KR20050070800A - Method for fabricating of non-volatile memory device - Google Patents

Method for fabricating of non-volatile memory device Download PDF

Info

Publication number
KR20050070800A
KR20050070800A KR1020030101065A KR20030101065A KR20050070800A KR 20050070800 A KR20050070800 A KR 20050070800A KR 1020030101065 A KR1020030101065 A KR 1020030101065A KR 20030101065 A KR20030101065 A KR 20030101065A KR 20050070800 A KR20050070800 A KR 20050070800A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polysilicon
forming
substrate
word line
memory device
Prior art date
Application number
KR1020030101065A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100594391B1 (en
Inventor
정진효
Original Assignee
동부아남반도체 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동부아남반도체 주식회사 filed Critical 동부아남반도체 주식회사
Priority to KR1020030101065A priority Critical patent/KR100594391B1/en
Publication of KR20050070800A publication Critical patent/KR20050070800A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100594391B1 publication Critical patent/KR100594391B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66825Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a floating gate

Abstract

본 발명은 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 종래의 SAS 공정이나 SA-STI 공정을 사용하지 않고 최소의 면적(2F2)을 가지면서 소자 분리 특성이 우수한 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a nonvolatile memory device, and more particularly, to a nonvolatile memory device having excellent device isolation characteristics with a minimum area (2F 2 ) without using a conventional SAS process or SA-STI process. It relates to a manufacturing method.

본 발명의 상기 목적은 비휘발성 메모리 소자의 제조방법에 있어서, 반도체 기판의 전면에 버퍼 산화막 및 버퍼 질화막을 형성하고 패너닝하는 단계; 상기 패터닝된 버퍼 질화막의 측벽에 사이드월 플로팅 게이트를 형성하는 단계; 상기 기판에 폴리실리콘을 증착하고 패터닝하여 폴리실리콘 게이트를 형성하는 단계; 상기 버퍼 질화막을 제거하는 단계; 상기 플로팅 게이트 및 폴리실리콘 게이트의 측벽에 제1사이드월 스페이서를 형성하는 단계; 상기 기판에 불순물 이온을 주입하여 공통 소스/드레인 영역을 형성하는 단계; 상기 기판에 절연막을 증착하고 평탄화하여 폴리실리콘 게이트 사이를 갭필하는 단계; 상기 기판에 워드 라인용 폴리실리콘을 증착하는 단계; 상기 기판을 워드 라인 방향으로 상기 워드 라인용 폴리실리콘, 폴리실리콘 게이트 및 기판을 패터닝하여 STI를 형성하는 단계 및 상기 워드 라인 및 폴리실리콘 게이트의 측벽에 제2사이드월 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 제조방법에 의해 달성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nonvolatile memory device, the method including: forming and panning a buffer oxide film and a buffer nitride film on an entire surface of a semiconductor substrate; Forming a sidewall floating gate on sidewalls of the patterned buffer nitride film; Depositing and patterning polysilicon on the substrate to form a polysilicon gate; Removing the buffer nitride film; Forming a first sidewall spacer on sidewalls of the floating gate and the polysilicon gate; Implanting impurity ions into the substrate to form a common source / drain region; Depositing and planarizing an insulating film on the substrate to gap fill between polysilicon gates; Depositing polysilicon for word lines on the substrate; Patterning the substrate for the word line polysilicon, the polysilicon gate, and the substrate to form an STI and forming a second sidewall spacer on sidewalls of the word line and the polysilicon gate; It is achieved by a method for manufacturing a nonvolatile memory device, characterized in that.

따라서, 본 발명의 비휘발성 메모리 소자의 제조방법은 STI 형성공정을 따로 진행하지 않고 워드 라인 형성시 선택적으로 STI가 형성되도록 하여 워드 라인과 워드 라인사이의 소자 분리 특성과 공통 소오스와 공통 드레인 사이의 소자 분리 특성을 보장함으로써 SAS 공정이나 SA-STI 공정을 사용하지 않고도 노어 플래시 셀이 차지하는 면적을 효과적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.Therefore, the method of manufacturing a nonvolatile memory device of the present invention allows the STI to be selectively formed when forming the word line without separately performing the STI forming process, and thus the device isolation characteristics between the word line and the word line and between the common source and the common drain. By ensuring device isolation, NOR flash cells occupy less space without using SAS or SA-STI processes.

Description

비휘발성 메모리 소자의 제조 방법{Method for fabricating of non-volatile memory device} Method for fabricating of non-volatile memory device

본 발명은 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 종래의 SAS(Self-Aligned Source) 공정이나 SA-STI(Self-Aligned STI) 공정을 사용하지 않고 최소의 면적(2F2)을 가지면서 소자 분리 특성이 우수한 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a nonvolatile memory device, and more particularly, to minimize the area (2F 2 ) without using a conventional Self-Aligned Source (SAS) process or a Self-Aligned STI (SA-STI) process. The present invention relates to a method of manufacturing a nonvolatile memory device having excellent device isolation characteristics.

일반적으로 반도체 메모리 장치는 크게 휘발성 메모리(volatile memory)와 비휘발성 메모리(non-volatile memory)로 구분된다. 휘발성 메모리의 대부분은 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory) 등의 RAM이 차지하고 있으며, 전원 인가시 데이타의 입력 및 보존이 가능하지만, 전원 제거시 데이타가 휘발되어 보존이 불가능한 특징을 가진다. 반면에, ROM(Read Only Memory)이 대부분을 차지하고 있는 비휘발성 메모리는 전원이 인가되지 않아도 데이타가 보존되는 특징을 가진다.In general, semiconductor memory devices are classified into volatile memory and non-volatile memory. Most of volatile memory is occupied by RAM such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) and SRAM (Static Random Access Memory), and data can be input and stored when power is applied, but data cannot be saved because of volatilization when power is removed. Has On the other hand, nonvolatile memory, which is mostly occupied by ROM (Read Only Memory), is characterized in that data is preserved even when power is not applied.

현재, 공정기술 측면에서 비휘발성 메모리 장치는 플로팅 게이트(Floationg Gate) 계열과 두 종류 이상의 유전막이 2중 또는 3중으로 적층된 MIS(Metal Insulator Semiconductor) 계열로 구분된다.At present, in terms of process technology, a nonvolatile memory device is classified into a floating gate series and a metal insulator semiconductor (MIS) series in which two or more dielectric layers are stacked in two or three layers.

플로팅 게이트 계열의 메모리 장치는 전위 우물(potential well)을 이용하여 기억 특성을 구현하며, 현재 플래시 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)으로 가장 널리 응용되고 있는 단순 적층 구조의 ETOX(EPROM Tunnel Oxide) 구조와 하나의 셀에 두 개의 트랜지스터가 구비된 채널 분리(Split gate) 구조를 들 수 있다.Floating gate-type memory devices realize potential memory characteristics using potential wells, and are a simple stack-type EPROM (EPROM Tunnel Oxide) structure that is currently widely used as flash electrically erasable programmable read only memory (EEPROM). And a split gate structure in which one transistor includes two transistors.

반면에 MIS 계열은 유전막 벌크, 유전막-유전막 계면 및 유전막-반도체 계면에 존재하는 트랩(trap)을 이용하여 기억 기능을 수행한다. 현재 플래시 EEPROM으로 주로 응용되고 있는 MONOS/SONOS(Metal/Silicon ONO Semiconductor)구조가 대표적인 예이다.On the other hand, the MIS series performs a memory function by using traps present at the dielectric bulk, the dielectric film-dielectric film interface, and the dielectric film-semiconductor interface. A typical example is the MONOS / SONOS (Metal / Silicon ONO Semiconductor) structure, which is mainly used as a flash EEPROM.

종래 기술의 플래시 메모리 셀의 제조 방법을 도 1 에서 간략하게 설명하면, 소자 분리막(11)이 형성된 반도체 기판(10) 상부에 게이트 산화막(12)을 형성하고 그 위에 제 1 폴리실리콘층(13)을 형성하여 플로팅 게이트로 사용한다. 이 플로팅 게이트(13) 상부에 유전체층(15)과 제 2 폴리실리콘층(16)을 형성하여 이 제 2 폴리실리콘층(16)을 콘트롤 게이트로 사용한다. 이 콘트롤 게이트(16) 상부에 금속층(17)과 질화막(18)을 형성하고 셀 구조로 패터닝하여 플래시 메모리 셀을 형성한다.A method of manufacturing a flash memory cell of the prior art will be briefly described with reference to FIG. 1. The gate oxide film 12 is formed on the semiconductor substrate 10 on which the device isolation film 11 is formed, and the first polysilicon layer 13 is formed thereon. Is used as a floating gate. A dielectric layer 15 and a second polysilicon layer 16 are formed on the floating gate 13 to use the second polysilicon layer 16 as a control gate. The metal layer 17 and the nitride film 18 are formed on the control gate 16 and patterned in a cell structure to form a flash memory cell.

현재의 NOR 플래시 메모리 제조 공정경우 NOR 플래시 유니트 셀 면적을 최소로 만들기 위해 SAS 공정이나 SA-STI 공정을 주로 사용한다. 또한 SAS 공정이나 SA-STI 공정 또는 이 두가지 공정을 모두다 사용하는 경우에도 비트 콘택을 형성시켜야 하기 때문에 데이터 플래시 메모리에 주로 사용하는 NAND 플래시 셀의 최소 면적(4F2)만큼 줄일 수 없다. 뿐만 아니라 본 발명에서 사용할 2 비트 사이드월 플로팅 게이트 소자의 경우 소오스/드레인에 각각의 콘택을 형성시키고 각각의 비트 라인을 형성시켜야 하기 때문에 각각의 비트 라인 형성을 위해 추가적인 면적이 필요하기 때문에 면적을 최소화 시키기 위해서는 비트 콘택이 없는 셀 구조를 형성시켜야만 한다.In the current NOR flash memory manufacturing process, the SAS process or SA-STI process is mainly used to minimize the NOR flash unit cell area. In addition, even if the SAS process, the SA-STI process, or both processes are used, bit contact must be formed so that the minimum area (4F 2 ) of the NAND flash cell mainly used for data flash memory is not reduced. In addition, in the case of the 2-bit sidewall floating gate device to be used in the present invention, since each contact and source must be formed in the source / drain, an additional area is required to form each bit line, thereby minimizing the area. To do this, a cell structure without bit contact must be formed.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, SAS 공정이나 SA-STI 공정을 사용하지 않고 최소의 면적(2F2)을 가지면서 소자 분리 특성이 우수한 노어 플래시 셀을 구현할 수 있는 비휘발성 메모리 소자의 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems of the prior art, it is possible to implement a NOR flash cell having excellent device isolation characteristics while having a minimum area (2F 2 ) without using a SAS process or SA-STI process. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a nonvolatile memory device.

본 발명의 상기 목적은 비휘발성 메모리 소자의 제조방법에 있어서, 반도체 기판의 전면에 버퍼 산화막 및 버퍼 질화막을 형성하고 패너닝하는 단계; 상기 패터닝된 버퍼 질화막의 측벽에 사이드월 플로팅 게이트를 형성하는 단계; 상기 기판에 폴리실리콘을 증착하고 패터닝하여 폴리실리콘 게이트를 형성하는 단계; 상기 버퍼 질화막을 제거하는 단계; 상기 플로팅 게이트 및 폴리실리콘 게이트의 측벽에 제1사이드월 스페이서를 형성하는 단계; 상기 기판에 불순물 이온을 주입하여 공통 소스/드레인 영역을 형성하는 단계; 상기 기판에 절연막을 증착하고 평탄화하여 폴리실리콘 게이트 사이를 갭필하는 단계; 상기 기판에 워드 라인용 폴리실리콘을 증착하는 단계; 상기 기판을 워드 라인 방향으로 상기 워드 라인용 폴리실리콘, 폴리실리콘 게이트 및 기판을 패터닝하여 STI를 형성하는 단계 및 상기 워드 라인 및 폴리실리콘 게이트의 측벽에 제2사이드월 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 제조방법에 의해 달성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nonvolatile memory device, the method including: forming and panning a buffer oxide film and a buffer nitride film on an entire surface of a semiconductor substrate; Forming a sidewall floating gate on sidewalls of the patterned buffer nitride film; Depositing and patterning polysilicon on the substrate to form a polysilicon gate; Removing the buffer nitride film; Forming a first sidewall spacer on sidewalls of the floating gate and the polysilicon gate; Implanting impurity ions into the substrate to form a common source / drain region; Depositing and planarizing an insulating film on the substrate to gap fill between polysilicon gates; Depositing polysilicon for word lines on the substrate; Patterning the substrate for the word line polysilicon, the polysilicon gate, and the substrate to form an STI and forming a second sidewall spacer on sidewalls of the word line and the polysilicon gate; It is achieved by a method for manufacturing a nonvolatile memory device, characterized in that.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.

도 2는 종래의 비트 콘택을 가지는 노어 플래시 유니트 셀의 면적과 본 발명의 제조 공정으로 구현하는 비트 콘택이 없는 2 비트 사이드월 플로팅 게이트 비휘발성 메모리 소자의 유니트 셀의 면적을 비교한 도면이다.2 is a view comparing the area of a NOR flash unit cell having a conventional bit contact with the area of a unit cell of a 2-bit sidewall floating gate nonvolatile memory device having no bit contact implemented by the manufacturing process of the present invention.

a는 SAS 공정과 SA-STI 공정을 모두 사용하지 않을 경우 비트 콘택을 가지는 노어 플래시 유니트 셀의 면적을 나타낸 것으로 대략 10.5F2만큼의 면적을 차지한다.a shows the area of the NOR flash unit cell with bit contact when neither SAS process nor SA-STI process is used, and occupies approximately 10.5F 2 .

b는 SAS 공정은 사용하고 SA-STI 공정은 사용하지 않을 경우 비트 콘택을 가지는 노어 플래시 유니트 셀의 면적을 나타낸 것으로 대략 9F2만큼의 면적을 차지하게 된다. 따라서 SAS 공정을 사용함으로써 2a에 비해 대략 15% 정도의 셀 면적을 줄일 수 있다.b represents the area of the NOR flash unit cell with bit contact when the SAS process is used but the SA-STI process is not used, and occupies approximately 9F 2 . Therefore, using the SAS process reduces the cell area by approximately 15% compared to 2a.

c는 SAS 공정과 SA-STI 공정을 모두 사용하는 경우 비트 콘택을 가지는 노어 플래시 유니트 셀의 면적을 나타낸 것으로 대략 6F2만큼의 면적을 차지하게 된다. 따라서 SAS 공정과 SA-STI 공정 모두를 사용함으로써 2a에 비해 대략 43% 정도의 셀 면적을 줄일 수 있으며 2b에 비해 대략 33% 정도의 셀 면적을 줄일 수 있다.c represents the area of the NOR flash unit cell having a bit contact when the SAS process and the SA-STI process are used, and occupies approximately 6F 2 . Therefore, by using both SAS and SA-STI processes, the cell area can be reduced by about 43% compared to 2a and by about 33% compared to 2b.

d는 본 발명에 의한 비트 콘택이 없는 2 비트 사이드월 플로팅 게이트 노어 플래시 유니트 셀의 면적을 나타낸 것으로 대략 2F2만큼의 면적을 차지하게 된다. 이는 종래의 SA-STI 공정을 사용하는 난드 플래시 유니트 셀의 절반 수준이며 3a에 비해 대략 81% 정도의 셀 면적을 줄일 수 있으며 3b에 비해 대략 78% 정도의 셀 면적을 줄일 수 있고 3c에 비해 대략 67% 정도의 셀 면적을 줄일 수 있다.d represents the area of a 2-bit sidewall floating gate NOR flash unit cell without bit contact according to the present invention, and occupies an area of approximately 2F 2 . This is about half the number of NAND flash unit cells using the conventional SA-STI process and can reduce cell area by approximately 81% compared to 3a, cell area by 78% compared to 3b, and roughly compared to 3c. The cell area can be reduced by 67%.

도 3은 본 발명에 의한 비휘발성 메모리 소자의 셀 어레이 레이아웃을 나타낸 도면이다. 도 3의 A-A', B-B', C-C', D-D' 방향의 단면도를 이하 도 4에서 공정순서에 따라 설명한다.3 illustrates a cell array layout of a nonvolatile memory device according to the present invention. Sectional views in the directions A-A ', B-B', C-C ', and D-D' of FIG. 3 will be described below in the process sequence in FIG. 4.

도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조방법의 공정단면도이다.4A to 4H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to the present invention.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, P형 반도체 기판(501)의 전면에 이온 주입 공정으로 딥 N웰(502)과 P웰(503)을 각각 형성시킨다. 이때 P웰을 형성시 문턱 전압 조정과 Punch-Through 방지를 위한 이온 주입을 함께 실시한다. 이어 상기 기판에 제1버퍼 산화막(504)을 성장 내지는 증착하고, 상기 제1버퍼 산화막의 상부에 버퍼 질화막(505)을 증착한다. 상기 제1버퍼 산화막을 형성시키는 공정 대신 웰 형성 이온주입 공정시 사용된 산화막을 사용할 수도 있다. 다음 상기 버퍼 질화막과 버퍼 산화막을 워드 라인 방향으로 패터닝한다. 이어, 상기 패터닝 후 노출된 실리콘 기판에 터널 산화막을 형성한다. 상기 제1버퍼 산화막은 50Å~300Å 범위에서 성장 내지는 증착하는 것이 바람직하고, 상기 버퍼 질화막은 100Å~2000Å 범위에서 증착하는 것이 바람직하다. 터널 산화막은 30Å~300Å 범위에서 성장 내지는 증착하는 것이 바람직하다.First, as shown in FIG. 4A, a deep N well 502 and a P well 503 are formed on an entire surface of the P-type semiconductor substrate 501 by an ion implantation process. At this time, when forming the P well, threshold voltage adjustment and ion implantation for preventing punch-through are performed together. Subsequently, a first buffer oxide layer 504 is grown or deposited on the substrate, and a buffer nitride layer 505 is deposited on the first buffer oxide layer. Instead of forming the first buffer oxide film, an oxide film used in a well forming ion implantation process may be used. Next, the buffer nitride film and the buffer oxide film are patterned in the word line direction. Subsequently, a tunnel oxide layer is formed on the exposed silicon substrate after the patterning. The first buffer oxide film is preferably grown or deposited in the range of 50 kV to 300 kV, and the buffer nitride film is preferably deposited in the range of 100 kV to 2000 kV. The tunnel oxide film is preferably grown or deposited in the range of 30 kV to 300 kV.

다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 사이드월 플로팅 게이트 형성을 위해 폴리실리콘(507)을 웨이퍼 전면에 증착한 후 블랭킷 에칭 공정을 통해 버퍼 질화막 측면에 사이드월 플로팅 게이트를 형성시킨다. 상기 사이드월 플로팅 게이트를 형성시키기 위해 증착하는 폴리실리콘의 증착두께는 100 내지 1500Å 범위에서 증착하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIG. 4B, the polysilicon 507 is deposited on the entire surface of the wafer to form the sidewall floating gate, and a sidewall floating gate is formed on the side of the buffer nitride layer through a blanket etching process. The deposition thickness of the polysilicon deposited to form the sidewall floating gate is preferably deposited in the range of 100 to 1500 kPa.

다음, 도 4c에 도시된 바와 같이 같이, 오픈된 영역의 터널 산화막을 제거한 후 다시 산화막 성장공정을 통해 오픈된 실리콘 기판 위에 게이트 산화막(509)을 성장시키면서 동시에 노출된 사이드월 플로팅 게이트의 표면에 커플링 산화막(508)을 성장시킨다. 여기서 게이트 산화막과 사이드월 플로팅 게이트 표면에 산화막을 성장시키는 대신 산화막을 증착할 수도 있다.Next, as shown in FIG. 4C, after the tunnel oxide film in the open region is removed, the gate oxide film 509 is grown on the open silicon substrate through the oxide film growth process and coupled to the surface of the sidewall floating gate simultaneously exposed. The ring oxide film 508 is grown. The oxide film may be deposited instead of growing the oxide film on the gate oxide and sidewall floating gate surfaces.

다음, 도 4d에 도시된 바와 같이, 폴리실리콘 게이트 형성을 위해 웨이퍼 전면에 폴리실리콘(510), 제2버퍼 산화막(511), 제2버퍼 질화막(512)을 차례로 증착한 후 패터닝한다. 상기 폴리실리콘 게이트를 형성시키기 위해 증착하는 폴리실리콘은 도핑된 폴리를 사용할 수도 있으며 도핑되지 않은 폴리를 증착한 후 이온 주입 공정을 통해 도핑시킬 수도 있다. 폴리실리콘 게이트 형성을 위한 폴리실리콘의 증착두께는 500Å~ 4000Å 범위에서 증착하는 것이 바람직하다. 제2버퍼 산화막 증착 공정은 진행하지 않을 수도 있다.Next, as shown in FIG. 4D, the polysilicon 510, the second buffer oxide layer 511, and the second buffer nitride layer 512 are sequentially deposited on the wafer front to form a polysilicon gate and then patterned. The polysilicon deposited to form the polysilicon gate may use doped poly or may be doped through an ion implantation process after depositing the undoped poly. The deposition thickness of the polysilicon for forming the polysilicon gate is preferably deposited in the range of 500 kV to 4000 kV. The second buffer oxide film deposition process may not proceed.

다음, 도 4e에 도시된 바와 같이, 제1버퍼 질화막을 습식 식각으로 제거한 후 산화막 공정을 진행하여 폴리실리콘 게이트 측면과 사이드월 플로팅 게이트 측면에 산화막(515)을 성장 내지는 증착시킨다. 이어, 폴리실리콘 게이트를 마스크로 이온주입 공정을 진행하여 LDD 또는 소스/드레인 확장 영역을 형성시키고 웨이퍼 전면에 절연막을 증착한 후 블랭킷 에칭을 통해 폴리실리콘 게이트 측면에 사이드월 스페이서(516)를 형성시킨다. 이어, 폴리실리실콘 게이트와 사이드월 스페이서를 마스크로 이온주입 공정을 진행하여 소스/드레인 영역을 형성한다. 다음 실리사이드 공정을 진행하여 공통 소오스/드레인으로 사용되는 영역을 선택적으로 실리사이드를 형성시켜 저항값을 감소시킨다. 여기서 LDD를 따로 형성시키지 않고 사이드월 스페이서 형성전에 소스/드레인 영역을 형성시킬 수도 있다. 상기 사이드월 스페이서는 산화막으로 형성시키는 것이 바람직하며 질화막 또는 산화막과 질화막 두 막질 모두를 사용하여 형성시킬 수도 있다. 필요에 따라 공통 소오스/드레인 영역에 실리사이드 공정을 생략할 수 있다.Next, as shown in FIG. 4E, after the first buffer nitride layer is removed by wet etching, an oxide layer is processed to grow or deposit an oxide layer 515 on the side of the polysilicon gate and the sidewall floating gate. Subsequently, an ion implantation process is performed using a polysilicon gate as a mask to form an LDD or source / drain extension region, an insulating film is deposited on the entire surface of the wafer, and a sidewall spacer 516 is formed on the side of the polysilicon gate through blanket etching. . Subsequently, an ion implantation process is performed using the polysilicon cone gate and the sidewall spacers to form a source / drain region. Next, the silicide process is performed to selectively form silicide in a region used as a common source / drain to reduce resistance. The source / drain regions may be formed before the sidewall spacers are formed without forming the LDD separately. The sidewall spacer is preferably formed of an oxide film, and may be formed using a nitride film or both of an oxide film and a nitride film. If necessary, the silicide process may be omitted in the common source / drain region.

다음, 도 4f에 도시된 바와 같이, APCVD(Atmospheric Pressure Chemical Vapour Deposition) 공정이나 HDP-CVD(High Density Plasma Chemical Vapour Deposition) 공정을 사용하여 폴리실리콘 게이트 사이에 공극을 채우며 에치백(Etch Back) 공정을 통해 갭필(Gap Fill)한 산화막(517)을 평탄화시키면서 폴리실리콘 게이트가 드러날 때까지 리세스시킨다. 이때 에치백 공정대신 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 사용할 수 있다.Next, as shown in FIG. 4F, an etch back process is performed while filling the voids between the polysilicon gates using an Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition (APCVD) process or a High Density Plasma Chemical Vapor Deposition (HDP-CVD) process. The planarization of the gap-filled oxide film 517 is performed through the recess until the polysilicon gate is exposed. In this case, a chemical mechanical polishing (CMP) process may be used instead of the etch back process.

다음, 도 4g에 도시된 바와 같이, 폴리실리콘 게이트에 형성된 산화막을 습식 식각공정으로 모두 제거한 후 워드 라인을 형성시키기 위해 웨이퍼 전면에 폴리 실리콘(518)을 증착한다. 상기 워드 라인을 형성시키기 위해 증착하는 폴리실리콘은 도핑된 폴리를 사용할 수도 있으며 도핑되지 않은 폴리를 증착한 후 이온 주입 공정을 통해 도핑시킬 수도 있다. 상기 워드 라인 형성을 위한 폴리실리콘의 증착두께는 500Å~3000Å 범위에서 증착하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIG. 4G, the oxide film formed on the polysilicon gate is removed by a wet etching process, and then polysilicon 518 is deposited on the entire surface of the wafer to form a word line. The polysilicon deposited to form the word line may use a doped poly or may be doped through an ion implantation process after depositing the undoped poly. The deposition thickness of the polysilicon for forming the word line is preferably deposited in the range of 500 kV to 3000 kV.

다음, 도 4h에 도시된 바와 같이, 워드 라인 방향으로 패터닝하여 STI(Shallow Trench Isolation)를 형성한다. 워드 라인 방향으로 워드 라인, 폴리실리콘 게이트 및 기판을 식각하여 STI를 형성한다. 상기 패터닝 공정을 통해 B-B' 방향으로 워드 라인과 폴리실리콘 게이트가 스택 게이트 형태로 된다. 각각의 스택 게이트가 STI에 의해 분리되어져 워드 라인 사이의 소자 분리 특성이 개선된다. 또한 C-C' 방향 경우 공통 소오스/드레인이 형성되어 있는 영역 위에는 갭필 산화막과 사이드월 스페이서가 형성되어 있어 워드 라인 형성 공정 동안 공통 소오스/드레인을 보호하기 때문에 변화가 없으며 워드 라인 폴리실리콘, 폴리실리콘 게이트 및 그 하부의 실리콘 기판만 선택적으로 식각되어 공통 소오스와 공통 드레인 영역 사이에 STI가 선택적으로 형성된다. 따라서 상기 공정에서 형성된 STI가 공통 소오스/드레인을 물리적으로 분리시킴으로써 공통 소오스와 공통 드레인 사이의 소자 분리 특성이 개선된다. 여기서 워드 라인은 이전 공정에서 제각기 형성된 폴리실리콘 게이트를 워드 라인 방향으로 서로 연결시키는 역할을 한다. 워드 라인 방향으로 STI를 형성한 후 산화막 성장 공정을 추가로 진행할 수도 있다. 상기와 같이 워드 라인 형성공정을 통해 워드 라인과 워드 라인 사이, 공통 소스와 공통 드레인 사이에 선택적으로 STI를 형성시킨 후 필트 트랜지스터의 문턱전압을 증가시키기 위해 채널 스탑 이온주입 공정(Channel Stop Implantation)을 더 진행할 수도 있다.Next, as shown in FIG. 4H, patterning is performed in the word line direction to form a shallow trench isolation (STI). The word line, the polysilicon gate, and the substrate are etched in the word line direction to form an STI. Through the patterning process, the word line and the polysilicon gate in the B-B 'direction form a stack gate. Each stack gate is separated by an STI to improve device isolation between word lines. In the CC 'direction, the gapfill oxide layer and the sidewall spacer are formed on the region where the common source / drain is formed, thus protecting the common source / drain during the word line forming process. Therefore, the word line polysilicon, polysilicon gate and Only the underlying silicon substrate is selectively etched to selectively form an STI between the common source and the common drain region. Therefore, the STI formed in the process physically separates the common source / drain, thereby improving device isolation between the common source and the common drain. Here, the word lines serve to connect the polysilicon gates formed in the previous process to each other in the word line direction. After forming the STI in the word line direction, the oxide film growth process may be further performed. As described above, after forming the STI selectively between the word line and the word line through the word line forming process, a channel stop implantation process is performed to increase the threshold voltage of the filter transistor. You can go further.

다음, 도 4i 도시된 바와 같이, 기판의 전면에 사이드월 스페이서 형성을 위한 절연막을 증착한 후 블랭킷 식각을 통해 사이드월 스페이서를 형성한 후 실리사이드 공정을 통해 워드 라인에 선택적으로 실리사이드를 형성시킨다. 상기 사이드월 스페이서 형성을 위해 증착하는 절연막은 산화막이 바람직하며 질화막 또는 산화막과 질화막 모두를 증착시킬 수도 있다. 상기 사이드월 스페이서 공정대신 APCVD 공정이나 HDP 공정을 사용하여 스택 게이트 사이의 공극과 STI를 채우고 에치백 공정을 통해 갭필한 산화막을 평탄화시키면서 워드 라인 표면이 드러나게 한 후 실리사이드 공정을 통해 드러난 워드 라인 표면에 선택적으로 실리사이드를 형성시킬 수도 있다. 이후 공정은 종래의 모스 트랜지스터 제조 공정과 동일한 공정을 사용하여 본 발명의 비휘발성 메모리 소자를 제조한다.Next, as shown in FIG. 4I, an insulating film for forming sidewall spacers is deposited on the entire surface of the substrate, and then sidewall spacers are formed through blanket etching, and then silicide is selectively formed on a word line through a silicide process. The insulating film deposited to form the sidewall spacer is preferably an oxide film and may deposit a nitride film or both an oxide film and a nitride film. Instead of the sidewall spacer process, the word line surface is exposed while filling the gaps and STIs between the stack gates using the APCVD process or the HDP process and the planarized oxide film is planarized through the etch back process, and then the word line surface exposed through the silicide process. Alternatively, silicide may be formed. Subsequently, the nonvolatile memory device of the present invention is manufactured using the same process as the conventional MOS transistor fabrication process.

상기와 같이 STI 형성공정을 따로 진행하지 않고 워드 라인 형성시 선택적으로 STI가 형성되도록 하여 워드 라인과 워드 라인사이의 소자 분리 특성과 공통 소오스와 공통 드레인 사이의 소자 분리 특성을 보장함으로써 SAS 공정이나 SA-STI 공정을 사용하지 않고도 노어 플래시 셀이 차지하는 면적을 효과적으로 줄일 수 있다. 뿐만 아니라 비트 콘택이 없는 2 비트 사이드월 플로팅 게이트 노어 플래시 셀을 효과적으로 구현함으로써 난드 플래시 셀이 차지하는 면적의 절반 수준까지 줄일 수 있다. 또한 공통 소오스와 공통 드레인 영역을 선택적으로 실리사이드를 형성시킬 수도 있어 공통 소오스와 공통 드레인의 저항값을 효과적으로 줄일 수 있어 부트 스트랩핑(Boot-Strapping)을 위한 콘택 수를 줄일 수 있어 소자의 면적을 더욱 작게 만들 수 있다.As described above, the STI is selectively formed when forming the word line without performing the STI forming process, thereby assuring device isolation between the word line and the word line and device isolation between the common source and the common drain. It can effectively reduce the area occupied by NOR flash cells without using the STI process. In addition, the effective implementation of a two-bit sidewall floating gate NOR flash cell with no bit contact can reduce the area occupied by the NAND flash cell by half. In addition, silicide may be selectively formed in the common source and the common drain region, thereby effectively reducing the resistance values of the common source and the common drain, thereby reducing the number of contacts for boot strapping, thereby increasing the device area. It can be made small.

상세히 설명된 본 발명에 의하여 본 발명의 특징부를 포함하는 변화들 및 변형들이 당해 기술 분야에서 숙련된 보통의 사람들에게 명백히 쉬워질 것임이 자명하다. 본 발명의 그러한 변형들의 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상의 지식을 가진 자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.It will be apparent that changes and modifications incorporating features of the invention will be readily apparent to those skilled in the art by the invention described in detail. It is intended that the scope of such modifications of the invention be within the scope of those of ordinary skill in the art including the features of the invention, and such modifications are considered to be within the scope of the claims of the invention.

따라서, 본 발명의 비휘발성 메모리 소자의 제조방법은 STI 형성공정을 따로 진행하지 않고 워드 라인 형성시 선택적으로 STI가 형성되도록 하여 워드 라인과 워드 라인사이의 소자 분리 특성과 공통 소오스와 공통 드레인 사이의 소자 분리 특성을 보장함으로써 SAS 공정이나 SA-STI 공정을 사용하지 않고도 노어 플래시 셀이 차지하는 면적을 효과적으로 줄일 수 있다. 또한 공통 소오스와 공통 드레인 영역을 선택적으로 실리사이드를 형성시킬 수도 있어 공통 소오스와 공통 드레인의 저항값을 효과적으로 줄일 수 있어 부트 스트랩핑(Boot-Strapping)을 위한 콘택 수를 줄일 수 있어 소자의 면적을 더욱 작게 만들 수 있는 효과가 있다.Therefore, the method of manufacturing a nonvolatile memory device of the present invention allows the STI to be selectively formed when forming the word line without separately performing the STI forming process, and thus the device isolation characteristics between the word line and the word line and between the common source and the common drain. By ensuring device isolation, NOR flash cells occupy less space without using SAS or SA-STI processes. In addition, silicide may be selectively formed in the common source and the common drain region, thereby effectively reducing the resistance values of the common source and the common drain, thereby reducing the number of contacts for boot strapping, thereby increasing the device area. There is an effect that can be made small.

도 1은 종래 기술에 의한 플래시 메모리 셀의 단면도.1 is a cross-sectional view of a flash memory cell according to the prior art.

도 2는 종래의 노어 플래시 유니트 셀의 면적과 본 발명의 비휘발성 메모리 소자의 유니트 셀의 면적을 비교한 도면.2 is a view comparing the area of a conventional NOR flash unit cell with the area of a unit cell of a nonvolatile memory device of the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 비휘발성 메모리 소자의 셀 어레이 레이아웃3 is a cell array layout of a nonvolatile memory device according to the present invention.

도 4a 내지 도 4i는 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조방법의 공정단면도.4A to 4I are cross-sectional views of a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with the present invention.

Claims (7)

비휘발성 메모리 소자의 제조방법에 있어서,In the method of manufacturing a nonvolatile memory device, 반도체 기판의 전면에 버퍼 산화막 및 버퍼 질화막을 형성하고 패터닝하는 단계;Forming and patterning a buffer oxide film and a buffer nitride film on the entire surface of the semiconductor substrate; 상기 패터닝된 버퍼 질화막의 측벽에 사이드월 플로팅 게이트를 형성하는 단계;Forming a sidewall floating gate on sidewalls of the patterned buffer nitride film; 상기 기판에 폴리실리콘을 증착하고 패터닝하여 폴리실리콘 게이트를 형성하는 단계;Depositing and patterning polysilicon on the substrate to form a polysilicon gate; 상기 버퍼 질화막을 제거하는 단계;Removing the buffer nitride film; 상기 플로팅 게이트 및 폴리실리콘 게이트의 측벽에 제1사이드월 스페이서를 형성하는 단계;Forming a first sidewall spacer on sidewalls of the floating gate and the polysilicon gate; 상기 기판에 불순물 이온을 주입하여 공통 소스/드레인 영역을 형성하는 단계;Implanting impurity ions into the substrate to form a common source / drain region; 상기 기판에 절연막을 증착하고 평탄화하여 폴리실리콘 게이트 사이를 갭필하는 단계; Depositing and planarizing an insulating film on the substrate to gap fill between polysilicon gates; 상기 기판에 워드 라인용 폴리실리콘을 증착하는 단계;Depositing polysilicon for word lines on the substrate; 상기 기판을 워드 라인 방향으로 상기 워드 라인용 폴리실리콘, 폴리실리콘 게이트 및 기판을 패터닝하여 STI를 형성하는 단계; 및Patterning the substrate for the word line polysilicon, polysilicon gate and substrate in a word line direction to form an STI; And 상기 워드 라인 및 폴리실리콘 게이트의 측벽에 제2사이드월 스페이서를 형성하는 단계Forming a second sidewall spacer on sidewalls of the word line and the polysilicon gate 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 제조방법.Method of manufacturing a nonvolatile memory device comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 버퍼 산화막은 50 내지 300Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 제조방법.The buffer oxide film is a method of manufacturing a nonvolatile memory device, characterized in that formed in a thickness of 50 to 300Å. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 버퍼 질화막은 100 내지 2000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 제조방법.The buffer nitride film is a method of manufacturing a nonvolatile memory device, characterized in that formed in a thickness of 100 to 2000Å. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폴리실리콘 게이트를 형성하기 전에 노출된 반도체 기판에 게이트 산화막, 노출된 사이드월 플로팅 게이트의 표면에 커플링 산화막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 제조방법.Forming a gate oxide film on the exposed semiconductor substrate and a coupling oxide film on the exposed sidewall floating gate prior to forming the polysilicon gate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폴리실리콘 게이트 형성을 위한 폴리실리콘은 500 내지 4000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 제조방법.The polysilicon for forming the polysilicon gate is formed in a thickness of 500 to 4000 소자. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 워드 라인 형성을 위한 폴리실리콘은 500 내지 3000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 제조방법.The polysilicon for forming the word line is a manufacturing method of a nonvolatile memory device, characterized in that formed to a thickness of 500 to 3000Å. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 워드 라인은 상기 폴리실리콘 게이트를 워드 라인 방향으로 서로 연결시키는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 제조방법.And the word line connects the polysilicon gates to each other in a word line direction.
KR1020030101065A 2003-12-31 2003-12-31 Method for fabricating of non-volatile memory device KR100594391B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030101065A KR100594391B1 (en) 2003-12-31 2003-12-31 Method for fabricating of non-volatile memory device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030101065A KR100594391B1 (en) 2003-12-31 2003-12-31 Method for fabricating of non-volatile memory device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050070800A true KR20050070800A (en) 2005-07-07
KR100594391B1 KR100594391B1 (en) 2006-06-30

Family

ID=37260830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030101065A KR100594391B1 (en) 2003-12-31 2003-12-31 Method for fabricating of non-volatile memory device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100594391B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100790822B1 (en) * 2006-08-07 2008-01-02 삼성전자주식회사 Non volatic memory device and method manufacturing the same
US8791443B2 (en) 2012-05-24 2014-07-29 SK Hynix Inc. High density variable resistive memory and method of fabricating the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100790822B1 (en) * 2006-08-07 2008-01-02 삼성전자주식회사 Non volatic memory device and method manufacturing the same
US7947558B2 (en) 2006-08-07 2011-05-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Electromechanical memory devices and methods of manufacturing the same
US8791443B2 (en) 2012-05-24 2014-07-29 SK Hynix Inc. High density variable resistive memory and method of fabricating the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR100594391B1 (en) 2006-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7250654B2 (en) Non-volatile memory device
US7390718B2 (en) SONOS embedded memory with CVD dielectric
US20050148173A1 (en) Non-volatile memory array having vertical transistors and manufacturing method thereof
KR100454136B1 (en) Non-volatile memory device to protect floating gate from charge loss and method for fabricating the same
US9780107B2 (en) Methods of forming integrated circuit devices
US8952536B2 (en) Semiconductor device and method of fabrication
US7141473B2 (en) Self-aligned 1 bit local SONOS memory cell and method of fabricating the same
US7125771B2 (en) Methods for fabricating nonvolatile memory device
US7172939B1 (en) Method and structure for fabricating non volatile memory arrays
US20070126054A1 (en) Nonvolatile memory devices having insulating spacer and manufacturing method thereof
KR100620217B1 (en) Method for fabricating of non-volatile memory device
KR100594391B1 (en) Method for fabricating of non-volatile memory device
KR100593597B1 (en) Manufacturing method of nonvolatile memory device
KR100526477B1 (en) Method for fabricating of non-volatile memory device
KR100602938B1 (en) Method for fabricating of non-volatile memory device
KR100602937B1 (en) Method for fabricating of non-volatile memory device
KR100608142B1 (en) Method for fabricating non-volatile memory device
KR100604532B1 (en) Method for fabricating of non-volatile memory device
KR100603251B1 (en) Method for fabricating of non-volatile memory device
KR20050069147A (en) Method for fabricating of non-volatile memory device
KR20040001127A (en) Method for manufacturing gate of nonvolatile semiconductor memory device
KR20060083503A (en) Method for manufacturing nonvolatile memory having a floating gate

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120521

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee