KR19990024470A - Non-volatile memory device for high speed rewriting and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고속 재기록용 비휘발성 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 상기 비휘발성 메모리 장치의 단위 셀은 비트라인에 연결된 드레인, 워드라인에 연결된 게이트, 소스를 가지는 선택 트랜지스터와, 상기 선택 트랜지스터의 소스에 연결된 드레인, 채널 주입 전자를 축적시키는 부유 게이트, 센스라인에 연결된 제어 게이트, 소스를 가지는 셀 트랜지스터와, 상기 셀 트랜지스터의 소스에 연결된 드레인, 제어라인에 연결된 게이트, 공통 접지라인에 연결된 소스를 가지는 제어 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile memory device for fast rewriting and a method of manufacturing the same. In particular, the unit cell of the nonvolatile memory device includes a select transistor having a drain connected to a bit line, a gate connected to a word line, and a source, and the select transistor. A drain connected to the source of the cell, a floating gate that accumulates channel injection electrons, a control gate connected to the sense line, a cell transistor having a source, a drain connected to the source of the cell transistor, a gate connected to the control line, a source connected to a common ground line It characterized in that it comprises a control transistor having a.
Description
본 발명은 비휘발성 메모리장치에 관한 것으로서, 특히 메모리 셀의 재기록시 전체 메모리 셀을 소거하지 않고서 선택적으로 메모리 셀을 프로그램 시킬 수 있는 고속 재기록용 비휘발성 메모리 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile memory device, and more particularly, to a nonvolatile memory device for a fast rewrite capable of selectively programming a memory cell without erasing the entire memory cell.
일반적으로 비휘발성 메모리 장치에 있어서 EEPROM은 데이터를 새롭게 바꾸어 프로그램할 수 있으므로 데이터의 변경이 예상되거나 시스템과의 매칭을 고려하면서 프로그램을 구축하는데 주로 사용된다.In general, in a nonvolatile memory device, since EEPROM can be newly changed and programmed, the EEPROM is mainly used to construct a program in consideration of a change in data or a matching with a system.
도 1은 종래의 EEPROM형 비휘발성 메모리 장치를 회로적으로 나타낸 도면으로서, EEPROM의 단위 셀은 도 1에 나타난 바와 같이 비트라인(B/L)에 연결된 드레인과 워드라인(W/L)에 연결된 게이트 및 소스를 가지는 선택 트랜지스터(select tr)와, 상기 선택 트랜지스터(select tr)의 소스에 연결된 드레인과 채널 주입 전자를 축적시키는 부유 게이트와 센스라인(S/L)에 연결된 제어 게이트 및 공통 접지라인에 연결된 소스를 구비한 셀 트랜지스터(sense tr)로 구성된다.1 is a circuit diagram illustrating a conventional EEPROM type nonvolatile memory device, in which a unit cell of an EEPROM is connected to a drain and a word line (W / L) connected to a bit line (B / L), as shown in FIG. A select transistor having a gate and a source; a floating gate and a gate connected to the source of the select transistor; and a control gate and a common ground line connected to the sense line S / L. It consists of a cell transistor (sense tr) having a source connected to it.
상기와 같이 구성된 비휘발성 메모리 장치는 도2 내지 도 4를 참조하면 다음과 같은 반도체 소자의 구조를 가지고 있다. 우선, 셀 트랜지스터는 소자간 분리를 위한 소자분리 영역(4)이 형성된 실리콘 기판(2)의 선택 영역 하부에 채널용 불순물이 주입된 채널용 불순물 주입 영역(8)과, 상기 기판(2)의 활성 영역 상부면에 형성된 게이트 산화막(6)을 선택 식각한 터널 산화막(10)과, 상기 터널 산화막(10)을 포함하는 게이트 산화막(6) 상부면에 순차적으로 적층된 제 1 도전층, 즉 부유 게이트(12), 게이트간 절연막(14) 및 제 2 도전층, 즉 제어 게이트(16)로 이루어진 게이트와, 상기 게이트의 에지에 셀프얼라인하도록 상기 기판(2) 표면 근방에 기판(2)과 다른 불순물이 주입된 소스/드레인 영역(19,20)을 구비한다. 그리고, 선택 트랜지스터는 셀 트랜지스터의 게이트간 절연막(14)의 형성과 동시에 실리콘 기판(2)의 활성 영역 상부면에 형성된 버퍼 산화막(15)과, 게이트 마스크(17')에 따라 상기 버퍼 산화막(15) 상부면에 제 2 도전층, 즉 게이트(17)와, 상기 게이트(17)의 에지에 셀프얼라인하도록 상기 기판(2) 표면 근방에 기판(2)과 다른 불순물이 주입된 소스/드레인 영역(18,19)을 구비한다. 여기서, 18은 배선 공정시 비트라인이 형성되며, 20은 배선 공정시 공통 접지라인이 형성된다. 또한, 상기 선택 트랜지스터의 게이트(17)는 메모리 셀 어레이를 연결하는 워드라인이 형성되며, 상기 셀 트랜지스터의 제어 게이트(16)는 메모리 셀 어레이를 연결하는 센스라인이 형성된다.The nonvolatile memory device configured as described above has the structure of a semiconductor device as described below with reference to FIGS. First, the cell transistor includes a channel impurity implantation region 8 in which channel impurities are implanted under a select region of the silicon substrate 2 having the device isolation region 4 for isolation between elements, and the substrate 2. A tunnel oxide film 10 obtained by selectively etching the gate oxide film 6 formed on the upper surface of the active region, and a first conductive layer that is sequentially stacked on the upper surface of the gate oxide film 6 including the tunnel oxide film 10, that is, floating A gate composed of a gate 12, an inter-gate insulating film 14 and a second conductive layer, that is, a control gate 16, and a substrate 2 near the surface of the substrate 2 so as to self-align to an edge of the gate; Source / drain regions 19 and 20 into which other impurities are implanted. In addition, the selection transistor is formed on the upper surface of the active region of the silicon substrate 2 at the same time as the inter-gate insulating film 14 of the cell transistor is formed, and the buffer oxide film 15 is formed in accordance with the gate mask 17 '. A source / drain region in which a second conductive layer, that is, the gate 17 and other impurities are implanted in the vicinity of the surface of the substrate 2 so as to self-align to the edge of the gate 17. (18, 19). Here, 18 is a bit line is formed in the wiring process, 20 is a common ground line is formed in the wiring process. In addition, a word line connecting the memory cell array is formed at the gate 17 of the selection transistor, and a sense line connecting the memory cell array is formed at the control gate 16 of the cell transistor.
도 1 내지 도 4 을 참조하면 상기 비휘발성 메모리 장치의 프로그램 및 소거 동작은 다음과 같다. 메모리 셀의 데이터 소거시 센스라인(S/L)과 워드라인(W/L)에 16V, 비트라인(B/L)에 0V를 인가하고 공통 접지라인을 플로팅시키면 상기 선택 트랜지스터(select tr)는 온되고, 상기 셀 트랜지스터(sense tr)는 오프된다. 이에 따라 상기 셀 트랜지스터(sense tr)는 부유 게이트(12)에 전자를 축적하게 되고 상기 부유 게이트(12) 하부의 기판(2) 표면에 정공이 축적된다. 그리고, 메모리 셀의 프로그램시 센스라인(S/L)에 0V, 비트라인(B/L)과 워드라인(W/L)에 16V를 인가하고 공통 접지라인을 플로팅시키면 선택 트랜지스터(select tr)와 셀 트랜지스터(sense tr)는 온 상태로 된다. 이에 따라 상기 셀 트랜지스터(sense tr)의 부유 게이트(12)는 축적된 전자를 방출시켜 채널을 형성한다.1 to 4, program and erase operations of the nonvolatile memory device are as follows. When the 16V is applied to the sense line S / L and the word line W / L and 0V is applied to the bit line B / L when the data of the memory cell is erased, the select ground is selected. On, the cell transistor (sense tr) is off. Accordingly, the cell transistor (sense tr) accumulates electrons in the floating gate 12 and holes are accumulated in the surface of the substrate 2 under the floating gate 12. In addition, when 0V is applied to the sense line S / L and 16V is applied to the bit line B / L and the word line W / L when the memory cell is programmed, and the common ground line is floated, the select transistor and The cell transistor sense tr is turned on. As a result, the floating gate 12 of the cell transistor (sense tr) emits accumulated electrons to form a channel.
그러나, 상기 비휘발성 메모리 장치는 제 1 메모리 셀(A)을 프로그램 시킨 후에 오프 상태의 제 2 메모리 셀(B)을 재기록(온 되도록)시키면 제 1 비트라인(B/L1)과 제 2 비트라인(B/L2) 사이에는 공통 접지라인을 통한 전류 경로가 형성된다. 이에 따라 상기 제 2 메모리 셀(20)은 상기 제 2 비트라인(B/L2)의 전압 강하에 의해 더 이상 상기 셀 트랜지스터(sense tr21)의 부유 게이트에 전자를 방출할 수 없게 되어 프르그램 장애를 일으킨다.However, in the nonvolatile memory device, when the first memory cell A is programmed and the second memory cell B in the off state is rewritten (on), the first bit line B / L1 and the second bit line may be used. A current path through the common ground line is formed between (B / L2). As a result, the second memory cell 20 may no longer emit electrons to the floating gate of the cell transistor sense tr21 due to the voltage drop of the second bit line B / L2. Cause
이러한 프로그램 장애를 해결하기 위하여 상기 비휘발성 메모리 장치는 메모리 셀 어레이를 모두 소거한 후에 선택된 메모리 셀 만 프로그램 시키는 방식을 취하게 되는데, 이러한 방식은 데이터의 재기록시 매번 전체 메모리 셀 어레이를 소거시켜야만 하는 번거러움이 있었다.In order to solve such a program failure, the nonvolatile memory device erases all the memory cell arrays and then programs only the selected memory cells, which is a hassle of erasing the entire memory cell array every time the data is rewritten. There was this.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 메모리 셀 사이의 공통 접지라인을 통한 전류 경로를 차단시키는 제어 트랜지스터를 구비하므로서 선택된 메모리 셀의 프로그램 시간을 단축할 수 있는 고속 재기록용 비휘발성 메모리 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control transistor for blocking a current path through a common ground line between memory cells in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, thereby reducing the programming time of a selected memory cell. The present invention provides a volatile memory device and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 비휘발성 메모리 장치의 단위 셀에 있어서, 비트라인에 연결된 드레인과, 워드라인에 연결된 게이트와, 소스를 가지는 선택 트랜지스터; 상기 선택 트랜지스터의 소스에 연결된 드레인과, 채널 주입 전자를 축적시키는 부유 게이트와, 센스라인에 연결된 제어 게이트와, 소스를 가지는 셀 트랜지스터; 및 상기 셀 트랜지스터의 소스에 연결된 드레인과, 제어라인에 연결된 게이트와, 공통 접지라인에 연결된 소스를 가지는 제어 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a unit cell of a nonvolatile memory device, comprising: a selection transistor having a drain connected to a bit line, a gate connected to a word line, and a source; A cell transistor having a drain connected to a source of the selection transistor, a floating gate for accumulating channel injection electrons, a control gate connected to a sense line, and a source; And a control transistor having a drain connected to a source of the cell transistor, a gate connected to a control line, and a source connected to a common ground line.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법은 반도체 기판 상부면에 제 1 절연막을 도포한 후, 선택 영역에 불순물을 이온 주입하는 단계; 상기 제 1 절연막을 선택 식각해서 터널 절연막을 형성하는 단계; 상기 결과물 상부면에 순차적으로 제 1 도전층 및 제 2 절연막을 형성하는 단계; 상기 터널 절연막 상부면에 프로그램 및 소거 기능을 수행하는 셀 트랜지스터의 표면이 절연된 부유 게이트를 형성하는 단계; 상기 기판 전면에 제 2 도전층을 형성하는 단계; 상기 기판 상부면에 선택 트랜지스터 및 타 셀과의 전류를 차단하는 제어 트랜지스터의 게이트를 각각 형성함과 동시에 상기 부유 게이트 상부면에 셀 트랜지스터의 제어 게이트를 형성하는 단계; 및 상기 게이트의 에지에 각각 셀프얼라인하도록 상기 기판 표면 근방에 불순물 영역들을 동시에 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nonvolatile memory device, including applying a first insulating film to an upper surface of a semiconductor substrate, and then implanting impurities into a selected region; Selectively etching the first insulating film to form a tunnel insulating film; Sequentially forming a first conductive layer and a second insulating film on the resultant upper surface; Forming a floating gate insulated from a surface of a cell transistor that performs a program and erase function on an upper surface of the tunnel insulating layer; Forming a second conductive layer on the entire surface of the substrate; Forming a control gate of a cell transistor on an upper surface of the floating gate while simultaneously forming a gate of a control transistor that blocks current between a selection transistor and another cell on the upper surface of the substrate; And simultaneously forming impurity regions near the surface of the substrate so as to self-align the edges of the gate.
도 1은 종래의 EEPROM형 비휘발성 메모리 장치를 회로적으로 나타낸 도면.1 is a circuit diagram showing a conventional EEPROM type nonvolatile memory device.
도 2는 종래의 EEPROM형 비휘발성 메모리 장치의 레이아웃을 나타낸 도면.2 is a diagram showing a layout of a conventional EEPROM type nonvolatile memory device.
도 3은 도 2의 X-X'선에 따라 비휘발성 메모리 장치의 구조를 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a nonvolatile memory device along the line X-X 'of FIG.
도 4는 도 2의 Y-Y'선에 따라 비휘발성 메모리 장치의 구조를 나타낸 단면도.4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a nonvolatile memory device along the line Y-Y 'of FIG.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 회로적으로 나타낸 도면.5 is a circuit diagram illustrating a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 레이아웃을 나타낸 도면.6 illustrates a layout of a nonvolatile memory device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 7은 도 6의 X-X'선에 따라 비휘발성 메모리 장치의 구조를 나타낸 단면도.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure of a nonvolatile memory device along the line X-X 'of FIG. 6; FIG.
도 8은 도 6의 Y-Y'선에 따라 비휘발성 메모리 장치의 구조를 나타낸 단면도.FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a structure of a nonvolatile memory device along the line YY ′ in FIG. 6. FIG.
도 9 내지 도 12는 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치의 형성 방법을 설명하기 위한 도 6의 X-X'선에 의한 공정 순서도.9 to 12 are process flowcharts taken along line X-X 'of FIG. 6 for explaining a method of forming a nonvolatile memory device according to the present invention.
도 13 내지 도 16은 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치의 형성 방법을 설명하기 위한 도 6의 Y-Y'선에 의한 공정 순서도.13 to 16 are process flowcharts taken along line Y-Y 'of FIG. 6 for explaining a method of forming a nonvolatile memory device according to the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100: 실리콘 기판 102: 소자분리 영역100: silicon substrate 102: device isolation region
104: 게이트 산화막 106: 채널용 불순물 주입 영역104: gate oxide film 106: impurity implantation region for channel
108: 터널 산화막 110: 셀 트랜지스터의 부유 게이트108: tunnel oxide film 110: floating gate of cell transistor
112: 게이트간 절연막 113: 버퍼 산화막112: inter-gate insulating film 113: buffer oxide film
114: 셀 트랜지스터의 게이트114: gate of cell transistor
115: 선택 트랜지스터의 게이트115: gate of select transistor
116: 제어 트랜지스터의 게이트116: gate of the control transistor
118: 비트라인 121: 공통 접지라인118: bit line 121: common ground line
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 회로적으로 나타낸 도면으로서, 단위 셀은 비트라인(B/L)에 연결된 드레인, 워드라인(W/L)에 연결된 게이트, 소스를 가지는 선택 트랜지스터(select tr)와, 상기 선택 트랜지스터(select tr)의 소스에 연결된 드레인, 채널 주입 전자를 축적시키는 부유 게이트, 센스라인(S/L)에 연결된 제어 게이트, 소스를 가지는 셀 트랜지스터(sense tr)와, 상기 셀 트랜지스터(sense tr)의 소스에 연결된 드레인, 제어라인(C/L)에 연결된 게이트, 공통 접지라인에 연결된 소스를 가지는 제어 트랜지스터(control tr)로 구성된다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention, wherein a unit cell includes a drain connected to a bit line (B / L), a gate connected to a word line (W / L), and a source. A select transistor having a select tr, a drain connected to a source of the select transistor, a floating gate for accumulating channel injection electrons, a control gate connected to a sense line S / L, and a cell transistor having a source and a control transistor having a drain connected to the source of the cell transistor sense tr, a gate connected to the control line C / L, and a source connected to the common ground line.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 레이아웃을 나타낸 도면으로서, 115'은 선택 트랜지스터의 게이트 마스크이며, 108은 셀 트랜지스터의 터널 산화막 영역을 형성하기 위한 마스크이며, 110'은 셀 트랜지스터의 부유 게이트 마스크이며, 114'은 셀 트랜지스터의 제어 게이트 마스크이며, 116'은 제어 트랜지스터의 게이트 마스크이며, 124는 비트라인을 형성하기 위한 콘택 영역이다.6 is a diagram illustrating a layout of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention, where 115 'is a gate mask of a select transistor, 108 is a mask for forming a tunnel oxide region of a cell transistor, and 110' A floating gate mask of the cell transistor, 114 'is a control gate mask of the cell transistor, 116' is a gate mask of the control transistor, and 124 is a contact region for forming a bit line.
도 7은 도 6의 X-X'선에 따라 비휘발성 메모리 장치의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 8은 Y-Y'선에 따라 비휘발성 메모리 장치의 구조를 나타낸 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the structure of the nonvolatile memory device along the line X-X 'of FIG. 6, and FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the structure of the nonvolatile memory device along the line Y-Y'.
상기 도 6 내지 도 8 을 참조하면 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치의 소자는 다음과 같은 구조를 가진다. 우선, 셀 트랜지스터는 소자간 분리를 위한 소자 분리 영역(102)이 형성된 실리콘 기판(100)의 활성 영역 상부면에 형성된 게이트 산화막(104)과, 상기 기판(100)의 선택 영역에 채널용 불순물이 주입된 채널용 불순물 주입 영역(106)과, 상기 게이트 산화막(104)을 선택 식각한 터널 산화막(108)과, 상기 터널 산화막(108)을 포함하는 게이트 산화막(104) 상부면에 순차적으로 적층된 제 1 도전층, 즉 부유 게이트(110), 게이트간 절연막(112) 및 제 2 도전층 즉, 제어 게이트(114)로 이루어진 게이트와, 상기 게이트의 에지에 셀프얼라인하도록 상기 기판(100) 표면 근방에 기판(100)과 다른 불순물이 주입된 소스/드레인 영역(119,120)을 구비한다. 그리고, 선택 트랜지스터는 상기 셀 트랜지스터의 게이트간 절연막(112)의 형성과 동시에 기판(100)의 활성 영역 상부면에 형성된 버퍼 산화막(113)과, 게이트 마스크(115')에 따라 상기 버퍼 산화막(113) 상부에 형성된 제 2 도전층, 즉 게이트(115)와, 상기 게이트(115)의 에지에 셀프얼라인하도록 상기 기판(100) 표면 근방에 상기 기판(100)과 다른 불순물이 주입된 소스/드레인 영역(118,119)을 구비한다. 그리고, 제어 트랜지스터는 게이트 마스크(116')에 따라 상기 버퍼 산화막(113) 상부면에 형성된 제 2 도전층, 즉 게이트(116)와, 상기 게이트(115)의 에지에 셀프얼라인하도록 상기 기판(100) 표면 근방에 상기 기판(100)과 다른 불순물이 주입된 소스/드레인 영역(120,121)을 구비한다. 한편, 이후 배선 공정시 118은 비트라인이 형성되며, 121은 공통 접지라인이 형성된다. 그리고, 이후 배선 공정시 상기 선택 트랜지스터의 게이트(115)는 메모리 셀 어레이를 연결하는 워드라인, 상기 셀 트랜지스터의 제어 게이트(114)는 메모리 셀 어레이를 연결하는 센스라인, 상기 제어 트랜지스터의 게이트(116)는 메모리 셀 어레이를 연결하는 제어라인이 각각 형성된다.6 to 8, the device of the nonvolatile memory device according to the present invention has the following structure. First, the cell transistor includes a gate oxide film 104 formed on the upper surface of the active region of the silicon substrate 100 having the device isolation region 102 formed therebetween, and impurities selected for the channel in the selected region of the substrate 100. The impurity implantation region 106 for the implanted channel, the tunnel oxide film 108 in which the gate oxide film 104 is selectively etched, and the gate oxide film 104 including the tunnel oxide film 108 are sequentially stacked. A gate including a first conductive layer, that is, a floating gate 110, an inter-gate insulating layer 112, and a second conductive layer, that is, a control gate 114, and a surface of the substrate 100 so as to self-align to an edge of the gate. The source / drain regions 119 and 120 into which the substrate 100 and other impurities are injected are provided. In addition, the selection transistor is formed on the upper surface of the active region of the substrate 100 at the same time as the formation of the inter-gate insulating film 112 of the cell transistor and the buffer oxide film 113 according to the gate mask 115 ′. Source / drain in which impurities other than the substrate 100 are implanted near the surface of the substrate 100 so as to self-align the second conductive layer formed on the second conductive layer, that is, the gate 115 and the edge of the gate 115. Regions 118 and 119. The control transistor may be configured to self-align the second conductive layer formed on the top surface of the buffer oxide layer 113, that is, the gate 116 and the edge of the gate 115, according to a gate mask 116 ′. 100 and source / drain regions 120 and 121 in which impurities other than the substrate 100 are implanted are provided near the surface. In the subsequent wiring process, a bit line is formed at 118 and a common ground line is formed at 121. In the subsequent wiring process, the gate 115 of the selection transistor is a word line connecting the memory cell array, the control gate 114 of the cell transistor is a sense line connecting the memory cell array, and the gate 116 of the control transistor. ) Are respectively formed control lines connecting the memory cell arrays.
상기와 같은 구조를 가지는 본 발명은 재기록시 공통 접지라인을 통한 메모리 셀간의 전류 경로는 상기 제어 트랜지스터(control tr)에 의해 차단된다. 예를 들어 제 1 메모리 셀(A)을 프로그램 한 후에 제 2 메모리 셀(B)을 재기록(온 되도록)하고자 하면 상기 제 2 메모리 셀(B)은 상기 제어라인(C/L1)으로부터 인가되는 전압에 의해 제어 트랜지스터(control tr21)가 오프되어 공통 접지라인을 통한 상기 제 1 메모리 셀(A)의 전류 경로를 차단한다. 이로 인해 상기 제 2 메모리 셀(B)은 제 2 비트라인(B/L2)으로부터 인가된 전압이 셀 트랜지스터(sense tr21)에서 부유 게이트의 축적된 전자를 방출하도록 하는데 전부 사용함에 따라 프로그램이 안정하게 수행된다.According to the present invention having the structure as described above, the current path between the memory cells through the regioxy common ground line is blocked by the control transistor. For example, when the second memory cell B is to be rewritten (on) after programming the first memory cell A, the second memory cell B is applied with a voltage applied from the control line C / L1. The control transistor control tr21 is turned off to block the current path of the first memory cell A through the common ground line. As a result, the second memory cell B can stably maintain the program as the voltage applied from the second bit line B / L2 is used to emit accumulated electrons of the floating gate in the cell transistor sense tr21. Is performed.
그러므로, 본 발명은 메모리 셀의 재기록시 상기 제어라인(C/L)으로 제어 전압을 인가받아 상기 제어 트랜지스터가 오프되어 비트라인과 공통 접지라인을 전기적으로 분리시키기 때문에 종래와 같이 전체 메모리 셀을 소거하지 않고서도 선택적으로 메모리 셀의 재기록이 가능하게 된다.Therefore, according to the present invention, since the control transistor is turned off by electrically applying the control voltage to the control line C / L of the memory cell to electrically separate the bit line and the common ground line, the entire memory cell is erased. It is possible to selectively rewrite the memory cells without doing so.
도 9 내지 도 12는 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치의 형성 방법을 설명하기 위한 도 6의 X-X'선에 의한 공정 순서도이며, 도 13 내지 도 16은 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치의 형성 방법을 설명하기 위한 도 6의 Y-Y'선에 의한 공정 순서도이다. 상기 도면들을 참조하면 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법은 다음과 같다.9 to 12 are process flowcharts taken along line X-X 'of FIG. 6 for explaining a method of forming a nonvolatile memory device according to the present invention, and FIGS. 13 to 16 are views of the nonvolatile memory device according to the present invention. It is a process flowchart by the Y-Y 'line | wire of FIG. 6 for demonstrating the formation method. Referring to the drawings, a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to the present invention is as follows.
우선, 도 9 및 도 13에 나타난 바와 같이 실리콘 기판(102) 내에 통상의 로커스 공정을 사용하여 소자간 분리를 위해 소자분리영역(103)을 형성한다. 이어서 상기 기판(102) 상부면에 제 1 절연막으로서 게이트 산화막(104)을 도포한 후, 선택 영역에 채널용 불순물을 이온 주입하여 채널용 불순물 주입 영역(106)을 형성한다. 이어서 사진 및 식각 공정으로 상기 게이트 산화막(104)을 선택 식각해서 터널 산화막(108)을 형성한다. 이어서 상기 게이트 산화막(104) 상부면에 제 1 도전층으로서 폴리실리콘층과 제 2 절연막으로서 산화막/질화막/산화막을 순차적으로 적층한다.First, as shown in FIGS. 9 and 13, a device isolation region 103 is formed in the silicon substrate 102 for isolation between devices using a conventional locus process. Subsequently, after the gate oxide film 104 is coated on the upper surface of the substrate 102 as a first insulating film, channel impurity implantation regions 106 are formed by ion implanting channel impurities into the selected region. Subsequently, the gate oxide layer 104 is selectively etched by a photo and etching process to form the tunnel oxide layer 108. Subsequently, a polysilicon layer as a first conductive layer and an oxide film / nitride film / oxide film as a second insulating film are sequentially stacked on the upper surface of the gate oxide film 104.
그리고, 도 10 및 도 14에 나타난 바와 같이 셀 트랜지스터의 부유 게이트 마스크(110')에 따라 사진 및 식각 공정으로 상기 적층된 산화막/질화막/산화막 및 폴리실리콘층을 선택 식각하여 셀 트랜지스터의 부유 게이트(110) 및 게이트간 절연막(112)을 형성한 후에 불필요한 상기 제 1 게이트 산화막(104)을 제거한다.10 and 14, the stacked oxide film / nitride film / oxide film and the polysilicon layer are selectively etched by the photolithography and etching processes according to the floating gate mask 110 ′ of the cell transistor to form a floating gate of the cell transistor ( After forming the inter-gate insulating film 112 and the first gate oxide film 104 that is not necessary, the first gate oxide film 104 is removed.
이어서 도 11 및 도 15에 나타난 바와 같이 상기 결과물 전면에 산화 공정을 실시하여 셀 트랜지스터의 부유 게이트(110)의 상측면을 표면 산화 처리함과 동시에 선택 트랜지스터 및 제어 트랜지스터의 기판 상부면에 버퍼 산화막(113)을 형성한다.Then, as shown in FIGS. 11 and 15, an oxidation process is performed on the entire surface of the resultant to perform surface oxidation on the upper side of the floating gate 110 of the cell transistor, and at the same time, a buffer oxide film ( 113).
이어서 도 12 및 도 16에 나타난 바와 같이 상기 버퍼 산화막(113) 상부면에 제 2 도전층으로서 폴리실리콘을 도포한다. 그리고, 셀 트랜지스터의 제어 게이트 마스크(114'), 선택 트랜지스터의 게이트 마스크(115') 및 제어 트랜지스터의 게이트 마스크(116')를 이용하여 사진 및 식각 공정으로 상기 폴리실리콘층을 식각한다. 이에 따라 상기 버퍼 산화막(113) 상부면에 선택 트랜지스터의 게이트(115), 제어 트랜지스터의 게이트(116)가 각각 형성됨과 동시에 상기 게이트간 절연막(112) 상부면에 셀 트랜지스터의 제어 게이트(114)가 형성된다.Next, as shown in FIGS. 12 and 16, polysilicon is coated on the upper surface of the buffer oxide layer 113 as a second conductive layer. The polysilicon layer is etched by the photolithography and etching processes using the control gate mask 114 ′ of the cell transistor, the gate mask 115 ′ of the selection transistor, and the gate mask 116 ′ of the control transistor. Accordingly, the gate 115 of the selection transistor and the gate 116 of the control transistor are formed on the top surface of the buffer oxide layer 113, and the control gate 114 of the cell transistor is formed on the top surface of the inter-gate insulating layer 112. Is formed.
이어서 상기 게이트들을 마스크로 하여 기판(100)과 다른 불순물을 이온 주입해서 상기 게이트들의 에지에 각각 셀프얼라인되는 소스/드레인(118,119,120,121)을 동시에 형성한다. 이어서 콘택 공정을 실시함에 따라 118에는 비트라인용 콘택 전극이 형성되며, 121에는 공통 접지라인용 콘택 전극이 형성된다. 이어서 배선 공정을 실시함에 따라 114에는 메모리 셀을 연결하는 센스라인, 115에는 메모리 셀을 연결하는 워드라인, 116에는 메모리 셀을 연결하는 제어라인이 형성된다.Subsequently, the gate 100 is used as a mask to ion implant the substrate 100 and other impurities to simultaneously form the source / drains 118, 119, 120, and 121 that are self-aligned at the edges of the gates. Subsequently, as the contact process is performed, a bit line contact electrode is formed at 118, and a contact electrode for a common ground line is formed at 121. Subsequently, as a wiring process is performed, a sense line connecting the memory cells is formed at 114, a word line connecting the memory cells at 115, and a control line connecting the memory cells at 116.
따라서, 본 발명은 셀 트랜지스터와 공통 접지 사이에 제어 트랜지스터를 구비하므로서 메모리 셀 어레이의 재기록시 종래와 같이 전체 메모리 셀을 모두 소거하지 않고서도 오프된 제어 트랜지스터에 의해 메모리 셀간의 전류 경로가 차단되기 때문에 신속한 선택 메모리 셀의 재기록이 가능하게 된다.Therefore, since the present invention includes a control transistor between the cell transistor and the common ground, the current path between the memory cells is blocked by the control transistor turned off without erasing all the memory cells as in the conventional reprogramming of the memory cell array. Fast writing of the selected memory cells becomes possible.
본 발명은 선택적으로 메모리 셀을 신속하게 프로그램 시킬 수 있기 때문에 종전보다 재기록 시간이 크게 단축되며 동시에 비휘발성 메모리의 전력 소비도 크게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In the present invention, since the memory cell can be selectively programmed quickly, the rewrite time is significantly shorter than before, and the power consumption of the nonvolatile memory can be greatly reduced.
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