JPH08102531A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその製造方法

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JPH08102531A
JPH08102531A JP6238084A JP23808494A JPH08102531A JP H08102531 A JPH08102531 A JP H08102531A JP 6238084 A JP6238084 A JP 6238084A JP 23808494 A JP23808494 A JP 23808494A JP H08102531 A JPH08102531 A JP H08102531A
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JP
Japan
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diffusion layer
source diffusion
insulating film
layer
region
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JP6238084A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Sasaki
啓 行 佐々木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
    • H10B41/30Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁膜エッチングに起因したセル特性の劣化
を防ぎ得る半導体装置及びその製造方法を提供する。 【構成】 2層ゲート構造のメモリセルを有する半導体
記憶装置は、素子分離のための絶縁膜8を挟んで隣り合
うメモリセルのそれぞれのソース拡散層13を相互に接
続する配線層としての拡散層7が、ソース拡散層13と
同一の導電型の不純物拡散層であって、絶縁膜8の下方
に形成されている。また、上述の半導体記憶装置の製造
方法においては、絶縁膜8を形成する前に配線層として
の拡散層7を形成し、この拡散層7の上に絶縁膜8を形
成する。この後、制御ゲート12を形成し、これをマス
クとしてイオン注入してソース拡散層13を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置及びそ
の製造方法に関するもので、特に、フラッシュEEPR
OMに好適なものである。
【0002】
【従来の技術】不揮発性半導体記憶装置のうち2層ゲー
ト構造の一括消去型EEPROM(フラッシュEEPR
OM)では、図3に示すようにメモリセル20が構成さ
れている。即ち、半導体基板21の表面部に形成された
ソース拡散層22とドレイン拡散層23との間にチャネ
ル24が形成されている。このチャネル24の上方に第
1のゲート酸化膜25を介してフローティングゲート2
6が形成されている。このフローティングゲート26の
上方には第2のゲート酸化膜27を介してコントロール
ゲート28が積層形成されている。これらの積層体の上
面及び側面は、熱酸化膜29で覆われ、全面に層間絶縁
膜30が形成されている。ソース拡散層22及びドレイ
ン拡散層23に対応して層間絶縁膜30にコンタクトホ
ールが開孔され、この中に配線材料が堆積され、配線層
31が形成されている。この配線層31の上方にパッシ
ベーション膜32が堆積形成されている。
【0003】図4に上述のメモリセル20が複数形成さ
れたフラッシュEEPROMの一部の概略的な平面図を
示す。メモリセル20のドレイン拡散層領域23はフィ
ールド酸化膜33によって分離されている。このフィー
ルド酸化膜33の形状は本来矩形状であるが、実際には
このような形状にならず、瓢箪状となっている。ソース
拡散層領域22はコントロールゲート28と平行にスト
ライプ状に形成されている。このような構造であると、
ゲートが図中上下方向に変位して形成された場合には、
ゲート幅Wが変化することになる。また、フィールド酸
化膜33のエッジ部33aがソース拡散層領域側に出て
いるため、微細化を進めることが困難である。
【0004】このようなことから、素子の微細化を行う
ために自己整合によって、ソース拡散層を形成する(S
AS:Self Aligned Source )ことが行われている。図
5に示すように、半導体基板上にフィールド酸化膜33
が図中縦方向にストライプ状に形成され、横方向にはコ
ントロールゲート28がストライプ状に形成されてい
る。ソース拡散層は、ソース拡散層領域22に挟まれる
ように形成されているフィールド酸化膜33をエッチン
グによって除去した後、コントロールゲート28をマス
クとして不純物イオンを図中梨地部に注入することによ
り自己整合的に形成される。このため、ソース拡散層
(SDG部)とコントロールゲート28との合わせずれ
が生じることはなく、微細化を図ることができる。
【0005】このような自己整合工程の詳細を説明す
る。図6に示すように、半導体基板21上にソース拡散
層領域22、22、…、フィールド酸化膜33、33、
…、コントロールゲート28、28、…が形成されてい
る。その全面にレジスト34を塗布し、PEP工程によ
ってパターニングする。パターニングによってライン状
にレジストが除去される。このため、ソース拡散層領域
22及びソース拡散層領域22に挟まれたフィールド酸
化膜33が露出される。この後、反応性イオンエッチン
グ(RIE)を行って、フィールド酸化膜33を除去す
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな自己整合工程では、フィールド酸化膜33、33、
…をエッチングによって除去したときに、図7に示すよ
うに、ソース拡散層領域22、22、…も図中斜線部分
がエッチングされダメージを受ける。図8にこのような
状態のセルの断面図が示される。ダメージを受けたソー
ス拡散層領域22にイオン注入を行った後、熱酸化工程
等を経るとソース拡散層領域22のダメージがチャネル
領域24にまで拡大し、セル特性に悪影響を及ぼすこと
がある。
【0007】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的は、上述の問題点を解決しうる半導体装置及び
その製造方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、制御ゲートを有するトランジスタからなるメモリセ
ルがマトリックス状に複数形成された半導体装置におい
て、素子分離のための絶縁膜を挟んで隣り合うメモリセ
ルのそれぞれのソース拡散層を相互に接続する配線層と
しての拡散層が、前記ソース拡散層と同一導電型の不純
物拡散層であって、前記絶縁膜の下方に形成されてい
る。
【0009】本発明の半導体記憶装置の製造方法は、制
御ゲートを有するトランジスタからなるメモリセルがマ
トリックス状に複数形成された半導体記憶装置の製造方
法において、半導体基板上にストライプ状に素子分離の
ための絶縁膜形成予定領域をパターニングする工程と、
前記絶縁膜形成予定領域に対して直交するようにメモリ
セルのソース拡散層形成予定領域をストライプ状にパタ
ーニングする工程と、前記ソース拡散層形成予定領域内
の前記絶縁膜形成予定領域に、ソース拡散層と同一導電
型の不純物をイオン注入する工程と、前記絶縁膜形成予
定領域に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜によって
分離された素子領域に制御ゲートを形成する工程と、前
記制御ゲートをマスクとして、前記ソース拡散層形成予
定領域に自己整合的にイオン注入してソース拡散層を形
成する工程と、を備える。
【0010】
【作用】本発明の半導体記憶装置では、配線層としての
拡散層が絶縁膜の下方に形成され、隣り合うメモリセル
のソース拡散層が相互に接続されて一体化されている。
従って、絶縁膜をエッチングすることなく、一体化した
ソース拡散層が形成される。
【0011】本発明の半導体記憶装置の製造方法では、
ソース拡散層を接続するための拡散層を絶縁膜形成前に
形成し、この拡散層の上に絶縁膜を形成する。この後、
ゲートを形成し、これをマスクとしてイオン注入してソ
ース拡散層を形成する。このため、絶縁膜をエッチング
することなく、ソース拡散層を相互接続して一体化する
ことができ、特性の良好な半導体記憶装置を得ることが
可能となる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明に係る半導
体記憶装置及びその製造方法の一実施例について説明す
る。
【0013】この半導体記憶装置は、図1(F)に示さ
れる。この図には、3つのメモリセルのソース拡散層の
横断面が示されている。即ち、ソース拡散層13、1
3、13の上方には順に第1ゲート酸化膜9、フローテ
ィングゲート10、第2ゲート酸化膜11、コントロー
ルゲート12が形成されている。これらソース拡散層1
3、13、…はフィールド酸化膜8、8、…の下に形成
された配線層としての拡散層7、7、…によって結合さ
れ、一体化したソース拡散層として構成されている。
【0014】次に、このような半導体記憶装置の製造方
法を以下に説明する。図1に工程別断面図を示す。ま
ず、図1(A)に示すように、LOCOS構造形成のた
めに、半導体基板1の表面に酸化膜2を熱酸化により形
成し、さらにポリシリコン層3、窒化シリコン層(Si
N層)4をCVD法により形成する。
【0015】次に、図1(B)に示すように、フィール
ド酸化膜を形成しようとする領域のポリシリコン層3及
び窒化シリコン層4を除去して、酸化膜2を露出させ
る。この後、図2に示すように、酸化膜2及び窒化シリ
コン層4の表面に塗布されたレジスト5をパターニング
して、ライン状にレジストを除去する。レジストが除去
された領域は、ソース拡散層形成予定領域6となる。残
されたレジスト5はイオン注入の際のマスクとして機能
する。ソース拡散層形成予定領域6は、後述する配線と
して機能する拡散層7、7、…の形成予定領域6a、6
a、…とセルのソース拡散層13、13、…の形成予定
領域6b、6b、…とに分けられる。それぞれの拡散層
7、7、7…の形成予定領域6a、6a、…には、将
来、フィールド酸化膜が形成される。このようなソース
拡散層形成予定領域6のA−A´線による断面を図1
(C)に示す。
【0016】図1(C)に示すように、半導体基板1に
酸化膜2を介してAs等の不純物のイオン注入を行い、
拡散層7、7、…を形成する。これら拡散層7、7、…
はn拡散層となり、先に述べた配線として機能する拡
散層となる。このときのAsのドーズ量は1×1015cm
-2〜3×1015cm-2程であり、注入エネルギーは50〜
60keVである。
【0017】この後、図1(D)に示すように、酸素雰
囲気中で加熱を行うことにより、拡散層7、7、…の上
にフィールド酸化膜8、8、…を厚く形成する。
【0018】図1(E)に示すように、フィールド酸化
膜8、8、…を形成した後、窒化シリコン層4、4、…
ポリシリコン層3、3、…及び酸化膜2、2、…をエッ
チングによって除去し、セル形成領域を露出させる。
【0019】図1(F)に示すように、所定の工程によ
って、第1ゲート酸化膜9、フローティングゲート1
0、第2ゲート酸化膜11、コントロールゲート12を
形成した後パターニングする。この後、ソース拡散層1
3を形成するため、コントロールゲート12をマスクと
して自己整合的に不純物As等をイオン注入する。この
ようにして形成されたソース拡散層13、13、…は先
に形成されていた拡散層7、7、…と結合して一体化す
る。
【0020】以下は周知の電極形成、配線、保護膜形成
等が行われ半導体記憶装置が完成する。
【0021】本発明の実施例によれば、フィールド酸化
膜を形成する前にソース拡散層間を配線するための拡散
層を形成するようにしたので、従来例のようにフィール
ド酸化膜をエッチングすることなく、一体化したソース
拡散層を形成することができる。このため、エッチング
を行うことによって生じるメモリセルの特性劣化を防止
することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、絶縁膜の
下方に拡散層が形成されているので、一体化したソース
拡散層を形成するのに絶縁膜エッチングを行う必要はな
い。このため、エッチングに起因したメモリセルの特性
に与える悪影響を抑えることができる。
【0023】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、ソース拡散層を接続するための拡散層を絶縁膜形
成前に形成するようにしたので、一体化したソース拡散
層を形成するのに、ソース拡散層にダメージを与える絶
縁膜エッチングを行う必要はなく、良好な特性を有する
半導体記憶装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の工程別断面図。
【図2】フィールド酸化前のイオン注入時に使用するレ
ジストをパターニングした状態を示す図。
【図3】フラッシュEEPROMのメモリセルの断面
図。
【図4】従来のフラッシュEEPROMのセル構造の概
略を示す平面図。
【図5】自己整合拡散領域を有するセル構造の概略を示
す平面図。
【図6】ソース拡散層領域を形成するためにフィールド
酸化膜をRIEによって除去する時のセル平面図。
【図7】図6に示されたB−B´線に沿った断面図。
【図8】図6に示されたC−C´線に沿った断面図。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 酸化膜 3 ポリシリコン層 4 窒化シリコン層 5 レジスト 6 ソース拡散層形成予定領域 6a 配線層となる拡散層の形成予定領域 6b セルのソース拡散層の形成予定領域 7 配線層としての拡散層 8 フィールド酸化膜 9 第1のゲート酸化膜 10 フローティングゲート 11 第2のゲート酸化膜 12 コントロールゲート 13 ソース拡散層 20 メモリセル
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/792

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】制御ゲートを有するトランジスタからなる
    メモリセルがマトリックス状に複数形成された半導体記
    憶装置において、 素子分離のための絶縁膜を挟んで隣り合うメモリセルの
    それぞれのソース拡散層を相互に接続する配線層として
    の拡散層が、前記ソース拡散層と同一導電型の不純物拡
    散層であって、前記絶縁膜の下方に形成されていること
    を特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】制御ゲートを有するトランジスタからなる
    メモリセルがマトリックス状に複数形成された半導体記
    憶装置の製造方法において、 半導体基板上にストライプ状に素子分離のための絶縁膜
    形成予定領域をパターニングする工程と、 前記絶縁膜形成予定領域に対して直交するようにメモリ
    セルのソース拡散層形成予定領域をストライプ状にパタ
    ーニングする工程と、 前記ソース拡散層形成予定領域内の前記絶縁膜形成予定
    領域に、ソース拡散層と同一導電型の不純物をイオン注
    入する工程と、 前記絶縁膜形成予定領域に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜によって分離された素子領域に制御ゲートを
    形成する工程と、 前記制御ゲートをマスクとして、前記ソース拡散層形成
    予定領域に自己整合的にイオン注入してソース拡散層を
    形成する工程と、を備えることを特徴とする半導体記憶
    装置の製造方法。
JP6238084A 1994-09-30 1994-09-30 半導体記憶装置及びその製造方法 Pending JPH08102531A (ja)

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US08/536,173 US5817556A (en) 1994-09-30 1995-09-29 Method of manufacturing a semiconductor memory device including memory cells having connected source regions

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US6759709B1 (en) 2003-01-30 2004-07-06 Renesas Technology Corp. Nonvolatile semiconductor memory device

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US5817556A (en) 1998-10-06

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