KR20110000257A - Flash memory device and fabricating method, and operating method for the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A flash memory device, a fabricating method thereof, and an operating method thereof are provided to manufacture a gate having the width and the height being equivalent to the minimum width by forming a gate in self align manner. CONSTITUTION: A first polysilicon pattern(31) and a second polysilicon pattern(32) are formed on a semiconductor substrate(10). An ONO pattern(20) is formed between the first polysilicon pattern and the semiconductor substrate. A third oxide film pattern is formed between the second polysilicon pattern and the semiconductor substrate.

Description

플래시 메모리 소자, 제조 방법, 및 그 구동 방법{flash memory device and fabricating method, and operating method for the same}Flash memory device, manufacturing method, and driving method thereof {flash memory device and fabricating method, and operating method for the same}

실시예는 플래시 메모리 소자, 제조 방법 및 그 구동 방법에 관한 것이다.Embodiments relate to a flash memory device, a manufacturing method and a driving method thereof.

일반적으로 비휘발성(non volatile) 메모리는 전원이 중단되어도 저장된 데이터가 손실되지 않는 장점을 가지고 있어 PC 바이어스(Bios)용, 셋탑박스(SettopBox), 프린터(printer) 및 네트워크 서버(network server) 등의 데이터 저장용으로 많이 사용되고 있으며 최근에는 디지털 카메라와 휴대폰 등에서도 많이 이용되고 있는 실정이다.In general, non-volatile memory has the advantage that the stored data is not lost even when the power is interrupted, such as for PC bias, SettopBox, printer, and network server. It is widely used for data storage, and recently, it is widely used in digital cameras and mobile phones.

이러한 비휘발성 메모리 중에서도 전기적으로 메모리 셀의 데이터를 일괄적으로 또는 섹터(sector) 단위로 소거하는 기능을 가지고 있는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)형 플래시 메모리 소자는 프로그램시 드레인 측에 채널 열 전자(channel hot electron)를 형성시켜 전자를 플로팅 게이트(floating gate)에 축적함으로써 셀 트랜지스터의 문턱 전압을 증가시킨다.Among such nonvolatile memories, an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM) type flash memory device, which has a function of electrically erasing data of memory cells in a batch or sector unit, has a channel array at the drain side during programming. The threshold voltage of the cell transistor is increased by forming channel hot electrons to accumulate electrons in a floating gate.

반면에, 플래시 메모리 소자의 소거 동작은 소오스/기판과 플로팅 게이트간의 고전압을 발생시켜 플로팅 게이트에 축적된 전자를 방출함으로써 셀 트랜지스터 의 문턱전압을 낮춘다.On the other hand, the erase operation of the flash memory device generates a high voltage between the source / substrate and the floating gate to release electrons accumulated in the floating gate, thereby lowering the threshold voltage of the cell transistor.

종래 플래시 메모리 소자는 게이트를 형성하기 위하여 두번의 폴리 공정을 사용하여 공정이 복잡하고 수율이 떨어지는 문제가 있었다.Conventional flash memory devices have a problem that the process is complicated and yield is low by using two poly processes to form a gate.

실시예는 공정 수를 저감하는 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.The embodiment provides a flash memory device for reducing the number of processes and a method of manufacturing the same.

실시예는 한번의 폴리 공정으로 게이트를 형성할 수 있는 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.The embodiment provides a memory device capable of forming a gate in one poly process and a method of manufacturing the same.

실시예는 셀프 얼라인(self align)방식으로 게이트를 형성할 수 있는 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.The embodiment provides a flash memory device capable of forming a gate in a self align method and a method of manufacturing the same.

실시예는 게이트의 폭 및 높이를 최소한의 선폭으로 용이하게 제조할 수 있어 성능이 향상된 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.The embodiment provides a flash memory device capable of easily manufacturing a width and a height of a gate with a minimum line width, thereby improving performance, and a method of manufacturing the same.

실시예는 메모리 게이트와 셀렉트 게이트를 서로 이격하여 형성함으로써 각각의 구동이 용이한 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.The embodiment provides a flash memory device and a method of manufacturing the same, which are easily driven by forming a memory gate and a select gate spaced apart from each other.

실시예에 따라 제조된 플래시 메모리 소자는 F-N 터널링에 의한 소거뿐 아니라, BTBT(band to band tunneling)에 의한 소거 동작도 가능한 플래시 메모리 소자의 구동 방법을 제공한다.The flash memory device manufactured according to the embodiment provides a method of driving a flash memory device capable of performing an erase operation by band to band tunneling (BTBT) as well as an erase by F-N tunneling.

실시예에 따른 플래시 메모리 소자는, 반도체 기판 상에 서로 이격되어 형성된 제1폴리실리콘 패턴 및 제2폴리실리콘 패턴, 상기 제1폴리실리콘 패턴과 상기 반도체 기판 사이에 형성된 ONO 패턴, 상기 제2폴리실리콘 패턴과 상기 반도체 기 판 사이에 형성된 제3산화막 패턴, 상기 제1폴리실리콘 패턴과 상기 제2폴리실리콘 패턴 사이의 상기 반도체 기판에 형성된 제1임플란트 영역, 상기 제1폴리실리콘 패턴의 외측의 상기 반도체 기판에 형성된 드레인 영역 및 상기 제2폴리실리콘 패턴의 외측의 상기 반도체 기판에 형성된 소스 영역을 포함한다.In an exemplary embodiment, a flash memory device may include a first polysilicon pattern and a second polysilicon pattern spaced apart from each other on a semiconductor substrate, an ONO pattern formed between the first polysilicon pattern and the semiconductor substrate, and the second polysilicon. A third oxide film pattern formed between the pattern and the semiconductor substrate, a first implant region formed on the semiconductor substrate between the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern, and the semiconductor outside the first polysilicon pattern And a drain region formed in the substrate and a source region formed in the semiconductor substrate outside of the second polysilicon pattern.

실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 방법은, 반도체 기판 상에 펜스(fence)를 형성하는 단계, 상기 펜스 일측의 반도체 기판에 ONO 패턴을 형성하는 단계, 상기 펜스 양 측벽 상에 제1폴리실리콘 패턴 및 제2폴리실리콘 패턴을 형성하는 단계, 상기 펜스를 제거하는 단계, 상기 제1폴리실리콘 패턴과 상기 제2폴리실리콘 패턴 사이의 상기 반도체 기판에 제1임플란트 영역을 형성하는 단계, 상기 제1폴리실리콘 패턴의 외측의 상기 반도체 기판과 상기 제2폴리실리콘 패턴의 외측의 상기 반도체 기판에 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a flash memory device according to an embodiment may include forming a fence on a semiconductor substrate, forming an ONO pattern on a semiconductor substrate on one side of the fence, and forming a first polysilicon pattern on both sidewalls of the fence. And forming a second polysilicon pattern, removing the fence, and forming a first implant region in the semiconductor substrate between the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern. Forming source and drain regions on the semiconductor substrate outside the silicon pattern and the semiconductor substrate outside the second polysilicon pattern.

실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 구동 방법은, 반도체 기판 상에 서로 이격되어 형성된 제1폴리실리콘 패턴 및 제2폴리실리콘 패턴, 상기 제1폴리실리콘 패턴과 상기 반도체 기판 사이에 형성된 ONO 패턴, 상기 제2폴리실리콘 패턴과 상기 반도체 기판 사이에 형성된 제3산화막 패턴, 상기 제1폴리실리콘 패턴과 상기 제2폴리실리콘 패턴 사이의 상기 반도체 기판에 형성된 제1임플란트 영역, 상기 제1폴리실리콘 패턴의 외측의 상기 반도체 기판에 형성된 드레인 영역 및 상기 제2폴리실리콘 패턴의 외측의 상기 반도체 기판에 형성된 소스 영역을 포함하는 플래시 메모리 소자에 있어서, 상기 제1폴리실리콘 패턴 및 상기 제2폴리실리콘 패턴에 인가되는 전압 차에 의하여 상기 제1임플란트 영역에서 생성된 핫 전자들이 상기 ONO 패턴에 주입되어 프로그램이 이루어지고, 상기 제1폴리실리콘 패턴에 네거티브(negative) 전압이 인가되고 상기 반도체 기판에 파지티브(positive) 전압이 인가되어 상기 프로그램된 핫 전자들이 상기 반도체 기판을 통해 빠져나가 소거가 이루어진다.In one embodiment, a method of driving a flash memory device includes: a first polysilicon pattern and a second polysilicon pattern spaced apart from each other on a semiconductor substrate; an ONO pattern formed between the first polysilicon pattern and the semiconductor substrate; A third oxide film pattern formed between the second polysilicon pattern and the semiconductor substrate, a first implant region formed in the semiconductor substrate between the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern, and an outer side of the first polysilicon pattern A flash memory device including a drain region formed in the semiconductor substrate and a source region formed in the semiconductor substrate outside the second polysilicon pattern, wherein the voltage is applied to the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern. Hot electrons generated in the first implant region by the difference are injected into the ONO pattern RAM is applied, a negative voltage is applied to the first polysilicon pattern, and a positive voltage is applied to the semiconductor substrate so that the programmed hot electrons exit through the semiconductor substrate and are erased.

실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 구동 방법은, 반도체 기판 상에 서로 이격되어 형성된 제1폴리실리콘 패턴 및 제2폴리실리콘 패턴, 상기 제1폴리실리콘 패턴과 상기 반도체 기판 사이에 형성된 ONO 패턴, 상기 제2폴리실리콘 패턴과 상기 반도체 기판 사이에 형성된 제3산화막 패턴, 상기 제1폴리실리콘 패턴과 상기 제2폴리실리콘 패턴 사이의 상기 반도체 기판에 형성된 제1임플란트 영역, 상기 제1폴리실리콘 패턴의 외측의 상기 반도체 기판에 형성된 드레인 영역 및 상기 제2폴리실리콘 패턴의 외측의 상기 반도체 기판에 형성된 소스 영역을 포함하는 플래시 메모리 소자에 있어서, 상기 제1폴리실리콘 패턴 및 상기 제2폴리실리콘 패턴에 인가되는 전압 차에 의하여 상기 제1임플란트 영역에서 생성된 핫 전자(hot electron)들이 상기 ONO 패턴에 주입되어 프로그램이 이루어지고, 상기 제1폴리실리콘 패턴에 네거티브(negative) 전압 또는 접지 전압이 인가되고 상기 제2폴리실리콘 패턴에 파지티브(positive) 전압이 인가되어 상기 ONO 패턴에 핫 홀(hot hole)을 주입시켜 소거가 이루어진다.In one embodiment, a method of driving a flash memory device includes: a first polysilicon pattern and a second polysilicon pattern spaced apart from each other on a semiconductor substrate; an ONO pattern formed between the first polysilicon pattern and the semiconductor substrate; A third oxide film pattern formed between the second polysilicon pattern and the semiconductor substrate, a first implant region formed in the semiconductor substrate between the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern, and an outer side of the first polysilicon pattern A flash memory device including a drain region formed in the semiconductor substrate and a source region formed in the semiconductor substrate outside the second polysilicon pattern, wherein the voltage is applied to the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern. Hot electrons generated in the first implant region by the difference are injected into the ONO pattern. And a negative voltage or a ground voltage are applied to the first polysilicon pattern, and a positive voltage is applied to the second polysilicon pattern so that a hot hole is applied to the ONO pattern. Is erased by injection.

실시예에 따른 플래시 메모리 소자는 한번의 폴리 공정으로 게이트를 형성할 수 있어 공정이 단순해지고 수율이 향상되는 효과가 있다.The flash memory device according to the embodiment may form a gate in one poly process, thereby simplifying the process and improving yield.

실시예에 따른 플래시 메모리 소자는 셀프 얼라인(self align)방식으로 게이트를 형성할 수 있어 게이트의 폭 및 높이를 최소한의 선폭으로 제조할 수 있어 셀 쉬링크(cell shrink)가 용이한 효과가 있다.Flash memory device according to the embodiment can form a gate in a self-aligned (self align) method can be manufactured with a minimum line width width and height of the gate has the effect of easy cell shrink (cell shrink) .

실시예에 따른 플래시 메모리 소자는 메모리 게이트와 셀렉트 게이트를 서로 이격하여 형성함으로써 각 트래지스터의 구동이 용이하고 서로의 동작을 저해하는 문제를 방지하는 효과가 있다. 이로써, 메모리 게이트와 셀렉트 게이트 사이의 게이트 전압의 차이를 크게 할 수 있어 프로그램 동작 효율이 향상되는 효곽가 있다. 뿐만 아니라, 소거 동작시에 F-N 터널링 뿐만 아니라, BTBT(band to band tunneling) 소거를 사용하여 빠르고 효율적인 소거가 가능한 효과가 있다.In the flash memory device according to the embodiment, the memory gate and the select gate are formed to be spaced apart from each other, so that the driving of each transistor is easy and there is an effect of preventing the problem of inhibiting each other's operation. As a result, the difference in gate voltage between the memory gate and the select gate can be increased, resulting in an improved program operation efficiency. In addition, in addition to F-N tunneling in an erase operation, fast and efficient erasure is possible using BTBT (band to band tunneling) cancellation.

실시예에 따른 플래시 메모리 소자는 폴리 공정의 수를 저감하여 제조할 수 있으므로 로직 영역의 트랜지스터들의 열적 부담(Thermal budget)이 줄어들어 소자 특성이 향상되는 효과가 있다.Since the flash memory device according to the embodiment may be manufactured by reducing the number of poly processes, thermal characteristics of transistors in the logic region may be reduced, thereby improving device characteristics.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 플래시 메모리 소자에 대해 상세히 설명하도록 한다. 다만, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 구성요소의 추가, 부가, 삭제, 변경등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다. Hereinafter, a flash memory device according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, one of ordinary skill in the art who understands the spirit of the present invention may easily propose another embodiment by adding, adding, deleting, or modifying elements within the scope of the same spirit, but this also belongs to the scope of the present invention. I will say.

이하, 각 부재들이 선택적으로 또는 교환적으로 사용될 수도 있다. 또한, 첨 부한 도면의 각 구성요소들의 크기(치수)는 발명의 이해를 돕기 위하여 확대하여 도시한 것이며, 도시된 각 구성요소들의 치수의 비율은 실제 치수의 비율과 다를 수도 있다. 또한, 도면에 도시된 모든 구성요소들이 본 발명에 반드시 포함되어야 하거나 한정되는 것은 아니며 본 발명의 핵심적인 특징을 제외한 구성 요소들은 부가 또는 삭제될 수도 있다. 본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on/above/over/upper)"에 또는 "아래(down/below/under/lower)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 그 의미는 각 층(막), 영역, 패드, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들에 접촉되어 형성되는 경우로 해석될 수도 있으며, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 패드, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 그 사이에 추가적으로 형성되는 경우로 해석될 수도 있다. 따라서, 그 의미는 발명의 기술적 사상에 의하여 판단되어야 한다.Hereinafter, each member may be used selectively or interchangeably. In addition, the size (dimensions) of each component of the accompanying drawings are shown in an enlarged manner to help understanding of the invention, the ratio of the dimensions of each of the illustrated components may be different from the ratio of the actual dimensions. In addition, not all components shown in the drawings are necessarily included or limited to the present invention, and components other than the essential features of the present invention may be added or deleted. In the description of an embodiment according to the present invention, each layer (film), region, pattern or structure is "on / above / over / upper" of the substrate, each layer (film), region, pad or patterns or In the case described as being formed "down / below / under / lower", the meaning is that each layer (film), region, pad, pattern or structure is a direct substrate, each layer (film), region, It may be interpreted as being formed in contact with the pad or patterns, or may be interpreted as another layer (film), another region, another pad, another pattern, or another structure being additionally formed therebetween. Therefore, the meaning should be determined by the technical spirit of the invention.

도 1 내지 도 14는 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 공정을 보여주는 순서도들이다.1 to 14 are flowcharts illustrating a manufacturing process of a flash memory device according to an embodiment.

먼저 도시하지 않았으나, 플래시 메모리 소자가 형성되는 반도체 기판(10)에 활성 영역(active area)을 정의하는 소자 분리막을 형성한다. 상기 소자 분리막은 상기 반도체 기판(10)을 소정 깊이로 식각하여 트렌치를 형성하고 상기 트렌치 내에 절연막을 매립하여 형성할 수 있다.Although not shown first, an isolation layer defining an active area is formed in the semiconductor substrate 10 on which the flash memory device is formed. The device isolation layer may be formed by etching the semiconductor substrate 10 to a predetermined depth to form a trench, and filling an insulating layer in the trench.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 기판(10) 상에 열산화막(11)을 형성한다.As shown in FIG. 1, a thermal oxide film 11 is formed on the semiconductor substrate 10.

상기 열산화막(11)은 상기 반도체 기판(10) 전면을 열산화(thermal oxidation)시켜 형성할 수 있다.The thermal oxide film 11 may be formed by thermal oxidation on the entire surface of the semiconductor substrate 10.

이후, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 열산화막(11) 상에 펜스(fence)를 형성하기 위한 절연막(12a)을 형성한다.After that, as shown in FIG. 2, an insulating film 12a for forming a fence is formed on the thermal oxide film 11.

상기 절연막(12a)은 예를 들어, 질화막으로 형성할 수 있다.The insulating film 12a may be formed of, for example, a nitride film.

상기 질화막은 CVD(chemical vapor depostion)을 이용하여 형성할 수 있다.The nitride film may be formed using chemical vapor depostion (CVD).

상기 절연막(12a)의 두께에 따라 플래시 메모리 소자의 메모리 게이트 및 셀렉트 게이트의 높이 및 폭을 결정할 수 있다. The height and width of the memory gate and the select gate of the flash memory device may be determined according to the thickness of the insulating layer 12a.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 절연막(12a) 상에 제1 포토 레지스트 패턴(51)을 형성한다.As shown in FIG. 3, a first photoresist pattern 51 is formed on the insulating film 12a.

상기 제1 포토레지스트 패턴(51)은 감광막을 상기 절연막(12a) 상에 도포하고, 선택적으로 노광한 후 현상액을 사용하여 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분을 제거함으로써 형성할 수 있다.The first photoresist pattern 51 may be formed by applying a photoresist film on the insulating film 12a, selectively exposing and removing the exposed or unexposed portions using a developing solution.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트 패턴(51)을 이용하여 상기 절연막(12a)을 식각한다. 상기 절연막(12a)을 반응성이온식각 등의 방법을 이용하여 식각하여 펜스(fence)(12)를 형성할 수 있다. 상기 펜스(12)에 의하여 상기 반도체 기판(10) 상의 열산화막(11)이 드러난다.As shown in FIG. 4, the insulating layer 12a is etched using the photoresist pattern 51. The insulating layer 12a may be etched using a method such as reactive ion etching to form a fence 12. The thermal oxide film 11 on the semiconductor substrate 10 is exposed by the fence 12.

도 5에 도시한 바와 같이, 드러난 열산화막(11)을 제거하여 반도체 기판(10)을 노출시킬 수 있다.As shown in FIG. 5, the exposed thermal oxide film 11 may be removed to expose the semiconductor substrate 10.

이와 달리, 상기 열산화막(11)을 제거하지 않고 이 열산화막(11)을 메모리 게이트의 유전체막으로 사용할 수도 있다. 즉, 메모리 게이트의 하부에 형성되는 ONO막 중 첫번째 산화막으로 사용할 수도 있다.Alternatively, the thermal oxide film 11 may be used as a dielectric film of the memory gate without removing the thermal oxide film 11. That is, it may be used as the first oxide film of the ONO film formed under the memory gate.

상기 열산화막(11)은 습식 식각(wet etch)를 이용하여 식각하며, 이로써 상기 펜스(12)와 상기 반도체 기판(10) 사이에 열산화막 패턴(11a)이 형성된다.The thermal oxide layer 11 is etched by wet etching, thereby forming a thermal oxide layer pattern 11a between the fence 12 and the semiconductor substrate 10.

도 6에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 기판(10)의 전면을 산화(oxidation) 처리하여, 드러난 반도체 기판(10) 상에 제1산화막(21a)이 형성될 수 있다.As illustrated in FIG. 6, the entire surface of the semiconductor substrate 10 may be oxidized to form a first oxide layer 21a on the exposed semiconductor substrate 10.

상기 제1산화막(21a)은 예를 들어, 열처리 공정에 의하여 형성될 수 있다.The first oxide film 21a may be formed by, for example, a heat treatment process.

상기 제1산화막(21a)은 10~100 Å 두께로 형성할 수 있다.The first oxide film 21a may be formed to a thickness of 10 to 100 Å.

이후, 상기 제1산화막(21a) 상에 질화막(25a)을 형성할 수 있다.Thereafter, a nitride film 25a may be formed on the first oxide film 21a.

상기 질화막(25a)은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정 및 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정 중 하나의 방식을 이용하여 형성할 수 있다.The nitride layer 25a may be formed using one of a chemical vapor deposition (CVD) process and an atomic layer deposition (ALD) process.

상기 질화막(25a)은 10~100 Å 두께로 형성할 수 있다.The nitride film 25a may be formed to a thickness of 10 to 100 mm 3.

상기 질화막(25a) 상에 제2산화막(22a)을 형성할 수 있다.A second oxide film 22a may be formed on the nitride film 25a.

상기 제2산화막(23a)은 상기 질화막(25a) 상에 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정 및 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정 중 하나의 방식을 이용하여 형성할 수 있다.The second oxide layer 23a may be formed on the nitride layer 25a by using one of a chemical vapor deposition (CVD) process and an atomic layer deposition (ALD) process.

상기 제2산화막(22a)은 10~100 Å 두께로 형성할 수 있다.The second oxide film 22a may be formed to a thickness of 10 to 100 Å.

상기 펜스(12)는 질화막으로 형성될 수 있으며, 열처리 공정에 의해 반도체 기판(10)이 산화되어 형성되는 제1산화막(21a) 형성시에 상기 펜스(12)의 측면 및 상면에는 상기 제1산화막(21a)이 형성되지 않을 수도 있다.The fence 12 may be formed of a nitride film, and the first oxide film may be formed on the side and the top surface of the fence 12 when the first oxide film 21a is formed by oxidizing the semiconductor substrate 10 by a heat treatment process. 21a may not be formed.

이로써, 상기 제1산화막(21a), 질화막(25a) 및 제2산화막(22a)으로 ONO 막(20a)이 형성될 수 있다. 여기서 상기 질화막(25a)은 플래시 메모리 소자의 프로그램 동작시에 전하 트랩층으로 사용하기 위한 것일 수 있다.As a result, an ONO film 20a may be formed of the first oxide film 21a, the nitride film 25a, and the second oxide film 22a. The nitride layer 25a may be used as a charge trap layer in a program operation of a flash memory device.

도 7에 도시한 바와 같이, 상기 ONO막(20a) 상에 제2포토레지스트 패턴(52)을 형성한다.As shown in FIG. 7, a second photoresist pattern 52 is formed on the ONO film 20a.

상기 제2포토레지스트 패턴(52)은 상기 펜스(12)의 일측에서 상기 ONO막(20a)의 일부와 상기 펜스(12)의 일 측벽을 덮도록 형성된다.The second photoresist pattern 52 is formed to cover a portion of the ONO film 20a and one sidewall of the fence 12 at one side of the fence 12.

이후, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 제2포토레지스트 패턴(52)을 식각 마스크로 상기 ONO막(20a)을 식각하여 ONO 패턴(20)을 형성한다. 9, the ONO layer 20a is etched using the second photoresist pattern 52 as an etch mask to form an ONO pattern 20.

상기 ONO 패턴(20)은 상기 펜스(12) 일측의 반도체 기판(10) 및 상기 펜스(12)의 일 측벽을 따라 형성된다.The ONO pattern 20 is formed along the semiconductor substrate 10 on one side of the fence 12 and on one sidewall of the fence 12.

상기 ONO 패턴(20)에서, 제1산화막 패턴(21), 질화막 패턴(25) 및 제2산화막 패턴(22)은 상기 펜스(12) 일측의 반도체 기판(10) 상에 형성된다. 상기 펜스(12)의 측벽 상에는 상기 질화막 패턴(25) 및 상기 제2산화막 패턴(22)이 형성된다. 즉, 상기 제1산화막 패턴(21)은 상기 반도체 기판(10) 상에만 형성되고 상기 펜스(12)의 측벽에는 형성되지 않는다.In the ONO pattern 20, the first oxide layer pattern 21, the nitride layer pattern 25, and the second oxide layer pattern 22 are formed on the semiconductor substrate 10 on one side of the fence 12. The nitride layer pattern 25 and the second oxide layer pattern 22 are formed on sidewalls of the fence 12. That is, the first oxide layer pattern 21 is formed only on the semiconductor substrate 10 and is not formed on the sidewall of the fence 12.

이후, 상기 ONO 패턴(20) 및 상기 펜스(12)가 형성된 상기 반도체 기판(10) 전면에 열처리 공정 등을 이용하여 상기 ONO 패턴(20) 및 상기 펜스(12)에 의해 드러난 상기 반도체 기판(10)을 산화하여 제3산화막(23a)을 형성한다.Thereafter, the semiconductor substrate 10 exposed by the ONO pattern 20 and the fence 12 using a heat treatment process or the like on the entire surface of the semiconductor substrate 10 on which the ONO pattern 20 and the fence 12 are formed. ) Is oxidized to form a third oxide film 23a.

이후, 상기 제3산화막(23a) 상에 폴리실리콘막(30a)을 형성한다.Thereafter, a polysilicon film 30a is formed on the third oxide film 23a.

상기 폴리실리콘막(30a)은 LPCVD(low pressure chemical vapor deposition;저압화학기상증착) 등의 공정으로 약 2000~6000Å 두께로 적층할 수 있다.The polysilicon layer 30a may be laminated to a thickness of about 2000 to 6000 kPa by a process such as low pressure chemical vapor deposition (LPCVD).

도 10에 도시한 바와 같이, 상기 폴리실리콘막(30a)을 블랭킷 에칭(blanket etching)으로 전면 식각하여 상기 펜스(12)의 양측에 제1폴리실리콘 패턴(31) 및 제2폴리실리콘 패턴(32)을 형성한다. 이때, 상기 제3산화막(23a)도 선택적으로 제거되어 상기 제2폴리실리콘 패턴(32) 하부에 제3산화막 패턴(30)을 형성한다.As shown in FIG. 10, the polysilicon layer 30a is etched by blanket etching to form a first polysilicon pattern 31 and a second polysilicon pattern 32 on both sides of the fence 12. ). In this case, the third oxide layer 23a may also be selectively removed to form a third oxide layer pattern 30 under the second polysilicon pattern 32.

상기 제1폴리실리콘 패턴(31) 및 상기 제1폴리실리콘 패턴(32)의 폭은 80~250nm 일 수 있다.Widths of the first polysilicon pattern 31 and the first polysilicon pattern 32 may be 80 to 250 nm.

셀렉트 트랜지스터의 제3산화막(23)은 상기 ONO 패턴(20)의 형성 공정과 별개로 형성되기 때문에 상기 제3산화막의 두께를 안정적으로 형성할 수 있다.Since the third oxide film 23 of the select transistor is formed separately from the process of forming the ONO pattern 20, the thickness of the third oxide film can be stably formed.

상기 제1폴리실리콘 패턴(31) 및 상기 제2폴리실리콘 패턴(32)은 상기 펜스(12)에 의하여 셀프 얼라인(self align)으로 형성되기 때문에 포토 공정으로 패턴 형성시에 발생될 수 있는 미스 얼라인(mis-align) 불량을 방지할 수 있다. 따라서, 폴리실리콘 패턴 형성시 공정 마진을 확보할 수 있으며, 상기 제1폴리실리콘 패턴(31) 및 상기 제2폴리실콘 패턴(32)이 균일한 폭으로 형성될 수 있다. Since the first polysilicon pattern 31 and the second polysilicon pattern 32 are formed in a self align by the fence 12, misses that may occur when the pattern is formed by a photo process Misalignment can be prevented. Therefore, process margins may be secured when the polysilicon pattern is formed, and the first polysilicon pattern 31 and the second polysilicon pattern 32 may be formed to have a uniform width.

상기 제1폴리실리콘 패턴(31)은 메모리 게이트로 동작하고, 상기 제2폴리실리콘 패턴(32)은 셀렉트 게이트로 동작하는데, 서로 다른 제1 및 제2폴리실리콘 패턴들(31, 32)을 한번의 폴리 공정을 사용하여 형성할 수 있어 수율이 증대되고 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. The first polysilicon pattern 31 acts as a memory gate and the second polysilicon pattern 32 acts as a select gate, and the first and second polysilicon patterns 31 and 32 are different from each other. It can be formed using the poly process of the yield is increased and the effect is to reduce the manufacturing cost.

또한, 플래시 메모리 소자를 위한 상기 제1폴리실리콘 패턴(31) 및 상기 제2 폴리실리콘 패턴(32)이 한번의 폴리 공정으로 형성되기 때문에 폴리실리콘 증착에 기인하여 로직 영역의 트랜지스터들에 가해지는 열적 부담(thermal budget)이 저감될 수 있다.In addition, since the first polysilicon pattern 31 and the second polysilicon pattern 32 for the flash memory device are formed in one poly process, thermal applied to the transistors in the logic region due to polysilicon deposition. Thermal budget can be reduced.

상기 제1폴리실리콘 패턴(31)은 상기 펜스(12)의 일측에서 상기 ONO 패턴(20) 상에 형성된다. 상기 제2폴리실리콘 패턴(32)은 상기 펜스(12)의 타측에서 상기 펜스(12)의 측벽 및 반도체 기판(10)의 일부 상에 형성될 수 있다.The first polysilicon pattern 31 is formed on the ONO pattern 20 on one side of the fence 12. The second polysilicon pattern 32 may be formed on the sidewall of the fence 12 and a part of the semiconductor substrate 10 at the other side of the fence 12.

상기 ONO 패턴(20)으로 인하여, 상기 제1폴리실리콘 패턴(31) 및 상기 제2폴리실리콘 패턴(32)의 두께는 서로 다를 수 있으나, 상기 반도체 기판(10)으로부터 상기 제1 및 제2폴리실리콘패턴들(31, 32)의 상면까지의 높이는 동일할 수 있다.Due to the ONO pattern 20, the thicknesses of the first polysilicon pattern 31 and the second polysilicon pattern 32 may be different from each other, but the first and second poly from the semiconductor substrate 10 may be different from each other. The heights up to the top surfaces of the silicon patterns 31 and 32 may be the same.

이후, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 제1 폴리실리콘 패턴(31). 제2폴리실리콘 패턴(32)이 형성된 상기 반도체 기판(10) 상에 제3 포토레지스트 패턴(53)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 11, the first polysilicon pattern 31. A third photoresist pattern 53 is formed on the semiconductor substrate 10 on which the second polysilicon pattern 32 is formed.

상기 제3포토레지스트 패턴(53)은 상기 제1폴리실리콘 패턴(31) 및 상기 제2폴리실리콘 패턴(32) 사이에 형성된 상기 펜스(12)를 노출시킨다. The third photoresist pattern 53 exposes the fence 12 formed between the first polysilicon pattern 31 and the second polysilicon pattern 32.

상기 제3포토레지스트 패턴(53)에 의해 상기 제1폴리실리콘 패턴(31)의 상면 일부 및 상기 제2폴리실리콘 패턴(32)의 상면 일부가 드러날 수 있다.A portion of the upper surface of the first polysilicon pattern 31 and a portion of the upper surface of the second polysilicon pattern 32 may be exposed by the third photoresist pattern 53.

도 12에 도시한 바와 같이, 상기 제3포토레지스트 패턴(53)을 식각 마스크로 상기 펜스(12)를 제거한다. As shown in FIG. 12, the fence 12 is removed using the third photoresist pattern 53 as an etching mask.

이후, 상기 펜스(12) 아래의 열산화막 패턴(11a)도 제거될 수 있다.Thereafter, the thermal oxide pattern 11a under the fence 12 may also be removed.

이후, 상기 제3포토레지스트 패턴(53)을 이온주입마스크로 사용하여 상기 제 1 및 제 2폴리실리콘 패턴들(31, 32)에 의해 드러난 상기 반도체 기판(10)의 활성 영역에 고농도의 제1도전형 불순물을 주입하여 제1임플란트영역(61)을 형성한다.Subsequently, a first concentration having a high concentration in the active region of the semiconductor substrate 10 exposed by the first and second polysilicon patterns 31 and 32 using the third photoresist pattern 53 as an ion implantation mask. The first implant region 61 is formed by implanting conductive impurities.

서로 마주하는 상기 제1폴리실리콘 패턴(31) 및 상기 제1폴리실리콘 패턴(32)의 간격은 80~250nm 일 수 있다.An interval between the first polysilicon pattern 31 and the first polysilicon pattern 32 facing each other may be 80 to 250 nm.

상기 제1임플란트영역(61)은 상기 제1폴리실리콘 패턴(31) 및 상기 제2폴리실리콘 패턴(32) 사이에 형성될 수 있다.The first implant region 61 may be formed between the first polysilicon pattern 31 and the second polysilicon pattern 32.

상기 제1임플란트영역(61)은 상기 제1폴리실리콘 패턴(31)을 포함하는 메모리 트랜지스터의 소스 영역으로 사용될 수 있다. 동시에, 상기 제1임플란트영역(61)은 상기 제2폴리실리콘 패턴(32)을 포함하는 셀렉트 트랜지스터의 드레인 영역으로 사용될 수 있다. 따라서, 상기 셀렉트 트랜지스터에 의해 형성된 핫 캐리어(hot carrier)가 상기 제1임플란트 영역(61)을 통해 상기 셀렉트 트랜지스터에서 상기 메모리 트랜지스터로 전송되며, 상기 메모리 트랜지스터의 ONO 패턴(20)의 질화막 패턴(25)에 트랩될 수 있다.The first implant region 61 may be used as a source region of a memory transistor including the first polysilicon pattern 31. At the same time, the first implant region 61 may be used as a drain region of the select transistor including the second polysilicon pattern 32. Accordingly, a hot carrier formed by the select transistor is transferred from the select transistor to the memory transistor through the first implant region 61, and the nitride layer pattern 25 of the ONO pattern 20 of the memory transistor is formed. Can be trapped).

다음, 상기 제3포토레지스트 패턴(53)을 제거한다.Next, the third photoresist pattern 53 is removed.

도 13에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 기판(10) 상에 저농도의 제1도전형 불순물을 주입하여 상기 제1폴리실리콘 패턴(31)의 일측, 상기 제2폴리실리콘패턴(32)의 일측에 제2임플란트 영역이(62) 형성된다.As shown in FIG. 13, a low concentration of the first conductive type impurity is implanted onto the semiconductor substrate 10 to form one side of the first polysilicon pattern 31 and one side of the second polysilicon pattern 32. Second implant region 62 is formed.

상기 제2임플란트 영역(62)은 상기 제1임플란트 영역(61)이 형성되지 않은 상기 제1폴리실리콘 패턴(31) 일측에 형성된다. 또한, 상기 제2임플란트 영역(62)은 상기 제1임플란트 영역(62)이 형성되지 않은 상기 제2폴리실리콘 패턴(32) 일측 에 형성된다.The second implant region 62 is formed on one side of the first polysilicon pattern 31 in which the first implant region 61 is not formed. In addition, the second implant region 62 is formed on one side of the second polysilicon pattern 32 in which the first implant region 62 is not formed.

상기 제2임플란트 영역(62)은 LDD 영역일 수 있다.The second implant region 62 may be an LDD region.

여기서, 제1도전형 불순물은 n형 불순물 또는 p형 불순물일 수 있다.Here, the first conductive impurity may be an n-type impurity or a p-type impurity.

이후, 도 14에 도시한 바와같이, 상기 제1폴리실리콘 패턴(31) 및 상기 제2폴리실리콘 패턴(32)이 형성된 상기 반도체 기판(10) 전면에 절연막을 형성하고 에치백하여 상기 제1폴리실리콘 패턴(31) 및 상기 제2폴리실리콘 패턴(32)의 측벽 상에 게이트 스페이서(35)가 형성될 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 14, an insulating film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 10 on which the first polysilicon pattern 31 and the second polysilicon pattern 32 are formed and etched back to form the first polysilicon pattern. Gate spacers 35 may be formed on sidewalls of the silicon pattern 31 and the second polysilicon pattern 32.

다음으로 상기 반도체 기판(10)에 고농도의 제1도전형 불순물을 주입하여 상기 제3임플란트 영역(63)을 형성할 수 있다.Next, the third implant region 63 may be formed by implanting a high concentration of the first conductive type impurity into the semiconductor substrate 10.

상기 제3임플란트 영역(63)은 상기 게이트 스페이서(35)에 의해 드러난 상기 제2임플란트 영역(62)에서 더 깊게 형성될 수 있다.The third implant region 63 may be formed deeper in the second implant region 62 exposed by the gate spacer 35.

상기 제3임플란트 영역(63)은 고농도로 이온주입된 소스/드레인 영역일 수 있다.The third implant region 63 may be a source / drain region implanted with high concentration.

상기 제3임플란트 영역(63)은 상기 제1폴리실리콘 패턴(31)의 드레인 영역 형성할 수 있다.The third implant region 63 may form a drain region of the first polysilicon pattern 31.

상기 제3임플란트 영역(63)은 상기 제2폴리실리콘 패턴(32_의 소스 영역을 형성할 수 있다.The third implant region 63 may form a source region of the second polysilicon pattern 32_.

이로써, 플래시 메모리 소자의 메모리 트랜지스터 및 셀렉트 트랜지스터를 형성할 수 있다.Thereby, the memory transistor and the select transistor of the flash memory element can be formed.

도시하지 않았으나, 상기 메모리 트랜지스터의 드레인 영역과 접촉하는 콘택 전극 및 배선 형성 공정을 통하여 비트 라인(bit line)을 형성할 수 있다. 또한 제1폴리실리콘 패턴과 접촉하는 콘택 전극 및 배선 형성 공정을 통하여 워드 라인(word line)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 콘택 전극 및 배선 형성 공정을 통하여 상기 셀렉트 트랜지스터의 소스 영역 및 제2폴리실리콘 패턴과 접촉하는 콘택 전극 및 배선을 형성할 수 있다.Although not shown, a bit line may be formed through a contact electrode and a wiring forming process contacting the drain region of the memory transistor. In addition, a word line may be formed through a contact electrode and a wiring forming process in contact with the first polysilicon pattern. In addition, the contact electrode and the wiring contacting the source region and the second polysilicon pattern of the select transistor may be formed through the contact electrode and the wiring forming process.

상기와 같은 공정으로 제조하는 플래시 메모리 소자의 프로그램 동작을 보면 다음과 같다.The program operation of the flash memory device manufactured by the above process is as follows.

상기 셀렉트 트랜지스터의 게이트에 문턱 전압(Vt) 정도의 전압을 인가한다.A voltage of about the threshold voltage Vt is applied to the gate of the select transistor.

그리고, 상기 메모리 트랜지스터의 게이트에 고전압인 Vpp를 인가한다.Then, a high voltage Vpp is applied to the gate of the memory transistor.

그리고 상기 메모리 트랜지스터의 드레인(비트 라인)에 Vdd의 전압을 인가한다.A voltage of Vdd is then applied to the drain (bit line) of the memory transistor.

상기 셀렉트 트랜지스터와 상기 메모리 트랜지스터의 각 게이트 간의 급격한 전압 차이로 인하여 그 사이에 딥 디플리션 영역(deep depletion region)이 형성되면서 포텐셜 웰(potential well)이 형성된다. 이때 강한 전계에 의해 핫 캐리어가 많이 발생하게 되면서 프로그램 효율이 좋아지며 상기 메모리 트랜지스터의 전하 트랩층에 주입되어 프로그램이 이루어진다. 이를 HCI(hot carrier injection)법이라고 한다.Due to the sudden voltage difference between the gate of the select transistor and the memory transistor, a deep depletion region is formed therebetween, thereby forming a potential well. At this time, a lot of hot carriers are generated by a strong electric field, and thus the program efficiency is improved. This is called hot carrier injection (HCI).

실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 소거 동작을 보면 다음과 같다.An erase operation of a flash memory device according to an embodiment is as follows.

상기 메모리트랜지스터의 드레인(비트 라인) 및 셀렉트 트랜지스터의 소스를 플로팅(floating) 시킨다.The drain (bit line) of the memory transistor and the source of the select transistor are floated.

또한, 상기 셀렉트 트랜지스터의 게이트에 그라운드 전압을 인가한다.In addition, a ground voltage is applied to the gate of the select transistor.

그리고, 상기 반도체 기판에 고전압의 Vpp를 인가하고 상기 메모리 트랜지스터의 게이트(워드 라인)에 -Vpp를 인가하면, 메모리 트랜지스터의 ONO 패턴의 질화막 패턴에 트랩되어 있던 캐리어들이 벌크(bulk)를 통해 빠져나가 소거가 이루어진다. 이를 F-N 터널링(tunneling)이라고 한다.When a high voltage Vpp is applied to the semiconductor substrate and -Vpp is applied to the gate (word line) of the memory transistor, carriers trapped in the nitride film pattern of the ONO pattern of the memory transistor are ejected through the bulk. Erase is made. This is called F-N tunneling.

실시예에 따라 제조된 플래시 메모리 소자는 F-N 터널링에 의한 소거뿐 아니라, BTBT(band to band tunneling)에 의한 소거 동작도 가능하다.The flash memory device manufactured according to the embodiment may not only erase by F-N tunneling but also erase by band to band tunneling (BTBT).

상기 BTBT에 의한 소거 효율을 높이기 위하여, 상기 제1임플란트 영역의 농도를 더 높게 형성할 수 있다. In order to increase the erase efficiency by the BTBT, the concentration of the first implant region may be higher.

상기 메모리트랜지스터의 드레인(비트 라인)은 플로팅시키거나 고전압의 Vpp를 인가할 수 있다. 상기 셀렉트 트랜지스터의 소스를 그라운드와 연결시킨다.The drain (bit line) of the memory transistor may be floated or a high voltage Vpp may be applied. The source of the select transistor is connected to ground.

또한, 상기 셀렉트 트랜지스터의 게이트에 고전압의 Vpp을 인가한다.In addition, a high voltage Vpp is applied to the gate of the select transistor.

그리고, 상기 반도체 기판은 플로팅시키고 상기 메모리 트랜지스터의 게이트(워드 라인)에 -Vpp 또는 접지 전압(GND)을 인가하면, 메모리 트랜지스터의 ONO 패턴의 질화막 패턴에 핫 홀(hot hole)이 주입되어 소거가 이루어진다.When the semiconductor substrate is floated and a -Vpp or ground voltage GND is applied to the gate (word line) of the memory transistor, hot holes are injected into the nitride layer pattern of the ONO pattern of the memory transistor to erase the semiconductor substrate. Is done.

상기와 같이 BTBT법을 이용하여 플래시 메모리 소자를 소거하게 되면, 벌크를 통해 모든 셀의 소거가 이루어지는 F-N 터널링 방식에 비하여 셀 각각에 대해 바이트 소거(byte erase)가 가능하므로 다양한 제품군에 실시예를 사용할 수 있다.When the flash memory device is erased using the BTBT method as described above, byte erasing is possible for each cell as compared to the FN tunneling method in which all cells are erased through bulk. Can be.

또한, BTBT법은 핫 홀을 주입함으로써 소거를 하는 것으로, 트랩된 전하를 벌트를 통해 빠져나가게 하기 위해 고전압의 바이어스를 걸어줘야 하는 F-N 터널링 법보다 더 적은 바이어스로도 소거동작이 가능한 장점이 있다.In addition, the BTBT method erases by injecting a hot hole, and there is an advantage in that the erase operation can be performed with a smaller bias than the F-N tunneling method, which requires biasing a high voltage to escape the trapped charge through the bulk.

상기 기재된 것은, 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 동작을 설명하기 위한 예시에 불과한 것으로, 소자의 설계에 따라 변경이 가능하다. 특히 워드 라인에 네거티브 바이어스를 인가할 필요가 없어 회로 설계가 더 간단해 질 수 있다.The above description is merely an example for explaining the operation of the flash memory device according to the embodiment, and may be changed according to the design of the device. In particular, there is no need to apply negative bias to the word line, which can simplify circuit design.

실시예에 따른 플래시 메모리 소자는 한번의 폴리 공정으로 게이트를 형성할 수 있어 공정이 단순해지고 수율이 향상되는 효과가 있다.The flash memory device according to the embodiment may form a gate in one poly process, thereby simplifying the process and improving yield.

실시예에 따른 플래시 메모리 소자는 셀프 얼라인(self align)방식으로 게이트를 형성할 수 있어 게이트의 폭 및 높이를 최소한의 선폭으로 제조할 수 있어 셀 쉬링크(cell shrink)가 용이한 효과가 있다.Flash memory device according to the embodiment can form a gate in a self-aligned (self align) method can be manufactured with a minimum line width width and height of the gate has the effect of easy cell shrink (cell shrink) .

실시예에 따른 플래시 메모리 소자는 메모리 게이트와 셀렉트 게이트를 서로 이격하여 형성함으로써 각 트래지스터의 구동이 용이하고 서로의 동작을 저해하는 문제를 방지하는 효과가 있다. 이로써, 메모리 게이트와 셀렉트 게이트 사이의 게이트 전압의 차이를 크게 할 수 있어 프로그램 동작 효율이 향상되는 효곽가 있다. 뿐만 아니라, 소거 동작시에 F-N 터널링 뿐만 아니라, BTBT(band to band tunneling) 소거를 사용하여 빠르고 효율적인 소거가 가능한 효과가 있다.In the flash memory device according to the embodiment, the memory gate and the select gate are formed to be spaced apart from each other, so that the driving of each transistor is easy and there is an effect of preventing the problem of inhibiting each other's operation. As a result, the difference in gate voltage between the memory gate and the select gate can be increased, resulting in an improved program operation efficiency. In addition, in addition to F-N tunneling in an erase operation, fast and efficient erasure is possible using BTBT (band to band tunneling) cancellation.

실시예에 따른 플래시 메모리 소자는 폴리 공정의 수를 저감하여 제조할 수 있으므로 로직 영역의 트랜지스터들의 열적 부담(Thermal budget)이 줄어들어 소자 특성이 향상되는 효과가 있다.Since the flash memory device according to the embodiment may be manufactured by reducing the number of poly processes, thermal characteristics of transistors in the logic region may be reduced, thereby improving device characteristics.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실 시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, these are merely examples and are not intended to limit the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains should not be exemplified above unless they depart from the essential characteristics of the present embodiments. It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

도 1 내지 도 14는 실시예에 따른 플래시 메모리 소자의 제조 공정을 보여주는 순서도들이다.1 to 14 are flowcharts illustrating a manufacturing process of a flash memory device according to an embodiment.

Claims (19)

반도체 기판 상에 서로 이격되어 형성된 제1폴리실리콘 패턴 및 제2폴리실리콘 패턴;A first polysilicon pattern and a second polysilicon pattern spaced apart from each other on the semiconductor substrate; 상기 제1폴리실리콘 패턴과 상기 반도체 기판 사이에 형성된 ONO 패턴;An ONO pattern formed between the first polysilicon pattern and the semiconductor substrate; 상기 제2폴리실리콘 패턴과 상기 반도체 기판 사이에 형성된 제3산화막 패턴;A third oxide film pattern formed between the second polysilicon pattern and the semiconductor substrate; 상기 제1폴리실리콘 패턴과 상기 제2폴리실리콘 패턴 사이의 상기 반도체 기판에 형성된 제1임플란트 영역;A first implant region formed in the semiconductor substrate between the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern; 상기 제1폴리실리콘 패턴의 외측의 상기 반도체 기판에 형성된 드레인 영역; 및A drain region formed on the semiconductor substrate outside of the first polysilicon pattern; And 상기 제2폴리실리콘 패턴의 외측의 상기 반도체 기판에 형성된 소스 영역을 포함하는 플래시 메모리 소자.And a source region formed on the semiconductor substrate outside the second polysilicon pattern. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1폴리실리콘 패턴 및 상기 제2폴리실리콘 패턴의 측벽에 형성된 게이트 스페이서; 및 A gate spacer formed on sidewalls of the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern; And 상기 게이트 스페이서 아래의 상기 반도체 기판에 형성된 제2임플란트 영역을 더 포함하는 플래시 메모리 소자.And a second implant region formed in the semiconductor substrate under the gate spacer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1폴리실리콘 패턴 및 상기 제2폴리실리콘 패턴의 폭은 동일한 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자.Flash memory device, characterized in that the width of the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern is the same. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체 기판으로부터 상기 제1폴리실리콘 패턴 및 상기 제2폴리실리콘 패턴의 높이는 동일한 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자.And a height of the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern is the same from the semiconductor substrate. 반도체 기판 상에 펜스(fence)를 형성하는 단계:Forming a fence on the semiconductor substrate: 상기 펜스 일측의 반도체 기판에 ONO 패턴을 형성하는 단계:Forming an ONO pattern on the semiconductor substrate on one side of the fence; 상기 펜스 양 측벽 상에 제1폴리실리콘 패턴 및 제2폴리실리콘 패턴을 형성하는 단계;Forming a first polysilicon pattern and a second polysilicon pattern on both sidewalls of the fence; 상기 펜스를 제거하는 단계;Removing the fence; 상기 제1폴리실리콘 패턴과 상기 제2폴리실리콘 패턴 사이의 상기 반도체 기판에 제1임플란트 영역을 형성하는 단계:Forming a first implant region in the semiconductor substrate between the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern: 상기 제1폴리실리콘 패턴의 외측의 상기 반도체 기판과 상기 제2폴리실리콘 패턴의 외측의 상기 반도체 기판에 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And forming source and drain regions on the semiconductor substrate outside of the first polysilicon pattern and the semiconductor substrate outside of the second polysilicon pattern. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제1폴리실리콘 패턴 및 상기 제2폴리실리콘 패턴을 형성하기 이전에,Before forming the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern, 상기 ONO 패턴이 형성된 상기 반도체 기판에 제3산화막을 형성하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And forming a third oxide film on the semiconductor substrate having the ONO pattern formed thereon. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 펜스를 형성하는 단계는,Forming the fence, 상기 반도체 기판 상에 열산화막을 형성하는 단계;Forming a thermal oxide film on the semiconductor substrate; 상기 열산화막 상에 질화막을 형성하는 단계; 및Forming a nitride film on the thermal oxide film; And 상기 질화막을 패터닝하여 상기 펜스를 형성하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And patterning the nitride film to form the fence. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 ONO 패턴을 형성하는 단계에 있어서,In the step of forming the ONO pattern, 상기 펜스가 형성된 상기 반도체 기판 상에 제1산화막, 상기 제1산화막 상에 질화막, 상기 질화막 상에 제2산화막을 형성하는 단계;Forming a first oxide film on the semiconductor substrate on which the fence is formed, a nitride film on the first oxide film, and a second oxide film on the nitride film; 상기 제2산화막 상에 제1포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Forming a first photoresist pattern on the second oxide film; 상기 제1포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 제2산화막, 상기 질화막 및 상기 제1산화막을 식각하여 상기 펜스의 일측의 상기 반도체 기판 상에 제1산화막 패턴, 질화막 패턴 및 제2산화막 패턴을 포함하는 상기 ONO 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The second oxide film, the nitride film, and the first oxide film are etched using the first photoresist pattern as a mask to include a first oxide pattern, a nitride film pattern, and a second oxide film pattern on the semiconductor substrate on one side of the fence. A method of manufacturing a flash memory device comprising the step of forming an ONO pattern. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 ONO 패턴의 상기 질화막 패턴 및 상기 제2산화막 패턴에서 연장되어 상기 펜스의 일 측벽 상에 상기 질화막 패턴 상기 제2산화막 패턴이 형성되는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And forming the nitride layer pattern and the second oxide layer pattern on one sidewall of the fence to extend from the nitride layer pattern and the second oxide layer pattern of the ONO pattern. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제1산화막은 열처리 공정에 의해 형성되고, 상기 질화막 및 상기 제2산화막을 증착 공정에 의하여 형성되는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And the first oxide film is formed by a heat treatment process, and the nitride film and the second oxide film are formed by a deposition process. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제1폴리실리콘 패턴 및 상기 제2폴리실리콘패턴을 형성하는 단계에 있어서,In the forming of the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern, 상기 ONO 패턴 및 상기 펜스가 형성된 상기 반도체 기판 전면에 폴리실리콘막을 형성하는 단계;Forming a polysilicon film on an entire surface of the semiconductor substrate on which the ONO pattern and the fence are formed; 상기 폴리실리콘막을 전면 식각하여 상기 펜스 일측의 상기 ONO 패턴 상에 상기 제1폴리실리콘 패턴, 상기 펜스 타측에 상기 제2폴리실리콘 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.Etching the entire polysilicon layer to form the first polysilicon pattern on the ONO pattern on one side of the fence and the second polysilicon pattern on the other side of the fence. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 펜스를 제거하는 단계에 있어서,In the step of removing the fence, 상기 반도체 기판 상에 상기 펜스를 노출시키는 제2포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Forming a second photoresist pattern exposing the fence on the semiconductor substrate; 상기 제2포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 펜스를 제거하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And removing the fence by using the second photoresist pattern as a mask. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제2포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 제1폴리실리콘 패턴 및 상기 제2폴리실리콘 패턴 사이에 제1도전형 불순물을 주입하여 상기 제1임플란트 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The first implant region is formed by implanting a first conductive type impurity between the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern using the second photoresist pattern as a mask to form the first implant region. . 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 반도체 기판에 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계에 있어서, Forming source and drain regions on the semiconductor substrate; 상기 반도체 기판에 제1도전형 불순물을 주입하여 상기 제1 및 제2폴리실리콘 패턴의 외측에 각각 제2임플란트 영역을 형성하는 단계;Implanting first conductive impurities into the semiconductor substrate to form second implant regions on the outer side of the first and second polysilicon patterns, respectively; 상기 제1폴리실리콘 패턴 및 상기 제2폴리실리콘 패턴의 측벽에 게이트 스페이서를 형성하는 단계; 및Forming a gate spacer on sidewalls of the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern; And 상기 반도체 기판에 제1도전형 불순물을 주입하여 상기 제1 및 제2폴리실리콘 패턴의 외측에 각각 제3임플란트 영역을 형성하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And implanting first conductive impurities into the semiconductor substrate to form third implant regions on the outer side of the first and second polysilicon patterns, respectively. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 제1 및 제3 임플란트 영역의 불순물 농도는 상기 제2임플란트영역의 불순물 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The impurity concentration of the first and third implant region is higher than the impurity concentration of the second implant region. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1폴리실리콘 패턴 및 상기 제2폴리실리콘 패턴의 폭은 동일한 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.The width of the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern is the same method of manufacturing a flash memory device. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 반도체 기판으로부터 상기 제1폴리실리콘 패턴 및 상기 제2폴리실리콘 패턴의 높이는 동일한 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 소자의 제조 방법.And a height of the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern from the semiconductor substrate is the same. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항으로 이루어진 플래시 메모리 소자에 있어서,The flash memory device according to any one of claims 1 to 4, wherein 상기 제1폴리실리콘 패턴 및 상기 제2폴리실리콘 패턴에 인가되는 전압 차에 의하여 상기 제1임플란트 영역에서 생성된 핫 전자들이 상기 ONO 패턴에 주입되어 프로그램이 이루어지고, 상기 제1폴리실리콘 패턴에 네거티브(negative) 전압이 인가되고 상기 반도체 기판에 파지티브(positive) 전압이 인가되어 상기 프로그램된 핫 전자들이 상기 반도체 기판을 통해 빠져나가 소거가 이루어지는 플래시 메모리 소자의 구동 방법.The hot electrons generated in the first implant region are injected into the ONO pattern by a voltage difference applied to the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern, and a program is performed. and a negative voltage is applied to the semiconductor substrate so that the programmed hot electrons exit through the semiconductor substrate and are erased. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항으로 이루어진 플래시 메모리 소자에 있어서,The flash memory device according to any one of claims 1 to 4, wherein 상기 제1폴리실리콘 패턴 및 상기 제2폴리실리콘 패턴에 인가되는 전압 차에 의하여 상기 제1임플란트 영역에서 생성된 핫 전자(hot electron)들이 상기 ONO 패턴에 주입되어 프로그램이 이루어지고, 상기 제1폴리실리콘 패턴에 네거티브(negative) 전압 또는 접지 전압이 인가되고 상기 제2폴리실리콘 패턴에 파지티브(positive) 전압이 인가되어 상기 ONO 패턴에 핫 홀(hot hole)을 주입시켜 소거가 이루어지는 플래시 메모리 소자의 구동 방법.The hot electrons generated in the first implant region are injected into the ONO pattern by a voltage difference applied to the first polysilicon pattern and the second polysilicon pattern, and the program is performed. A negative voltage or a ground voltage is applied to a silicon pattern, and a positive voltage is applied to the second polysilicon pattern to inject a hot hole into the ONO pattern to erase the flash memory device. Driving method.
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