을 식각하여 트렌치를 형성한다음, 트렌치 내부에 절연물을 매립하여 소자 분리막(도시되지 않음)을 형성한다. 그리고나서, 추가로, 플로팅 게이트 전극의 두께를 증대시키기 위하여 플로팅 게이트 전극용 제 1 폴리실리콘막을 더 증착할 수 있다.For example, a tunnel oxide film (not shown) and a first polysilicon film 110 for floating gate are deposited on the semiconductor substrate 100. Thereafter, a trench is formed by etching the first polysilicon film 110, the tunnel oxide film, and a predetermined portion of the semiconductor substrate 100, and an isolation layer is embedded in the trench to form an isolation layer (not shown). Then, the first polysilicon film for the floating gate electrode may be further deposited to increase the thickness of the floating gate electrode.
도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 폴리실리콘막(110) 상부에 게이트 전극간 절연막(120), 제 2 폴리실리콘막(130), 실리사이드막(140) 및 하드 마스크막(160)을 순차적으로 증착한다. 이때, 게이트 전극간 절연막(120)은 예를들어 ONO(oxide-nitride-oxide)막이 이용되고, 제 2 폴리실리콘막(130)은 제 1 폴리실리콘막(110)과 마찬가지로 도핑된 폴리실리콘막이 이용될 수 있다. 아울러, 실리사이드막(140)으로는 텅스텐 실리사이드막이 이용될 수 있으며, 하드 마스크막(160)으로는 예를들어 실리콘 질화막이 이용될 수 있다. 그후, 하드 마스크막(160), 실리사이드막(140) 및 제 2 폴리실리콘막(130), 게이트 전극간 절연막(120) 및 제 1 폴리실리콘막(110)을 소정 부분 패터닝하여, 제 1 폴리실리콘막(110)으로 형성되는 플로팅 게이트 전극(115), 제 2 폴리실리콘막(130) 및 실리사이드막(140)으로 형성되는 콘트롤 게이트 전극(150) 및 제 1 및 제 2 폴리실리콘막(110,130) 및 실리사이드막(140)으로 구성되는 퓨즈(155)를 형성한다.As shown in FIG. 2B, the inter-gate insulating film 120, the second polysilicon film 130, the silicide film 140, and the hard mask film 160 are sequentially formed on the first polysilicon film 110. Deposit. In this case, for example, an ONO (oxide-nitride-oxide) film is used as the inter-gate insulating film 120, and the second polysilicon film 130 is a doped polysilicon film like the first polysilicon film 110. Can be. In addition, a tungsten silicide layer may be used as the silicide layer 140, and for example, a silicon nitride layer may be used as the hard mask layer 160. Thereafter, the hard mask film 160, the silicide film 140, the second polysilicon film 130, the inter-gate insulating film 120, and the first polysilicon film 110 are partially patterned to form the first polysilicon. The floating gate electrode 115 formed of the film 110, the second polysilicon film 130, and the control gate electrode 150 formed of the silicide film 140, and the first and second polysilicon films 110 and 130; A fuse 155 formed of the silicide layer 140 is formed.
이때, 플로팅 게이트 전극(115) 및 콘트롤 게이트 전극(150)은 적층된 형태로 셀 영역 상부에 형성되고, 퓨즈(155)는 주변 영역에 형성된다. 여기서, 이때, 퓨즈(155)는 제 1 폴리실리콘막(110)을 포함하기는 하나, 실질적으로 퓨즈(155)의 역할을 하는 것은 제 2 폴리실리콘막(130) 및 실리사이드막(140)이다. 또한, 본 실시예에서는 플로팅 게이트 전극(115) 및 콘트롤 게이트 전극(150)을 통칭하여 게이트 전극체라 명하기로 한다.In this case, the floating gate electrode 115 and the control gate electrode 150 are stacked on the cell region and the fuse 155 is formed on the peripheral region. In this case, although the fuse 155 includes the first polysilicon layer 110, substantially the second polysilicon layer 130 and the silicide layer 140 serve as the fuse 155. In this embodiment, the floating gate electrode 115 and the control gate electrode 150 are collectively referred to as a gate electrode body.
그후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 플로팅 게이트 전극(115)의 소정 부분이 노출될 수 있도록, 셀 영역의 하드 마스크막(160) 및 콘트롤 게이트 전극(150)을소정 부분 식각하는 버티드 공정을 진행한다. 이때, 플로팅 게이트 전극(115) 표면의 노출시, 게이트 전극간 절연막(120)을 플로팅 게이트 전극(115) 상부에 잔류시킨다. 이에따라, 플레쉬 메모리 소자의 셀 트랜지스터 게이트 전극체(115,150)가 완성된다.Thereafter, as shown in FIG. 2C, a butted process of etching a predetermined portion of the hard mask layer 160 and the control gate electrode 150 in the cell region may be performed to expose a predetermined portion of the floating gate electrode 115. Proceed. At this time, when the surface of the floating gate electrode 115 is exposed, the inter-gate insulating film 120 is left on the floating gate electrode 115. As a result, the cell transistor gate electrode bodies 115 and 150 of the flash memory device are completed.
도 2d에 도시된 바와 같이, 셀 트랜지스터의 게이트 전극체(115,150) 및 퓨즈(155)가 형성된 반도체 기판(100) 결과물 상부에 에치 스톱퍼(170)를 전체에 걸쳐 균일한 두께로 형성한 후, 에치 스톱퍼(170) 상부에 층간 절연막(180)을 형성한다. 다음, 셀 영역의 콘트롤 게이트 전극(150)의 소정 부분과 플로팅 게이트 전극(115)의 소정 부분, 및 퓨즈(155)의 소정 부분이 노출되도록 층간 절연막(180), 에치 스톱퍼(170), 하드 마스크막(160)을 식각하여, 콘택홀(H)을 형성한다. 다음, 노출된 플로팅 게이트 전극(115) 및 콘트롤 게이트 전극(150), 및 퓨즈(155)와 콘택되도록 콘택홀(H)내에 금속 배선(190)을 형성한다.As illustrated in FIG. 2D, an etch stopper 170 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100 on which the gate electrode bodies 115 and 150 and the fuse 155 of the cell transistor are formed, and then etched. An interlayer insulating layer 180 is formed on the stopper 170. Next, the interlayer insulating layer 180, the etch stopper 170, and the hard mask are exposed to expose a predetermined portion of the control gate electrode 150, a predetermined portion of the floating gate electrode 115, and a predetermined portion of the fuse 155 in the cell region. The film 160 is etched to form the contact hole H. Next, the metal wiring 190 is formed in the contact hole H to contact the exposed floating gate electrode 115, the control gate electrode 150, and the fuse 155.
본 실시예에서 퓨즈(155)가 제 1 폴리실리콘막(110), 게이트 전극간 절연막(120), 제 2 폴리실리콘막(130) 및 실리사이드막(140)으로 형성됨에 따라, 게이트 전극체(115,150)와 동일한 높이를 갖는다. 이에따라, 콘택홀 형성을 위한 식각시, 과도 식각없이 퓨즈(155)와 게이트 전극체(115,150)를 노출시킬 수 있다.As the fuse 155 is formed of the first polysilicon film 110, the inter-gate insulating film 120, the second polysilicon film 130, and the silicide film 140, the gate electrode bodies 115 and 150 are formed. Have the same height as). Accordingly, during etching for forming the contact hole, the fuse 155 and the gate electrode bodies 115 and 150 may be exposed without excessive etching.
또한, 퓨즈(155)가 형성되는 주변 영역에 제 1 폴리실리콘막을 식각할 필요가 없으므로 공정이 단순화될 뿐만 아니라, 퓨즈 오픈용 콘택홀 형성시 별도의 얼라인 공정이 요구되지 않는다.In addition, since the first polysilicon film does not need to be etched in the peripheral area where the fuse 155 is formed, the process is simplified and a separate alignment process is not required when forming the contact hole for opening the fuse.
또한, 퓨즈(155)와 콘트롤 게이트 전극(150)의 도전 특성을 개선하고자 할때에는, 퓨즈(155)와 콘트롤 게이트 전극(150)의 높이가 동일하므로, 화학적 기계적 연마 공정에 의하여 퓨즈(155) 및 콘트롤 게이트 전극(150)의 제 2 폴리실리콘막을 노출시킨다음 그 상부에 선택적으로 코발트 실리사이드막을 선택적으로 형성할 수 있다.In addition, when the conductive characteristics of the fuse 155 and the control gate electrode 150 are to be improved, the heights of the fuse 155 and the control gate electrode 150 are the same, so that the fuse 155 and After exposing the second polysilicon layer of the control gate electrode 150, a cobalt silicide layer may be selectively formed on the second polysilicon layer.
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 플레쉬 메모리 소자의 퓨즈 역시 게이트 전극체와 마찬가지로, 제 1 폴리실리콘막, 게이트 전극간 절연막 및 제 2 폴리실리콘막으로 형성한다. 이에따라, 퓨즈와 셀 트랜지스터의 게이트 전극체의 높이가 동일선상에 위치하게 되므로, 퓨즈 오픈을 위한 콘택홀 형성이 용이할 뿐만이 아니라, 과도 식각을 배제할 수 있어 누설 전류 특성을 개선할 수 있다.As described in detail above, according to the present invention, the fuse of the flash memory element is also formed of the first polysilicon film, the insulating film between the gate electrodes, and the second polysilicon film, similarly to the gate electrode body. Accordingly, since the heights of the gate electrode bodies of the fuse and the cell transistor are positioned on the same line, not only the contact hole for opening the fuse can be easily formed, but also the excessive etching can be eliminated, thereby improving leakage current characteristics.
아울러, 제 2 폴리실리콘막을 형성하기 전, 제 1 폴리실리콘막을 제거하는 공정이 배제되므로 공정이 단순화되고, 퓨즈 오픈용 콘택홀 형성시 별도의 얼라인이 배제된다.In addition, since the process of removing the first polysilicon film is excluded before the second polysilicon film is formed, the process is simplified and a separate alignment is excluded when forming a contact hole for opening the fuse.
또한, 퓨즈와 게이트 전극체의 높이가 동일함에 따라, 퓨즈와 게이트 전극체 표면에 일괄적으로 코발트 실리사이드막을 형성할 수도 있다.In addition, as the heights of the fuse and the gate electrode body are the same, a cobalt silicide film may be formed collectively on the surface of the fuse and the gate electrode body.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. .
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