JPH0786439A - 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents
不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法Info
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- JPH0786439A JPH0786439A JP5228573A JP22857393A JPH0786439A JP H0786439 A JPH0786439 A JP H0786439A JP 5228573 A JP5228573 A JP 5228573A JP 22857393 A JP22857393 A JP 22857393A JP H0786439 A JPH0786439 A JP H0786439A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 フラッシュ型不揮発性半導体記憶装置の集積
度を高める。 【構成】 一導電型半導体基板11中のソース領域13
およびドレイン領域12に挟まれ、ソース領域13に接
する所定の第1のチャネル領域上に、第1のゲート絶縁
膜となる酸化シリコン膜14を設けた。第1のゲート絶
縁膜14の上には消去ゲート電極15を配置し、ソース
領域およびドレイン領域に挟まれ、ドレイン領域に接す
る所定の第2のチャネル領域上、および消去ゲート電極
15上に第2のゲート絶縁膜および第1の層間絶縁膜と
なる酸化シリコン膜16を介して、フローティングゲー
ト電極17を設けた。さらに、フローティングゲート電
極17上に、第2の層間絶縁膜となる酸化シリコン膜1
9を介して、コントロールゲート電極20を配置した。
度を高める。 【構成】 一導電型半導体基板11中のソース領域13
およびドレイン領域12に挟まれ、ソース領域13に接
する所定の第1のチャネル領域上に、第1のゲート絶縁
膜となる酸化シリコン膜14を設けた。第1のゲート絶
縁膜14の上には消去ゲート電極15を配置し、ソース
領域およびドレイン領域に挟まれ、ドレイン領域に接す
る所定の第2のチャネル領域上、および消去ゲート電極
15上に第2のゲート絶縁膜および第1の層間絶縁膜と
なる酸化シリコン膜16を介して、フローティングゲー
ト電極17を設けた。さらに、フローティングゲート電
極17上に、第2の層間絶縁膜となる酸化シリコン膜1
9を介して、コントロールゲート電極20を配置した。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は不揮発性半導体記憶装
置、特に集積度を高め、性能を向上させたフラッシュ型
不揮発性半導体記憶装置と、その製造方法に関するもの
である。
置、特に集積度を高め、性能を向上させたフラッシュ型
不揮発性半導体記憶装置と、その製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来の電気的に書き込み可能な不揮発性
メモリ(EPROM)は、ソース領域とドレイン領域と
の間にあって、半導体基板内のチャネル領域からは絶縁
され、このチャネル領域を覆って配置された、電気的に
浮動している導電性ゲート電極(フローティングゲート
電極)を有する。さらに、そのコントロールゲート電極
がフローティングゲート電極を覆うように配置されてい
る。ただし、これはフローティングゲート電極から絶縁
されている。
メモリ(EPROM)は、ソース領域とドレイン領域と
の間にあって、半導体基板内のチャネル領域からは絶縁
され、このチャネル領域を覆って配置された、電気的に
浮動している導電性ゲート電極(フローティングゲート
電極)を有する。さらに、そのコントロールゲート電極
がフローティングゲート電極を覆うように配置されてい
る。ただし、これはフローティングゲート電極から絶縁
されている。
【0003】このような電気的に書き込みが可能な不揮
発性メモリトランジスタのしきい値電圧は、フローティ
ングゲート電極中に保持されている電荷量によって制御
される。すなわち、チャネル領域から薄いゲート絶縁膜
を介してフローティングゲート電極へ電子を注入するこ
とにより、トランジスタは書き込み状態となる。
発性メモリトランジスタのしきい値電圧は、フローティ
ングゲート電極中に保持されている電荷量によって制御
される。すなわち、チャネル領域から薄いゲート絶縁膜
を介してフローティングゲート電極へ電子を注入するこ
とにより、トランジスタは書き込み状態となる。
【0004】トランジスタの状態を読み出す方法は、ト
ランジスタのソース領域とドレイン領域との間と、コン
トロールゲート電極に動作電圧を印加し、そのときのソ
ース領域とドレイン領域との間に流れる電流のレベルを
検出することにより行なわれる。
ランジスタのソース領域とドレイン領域との間と、コン
トロールゲート電極に動作電圧を印加し、そのときのソ
ース領域とドレイン領域との間に流れる電流のレベルを
検出することにより行なわれる。
【0005】初期のEPROMデバイスでは、紫外線を
照射することによって消去を行なっていた。最近では、
トランジスタセルは電気的に消去することが可能なよう
に作られており、EEPROMセルと呼ばれている。初
期のEEPROMセルは、非常に薄いトンネル現象を有
する誘電体層を通してトランジスタのフローティングゲ
ート電極からドレイン領域へ電荷を転送することによ
り、電気的に消去させる構造であった。
照射することによって消去を行なっていた。最近では、
トランジスタセルは電気的に消去することが可能なよう
に作られており、EEPROMセルと呼ばれている。初
期のEEPROMセルは、非常に薄いトンネル現象を有
する誘電体層を通してトランジスタのフローティングゲ
ート電極からドレイン領域へ電荷を転送することによ
り、電気的に消去させる構造であった。
【0006】さらに最近では、EEPROMメモリセル
が独立した消去用の第3のゲート電極を備えて構成され
ている(例:特公平1−50116号公報)。この消去
用のゲート電極は、フローティングゲート電極の表面
に、トンネリング媒体となる薄い絶縁膜を介して、隣接
した複数のメモリトランジスタを貫通して配置されてい
る。そのため、適切な電圧を消去ゲート電極に印加する
と、複数のメモリトランジスタが同時に消去される。こ
のようなEEPROMセルよりなるセルアレイは一般に
フラッシュ型EEPROMセルアレイと言われる。
が独立した消去用の第3のゲート電極を備えて構成され
ている(例:特公平1−50116号公報)。この消去
用のゲート電極は、フローティングゲート電極の表面
に、トンネリング媒体となる薄い絶縁膜を介して、隣接
した複数のメモリトランジスタを貫通して配置されてい
る。そのため、適切な電圧を消去ゲート電極に印加する
と、複数のメモリトランジスタが同時に消去される。こ
のようなEEPROMセルよりなるセルアレイは一般に
フラッシュ型EEPROMセルアレイと言われる。
【0007】図12は従来のフラッシュ型EEPROM
セルの断面図であり、図13(A)は同じく平面図、図
13(B)は図13(A)のA−A線に沿った断面図、
図13(C)は図13(A)のB−B線に沿った断面図
である。
セルの断面図であり、図13(A)は同じく平面図、図
13(B)は図13(A)のA−A線に沿った断面図、
図13(C)は図13(A)のB−B線に沿った断面図
である。
【0008】図12および図13において、1は半導体
基板、2はドレイン領域、3はソース領域、4はゲート
絶縁膜、5はフローティングゲート電極、6は層間絶縁
膜、7はコントロールゲート電極、8は素子分離に用い
る酸化シリコン膜、9は消去ゲート電極である。
基板、2はドレイン領域、3はソース領域、4はゲート
絶縁膜、5はフローティングゲート電極、6は層間絶縁
膜、7はコントロールゲート電極、8は素子分離に用い
る酸化シリコン膜、9は消去ゲート電極である。
【0009】図12に示したフラッシュ型EEPROM
では、ドレイン領域2に電圧を印加し、ドレイン領域2
とソース領域3との間の電界によりホットエレクトロン
(高エネルギーの電子)を発生させ、コントロールゲー
ト電極7に電圧を印加する。これによって、電子をフロ
ーティングゲート電極5に効率よく注入させ、メモリト
ランジスタの書き込みを行なう。一方、消去は、ソース
領域3に電圧を印加することにより、フローティングゲ
ート電極5に蓄積されている電子をソース領域3にトン
ネリングさせて行なう。また、トランジスタの状態の読
み出しは、トランジスタのソース領域3とドレイン領域
2との間、ならびにコントロールゲート電極7に動作電
圧を印加し、そのときのソース領域3とドレイン領域2
との間に流れる電流のレベルを検出することによって行
なう。図12の構造のフラッシュ型EEPROMをスタ
ックゲート型フラッシュEEPROMと呼ぶ。
では、ドレイン領域2に電圧を印加し、ドレイン領域2
とソース領域3との間の電界によりホットエレクトロン
(高エネルギーの電子)を発生させ、コントロールゲー
ト電極7に電圧を印加する。これによって、電子をフロ
ーティングゲート電極5に効率よく注入させ、メモリト
ランジスタの書き込みを行なう。一方、消去は、ソース
領域3に電圧を印加することにより、フローティングゲ
ート電極5に蓄積されている電子をソース領域3にトン
ネリングさせて行なう。また、トランジスタの状態の読
み出しは、トランジスタのソース領域3とドレイン領域
2との間、ならびにコントロールゲート電極7に動作電
圧を印加し、そのときのソース領域3とドレイン領域2
との間に流れる電流のレベルを検出することによって行
なう。図12の構造のフラッシュ型EEPROMをスタ
ックゲート型フラッシュEEPROMと呼ぶ。
【0010】図13に示したフラッシュ型EEPROM
では、書き込み方法および読み出し方法は図12のフラ
ッシュ型EEPROMのそれらと同様であるが、消去は
消去ゲート電極に電圧を印加することにより行なう。図
13の構造のフラッシュ型EEPROMを3層PS型フ
ラッシュEEPROMと呼ぶ。
では、書き込み方法および読み出し方法は図12のフラ
ッシュ型EEPROMのそれらと同様であるが、消去は
消去ゲート電極に電圧を印加することにより行なう。図
13の構造のフラッシュ型EEPROMを3層PS型フ
ラッシュEEPROMと呼ぶ。
【0011】スタックゲート型フラッシュEEPROM
は、セル構造が簡単でセル面積が狭くてすむので大容量
化には適している。しかし、消去にトンネリング現象を
利用するため、ゲート絶縁膜4を薄くしなければならな
い。また、書き込み時も同一のゲート絶縁膜4を使用す
るため、ゲート絶縁膜4の信頼性が劣化し、書き換え回
数が少なくなる。また、複数のメモリトランジスタを同
時に消去するときに、各メモリトランジスタによって消
去の状態が異なる。このため、あるメモリトランジスタ
が消去し過ぎた状態でノーマリーオン型のトランジスタ
となる(オーバーイレーズ)ことがあり、誤読み出しの
原因となっていた。そこで、近年、書き換え回数を増加
させるために、消去専用の消去ゲート電極9を備えてい
る。また、オーバーイレーズの問題を解決するために、
スプリットゲートを備えた、図13に示したような構造
の3層PS型フラッシュEEPROMが考案されてい
る。
は、セル構造が簡単でセル面積が狭くてすむので大容量
化には適している。しかし、消去にトンネリング現象を
利用するため、ゲート絶縁膜4を薄くしなければならな
い。また、書き込み時も同一のゲート絶縁膜4を使用す
るため、ゲート絶縁膜4の信頼性が劣化し、書き換え回
数が少なくなる。また、複数のメモリトランジスタを同
時に消去するときに、各メモリトランジスタによって消
去の状態が異なる。このため、あるメモリトランジスタ
が消去し過ぎた状態でノーマリーオン型のトランジスタ
となる(オーバーイレーズ)ことがあり、誤読み出しの
原因となっていた。そこで、近年、書き換え回数を増加
させるために、消去専用の消去ゲート電極9を備えてい
る。また、オーバーイレーズの問題を解決するために、
スプリットゲートを備えた、図13に示したような構造
の3層PS型フラッシュEEPROMが考案されてい
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図13
に示したような従来の3層PS型フラッシュEEPRO
Mは、3層目の消去ゲート電極9を別の領域に設けてい
るため、セル面積が広くなってその大容量化が困難なも
のであり、その解決が望まれていた。
に示したような従来の3層PS型フラッシュEEPRO
Mは、3層目の消去ゲート電極9を別の領域に設けてい
るため、セル面積が広くなってその大容量化が困難なも
のであり、その解決が望まれていた。
【0013】本発明は、このような従来の技術にあった
課題を解決するもので、消去ゲート電極を有する3層P
S型フラッシュEEPROMにおいて、セル面積を大幅
に縮小することができ、さらに、消去電圧の低電圧化も
可能な新規のフラッシュ型不揮発性半導体記憶装置およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するもので、消去ゲート電極を有する3層P
S型フラッシュEEPROMにおいて、セル面積を大幅
に縮小することができ、さらに、消去電圧の低電圧化も
可能な新規のフラッシュ型不揮発性半導体記憶装置およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のフラッシュ型不揮発性半導体記憶装置は、一
導電型半導体基板中にソース領域およびドレイン領域が
設けられ、前記ソース領域およびドレイン領域に挟ま
れ、前記ソース領域に接する所定のチャネル領域上に、
第1のゲート絶縁膜が形成されており、前記第1のゲー
ト絶縁膜の上に、消去ゲート電極を備え、前記ソース領
域およびドレイン領域に挟まれ、前記ドレイン領域に接
する所定の前記チャネル領域および前記消去ゲート電極
上に第2のゲート絶縁膜を介して、フローティングゲー
ト電極が形成されており、前記フローティングゲート電
極上に絶縁膜を介して、コントロールゲート電極を備え
ている。
に本発明のフラッシュ型不揮発性半導体記憶装置は、一
導電型半導体基板中にソース領域およびドレイン領域が
設けられ、前記ソース領域およびドレイン領域に挟ま
れ、前記ソース領域に接する所定のチャネル領域上に、
第1のゲート絶縁膜が形成されており、前記第1のゲー
ト絶縁膜の上に、消去ゲート電極を備え、前記ソース領
域およびドレイン領域に挟まれ、前記ドレイン領域に接
する所定の前記チャネル領域および前記消去ゲート電極
上に第2のゲート絶縁膜を介して、フローティングゲー
ト電極が形成されており、前記フローティングゲート電
極上に絶縁膜を介して、コントロールゲート電極を備え
ている。
【0015】また、本発明は一導電型半導体基板中にソ
ース領域およびドレイン領域を形成する工程と、前記ソ
ース領域およびドレイン領域に挟まれ、前記ソース領域
に接する所定のチャネル領域上に、第1のゲート絶縁膜
を形成する工程と、前記第1のゲート絶縁膜の上に、消
去ゲート電極を形成する工程と、前記ソース領域および
ドレイン領域に挟まれ、前記ドレイン領域に接する所定
の前記チャネル領域および前記消去ゲート電極上に第2
のゲート絶縁膜を介して、フローティングゲート電極を
形成する工程と、前記フローティングゲート電極上に絶
縁膜を介して、コントロールゲート電極を形成する工程
を少なくとも含んでいる。
ース領域およびドレイン領域を形成する工程と、前記ソ
ース領域およびドレイン領域に挟まれ、前記ソース領域
に接する所定のチャネル領域上に、第1のゲート絶縁膜
を形成する工程と、前記第1のゲート絶縁膜の上に、消
去ゲート電極を形成する工程と、前記ソース領域および
ドレイン領域に挟まれ、前記ドレイン領域に接する所定
の前記チャネル領域および前記消去ゲート電極上に第2
のゲート絶縁膜を介して、フローティングゲート電極を
形成する工程と、前記フローティングゲート電極上に絶
縁膜を介して、コントロールゲート電極を形成する工程
を少なくとも含んでいる。
【0016】また、本発明は一導電型半導体基板中にソ
ース領域およびドレイン領域を平行に形成する工程と、
前記ソース領域およびドレイン領域に直行するように素
子分離領域を形成する工程と、前記ソース領域、ドレイ
ン領域および素子分離領域とに挟まれ、前記ソース領域
に接する所定のチャネル領域上に、第1のゲート絶縁膜
となる酸化シリコン膜を形成する工程と、前記第1のゲ
ート絶縁膜および前記素子分離領域上に、消去ゲート電
極を形成する工程と、前記ソース領域、ドレイン領域お
よび素子分離領域に挟まれ、前記ドレイン領域に接する
所定のチャネル領域および消去ゲート電極上に第2のゲ
ート絶縁膜を介して、フローティングゲート電極を形成
する工程と、前記フローティングゲート電極上に絶縁膜
を介して、コントロールゲート電極を形成する工程とを
備え、前記消去ゲート電極の膜厚が、前記素子分離に用
いる酸化シリコン膜間の距離の1/2以上、1倍以下で
ある。
ース領域およびドレイン領域を平行に形成する工程と、
前記ソース領域およびドレイン領域に直行するように素
子分離領域を形成する工程と、前記ソース領域、ドレイ
ン領域および素子分離領域とに挟まれ、前記ソース領域
に接する所定のチャネル領域上に、第1のゲート絶縁膜
となる酸化シリコン膜を形成する工程と、前記第1のゲ
ート絶縁膜および前記素子分離領域上に、消去ゲート電
極を形成する工程と、前記ソース領域、ドレイン領域お
よび素子分離領域に挟まれ、前記ドレイン領域に接する
所定のチャネル領域および消去ゲート電極上に第2のゲ
ート絶縁膜を介して、フローティングゲート電極を形成
する工程と、前記フローティングゲート電極上に絶縁膜
を介して、コントロールゲート電極を形成する工程とを
備え、前記消去ゲート電極の膜厚が、前記素子分離に用
いる酸化シリコン膜間の距離の1/2以上、1倍以下で
ある。
【0017】
【作用】本発明のごとき構造および製造方法によれば、
消去ゲート電極をフローティングゲート電極の下部に設
けることにより、消去ゲート電極によるセル面積の増大
がなくなる。このため消去ゲート電極を有するメモリセ
ルにおいて、セル面積の大幅な縮小をすることができ
る。また、消去ゲート電極の膜厚を素子分離に用いる酸
化シリコン膜間の距離の1/2以上、1倍以下とするこ
とにより、消去ゲート電極上に形成されたフローティン
グゲート電極の下部に突起部を形成することができる。
そのため、この突起部によりフローティングゲート電極
からの電子のトンネリング確率を高めることができ、消
去電圧を低くすることが可能となる。
消去ゲート電極をフローティングゲート電極の下部に設
けることにより、消去ゲート電極によるセル面積の増大
がなくなる。このため消去ゲート電極を有するメモリセ
ルにおいて、セル面積の大幅な縮小をすることができ
る。また、消去ゲート電極の膜厚を素子分離に用いる酸
化シリコン膜間の距離の1/2以上、1倍以下とするこ
とにより、消去ゲート電極上に形成されたフローティン
グゲート電極の下部に突起部を形成することができる。
そのため、この突起部によりフローティングゲート電極
からの電子のトンネリング確率を高めることができ、消
去電圧を低くすることが可能となる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【0019】図1は第1の実施例のフラッシュ型不揮発
性半導体記憶装置の断面図である。図1において、11
は半導体基板、12はドレイン領域、13はソース領
域、14はゲート絶縁膜、15は消去ゲート電極、16
はゲート絶縁膜および層間絶縁膜となる酸化シリコン
膜、17はフローティングゲート電極、18および19
は層間絶縁膜、20はコントロールゲート電極である。
性半導体記憶装置の断面図である。図1において、11
は半導体基板、12はドレイン領域、13はソース領
域、14はゲート絶縁膜、15は消去ゲート電極、16
はゲート絶縁膜および層間絶縁膜となる酸化シリコン
膜、17はフローティングゲート電極、18および19
は層間絶縁膜、20はコントロールゲート電極である。
【0020】半導体基板11には低濃度でP型半導体に
不純物を添加したものを用いる。半導体基板11中には
ドレイン領域12およびソース領域13が形成されてい
る。ドレイン領域12およびソース領域13に挟まれた
ソース側の所定のチャネル領域上に、ゲート絶縁膜とな
る酸化シリコン膜14を介してポリシリコン膜よりなる
消去ゲート電極15が形成されている。ドレイン領域1
2およびソース領域13に挟まれたドレイン側の所定の
チャネル領域上および消去ゲート電極15上に、酸化シ
リコン膜16を介して、フローティングゲート電極17
が形成されている。コントロールゲート電極20は、層
間絶縁膜19を介してフローティングゲート電極17上
を横切り、層間絶縁膜18により消去ゲート電極15か
ら分離されている。
不純物を添加したものを用いる。半導体基板11中には
ドレイン領域12およびソース領域13が形成されてい
る。ドレイン領域12およびソース領域13に挟まれた
ソース側の所定のチャネル領域上に、ゲート絶縁膜とな
る酸化シリコン膜14を介してポリシリコン膜よりなる
消去ゲート電極15が形成されている。ドレイン領域1
2およびソース領域13に挟まれたドレイン側の所定の
チャネル領域上および消去ゲート電極15上に、酸化シ
リコン膜16を介して、フローティングゲート電極17
が形成されている。コントロールゲート電極20は、層
間絶縁膜19を介してフローティングゲート電極17上
を横切り、層間絶縁膜18により消去ゲート電極15か
ら分離されている。
【0021】次に、本発明の製造方法の実施例につい
て、図2〜図5の工程断面図を参照しながら説明する。
て、図2〜図5の工程断面図を参照しながら説明する。
【0022】まず、図2に示すように、半導体基板11
中に、フォトレジストをマスク(図示せず)として砒素
イオンを打ち込み、ドレイン領域12およびソース領域
13を形成する。次に、図3に示すように、半導体基板
11を酸化してゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜14
を形成する。それから、半導体基板11全面に燐をドー
プしたポリシリコン膜を約300nmの厚さに堆積形成
する。フォトレジストを用いた公知のエッチング技術を
用いてパターニングを行なって、消去ゲート電極15を
形成する。
中に、フォトレジストをマスク(図示せず)として砒素
イオンを打ち込み、ドレイン領域12およびソース領域
13を形成する。次に、図3に示すように、半導体基板
11を酸化してゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜14
を形成する。それから、半導体基板11全面に燐をドー
プしたポリシリコン膜を約300nmの厚さに堆積形成
する。フォトレジストを用いた公知のエッチング技術を
用いてパターニングを行なって、消去ゲート電極15を
形成する。
【0023】次いで、図4に示すように、気相成長法に
より酸化シリコン膜を20nmの厚さに堆積形成し、酸
素雰囲気中で酸化する。こうしてゲート絶縁膜および層
間絶縁膜となる酸化シリコン膜16を形成し、次に、全
面に燐をドープしたポリシリコン膜を300nmの厚さ
に堆積形成し、フォトレジストを用いた公知のエッチン
グ技術を用いてパターニングを行なって、フローティン
グゲート電極17を形成する。
より酸化シリコン膜を20nmの厚さに堆積形成し、酸
素雰囲気中で酸化する。こうしてゲート絶縁膜および層
間絶縁膜となる酸化シリコン膜16を形成し、次に、全
面に燐をドープしたポリシリコン膜を300nmの厚さ
に堆積形成し、フォトレジストを用いた公知のエッチン
グ技術を用いてパターニングを行なって、フローティン
グゲート電極17を形成する。
【0024】次に、図5に示すように、気相成長法によ
り、層間絶縁膜となる酸化シリコン膜を600nmの厚
さに堆積形成し、フローティングゲート電極17の頂上
部に酸化シリコン膜がなくなるまで全面エッチングを行
ない、層間絶縁膜18を形成する。次いで、気相成長法
によって、層間絶縁膜19となる酸化シリコン膜を20
nmの厚さに堆積形成し、次に、全面に燐をドープした
ポリシリコン膜を300nmの厚さに堆積形成し、フォ
トレジストを用いた公知のエッチング技術を用いてパタ
ーニングをする。
り、層間絶縁膜となる酸化シリコン膜を600nmの厚
さに堆積形成し、フローティングゲート電極17の頂上
部に酸化シリコン膜がなくなるまで全面エッチングを行
ない、層間絶縁膜18を形成する。次いで、気相成長法
によって、層間絶縁膜19となる酸化シリコン膜を20
nmの厚さに堆積形成し、次に、全面に燐をドープした
ポリシリコン膜を300nmの厚さに堆積形成し、フォ
トレジストを用いた公知のエッチング技術を用いてパタ
ーニングをする。
【0025】このようにしてコントロールゲート電極2
0を形成することにより、図1に示すフラッシュ型不揮
発性半導体記憶装置を完成する。
0を形成することにより、図1に示すフラッシュ型不揮
発性半導体記憶装置を完成する。
【0026】図6は本発明の第2の実施例の断面図であ
る。この実施例は、図4の層間絶縁膜16を形成する工
程において、フォトレジストを用いた公知のエッチング
技術で層間絶縁膜16の一部分を開口し、開口部に薄い
トンネリング用酸化シリコン膜を形成したものである。
る。この実施例は、図4の層間絶縁膜16を形成する工
程において、フォトレジストを用いた公知のエッチング
技術で層間絶縁膜16の一部分を開口し、開口部に薄い
トンネリング用酸化シリコン膜を形成したものである。
【0027】以上のように構成された本実施例のフラッ
シュ型不揮発性半導体記憶装置において、消去ゲート電
極15をフローティングゲート電極17下部に形成する
ことにより、消去ゲート電極15によるセル面積の増大
はなくなる。さらに、オーバーイレーズの問題を解決す
る選択トランジスタのゲート電極として消去ゲート電極
15を用いることができ、3層PS型フラッシュEEP
ROMの高集積化、高性能化を図ることができる。
シュ型不揮発性半導体記憶装置において、消去ゲート電
極15をフローティングゲート電極17下部に形成する
ことにより、消去ゲート電極15によるセル面積の増大
はなくなる。さらに、オーバーイレーズの問題を解決す
る選択トランジスタのゲート電極として消去ゲート電極
15を用いることができ、3層PS型フラッシュEEP
ROMの高集積化、高性能化を図ることができる。
【0028】次に、本発明の第3の実施例のフラッシュ
型不揮発性半導体記憶装置について、図7を参照しなが
ら説明する。図7(A)は本実施例の平面図、図7
(B)は図7(A)のA−A線に沿った断面図、図7
(C)は図7(A)のB−B線に沿った断面図である。
型不揮発性半導体記憶装置について、図7を参照しなが
ら説明する。図7(A)は本実施例の平面図、図7
(B)は図7(A)のA−A線に沿った断面図、図7
(C)は図7(A)のB−B線に沿った断面図である。
【0029】本実施例において、半導体基板11には低
濃度でP型半導体に不純物を添加したものを使用した。
半導体基板11中にドレイン領域12およびソース領域
13が形成され、ドレイン領域12およびソース領域1
3に挟まれたソース側の所定のチャネル領域上に、ゲー
ト絶縁膜となる酸化シリコン膜14を介してポリシリコ
ン膜よりなる消去ゲート電極15が形成されている。ド
レイン領域12とソース領域13とに挟まれたドレイン
側の所定のチャネル領域および消去ゲート電極15上
に、酸化シリコン膜よりなる層間絶縁膜16を介して、
フローティングゲート電極17が形成されている。コン
トロールゲート電極20は、酸化シリコン膜よりなる層
間絶縁膜19を介してフローティングゲート電極17上
を横切り、酸化シリコン膜よりなる層間絶縁膜18によ
って消去ゲート電極15からも分離されている。また、
フローティングゲート電極17下部に突起部が形成され
た構造となっている。
濃度でP型半導体に不純物を添加したものを使用した。
半導体基板11中にドレイン領域12およびソース領域
13が形成され、ドレイン領域12およびソース領域1
3に挟まれたソース側の所定のチャネル領域上に、ゲー
ト絶縁膜となる酸化シリコン膜14を介してポリシリコ
ン膜よりなる消去ゲート電極15が形成されている。ド
レイン領域12とソース領域13とに挟まれたドレイン
側の所定のチャネル領域および消去ゲート電極15上
に、酸化シリコン膜よりなる層間絶縁膜16を介して、
フローティングゲート電極17が形成されている。コン
トロールゲート電極20は、酸化シリコン膜よりなる層
間絶縁膜19を介してフローティングゲート電極17上
を横切り、酸化シリコン膜よりなる層間絶縁膜18によ
って消去ゲート電極15からも分離されている。また、
フローティングゲート電極17下部に突起部が形成され
た構造となっている。
【0030】次に、図7に示すようなフローティングゲ
ート電極17下部に突起部を形成する方法の実施例につ
いて、図8〜図11の工程断面図を参照しながら説明す
る。図8〜図11の(A)は図7(B)に示した部分の
工程断面図、図8〜図11の(B)は図7(C)に示し
た部分の工程断面図である。
ート電極17下部に突起部を形成する方法の実施例につ
いて、図8〜図11の工程断面図を参照しながら説明す
る。図8〜図11の(A)は図7(B)に示した部分の
工程断面図、図8〜図11の(B)は図7(C)に示し
た部分の工程断面図である。
【0031】まず、図8(A)に示すように、半導体基
板11中にフォトレジストをマスクとして砒素イオンを
打ち込み、ドレイン領域12およびソース領域13を形
成する。次に、図8(B)に示すように、気相成長法に
より酸化シリコン膜を約500nmの厚さに堆積形成
し、フォトレジストを用いた公知のエッチング技術によ
り、そのパターニングを行なう。次に、気相成長法によ
り酸化シリコン膜を約200nmの厚さに堆積形成し、
公知の異方性エッチング技術を用いて、先にパターニン
グされた酸化シリコン膜の側部に酸化シリコン膜の一部
分が側壁膜として残るようにエッチングする。こうして
素子分離に用いる酸化シリコン膜21を形成する。
板11中にフォトレジストをマスクとして砒素イオンを
打ち込み、ドレイン領域12およびソース領域13を形
成する。次に、図8(B)に示すように、気相成長法に
より酸化シリコン膜を約500nmの厚さに堆積形成
し、フォトレジストを用いた公知のエッチング技術によ
り、そのパターニングを行なう。次に、気相成長法によ
り酸化シリコン膜を約200nmの厚さに堆積形成し、
公知の異方性エッチング技術を用いて、先にパターニン
グされた酸化シリコン膜の側部に酸化シリコン膜の一部
分が側壁膜として残るようにエッチングする。こうして
素子分離に用いる酸化シリコン膜21を形成する。
【0032】次に、図9(A),(B)に示すように、
半導体基板11を酸化してゲート絶縁膜となる酸化シリ
コン膜14を形成する。素子分離に用いる酸化シリコン
膜21の間のスペースが埋まるように全面に燐をドープ
したポリシリコン膜を約300nmの厚さに堆積形成す
る。この後、フォトレジストを用いた公知のエッチング
技術を用いて、パターニングを行ない、消去ゲート電極
15を形成する。この消去ゲート電極15の膜厚は、素
子分離に用いる酸化シリコン膜21間の距離の1/2以
上、1倍以下の厚さにする必要がある。本実施例では、
素子分離に用いる酸化シリコン膜間の距離を500n
m、消去ゲート電極の膜厚を300nmとした。
半導体基板11を酸化してゲート絶縁膜となる酸化シリ
コン膜14を形成する。素子分離に用いる酸化シリコン
膜21の間のスペースが埋まるように全面に燐をドープ
したポリシリコン膜を約300nmの厚さに堆積形成す
る。この後、フォトレジストを用いた公知のエッチング
技術を用いて、パターニングを行ない、消去ゲート電極
15を形成する。この消去ゲート電極15の膜厚は、素
子分離に用いる酸化シリコン膜21間の距離の1/2以
上、1倍以下の厚さにする必要がある。本実施例では、
素子分離に用いる酸化シリコン膜間の距離を500n
m、消去ゲート電極の膜厚を300nmとした。
【0033】次いで、図10(A),(B)に示すよう
に、気相成長法により酸化シリコン膜を20nmの厚さ
に堆積形成し、ゲート絶縁膜および層間絶縁膜となる酸
化シリコン膜16を形成する。次に、全面に燐をドープ
したポリシリコン膜を300nmの厚さに堆積形成し、
フォトレジストを用いた公知のエッチング技術を用いて
パターニングを行ない、フローティングゲート電極17
を形成する。
に、気相成長法により酸化シリコン膜を20nmの厚さ
に堆積形成し、ゲート絶縁膜および層間絶縁膜となる酸
化シリコン膜16を形成する。次に、全面に燐をドープ
したポリシリコン膜を300nmの厚さに堆積形成し、
フォトレジストを用いた公知のエッチング技術を用いて
パターニングを行ない、フローティングゲート電極17
を形成する。
【0034】次に、図11(A),(B)に示すよう
に、気相成長法により酸化シリコン膜を600nmの厚
さに堆積形成し、フローティングゲート電極17の頂上
部に酸化シリコン膜がなくなるまで全面エッチングを行
なう。次に層間絶縁膜18を形成し、次いで、気相成長
法により酸化シリコン膜を20nmの厚さに堆積形成し
て、層間絶縁膜19を形成する。次に、全面に燐をドー
プしたポリシリコン膜を300nmの厚さに堆積形成
し、フォトレジストを用いた公知のエッチング技術を用
いてパターニングを行なう。このようにしてコントロー
ルゲート電極20を形成する。
に、気相成長法により酸化シリコン膜を600nmの厚
さに堆積形成し、フローティングゲート電極17の頂上
部に酸化シリコン膜がなくなるまで全面エッチングを行
なう。次に層間絶縁膜18を形成し、次いで、気相成長
法により酸化シリコン膜を20nmの厚さに堆積形成し
て、層間絶縁膜19を形成する。次に、全面に燐をドー
プしたポリシリコン膜を300nmの厚さに堆積形成
し、フォトレジストを用いた公知のエッチング技術を用
いてパターニングを行なう。このようにしてコントロー
ルゲート電極20を形成する。
【0035】以上の工程で図7に示すフラッシュ型不揮
発性半導体記憶装置が完成する。以上のように構成され
た本実施例のフラッシュ型不揮発性半導体記憶装置にお
いては、酸化シリコン膜16を介して消去ゲート電極1
5上に形成されたフローティングゲート電極17の下部
の形状が尖っているために、フローティングゲート電極
に蓄積されている電子を消去ゲート電極15に引き抜く
場合、電子のトンネリング確率を高めることができ、消
去ゲート電極15に印加する電圧を低くすることができ
る。
発性半導体記憶装置が完成する。以上のように構成され
た本実施例のフラッシュ型不揮発性半導体記憶装置にお
いては、酸化シリコン膜16を介して消去ゲート電極1
5上に形成されたフローティングゲート電極17の下部
の形状が尖っているために、フローティングゲート電極
に蓄積されている電子を消去ゲート電極15に引き抜く
場合、電子のトンネリング確率を高めることができ、消
去ゲート電極15に印加する電圧を低くすることができ
る。
【0036】
【発明の効果】本発明は、フラッシュ型不揮発性半導体
記憶装置において、消去ゲート電極をフローティングゲ
ート電極下部に形成しているため、セル面積を縮小する
ことができ、高集積化を図ることができ、さらに、消去
ゲート電極上に形成されたフローティングゲート電極の
下部の形状が尖っているために、電子のトンネリング確
率を高めることができ、消去電圧を低くすることが可能
となり、フラッシュ型不揮発性半導体記憶装置の高集積
化および高性能化に大きく寄与するものである。
記憶装置において、消去ゲート電極をフローティングゲ
ート電極下部に形成しているため、セル面積を縮小する
ことができ、高集積化を図ることができ、さらに、消去
ゲート電極上に形成されたフローティングゲート電極の
下部の形状が尖っているために、電子のトンネリング確
率を高めることができ、消去電圧を低くすることが可能
となり、フラッシュ型不揮発性半導体記憶装置の高集積
化および高性能化に大きく寄与するものである。
【図1】本発明における第1の実施例のフラッシュ型不
揮発性半導体記憶装置の断面図
揮発性半導体記憶装置の断面図
【図2】図1に示した実施例の製造工程断面図
【図3】図1に示した実施例の製造工程断面図
【図4】図1に示した実施例の製造工程断面図
【図5】図1に示した実施例の製造工程断面図
【図6】本発明の第2の実施例のフラッシュ型不揮発性
半導体記憶装置の断面図
半導体記憶装置の断面図
【図7】(A)は本発明における第3の実施例のフラッ
シュ型不揮発性半導体記憶装置の平面図 (B)は(A)のA−A線に沿った断面図 (C)は(A)のB−B線に沿った断面図
シュ型不揮発性半導体記憶装置の平面図 (B)は(A)のA−A線に沿った断面図 (C)は(A)のB−B線に沿った断面図
【図8】(A)は図7(B)に示した部分の製造工程断
面図 (B)は図7(C)に示した部分の製造工程断面図
面図 (B)は図7(C)に示した部分の製造工程断面図
【図9】(A)は図7(B)に示した部分の製造工程断
面図 (B)は図7(C)に示した部分の製造工程断面図
面図 (B)は図7(C)に示した部分の製造工程断面図
【図10】(A)は図7(B)に示した部分の製造工程
断面図 (B)は図7(C)に示した部分の製造工程断面図
断面図 (B)は図7(C)に示した部分の製造工程断面図
【図11】(A)は図7(B)に示した部分の製造工程
断面図 (B)は図7(C)に示した部分の製造工程断面図
断面図 (B)は図7(C)に示した部分の製造工程断面図
【図12】従来のフラッシュ型不揮発性半導体記憶装置
の一例の断面図
の一例の断面図
【図13】(A)は従来のフラッシュ型不揮発性半導体
記憶装置の他の例の平面図 (B)は(A)のA−A線に沿った断面図 (C)は(A)のB−B線に沿った断面図
記憶装置の他の例の平面図 (B)は(A)のA−A線に沿った断面図 (C)は(A)のB−B線に沿った断面図
11 半導体基板 12 ドレイン領域 13 ソース領域 14 ゲート絶縁膜 15 消去ゲート電極 16 酸化シリコン膜 17 フローティングゲート電極 18,19 層間絶縁膜 20 コントロールゲート電極 21 酸化シリコン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/115
Claims (3)
- 【請求項1】 一導電型半導体基板中にソース領域およ
びドレイン領域が設けられ、前記ソース領域および前記
ドレイン領域に挟まれ、前記ソース領域に接する所定の
チャネル領域上に第1のゲート絶縁膜が形成されてお
り、前記第1のゲート絶縁膜の上に消去ゲート電極を備
え、前記ソース領域および前記ドレイン領域に挟まれ、
前記ドレイン領域に接する所定の前記チャネル領域上、
および前記消去ゲート電極上に、第2のゲート絶縁膜を
介してフローティングゲート電極で形成されており、前
記フローティングゲート電極上に絶縁膜を介してコント
ロールゲート電極を備えたことを特徴とする不揮発性半
導体記憶装置。 - 【請求項2】 一導電型半導体基板中にソース領域およ
びドレイン領域を形成する工程と、前記ソース領域およ
び前記ドレイン領域に挟まれ、前記ソース領域に接する
所定のチャネル領域上に、第1のゲート絶縁膜を形成す
る工程と、前記第1のゲート絶縁膜の上に消去ゲート電
極を形成する工程と、前記ソース領域およびドレイン領
域に挟まれ、前記ドレイン領域に接する所定の前記チャ
ネル領域上、および前記消去ゲート電極上に第2のゲー
ト絶縁膜を介して、フローティングゲート電極を形成す
る工程と、前記フローティングゲート電極上に絶縁膜を
介してコントロールゲート電極を形成する工程を少なく
とも含むことを特徴とするフラッシュ型不揮発性半導体
記憶装置の製造方法。 - 【請求項3】 一導電型半導体基板中にソース領域およ
びドレイン領域を平行に形成する工程と、前記ソース領
域および前記ドレイン領域に直行するように素子分離領
域を形成する工程と、前記ソース領域、ドレイン領域お
よび素子分離領域とに挟まれ、前記ソース領域に接する
所定の第1のチャネル領域上に、第1のゲート絶縁膜と
なる酸化シリコン膜を形成する工程と、前記第1のゲー
ト絶縁膜および前記素子分離領域上に、消去ゲート電極
を形成する工程と、前記ソース領域、ドレイン領域およ
び素子分離領域に挟まれ、前記ドレイン領域に接する所
定のチャネル領域および消去ゲート電極上に第2のゲー
ト絶縁膜を介して、フローティングゲート電極を形成す
る工程と、前記フローティングゲート電極上に絶縁膜を
介して、コントロールゲート電極を形成する工程とを備
え、前記消去ゲート電極の膜厚が、前記素子分離に用い
る酸化シリコン膜間の距離の1/2以上、1倍以下であ
ることを特徴とするフラッシュ型不揮発性半導体記憶装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5228573A JPH0786439A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5228573A JPH0786439A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786439A true JPH0786439A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16878485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5228573A Pending JPH0786439A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0786439A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009158857A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Nec Electronics Corp | 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-09-14 JP JP5228573A patent/JPH0786439A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009158857A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Nec Electronics Corp | 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 |
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