KR20050094295A - Flash memory device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플래쉬 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 플래쉬 메모리 소자에 포함되어 있는 NMOS 트랜지스터의 게이트용 폴리실리콘층은 n타입 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 형성하고, PMOS 트랜지스터의 게이트용 폴리실리콘층은 p타입 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 형성하여, PMOS 트랜지스터도 NMOS 트랜지스터와 같이 전계에 의해 반도체 기판의 표면에 채널이 형성되는 표면 채널(Surface channel) 방식으로 동작하도록 함으로써, PMOS 트랜지스터의 채널 두께나 전류량 조절에 대한 어려움을 제거하고 후속 열공정에 대한 영향을 최소화하며 집적도를 보다 더 증가시킬 수 있어 공정의 신뢰성 및 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. The present invention relates to a flash memory device and a method for manufacturing the same, wherein the gate polysilicon layer of the NMOS transistor included in the flash memory device is formed of polysilicon doped with n-type impurities, and the polysilicon layer for gate of the PMOS transistor is provided. Is formed of polysilicon doped with p-type impurities, and the PMOS transistor also operates in a surface channel manner in which a channel is formed on the surface of a semiconductor substrate by an electric field like an NMOS transistor. Eliminating difficulties in controlling the amount of current, minimizing the impact on subsequent thermal processes, and increasing the degree of integration can further improve process reliability and device electrical characteristics.
Description
본 발명은 플래쉬 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 집적도를 높일 수 있는 플래쉬 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a flash memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a flash memory device and a method of manufacturing the same that can increase the degree of integration.
플래쉬 메모리 소자를 제조하기 위해서는 메모리 셀과 NMOS 트랜지스터와 PMOS 트랜지스터를 형성해야 한다. 이때, 메모리 셀이나 트랜지스터의 종류에 상관없이 게이트를 동일한 물질로 형성함에 따라, NMOS 트랜지스터나 PMOS 트랜지스터는 서로 다른 형태의 채널이 형성되어 집적도를 높이는데 어려움이 있다. In order to manufacture flash memory devices, memory cells, NMOS transistors, and PMOS transistors must be formed. In this case, as the gate is formed of the same material regardless of the type of the memory cell or the transistor, different types of channels are formed in the NMOS transistor or the PMOS transistor, thereby increasing the integration degree.
트랜지스터의 채널은 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 게이트로 인가되는 전압에 의해 표면에 소수 캐리어가 모이면서 형성되는 채널(이하, '표면 채널'이라 함)과, 게이트로 인가되는 전압에 상관없이 게이트 형성 전 이온 주입 공정으로 기판의 표면에 형성되는 채널(이하, '매립 채널'이라 함)로 구분될 수 있다. The channel of a transistor can be classified into two types. Specifically, a channel formed by collecting minority carriers on a surface by a voltage applied to a gate (hereinafter referred to as a 'surface channel') and an ion implantation process before forming a gate regardless of the voltage applied to the gate. Channels formed on the surface of the (hereinafter referred to as "filling channel") can be divided.
일반적으로, NAND형 플래쉬 메모리 소자에서는 n타입 불순물이 도핑된 다결정 실리콘으로 게이트를 형성하기 때문에, PMOS 트랜지스터의 채널은 턴온 전압과 같은 소자의 전기적 특성을 고려하여 매립 채널로 형성된다. 이렇게, PMOS 트랜지스터의 채널은 이온 주입 공정에 의한 매립 채널(Buried channel)로 형성되기 때문에 채널이 반도체 기판의 표면에 형성되지 않고 반도체 기판의 표면으로부터 소정의 깊이에 형성된다. 따라서, 채널의 두께를 조절하기가 어렵고, 후속 열공정에 대한 영향을 많이 받으며, 전류량을 조절하기가 어려운 문제점이 발생된다. In general, in the NAND type flash memory device, since the gate is formed of polycrystalline silicon doped with n-type impurities, the channel of the PMOS transistor is formed as a buried channel in consideration of the electrical characteristics of the device such as a turn-on voltage. Thus, since the channel of the PMOS transistor is formed as a buried channel by an ion implantation process, the channel is not formed on the surface of the semiconductor substrate but is formed at a predetermined depth from the surface of the semiconductor substrate. Therefore, it is difficult to control the thickness of the channel, is affected by the subsequent thermal process, and the problem of difficult to control the amount of current occurs.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 트랜지스터의 사이즈를 증가시켜야 하는데, 트랜지스터의 사이즈를 증가시키면 집적도가 낮아지는 문제점이 발생된다. In order to solve this problem, it is necessary to increase the size of the transistor, and increasing the size of the transistor causes a problem of low integration.
이에 대하여, 본 발명이 제시하는 플래쉬 메모리 소자 및 그 제조 방법은 플래쉬 메모리 소자에 포함되어 있는 NMOS 트랜지스터의 게이트용 폴리실리콘층은 n타입 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 형성하고, PMOS 트랜지스터의 게이트용 폴리실리콘층은 p타입 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 형성하여, PMOS 트랜지스터도 NMOS 트랜지스터와 같이 전계에 의해 반도체 기판의 표면에 채널이 형성되는 표면 채널(Surface channel) 방식으로 동작하도록 함으로써, PMOS 트랜지스터의 채널 두께나 전류량 조절에 대한 어려움을 제거하고 후속 열공정에 대한 영향을 최소화하며 집적도를 보다 더 증가시킬 수 있어 공정의 신뢰성 및 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. In contrast, in the flash memory device and the method of manufacturing the same, the polysilicon layer for gate of the NMOS transistor included in the flash memory device is formed of polysilicon doped with n-type impurities, and the poly for gate of the PMOS transistor is used. The silicon layer is formed of polysilicon doped with p-type impurities, so that the PMOS transistor also operates in a surface channel manner in which a channel is formed on the surface of the semiconductor substrate by an electric field, like an NMOS transistor, thereby providing a channel of the PMOS transistor. Eliminating difficulties in controlling thickness or current, minimizing the impact on subsequent thermal processes, and increasing the degree of integration can further improve process reliability and device electrical characteristics.
본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자는 메모리 셀 영역에 형성된 다수의 플래쉬 메모리 셀들과, NMOS 트랜지스터 영역에 형성되며 게이트에 n타입 불순물이 도핑된 NMOS 트랜지스터들, 및 PMOS 트랜지스터 영역에 형성되며 게이트에 p타입 불순물이 도핑된 PMOS 트랜지스터들을 포함한다. A flash memory device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of flash memory cells formed in a memory cell region, NMOS transistors formed in an NMOS transistor region and doped with n-type impurities in a gate, and formed in a PMOS transistor region. PMOS transistors doped with p-type impurities.
본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법은 소자 분리 영역에는 소자 분리막이 형성되고, 활성 영역 상부에는 터널 산화막 및 제1 폴리실리콘층이 형성된 반도체 기판이 제공되는 단계와, 제1 폴리실리콘층을 포함한 전체 구조 상에 n타입 불순물이 도핑된 제2 폴리실리콘층을 형성한 후, 셀 영역의 제2 폴리실리콘층을 소자 분리막과 평행한 방향으로 패터닝 하는 단계와, 제2 폴리실리콘층을 포함한 전체 구조 상에 유전체막을 형성하는 단계와, PMOS 트랜지스터 영역에 형성된 유전체막 및 제2 폴리실리콘층을 제거하는 단계와, 유전체막을 포함한 전체 구조 상에 p타입 불순물이 도핑된 제3 폴리실리콘층 및 실리사이드층을 순차적으로 형성하는 단계, 및 패터닝 공정으로 셀 영역에는 워드 라인을 형성하고, NMOS 트랜지스터 영역에는 n타입 불순물이 도핑된 제2 폴리실리콘층으로 게이트를 형성하고, PMOS 트랜지스터 영역에는 p타입 불순물이 도핑된 제3 폴리실리콘층으로 게이트를 형성하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a flash memory device according to an embodiment of the present invention includes providing a semiconductor substrate having a device isolation layer formed in an isolation region, a tunnel oxide film and a first polysilicon layer formed over an active region, and a first polysilicon. Forming a second polysilicon layer doped with n-type impurity on the entire structure including the layer, and then patterning the second polysilicon layer in the cell region in a direction parallel to the device isolation layer, and forming the second polysilicon layer. Forming a dielectric film over the entire structure, removing the dielectric film and the second polysilicon layer formed in the PMOS transistor region, a third polysilicon layer doped with p-type impurities on the entire structure including the dielectric film; Forming a silicide layer in sequence, and forming a word line in the cell region by n-patterning and n-type in the NMOS transistor region Forming a gate in the second polysilicon layer, the impurity is doped, and the PMOS transistor area, forming a gate to the third polysilicon layer, the p-type impurity doped.
상기에서, 제1 폴리실리콘층은 불순물이 도핑되지 않은 폴리실리콘으로 형성할 수 있다. In the above, the first polysilicon layer may be formed of polysilicon that is not doped with impurities.
PMOS 트랜지스터 영역의 유전체막을 제거하기 전에, 유전체막을 보호하기 위하여 제4 폴리실리콘층을 추가로 형성할 수도 있다. 이때, 제4 폴리실리콘층은 불순물이 도핑되지 않거나 p타입 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 형성할 수 있다. Before removing the dielectric film in the PMOS transistor region, a fourth polysilicon layer may be further formed to protect the dielectric film. In this case, the fourth polysilicon layer may be formed of polysilicon that is not doped with impurities or doped with p-type impurities.
실리사이드층을 형성하기 전에, 실리사이드층이 제2 폴리실리콘층과 접촉하도록 NMOS 트랜지스터 영역의 제3 폴리실리콘층 및 유전체막을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. Prior to forming the silicide layer, the method may further include removing the third polysilicon layer and the dielectric film of the NMOS transistor region such that the silicide layer is in contact with the second polysilicon layer.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Only this embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform those skilled in the art, the scope of the present invention should be understood by the claims of the present application.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도들이다.1A to 1E are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a flash memory device according to an embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 이온주입 공정에 의해 웰(도시되지 않음)과 셀 영역에 채널이 형성되고 세정 공정이 완료된 반도체 기판(101)의 셀 영역에는 터널 산화막(102a)을 형성하고, NMOS 트랜지스터 영역과 PMOS 트랜지스터 영역에는 각각 게이트 산화막(102b)을 형성한다. 이어서, 전체 구조 상에 제1 폴리실리콘층(103)과 패드 질화막(104)을 순차적으로 형성한다. 이때, 제1 폴리실리콘층(103)은 불순물이 도핑되지 않은 폴리실리콘으로 형성하며, 20nm 내지 60nm의 두께로 형성할 수 있다. 그리고, 패드 질화막(104)은 50nm 내지 100nm의 두께로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 1A, a tunnel oxide layer 102a is formed in a cell region of a semiconductor substrate 101 in which a channel is formed in a well (not shown) and a cell region by an ion implantation process, and the cleaning process is completed, and an NMOS transistor region is formed. Gate oxide films 102b are formed in the and PMOS transistor regions, respectively. Subsequently, the first polysilicon layer 103 and the pad nitride film 104 are sequentially formed on the entire structure. In this case, the first polysilicon layer 103 may be formed of polysilicon that is not doped with impurities, and may be formed to a thickness of 20 nm to 60 nm. The pad nitride film 104 may be formed to a thickness of 50 nm to 100 nm.
이후, 소자 분리 영역의 패드 질화막(104), 제1 폴리실리콘층(103), 터널 산화막(102a) 및 게이트 산화막(102b)을 순차적으로 식각한다. 이로써, 반도체 기판(101)의 소자 분리 영역이 노출된다. Thereafter, the pad nitride film 104, the first polysilicon layer 103, the tunnel oxide film 102a, and the gate oxide film 102b of the device isolation region are sequentially etched. As a result, the device isolation region of the semiconductor substrate 101 is exposed.
계속해서, 반도체 기판(101)의 소자 분리 영역을 식각하여 트렌치를 형성한 후, 트렌치를 절연 물질로 매립하여 소자 분리막(105)을 형성한다. 소자 분리막(105)을 형성하는 방법을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 반도체 기판(101)의 소자 분리 영역에 트렌치가 형성되면, 트렌치가 완전히 매립되도록 전체 구조 상에 절연 물질층(도시되지 않음)을 형성한다. 이때, 절연 물질층은 고밀도 플라즈마(High Density Plasma; HDP) 산화물로 형성할 수 있다. 이어서, 화학적 기계적 연마 공정으로 패드 질화막(104) 상부의 절연 물질층을 제거한다. 한편, 절연 물질층을 형성하기 전에 트렌치 형성 시 발생된 식각 손상을 완화하거나, 절연 물질층과 반도체 기판(101)의 계면 특성을 향상시키거나, 트렌치 상부 모서리의 반도체 기판(101)이 뾰족하게 형성된 것을 완화시키기 위하여 측벽 산화 공정을 실시할 수도 있다. 이 경우, 트렌치의 측벽 및 저면에 산화막(도시되지 않음)이 형성되며, 이 산화막은 소자 분리막에 포함된다. 이로써, 절연 물질층은 소자 분리 영역의 트렌치에만 잔류되며, 패드 질화막(104)의 표면이 노출된다. Subsequently, after forming the trench by etching the device isolation region of the semiconductor substrate 101, the trench is filled with an insulating material to form the device isolation film 105. Hereinafter, a method of forming the device isolation layer 105 will be described in more detail. When the trench is formed in the isolation region of the semiconductor substrate 101, an insulating material layer (not shown) is formed on the entire structure so that the trench is completely filled. In this case, the insulating material layer may be formed of high density plasma (HDP) oxide. Subsequently, the insulating material layer on the pad nitride film 104 is removed by a chemical mechanical polishing process. Meanwhile, before forming the insulating material layer, the etching damage generated during the trench formation may be alleviated, or the interface property between the insulating material layer and the semiconductor substrate 101 may be improved, or the semiconductor substrate 101 at the upper corners of the trench may be sharply formed. In order to alleviate this, a sidewall oxidation process may be performed. In this case, an oxide film (not shown) is formed on the sidewalls and bottom of the trench, which oxide film is included in the device isolation film. As a result, the insulating material layer remains only in the trench of the device isolation region, and the surface of the pad nitride film 104 is exposed.
이렇듯, 소자 분리막(105)이 활성 영역에 형성된 제1 폴리실리콘층(103)과 패드 질화막(104)에 의해 자동으로 격리되면서 소자 분리 영역에만 형성되며, 이를 SA-STI(Self Aligned Shallow Trench Isolation) 공정이라 한다. As such, the device isolation layer 105 is automatically isolated by the first polysilicon layer 103 and the pad nitride layer 104 formed in the active region and is formed only in the device isolation region, which is a self-aligned shallow trench isolation (SA-STI). It is called a process.
도 1b를 참조하면, 패드 질화막(도 1a의 104)을 제거한다. 이로써, 하부의 제1 폴리실리콘층(103)이 노출된다. 이어서, 제1 폴리실리콘층(103)을 포함한 전체 구조 상에 제2 폴리실리콘층(106)을 형성한다. 이때, 제2 폴리실리콘층(106)은 n타입 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 형성한다. 한편, 제1 폴리실리콘층(103) 상에 형성될 수 있는 자연 산화막을 제거하기 위하여, 세정 공정을 먼저 실시한 후 제2 폴리실리콘층(106)을 형성하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 1B, the pad nitride film (104 in FIG. 1A) is removed. As a result, the lower first polysilicon layer 103 is exposed. Subsequently, the second polysilicon layer 106 is formed on the entire structure including the first polysilicon layer 103. In this case, the second polysilicon layer 106 is formed of polysilicon doped with n-type impurities. On the other hand, in order to remove the natural oxide film that may be formed on the first polysilicon layer 103, it is preferable to first perform a cleaning process and then to form a second polysilicon layer 106.
도 1c를 참조하면, 제2 폴리실리콘층(106)을 형성한 후에는 통상적으로 진행되는 공정을 통해 소자 분리 영역과 동일한 방향으로 셀 영역의 제2 폴리실리콘층(106)을 패터닝 한다. 이때, 플로팅 게이트의 표면적을 증가시키기 위하여 제2 폴리실리콘층(106)의 가장 자리가 소자 분리막(105)과 중첩되도록 패터닝한다. Referring to FIG. 1C, after forming the second polysilicon layer 106, the second polysilicon layer 106 of the cell region is patterned in the same direction as the device isolation region through a conventional process. In this case, in order to increase the surface area of the floating gate, the edge of the second polysilicon layer 106 is patterned to overlap the device isolation layer 105.
이어서, 전체 구조 상에 유전체막(107)을 형성한다. 이때, 유전체막(107)은 ONO(Oxide-Nitride-Oxide) 구조로 형성할 수 있다. 그리고, 유전체막(107) 상에는 후속의 노광 및 식각 공정에 의해 식각 손상이 발생되는 것을 방지하기 위하여 보호층으로 제3 폴리실리콘층(108)을 형성할 수 있다. 이는 선택적인 것으로, 제3 폴리실리콘층(108)을 형성하는 경우, 불순물이 도핑되지 않은 폴리실리콘이나 p타입 불순물이 도핑된 폴리실리콘으로 형성할 수 있으며, 10nm 내지 50nm의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. Subsequently, a dielectric film 107 is formed over the entire structure. In this case, the dielectric film 107 may be formed in an oxide-nitride-oxide (ONO) structure. The third polysilicon layer 108 may be formed as a protective layer on the dielectric layer 107 in order to prevent etching damage from being generated by subsequent exposure and etching processes. This is optional. When the third polysilicon layer 108 is formed, it may be formed of polysilicon doped with impurities or polysilicon doped with p-type impurities, and may be formed with a thickness of 10 nm to 50 nm. Do.
도 1d를 참조하면, PMOS 트랜지스터 영역에 형성된 제3 폴리실리콘층(108), 유전체막(107) 및 제2 폴리실리콘층(106)을 순차적으로 제거한다. 이로써, PMOS 트랜지스터 영역에는 게이트 산화막(102b)과 불순물이 도핑되지 않은 제1 폴리실리콘층(103)만이 잔류된다. Referring to FIG. 1D, the third polysilicon layer 108, the dielectric film 107, and the second polysilicon layer 106 formed in the PMOS transistor region are sequentially removed. As a result, only the gate oxide layer 102b and the first polysilicon layer 103 not doped with impurities remain in the PMOS transistor region.
도 1e를 참조하면, 전체 구조 상에 제4 폴리실리콘층(109) 및 실리사이드층(110)을 순차적으로 형성한다. 이어서, 셀 영역의 워드라인, NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터의 게이트 라인이 정의된 하드 마스크(도시되지 않음)를 식각 마스크로 사용하는 식각 공정과, 자기 정렬 식각 공정을 순차적으로 진행한다.Referring to FIG. 1E, the fourth polysilicon layer 109 and the silicide layer 110 are sequentially formed on the entire structure. Subsequently, an etching process using a hard mask (not shown) in which the word line of the cell region, the NMOS transistor, and the gate line of the PMOS transistor are defined as an etching mask and a self-aligning etching process are sequentially performed.
이로써, 셀 영역에는 실리사이드층(110)과 제4 폴리실리콘층(109)으로 이루어진 콘트롤 게이트(111)가 소자 분리막(105)과 수직 방향으로 형성되며, 그 하부에는 제1 폴리실리콘층(103)과 제2 폴리실리콘층(106)으로 이루어진 플로팅 게이트(112)가 형성되어, 콘트롤 게이트(111), 유전체막(107), 플로팅 게이트(112) 및 터널 산화막(102a)의 적층 구조로 이루어진 메모리 셀 트랜지스터가 형성된다. As a result, the control gate 111 including the silicide layer 110 and the fourth polysilicon layer 109 is formed in the cell region in a direction perpendicular to the device isolation layer 105, and the first polysilicon layer 103 is disposed under the control gate 111. And a floating gate 112 formed of a second polysilicon layer 106 and having a stacked structure of a control gate 111, a dielectric layer 107, a floating gate 112, and a tunnel oxide layer 102a. Transistors are formed.
그리고, NMOS 트랜지스터 영역에서는 실리사이드층(110), 제4 폴리실리콘층(109), 제3 폴리실리콘층(108), 유전체막(107), 제2 폴리실리콘층(106), 제1 폴리실리콘층(103) 및 게이트 산화막(102b)이 적층 구조로 잔류된다. 이때, NMOS 트랜지스터 영역에는 유전체막(107)이 잔류되기 때문에 유전체막(107) 상부의 폴리실리콘층(109 및 108)과 하부의 폴리실리콘층(106 및 103)이 전기적으로 격리된다. 따라서, 이들을 전기적으로 연결시키기 위하여 후속 공정으로 NMOS 트랜지스터 영역의 게이트 라이에는 콘택(도시되지 않음)을 형성해야 한다. 콘택을 형성함으로써, NMOS 트랜지스터의 게이트(113)는 제1 폴리실리콘층(103)과 n타입 불순물이 도핑된 제2 폴리실리콘층(106)의 적층 구조로 형성된다. In the NMOS transistor region, the silicide layer 110, the fourth polysilicon layer 109, the third polysilicon layer 108, the dielectric film 107, the second polysilicon layer 106, and the first polysilicon layer 103 and the gate oxide film 102b remain in a stacked structure. At this time, since the dielectric film 107 remains in the NMOS transistor region, the polysilicon layers 109 and 108 over the dielectric film 107 and the polysilicon layers 106 and 103 under the dielectric film 107 are electrically isolated. Thus, a contact (not shown) must be formed in the gate lie of the NMOS transistor region in a subsequent process to electrically connect them. By forming the contact, the gate 113 of the NMOS transistor is formed in a stacked structure of the first polysilicon layer 103 and the second polysilicon layer 106 doped with n-type impurities.
그리고, PMOS 트랜지스터 영역에서는 실리사이드층(110), p타입 불순물이 도핑된 제4 폴리실리콘층(109), 및 제1 폴리실리콘층(103) 및 게이트 산화막(102b)이 적층 구조로 잔류되어, 이들의 적층 구조로 PMOS 트랜지스터의 게이트(114)가 형성된다. In the PMOS transistor region, the silicide layer 110, the fourth polysilicon layer 109 doped with p-type impurities, the first polysilicon layer 103 and the gate oxide film 102b remain in a stacked structure. The gate 114 of the PMOS transistor is formed in a stacked structure of.
이렇게, NMOS 트랜지스터의 게이트(113)는 n타입 불순물이 도핑된 제2 폴리실리콘층(106)으로 형성하고, PMOS 트랜지스터의 게이트(114)는 p타입 불순물이 도핑된 제4 폴리실리콘층(109)으로 형성함으로써, NMOS 트랜지스터뿐만 아니라 PMOS 트랜지스터도 게이트(114)로 인가되는 전압에 따라 반도체 기판(101)의 표면에 소수 캐리어가 모여 형성되는 표면 채널에 의해 동작되도록 제조할 수 있다. Thus, the gate 113 of the NMOS transistor is formed of the second polysilicon layer 106 doped with n-type impurities, and the gate 114 of the PMOS transistor is doped with the fourth polysilicon layer 109 doped with p-type impurities In addition, the PMOS transistors as well as the NMOS transistors may be manufactured to be operated by surface channels in which minority carriers are collected and formed on the surface of the semiconductor substrate 101 according to the voltage applied to the gate 114.
한편, 상기에서는 NMOS 트랜지스터 영역에 유전체막(107)이 잔류되기 때문에 유전체막(107) 상부의 폴리실리콘층(109 및 108)과 하부의 폴리실리콘층(106 및 103)이 전기적으로 연결시키기 위하여 NMOS 트랜지스터 영역의 게이트 라인에 콘택(도시되지 않음)을 형성한다. 그러나, 도면에서는 도시되어 있지 않지만, 도 1e에서 NMOS 트랜지스터 영역의 제4 폴리실리콘층(109), 제3 폴리실리콘층(108) 및 유전체막(107)도 제거하여 실리사이드층(110)과 제2 폴리실리콘층(106)의 적층 구조로 게이트(113)를 형성한다면 콘택 형성 공정을 생략할 수 있다. 이 경우에는, NMOS 트랜지스터의 게이트(113)가 제1 폴리실리콘층(103), 제2 폴리실리콘층(106), 제4 폴리실리콘층(109) 및 실리사이드층(110)의 적층 구조로 형성된다. Meanwhile, since the dielectric film 107 remains in the NMOS transistor region, the NMOS transistors 109 and 108 and the lower polysilicon layers 106 and 103 are electrically connected to each other. A contact (not shown) is formed in the gate line of the transistor region. However, although not shown in the drawing, in FIG. 1E, the fourth polysilicon layer 109, the third polysilicon layer 108, and the dielectric film 107 in the NMOS transistor region are also removed to remove the silicide layer 110 and the second. If the gate 113 is formed in a stacked structure of the polysilicon layer 106, the contact forming process may be omitted. In this case, the gate 113 of the NMOS transistor is formed in a laminated structure of the first polysilicon layer 103, the second polysilicon layer 106, the fourth polysilicon layer 109, and the silicide layer 110. .
상술한 바와 같이, PMOS 트랜지스터도 NMOS 트랜지스터와 같이 전계에 의해 반도체 기판의 표면에 채널이 형성되는 표면 채널(Surface channel) 방식으로 동작하도록 함으로써, PMOS 트랜지스터의 채널 두께나 전류량 조절에 대한 어려움을 제거하고 후속 열공정에 대한 영향을 최소화하며 집적도를 보다 더 증가시킬 수 있어 공정의 신뢰성 및 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. As described above, the PMOS transistor also operates in a surface channel manner in which a channel is formed on the surface of the semiconductor substrate by an electric field, like the NMOS transistor, thereby eliminating difficulties in controlling channel thickness and current amount of the PMOS transistor. The impact on subsequent thermal processes can be minimized and integration can be further increased to improve process reliability and device electrical characteristics.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도들이다. 1A to 1E are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a flash memory device according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
101 : 반도체 기판 102a : 터널 산화막101 semiconductor substrate 102a tunnel oxide film
102b : 게이트 산화막 103 : 제1 폴리실리콘층102b: gate oxide film 103: first polysilicon layer
104 : 패드 질화막 105 : 소자 분리막104: pad nitride film 105: device isolation film
106 : 제2 폴리실리콘층 107 : 유전체막106: second polysilicon layer 107: dielectric film
108 : 제3 폴리실리콘층 109 : 제4 폴리실리콘층108: third polysilicon layer 109: fourth polysilicon layer
110 : 실리사이드층 111 : 콘트롤 게이트110: silicide layer 111: control gate
112 : 플로팅 게이트 113 : NMOS 트랜지스터의 게이트112: floating gate 113: gate of NMOS transistor
114 : PMOS 트랜지스터의 게이트 114: gate of a PMOS transistor
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