JPH11284084A - Nonvolatile semiconductor storage device and its manufacture - Google Patents

Nonvolatile semiconductor storage device and its manufacture

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JPH11284084A
JPH11284084A JP10083627A JP8362798A JPH11284084A JP H11284084 A JPH11284084 A JP H11284084A JP 10083627 A JP10083627 A JP 10083627A JP 8362798 A JP8362798 A JP 8362798A JP H11284084 A JPH11284084 A JP H11284084A
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JP
Japan
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film
forming
floating gate
polysilicon film
gate
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Application number
JP10083627A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiharu Otani
敏晴 大谷
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable improvement of erasing speed and erasable life of data, and reduction of tunnel current irregularities between memory cells. SOLUTION: This device is provided with a floating gate 5 formed on a gate oxide film 2 on a semiconductor substrate 1, and a control gate 7 formed on an end portion of the floating gate 5 via a tunnel oxide film 6 and overlaps with the end portion. Polysilicon films, constituting the floating gate 5, are formed by heat-treating first and second amorphous silicon films, in which at least a lower layer polysilicon film and an upper layer polysilicon film are formed at different film forming temperatures. The grain size of the upper layer polysilicon film becomes smaller than that of the lower layer polysilicon film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性半導体記
憶装置の製造方法に関し、更に詳しく言えば、スプリッ
トゲート型のフラッシュメモリにおけるデータの書き換
え特性の向上を図る技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly, to a technique for improving data rewriting characteristics in a split gate flash memory.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下で、従来例に係わる不揮発性半導体
記憶装置であるスプリットゲート型フラッシュメモリの
製造方法について図面を参照しながら説明する。このス
プリットゲート型フラッシュメモリは、図17に示すよ
うにコントロールゲート59がトンネル酸化膜58を介
してフローティングゲート57の上部から側部にかけて
形成されて成るフラッシュメモリである。
2. Description of the Related Art A method of manufacturing a split gate flash memory, which is a conventional nonvolatile semiconductor memory device, will be described below with reference to the drawings. This split gate type flash memory is a flash memory in which a control gate 59 is formed from the upper part to the side part of the floating gate 57 via a tunnel oxide film 58 as shown in FIG.

【0003】これを作成するには、先ず、図13に示す
ように半導体基板51上にSiO2膜から成るゲート酸
化膜52、ポリシリコン膜53及び開口部55を有する
耐酸化性膜としてのシリコン窒化膜(SiN膜)54を
順次形成し、該シリコン窒化膜54をマスクにしてLO
COS(Local 0xidation of Silicon)法により熱酸化
することで前記開口部55位置の前記ポリシリコン膜5
3上に選択酸化膜56を形成する(図14参照)。
In order to fabricate this, first, as shown in FIG. 13, a gate oxide film 52 made of a SiO 2 film, a polysilicon film 53 and a silicon nitride film as an oxidation resistant film having an opening 55 are formed on a semiconductor substrate 51. Films (SiN films) 54 are sequentially formed, and the silicon nitride film 54 is
The polysilicon film 5 at the opening 55 is thermally oxidized by a COS (Local Oxidation of Silicon) method.
A selective oxide film 56 is formed on 3 (see FIG. 14).

【0004】次に、前記選択酸化膜56をマスクにして
ポリシリコン膜53をエッチングして除去し、図15に
示すようにフローティングゲート57を形成する。続い
て、前記絶縁膜52をフッ酸系のエッチング液で等方性
エッチングしてフローティングゲート直下にのみ残存す
るか、または該絶縁膜52を基板上にも薄く残存させる
ようにエッチングして除去した後に、図16に示すよう
に全面に化学気相成長(CVD)法により堆積されるC
VD酸化膜と、表面を熱酸化することにより形成される
熱酸化膜から成るトンネル酸化膜58を形成する。
Next, the polysilicon film 53 is removed by etching using the selective oxide film 56 as a mask to form a floating gate 57 as shown in FIG. Subsequently, the insulating film 52 was isotropically etched with a hydrofluoric acid-based etchant and remained only directly below the floating gate, or was removed by etching so that the insulating film 52 was thinly left on the substrate. Thereafter, as shown in FIG. 16, C is deposited on the entire surface by a chemical vapor deposition (CVD) method.
A tunnel oxide film 58 composed of a VD oxide film and a thermal oxide film formed by thermally oxidizing the surface is formed.

【0005】その後、トンネル酸化膜58の上にポリシ
リコン膜を形成してフローティングゲート57の上部か
ら側部にかけて残存するようにパターニングしてコント
ロールゲート59を形成し、こうして形成されたフロー
ティングゲート57及びコントロールゲート59をマス
クにして、不純物を半導体基板51上に注入してソース
・ドレイン拡散領域60,61を形成する。これによ
り、図17に示すようなスプリットゲート型のフラッシ
ュメモリが形成される。
Thereafter, a polysilicon film is formed on the tunnel oxide film 58 and is patterned so as to remain from the upper portion to the side portion of the floating gate 57 to form a control gate 59. The floating gate 57 and the floating gate 57 thus formed are formed. Using control gate 59 as a mask, impurities are implanted into semiconductor substrate 51 to form source / drain diffusion regions 60 and 61. Thus, a split gate type flash memory as shown in FIG. 17 is formed.

【0006】そして、前述したスプリットゲート型のフ
ラッシュメモリにおいて、書き込み対象のメモリセル
(以下、選択セルと称する。)のトランジスタをONさ
せて、電子をフローティングゲート57に注入すること
によりプログラムの書き込みを行っていた。また、図1
5の一点鎖線で囲まれた部分に示すようにフローティン
グゲート57上面の角部には、前述した図14に示した
ポリシリコン膜53を熱酸化させて該ポリシリコン膜5
3上に選択酸化膜56を形成することで、当該角部に鋭
角な尖鋭部57Aが形成されている。
In the above-mentioned split gate type flash memory, a transistor of a memory cell to be written (hereinafter, referred to as a selected cell) is turned on, and electrons are injected into the floating gate 57 to write a program. I was going. FIG.
5, the polysilicon film 53 shown in FIG. 14 is thermally oxidized at the corners on the upper surface of the floating gate 57, as indicated by the portion surrounded by the alternate long and short dash line.
By forming the selective oxide film 56 on 3, an acute sharp portion 57 </ b> A is formed at the corner.

【0007】そして、この鋭角に形成された尖鋭部57
A部分では電界集中が発生し易くなり、これによりフロ
ーティングゲート57からコントロールゲート59へ電
子を引き抜く際の消去特性を向上させていた。
The sharp portion 57 formed at the acute angle
In the portion A, the electric field concentration easily occurs, thereby improving the erasing characteristic when electrons are extracted from the floating gate 57 to the control gate 59.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の不揮発性半導体記憶装置によると、電子の消去
特性を向上させるためフローティングゲート57の角部
に鋭角な尖鋭部57Aを形成するためにLOCOS(Lo
cal 0xidation of Silicon)法によりポリシリコン膜上
を選択酸化させている。
However, according to the above-mentioned conventional nonvolatile semiconductor memory device, the LOCOS (sharp) is formed at the corner of the floating gate 57 in order to improve the electron erasing characteristics. Lo
The polysilicon film is selectively oxidized by a cal 0xidation of Silicon) method.

【0009】このとき、図14等に示すように、後にフ
ローティングゲート57となる前記ポリシリコン膜53
の表面は、不均一なギザギザした凹凸(図18に示すフ
ローティングゲート57の概略斜視図の凸部57B参
照)が形成されている。このような不均一なギザギザし
た凸部57Bが形成される原因として、例えば選択酸化
膜56が形成される際にポリシリコン膜53の隣り合う
グレイン粒とグレイン粒の間に沿って形成され易く、そ
のような隙間のある領域では選択酸化膜56の終端が延
びるという性質からグレイン粒の並び具合に影響される
と考えられる。
At this time, as shown in FIG. 14 and the like, the polysilicon film 53 which will later become the floating gate 57 is formed.
Are formed with uneven and jagged irregularities (see convex portions 57B in the schematic perspective view of the floating gate 57 shown in FIG. 18). As a cause of forming such uneven jagged convex portions 57B, for example, when the selective oxide film 56 is formed, it is easily formed along the adjacent grain grains of the polysilicon film 53, It is considered that, in the region having such a gap, the terminal end of the selective oxide film 56 is extended, and is affected by the arrangement of the grains.

【0010】このようにポリシリコン膜53の表面に不
均一なギザギザした凸部57Bが形成されていると、フ
ローティングゲート57を形成した際に、図18に示す
ように該フローティングゲート57の尖鋭部57Aの周
縁部にも不均一なギザギザした凸部57Bができてしま
う。ここで、消去動作時について図19を基に説明する
と、例えば、コントロールゲート59の電圧(VCG)が
14V、ソース電圧(Vs)が0V、ドレイン電圧(V
D)が0Vに設定されることで、フローティングゲート
57に蓄積されたデータ(電子)をコントロールゲート
59に引き抜いてデータの消去が行われる。即ち、当該
フラッシュメモリは、フローティングゲート57とドレ
イン領域60の間の静電容量と、コントロールゲート5
9とフローティングゲート57の間の静電容量とを比べ
ると、前者の方が圧倒的に大きくなる構造であり、前述
したようにコントロールゲート電圧(VCG)が14V
で、ドレイン電圧(VD)が0Vの場合、コントロール
ゲート59とフローティングゲート57間に高電界が発
生する。その結果、ファウラー−ノルドハイム・トンネ
ル電流(Fowler-NordheimTunnel Current、F−Nトン
ネル電流という。〉が流れ、フローティングゲート57
の中の電子がコントロールゲート59側に引き抜かれて
(図19矢印A参照)、データの消去が行われる。
As described above, when the uneven and rugged projections 57B are formed on the surface of the polysilicon film 53, when the floating gate 57 is formed, the sharp portion of the floating gate 57 is formed as shown in FIG. Non-uniform jagged projections 57B are also formed on the periphery of 57A. Here, the erasing operation will be described with reference to FIG. 19. For example, the voltage (VCG) of the control gate 59 is 14 V, the source voltage (Vs) is 0 V, and the drain voltage (V
By setting D) to 0 V, the data (electrons) stored in the floating gate 57 is drawn out to the control gate 59, and the data is erased. That is, the flash memory includes the capacitance between the floating gate 57 and the drain region 60 and the control gate 5
9 and the capacitance between the floating gate 57, the former is overwhelmingly larger, and the control gate voltage (VCG) is 14V as described above.
When the drain voltage (VD) is 0 V, a high electric field is generated between the control gate 59 and the floating gate 57. As a result, a Fowler-Nordheim Tunnel Current (referred to as FN tunnel current) flows and the floating gate 57 flows.
Are extracted to the control gate 59 side (see arrow A in FIG. 19), and data is erased.

【0011】そして、この消去動作時に、前述したよう
にフローティングゲート57の尖鋭部57Aに不均一な
凸部57Bが形成されていると、この凸部57B内で特
に尖鋭な部分に電界が集中することになり、データの消
去動作時には常時、数ケ所の同じ凸部57Bを介してフ
ローティングゲート57内の電子がコントロールゲート
59に引き抜かれることになる。
During the erase operation, if the uneven portion 57B is formed on the sharp portion 57A of the floating gate 57 as described above, the electric field concentrates on a particularly sharp portion in the convex portion 57B. That is, during the data erasing operation, the electrons in the floating gate 57 are always drawn out to the control gate 59 via several identical protrusions 57B.

【0012】そのため、通常数万回から数十万回、更に
は数百万回のデータの書き換え要求に対処することを考
えると、前述したような尖鋭部57Aの、ある数ケ所の
凸部57Bからのみの一局集中的な消去構造では、消去
速度やデータの書き換え寿命の向上を図ることができな
い。更に、前述したようにフローティングゲート57の
尖鋭部57Aに不均一な凸部57Bが形成されている
と、メモリセル間のトンネル電流ばらつきが大きくな
り、記憶容量を大容量化するための微細化及び多値化の
妨げとなっていた。
[0012] Therefore, in order to deal with data rewriting requests of tens of thousands to hundreds of thousands of times, and even millions of times, in consideration of the sharp portion 57A as described above, some convex portions 57B are required. The erasing structure in which the erasing operation is performed only in one station cannot improve the erasing speed or the data rewriting life. Further, as described above, if the uneven portion 57B is formed on the sharp portion 57A of the floating gate 57, the variation in tunnel current between the memory cells becomes large, so that the miniaturization for increasing the storage capacity and the miniaturization are required. This has hindered multi-leveling.

【0013】従って、本発明では前述したような尖鋭部
57Aの、ある数ケ所の凸部57Bからのみの一局集中
的な消去構造に代えて、比較的均一な尖鋭部を形成する
ことで、消去速度とデータの書き換え寿命の向上を可能
とすると共に、メモリセル間のトンネル電流ばらつきの
低減化を可能とする不揮発性半導体記憶装置とその製造
方法を提供することを目的とする。
Accordingly, in the present invention, a relatively uniform sharp portion is formed instead of the above-described one-point concentrated erasing structure of the sharp portion 57A only from a certain number of convex portions 57B. It is an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of improving erasing speed and data rewriting life and reducing tunnel current variation between memory cells, and a method of manufacturing the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は半導体
基板1上のゲート酸化膜2上に形成されたフローティン
グゲート5と、該フローティングゲート5の一端部にト
ンネル酸化膜6を介して重なるように形成されたコント
ロールゲート7を有する不揮発性半導体記憶装置におい
て、前記フローティングゲート5を構成するポリシリコ
ン膜4が、少なくとも下層のポリシリコン膜4Aと上層
のポリシリコン膜4Bとが異なる成膜温度で成膜された
第1及び第2のアモルファスシリコン膜3A,3Bを熱
処理して形成したことで、上層のポリシリコン膜4Bの
グレインサイズが下層のポリシリコン膜4Aのグレイン
サイズより小さいことを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a floating gate 5 formed on a gate oxide film 2 on a semiconductor substrate 1 so as to overlap one end of the floating gate 5 with a tunnel oxide film 6 interposed therebetween. In the nonvolatile semiconductor memory device having the control gate 7 formed in the above, the polysilicon film 4 forming the floating gate 5 is formed at a different deposition temperature at least at a lower polysilicon film 4A and an upper polysilicon film 4B. By forming the first and second amorphous silicon films 3A and 3B by heat treatment, the grain size of the upper polysilicon film 4B is smaller than the grain size of the lower polysilicon film 4A. Is what you do.

【0015】また、その製造方法は、前記フローティン
グゲート4を構成するボリシリコン膜の形成工程が、少
なくとも下層のポリシリコン膜4Aと上層のポリシリコ
ン膜4Bとを異なる成膜温度で第1及び第2のアモルフ
ァスシリコン膜3A,3Bを形成した後に、該アモルフ
ァスシリコン膜3A,3Bを熱処理して多結晶化する工
程を有することを特徴とするものである。
In the manufacturing method, the step of forming the polysilicon film forming the floating gate 4 includes the steps of forming at least the lower polysilicon film 4A and the upper polysilicon film 4B at different deposition temperatures at the first and second temperatures. After forming the two amorphous silicon films 3A and 3B, the amorphous silicon films 3A and 3B are polycrystallized by heat treatment.

【0016】更に、本発明は半導体基板11上のゲート
酸化膜12上に形成されたその上部角部に尖鋭角部18
Tを有するフローティングゲート18と、該フローティ
ングゲート18の一端部にトンネル酸化膜19を介して
重なるように形成されたコントロールゲート20とを有
する不揮発性半導体記憶装置において、前記フローティ
ングゲート18を構成するポリシリコン膜14が、少な
くとも前記尖鋭角部18Tが形成される下層のポリシリ
コン膜4Aと上層のポリシリコン膜4Bとが異なる成膜
温度で成膜された第1及び第2のアモルファスシリコン
膜13A,13Bを熱処理して形成されることで、少な
くとも前記尖鋭角部18Tが形成される上層のポリシリ
コン膜18Bのグレインサイズが下層のポリシリコン膜
18Aのグレインサイズより小さいことを特徴とするも
のである。
Further, according to the present invention, a sharp corner 18 is formed at an upper corner formed on the gate oxide film 12 on the semiconductor substrate 11.
In a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate 18 having a T and a control gate 20 formed so as to overlap one end of the floating gate 18 with a tunnel oxide film 19 interposed therebetween, a poly-silicon constituting the floating gate 18 is formed. The first and second amorphous silicon films 13A, in which the silicon film 14 is formed at different film forming temperatures of at least the lower polysilicon film 4A and the upper polysilicon film 4B where the sharp corners 18T are formed, 13B, the grain size of the upper polysilicon film 18B in which at least the sharp corner portion 18T is formed is smaller than the grain size of the lower polysilicon film 18A. .

【0017】そして、その製造方法は、前記フローティ
ングゲート18を構成するポリシリコン膜14の形成工
程が、少なくとも前記尖鋭角部18Tが形成される下層
のポリシリコン膜4Aと上層のポリシリコン膜4Bとを
異なる成膜温度で第1及び第2のアモルファスシリコン
膜13A,13Bを形成した後に、該アモルファスシリ
コン膜13A,13Bを熱処理して多結晶化する工程を
有することを特徴とするものである。
In the manufacturing method, the step of forming the polysilicon film 14 constituting the floating gate 18 includes the step of forming at least the lower polysilicon film 4A and the upper polysilicon film 4B where the sharp corners 18T are formed. After forming the first and second amorphous silicon films 13A and 13B at different film forming temperatures, the amorphous silicon films 13A and 13B are heat-treated to be polycrystallized.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施形態の
不揮発性半導体記憶装置とその製造方法について説明す
る。本発明の第1の実施形態に係わる不揮発性半導体記
憶装置は、図1に示すように半導体基板1上のゲート酸
化膜2上に形成されたフローティングゲート5と、該フ
ローティングゲート5の上部から側部にかけてトンネル
酸化膜6を介してコントロールゲート7が形成されて成
ることを特徴とするスプリットゲート型のフラッシュメ
モリである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described. The nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention includes a floating gate 5 formed on a gate oxide film 2 on a semiconductor substrate 1 as shown in FIG. A split gate type flash memory characterized in that a control gate 7 is formed over a portion of the flash memory through a tunnel oxide film 6.

【0019】以下、このようなフラッシュメモリのメモ
リセルの製造方法について図面を参照しながら説明す
る。先ず、図2に示すように半導体基板1上におよそ1
00Åの膜厚のゲート酸化膜2を形成した後に、およそ
525℃の成膜温度でおよそ1200Åの膜厚の第1の
アモルファスシリコン膜3Aを形成し、更に、およそ4
25℃の成膜温度でおよそ20Å乃至200Åの膜厚の
第2のアモルファスシリコン膜3Bを形成する。尚、前
記アモルファスシリコン膜3A,3Bは、CVD法によ
りモノシラン(SiH4)とホスフィン(PH3)を用い
て、上述したそれぞれの成膜温度により形成することが
できる。
Hereinafter, a method of manufacturing a memory cell of such a flash memory will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG.
After forming the gate oxide film 2 having a thickness of about 00 °, a first amorphous silicon film 3A having a thickness of about 1200 ° is formed at a deposition temperature of about 525 ° C.
A second amorphous silicon film 3B having a thickness of about 20 ° to 200 ° is formed at a film forming temperature of 25 ° C. The amorphous silicon films 3A and 3B can be formed by CVD using monosilane (SiH4) and phosphine (PH3) at the respective film forming temperatures described above.

【0020】次に、図3(a)に示すように前記第1及
び第2のアモルファスシリコン膜3A,3Bをおよそ8
50℃〜950℃で熱処理して多結晶化してポリシリコ
ン膜4を形成する。このとき、前記ポリシリコン膜4の
うち、少なくともと下層のポリシリコン膜4Aと上層の
ポリシリコン膜4Bとが異なる成膜温度で成膜された第
1及び第2のアモルファスシリコン膜3A,3Bを熱処
理して形成されているため、多結晶化する温度が異な
る。このため、第1及び第2のアモルファスシリコン膜
3A,3Bが別々の核を中心に多結晶化して別々の大き
さのグレインを形成する。第2(上層)のアモルファス
シリコン膜3Bの膜厚は、第1(下層)のアモルファス
シリコン膜3Aに比べ十分に薄く、上層のポリシリコン
膜4Bのグレインサイズは、最大で第2のアモルファス
シリコン膜3Bの膜厚程度となり、例えば上層のポリシ
リコン膜4Bのグレインサイズはおよそ20nm〜20
0nmで、このサイズのシリコングレインが形成される
と共に、トンネル電流が局所的に多いと考えられるグレ
イン・バウンダリーが増え、かつメモリセル間でのばら
つきが低減できる。尚、下層のポリシリコン膜4Aのグ
レインサイズはおよそ1000nm〜2000nmであ
る。
Next, as shown in FIG. 3A, the first and second amorphous silicon films 3A and 3B are
The polysilicon film 4 is formed by heat treatment at 50 ° C. to 950 ° C. and polycrystallization. At this time, of the polysilicon film 4, at least a lower polysilicon film 4A and an upper polysilicon film 4B are formed at different film forming temperatures.
Since the first and second amorphous silicon films 3A and 3B are formed by heat treatment, the temperatures for polycrystallization are different. Therefore, the first and second amorphous silicon films 3A and 3B are polycrystallized around different nuclei to form grains of different sizes. The thickness of the second (upper) amorphous silicon film 3B is sufficiently smaller than that of the first (lower) amorphous silicon film 3A, and the grain size of the upper polysilicon film 4B is at most the second amorphous silicon film. 3B. For example, the grain size of the upper polysilicon film 4B is about 20 nm to 20 nm.
At 0 nm, a silicon grain of this size is formed, a grain boundary considered to have a large tunnel current locally increases, and variation between memory cells can be reduced. The grain size of the lower polysilicon film 4A is about 1000 nm to 2000 nm.

【0021】続いて、前記ポリシリコン膜4を図示しな
いホトレジスト膜をマスクにしてパターニングして図4
に示すようにフローティングゲート5を形成する。この
とき、前記フローティングゲート5の下層部5A及び上
層部5Bは、前記ポリシリコン膜4の下層のポリシリコ
ン膜4Aと上層のポリシリコン膜4Bに相当し、該ポリ
シリコン膜4が、少なくとも下層のポリシリコン膜4A
と上層のポリシリコン膜4Bとが異なる成膜温度で成膜
された第1及び第2のアモルファスシリコン膜3A,3
Bを熱処理して形成しているため、上層のポリシリコン
膜4Bのグレインサイズが下層のポリシリコン膜4Aの
グレインサイズより小さく形成されるので、該ポリシリ
コン膜4がパターニングされてフローティングゲート5
を形成した際に、その上部に形成される角部5Tの凸状
態のばらつきを低減できる。従って、従来装置のような
特に尖鋭な、ある数ケ所の凸部からのみの一局集中的な
消去構造となることを抑制できる。
Subsequently, the polysilicon film 4 is patterned by using a photoresist film (not shown) as a mask.
A floating gate 5 is formed as shown in FIG. At this time, the lower layer portion 5A and the upper layer portion 5B of the floating gate 5 correspond to the lower polysilicon film 4A and the upper polysilicon film 4B of the polysilicon film 4, respectively. Polysilicon film 4A
And the upper polysilicon film 4B are formed at different film forming temperatures.
Since B is formed by heat treatment, the grain size of the upper polysilicon film 4B is formed smaller than the grain size of the lower polysilicon film 4A, so that the polysilicon film 4 is patterned and the floating gate 5 is formed.
Is formed, it is possible to reduce the variation in the protruding state of the corner portion 5T formed thereon. Therefore, it is possible to suppress the erasing structure from being concentrated only at a certain number of convex portions which are particularly sharp as in the conventional device.

【0022】そのため、フローティングゲート5に蓄積
されているデータ(電子)をコントロールゲート7側に
引き抜く際のトンネル酸化膜6の電子の移動経路も集中
することが少なくなり、トンネル電流が増加するため、
消去時間を短くできる。また、消去効率が向上すること
で、書き込み動作時や消去動作時等に使用する電圧値の
低減化も図れる。更に、電子の移動時のトンネル酸化膜
6にかかるストレスからくる該酸化膜6の摩耗劣化を分
散し、遅らせることができ、データの書き換え寿命の向
上を図ることができる。
Therefore, when the data (electrons) stored in the floating gate 5 is extracted to the control gate 7 side, the movement path of the electrons in the tunnel oxide film 6 is less concentrated, and the tunnel current increases.
The erasing time can be shortened. In addition, by improving the erasing efficiency, a voltage value used in a writing operation, an erasing operation, or the like can be reduced. Further, the wear deterioration of the oxide film 6 caused by the stress applied to the tunnel oxide film 6 during the transfer of electrons can be dispersed and delayed, and the life of rewriting data can be improved.

【0023】また、前述したようにフローティングゲー
ト5の表面、特に角部5T部分をほぼ均一な状態に形成
できるため、メモリセル間のトンネル電流ばらつきを低
減することができる。続いて、図5に示すように前記フ
ローティングゲート5を被覆するように基板表面を熱酸
化して熱酸化膜から成るおよそ300Åの膜厚のトンネ
ル酸化膜6を形成する。
Further, as described above, since the surface of the floating gate 5, especially the corner 5T, can be formed in a substantially uniform state, it is possible to reduce the variation in tunnel current between memory cells. Subsequently, as shown in FIG. 5, the surface of the substrate is thermally oxidized so as to cover the floating gate 5, thereby forming a tunnel oxide film 6 having a thickness of about 300.degree.

【0024】次に、ポリシリコン膜をおよそ1500
Å、タングステンシリサイド膜(WSix膜)をおよそ
1500Å順次形成して成る導電膜を形成した後に、前
記トンネル酸化膜6を介して前記フローティングゲート
5の上部から側部にかけて残存するようにパターニング
することで、図6に示すようなコントロールゲート7を
形成する。そして、後述するソース領域8上に開口部を
有する不図示のレジスト膜を介してソース領域形成領域
の基板表層に不純物イオンを注入する。また、後述する
ドレイン領域9上に開口部を有する不図示のレジスト膜
を介してドレイン領域形成領域の基板表層に不純物イオ
ンを注入する。そして、全面を熱処理することで前述し
た基板表層に注入した不純物イオンを拡散させて、ソー
ス・ドレイン領域8,9を形成することにより、図1に
示すようなスプリットゲート型のフラッシュメモリが形
成される。尚、前記コントロールゲート7は、前述した
ようなポリシリコン膜とタングステンシリサイド膜の積
層構造に限らず、ポリシリコン膜から成る単層膜であっ
ても良い。
Next, a polysilicon film is formed for about 1500
{Circle around (1)} After forming a conductive film by sequentially forming a tungsten silicide film (WSix film) of about 1500 °, patterning is performed so that the tungsten silicide film remains from the upper portion to the side portion of the floating gate 5 via the tunnel oxide film 6. Then, a control gate 7 as shown in FIG. 6 is formed. Then, impurity ions are implanted into the surface layer of the substrate in the source region forming region via a resist film (not shown) having an opening on the source region 8 described later. Further, impurity ions are implanted into the surface layer of the substrate in the drain region forming region through a resist film (not shown) having an opening on the drain region 9 described later. Then, by subjecting the entire surface to heat treatment to diffuse the above-described impurity ions implanted into the surface layer of the substrate to form source / drain regions 8 and 9, a split gate type flash memory as shown in FIG. 1 is formed. You. The control gate 7 is not limited to the above-described laminated structure of the polysilicon film and the tungsten silicide film, but may be a single-layer film made of a polysilicon film.

【0025】以下、本発明の第2の実施形態に係わる不
揮発性半導体記憶装置とその製造方法について説明す
る。尚、第2の実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、
図7に示すように半導体基板11上のゲート酸化膜12
上に形成されたその上部に尖鋭角部18Tを有するフロ
ーティングゲート18と、該フローティングゲート18
の上部から側部にかけてトンネル酸化膜19を介してコ
ントロールゲート20が形成されて成るスプリットゲー
ト型のフラッシュメモリに、前述した第1の実施形態の
構成を適用したもので、即ち、前記尖鋭角部18Tが形
成されるフローティングゲート18の上層部をほぼ均一
な凸状態に形成したことを特徴とするものである。以
下、第2の実施形態に係わる不揮発性半導体記憶装置の
製造方法について説明する。
Hereinafter, a nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described. Note that the nonvolatile semiconductor memory device of the second embodiment
As shown in FIG. 7, a gate oxide film 12 on a semiconductor substrate 11 is formed.
A floating gate 18 having a sharp corner 18T formed thereon, and a floating gate 18
The structure of the first embodiment described above is applied to a split gate type flash memory in which a control gate 20 is formed from the upper part to the side part through a tunnel oxide film 19, that is, the sharp corner part An upper layer portion of the floating gate 18 on which the 18T is formed is formed in a substantially uniform convex state. Hereinafter, a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment will be described.

【0026】先ず、図8に示すように半導体基板11上
におよそ100Åの膜厚のゲート酸化膜12を形成した
後に、およそ525℃の成膜温度でおよそ1200Åの
膜厚の第1のアモルファスシリコン膜13Aを形成し、
更に、およそ425℃の成膜温度でおよそ20Å乃至2
00Åの膜厚の第2のアモルファスシリコン膜13Bを
形成する。尚、前記アモルファスシリコン膜13A,1
3Bは、CVD法によりモノシラン(SiH4)とホス
フィン(PH3)を用いて、上述したそれぞれの成膜温
度により形成することができる。
First, as shown in FIG. 8, after a gate oxide film 12 having a thickness of about 100 ° is formed on a semiconductor substrate 11, a first amorphous silicon film having a thickness of about 1200 ° is formed at a deposition temperature of about 525 ° C. Forming a film 13A,
Furthermore, at a film forming temperature of about 425 ° C., about 20 ° to 2 ° C.
A second amorphous silicon film 13B having a thickness of 00 ° is formed. Incidentally, the amorphous silicon film 13A, 1
3B can be formed by CVD using monosilane (SiH4) and phosphine (PH3) at the respective film forming temperatures described above.

【0027】次に、前記第1及び第2のアモルファスシ
リコン膜13A,13Bをおよそ850℃〜950℃で
熱処理して多結晶化してポリシリコン膜14を形成した
後に、図9に示すように該ポリシリコン膜14上におよ
そ500Åの膜厚のシリコン窒化膜(SiN膜)15を
形成する。該シリコン窒化膜15上にはホトリソ工程に
より所望の開口部16が穿設されている。ここで、前記
ポリシリコン膜14のうち、少なくとも下層のポリシリ
コン膜14Aと上層のポリシリコン膜14Bとが異なる
成膜温度で成膜された第1及び第2のアモルファスシリ
コン膜13A,13Bを熱処理して形成されているた
め、多結晶化する温度が異なる。このため、第1及び第
2のアモルファスシリコン膜3A,3Bが別々の核を中
心に多結晶化して別々の大きさのグレインを形成する。
第2(上層)のアモルファスシリコン膜13Bの膜厚
は、第1(下層)のアモルファスシリコン膜13Aに比
べ十分に薄く、上層のポリシリコン膜14Bのグレイン
サイズは、最大で第2のアモルファスシリコン膜13B
の膜厚程度となり、例えば上層のポリシリコン膜4Bの
グレインサイズはおよそ20nm〜200nmで、この
サイズのシリコングレインが形成されると共に、トンネ
ル電流が局所的に多いと考えられるグレイン・バウンダ
リーが増え、かつメモリセル間でのばらつきが低減でき
る。尚、下層のポリシリコン膜14Aのグレインサイズ
はおよそ1000nm〜2000nmである(前述した
第1の実施形態で説明した図3(b)参照)。
Next, after the first and second amorphous silicon films 13A and 13B are heat-treated at about 850 ° C. to 950 ° C. to be polycrystallized to form a polysilicon film 14, as shown in FIG. On the polysilicon film 14, a silicon nitride film (SiN film) 15 having a thickness of about 500 ° is formed. A desired opening 16 is formed on the silicon nitride film 15 by a photolithography process. Here, the first and second amorphous silicon films 13A and 13B in which at least the lower polysilicon film 14A and the upper polysilicon film 14B of the polysilicon film 14 are formed at different film forming temperatures are heat-treated. Therefore, the polycrystallization temperatures are different. Therefore, the first and second amorphous silicon films 3A and 3B are polycrystallized around different nuclei to form grains of different sizes.
The thickness of the second (upper layer) amorphous silicon film 13B is sufficiently smaller than that of the first (lower) amorphous silicon film 13A, and the grain size of the upper polysilicon film 14B is at most the second amorphous silicon film. 13B
For example, the grain size of the upper polysilicon film 4B is about 20 nm to 200 nm, and a silicon grain of this size is formed, and the grain boundary, which is considered to be locally large in tunnel current, increases. In addition, variation between memory cells can be reduced. The grain size of the lower polysilicon film 14A is approximately 1000 nm to 2000 nm (see FIG. 3B described in the first embodiment).

【0028】次に、図10に示すように前記シリコン窒
化膜15をマスクにして開口部16下の前記ポリシリコ
ン膜14表面をLOCOS(Local 0xidation of Silic
on)法により選択酸化して選択酸化膜17を形成する。
本実施の形態では、当該選択酸化膜17の膜厚が最大と
なる中央部の膜厚はおよそ1500Åで、選択酸化膜1
7の外周部に向かうに従って膜厚は薄くなる。従って、
図11に示すように該選択酸化膜17をマスクして前記
ポリシリコン膜14をエッチングしてフローティングゲ
ート18を形成した際に、該フローティングゲート18
の上面はその中央部を中心にして窪んだ状態に形成さ
れ、上部角部には尖鋭角部18Tが形成される。本工程
では、例えばECR方式エッチャーで流量80sccm
のCl2ガス、流量5sccmの02ガス、圧力5mT
orr、PFパワー50W、マグネトロン250mAの
条件でポリシリコン膜14をエッチングする。
Next, as shown in FIG. 10, using the silicon nitride film 15 as a mask, the surface of the polysilicon film 14 below the opening 16 is covered with a LOCOS (Local Oxidation of Silic).
The selective oxidation is performed by the on) method to form the selective oxide film 17.
In the present embodiment, the thickness of the central portion where the thickness of the selective oxide film 17 is maximum is approximately 1500 °,
7, the film thickness becomes thinner toward the outer peripheral portion. Therefore,
As shown in FIG. 11, when the polysilicon film 14 is etched using the selective oxide film 17 as a mask to form the floating gate 18, the floating gate 18
Is formed in a depressed state with its center at the center, and a sharp corner 18T is formed at the upper corner. In this step, for example, the flow rate is 80 sccm with an ECR type etcher.
Cl2 gas, 02 gas at a flow rate of 5 sccm, pressure 5 mT
The polysilicon film 14 is etched under the conditions of orr, a PF power of 50 W, and a magnetron of 250 mA.

【0029】このとき、前記フローティングゲート18
の下層部18A及び上層部18B(尖鋭角部18Tが形
成される。)は、前記ポリシリコン膜14の下層のポリ
シリコン膜14Aと上層のポリシリコン膜14Bに相当
し、該ポリシリコン膜14が、少なくとも下層のポリシ
リコン膜14Aと上層のポリシリコン膜14Bとが異な
る成膜温度で成膜された第1及び第2のアモルファスシ
リコン膜13A,13Bを熱処理して形成しているた
め、上層のポリシリコン膜14Bのグレインサイズが下
層のポリシリコン膜14Aのグレインサイズより小さく
形成できるので、前記尖鋭部18T部分の表面は、従来
ほど凹凸が激しくならず、その尖鋭角部18Tのばらつ
きが低減できる。従って、従来装置のような特に尖鋭
な、ある数ケ所の凸部からのみの一局集中的な消去構造
となることを抑制できる。
At this time, the floating gate 18
The lower layer portion 18A and the upper layer portion 18B (sharp corner portions 18T are formed) correspond to the lower polysilicon film 14A and the upper polysilicon film 14B of the polysilicon film 14, and the polysilicon film 14 is formed. Since at least the lower polysilicon film 14A and the upper polysilicon film 14B are formed by heat-treating the first and second amorphous silicon films 13A and 13B formed at different deposition temperatures, the upper polysilicon film 14A and the upper polysilicon film 14B are formed by heat treatment. Since the grain size of the polysilicon film 14B can be formed smaller than the grain size of the lower polysilicon film 14A, the surface of the sharp portion 18T does not have as much unevenness as the conventional one, and the variation of the sharp angle portion 18T can be reduced. . Therefore, it is possible to suppress the erasing structure from being concentrated only at a certain number of convex portions which are particularly sharp as in the conventional device.

【0030】そのため、フローティングゲート18に蓄
積されているデータ(電子)をコントロールゲート20
側に引き抜く際のトンネル酸化膜19の電子の移動経路
も集中することが少なくなり、トンネル電流が増加する
ため、消去時間を短くできる。また、消去効率が向上す
ることで、書き込み動作時や消去動作時等に使用する電
圧値の低減化も図れる。更に、電子の移動時のトンネル
酸化膜19にかかるストレスからくる該酸化膜19の摩
耗劣化を分散し、遅らせることができ、データの書き換
え寿命の向上を図ることができる。
Therefore, data (electrons) stored in the floating gate 18 is transferred to the control gate 20.
When the electrons are pulled out to the side, the movement path of the electrons in the tunnel oxide film 19 is less concentrated, and the tunnel current increases, so that the erasing time can be shortened. In addition, by improving the erasing efficiency, a voltage value used in a writing operation, an erasing operation, or the like can be reduced. Further, the wear deterioration of the oxide film 19 caused by the stress applied to the tunnel oxide film 19 during the transfer of electrons can be dispersed and delayed, and the life of rewriting data can be improved.

【0031】また、前述したようにフローティングゲー
ト18の表面、特に尖鋭角部18T部分をほぼ均一な状
態に形成できるため、メモリセル間のトンネル電流ばら
つきを低減することができる。続いて、例えばフッ酸
(例えば、HF:H20=1:25)処理でフローティ
ングゲート18直下の領域以外に形成されたゲート酸化
膜12を除去する。尚、このエッチング時にフローティ
ングゲート18直下の領域以外のゲート酸化膜12は全
部を除去することなしに、途中まででエッチングを終了
させても良い。
Further, as described above, since the surface of the floating gate 18, particularly the sharp corner portion 18T can be formed in a substantially uniform state, the variation in tunnel current between memory cells can be reduced. Subsequently, the gate oxide film 12 formed in a region other than the region immediately below the floating gate 18 by, for example, hydrofluoric acid (for example, HF: H20 = 1: 25) is removed. In this etching, the etching may be completed halfway without removing the entire gate oxide film 12 except for the region immediately below the floating gate 18.

【0032】更に、図12に示すように前記フローティ
ングゲート18を被覆するように基板全面に化学気相成
長(CVD)法により堆積されるCVD酸化膜と、表面
を熱酸化することにより形成される熱酸化膜から成るお
よそ300Åの膜厚のトンネル酸化膜19を形成する。
次に、ポリシリコン膜をおよそ1500Å、タングステ
ンシリサイド膜(WSix膜)をおよそ1500Å順次
形成し、前記トンネル酸化膜19を介して前記フローテ
イングゲート18の上部から側部にかけて残存するよう
にパターニングして図7に示すようなコントロールゲー
ト20を形成する。そして、後述するソース領域21上
に開口部を有する不図示のレジスト膜を介してソース領
域形成領域の基板表層に不純物イオンを注入する。ま
た、後述するドレイン領域22上に開口部を有する不図
示のレジスト膜を介してドレイン領域形成領域の基板表
層に不純物イオンを注入する。そして、全面を熱処理す
ることで前述した基板表層に注入した不純物イオンを拡
散させて、ソース・ドレイン領域21,22を形成する
ことにより、図7に示すようなスプリットゲート型のフ
ラッシュメモリが形成される。尚、前記コントロールゲ
ート20は、前述したようなポリシリコン膜とタングス
テンシリサイド膜の積層構造に限らず、ポリシリコン膜
から成る単層膜であつても良い。
Further, as shown in FIG. 12, a CVD oxide film is deposited on the entire surface of the substrate by a chemical vapor deposition (CVD) method so as to cover the floating gate 18, and is formed by thermally oxidizing the surface. A tunnel oxide film 19 made of a thermal oxide film and having a thickness of about 300 ° is formed.
Next, a polysilicon film is formed at approximately 1500 ° and a tungsten silicide film (WSix film) is formed at approximately 1500 ° sequentially, and is patterned so as to remain from the upper portion to the side portion of the floating gate 18 via the tunnel oxide film 19. The control gate 20 as shown in FIG. 7 is formed. Then, impurity ions are implanted into the surface layer of the source region forming region through a resist film (not shown) having an opening on the source region 21 described later. Further, impurity ions are implanted into the surface layer of the drain region forming region through a resist film (not shown) having an opening on the drain region 22 described later. The heat treatment of the entire surface diffuses the impurity ions implanted into the surface layer of the substrate to form source / drain regions 21 and 22, thereby forming a split gate type flash memory as shown in FIG. You. The control gate 20 is not limited to the above-described laminated structure of the polysilicon film and the tungsten silicide film, but may be a single-layer film made of a polysilicon film.

【0033】以上、説明したように本発明では、フロー
ティングゲート18の上部の尖鋭角部18Tを比較的均
一に形成することで、従来装置のような尖鋭部57A
の、ある数ケ所の凸部57Bからのみの一局集中的な消
去構造でなくなるため、フローティングゲート18に蓄
積されているデータ(電子)をコントロールゲート20
側に引き抜く際の前記トンネル酸化膜19の電子の移動
経路も集中することが少なくなり、トンネル電流が増加
するため、消去時間を短くできる。また、電子の移動時
のトンネル酸化膜19にかかるストレスからくる該酸化
膜19の摩耗劣化を分散し、遅らせることができ、デー
タの書き換え寿命の向上を図れると共に、メモリセル間
のトンネル電流ばらつきを低減できる。
As described above, in the present invention, by forming the sharp corner portion 18T on the upper portion of the floating gate 18 relatively uniformly, the sharp portion 57A as in the conventional device is formed.
The data (electrons) stored in the floating gate 18 is not transferred to the control gate 20 because the local erasing structure is not a local erasing structure only from a certain number of convex portions 57B.
When the electrons are extracted to the side, the movement path of the electrons in the tunnel oxide film 19 is less concentrated, and the tunnel current is increased, so that the erase time can be shortened. Further, the wear deterioration of the oxide film 19 caused by the stress applied to the tunnel oxide film 19 during the transfer of electrons can be dispersed and delayed, so that the data rewrite life can be improved and the tunnel current variation between memory cells can be reduced. Can be reduced.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上、本発明によれはフローティングゲ
ートを構成するホリシリコン膜のうち、上層のポリシリ
コン膜のグレインサイズが下層のポリシリコン膜のグレ
インサイズより小さく比較的均一に形成されているの
で、該ポリシリコン膜から成るフローティングゲートを
形成した際に、その上部角部の凸部のばらつきを低減で
きる。従って、従来装置のような特に尖鋭な、ある数ケ
所の凸部からのみの一局集中的な消去構造となることを
抑制できる。そのため、フローティングゲートに蓄積さ
れているデータ(電子)をコントロールゲート側に引き
抜く際のトンネル酸化膜の電子の移動経路も集中するこ
とが少なくなり、トンネル電流が増加するため、消去時
間を短くできる。また、消去効率が向上することで、書
き込み動作時や消去動作時等に使用する電圧値の低減化
も図れる。更に、電子の移動時のトンネル酸化膜にかか
るストレスからくる該酸化膜の摩耗劣化を分散し、遅ら
せることができ、データの書き換え寿命の向上を図るこ
とができる。
As described above, according to the present invention, in the polysilicon film constituting the floating gate, the grain size of the upper polysilicon film is smaller than the grain size of the lower polysilicon film and is relatively uniform. Therefore, when a floating gate made of the polysilicon film is formed, it is possible to reduce the variation of the convex portion at the upper corner. Therefore, it is possible to suppress the erasing structure from being concentrated only at a certain number of convex portions which are particularly sharp as in the conventional device. Therefore, when data (electrons) stored in the floating gate are pulled out to the control gate side, the movement path of the electrons in the tunnel oxide film is less concentrated, and the tunnel current increases, so that the erasing time can be shortened. In addition, by improving the erasing efficiency, a voltage value used in a writing operation, an erasing operation, or the like can be reduced. Further, the wear deterioration of the oxide film caused by the stress applied to the tunnel oxide film during the transfer of electrons can be dispersed and delayed, and the life of rewriting data can be improved.

【0035】また、フローティングゲートにほぼ均一な
凸部が形成されるため、メモリセル間のトンネル電流ば
らつきを低減することができる。
Further, since a substantially uniform convex portion is formed on the floating gate, it is possible to reduce a variation in tunnel current between memory cells.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法を示す第1の断面図である。
FIG. 1 is a first sectional view illustrating a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法を示す第2の断面図である。
FIG. 2 is a second sectional view illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施形態の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法を示す第3の断面図である。
FIG. 3 is a third sectional view illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施形態の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法を示す第4の断面図である。
FIG. 4 is a fourth sectional view illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施形態の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法を示す第5の断面図である。
FIG. 5 is a fifth sectional view illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施形態の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法を示す第6の断面図である。
FIG. 6 is a sixth sectional view illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施形態の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法を示す第lの断面図である。
FIG. 7 is a first sectional view illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施形態の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法を示す第2の断面図である。
FIG. 8 is a second sectional view illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施形態の不揮発性半導体記憶
装置の製造方法を示す第3の断面図である。
FIG. 9 is a third sectional view illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施形態の不揮発性半導体記
憶装置の製造方法を示す第4の断面図である。
FIG. 10 is a fourth sectional view illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2の実施形態の不揮発性半導体記
憶装置の製造方法を示す第5の断面図である。
FIG. 11 is a fifth sectional view illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施形態の不揮発性半導体記
憶装置の製造方法を示す第6の断図である。
FIG. 12 is a sixth sectional view illustrating the method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

【図13】従来の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を
示す第1の断面図である。
FIG. 13 is a first cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図14】従来の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を
示す第2の断面図である。
FIG. 14 is a second sectional view illustrating the method for manufacturing the conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図15】従来の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を
示す第3の断面図である。
FIG. 15 is a third sectional view illustrating the method for manufacturing the conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図16】従来の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を
示す第4の断面図である。
FIG. 16 is a fourth sectional view illustrating the method for manufacturing the conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図17】従来の不揮発性半導体記憶装置の製造方法を
示す第5の断面図である。
FIG. 17 is a fifth sectional view illustrating the method for manufacturing the conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図18】従来のフローティングゲートの形成状態を示
す概略斜視図である。
FIG. 18 is a schematic perspective view showing a state of formation of a conventional floating gate.

【図19】従来の不揮発性半導体記憶装置の消去動作を
説明するための断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view for explaining an erasing operation of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上のゲート酸化膜上に形成さ
れたフローティングゲートと該フローティングゲートの
一端部にトンネル酸化膜を介して重なるように形成され
たコントロールゲートとを有する不揮発性半導体記憶装
置において、前記フローティングゲートを構成するポリ
シリコン膜のうち、少なくとも上層のポリシリコン膜の
グレインサイズが下層のポリシリコン膜のグレインサイ
ズより小さいことを特徴とする不揮発性半導体記憶装
置。
1. A nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate formed on a gate oxide film on a semiconductor substrate and a control gate formed so as to overlap one end of the floating gate via a tunnel oxide film. And a grain size of at least an upper polysilicon film of the polysilicon film forming the floating gate is smaller than a grain size of a lower polysilicon film.
【請求項2】 半導体基板上のゲート酸化膜上に形成さ
れたフローティングゲートと該フローティングゲートの
一端部にトンネル酸化膜を介して重なるように形成され
たコントロールゲートとを有する不揮発性半導体記憶装
置において、前記フローティングゲートを構成するポリ
シリコン膜が、少なくとも上層のポリシリコン膜と下層
のポリシリコン膜とが異なる成膜温度で成膜されたアモ
ルファスシリコン膜を熱処理して形成されたことを特徴
とする不揮発性半導体記憶装置。
2. A nonvolatile semiconductor memory device comprising: a floating gate formed on a gate oxide film on a semiconductor substrate; and a control gate formed so as to overlap one end of the floating gate via a tunnel oxide film. Wherein the polysilicon film constituting the floating gate is formed by heat-treating an amorphous silicon film in which at least an upper polysilicon film and a lower polysilicon film are formed at different deposition temperatures. Non-volatile semiconductor storage device.
【請求項3】 半導体基板上のゲート酸化膜上に形成さ
れたその上部に尖鋭な角部を有するフローティングゲー
トと該フローティングゲートの一端部にトンネル酸化膜
を介して重なるように形成されたコントロールゲートと
を有する不揮発性半導体記憶装置において、 前記フローティングゲートを構成するポリシリコン膜の
うち、少なくとも前記尖鋭な角部が形成される上層のポ
リシリコン膜のグレインサイズが下層のポリシリコン膜
のグレインサイズより小さいことを特徴とする不揮発性
半導体記憶装置。
3. A floating gate having a sharp corner formed on a gate oxide film on a semiconductor substrate and a control gate formed so as to overlap one end of the floating gate with a tunnel oxide film interposed therebetween. Wherein the grain size of the upper polysilicon film, in which at least the sharp corner is formed, is smaller than the grain size of the lower polysilicon film in the polysilicon film forming the floating gate. A nonvolatile semiconductor memory device characterized by being small.
【請求項4】 半導体基板上のゲート酸化膜上に形成さ
れたその上部に尖鋭な角部を有するフローティングゲー
トと該フローティングゲートの一端部にトンネル酸化膜
を介して重なるように形成されたコントロールゲートと
を有する不揮発性半導体記憶装置において、 前記フローティングゲートを構成するポリシリコン膜
が、少なくとも前記尖鋭な角部が形成される上層のポリ
シリコン膜と下層のポリシリコン膜とが異なる成膜温度
で成膜されたアモルファスシリコン膜を熱処理して形成
されたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
4. A floating gate having a sharp corner formed on a gate oxide film on a semiconductor substrate and a control gate formed to overlap one end of the floating gate with a tunnel oxide film interposed therebetween. Wherein the polysilicon film forming the floating gate is formed at a deposition temperature at which at least the upper polysilicon film and the lower polysilicon film at which the sharp corners are formed are formed. A non-volatile semiconductor memory device formed by heat-treating a formed amorphous silicon film.
【請求項5】 半導体基板上のゲート酸化膜上に形成さ
れたポリシリコン膜をパターニングしてフローティング
ゲートを形成した後に該フローティングゲートの一端部
にトンネル酸化膜を介して重なるようにコントロールゲ
ートを形成する工程を有する不揮発性半導体記憶装置の
製造方法において、 前記フローティングゲートを構成するポリシリコン膜の
形成工程が、少なくとも上層のポリシリコン膜と下層の
ポリシリコン膜とを異なる成膜温度でアモルファスシリ
コン膜を形成した後に該アモルファスシリコン膜を熱処
理して多結晶化する工程を有することを特徴とする不揮
発性半導体記憶装置の製造方法。
5. A floating gate is formed by patterning a polysilicon film formed on a gate oxide film on a semiconductor substrate, and then a control gate is formed so as to overlap one end of the floating gate via a tunnel oxide film. The method of forming a polysilicon film forming the floating gate, wherein at least the upper polysilicon film and the lower polysilicon film are formed at different deposition temperatures at different temperatures. Forming a polycrystalline silicon film by heat-treating the amorphous silicon film after forming the amorphous silicon film.
【請求項6】 半導体基板上のゲート酸化膜上に形成さ
れたポリシリコン膜上に開口部を有する耐酸化性膜を形
成した後に該耐酸化性膜をマスクにして前記ポリシリコ
ン膜を選択酸化して選択酸化膜を形成し、該選択酸化膜
をマスクにして前記ポリシリコン膜をエッチングするこ
とでその上部に尖鋭な角部を有するフローティングゲー
トを形成した後に該フローティングゲートの一端部にト
ンネル酸化膜を介して重なるようにコントロールゲート
を形成する工程を有する不揮発性半導体記憶装置の製造
方法において、 前記フローティングゲートを構成するポリシリコン膜の
形成工程が、少なくとも前記尖鋭な角部が形成される上
層のポリシリコン膜と下層のポリシリコン膜とを異なる
成膜温度でアモルファスシリコン膜を形成した後に該ア
モルファスシリコン膜を熱処理して多結晶化する工程を
有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造
方法。
6. An oxidation-resistant film having an opening formed on a polysilicon film formed on a gate oxide film on a semiconductor substrate, and then selectively oxidizing the polysilicon film using the oxidation-resistant film as a mask. Forming a selective oxide film, etching the polysilicon film using the selective oxide film as a mask to form a floating gate having a sharp corner on the upper portion thereof, and then forming a tunnel oxide on one end of the floating gate. In a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a step of forming a control gate so as to overlap with a film interposed therebetween, a step of forming a polysilicon film forming the floating gate includes an upper layer in which at least the sharp corner portion is formed. After forming an amorphous silicon film at different film forming temperatures of the polysilicon film and the lower polysilicon film, Method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device characterized by comprising the step of multi-crystallized by heat-treating the fastest silicon film.
【請求項7】 半導体基板上にゲート酸化膜を介して第
1の成膜温度で下層のアモルファスシリコン膜を形成し
た後に前記第1の成膜温度よりも低い第2の成膜温度で
上層のアモルファスシリコン膜を形成する工程と、 前記上層及び下層のアモルファスシリコン膜を熱処理し
多結晶化してポリシリコン膜を形成する工程と、 前記ポリシリコン膜をパターニングしてフローティング
ゲートを形成した後に該フローティングゲートを被覆す
るようにトンネル酸化膜を形成する工程と、 前記フローティングゲートの一端部にトンネル酸化膜を
介して重なるようにコントロールゲートを形成する工程
とを有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の
製造方法。
7. After forming a lower amorphous silicon film at a first film forming temperature on a semiconductor substrate via a gate oxide film, the upper layer is formed at a second film forming temperature lower than the first film forming temperature. A step of forming an amorphous silicon film, a step of heat-treating the upper and lower amorphous silicon films and polycrystallizing to form a polysilicon film, and a step of forming a floating gate by patterning the polysilicon film. A step of forming a tunnel oxide film so as to cover the floating gate, and a step of forming a control gate so as to overlap one end of the floating gate via the tunnel oxide film. Production method.
【請求項8】 半導体基板上にゲート酸化膜を介して第
1の成膜温度で下層のアモルファスシリコン膜を形成し
た後に前記第1の成膜温度よりも低い第2の成膜温度で
上層のアモルファスシリコン膜を形成する工程と、 前記上層及び下層のアモルファスシリコン膜を熱処理し
多結晶化してポリシリコン膜を形成する工程と、 前記ポリシリコン膜上に開口部を有するシリコン窒化膜
を形成した後に該シリコン窒化膜をマスクにして前記ポ
リシリコン膜表面を選択酸化して選択酸化膜を形成する
工程と、 前記シリコン窒化膜を除去した後に前記選択酸化膜をマ
スクにして前記ポリシリコン膜をエッチングしてフロー
ティングゲートを形成する工程と、 全面を酸化して前記選択酸化膜及びフローティングゲー
トを被覆するようにトンネル酸化膜を形成する工程と、 前記フローティングゲートの一端部にトンネル酸化膜を
介して重なるようにコントロールゲートを形成する工程
とを有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の
製造方法。
8. After forming a lower amorphous silicon film at a first film forming temperature on a semiconductor substrate via a gate oxide film, an upper layer is formed at a second film forming temperature lower than the first film forming temperature. Forming an amorphous silicon film, heat-treating the upper and lower amorphous silicon films and polycrystallizing to form a polysilicon film, and forming a silicon nitride film having an opening on the polysilicon film. Selectively oxidizing the surface of the polysilicon film using the silicon nitride film as a mask to form a selective oxide film; and etching the polysilicon film using the selective oxide film as a mask after removing the silicon nitride film. Forming a floating gate by oxidizing the entire surface to cover the selective oxide film and the floating gate. A step of forming, method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device characterized by a step of forming the floating gate end control gate so as to overlap through a tunnel oxide film on the.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7115470B2 (en) 2003-09-23 2006-10-03 Samsung Electronics, Ltd., Co. Methods of fabricating flash memory cell having split-gate structure using spacer oxidation process
US7205194B2 (en) 2003-09-22 2007-04-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of fabricating a flash memory cell
KR100734075B1 (en) * 2001-08-16 2007-07-02 매그나칩 반도체 유한회사 Structure of Flash Memory Cell and Manufacturing Method Thereof
US7582930B2 (en) 2002-12-27 2009-09-01 Nec Electronics Corporation Non-volatile memory and method for manufacturing non-volatile memory

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