KR20100131718A - Junction of a non-volatile memory device and forming method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 불휘발성 메모리 소자의 접합 영역 및 그 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
불휘발성 메모리 소자 중 고집적화 및 고용량화에 유리한 낸드 플래시 메모리 소자의 메모리 셀 어레이는 매트릭스 형태로 배열된 스트링 구조를 포함한다. 각각의 스트링 구조는 비트 라인에 드레인이 연결되는 드레인 셀렉트 트랜지스터, 공통 소스 라인에 소스가 연결되는 소스 셀렉트 트랜지스터, 및 다수의 메모리 셀을 포함한다. 각각의 스트링 구조에서 다수의 메모리 셀들은 드레인 셀렉트 트랜지스터 및 소스 셀렉트 트랜지스터 사이에서 접합 영역을 통해 직렬로 연결된다.A memory cell array of a NAND flash memory device, which is advantageous for high integration and high capacity among nonvolatile memory devices, includes a string structure arranged in a matrix form. Each string structure includes a drain select transistor having a drain connected to a bit line, a source select transistor having a source connected to a common source line, and a plurality of memory cells. In each string structure, a plurality of memory cells are connected in series through the junction region between the drain select transistor and the source select transistor.
접합 영역은 소스 영역, 드레인 영역 및 셀 접합 영역을 포함한다. 소스 영역은 소스 콘택 플러그를 통해 공통 소스 라인에 연결된다. 드레인 영역은 드레인 콘택 플러그를 통해 비트 라인에 연결된다. 그리고, 셀 접합 영역은 스트링 구조 내에서 다수의 메모리 셀들을 직렬로 연결시킨다.The junction region includes a source region, a drain region and a cell junction region. The source region is connected to the common source line through a source contact plug. The drain region is connected to the bit line through the drain contact plug. The cell junction region connects a plurality of memory cells in series in the string structure.
소스 콘택 플러그 및 드레인 콘택 플러그는 반도체 기판의 상부에 절연막을 형성한 후 절연막을 식각하여 소스 영역을 노출시키는 소스 콘택홀과 드레인 영역을 노출시키는 드레인 콘택홀을 형성하여 소스 콘택홀과 드레인 콘택홀 내부를 도전막으로 채움으로써 형성한다. The source contact plug and the drain contact plug form an insulating film on the semiconductor substrate, and then form a source contact hole for exposing the source region by etching the insulating film and a drain contact hole for exposing the drain region, thereby forming the inside of the source contact hole and the drain contact hole. Is formed by filling with a conductive film.
소스 콘택홀 및 드레인 콘택홀의 폭은 소자가 고집적화됨에 따라 점차 좁아지고 있고, 절연막의 두께는 감소되지 않고 있으므로 소스 콘택홀 및 드레인 콘택홀의 종횡비(aspect ratio)가 급격하게 증가하고 있다. 이 때, 소스 콘택홀은 라인 형태의 바-타입(bar-type)으로 형성되어 다수의 스트링 구조의 소스 영역들을 동시에 노출시키므로 공정 마진을 확보함에 있어서 크게 문제시되지 않는다. 반면, 드레인 콘택홀은 각각의 스트링 구조에 형성된 드레인 영역을 일대일로 노출시키도록 분리되어 형성되어야 한다. 따라서, 드레인 콘택홀을 형성하기 위한 식각 공정의 마진을 확보하기 어렵다. 이를 해결하기 위해서 이웃하는 드레인 콘택홀들이 서로 다른 열에 배열되도록 드레인 콘택홀을 2열로 지그재그로 배치하는 방안이 제시된바 있다.The width of the source contact hole and the drain contact hole is gradually narrowed as the device is highly integrated, and since the thickness of the insulating layer is not reduced, the aspect ratio of the source contact hole and the drain contact hole is rapidly increased. In this case, the source contact hole is formed in a bar-type of a line shape to expose the source regions of a plurality of string structures at the same time, so it is not a big problem in securing a process margin. On the other hand, the drain contact holes should be separated to expose the drain regions formed in each string structure one-to-one. Therefore, it is difficult to secure a margin of the etching process for forming the drain contact hole. In order to solve this problem, a method of arranging drain contact holes in two rows is provided in a zigzag manner so that neighboring drain contact holes are arranged in different rows.
도 1a 및 도 1b는 드레인 콘택홀들을 나타내는 사진들이다.1A and 1B are photographs illustrating drain contact holes.
도 1a를 참조하면, 드레인 콘택홀(DCT)들을 일렬로 배열할 경우, 식각 마진을 확보하기 어려워 드레인 영역이 충분히 노출되도록 식각하는 경우 드레인 콘택홀의 측벽이 과도 식각되어 이웃하는 드레인 콘택홀(DCT)들끼리 연결되는 현상이 발생할 수 있다. 반면, 드레인 콘택홀(DCT)들끼리 연결되지 않도록 절연막을 식각 하는 경우, 절연막이 충분한 깊이로 식각되지 않아서 드레인 콘택홀(DCT)을 통해 드레인 영역이 노출되지 않는 문제가 발생할 수 있다.Referring to FIG. 1A, when the drain contact holes DCT are arranged in a line, when the drain contact holes are etched so that the drain region is sufficiently exposed, the sidewalls of the drain contact holes are excessively etched so that neighboring drain contact holes DCT are etched. The connection between the fields may occur. On the other hand, when the insulating layer is etched so that the drain contact holes DCT are not connected to each other, the insulating layer may not be etched to a sufficient depth, and thus, the drain region may not be exposed through the drain contact hole DCT.
도 1b를 참조하면, 도 1a에서 상술한 문제를 개선하여 식각 마진을 확보할 수 있도록 드레인 콘택홀(DCT)들을 지그재그로 배열할 수 있다. 즉, 드레인 콘택홀(DCT)들은 제1 열을 구성하는 제1 드레인 콘택홀(DCT1)들과, 제2 열을 구성하는 제2 드레인 콘택홀(DCT2)들을 포함하되, 제1 드레인 콘택홀(DCT1) 및 제2 드레인 콘택홀(DCT2)이 나란하지 않고 대각선 방향으로 교대로 배치되도록 형성한다. 그 결과, 서로 이웃한 드레인 콘택홀(DCT)들 사이의 간격을 확보할 수 있다.Referring to FIG. 1B, the drain contact holes DCTs may be arranged in a zigzag to improve the problem described above with reference to FIG. 1A to secure an etching margin. That is, the drain contact holes DCT include the first drain contact holes DCT1 constituting the first row and the second drain contact holes DCT2 constituting the second row. The DCT1 and the second drain contact hole DCT2 are formed to be alternately arranged in a diagonal direction without being parallel. As a result, a gap between the drain contact holes DCTs adjacent to each other may be secured.
도 2a 및 도 2b는 게이트에 인가되는 전압에 따라 비트 라인에 흐르는 전류의 양을 나타내는 그래프들이다.2A and 2B are graphs showing the amount of current flowing in a bit line according to a voltage applied to a gate.
도 2a를 참조하면, 도 1a에 도시된 바와 같이 드레인 콘택 플러그들을 일렬로 형성한 경우, 동일한 게이트 전압(Vg)에 대해 비트 라인들(BL1, BL2, BL3)에는 거의 동일한 전류(Id)가 흐른다.Referring to FIG. 2A, when the drain contact plugs are formed in a line as shown in FIG. 1A, almost the same current Id flows through the bit lines BL1, BL2, and BL3 for the same gate voltage Vg. .
반면, 도 2b를 참조하면, 도 1b에 도시된 바와 같이 드레인 콘택홀들을 지그재그로 형성하는 경우, 동일한 게이트 전압(Vg)에 대해 오드 비트 라인(BL1, BL3)과 이븐 비트 라인(BL2) 사이에 현저히 다른 전류(Id)가 흐른다. 이는 드레인 콘택홀들을 지그재그로 형성하는 경우, 소스 콘택 플러그들과 드레인 콘택 플러그들 사이의 거리가 달라져서 접합 영역의 저항들이 달라지기 때문이다. 따라서, 공정 마진을 확보하기 위해 드레인 콘택홀들을 지그재그로 형성하더라도 불휘발성 메모리 소자의 동작 특성을 저하시키지 않는 방안이 요구된다.On the other hand, referring to FIG. 2B, when the drain contact holes are zigzagly formed as shown in FIG. 1B, between the odd bit lines BL1 and BL3 and the even bit line BL2 for the same gate voltage Vg. Remarkably different current Id flows. This is because when the drain contact holes are zigzag formed, the distance between the source contact plugs and the drain contact plugs is changed so that the resistances of the junction regions are different. Therefore, even if the drain contact holes are formed in a zigzag to secure the process margin, there is a need for a method that does not lower the operating characteristics of the nonvolatile memory device.
본 발명은 불휘발성 메모리 소자의 공정 마진을 확보하기 위해 콘택홀들을 지그재그로 형성하더라도 불휘발성 메모리 소자의 전기적 특성 균일도를 개선할 수 있는 불휘발성 메모리 소자의 접합 영역 및 그 형성방법을 제공한다.The present invention provides a junction region of a nonvolatile memory device and a method for forming the same, which may improve the uniformity of electrical characteristics of the nonvolatile memory device even when contact holes are zigzag to secure a process margin of the nonvolatile memory device.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 접합 영역 형성방법은 드레인 셀렉트 라인, 소스 셀렉트 라인 및, 상기 드레인 셀렉트 라인과 소스 셀렉트 라인 사이에 나란하게 배열된 다수의 워드 라인을 포함하는 게이트 패턴을 반도체 기판의 상부에 형성하는 단계와, 드레인 셀렉트 라인 및 워드 라인 사이에서 워드 라인에 인접한 반도체 기판을 노출시키는 제1 드레인 콘택홀과, 드레인 셀렉트 라인에 인접한 반도체 기판을 노출시키는 제2 드레인 콘택홀을 포함하는 절연막을 형성하는 단계와, 제1 드레인 콘택홀에 비해 제2 드레인 콘택홀을 통해 주입되는 불순물 이온의 깊이가 깊거나 농도가 높도록 제1 및 제2 드레인 콘택홀을 통해 반도체 기판에 상기 불순물 이온을 주입하는 단계를 포함한다.A method of forming a junction region of a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a gate including a drain select line, a source select line, and a plurality of word lines arranged side by side between the drain select line and the source select line. Forming a pattern on top of the semiconductor substrate, a first drain contact hole exposing the semiconductor substrate adjacent to the word line between the drain select line and the word line, and a second drain contact exposing the semiconductor substrate adjacent to the drain select line Forming an insulating film including a hole, and forming a semiconductor substrate through the first and second drain contact holes to have a deeper or higher concentration of impurity ions implanted through the second drain contact hole than the first drain contact hole. Implanting the impurity ions into the.
제1 및 제2 드레인 콘택홀을 통해 반도체 기판에 불순물 이온을 주입하는 단계는 제1 및 제2 드레인 콘택홀을 통해 반도체 기판에 불순물 이온을 동시에 주입하는 단계와, 제1 드레인 콘택홀을 차단하고 제2 드레인 콘택홀을 개구시키는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 포토레지스트 패턴을 마스크로 제2 드레인 콘택 홀을 통해 반도체 기판에 불순물 이온을 추가로 주입하는 단계를 포함한다.Implanting impurity ions into the semiconductor substrate through the first and second drain contact holes simultaneously implanting impurity ions into the semiconductor substrate through the first and second drain contact holes, blocking the first drain contact hole, and Forming a photoresist pattern opening the second drain contact hole; and further implanting impurity ions into the semiconductor substrate through the second drain contact hole using the photoresist pattern as a mask.
제1 및 제2 드레인 콘택홀을 통해 반도체 기판에 불순물 이온을 동시에 주입하는 단계는 불순물 이온을 1E13 내지 1E16(ion/㎠)의 도즈량으로 1 내지 20KeV 에너지로 주입하여 실시한다.Injecting impurity ions simultaneously into the semiconductor substrate through the first and second drain contact holes is performed by implanting impurity ions at a dose of 1E13 to 1E16 (ion / cm 2) at 1 to 20 KeV energy.
포토레지스트 패턴을 마스크로 제2 드레인 콘택홀을 통해 반도체 기판에 불순물 이온을 추가로 주입하는 단계는 불순물 이온을 1E13 내지 1E16(ion/㎠)의 도즈량으로 1 내지 30KeV 에너지로 주입하여 실시한다.The implantation of the impurity ions into the semiconductor substrate through the second drain contact hole using the photoresist pattern as a mask is performed by implanting the impurity ions at a dose of 1E13 to 1E16 (ion / cm 2) at 1 to 30 KeV energy.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 접합 영역 형성방법은 드레인 셀렉트 라인, 소스 셀렉트 라인 및, 드레인 셀렉트 라인과 소스 셀렉트 라인 사이에 나란하게 배열된 다수의 워드 라인을 포함하는 게이트 패턴을 반도체 기판의 상부에 형성하는 단계와, 드레인 셀렉트 라인 및 워드 라인 사이에서 워드 라인에 인접한 반도체 기판을 노출시키는 제1 드레인 콘택홀과, 드레인 셀렉트 라인에 인접한 반도체 기판을 노출시키는 제2 드레인 콘택홀을 포함하는 절연막을 형성하는 단계와, 제1 드레인 콘택홀과 제2 드레인 콘택홀을 통해 반도체 기판에 불순물 이온을 주입하는 단계, 및 제1 드레인 콘택홀에 주입된 불순물 이온보다 제2 드레인 콘택홀에 주입된 불순물 이온의 활성화도를 높이는 단계를 포함한다.A method of forming a junction region of a nonvolatile memory device according to a second exemplary embodiment of the present invention includes a gate pattern including a drain select line, a source select line, and a plurality of word lines arranged side by side between the drain select line and the source select line. Forming an upper portion of the semiconductor substrate, a first drain contact hole exposing the semiconductor substrate adjacent to the word line between the drain select line and the word line, and a second drain contact hole exposing the semiconductor substrate adjacent to the drain select line. Forming an insulating film including an insulating film, implanting impurity ions into the semiconductor substrate through the first drain contact hole and the second drain contact hole, and forming a second drain contact hole than the impurity ions injected into the first drain contact hole. Increasing the activation degree of the impurity ion implanted in the.
제1 드레인 콘택홀에 주입된 불순물 이온보다 제2 드레인 콘택홀에 주입된 불순물 이온의 활성화도를 높이는 단계는 제2 드레인 콘택홀을 통해 노출된 반도체 기판을 레이저 조사를 통해 열처리하여 실시한다.The activation of the impurity ions injected into the second drain contact hole rather than the impurity ions injected into the first drain contact hole may be performed by heat-treating the semiconductor substrate exposed through the second drain contact hole through laser irradiation.
레이저로 녹색 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. It is preferable to use a green laser as the laser.
레이저 조사로 실시되는 열처리는 200Å이내의 접합 영역을 타겟으로 실시한다.The heat treatment performed by laser irradiation targets the junction area within 200 microseconds of a target.
제1 드레인 콘택홀과 제2 드레인 콘택홀을 통해 반도체 기판에 불순물 이온을 주입하는 단계 이후, 제1 드레인 콘택홀에 주입된 불순물 이온보다 제2 드레인 콘택홀에 주입된 불순물 이온의 활성화도를 높이는 단계 이전, 제1 및 제2 드레인 콘택홀에 주입된 불순물 이온을 RTA 또는 퍼니스(furnace) 방식을 이용하여 활성화시키는 단계를 포함한다.After implanting the impurity ions into the semiconductor substrate through the first drain contact hole and the second drain contact hole, the activation degree of the impurity ions implanted in the second drain contact hole higher than the impurity ions implanted in the first drain contact hole Prior to the step, the impurity ions implanted into the first and second drain contact holes are activated using an RTA or furnace method.
불순물 이온을 RTA 또는 퍼니스(furnace) 방식을 이용하여 활성화시키는 단계는 800℃ 내지 1000℃의 온도에서 실시된다.The step of activating the impurity ions using the RTA or furnace method is carried out at a temperature of 800 ℃ to 1000 ℃.
불순물 이온을 RTA 또는 퍼니스(furnace) 방식을 이용하여 활성화시키는 단계는 N2분위기에서 150℃/sec의 램프-업 비율로 60초 이내에 실시한다.The step of activating impurity ions using an RTA or furnace method is carried out within 60 seconds at a ramp-up rate of 150 ° C./sec in N 2 atmosphere.
제1 드레인 콘택홀과 제2 드레인 콘택홀을 통해 반도체 기판에 불순물 이온을 주입하는 단계는 불순물 이온을 1E13 내지 1E16(ion/㎠)의 도즈량으로 1 내지 20KeV 에너지로 주입하여 실시한다.Injecting the impurity ions into the semiconductor substrate through the first drain contact hole and the second drain contact hole is performed by implanting the impurity ions with 1 to 20 KeV energy at a dose of 1E13 to 1E16 (ion / cm 2).
제1 및 제2 실시 예에서, 불순물 이온은 인 또는 비소를 포함하는 n형 불순물 이온이다.In the first and second embodiments, the impurity ions are n-type impurity ions containing phosphorus or arsenic.
제1 및 제2 실시 예에서, 제1 및 제2 드레인 콘택홀을 포함하는 절연막을 형성하는 단계는 게이트 패턴을 포함하는 반도체 기판의 상부에 제1 절연막을 형성하는 단계와, 제1 절연막의 상부에 제2 절연막을 형성하는 단계와, 반도체 기판이 노 출되도록 제1 및 제2 절연막을 식각하는 단계를 포함한다.In the first and second embodiments, forming the insulating film including the first and second drain contact holes may include forming the first insulating film on the semiconductor substrate including the gate pattern, and forming the insulating film on the first insulating film. Forming a second insulating film and etching the first and second insulating films to expose the semiconductor substrate.
제1 절연막을 형성하는 단계 이 후, 제2 절연막을 형성하는 단계 이전, 소스 셀렉트 라인 및 워드 라인 사이에서 워드 라인에 나란하게 반도체 기판을 노출시키도록 제1 절연막을 식각하여 소스 콘택홀을 형성하는 단계와, 소스 콘택홀을 통해 반도체 기판에 소스 영역을 형성하는 단계를 포함한다.Forming a source contact hole by etching the first insulating film to expose the semiconductor substrate in parallel to the word line between the source select line and the word line after the forming of the first insulating film; And forming a source region in the semiconductor substrate through the source contact hole.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 반도체 소자의 접합 영역은 드레인 셀렉트 라인, 소스 셀렉트 라인 및, 드레인 셀렉트 라인과 소스 셀렉트 라인 사이에 나란하게 배열된 다수의 워드 라인이 형성된 상부를 포함하는 반도체 기판과, 드레인 셀렉트 라인 및 워드 라인 사이에서 워드 라인에 인접한 반도체 기판 내에 불순물 이온을 주입하여 형성된 제1 드레인 영역과, 드레인 셀렉트 라인 및 워드 라인 사이에서 반도체 기판 내에 제1 드레인 영역 보다 깊은 깊이 또는 높은 농도로 불순물 이온을 주입하여 형성된 제2 드레인 영역을 포함한다.The junction region of the semiconductor device according to the first exemplary embodiment of the present invention may include a semiconductor substrate including a drain select line, a source select line, and an upper portion formed with a plurality of word lines arranged side by side between the drain select line and the source select line; And a first drain region formed by implanting impurity ions into the semiconductor substrate adjacent to the word line between the drain select line and the word line, and having a depth or a higher depth than the first drain region in the semiconductor substrate between the drain select line and the word line. And a second drain region formed by implanting impurity ions.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 접합영역은 드레인 셀렉트 라인, 소스 셀렉트 라인 및, 드레인 셀렉트 라인과 소스 셀렉트 라인 사이에 나란하게 배열된 다수의 워드 라인이 형성된 상부를 포함하는 반도체 기판과, 드레인 셀렉트 라인 및 워드 라인 사이에서 워드 라인에 인접한 반도체 기판 내에 불순물 이온을 주입하여 형성된 제1 드레인 영역과, 드레인 셀렉트 라인 및 워드 라인 사이에서 반도체 기판 내에 불순물 이온을 주입하여 형성되며, 불순물 이온의 활성화도가 제1 드레인 영역에 비해 높은 제2 드레인 영역을 포함한다.A junction region of a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention includes a semiconductor device including a drain select line, a source select line, and an upper portion formed with a plurality of word lines arranged side by side between the drain select line and the source select line. A first drain region formed by implanting impurity ions into the semiconductor substrate adjacent to the word line between the substrate, the drain select line and the word line, and formed by implanting impurity ions into the semiconductor substrate between the drain select line and the word line, The second drain region includes a higher degree of activation of ions compared to the first drain region.
제1 및 제2 실시 예에서 접합 영역은 소스 셀렉트 라인 및 워드 라인 사이에 서 워드 라인에 나란하게 반도체 기판내에 형성된 소스 영역을 포함한다.In the first and second embodiments, the junction region includes a source region formed in the semiconductor substrate parallel to the word line between the source select line and the word line.
본 발명에서는 지그재그로 배열된 드레인 콘택 플러그들에 연결된 접합 영역들을 비대칭적으로 형성함으로써 스트링 구조들마다 드레인 콘택 플러그와 소스 콘택 플러그 사이의 거리가 차이가 나더라도 각각의 스트링 구조로부터 비트 라인에 흐르는 전류의 균일도를 개선할 수 있다. 또한 본 발명에서는 소스 콘택 플러그에 더 인접한 드레인 콘택 플러그의 누설 전류 증가 특성을 극복할 수 있다.According to the present invention, asymmetrical formation of junction regions connected to zigzag drain contact plugs allows currents flowing from the respective string structures to the bit lines even if the distance between the drain contact plug and the source contact plug differs for each string structure. The uniformity of can be improved. In addition, the present invention can overcome the leakage current increase characteristic of the drain contact plug closer to the source contact plug.
이와 같이 본 발명에서는 드레인 콘택 플러그들을 지그재그로 형성하여 드레인 콘택 플러그들이 형성될 영역을 정의하는 드레인 콘택홀들의 형성 공정 마진을 확보할 수 있다. 그리고, 본 발명에서는 드레인 콘택홀들의 형성 공정 마진을 확보할 수 있음과 더불어 스트링 구조로부터 비트 라인에 흐르는 전류의 균일도를 개선할 수 있으므로 불휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 개선할 수 있다.As described above, in the present invention, the drain contact plugs may be zigzag to secure a process margin for forming the drain contact holes that define the region in which the drain contact plugs are to be formed. In addition, in the present invention, it is possible to secure the margin of the process of forming the drain contact holes and to improve the uniformity of the current flowing through the bit line from the string structure, thereby improving the reliability of the nonvolatile memory device.
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, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공 되는 것이다.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 can be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information.
도 3은 본 발명에 따른 불휘발성 메모리 소자의 메모리 셀 어레이의 일부를 개략적으로 나타내는 레이아웃도이다. 3 is a layout diagram schematically illustrating a portion of a memory cell array of a nonvolatile memory device according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 불휘발성 메모리 소자의 메모리 셀 어레이는 나란하게 형성된 드레인 셀렉트 라인(DSL), 워드 라인(WL)들 및 소스 셀렉트 라인(SSL)을 포함하고, 워드 라인(WL)과 교차하여 형성된 비트 라인(BL)들을 포함한다. 드레인 셀렉트 라인(DSL), 워드 라인(WL)들 및 소스 셀렉트 라인(SSL)은 교대로 배열되며 나란하게 형성된 활성 영역(A) 및 소자 분리 영역(B)의 상부에 활성 영역(A) 및 소자 분리 영역(B)과 교차하여 형성된다.Referring to FIG. 3, a memory cell array of a nonvolatile memory device according to the present invention includes a drain select line DSL, word lines WL, and a source select line SSL formed side by side, and a word line WL. ) And bit lines BL formed to intersect with each other. The drain select line DSL, the word lines WL, and the source select line SSL are alternately arranged, and the active region A and the element are formed on the active region A and the device isolation region B, which are formed side by side. It is formed to intersect the separation region (B).
소자 분리 영역(B)은 절연물로 형성된 소자 분리막이 형성되는 영역이며, 활성 영역(A)은 소자 분리 영역(B)에 형성된 소자 분리막에 의하여 분리되는 영역이다.The device isolation region B is a region where the device isolation layer formed of an insulator is formed, and the active region A is a region separated by the device isolation layer formed in the device isolation region B. FIG.
워드 라인(WL)들은 메모리 셀들의 게이트들이 연결되어 형성된 것으로서, 드레인 셀렉트 라인(DSL) 및 소스 셀렉트 라인(SSL) 사이에 다수 형성된다. 그리고 드레인 셀렉트 라인(DSL)은 드레인 셀렉트 트랜지스터의 게이트들이 연결되어 형성된 것이며, 소스 셀렉트 라인(SSL)은 소스 셀렉트 트랜지스터의 게이트들이 연결되어 형성된 것이다.The word lines WL are formed by connecting the gates of the memory cells, and a plurality of word lines WL are formed between the drain select line DSL and the source select line SSL. The drain select line DSL is formed by connecting gates of the drain select transistor, and the source select line SSL is formed by connecting gates of the source select transistor.
비트 라인(BL)들은 서로 교대로 배열된 다수의 제1 비트 라인(BL1) 및 제2 비트 라인(BL2)을 포함한다.The bit lines BL include a plurality of first bit lines BL1 and second bit lines BL2 arranged alternately with each other.
하나의 활성 영역(A) 상에서 드레인 셀렉트 트랜지스터와 소스 셀렉트 트랜 지스터 사이에 형성된 다수의 메모리 셀들은 활성 영역(A)에 형성된 접합 영역을 사이에 두고 직렬로 연결되어 하나의 스트링 구조(ST)를 구성한다.A plurality of memory cells formed between the drain select transistor and the source select transistor on one active region A are connected in series with a junction region formed in the active region A interposed therebetween to form one string structure ST. do.
스트링 구조(ST)는 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 워드 라인(WL) 사이에 형성된 제1 드레인 콘택 플러그(126a)를 통해 제1 비트 라인(BLa)에 접속되거나, 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 워드 라인(WL) 사이에 형성된 제2 드레인 콘택 플러그(126a)를 통해 제2 비트 라인(BLb)에 접속된다. 즉, 제1 및 제2 드레인 콘택 플러그(126a, 126b)를 포함하는 드레인 콘택 플러그(126)는 스트링 구조(ST)와 비트 라인(BL)을 접속시키는 역할을 한다. The string structure ST is connected to the first bit line BLa through the first
이와 같은 제1 및 제2 드레인 콘택 플러그(126a, 126b)는 각각 드레인 콘택홀 내부에 형성되는데, 드레인 콘택홀들 간의 간격을 넓게 확보하여 드레인 콘택홀 형성 공정시 공정 마진을 확보하기 위해 지그재그로 배열된다. 즉, 제1 및 제2 드레인 콘택 플러그(126a, 126b)는 교대로 배열되되, 일렬로 배열되지 않고 서로 다른 열로 배열된다. The first and second drain contact plugs 126a and 126b are formed inside the drain contact holes, respectively, and are arranged in a zigzag to secure a process margin during the drain contact hole forming process by widening the gap between the drain contact holes. do. That is, the first and second drain contact plugs 126a and 126b are alternately arranged, not arranged in a row, but arranged in different rows.
또한 스트링 구조(ST)들은 소스 셀렉트 라인(SSL)과 워드 라인(WL) 사이에 라인 형태의 바-타입(bar-type)으로 소스 셀렉트 라인(SSL)과 나란하게 형성된 소스 콘택 플러그(122)를 통해 도면에 도시되지 않은 공통 소스 라인에 공통으로 접속된다.In addition, the string structures ST may include a
한편, 스트링 구조(ST) 내에서 드레인 셀렉트 트랜지스터와 소스 셀렉트 트랜지스터 사이에 형성된 다수의 메모리 셀들을 연결시키며 반도체 기판의 활성 영역(A)에 형성된 접합 영역은 소스 영역(116s), 드레인 영역(116d) 및 셀 접합 영 역(116c)을 포함한다. 소스 영역(116s)은 소스 콘택 플러그(122)에 연결되며, 소스 셀렉트 라인(SSL)과 워드 라인(WL) 사이의 활성 영역(A)에 형성되는 것이다. 드레인 영역(116d)은 제1 드레인 콘택 플러그(126a)에 연결된 제1 드레인 영역(116d1)과 제2 드레인 콘택 플러그(126b)에 연결된 제2 드레인 영역(116d2)을 포함하며, 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 워드 라인(WL) 사이의 활성 영역(A)에 형성되는 것이다. 셀 접합 영역(116c)은 워드 라인(WL)들 사이의 활성 영역(A)에 형성되는 것이다.Meanwhile, a plurality of memory cells formed between the drain select transistor and the source select transistor in the string structure ST are connected to each other, and the junction region formed in the active region A of the semiconductor substrate is the
이와 같이 제1 및 제2 드레인 콘택 플러그(126a, 126b)들을 지그재그로 배열하는 경우, 제1 드레인 콘택 플러그(126a)와 소스 콘택 플러그(122) 사이의 거리가 제2 드레인 콘택 플러그(126b)와 소스 콘택 플러그(122) 사이의 거리와 다르게 형성된다. 이 경우, 본 발명에서는 이하의 실시 예들에서 소자의 구동 시 스트링 구조(ST)들의 접합 영역에서 저항이 일정해지도록 하기 위한 접합 영역 형성 방법을 제공한다.When the first and second drain contact plugs 126a and 126b are arranged in a zigzag as described above, the distance between the first
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 접합 영역 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 특히, 도 4a 내지 도 4e는 도 3에 도시된 선"I-I'" 및 선"Ⅱ-Ⅱ'" 방향에 따른 단면도들이다. 4A through 4E are cross-sectional views illustrating a method of forming a junction region of a nonvolatile memory device according to a first embodiment of the present invention. In particular, FIGS. 4A to 4E are cross-sectional views taken along lines "I-I '" and lines "II-II'" shown in FIG.
도 4a를 참조하면, 벌크 구조(예를 들어 n웰 및 p웰 중 적어도 어느 하나)가 형성되고 문턱 전압 조절을 위한 이온이 주입된 반도체 기판(102)의 상부에 터널 절연막(104)을 형성하고, 터널 절연막(104)의 상부에 게이트 패턴(G)들을 형성한다.Referring to FIG. 4A, a
터널 절연막(104)은 산화막으로 형성되며, 산화 공정을 통해 형성될 수 있다.The
게이트 패턴(G)은 전하 저장막(104), 유전체막(108), 및 컨트롤 게이트막(110)이 적층된 구조로 형성된다. 또한 게이트 패턴(G)의 최상층에는 게이트 패턴(G)을 형성하기 위한 식각 공정시 식각 베리어로 이용된 게이트 하드 마스크 패턴(112)이 잔여할 수 있다. 이러한 게이트 패턴(G)들의 컨트롤 게이트(110)들이 연결되어 소스 셀렉트 라인(SSL), 드레인 셀렉트 라인(DSL) 및 워드 라인(WL)이 된다.The gate pattern G is formed in a structure in which the
이하, 상술한 게이트 패턴(G)의 형성 공정의 일례를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an example of the formation process of the above-mentioned gate pattern G is demonstrated concretely.
먼저, 게이트 패턴(G)을 형성하기 위해 터널 절연막(104) 상에 전하 저장막(106)을 형성한다. 전하 저장막(106)은 전하를 저장하거나 방출하는 막으로써 폴리 실리콘을 이용하여 형성할 수 있다.First, in order to form the gate pattern G, the
그리고, 반도체 기판(102)의 소자 분리 영역(도 3의 B) 상부에 형성된 전하 저장막(106)과 터널 절연막(104)을 식각하고 소자 분리 영역의 반도체 기판(102)을 식각하여 트렌치(미도시)를 형성한다. 그리고 트렌치(도시하지 않음)에 절연물질을 형성하여 활성 영역(도 3의 A)을 한정하는 소자 분리막(미도시)을 형성한다. Then, the
이후에, 소자 분리막을 포함하는 전하 저장막(106) 상에 유전체막(108)을 형성한다. 유전체막(108)은 전하 저장막(106)과 컨트롤 게이트용 도전막(110)을 절연시키는 막으로서 산화막, 질화막 및 산화막의 적층 구조인 ONO(Oxide/Nitride/Oxide) 구조로 형성할 수 있다. 이러한 유전체막(108)은 드레 인 셀렉트 라인(DSL) 및 소스 셀렉트 라인(SSL)이 형성될 영역에서 폴리 실리콘막으로 형성된 전하 저장막(106)을 노출시키는 게이트 콘택홀을 포함할 수 있다. 이러한 게이트 콘택홀을 통해 컨트롤 게이트막(110)과 폴리 실리콘막으로 형성된 전하 저장막(106)을 전기적으로 연결할 수 있다.Thereafter, the
이어서 유전체막(108) 상에 컨트롤 게이트막(110)을 형성한다. 컨트롤 게이트막(110)은 폴리 실리콘막을 이용한 단일막 구조로 형성하거나, 저항 개선을 위해 폴리 실리콘막 및 금속막의 적층막 구조로 형성할 수 있다. 컨트롤 게이트막(110) 상에는 게이트 패터닝 공정시 사용되는 하드 마스크 패턴(112)을 형성한다. 하드 마스크 패턴(112)은 노광 및 현상 공정을 포함하는 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성된 포토레지스트 패턴(미도시)을 이용하여 패터닝된다. 이 후, 하드 마스크 패턴(112)을 식각 베리어로 이용한 식각 공정으로 컨트롤 게이트막(110), 유전체막(108) 및 전하 저장막(106)을 식각하여 게이트 패턴(G)들을 형성한다. 이후에, 잔류하는 포토 레지스트 패턴을 제거한다.Subsequently, the
도 4b를 참조하면, 소스 셀렉트 라인(SSL), 드레인 셀렉트 라인(DSL), 및 워드 라인(WL)들을 마스크로 이용한 이온 주입 공정으로 반도체 기판(102)에 셀 접합 영역(116c) 및 제1 예비 접합 영역(114a)을 형성한다. 셀 접합 영역(116c) 및 제1 예비 접합 영역(114a)을 형성하기 위한 이온 주입 공정은 n형 불순물 이온을 이용하여 실시할 수 있다.Referring to FIG. 4B, the
셀 접합 영역(116c)은 워드 라인(WL)들 사이의 반도체 기판(102)에 형성되며, 제1 예비 접합 영역(114a)은 소스 셀렉트 라인(SSL)과 워드 라인(WL)사이와, 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 워드 라인(WL) 사이에 형성된다.The
도 4c를 참조하면, 드레인 셀렉트 라인(DSL), 소스 셀렉트 라인(SSL) 및 워드 라인(WL)을 포함하는 반도체 기판(102)의 표면에 스페이서막을 형성한 후, 에치백(etch-back) 공정 등으로 스페이서막을 식각하여 스페이서막이 게이트 패턴(G)의 측벽에만 잔류하도록 한다. 이로써 게이트 패턴(G)의 측벽에 스페이서(118)가 형성된다.Referring to FIG. 4C, an spacer layer is formed on a surface of a
이어서, 드레인 셀렉트 라인(DSL), 소스 셀렉트 라인(SSL) 및 워드 라인(WL)을 포함하는 반도체 기판(102) 상에 제1 절연막(120)을 형성하고, 제1 절연막(120)을 식각하여 소스 셀렉트 라인(SSL)과 워드 라인(WL) 사이의 반도체 기판(102)을 노출시키는 소스 콘택홀(SCT)을 형성한다. 소스 콘택홀(SCT)은 소스 셀렉트 라인(SSL)과 워드 라인(WL) 사이에서 소스 셀렉트 라인(SSL) 및 워드 라인(WL)에 나란하게 라인 형태로 형성되어, 반도체 기판(102)의 활성 영역(도 3의 A) 뿐 아니라 소자 분리 영역(도 3의 B)을 노출시키도록 형성될 수 있다.Subsequently, the first insulating
이 후, 소스 콘택홀(SCT)을 통해 노출된 반도체 기판(102)의 제1 예비 접합 영역에 n형 불순물 이온을 주입한 후, 주입된 이온을 활성화시키기 위한 급속 열처리 공정(RTP : Rapid Temperature Process)을 실시한다. 이로써 소스 셀렉트 라인(SSL)과 워드 라인(WL) 사이의 반도체 기판(102)에는 소스 영역(116S)이 형성된다. 이 후, 소스 콘택홀(SCT) 내부를 도전물질로 채워서 소스 영역(116S)에 연결된 소스 콘택 플러그(122)를 형성한다.Thereafter, after implanting n-type impurity ions into the first preliminary junction region of the
이어서, 소스 콘택 플러그(122)를 포함하는 제1 절연막(120) 상에 제2 절연 막(124)을 형성한다. 그리고 제2 절연막(124)과 제1 절연막(120)을 식각하여 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 워드 라인(WL) 사이의 반도체 기판(102)을 노출시키는 제1 및 제2 드레인 콘택홀(DCT1, DCT2)을 형성한다. 제1 드레인 콘택홀(DCT1)은 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 워드 라인(WL) 중 워드 라인(WL)에 더 인접하게 형성되고, 제2 드레인 콘택홀(DST2)은 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 워드 라인(WL) 중 드레인 셀렉트 라인(DSL)에 더 인접하게 형성된다. 이와 같이 서로 이웃하는 제1 및 제2 드레인 콘택홀(DST1, DST2)을 일렬로 형성하지 않고 지그재그로 형성함으로써 인접한 드레인 콘택홀(DST1, DST2)들 간의 간격을 확보하여 식각 공정 마진을 확보할 수 있다. Subsequently, a second
이 후, 제1 및 제2 드레인 콘택홀(DST1, DST2)을 통해 노출된 반도체 기판(102)의 제1 예비 접합 영역에 비소(As) 또는 인(P)과 같은 n형 불순물 이온을 주입한다. 이 때, 불순물 이온은 1E13 내지 1E16(ion/㎠)의 도즈량으로 주입되며, 이온 주입 에너지는 1 내지 20KeV로 사용할 수 있다. 이 후, 제1 예비 접합 영역에 주입된 이온을 활성화시키기 위한 급속 열처리 공정(RTP : Rapid Temperature Process)을 실시한다. 이로써 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 워드 라인(WL) 사이의 반도체 기판(102)에는 제1 드레인 영역(116d1) 및 제2 예비 접합 영역(114b)이 형성된다. 제1 드레인 영역(116d1)은 제1 드레인 콘택홀(DST1) 하부의 반도체 기판(102)에 형성되며, 제2 예비 접합 영역(114b)은 제2 드레인 콘택홀(DST2) 하부의 반도체 기판(102)에 형성된다.Thereafter, n-type impurity ions such as arsenic (As) or phosphorus (P) are implanted into the first preliminary junction region of the
도 4d를 참조하면, 제1 드레인 콘택홀(DST1)을 통해 노출된 제1 드레인 영 역(116d1)을 차단하고, 제2 드레인 콘택홀(DST1)을 통해 노출된 반도체 기판(102)을 개구시키는 포토레지스트 패턴(PR)을 형성한다.Referring to FIG. 4D, the first drain region 116d1 may be blocked through the first drain contact hole DST1 and the
이 후, 포토레지스트 패턴(PR)을 이온 주입 마스크로 사용하여 제2 드레인 콘택홀(DST2)을 통해 노출된 반도체 기판(102)의 제2 예비 접합 영역에 비소(As) 또는 인(P)과 같은 n형 불순물 이온을 주입한다. 이 때, 불순물 이온은 1E13 내지 1E16(ion/㎠)의 도즈량으로 주입되며, 이온 주입 에너지는 1 내지 30KeV로 사용할 수 있다. 이 후, 제2 예비 접합 영역에 주입된 이온을 활성화시키기 위한 급속 열처리 공정(RTP : Rapid Temperature Process)을 실시한다. 이로써 제2 예비 접합 영역은 제2 드레인 영역(116d2)이 된다. 제2 드레인 영역(116d2)에는 제1 드레인 영역(116d1)에 비해 추가로 이온이 주입되며, 이온 주입 에너지를 높여서 불순물 이온을 주입할 수 있으므로, 제2 드레인 영역(116d2)은 제1 드레인 영역(116d1)보다 깊고 불순물 이온의 농도가 높다.Subsequently, arsenic (As) or phosphorus (P) and phosphorus (P) are formed in the second preliminary junction region of the
도 4e를 참조하면, 포토레지스트 패턴(도 4d의 PR)을 제거하고 제1 및 제2 드레인 콘택홀(DST1, DST2) 내부를 도전물질로 채워서 제1 드레인 콘택홀(DST1) 내부에 제1 드레인 콘택 플러그(126a)를 형성하고, 제2 드레인 콘택홀(DST2) 내부에 제2 드레인 콘택 플러그(126b)를 형성한다. Referring to FIG. 4E, a first drain is formed in the first drain contact hole DST1 by removing the photoresist pattern (PR of FIG. 4D) and filling the first and second drain contact holes DST1 and DST2 with a conductive material. The
이후에, 제2 절연막(124) 상에 제1 및 제2 드레인 콘택 플러그(126a, 126b)에 각각 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 비트 라인(BLa, BLb)을 형성한다.Thereafter, first and second bit lines BLa and BLb are formed on the second insulating
한편, 본 발명의 제1 실시 예에서 접합 영역을 형성하기 위한 불순물 이온 주입 공정들을 게이트 패턴(G)의 측벽에 의해 불순물 이온의 주입이 차단되는 쉐도 잉 효과(shadowing effect)를 피하기 위해 반도체 기판(102)에 대해 수직한 제로-틸트의 주입(zero-tilted implant) 공정으로 실시되는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the first embodiment of the present invention, the impurity ion implantation processes for forming the junction region are performed in order to avoid the shadowing effect in which the implantation of the impurity ions is blocked by the sidewall of the gate pattern G. It is preferably carried out in a zero-tilted implant process perpendicular to 102.
상술한 바와 같이 본 발명의 제1 실시 예에서는 소스 콘택 플러그(SCT)까지의 거리가 상대적으로 먼 제2 드레인 영역(116d2)에 추가로 이온을 주입하여 제1 드레인 영역(116d1)보다 불순물 이온의 함량을 높이거나 깊게 형성함으로써 거리 증가에 따른 저항 증가를 보상할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 실시 예에서는 제1 및 제2 드레인 콘택 플러그(126a, 126b)와 소스 콘택 플러그(122) 사이의 거리가 차이에 따른 저항 증가를 보상할 수 있으므로 소스 콘택 플러그(122)에 더 인접한 제1 드레인 콘택 플러그(126a)의 누설 전류 증가 특성을 극복할 수 있다. 그리고, 본 발명의 제2 실시 예에서는 제1 및 제2 드레인 콘택 플러그(126a, 126b)와 소스 콘택 플러그(122) 사이의 거리가 차이에 따른 저항 증가를 보상할 수 있으므로 제1 및 제2 드레인 콘택 플러그(126a, 126b)에 각각 접속된 제1 및 제2 비트 라인(BLa, BLb)에 흐르는 전류의 균일도를 개선할 수 있다.As described above, in the first embodiment of the present invention, ions are additionally implanted into the second drain region 116d2 where the distance to the source contact plug SCT is relatively far, so that the impurity ions may be removed from the first drain region 116d1. By increasing or increasing the content, it is possible to compensate for the increase in resistance with increasing distance. In addition, in the first embodiment of the present invention, since the distance between the first and second drain contact plugs 126a and 126b and the
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 접합 영역 형성방법을 설명하기 위한 단면도들다.5A through 5C are cross-sectional views illustrating a method of forming a junction region in a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention.
도 5a를 참조하면, 도 4a에서 상술한 바와 동일한 방법으로 반도체 기판(202)의 상부에 터널 절연막(204)을 형성하고, 터널 절연막(204)의 상부에 드레인 셀렉트 라인(DSL), 워드 라인(WL), 및 소스 셀렉트 라인(SSL)을 포함하는 게이트 패턴(G)들을 형성한다.Referring to FIG. 5A, the
이 후, 도 4b에서 상술한 바와 동일한 방법으로 반도체 기판(102)에 셀 접합 영역(216c) 및 제1 예비 접합 영역(미도시)을 형성한다. 이 후, 도 4c에서 상술한 바와 동일한 방법으로 제1 절연막(220)에 소스 콘택홀(SCT)을 형성하고, 소스 콘택홀(SCT)을 통해 소스 영역(216s)을 형성한 후, 소스 콘택홀(SCT) 내부에 소스 영역(216s)에 연결된 소스 콘택 플러그(222)를 형성한다. 이 후, 도 4c에서 상술한 바와 동일한 방법으로 제2 절연막(224)에 제1 및 제2 드레인 콘택홀(DCT1, DCT2)을 형성하고, 제1 드레인 콘택홀(DST1) 하부의 반도체 기판(202)에 제1 드레인 영역(116d1)을 형성하고, 제2 드레인 콘택홀(DST2) 하부의 반도체 기판(202)에 제2 예비 접합 영역(214b)을 형성한다.Thereafter, the
한편, 제1 드레인 영역(216d1) 및 제2 예비 접합 영역(도 5a의 214b) 형성을 형성하는 단계에서 제1 예비 접합 영역에 주입된 이온을 활성화시키기 위한 급속 열처리 공정(RTP : Rapid Temperature Process)이 실시된다. 본 발명의 제2 실시 예에서는 제1 드레인 영역(216d1) 및 제2 예비 접합 영역(도 5a의 214b)의 이온을 동일하게 활성화시키기 위해 800℃ 내지 1000℃의 온도에서 0초 초과 60초 이하의 시간 동안 150℃/sec 이하의 램프 업비(ramp-up ratio)로 N2가 주입된 분위기에서 제1 예비 접합 영역을 열처리하는 것이 바람직하다. 1000℃이하의 온도에서 이온들의 활성화 비율은 40% 이내로 비교적 낮다.Meanwhile, a rapid thermal process (RTP) for activating ions implanted into the first preliminary junction region in the step of forming the first drain region 216d1 and the second preliminary junction region (214b in FIG. 5A). This is carried out. In the second embodiment of the present invention, in order to equally activate the ions of the first drain region 216d1 and the second
도 5b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에서는 제1 드레인 영역(216d1) 및 제2 예비 접합 영역(도 5a의 214b) 형성 후, 제2 예비 접합 영역에 주입된 불순물 이온의 활성화비율(Activated Ratio)을 제1 드레인 영역(216d1)보다 높인다. 이 로써 제1 드레인 영역(216d1)보다 이온의 활성화 비율이 높은 제2 드레인 영역(216d2)이 형성된다.Referring to FIG. 5B, in the second embodiment of the present invention, after forming the first drain region 216d1 and the second
제2 예비 접합 영역만을 선택적으로 활성화시켜서 제2 드레인 영역(216d)을 형성하기 위해서 레이저를 조사하여 열처리 공정을 실시하는 것이 바람직하다. 레이저는 직진성이 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 짧은 시간에 고온을 발생시킬 수 있으므로 제2 예비 접합 영역을 선택적으로 짧은 공정 시간 내에 활성화시킬 수 있으며 포토레지스트 패턴과 같은 별도의 마스크 공정을 삭제할 수 있다. 본 발명의 제2 실시 예에서는 제1 드레인 영역(216d1)에 비해 제2 드레인 영역(216d2)에서 활성화된 이온의 양이 더 커지도록 하기 위해 녹색 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. 또한 레이저 조사로 실시되는 열처리는 1초 이내의 짧은 시간 동안 200Å이내의 접합 영역을 타겟으로 실시된다.In order to selectively activate only the second preliminary junction region to form the second drain region 216d, it is preferable to perform a heat treatment process by irradiating a laser. The laser is straight and can generate a high temperature in a short time, as shown in FIG. 6, thus enabling the second preliminary junction region to be selectively activated within a short process time and eliminating a separate mask process such as a photoresist pattern. have. In the second embodiment of the present invention, it is preferable to use a green laser to increase the amount of activated ions in the second drain region 216d2 as compared with the first drain region 216d1. In addition, the heat treatment performed by laser irradiation is performed to target the bonding area within 200 mW for a short time within 1 second.
도 5c를 참조하면, 제1 및 제2 드레인 영역(216d1, 216d2) 형성 후, 제1 및 제2 드레인 콘택홀(DST1, DST2) 내부를 도전물질로 채워서 제1 드레인 콘택홀(DST1) 내부에 제1 드레인 콘택 플러그(226a)를 형성하고, 제2 드레인 콘택홀(DST2) 내부에 제2 드레인 콘택 플러그(226b)를 형성한다. Referring to FIG. 5C, after the first and second drain regions 216d1 and 216d2 are formed, the first and second drain contact holes DST1 and DST2 are filled with a conductive material to form the first drain contact holes DST1. The first
이후에, 제2 절연막(124) 상에 제1 및 제2 드레인 콘택 플러그(226a, 226b)에 각각 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 비트 라인(BLa, BLb)을 형성한다.Thereafter, first and second bit lines BLa and BLb are formed on the second insulating
한편, 본 발명의 제2 실시 예에서 접합 영역을 형성하기 위한 불순물 이온 주입 공정들을 게이트 패턴(G)의 측벽에 의해 불순물 이온의 주입이 차단되는 쉐도잉 효과(shadowing effect)를 피하기 위해 반도체 기판(202)에 대해 수직한 제로- 틸트의 주입(zero-tilted implant) 공정으로 실시되는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the second embodiment of the present invention, impurity ion implantation processes for forming the junction region are performed in order to avoid a shadowing effect in which the implantation of impurity ions is blocked by the sidewall of the gate pattern G. It is preferably carried out in a zero-tilted implant process perpendicular to 202.
상술한 바와 같이 본 발명의 제2 실시 예에서는 소스 콘택 플러그(SCT)까지의 거리가 상대적으로 먼 제2 드레인 영역(216d2)의 이온의 활성도를 제1 드레인 영역(216d1)보다 높임으로써 거리 증가에 따른 저항 증가를 보상할 수 있다. 또한, 본 발명의 제2 실시 예에서는 제1 및 제2 드레인 콘택 플러그(226a, 226b)와 소스 콘택 플러그(222) 사이의 거리가 차이에 따른 저항 증가를 보상할 수 있으므로 소스 콘택 플러그(222)에 더 인접한 제1 드레인 콘택 플러그(226a)의 누설 전류 증가 특성을 극복할 수 있다. 그리고, 본 발명의 제2 실시 예에서는 제1 및 제2 드레인 콘택 플러그(226a, 226b)와 소스 콘택 플러그(222) 사이의 거리가 차이에 따른 저항 증가를 보상할 수 있으므로 제1 및 제2 드레인 콘택 플러그(226a, 226b)에 각각 접속된 제1 및 비트 라인(BLa, BLb)에 흐르는 전류의 균일도를 개선할 수 있다.As described above, in the second embodiment of the present invention, the distance to the source contact plug SCT is increased by increasing the activity of ions in the second drain region 216d2, which is relatively far, than the first drain region 216d1. This can compensate for the increase in resistance. In addition, in the second embodiment of the present invention, since the distance between the first and second drain contact plugs 226a and 226b and the
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention described above has been described in detail in a preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, the present invention will be understood by those skilled in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
도 1a 및 도 1b는 드레인 콘택홀들을 나타내는 사진들.1A and 1B are photographs showing drain contact holes.
도 2a 및 도 2b는 게이트에 인가되는 전압에 따라 비트 라인에 흐르는 전류의 양을 나타내는 그래프들.2A and 2B are graphs showing the amount of current flowing in a bit line according to a voltage applied to a gate.
도 3은 본 발명에 따른 불휘발성 메모리 소자의 메모리 셀 어레이의 일부를 개략적으로 나타내는 레이아웃도.3 is a layout diagram schematically showing a part of a memory cell array of a nonvolatile memory device according to the present invention;
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 접합 영역 형성방법을 설명하기 위한 단면도들.4A through 4E are cross-sectional views illustrating a method of forming a junction region in a nonvolatile memory device according to a first embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 접합 영역 형성방법을 설명하기 위한 단면도들.5A through 5C are cross-sectional views illustrating a method of forming a junction region in a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
WL : 워드 라인 DSL : 드레인 셀렉트 라인WL: word line DSL: drain select line
SSL : 소스 셀렉트 라인 SCT : 소스 콘택홀SSL: Source Select Line SCT: Source Contact Hole
222, 122 : 소스 콘택 플러그 116s : 소스 영역222, 122:
102, 202 : 반도체 기판 116c, 216c : 셀 접합 영역102 and 202:
116d1, 216d1 : 제1 드레인 영역 116d2, 216d2 : 제2 드레인 영역116d1 and 216d1: first drain region 116d2 and 216d2: second drain region
DST1 : 제1 드레인 콘택홀 DST2 : 제2 드레인 콘택홀DST1: first drain contact hole DST2: second drain contact hole
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20130056568A (en) * | 2011-11-22 | 2013-05-30 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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2009
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