JPH01304784A - 半導体不揮発性メモリの製造方法 - Google Patents

半導体不揮発性メモリの製造方法

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JPH01304784A
JPH01304784A JP63135919A JP13591988A JPH01304784A JP H01304784 A JPH01304784 A JP H01304784A JP 63135919 A JP63135919 A JP 63135919A JP 13591988 A JP13591988 A JP 13591988A JP H01304784 A JPH01304784 A JP H01304784A
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impurity region
selection gate
volatile memory
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Ryoji Takada
高田 量司
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子計算機、通信機、ファクシミリなどの
電子機器に用いる半導体不揮発性メモリに関する。
〔発明の概要〕
この発明はソース・ドレイン間に配した選択ゲート電極
と浮遊ゲート電極により形成される2つのチャンネル間
の表面電位差を利用してホットキャリアを発生させ浮遊
ゲート電極へ注入する半導体不揮発性メモリに関するも
のである。選択ゲート′sh極下の半導体基板の不純物
濃度は高い程、またデー1〜長は短い程、ホットエレク
トロンの発生効率は高くなる。
本発明は、I) S A (Diffused 5el
f−八Iighn)により従来よりも不純物濃度を高め
、サイドゥオールにより、短チャンネル化しホットエレ
クトロンの発生効率を高めることのできる高集積用の半
導体メモリを実現しようとするものである。
〔従来の技術〕
従来のホットエレクトロンの発生率の高い半導体不揮発
性メモリの構造断面図を第2図に示す。
P型半導体基板1の表面近傍に設けられたn+型のソー
ス領域2およびドレイン領域3との間に、選択ゲート絶
縁膜4と選択ゲートなf!5及び薄い(50〜150人
)の注入絶縁[6と浮遊ゲート電8i!7がある。さら
に浮遊ゲート電極7は層間絶縁膜8により絶縁分離され
、制御な極りと容量結合している。
このメモリの動作原理を簡単に説明する。まず制御ゲー
ト電極9に4〜IOVの電圧を印加し、浮遊ゲート電極
7の電位を上げ、その下の基板表面を強反転させる0選
択ゲート電極5にそのしきいVi電圧近傍の電圧を印加
する。この状態でドレイン領域3に書込み電圧(3,5
〜6.OV)を印加すると浮遊ゲート電fi7下の基板
表面はドレインの電位が伝わり、選択ゲート電極5の下
の基板表面はソース電位が伝わり、両ゲートE ’ff
zの中間点10においてほぼドレイン電圧に相当する大
きな表面電位差が生ずる。ここでソースから流れ出た電
子が加速されホットエレクトロンを発生し、注入絶縁膜
7を飛び越して浮遊ゲート電極7中に注入され書込みが
行なわれる。消去は紫外線消去あるいは、消去電極を設
け、Fovler−Nordhein+ 電流を利用し
たトンネル電流消去により行う。
この様な2つのチャネル間の表面電位を利用し、電子を
加速する半導体不揮発性メモリでは、浮遊ゲート電極7
への電子の注入効率を高めるために、選択ゲート電極5
の下の基板表面にチャネルドープを行ない表面不純物濃
度の高い領域11を設ける6表面不純物源度が高いと、
チャネルか基板側へ広がらず電子が表面部を流れるので
、発生したホットエレクトロンが、半導体基板と注入絶
縁膜の界面にエネルギーを失なわずに到達する為に注入
効率が高くなる。さらに、浮遊ゲート電極7の先端にセ
ルファラインでチャネルドープを行うと、中間点10で
の電位分布が急峻になり、ホットエレクトロンの発生効
率を高くできる。また選択ゲートな極5のゲート長を短
くしてもホットエレクトロンの発生効率が高くなる。こ
の従来の不揮発性メモリで最低書込み電圧3.5v、書
込み時間1m5ecを実現している。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の第2図におけるチャネルドープは浮遊ゲート電極
7をインプラマスクとしてイオンインプランテーション
によりドーピングしている。この場合、イオンインプラ
ンテーションのチャネリング防止の為の注入角度差(約
7度)により、注入効率が変化し、メモリの方向依存性
を生ずる。この方向依存性を生じない様にする為には、
選択ゲート電極5の下の基板領域にのみチャネルドープ
する様にフォトレジストをマスクにイオンインプランテ
ーションするが、マスクの合せ精度との関係で選択ゲー
トを極5のゲート長を短くできず、微細化と注入効率向
上の点で不利であった。
〔課題を解決するための手段〕
選択ゲート電極5の下の高濃度不純物領域11をソース
領域2を形成する際DSAプロセスにより同時に作る。
さらに選択ゲート電極5をサイドウオールを利用して極
めて短いゲート長に形成する。
〔作用〕
メモリの注入効率の方向依存性が小さく、微細化しやす
い構造であり、しかも注入効率を従来より高くできる。
〔実施例〕
第1図に本発明の実施例を示す、基本的な構造は従来と
同じであるが、選択ゲートmW 105をマスクにボロ
ンとヒ素(あるいはリン)をDSAによりドーピングし
、高濃度不純物領域111とソース領域102を同時に
形成している。この横辺では高濃度不純物領域が選択ゲ
ート電極105の下にあるいので、メモリの注入効率の
方向依存性は小さく、選択ゲート電極105のゲート長
も、チャネルドープ領域に無関係に最小加工精度で短く
できる。
第3図は本発明の他の実施例で、選択ゲート電極105
をポリシリコンのサイドウオールを利用したものである
。サイドウオールは、浮遊ゲート電極107と制御ゲー
ト電極109を形成した後、等方性のCVDによりポリ
シリコンを堆積し、RI E (Reactive T
on Etch)等の異方性エッチにより、浮遊ゲート
107端にポリシリコンのサイドウオールを形成する。
この後、このサイドウオールをマスクにDASにより、
高濃度不純物領域111とソース領域102を同時に形
成している。
ドレイン領域103はサイドウオールにより浮遊ゲート
電極107と電気的に接続されないので、あらかじめn
−領域112をドーピングしておく。
サイドウオールを用いた場合、選択ゲート電極105の
ゲート長は、サブミクロンに加工できるので、選択ゲー
トでのチャネル電圧降下が小さく、ホットエレクトロン
の発生効率を高くできる。さらに、サイドウオール長と
、高濃度不純物領域111の長さをほぼ等しくできるの
で、浮遊ゲート電極107の先端に高濃度不純物領域1
11が制御性良く形成できるので、方向依存性を小さい
まま、注入効率を高めることができる。
〔発明の効果〕
以上述べた通り、本発明により、選択ゲート長を短かく
でき、ホットエレクトロンの注入効率も高めることがで
き、さらに方向依存性も小さくでき、高集積、高速書込
みの半導体不揮発性メモリを実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のDSAを用いた不揮発性メモリの断
面図、第2図は従来の不揮発性メモリの断面図、第3図
は、この発明の他の実施例でDSAとサイドウオールを
用いた不揮発性メモリの断面図である。 1.101・・・P+型半導体基板 2.102・・・ソース領域 3.103・・・ドレイン領域 5.105・・・選択ゲート電極 7.107・・・浮遊ゲート電極 9.109・・・制御ゲート電極 11.111・・・高濃度不純物領域 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士  林   敬 之 助+05≦i訳勺
−−ト1Lイ聾、IQ9〜1イ59すi−)餐り才bD
5Aと困いた一I−ツイト:f1¥′金・遷メモリの1
面2第1図 従来の半導体モ檀発・比メ也りの断面!第 2 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板表面部分に互いに間隔を
    おいて設けられ前記第1導電型と異なる第2導電型のソ
    ース及びドレイン領域と、前記ソース領域から前記ドレ
    イン領域にかけて直列に設けられた選択ゲート絶縁膜と
    薄い注入ゲート絶縁膜と、前記選択ゲート絶縁膜上の選
    択ゲート電極と前記注入ゲート絶縁膜上の浮遊ゲート電
    極と、前記浮遊ゲート電極と容量結合している制御ゲー
    ト電極と、前記選択ゲート電極下の半導体基板表面の第
    1導電型の高濃度不純物領域とから成り、前記高濃度不
    純物領域がソース領域に対してDSAにより形成されて
    いることを特徴とする半導体不揮発性メモリ。
  2. (2)前記選択ゲート電極をポリシリコンのCVD等の
    等方性デホジッションとRIE等の異方性エッチング技
    術の組合せによりサイドウォール状に加工したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体不揮発性メ
    モリ。
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