KR20040059277A - Flash Memory Device And Method For Manufacturing The Same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A flash memory device and a manufacturing method thereof are provided to restrain electron transfer by dividing a tunnel nitride layer into nitride patterns and to adjust easily the interval between the nitride patterns by using a spacer as an etching mask. CONSTITUTION: A nitride layer, a sacrificial oxide layer(51) and a hard mask layer(53) are sequentially deposited on the first oxide layer(40). A photoresist pattern with a predetermined window is formed on the hard mask layer. A hard mask pattern is formed by performing RIE(Reactive Ion Etching) on the hard mask layer under CF4 gas atmosphere using the photoresist pattern as an etching mask. At this time, a spacer(57) is formed at sidewalls of the hard mask pattern. The nitride layer is divided into nitride patterns(50a,50b) by etching using the spacer and the hard mask pattern as an etching mask.

Description

플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법{Flash Memory Device And Method For Manufacturing The Same}Flash memory device and method for manufacturing the same {Flash Memory Device And Method For Manufacturing The Same}

본 발명은 플래시 메모리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 턴널 질화막에서의 전자 이동을 차단시킴으로써 셀의 오동작을 방지하도록 한 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a flash memory, and more particularly, to a flash memory device and a method of manufacturing the same, which prevent malfunction of a cell by blocking electron movement in a tunnel nitride film.

일반적으로, 반도체 메모리 소자는 램(RAM: random access memory)과롬(ROM: read only memory)으로 구분된다. 상기 램은 디램(DRAM: dynamic random access memory)과 에스램(SRAM: static random access memory)과 같이 시간이 경과함에 따라 이미 저장된 데이터가 소거되는 휘발성이면서도 데이터의 입, 출력이 빠르다. 상기 롬은 한번 데이터를 저장시키고 나면, 그 상태를 계속 유지하지만 데이터의 입, 출력이 느리다. 상기 롬은 롬, 피롬(PROM; programmable ROM), 이피롬(EPROM: erasable PROM), 이이피롬(EEPROM: electrically erasable PROM)으로 세분화된다. 최근에는 전기적으로 데이터를 프로그램하거나 소거할 수 있는 EEPROM에 대한 수요가 급증하고 있다. 상기 EEPROM이나 일괄 소거 기능을 갖는 플래시 메모리의 셀은 플로팅 게이트(floating gate)와 콘트롤 게이트(control gate)가 적층된 스택(stack) 형 게이트 구조를 갖고 있다.In general, semiconductor memory devices are classified into random access memory (RAM) and read only memory (ROM). The RAM is a volatile and fast data input and output, such as dynamic random access memory (DRAM) and static random access memory (SRAM), which erases data stored over time. Once the ROM has stored the data, it remains in that state, but the input and output of the data is slow. The ROM is subdivided into a ROM, a programmable ROM (PROM), an erasable PROM (EPROM), and an electrically erasable PROM (EEPROM). Recently, the demand for EEPROM that can electrically program or erase data is increasing rapidly. The cell of the flash memory having the EEPROM or the batch erase function has a stack-type gate structure in which a floating gate and a control gate are stacked.

상기 플래시 메모리는 16개의 셀이 직렬로 연결되어 단위 스트링(string)을 이루고 있고, 이러한 단위 스트링이 비트라인과 접지라인 사이에 병렬로 연결되어 있는 낸드(NAND) 형과, 각각의 셀이 비트라인과 접지라인 사이에 병렬로 연결되어 있는 노아(NOR) 형으로 구분된다. 상기 낸드형 플래시 메모리는 고집적화에 유리하고 상기 노아형 플래시 메모리는 고속 동작에 유리하다. 상기 노아형 플래시 메모리는 공통 소스(common source) 방식을 사용한다. 즉, 16개 셀마다 1개 콘택이 형성되며 상기 16개 셀의 소스 라인은 n+ 확산층으로 연결되는 것이 일반적이다.The flash memory has a NAND type in which 16 cells are connected in series to form a unit string, and the unit string is connected in parallel between a bit line and a ground line, and each cell is a bit line. It is divided into NOR type which is connected in parallel between and ground line. The NAND flash memory is advantageous for high integration and the NOR flash memory is advantageous for high speed operation. The Noah-type flash memory uses a common source method. That is, one contact is formed every 16 cells, and the source lines of the 16 cells are generally connected to an n + diffusion layer.

한편, 에스-오-엔-오-에스 플래시 메모리(SONOS flash memory) 소자의 셀 동작은 비휘발성 메모리 소자와 유사하게 읽기(read), 쓰기(program) 및 소거(erase)의 세가지 동작으로 구분된다. 상기 쓰기 동작의 경우, 상기 셀의 트랜지스터의 게이트와 드레인에 프로그램 전압을 인가시키면, 핫 전자(hot electron)가 형성된 후 게이트 절연막의 턴널링(tunneling)에 의해 상기 드레인의 인접 영역의 질화막에 포획됨으로써 상기 트랜지스터의 문턱전압이 높아진다. 따라서, 데이터의 쓰기가 이루어진다. 상기 소거 동작의 경우, 상기 게이트와 드레인 및 소스를 오픈시키고 반도체 기판에 소거 전압을 인가시키면, 상기 질화막에 포획되었던 전자가 상기 반도체 기판으로 밀려남으로써 상기 문턱전압이 낮아진다. 따라서, 데이터의 소거가 이루어진다. 상기 읽기 동작의 경우, 상기 게이트에 읽기 전압을 인가시키고 상기 소스와 드레인 사이에 흐르는 전류가 센싱회로에 의해 센싱된다. 따라서, 데이트의 읽기가 이루어진다.On the other hand, the cell operation of the S-O-N-O-S flash memory device is classified into three operations of read, write, and erase similarly to nonvolatile memory devices. . In the write operation, when a program voltage is applied to the gate and the drain of the transistor of the cell, hot electrons are formed and then trapped in the nitride film of the adjacent region of the drain by tunneling of the gate insulating film. The threshold voltage of the transistor is increased. Thus, data is written. In the erase operation, when the gate, the drain and the source are opened, and an erase voltage is applied to the semiconductor substrate, electrons trapped in the nitride film are pushed to the semiconductor substrate, thereby lowering the threshold voltage. Thus, data is erased. In the read operation, a read voltage is applied to the gate and a current flowing between the source and the drain is sensed by the sensing circuit. Thus, the reading of the date is made.

이러한 읽기, 쓰기 및 소거의 세가지 동작을 하는 에스-오-엔-오-에스 플래시 메모리 소자는 도 1에 도시된 바와 같이, 각 셀의 도시되지 않은 드레인 및 소스를 위한 각 액티브 영역(ACT)이 반도체 기판(10)의 종방향으로 연장하여 형성되고, 상기 액티브 영역(ACT)이 횡방향으로 일정 간격을 두고 이격하며 나란히 배열된다. 또한, 각 워드라인(WL)이 상기 액티브 영역(ACT)을 직교하도록 가로 방향으로 연장하여 형성되고, 상기 워드라인(WL)이 종방향으로 일정 간격을 두고 이격하며 나란히 배열된다. 상기 워드라인(WL)을 사이에 둔 상기 액티브 영역(ACT)에 각각 소스(S)와 드레인(D)이 형성된다. 상기 액티브 영역(ACT)의 외측에는 상기 액티브 영역(ACT)의 아이솔레이션을 위해 아이솔레이션 영역(ISO)이 배치된다.As shown in FIG. 1, the S-O-N-O-S flash memory device having three operations of reading, writing, and erasing has each active region ACT for an unshown drain and source of each cell. The semiconductor substrate 10 extends in the longitudinal direction, and the active regions ACT are arranged side by side and spaced apart at regular intervals in the lateral direction. In addition, each word line WL is formed to extend in the horizontal direction to orthogonal to the active region ACT, and the word lines WL are arranged side by side and spaced apart at regular intervals in the longitudinal direction. A source S and a drain D are respectively formed in the active region ACT with the word line WL interposed therebetween. An isolation area ISO is disposed outside the active area ACT for isolation of the active area ACT.

그런데, 종래의 에스-오-엔-오-에스 플래시 메모리 소자의 셀을 위한 트랜지스터에서는 도 2a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10)의 소스(S)와 드레인(D) 사이의 액티브 영역 상에 도 1의 워드라인(WL)을 위한 산화막(21)과 질화막(23) 및 산화막(25)이 하측에서 상측으로의 순서로 형성되고, 다결정 실리콘층(30)이 상기 산화막(25) 상에 형성된다. 여기서, 상기 산화막(21), 질화막(23), 산화막(25) 및 다결정 실리콘층(30)이 모두 동일 패턴으로 형성된다. 또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 산화막(21), 질화막(23), 산화막(25) 및 다결정 실리콘층(30)이 상기 반도체 기판(10)의 액티브 영역과, 아이솔레이션 영역의 트렌치(11) 내의 절연막(13) 상에 함께 형성된다.However, in a transistor for a cell of a conventional S-O-N-O-S flash memory device, as shown in FIG. 2A, the active region between the source S and the drain D of the semiconductor substrate 10 is located. The oxide film 21, the nitride film 23, and the oxide film 25 for the word line WL of FIG. 1 are formed in the order from the lower side to the upper side, and the polycrystalline silicon layer 30 is formed on the oxide film 25. Is formed. Here, the oxide film 21, the nitride film 23, the oxide film 25 and the polycrystalline silicon layer 30 are all formed in the same pattern. In addition, as shown in FIG. 2B, the oxide film 21, the nitride film 23, the oxide film 25, and the polycrystalline silicon layer 30 are formed in the trench 11 of the active region and the isolation region of the semiconductor substrate 10. Are formed together on the insulating film 13 in the ().

그런데, 종래의 에스-오-엔-오-에스 플래시 메모리 소자는 전자의 주입 위치에 따라 트랜지스터의 턴온 전류량을 조절할 수 있으므로, '11', '10','01','00'의 4가지 상태를 나타내는 멀티 비트 셀(multi-bit cell)을 구현할 수 있다. 상기 '10','01' 상태는 전자가 상기 질화막(13)의 소스(S)측과 드레인(D)측에 각각 국부적으로 한정되어 있을 때에만 생성 가능하다.However, in the conventional S-O-N-O-S flash memory device, since the turn-on current amount of the transistor can be adjusted according to the injection position of electrons, four types of '11', '10', '01', and '00' A multi-bit cell representing a state may be implemented. The '10' and '01' states can be generated only when electrons are locally limited to the source S side and the drain D side of the nitride film 13, respectively.

그러나, 상기 질화막(23)이 서로 분리되지 않은 1개의 막으로 구성되어 있으므로 상기 질화막(23)이 비록 절연막이라고 하더라도 상기 질화막(23)의 일측, 예를 들어 상기 질화막(23)의 소스(S) 측에 포획된 전자가 상기 질화막(23)의 드레인(D) 측으로 이동하기 쉽다. 이는 에스-오-엔-오-에스 플래시 메모리 소자의 셀을 오동작을 가져온다.However, since the nitride film 23 is composed of one film which is not separated from each other, even if the nitride film 23 is an insulating film, one side of the nitride film 23, for example, the source S of the nitride film 23 is used. Electrons trapped on the side tend to move to the drain D side of the nitride film 23. This causes the cells of the S-O-N-O-S flash memory device to malfunction.

따라서, 본 발명의 목적은 턴널 질화막에서의 전자 이동을 억제시킴으로써에스-오-엔-오-에스 플래시 메모리 소자의 셀의 오동작을 방지하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to prevent malfunction of a cell of an S-O-N-O-S flash memory device by suppressing electron movement in a tunnel nitride film.

본 발명의 다른 목적은 상기 질화막의 미세한 분리 간격을 용이하게 조절함으로써 셀 사이즈를 축소시키는데 있다.Another object of the present invention is to reduce the cell size by easily adjusting the fine separation interval of the nitride film.

도 1은 일반적인 에스-오-엔-오-에스 플래시 메모리(SONOS flash memory)의 셀을 나타낸 평면도.1 is a plan view showing a cell of a typical S-O-N-O-S flash memory.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 A-A선 및 B-B선을 따라 각각 절단한 단면도.2A and 2B are cross-sectional views taken along the lines A-A and B-B of FIG. 1, respectively.

도 3은 본 발명에 의한 플래시 메모리 소자의 단면도.3 is a cross-sectional view of a flash memory device according to the present invention.

도 4 내지 도 9는 본 발명에 의한 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 나타낸 단면 공정도.4 to 9 are cross-sectional process diagrams illustrating a method of manufacturing a flash memory device according to the present invention.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 플래시 메모리 소자는Flash memory device according to the present invention for achieving the above object

반도체 기판의 액티브 영역에 서로 이격하여 형성된 소스/드레인; 상기 소스/드레인 사이의 게이트 영역 상에 형성되며, 소정 간격의 분리 영역을 두고 복수개 분리하여 형성된 제 1 산화막의 패턴들; 상기 제 1 산화막의 패턴들 상에 각각 형성된 질화막의 패턴들; 상기 질화막의 패턴들의 상부와 상기 분리 영역에 함께 형성된 제 2 산화막의 패턴; 및 상기 제 2 산화막의 패턴 상에 형성된 도전층의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.Sources / drains formed spaced apart from each other in the active region of the semiconductor substrate; Patterns of a first oxide layer formed on the gate region between the source / drain and separated by a plurality of separation regions having a predetermined interval; Patterns of a nitride film formed on the patterns of the first oxide film, respectively; A pattern of a second oxide film formed together over the patterns of the nitride film and in the isolation region; And a pattern of a conductive layer formed on the pattern of the second oxide film.

바람직하게는, 상기 제 1 산화막 상에 상기 질화막의 패턴들이 2개 이상 형성될 수 있다.Preferably, two or more patterns of the nitride film may be formed on the first oxide film.

바람직하게는, 상기 질화막의 패턴들이 0.02~0.5μm의 간격을 두고 분리될 수 있다.Preferably, the patterns of the nitride film may be separated at intervals of 0.02 to 0.5 μm.

또한, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 플래시 메모리 소자의 제조 방법은In addition, a method of manufacturing a flash memory device according to the present invention for achieving the above object is

반도체 기판 상에 제 1 산화막을 형성시키는 단계; 상기 제 1 산화막 상에 질화막을 적층시킨 후 상기 질화막을 소정 간격을 두고 복수개 질화막의 패턴들로 분리시키는 단계; 상기 질화막의 패턴들의 상부와 상기 분리 영역의 반도체 기판상에 제 2 산화막을 적층시키는 단계; 상기 제 2 산화막 상에 도전층을 적층시키는 단계; 및 사진식각공정을 이용하여 상기 도전층과 상기 제 2 산화막 및 상기 질화막의 패턴들을 게이트를 위한 패턴으로 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Forming a first oxide film on the semiconductor substrate; Stacking a nitride film on the first oxide film and separating the nitride film into patterns of a plurality of nitride films at predetermined intervals; Stacking a second oxide film on the semiconductor substrate in the isolation region and on top of the patterns of the nitride film; Stacking a conductive layer on the second oxide film; And forming patterns of the conductive layer, the second oxide layer, and the nitride layer as a pattern for a gate by using a photolithography process.

바람직하게는, 상기 질화막의 패턴들을 분리시키는 단계는Preferably, separating the patterns of the nitride film

상기 제 1 산화막 상에 질화막을 적층시킨 후 상기 질화막 상에 희생 산화막과 하드 마스크층을 순차적으로 적층시키는 단계; 상기 하드 마스크층 상에 소정의 창을 갖는 감광막의 패턴을 형성시키는 단계; 상기 감광막의 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 하드 마스크층을 식각시키면서 상기 하드 마스크층의 측벽에 스페이서를 형성시키는 단계; 및 상기 스페이서와 상기 하드 마스크층을 식각 마스크로 이용하여 상기 희생 산화막 및 상기 질화막을 식각시킴으로써 상기 질화막을 상기 질화막의 패턴들로 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Stacking a nitride film on the first oxide film and sequentially stacking a sacrificial oxide film and a hard mask layer on the nitride film; Forming a pattern of a photosensitive film having a predetermined window on the hard mask layer; Forming a spacer on a sidewall of the hard mask layer while etching the hard mask layer by using the pattern of the photoresist layer as an etching mask; And etching the sacrificial oxide film and the nitride film by using the spacer and the hard mask layer as an etching mask to separate the nitride film into patterns of the nitride film.

바람직하게는, 상기 질화막의 패턴들을 2개 이상으로 분리시킬 수가 있다.Preferably, two or more patterns of the nitride film may be separated.

바람직하게는, 상기 질화막의 패턴들을 0.02~0.5μm의 간격을 두고 분리시킬 수 있다.Preferably, the patterns of the nitride film may be separated at intervals of 0.02 to 0.5 μm.

바람직하게는, 상기 질화막의 패턴들을 분리시키는 단계는Preferably, separating the patterns of the nitride film

상기 스페이서와 상기 하드 마스크층을 식각시킴으로써 상기 희생 산화막을 노출시키는 단계; 및 상기 희생 산화막과 상기 분리 영역의 제 1 산화막을 식각시킴으로써 상기 질화막의 패턴들 및 상기 분리 영역의 반도체 기판을 노출시키는 단계를 포함할 수 있다.Exposing the sacrificial oxide layer by etching the spacer and the hard mask layer; And etching the sacrificial oxide film and the first oxide film of the isolation region to expose the patterns of the nitride film and the semiconductor substrate of the isolation region.

바람직하게는, 상기 스페이서를 폴리머 스페이서로 형성시킬 수가 있다.Preferably, the spacer can be formed of a polymer spacer.

바람직하게는, 상기 하드 마스크층을 TEOS 계열의 산화막 또는 질화막으로 으로 형성할 수 있다.Preferably, the hard mask layer may be formed of an oxide film or a nitride film of a TEOS series.

이하, 본 발명에 의한 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법을 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 플래시 메모리 소자를 나타낸 단면 구조도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 플래시 메모리 소자의 셀에서는 반도체 기판(10)의 일부분 상에 제 1 산화막(40)이 형성되고, 상기 제 1 산화막(40) 상에 분리 간격(D)의 분리 영역을 두고 제 1 질화막(50a)의 패턴 및 제 2 질화막(50b)의 패턴이 이격하여 배치되고, 상기 제 1 질화막(50a)의 패턴과 상기 제 2 질화막(50b)의 패턴 및 이들 사이의 제 1 산화막(40) 상에 제 2 산화막(60)의 패턴이 형성되고, 상기 제 2 산화막(60)의 패턴 상에 도전층인 다결정 실리콘층(70)의 패턴이 형성된다. 또한, 상기 다결정 실리콘층(70)의 패턴을 사이에 두고 소스(S)와 드레인(D)이 상기 반도체 기판(10)에 형성된다.3 is a cross-sectional structural view showing a flash memory device according to the present invention. Referring to FIG. 3, in a cell of a flash memory device of the present invention, a first oxide film 40 is formed on a portion of a semiconductor substrate 10, and a separation gap D is separated on the first oxide film 40. The pattern of the first nitride film 50a and the pattern of the second nitride film 50b are disposed to be spaced apart from each other, and the pattern of the first nitride film 50a and the pattern of the second nitride film 50b, and the first interposed therebetween. The pattern of the second oxide film 60 is formed on the first oxide film 40, and the pattern of the polycrystalline silicon layer 70, which is a conductive layer, is formed on the pattern of the second oxide film 60. In addition, a source S and a drain D are formed on the semiconductor substrate 10 with the pattern of the polycrystalline silicon layer 70 interposed therebetween.

이와 같이 구성된 플래시 메모리 소자의 경우, 상기 제 1 질화막(50a)의 패턴과 상기 제 2 질화막(50b)의 패턴이 상기 분리 간격(D)의 분리 영역을 그 사이에 두고 이격하여 배치된다. 그러므로, 상기 제 1 질화막(50a)의 패턴과 상기 제 2 질화막(50b)의 패턴 중 일측, 예를 들어 상기 제 1 질화막(50a)의 패턴에 포획되어있던 전자는 종래와는 달리 상기 제 2 질화막(50b)의 패턴으로 이동하기가 어려워진다.In the flash memory device configured as described above, the pattern of the first nitride film 50a and the pattern of the second nitride film 50b are spaced apart from each other with the separation region of the separation gap D therebetween. Therefore, the electrons trapped in one side of the pattern of the first nitride film 50a and the pattern of the second nitride film 50b, for example, the pattern of the first nitride film 50a, are different from the prior art. It becomes difficult to move to the pattern of 50b.

따라서, 본 발명은 에스-오-엔-오-에스 플래시 메모리 소자의 셀을 오동작을 방지시킴으로써 동작 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.Therefore, the present invention can improve operational reliability by preventing malfunction of the cells of the S-O-N-O-S flash memory device.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.A method of manufacturing a flash memory device according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 to 9.

도 4를 참조하면, 먼저, 샐로우 트렌치 아이솔레이션(shallow trench isolation: STI) 공정과 같은 아이솔레이션 공정을 이용하여 반도체 기판(10)의 아이솔레이션 영역(도시 안됨)에 트렌치를 형성시키고 상기 트렌치 내에 절연막을 매립, 평탄화시킨다.Referring to FIG. 4, first, a trench is formed in an isolation region (not shown) of a semiconductor substrate 10 using an isolation process such as a shallow trench isolation (STI) process, and an insulating film is buried in the trench. And flatten.

이러한 상태에서 상기 반도체 기판(10), 예를 들어 제 1 도전형인 P형 단결정 실리콘 기판의 액티브 영역 상에 열 산화 공정에 의해 제 1 산화막(40)을 예를 들어 50~150Å의 두께로 형성시킨다. 이어서, 예를 들어 저압 화학기상증착공정을 이용하여 상기 제 1 산화막(40) 상에 질화막(50)을 예를 들어 50~150Å의 두께로 적층시키고, 상기 질화막(50) 상에 희생 산화막(51)을 50~150Å적층시키고, 상기 희생 산화막(51) 상에 하드 마스크층(53)을 1000~3000Å의 두께로 적층시킨다.In this state, the first oxide film 40 is formed to a thickness of, for example, 50 to 150 Å by a thermal oxidation process on the active region of the semiconductor substrate 10, for example, the first conductivity type P-type single crystal silicon substrate. . Subsequently, a nitride film 50 is laminated on the first oxide film 40 to, for example, a thickness of, for example, 50 to 150 Pa by using a low pressure chemical vapor deposition process, and the sacrificial oxide film 51 is formed on the nitride film 50. ) 50-150 GPa and the hard mask layer 53 is laminated on the sacrificial oxide film 51 to a thickness of 1000-3000 GPa.

여기서, 상기 하드 마스크층(53)으로는 TEOS(tetra ethyl ortho silane) 계열의 산화막이나 질화막을 사용할 수 있다. 특히, 상기 하드 마스크층(53)으로는예를 들어, CF4가스를 이용한 건식 식각공정을 진행할 때 폴리머가 용이하게 생성되는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.The hard mask layer 53 may be a TEOS (tetra ethyl ortho silane) type oxide film or nitride film. In particular, the hard mask layer 53 is preferably made of a material that is easily produced by the polymer when the dry etching process using, for example, CF 4 gas.

이후, 상기 하드 마스크층(53) 상에 상기 감광막(55)을 코팅시키고, 듀얼 비트 셀(dual bit cell)을 위한 영역 상에 상기 감광막(55)의 창(56)이 위치하도록 상기 감광막(55)의 패턴을 형성시킨다.Thereafter, the photoresist film 55 is coated on the hard mask layer 53, and the photoresist film 55 is positioned so that the window 56 of the photoresist film 55 is positioned on an area for a dual bit cell. ) Pattern.

도 5를 참조하면, 그런 다음, 상기 감광막(55)의 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 하드 마스크층(53)을 건식 식각시킴으로써 상기 희생 산화막(51)의 표면을 노출시킨다. 이때, 상기 하드 마스크층(53)을 건식 식각 공정, 예를 들어 CF4가스를 이용한 반응성 이온 식각 공정에 의해 식각시키면, 상기 하드 마스크층(53)의 식각되는 양 측벽에 폴리머 스페이서(57)를 형성시킬 수가 있다.Referring to FIG. 5, the surface of the sacrificial oxide layer 51 is exposed by dry etching the hard mask layer 53 using the pattern of the photoresist layer 55 as an etching mask. In this case, when the hard mask layer 53 is etched by a dry etching process, for example, a reactive ion etching process using CF 4 gas, the polymer spacers 57 may be formed on both sidewalls of the hard mask layer 53. It can be formed.

여기서, 상기 폴리머 스페이서(57)의 저부 간격(D)은 상기 희생 산화막(51)의 노출 영역의 사이즈를 결정한다. 이는 후속 공정에서 형성할 상기 질화막(50)의 분리 영역의 간격(D)을 결정한다. 따라서, 본 발명은 상기 질화막(50)의 분리 간격(D)을 현재의 사진식각공정에 의해 정의하기 어려운 미세한 사이즈, 예를 들어 0.02~0.5μm로 축소시킬 수가 있다.Here, the bottom gap D of the polymer spacer 57 determines the size of the exposed region of the sacrificial oxide film 51. This determines the spacing D of the separation regions of the nitride film 50 to be formed in subsequent steps. Therefore, the present invention can reduce the separation interval D of the nitride film 50 to a minute size, for example, 0.02 to 0.5 μm, which is difficult to define by the current photolithography process.

도 6을 참조하면, 이어서, 도 5의 감광막(55)의 패턴을 제거시킨 후 상기 폴리머 스페이서(57)와 상기 하드 마스크층(53)을 식각 마스크로 이용하여 상기 희생 산화막(51)의 노출 부분과 그 아래의 질화막(50)을 식각시킴으로써 제 1 산화막(40)을 노출시킨다. 이때, 상기 질화막(50)이 제 1, 2 질화막(50a),(50b)의패턴으로 분리 간격(D), 예를 들어 0.02~0.5μm을 두고 이격하여 배치된다.Referring to FIG. 6, after removing the pattern of the photoresist film 55 of FIG. 5, the exposed portion of the sacrificial oxide film 51 using the polymer spacer 57 and the hard mask layer 53 as an etching mask. And the nitride film 50 below it are etched to expose the first oxide film 40. In this case, the nitride film 50 is spaced apart from each other at a separation interval D, for example, 0.02 to 0.5 μm, in a pattern of the first and second nitride films 50a and 50b.

도 7을 참조하면, 그런 다음, 도 6의 폴리머 스페이서(57)와 하드 마스크층(53) 및 희생 산화막(51)을 순차적으로 식각시킴으로써 상기 제 1, 2 질화막(50a),(50b)의 패턴을 노출시킨다. 이때, 상기 분리 영역의 노출된 제 1 산화막(40)도 식각되므로 그 아래의 반도체 기판(10)이 노출된다.Referring to FIG. 7, the patterns of the first and second nitride films 50a and 50b are sequentially etched by sequentially etching the polymer spacer 57, the hard mask layer 53, and the sacrificial oxide film 51 of FIG. 6. Expose In this case, since the exposed first oxide film 40 of the isolation region is also etched, the semiconductor substrate 10 below it is exposed.

도 8을 참조하면, 이어서, 상기 제 1, 2 질화막(50a),(50b)의 패턴과 상기 반도체 기판(10)의 노출 부분 상에 제 2 산화막(60)을 50~150Å의 두께로 적층시키고, 상기 제 2 산화막(60) 상에 도전층, 예를 들어 다결정 실리콘층(70)을 1500~3000Å의 두께로 적층시킨다.Referring to FIG. 8, a second oxide film 60 is stacked on the exposed portions of the first and second nitride films 50a and 50b and the exposed portion of the semiconductor substrate 10 at a thickness of 50 to 150 GPa. A conductive layer, for example, a polycrystalline silicon layer 70, is laminated on the second oxide film 60 to a thickness of 1500 to 3000 GPa.

도 9를 참조하면, 이후, 상기 다결정 실리콘층(70)의 일부분, 예를 들어 게이트를 위한 부분 상에 감광막(80)의 패턴을 형성시킨다. 그런 다음, 상기 감광막(80)의 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 다결정 실리콘층(70)과 상기 제 2 산화막(60) 및 상기 제 1, 2 질화막(50a),(50b)의 패턴을 식각시킨다.9, a pattern of the photoresist film 80 is formed on a portion of the polycrystalline silicon layer 70, for example, a portion for the gate. Then, the pattern of the polycrystalline silicon layer 70, the second oxide layer 60, and the first and second nitride layers 50a and 50b is etched using the pattern of the photoresist layer 80 as an etching mask. .

이후, 통상적인 공정을 이용하여 상기 게이트 영역을 가운데 두고 제 2 도전형인 N+형 소스/드레인(S/D)을 형성시킴으로써 도 3에 도시된 바와 같은 구조를 형성시킨다.Thereafter, a structure as shown in FIG. 3 is formed by forming a second conductivity type N + type source / drain (S / D) centering the gate region using a conventional process.

따라서, 본 발명은 워드라인의 제 1 산화막-질화막-제 2 산화막 중 상기 질화막을 제 1, 2 질화막의 패턴으로 분리시킴으로써 제 1, 2 질화막의 패턴 사이에서 전자 이동을 차단시킬 수가 있다. 그 결과, 플래시 메모리 소자의 셀의 오동작을 방지할 수가 있다.Accordingly, the present invention can block the electron transfer between the first and second nitride films by separating the nitride films of the first oxide film, nitride film, and second oxide film of the word line into patterns of the first and second nitride films. As a result, malfunction of the cell of the flash memory element can be prevented.

또한, 본 발명은 상기 하드 마스크층의 측벽에 스페이서를 형성시킴으로써 현재의 사진식각공정의 한계 이하의 간격으로 상기 제 1, 2 질화막의 패턴을 분리시킬 수가 있다. 이는 셀의 사이즈를 축소시킬 수 있다.In addition, the present invention can form a spacer on the sidewall of the hard mask layer to separate the pattern of the first and second nitride films at intervals below the limit of the current photolithography process. This can reduce the size of the cell.

따라서, 본 발명은 플래시 메모리의 동일한 셀 사이즈에서 4개의 셀을 형성할 수 있으며 셀의 동작 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.Therefore, the present invention can form four cells in the same cell size of the flash memory and can improve the operation reliability of the cells.

한편, 설명의 편의상 상기 질화막이 2개의 제 1, 2 질화막의 패턴으로 분리된 것을 기준으로 설명하였으나, 2개보다 많은 개수의 질화막의 패턴으로 분리될 수 있음은 자명한 사실이다.Meanwhile, for convenience of description, the nitride film is separated based on two first and second nitride film patterns. However, the nitride film may be separated into more than two nitride film patterns.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법은 턴널 질화막을 서로 분리시킴으로써 상기 턴널 질화막에서의 전자 이동을 억제시킬 수가 있다. 이는 플래시 메모리 소자의 셀 오동작을 방지하고 나아가 동작 신뢰성을 향상시킨다.As described in detail above, the flash memory device and the method of manufacturing the same according to the present invention can suppress electron movement in the tunnel nitride film by separating the tunnel nitride film from each other. This prevents cell malfunction of the flash memory device and further improves operation reliability.

또한 본 발명은 하드 마스크층을 건식 식각시키면서 상기 하드 마스크층의 측벽에 폴리머 스페이서를 형성시킴으로써 상기 턴널 질화막의 분리 간격을 현재의 사진식각공정의 한계 이하로 만들 수가 있다. 이는 플래시 메모리 소자의 셀 사이즈를 축소시킨다.In addition, according to the present invention, by forming a polymer spacer on the sidewall of the hard mask layer while dry etching the hard mask layer, the separation interval of the tunnel nitride layer can be made below the limit of the current photolithography process. This reduces the cell size of the flash memory device.

한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.Meanwhile, the present invention is not limited to the contents described in the drawings and the detailed description, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention, which is obvious to those skilled in the art. .

Claims (11)

반도체 기판의 액티브 영역에 서로 이격하여 형성된 소스/드레인;Sources / drains formed spaced apart from each other in the active region of the semiconductor substrate; 상기 소스/드레인 사이의 게이트 영역 상에 형성되며, 소정 간격의 분리 영역을 두고 복수개 분리하여 형성된 제 1 산화막의 패턴들;Patterns of a first oxide layer formed on the gate region between the source / drain and separated by a plurality of separation regions having a predetermined interval; 상기 제 1 산화막의 패턴들 상에 각각 형성된 질화막의 패턴들;Patterns of a nitride film formed on the patterns of the first oxide film, respectively; 상기 질화막의 패턴들의 상부와 상기 분리 영역에 함께 형성된 제 2 산화막의 패턴; 및A pattern of a second oxide film formed together over the patterns of the nitride film and in the isolation region; And 상기 제 2 산화막의 패턴 상에 형성된 도전층의 패턴을 포함하는 플래시 메모리 소자.And a pattern of a conductive layer formed on the pattern of the second oxide film. 제 1 항에 있어서, 상기 질화막의 패턴들이 2개 이상인 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자.The flash memory device of claim 1, wherein the nitride film has two or more patterns. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 질화막의 패턴들이 0.02~0.5μm의 간격을 두고 분리된 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자.The flash memory device of claim 1, wherein the patterns of the nitride film are separated at intervals of 0.02 to 0.5 μm. 반도체 기판 상에 제 1 산화막을 형성시키는 단계;Forming a first oxide film on the semiconductor substrate; 상기 제 1 산화막 상에 질화막을 적층시킨 후 상기 질화막을 소정 간격의 분리 영역을 두고 복수개 질화막의 패턴들로 분리시키는 단계;Stacking a nitride film on the first oxide film and separating the nitride film into patterns of a plurality of nitride films with a separation region at a predetermined interval; 상기 질화막의 패턴들의 상부와 상기 분리 영역의 반도체 기판 상에 제 2 산화막을 적층시키는 단계;Stacking a second oxide film on the semiconductor substrate in the isolation region and on top of the patterns of the nitride film; 상기 제 2 산화막 상에 도전층을 적층시키는 단계; 및Stacking a conductive layer on the second oxide film; And 사진식각공정을 이용하여 상기 도전층과 상기 제 2 산화막 및 상기 질화막의 패턴들을 게이트를 위한 패턴으로 형성시키는 단계를 포함하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And forming patterns of the conductive layer, the second oxide layer, and the nitride layer as a pattern for a gate using a photolithography process. 제 4 항에 있어서, 상기 질화막의 패턴들을 분리시키는 단계는The method of claim 4, wherein the separating of the patterns of the nitride layer is performed. 상기 제 1 산화막 상에 질화막을 적층시킨 후 상기 질화막 상에 희생 산화막과 하드 마스크층을 순차적으로 적층시키는 단계;Stacking a nitride film on the first oxide film and sequentially stacking a sacrificial oxide film and a hard mask layer on the nitride film; 상기 하드 마스크층 상에 소정의 창을 갖는 감광막의 패턴을 형성시키는 단계;Forming a pattern of a photosensitive film having a predetermined window on the hard mask layer; 상기 감광막의 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 하드 마스크층을 식각시키면서 상기 하드 마스크층의 측벽에 스페이서를 형성시키는 단계; 및Forming a spacer on a sidewall of the hard mask layer while etching the hard mask layer by using the pattern of the photoresist layer as an etching mask; And 상기 스페이서와 상기 하드 마스크층을 식각 마스크로 이용하여 상기 희생 산화막 및 상기 질화막을 식각시킴으로써 상기 질화막을 상기 질화막의 패턴들로분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And etching the sacrificial oxide film and the nitride film by using the spacer and the hard mask layer as an etch mask to separate the nitride film into patterns of the nitride film. 제 4 항에 있어서, 상기 질화막의 패턴들을 2개 이상으로 분리시키는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The method of claim 4, wherein the pattern of the nitride film is separated into two or more. 제 4 항에 있어서, 상기 질화막의 패턴들을 0.02~0.5μm의 간격을 두고 분리시키는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The method of claim 4, wherein the patterns of the nitride film are separated at intervals of 0.02 to 0.5 μm. 제 5 항에 있어서, 상기 질화막의 패턴들을 분리시키는 단계는The method of claim 5, wherein the separating of the patterns of the nitride layer is performed. 상기 스페이서와 상기 하드 마스크층을 식각시킴으로써 상기 희생 산화막을 노출시키는 단계; 및Exposing the sacrificial oxide layer by etching the spacer and the hard mask layer; And 상기 희생 산화막과 상기 분리 영역의 제 1 산화막을 식각시킴으로써 상기 질화막의 패턴들 및 상기 분리 영역의 반도체 기판을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And etching the sacrificial oxide film and the first oxide film of the isolation region to expose the patterns of the nitride film and the semiconductor substrate of the isolation region. 제 5 항에 있어서, 상기 스페이서를 폴리머 스페이서로 형성시키는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The method of manufacturing a flash memory device according to claim 5, wherein the spacer is formed of a polymer spacer. 제 5 항에 있어서, 상기 하드 마스크층을 TEOS 계열의 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The method of claim 5, wherein the hard mask layer is formed of a TEOS-based oxide film. 제 5 항에 있어서, 상기 하드 마스크층을 질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The method of manufacturing a flash memory device according to claim 5, wherein the hard mask layer is formed of a nitride film.
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