KR20060012982A - Non-volatile memory device and manufacturing method for the same - Google Patents

Non-volatile memory device and manufacturing method for the same Download PDF

Info

Publication number
KR20060012982A
KR20060012982A KR1020040061728A KR20040061728A KR20060012982A KR 20060012982 A KR20060012982 A KR 20060012982A KR 1020040061728 A KR1020040061728 A KR 1020040061728A KR 20040061728 A KR20040061728 A KR 20040061728A KR 20060012982 A KR20060012982 A KR 20060012982A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductive layer
source region
gate
region
substrate
Prior art date
Application number
KR1020040061728A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
권혁기
박영삼
양승진
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020040061728A priority Critical patent/KR20060012982A/en
Publication of KR20060012982A publication Critical patent/KR20060012982A/en

Links

Images

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
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/788Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/823437MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/30Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region

Abstract

비휘발성 메모리 장치가 제공된다. 비휘발성 메모리 장치는, 액티브 영역과 소자 분리 영역을 포함하는 반도체 기판 내의 액티브 영역상에 형성된 요홈부와, 요홈부 하부에 형성된 소스 영역과, 소스 영역을 사이에 두고 쌍으로 형성되며, 기판 내의 요홈부에 매몰되고 게이트 절연막을 개재하여 소스 영역과 절연된 플로팅 게이트와, 플로팅 게이트와 터널 산화막을 개재하여 절연되고 쌍으로 형성되며, 선택 게이트와 컨트롤 게이트로 사용되는 워드 라인을 포함하여 이루어진다. 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법 또한 제공된다. A nonvolatile memory device is provided. A nonvolatile memory device includes a recess formed on an active region in a semiconductor substrate including an active region and an isolation region, a source region formed below the recess, and a source region interposed therebetween, And a floating gate buried in the groove portion and insulated from the source region via the gate insulating film, and a word line used as a selection gate and a control gate, insulated and formed through the floating gate and the tunnel oxide film in pairs. A method of manufacturing a nonvolatile memory device is also provided.

스플릿 게이트형, 핫 일렉트론, 터널 산화막Split Gate Type, Hot Electron, Tunnel Oxide

Description

비휘발성 메모리 장치 및 그의 제조 방법{Non-volatile memory device and manufacturing method for the same}Non-volatile memory device and manufacturing method for the same

도 1은 종래 기술에 따른 스플릿 게이트형 플래시 메모리 셀의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a split gate type flash memory cell according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 공정순서에 따라 도시한 단면도들이다. 3 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with an embodiment of the present invention in a process sequence.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 반도체 기판 12: 제1 산화막(게이트 절연막)10 semiconductor substrate 12 first oxide film (gate insulating film)

14: 플로팅 게이트 18: 제2 산화막(터널 산화막)14: floating gate 18: second oxide film (tunnel oxide film)

20: 워드 라인 22: 소스 영역20: word line 22: source region

24: 드레인 영역24: drain region

본 발명은 비휘발성 메모리 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스플릿 게이트형(split gate type) 플래시 메모리 셀의 프로그램 효율을 높이며, 제조 과정을 단순화할 수 있는 비휘발성 반도체 장치 및 그의 제조 방법에 과한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile memory device and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a nonvolatile semiconductor device capable of increasing the program efficiency of a split gate type flash memory cell and simplifying a manufacturing process. How is it?

플래시 메모리 셀이 내장된 비휘발성 메모리 장치는 전기적으로 데이터의 소거(erasure)와 프로그램(program)이 가능하고, 전원이 공급되지 않아도 데이터의 보존이 가능하다는 이점 때문에, 다양한 분야에서 응용되고 있다. Non-volatile memory devices with built-in flash memory cells have been applied in various fields because of the advantage that the data can be erased and programmed electrically and the data can be stored even when power is not supplied.

이러한 플래시 소자는 메모리 셀 어레이의 구조에 따라 크게, 낸드형(NAND type)과 노어형(NOR type)으로 구분되는데, 이들은 고집적화와 고속성으로 대별되는 각각의 장점을 지니고 있고, 각각의 장점이 부각되는 응용처에서의 사용이 증가되고 있는 추세이다. These flash devices are classified into NAND type and NOR type according to the structure of the memory cell array. These flash devices have respective advantages of high integration and high speed, and each of them is highlighted. The use in applications is increasing.

도 1은 노어형 소자의 일예로서, 종래 널리 사용되어 오던 스플릿 게이트형 플래시 메모리 셀 구조를 보인 단면도가 제시되어 있다. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a split gate type flash memory cell structure which has been widely used as an example of a NOR type device.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 스플릿 게이트형 플레시 메모리 셀 구조를 살펴보면 다음과 같다. As shown in FIG. 1, a split gate type flash memory cell structure according to the related art is as follows.

반도체 기판(10)의 액티브 영역 상에는 게이트 절연막(12)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(12) 상에는 플로팅 게이트(14)가 서로 소정 간격 이격되어 쌍으로 형성되어 있고, 그 위로 터널 산화막(18)이 형성되어 있다. 터널 산화막(18) 상에는 워드 라인(20)이 쌍으로 형성되어 있는데, 각각 플로팅 게이트(14)와 기판(10) 상의 소정 부분에 걸쳐 형성되어 있다. 참고로, 워드 라인(20) 쌍은 선택 및 컨트롤 게이트의 역할을 담당한다. The gate insulating film 12 is formed on the active region of the semiconductor substrate 10. On the gate insulating film 12, the floating gates 14 are formed in pairs spaced apart from each other by a predetermined interval, and a tunnel oxide film 18 is formed thereon. Word lines 20 are formed in pairs on the tunnel oxide film 18, respectively, and are formed over predetermined portions on the floating gate 14 and the substrate 10, respectively. For reference, the word line 20 pairs serve as selection and control gates.

한편, 플로팅 게이트(14) 사이의 기판(10) 내부에는 소스 영역(22)이 형성되어 있고, 상기 소스 영역(22)과 일정 간격 이격된 지점의 기판(10) 내부에는 상기 워드 라인(20)과 소정 부분 오버랩되도록 드레인 영역(24)이 형성되는 구조로 이루어져, 상기 메모리 셀은 선택 게이트 트랜지스터와 메모리 게이트 트랜지스터로 동작하도록 구성되어 있다. Meanwhile, a source region 22 is formed in the substrate 10 between the floating gates 14, and the word line 20 is formed in the substrate 10 at a predetermined distance from the source region 22. And a drain region 24 formed so as to overlap a predetermined portion, and the memory cell is configured to operate as a selection gate transistor and a memory gate transistor.

이하에서는, 상기 플래시 메모리 셀의 프로그램과 소거 동작에 대해 설명한다.Hereinafter, program and erase operations of the flash memory cell will be described.

프로그램 동작은 소스 영역(22)에 고전압을 인가하면, 커플링(coupling)된 플로팅 게이트(14)와 드레인 정션(24) 간의 전위차에 의해 여기된 전자가 HEI(Hot Electron Injection) 방식에 의해 플로팅 게이트(14) 내로 주입되는 방식으로 이루어진다. 또한, 소거 동작은 워드 라인(20)에 인가되는 고전압에 의하여 플로팅 게이트(14) 내의 전자가 컨트롤 게이트(20) 쪽으로 F-N 터널링되어 빠져나가는 방식으로 이루어진다. In the program operation, when a high voltage is applied to the source region 22, electrons excited by the potential difference between the coupled floating gate 14 and the drain junction 24 are floating gate by HEI (Hot Electron Injection) method. (14) is made in such a way that it is injected into. In addition, the erase operation is performed in such a manner that electrons in the floating gate 14 are tunneled to the control gate 20 by F-N and exit due to a high voltage applied to the word line 20.

종래 기술에 따르면, 프로그램 동작 및 소거 동작시에 버티컬(↑e) 필드만을 이용함으로, 프로그램 효율이 낮아 고전압(프로그램 동작을 위해 소스에 인가하는 전압)을 인가해야 했다. 따라서, 게이트 산화막도 더 두껍게 형성하여야 하며, 이에 따라 소모 전류가 크다는 문제점이 있었다. According to the related art, by using only the vertical (↑ e) field in the program operation and the erase operation, the program efficiency was low and a high voltage (a voltage applied to the source for the program operation) had to be applied. Therefore, the gate oxide film must also be formed thicker, and thus there is a problem that the current consumption is large.

또한, 플로팅 게이트(14)의 크기 한정시에, 컨트롤 게이트와의 미스 얼라인에 대한 마진 때문에 소정 한도 이상으로 셀을 축소하는데에는 한계가 있었다. In addition, when the size of the floating gate 14 is limited, there is a limit to shrinking the cell beyond a predetermined limit due to a margin for misalignment with the control gate.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 플래시 메모리 셀의 크기를 소형화할 수 있는 비휘발성 메모리 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a nonvolatile memory device capable of miniaturizing the size of a flash memory cell and a method of manufacturing the same.                         

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 플래시 메모리 셀의 프로그램 동작 시 버티컬과 레터럴 양 방향으로의 핫 일렉트론 주입이 모두 가능한 구조로 프로그램 효율을 극대화할 수 있는 비휘발성 메모리 장치를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a nonvolatile memory device capable of maximizing program efficiency with a structure capable of injecting hot electrons in both vertical and lateral directions during a program operation of a flash memory cell.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 상기 플래시 메모리 셀 제조에 적합한 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a nonvolatile memory device suitable for manufacturing the flash memory cell.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 상기 플래시 메모리 셀 제조시에, 최소개의 마스크를 사용하여 공정 과정을 단순화할 수 있는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a nonvolatile memory device which can simplify a process by using a minimum of masks when manufacturing a flash memory cell.

상기한 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치는, 액티브 영역과 소자 분리 영역을 포함하는 반도체 기판 내의 액티브 영역상에 형성된 요홈부와, 상기 요홈부 하부에 형성된 소스 영역과, 상기 소스 영역을 사이에 두고 쌍으로 형성되며, 상기 기판 내의 요홈부에 매몰되고 게이트 절연막을 개재하여 상기 소스 영역과 절연된 플로팅 게이트와, 상기 플로팅 게이트와 터널 산화막을 개재하여 절연되고 쌍으로 형성되며, 선택 게이트와 컨트롤 게이트로 사용되는 워드 라인을 포함하여 이루어진다. According to an aspect of the present invention, there is provided a nonvolatile memory device including a recess formed on an active region in a semiconductor substrate including an active region and an isolation region, a source region formed under the recess, A pair of source regions interposed therebetween, buried in a recess in the substrate and insulated from the source region via a gate insulating film, and insulated and formed in pairs via the floating gate and a tunnel oxide film, It includes a word line used as a select gate and a control gate.

이때, 상기 터널 산화막은 기판 상에 평탄하게 형성된 것이 바람직하다. In this case, the tunnel oxide film is preferably formed flat on the substrate.

또한, 상기한 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법은 다음과 같다. 먼저, 반도체 기판을 일정 두께 선택 식각하여 상기 기판 내에 요홈부를 형성한다. 다음, 상기 기판 상의 단차를 따라 게이트 절연막 및 제1 도전막을 순차적으로 형성한다. 이어, 상기 게이트 절연막이 노출되도록 상기 제1 도전막을 화학적 기계적 연마 공정으로 식각하여 제1 도전막 패턴을 형성한다. 다음, 상기 결과물 상에 터널산화막 및 제2 도전막을 순차적으로 형성한다. 이어, 상기 제1 도전막 패턴을 중심으로 이격된 양측 위치에 드레인 영역을 한정하고, 상기 드레인 영역 상부의 터널산화막이 드러나도록 상기 제2 도전막을 식각하여 제2 도전막 패턴을 형성한다. 다음, 상기 제1 도전막 패턴 하부에 형성될 소스 영역 상부의 게이트 절연막이 드러나도록 상기 제2 도전막 패턴, 상기 터널 산화막, 상기 제1 도전막 패턴을 식각하여 쌍으로 형성된 플로팅 게이트 및 워드 라인을 형성한다. In addition, the manufacturing method of the nonvolatile memory device according to the present invention for achieving the above technical problem is as follows. First, a recess is formed in the substrate by etching a predetermined thickness of the semiconductor substrate. Next, a gate insulating film and a first conductive film are sequentially formed along the step on the substrate. Subsequently, the first conductive layer is etched by chemical mechanical polishing to expose the gate insulating layer to form a first conductive layer pattern. Next, a tunnel oxide film and a second conductive film are sequentially formed on the resultant product. Next, a drain region is defined at both positions spaced apart from the first conductive layer pattern, and the second conductive layer is etched to form a second conductive layer pattern to expose the tunnel oxide layer on the drain region. Next, the second conductive layer pattern, the tunnel oxide layer, and the first conductive layer pattern are etched to expose the gate insulating layer on the source region to be formed under the first conductive layer pattern. Form.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

먼저, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 구조에 대하여 상세히 설명한다. First, the structure of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.                     

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치는, 반도체 기판(10) 상의 액티브 영역에는 소스 영역(22)을 사이에 두고 그 양측에 플로팅 게이트(14)가 쌍으로 형성되어 있다. As shown in FIG. 2, in the nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the present invention, a pair of floating gates 14 are disposed on both sides of a source region 22 in an active region of a semiconductor substrate 10. It is formed.

이때, 상기 플로팅 게이트(14)는 기판(10) 내에 기 형성되어 있던 요홈부(h)에 매몰되어 있는 구조로 설계되며, 상기 플로팅 게이트(14) 상부에는 산화막(18)이 평탄하게 형성되어 있다. In this case, the floating gate 14 is designed to be buried in the recess h formed in the substrate 10, and an oxide film 18 is formed flat on the floating gate 14. .

이와 같이, 메모리 셀 형성부의 기판(10) 표면에 일정 두께의 요홈부(h)가 형성되고, 상기 플로팅 게이트(14)가 기판(10) 내에 매몰된 구조로 형성되어 있어, 플로팅 게이트(14)를 레터럴(→e)과 버티컬(↑e) 양 방향으로의 핫 일렉트론 주입이 가능하게 할 수 있다. 이에 따라, 플래시 메모리 셀의 프로그램 동작시, 버티컬(↑e) 방향으로만 핫 일렉트론이 주입되던 종래의 플래시 메모리 셀에서보다 핫 일렉트론 주입 효율을 높일 수 있다. As such, the recess h of a predetermined thickness is formed on the surface of the substrate 10 of the memory cell forming portion, and the floating gate 14 is formed in a structure embedded in the substrate 10. It is possible to enable hot electron injection in both lateral (→ e) and vertical (↑ e) directions. As a result, during the program operation of the flash memory cell, the hot electron injection efficiency may be higher than in the conventional flash memory cell in which the hot electron is injected only in the vertical (↑ e) direction.

또한, 플로팅 게이트(14)의 크기가 상기 요홈부(h)의 크기에 의해 결정될 수 있으므로, 상기 기판(10)의 요홈부(h)의 너비 및 두께를 조절하여 플로팅 게이트(14)의 크기를 조절할 수 있다. 이는, 플로팅 게이트(14)의 크기를 작게 한정하여 형성할 경우 유용하다. In addition, since the size of the floating gate 14 may be determined by the size of the recess h, the size of the floating gate 14 may be adjusted by adjusting the width and thickness of the recess h of the substrate 10. I can regulate it. This is useful when the small size of the floating gate 14 is formed.

한편, 상기 플로팅 게이트(14)는 제1 및 제2 산화막(12, 18)에 의해 둘러싸여 있으며, 상기 플로팅 게이트(14) 상부의 제2 산화막(18) 상에는 선택 및 컨트롤 게이트로 사용될 워드 라인(20)이 적층되어 있다. Meanwhile, the floating gate 14 is surrounded by the first and second oxide films 12 and 18, and a word line 20 to be used as a selection and control gate on the second oxide film 18 on the floating gate 14. ) Are stacked.                     

상기 플로팅 게이트(14)와 워드 라인(20) 간의 절연은 터널 산화막인 제2 산화막(18)에 의해 이루어진다. 터널 산화막으로는 열 산화막의 단층 구조나 "열산화막/CVD 산화막"의 적층 구조가 사용된다. 또한, 상기 제1 산화막(12)은 게이트 절연막의 역할을 수행한다.Insulation between the floating gate 14 and the word line 20 is made by a second oxide film 18 which is a tunnel oxide film. As the tunnel oxide film, a single layer structure of a thermal oxide film or a lamination structure of a "thermal oxide film / CVD oxide film" is used. In addition, the first oxide layer 12 serves as a gate insulating layer.

또한, 상기 플로팅 게이트(14)와 워드 라인(20)은 폴리실리콘이나 폴리사이드 재질로 형성된 것이 바람직하다. 미설명 참조번호 24는 드레인 영역을 나타낸다. In addition, the floating gate 14 and the word line 20 may be formed of polysilicon or polyside material. Unexplained reference numeral 24 denotes a drain region.

그러면, 도 3 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 설명한다. Next, a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 8.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법을 공정순서에 따라 도시한 단면도들이다. 3 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with an embodiment of the present invention in a process sequence.

본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 반도체 기판(10) 상의 소자 분리 영역에 필드산화막(미도시)을 형성하여 액티브 영역을 정의한다. In the method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, first, a field oxide layer (not shown) is formed in an isolation region of a semiconductor substrate 10 to define an active region. do.

상기 액티브 영역 상에 소스 영역을 한정하고, 상기 소스 영역이 형성될 될 부분보다 넓은 너비의 개구부를 갖도록 상기 기판(10) 상부에 포토레지스트 재질의 제1 마스크 패턴(PR1)을 형성한다. 이어, 상기 제1 마스크 패턴(PR1)을 이용해서 상기 기판(10)을 일정 두께 선택 식각하여 기판(10) 내에 요홈부(h)를 형성한다. A first mask pattern PR1 of photoresist material is formed on the substrate 10 so as to define a source region on the active region and have an opening having a wider width than a portion where the source region is to be formed. Subsequently, the recess 10 is formed in the substrate 10 by selectively etching the substrate 10 using the first mask pattern PR1.

다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 마스크 패턴(PR1)을 제거하고, 열산화 공정이나 화학 기상 증착(CVD: Chemical 수정) 공정을 이용하여 상기 결과물 상에 제1 산화막(12)을 형성한다. 이어, 상기 제1 산화막(12) 상에 폴리실리콘이나 폴리사이드 재질의 제1 도전막(14a)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 4, the first mask pattern PR1 is removed, and the first oxide film 12 is deposited on the resultant using a thermal oxidation process or a chemical vapor deposition (CVD) process. Form. Subsequently, a first conductive film 14a made of polysilicon or polyside is formed on the first oxide film 12.

다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 산화막(12)이 노출되도록 상기 제1 도전막(14a)을 화학적 기계적 연마 공정(CMP: Chemical Mechnical Polishing)으로 식각하여 제1 도전막 패턴(14b)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 5, the first conductive layer 14a is etched by chemical mechanical polishing (CMP) to expose the first oxide layer 12, and thus the first conductive layer pattern 14b is etched. ).

이에 따라, 상기 제1 도전막 패턴(14b)은 상기 기판(10) 내의 요홈부(h)에 매몰되며, 상기 제1 도전막 패턴(14b) 상부는 평탄화된 구조를 갖는다. Accordingly, the first conductive layer pattern 14b is buried in the recess h in the substrate 10, and the upper portion of the first conductive layer pattern 14b has a planarized structure.

다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 화학적 기계적 연마 공정(CMP)에 의해 평탄화된 상기 결과물 상에 열산화 공정이나 화학 기상 증착(CVD) 공정을 이용하여 상기 결과물 상에 제2 산화막(18)을 형성한다. 이어, 상기 제2 산화막(18) 상부에 폴리실리콘이나 폴리사이드 재질의 제2 도전막(20a)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 6, a second oxide film 18 is formed on the resultant using a thermal oxidation process or a chemical vapor deposition (CVD) process on the resultant planarized by the chemical mechanical polishing process (CMP). To form. Subsequently, a second conductive layer 20a of polysilicon or polyside is formed on the second oxide layer 18.

다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도전막 패턴(14b)을 중심으로 이격된 양측 위치에 드레인 영역(24)이 형성될 영역을 한정하고, 상기 드레인 영역(24)이 형성될 영역이 드러나도록 상기 제2 도전막(20a) 상부에 포토레지스트 재질의 제2 마스크 패턴(PR2)을 형성한다. 이어, 상기 제2 마스크 패턴(PR2)을 이용해서 상기 제2 도전막(20a)을 식각 공정으로 패터닝하여 제2 도전막 패턴(20b)을 형성한다. 계속해서, 상기 제2 마스크 패턴(20b)을 마스크로하여, 상기 결과물 상으로 고농도 불순물을 이온주입하여 기판(10) 내에 드레인 영역(24)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 7, regions in which the drain region 24 is to be formed are defined at both sides spaced apart from the first conductive layer pattern 14b, and the region in which the drain region 24 is to be formed. A second mask pattern PR2 of photoresist material is formed on the second conductive layer 20a so as to be exposed. Subsequently, the second conductive layer 20a is patterned by an etching process using the second mask pattern PR2 to form a second conductive layer pattern 20b. Subsequently, a high concentration of impurities are ion implanted onto the resultant product using the second mask pattern 20b as a mask to form a drain region 24 in the substrate 10.

다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 소스 영역(22)이 형성될 부분이 드러나도록 상기 제2 도전막 패턴(도 7의 20b 참고) 상부에 포토레지스트 재질의 제3 마스크 패턴(PR3)을 형성한다. 이어, 상기 제3 마스크 패턴(PR3)을 이용해서 상기 제2 도전막 패턴(도 7의 20b 참고), 상기 제2 산화막(18), 상기 제1 도전막 패턴(도 7의 14b 참고)을 식각 공정으로 패터닝한다. 이에 따라, 상기 제1 도전막 패턴(도 7의 14b 참고)이 분리되어 플로팅 게이트(14) 쌍이 형성되고, 상기 제2 도전막 패턴(20b)이 분리되어 선택 및 컨트롤 게이트(20) 쌍이 형성된다. 계속해서, 상기 제3 마스크 패턴(PR3)을 마스크로하여, 상기 결과물 상으로 고농도 불순물을 이온주입하여 기판(10) 내에 소스 영역(22)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 8, a third mask pattern PR3 of photoresist material is disposed on the second conductive layer pattern (refer to 20b of FIG. 7) to expose the portion where the source region 22 is to be formed. Form. Subsequently, the second conductive layer pattern (see 20b of FIG. 7), the second oxide layer 18, and the first conductive layer pattern (see 14b of FIG. 7) are etched using the third mask pattern PR3. Pattern to process Accordingly, the first conductive layer pattern (see 14b of FIG. 7) is separated to form a floating gate 14 pair, and the second conductive layer pattern 20b is separated to form a selection and control gate 20 pair. . Subsequently, a high concentration of impurities are ion implanted onto the resultant product using the third mask pattern PR3 as a mask to form a source region 22 in the substrate 10.

다음, 상기 제3 마스크 패턴(PR3)을 제거하여 앞서의 도 2에서와 같은 플래시 메모리 셀을 형성한다.Next, the third mask pattern PR3 is removed to form a flash memory cell as shown in FIG. 2.

이어, 실리사이드 공정 및 메탈 공정을 통하여, 상기 선택 및 컨트롤 게이트(20)의 상부 및 주변에 금속 배선(미도시)과 드레인 콘택(미도시)을 형성하여 비휘발성 메모리 장치를 완성한다. Subsequently, a metal wiring (not shown) and a drain contact (not shown) are formed on and around the selection and control gate 20 through a silicide process and a metal process to complete the nonvolatile memory device.

한편, 본 발명의 일실시예에서는 상기 소스 영역(22)의 형성을 상기 플로팅 게이트(14) 쌍이 형성된 후에 이온 주입하여 형성하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 상기 기판(10) 내에 요홈부(h)를 형성한 후 이온 주입을 실시하여 소스 영역(22)을 미리 형성할 수도 있다. Meanwhile, in the exemplary embodiment of the present invention, the source region 22 is formed by ion implantation after the pair of floating gates 14 are formed as an example, but the recess h is formed in the substrate 10. After forming, the source region 22 may be previously formed by ion implantation.

또한, 상기 드레인 영역(24)과 상기 소스 영역(22)을 형성하기 위한 불순물이 같은 물질일 경우, 상기 드레인 영역(24)을 상기 소스 영역(22) 형성시에 함께 형성할 수도 있음은 물론이다. In addition, when the impurities for forming the drain region 24 and the source region 22 are the same material, the drain region 24 may be formed together when the source region 22 is formed. .

또, 상기 소스 영역(22)을 먼저 형성한 후, 상기 드레인 영역(24)을 형성할 수도 있다.In addition, the source region 22 may be formed first, and then the drain region 24 may be formed.

그러므로, 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법은, 화학적 기계적 연마 공정을 통하여 플로팅 게이트(14)를 기판 내에 매몰시킴으로서, 프로그램 동작시 버티컬과 레터럴 양 방향으로의 핫 일렉트론 주입이 모두 가능한 구조의 플래시 메모리 셀을 제조할 수 있으며, 최소개의 마스크 패턴을 사용하여 그 제조 과정을 단순화시킬 수 있다. Therefore, in the method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention, the floating gate 14 is buried in a substrate through a chemical mechanical polishing process, thereby injecting hot electrons in both vertical and lateral directions during a program operation. It is possible to manufacture flash memory cells of all possible structures, and the manufacturing process can be simplified by using a minimum mask pattern.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although the present invention has been described 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.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 화학적 기계적 연마 공정을 통하여 플로팅 게이트를 기판 내에 매몰시킴으로서, 플래시 메모리 셀의 크기를 더욱 소형화할 수 있고, 프로그램 동작시 버티컬과 레터럴 양 방향으로의 핫 일렉트론 주입이 모두 가능한 구조로 프로그램 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 최소개의 마스크를 사용하여 공정 과정을 단순화할 수 있다. As described above, according to the present invention, by embedding the floating gate in the substrate through a chemical mechanical polishing process, the size of the flash memory cell can be further miniaturized, and hot electron injection in both vertical and lateral directions during the program operation can be reduced. All possible structures maximize program efficiency. In addition, minimal masks can be used to simplify the process.

Claims (8)

액티브 영역과 소자 분리 영역을 포함하는 반도체 기판 내의 액티브 영역상에 형성된 요홈부;A recess formed in the active region in the semiconductor substrate including the active region and the device isolation region; 상기 요홈부 하부에 형성된 소스 영역;A source region formed below the recess; 상기 소스 영역을 사이에 두고 쌍으로 형성되며, 상기 기판 내의 요홈부에 매몰되고 게이트 절연막을 개재하여 상기 소스 영역과 절연된 플로팅 게이트; 및A floating gate formed in pairs with the source region interposed therebetween, buried in a recess in the substrate, and insulated from the source region via a gate insulating layer; And 상기 플로팅 게이트와 터널 산화막을 개재하여 절연되고 쌍으로 형성되며, 선택 게이트와 컨트롤 게이트로 사용되는 워드 라인을 포함하는 비휘발성 메모리 장치.And a word line that is insulated and formed in pairs through the floating gate and the tunnel oxide layer, and used as a selection gate and a control gate. 제1항에서, In claim 1, 상기 터널 산화막은 기판 상에 평탄하게 형성된 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치.And the tunnel oxide layer is formed flat on the substrate. 제2항에서, In claim 2, 상기 플로팅 게이트 및 워드 라인은 폴리실리콘 또는 폴리사이드 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치.And the floating gate and the word line are formed of polysilicon or polyside material. (a) 반도체 기판을 일정 두께 선택 식각하여 상기 기판 내에 요홈부를 형성 하는 단계;(a) forming a recess in the substrate by selectively etching a thickness of the semiconductor substrate; (b) 상기 기판 상의 단차를 따라 게이트 절연막 및 제1 도전막을 순차적으로 형성하는 단계;(b) sequentially forming a gate insulating film and a first conductive film along the steps on the substrate; (c) 상기 게이트 절연막이 노출되도록 상기 제1 도전막을 화학적 기계적 연마 공정으로 식각하여 제1 도전막 패턴을 형성하는 단계;(c) forming the first conductive film pattern by etching the first conductive film by a chemical mechanical polishing process so that the gate insulating film is exposed; (d) 상기 결과물 상에 터널산화막 및 제2 도전막을 순차적으로 형성하는 단계;(d) sequentially forming a tunnel oxide film and a second conductive film on the resultant product; (e) 상기 제1 도전막 패턴을 중심으로 이격된 양측 위치에 드레인 영역을 한정하고, 상기 드레인 영역 상부의 터널산화막이 드러나도록 상기 제2 도전막을 식각하여 제2 도전막 패턴을 형성하는 단계; 및(e) forming a second conductive layer pattern by defining a drain region at both positions spaced apart from the first conductive layer pattern, and etching the second conductive layer to expose the tunnel oxide layer over the drain region; And (f) 상기 제1 도전막 패턴 하부에 형성될 소스 영역 상부의 게이트 절연막이 드러나도록 상기 제2 도전막 패턴, 상기 터널 산화막, 상기 제1 도전막 패턴을 식각하여 쌍으로 형성된 플로팅 게이트 및 워드 라인을 형성하는 단계를 포함하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법.(f) Floating gates and word lines formed in pairs by etching the second conductive layer pattern, the tunnel oxide layer, and the first conductive layer pattern to expose the gate insulating layer on the source region to be formed under the first conductive layer pattern. Forming a non-volatile memory device. 제4항에서, In claim 4, 상기 (e)단계와 상기 (f)단계 사이에 또는, 상기 (f)단계 이후에, Between step (e) and step (f) or after step (f), 불순물을 이온 주입하여 드레인 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법.And implanting impurities to form a drain region. 제5항에서, In claim 5, 상기 (a)단계와 상기 (b)단계 사이에 또는, 상기 (f)단계 이후에,Between step (a) and step (b) or after step (f), 불순물을 이온 주입하여 소스 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법. And implanting impurities into the source region. 제6항에서, In claim 6, 상기 드레인 영역과 상기 소스 영역을 동시에 형성하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법.And forming the drain region and the source region at the same time. 제4항에서,In claim 4, 상기 제1 도전막 및 제2 도전막은 폴리실리콘 또는 폴리사이드 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법.The first conductive layer and the second conductive layer are formed of polysilicon or polyside material.
KR1020040061728A 2004-08-05 2004-08-05 Non-volatile memory device and manufacturing method for the same KR20060012982A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040061728A KR20060012982A (en) 2004-08-05 2004-08-05 Non-volatile memory device and manufacturing method for the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040061728A KR20060012982A (en) 2004-08-05 2004-08-05 Non-volatile memory device and manufacturing method for the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060012982A true KR20060012982A (en) 2006-02-09

Family

ID=37122474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040061728A KR20060012982A (en) 2004-08-05 2004-08-05 Non-volatile memory device and manufacturing method for the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060012982A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7554150B2 (en) 2006-06-19 2009-06-30 Samsung Electronics Co., Ltd Non-volatile memory device and method of manufacturing the same
KR100976064B1 (en) * 2008-07-23 2010-08-16 한양대학교 산학협력단 2 Bit Multi-level Flash Memory of having Separeted Gate
CN102305916A (en) * 2011-05-27 2012-01-04 张家港市瑞腾科技有限公司 Ageing rack for daylight lamp

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7554150B2 (en) 2006-06-19 2009-06-30 Samsung Electronics Co., Ltd Non-volatile memory device and method of manufacturing the same
KR100976064B1 (en) * 2008-07-23 2010-08-16 한양대학교 산학협력단 2 Bit Multi-level Flash Memory of having Separeted Gate
CN102305916A (en) * 2011-05-27 2012-01-04 张家港市瑞腾科技有限公司 Ageing rack for daylight lamp
CN102305916B (en) * 2011-05-27 2013-05-01 张家港市瑞腾科技有限公司 Ageing rack for daylight lamp

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4109460B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof
JP2670219B2 (en) Method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device
JP5220983B2 (en) Self-aligned split gate nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof
US7238982B2 (en) Split gate type flash memory device and method for manufacturing same
US20090004796A1 (en) Method of manufacturing non-volatile memory
CN108807400B (en) P-channel flash memory cell, operating method and manufacturing method thereof, and flash memory device
CN100499081C (en) Manufacture method of NOR-type flash memory cell array
US7183157B2 (en) Nonvolatile memory devices
US6486508B1 (en) Non-volatile semiconductor memory devices with control gates overlapping pairs of floating gates
KR20000011256A (en) Non-volatile memory device and fabrication method thereof
US7745872B2 (en) Asymmetric operation method of non-volatile memory structure
US7190017B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US20080268592A1 (en) Flash memory device and method of fabricating the same
JP2004228575A (en) Eeprom cell and manufacturing method for the same
KR20060012982A (en) Non-volatile memory device and manufacturing method for the same
KR100376864B1 (en) Non-volatile semiconductor memory device and fabricating method thereof
KR100215888B1 (en) A fabrication method of flash memory cell
US6806530B2 (en) EEPROM device and method for fabricating same
KR100309139B1 (en) Method for fabricating non-volatile memory device
US6927128B2 (en) Method for manufacturing low voltage flash memory
KR100540337B1 (en) Method for fabricating gate of semiconductor device
JPH1084051A (en) Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method
KR100279001B1 (en) Manufacturing Method of Flash Memory Cell
KR20100079159A (en) Method for manufacturing semiconductor flash memory, flash memory cell
KR19980039618A (en) Flash memory device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid