JPS6037779A - フローテイングゲートメモリ装置 - Google Patents
フローテイングゲートメモリ装置Info
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- JPS6037779A JPS6037779A JP59141284A JP14128484A JPS6037779A JP S6037779 A JPS6037779 A JP S6037779A JP 59141284 A JP59141284 A JP 59141284A JP 14128484 A JP14128484 A JP 14128484A JP S6037779 A JPS6037779 A JP S6037779A
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- Japan
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- floating gate
- gate
- polycrystalline silicon
- floating
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/68—Floating-gate IGFETs
- H10D30/681—Floating-gate IGFETs having only two programming levels
- H10D30/683—Floating-gate IGFETs having only two programming levels programmed by tunnelling of carriers, e.g. Fowler-Nordheim tunnelling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S257/00—Active solid-state devices, e.g. transistors, solid-state diodes
- Y10S257/90—MOSFET type gate sidewall insulating spacer
Landscapes
- Non-Volatile Memory (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の分!I!f]
この発明はフローティングゲートメモリ装置とその製造
法に関し、更に’e、’+’; t、 <はフC1−j
イノグゲートと制御ゲート間の容量か小さくかつトノネ
ル’IJ性がより均一なフローティングケートメモリ装
置とその製造方法とに関するものである。。
法に関し、更に’e、’+’; t、 <はフC1−j
イノグゲートと制御ゲート間の容量か小さくかつトノネ
ル’IJ性がより均一なフローティングケートメモリ装
置とその製造方法とに関するものである。。
〔従来技?+C7のh;a明〕
i(・57体メモリ装置の1つに、?(b荷が蓄積され
、通常はシリコン酸化物の層によって゛14導体基板か
ら絶縁されているフローテイングゲートと、フローブー
イングゲートの土にあって、通常はシリコン酸化物によ
ってフローティングゲートから絶f、−一されている第
2のゲート、即ち、制御ゲートとを(Ifえた金属酸化
物半導体□JO3)装置がある。制御ゲートは、通常、
70−テイングゲ−1・の外表面/こけてなくその側(
1:!をも)“f′Jうように設けられる。このような
フローティングゲートメモリ装置のLつの型のものに、
フアツジ・ノルトノλイノ、トンネル効果を利用して、
制御ゲートから70−ティンググ−1・へその間のシリ
コン酸化物層を通して電子の流1れを生しさせることに
よりフローディンググ−1・を(l+J電し、さらに、
フローティングゲートから制御ゲートへ電子を流してフ
ローディンググーFの電荷を放出させるものがある。7
0〜ティングゲートの充放電は、適当な極性の比較的高
い電圧を制御グーj・と基板間に加え、また、70−デ
イ/グゲートと基板間及びフローティングゲートと制御
グー!・間の容量を調整して、制御ゲートとフローティ
ングゲート間の電圧降下が基板とフローティングゲート
間の電圧降下よりも人きく々るようにすることによって
行われる。従って、フローディンググ−1・と制御−1
Iゲートの間の容耽性結合によってその間に高い電圧が
誘起されるように、これらのゲート間の′@量は小さく
することが空寸しい。
、通常はシリコン酸化物の層によって゛14導体基板か
ら絶縁されているフローテイングゲートと、フローブー
イングゲートの土にあって、通常はシリコン酸化物によ
ってフローティングゲートから絶f、−一されている第
2のゲート、即ち、制御ゲートとを(Ifえた金属酸化
物半導体□JO3)装置がある。制御ゲートは、通常、
70−テイングゲ−1・の外表面/こけてなくその側(
1:!をも)“f′Jうように設けられる。このような
フローティングゲートメモリ装置のLつの型のものに、
フアツジ・ノルトノλイノ、トンネル効果を利用して、
制御ゲートから70−ティンググ−1・へその間のシリ
コン酸化物層を通して電子の流1れを生しさせることに
よりフローディンググ−1・を(l+J電し、さらに、
フローティングゲートから制御ゲートへ電子を流してフ
ローディンググーFの電荷を放出させるものがある。7
0〜ティングゲートの充放電は、適当な極性の比較的高
い電圧を制御グーj・と基板間に加え、また、70−デ
イ/グゲートと基板間及びフローティングゲートと制御
グー!・間の容量を調整して、制御ゲートとフローティ
ングゲート間の電圧降下が基板とフローティングゲート
間の電圧降下よりも人きく々るようにすることによって
行われる。従って、フローディンググ−1・と制御−1
Iゲートの間の容耽性結合によってその間に高い電圧が
誘起されるように、これらのゲート間の′@量は小さく
することが空寸しい。
これらの2つのゲート間の各紙に影響する因子は種々あ
るが、その1つはゲート間の絶縁層のノーツさである。
るが、その1つはゲート間の絶縁層のノーツさである。
絶蘇層が厚ければそれだけ容量は小さくなるが、層を厚
く1′ると、フローティングゲートの充電及び放電に要
する電圧も対応して高くしなけれは゛ならない。従って
、電圧に関する制限と容量に対する灸件の双方を満足さ
せて、低い電界でより強い導通をもたらず比較的厚い絶
縁層を形成できれば望寸しいことである。考慮ずへき別
の因子は、制御グー!・がフローディンググ−1・の外
1111表面のみならず側面をも覆っており、そのため
に、フローティングゲートの側壁部と制御ゲートの間の
容量がこれら2つのゲート間の全K> TIの一部を成
していることである3、回路の密度をより高くするため
にゲートを細くしようとする現r1−の技術傾向では、
フローディンググ−]・の厚さはその幅の寸法に近づき
、従って、佃壁容尾か仝休のも沿の大きな部分を占める
J:うになる1、更に、例g−fql’製造工程中のば
らつきなどによって生ずるフローティングゲートの厚さ
のに1゛らっきが、2つのゲート間の♀≠計の変動の大
きな要因となろう。
く1′ると、フローティングゲートの充電及び放電に要
する電圧も対応して高くしなけれは゛ならない。従って
、電圧に関する制限と容量に対する灸件の双方を満足さ
せて、低い電界でより強い導通をもたらず比較的厚い絶
縁層を形成できれば望寸しいことである。考慮ずへき別
の因子は、制御グー!・がフローディンググ−1・の外
1111表面のみならず側面をも覆っており、そのため
に、フローティングゲートの側壁部と制御ゲートの間の
容量がこれら2つのゲート間の全K> TIの一部を成
していることである3、回路の密度をより高くするため
にゲートを細くしようとする現r1−の技術傾向では、
フローディンググ−]・の厚さはその幅の寸法に近づき
、従って、佃壁容尾か仝休のも沿の大きな部分を占める
J:うになる1、更に、例g−fql’製造工程中のば
らつきなどによって生ずるフローティングゲートの厚さ
のに1゛らっきが、2つのゲート間の♀≠計の変動の大
きな要因となろう。
ン酸化物の導電特+]が非対称であることによって別の
問題が発生する6、ここで「非対称」という語の意味す
るところは、制御ゲートが正の時、即ち、ML ’F
カフローティノブゲートから制御ゲートへ流れる時の方
が、フローティングゲートが正の時、1iJ1ぢ、電子
の流れが制御ダートから70−テイングゲ−1・に向う
時よりも、酸化物の導電度がはるかに高いといりこ七で
ある。従って、制御揮グー1からフローディンググー1
・へ電子を流通させるに必要な電圧(叶、一般的には、
)「1−テインググーI・から制個1ゲートへ電子が流
れるようにするに必要な電圧よりもはるかに高い。上述
したような電荷転送の原理に基ついて動作するフローデ
ィングゲートメモリ装僅を良好に動作させるためには、
上記2つの電圧を弯しぐするか、あるいは、少くとも可
能な限り近つけることが望寸しい。
問題が発生する6、ここで「非対称」という語の意味す
るところは、制御ゲートが正の時、即ち、ML ’F
カフローティノブゲートから制御ゲートへ流れる時の方
が、フローティングゲートが正の時、1iJ1ぢ、電子
の流れが制御ダートから70−テイングゲ−1・に向う
時よりも、酸化物の導電度がはるかに高いといりこ七で
ある。従って、制御揮グー1からフローディンググー1
・へ電子を流通させるに必要な電圧(叶、一般的には、
)「1−テインググーI・から制個1ゲートへ電子が流
れるようにするに必要な電圧よりもはるかに高い。上述
したような電荷転送の原理に基ついて動作するフローデ
ィングゲートメモリ装僅を良好に動作させるためには、
上記2つの電圧を弯しぐするか、あるいは、少くとも可
能な限り近つけることが望寸しい。
動作電圧にこのような差が生じる原因は、多結晶シリコ
ン層」二に成長させたシリコン酸化物かその多結晶シU
コン層の表面を粗面にする一方、外化物の外表面は比較
的滑らかであるという“11実である。粗面化された多
結晶シリコン層の表面には、小さな凸部があるが、これ
らの小突起d1内g]多結晶シリコン層が外11す多結
晶層に対して負になる時に、高電界を発生させる先端の
尖った放出点として働き、その結果、内11すの層から
外(011の層へ多くの電子が流れる。しかし、外(1
!:Iの多結晶シリコン層の内表面d滑らかなので’1
jii] シミ界が印加されでいる揚台、外側層から
内側層への導通(・−1かなり低いものとなる。
ン層」二に成長させたシリコン酸化物かその多結晶シU
コン層の表面を粗面にする一方、外化物の外表面は比較
的滑らかであるという“11実である。粗面化された多
結晶シリコン層の表面には、小さな凸部があるが、これ
らの小突起d1内g]多結晶シリコン層が外11す多結
晶層に対して負になる時に、高電界を発生させる先端の
尖った放出点として働き、その結果、内11すの層から
外(011の層へ多くの電子が流れる。しかし、外(1
!:Iの多結晶シリコン層の内表面d滑らかなので’1
jii] シミ界が印加されでいる揚台、外側層から
内側層への導通(・−1かなり低いものとなる。
この問題は、外側多結晶シリコン層の内表面を、内側多
結晶シリコン層のオILにされた表面の凹凸と実質的に
一致するような凹凸を施してIH而とすることに」二っ
て軽減することができる。こうずれd゛、双方の多結晶
シリコン層に小欠起様部が形成され、これらの小突起様
部1.2層間の双方向の2j:・適度を高める放出点と
してI烏り。
結晶シリコン層のオILにされた表面の凹凸と実質的に
一致するような凹凸を施してIH而とすることに」二っ
て軽減することができる。こうずれd゛、双方の多結晶
シリコン層に小欠起様部が形成され、これらの小突起様
部1.2層間の双方向の2j:・適度を高める放出点と
してI烏り。
この発明によるフローテイノグゲートメモリ装@rr+
、*面VJイ6#”bi−U”NL6r)NプトイGG
4+甲Jイ、)、Aλ゛II:l/7)基板を有してお
り、絶縁層」二には外表面と側壁部とを有する導’rに
、 I’=1.“フローテイングゲ−1・が形成されて
いる。このフローティングゲートの外表面と側壁部とを
)夏って第2の絶縁相半’1IJe1が形成されている
。第2の絶縁桐料層−にには導電性制御ゲートが被着さ
れており、とのfl!I御ゲ−H−11フローテイング
グー1・の外表面に対向する内表面部分と、フローティ
ングゲートの側壁部に対向する内表面部分とを備えてい
る3、フローティングゲートの外表面と制御ゲ−1・の
内表面てノロ−ティングゲートの外表面と対向する部分
と(l−1:粗面化されている。
、*面VJイ6#”bi−U”NL6r)NプトイGG
4+甲Jイ、)、Aλ゛II:l/7)基板を有してお
り、絶縁層」二には外表面と側壁部とを有する導’rに
、 I’=1.“フローテイングゲ−1・が形成されて
いる。このフローティングゲートの外表面と側壁部とを
)夏って第2の絶縁相半’1IJe1が形成されている
。第2の絶縁桐料層−にには導電性制御ゲートが被着さ
れており、とのfl!I御ゲ−H−11フローテイング
グー1・の外表面に対向する内表面部分と、フローティ
ングゲートの側壁部に対向する内表面部分とを備えてい
る3、フローティングゲートの外表面と制御ゲ−1・の
内表面てノロ−ティングゲートの外表面と対向する部分
と(l−1:粗面化されている。
フローティングゲートの外表面とそれに対向するftt
制御ゲートの内表面部分との間にある第2の絶縁層の部
分の厚さは、フローティングゲートの1111壁部とそ
れに対向する制御ゲートの内表面部分との間の第2絶縁
IMの部分の厚さよりも薄くされている。
制御ゲートの内表面部分との間にある第2の絶縁層の部
分の厚さは、フローティングゲートの1111壁部とそ
れに対向する制御ゲートの内表面部分との間の第2絶縁
IMの部分の厚さよりも薄くされている。
第1図にはフローティングゲートメモリ装置の一部が]
0て示されている。フローティンググートメモリ装置コ
0は、例えば単結晶シリコンのような半導体拐料で構成
され、表裏主表面」4と16とを有する基板コ2全備え
ている。図示されていないが、基板j2の表面1Gにd
チャンネル1j1[域によ−って離11.j、パ1され
ン′こソース領域と1−ルン(i[j域が設けらI”f
、−rいる。
0て示されている。フローティンググートメモリ装置コ
0は、例えば単結晶シリコンのような半導体拐料で構成
され、表裏主表面」4と16とを有する基板コ2全備え
ている。図示されていないが、基板j2の表面1Gにd
チャンネル1j1[域によ−って離11.j、パ1され
ン′こソース領域と1−ルン(i[j域が設けらI”f
、−rいる。
これらのノース・ドレン及びチャンネル鎖酸のオj14
成形状に1製作しでいるメモリ装置に適し/こものてア
j圭ばどのようなものてもよい。ノース・ドレン及びチ
ャンネル餉域の構成をどの」−ウなものとするかはこの
発明の範囲外である。
成形状に1製作しでいるメモリ装置に適し/こものてア
j圭ばどのようなものてもよい。ノース・ドレン及びチ
ャンネル餉域の構成をどの」−ウなものとするかはこの
発明の範囲外である。
基板J2の表面16」二にO」]シリコン11りfl−
:物のような絶縁(イλ゛−1の層18が設けられてい
る。絶縁層18上にけ基板−[2中のチャンネルlル゛
↓城の少くとも一部分の−1−をY’、ljうように延
在゛するフローラ゛イ/クゲ−1・20が設けられてい
る。フローテ・1ンググート20は]、q電性を示すよ
うにドープされた多銘品シリ−1/で構成されており、
粗面化された外表面22と比較的?1゛1らかな側壁部
24とを持っている。粗面化外表面22d1そ′11か
ら突出する丘状部を形成する凹凸をfiifi 、f、
ている。フローティングゲ−1−20−11K &−1
、シリコン酸化物のような絶縁イ」刺で構成され、フロ
ーテイングゲート20の外表面22と側壁部24とを覆
うように延びた第2の絶縁層2Gが被着されている。
:物のような絶縁(イλ゛−1の層18が設けられてい
る。絶縁層18上にけ基板−[2中のチャンネルlル゛
↓城の少くとも一部分の−1−をY’、ljうように延
在゛するフローラ゛イ/クゲ−1・20が設けられてい
る。フローテ・1ンググート20は]、q電性を示すよ
うにドープされた多銘品シリ−1/で構成されており、
粗面化された外表面22と比較的?1゛1らかな側壁部
24とを持っている。粗面化外表面22d1そ′11か
ら突出する丘状部を形成する凹凸をfiifi 、f、
ている。フローティングゲ−1−20−11K &−1
、シリコン酸化物のような絶縁イ」刺で構成され、フロ
ーテイングゲート20の外表面22と側壁部24とを覆
うように延びた第2の絶縁層2Gが被着されている。
フローティングゲート20の机面化外表面22」二にあ
る第2の絶5;11層26の部分25aけ粗面化した外
表面28を持っている。この川面化外表面2日はフロー
テイングゲート20の粗面化外表面22の凹凸に実質的
に対応する凹凸を持っている。フローティングゲート2
0の外表面221にある第2の絶縁層2Gの部分26a
id、フローテイングゲート20の側壁部24に沿って
被着されている第2の絶縁層26の部分26bよりも薄
くされている。
る第2の絶5;11層26の部分25aけ粗面化した外
表面28を持っている。この川面化外表面2日はフロー
テイングゲート20の粗面化外表面22の凹凸に実質的
に対応する凹凸を持っている。フローティングゲート2
0の外表面221にある第2の絶縁層2Gの部分26a
id、フローテイングゲート20の側壁部24に沿って
被着されている第2の絶縁層26の部分26bよりも薄
くされている。
制御グー )3oか第2の絶縁層26−1−に、フロー
テイングゲ−1・20の外表面22と側壁部24とを覆
うように被着されている。制御グー1−z、oの70−
ブインクケ−ト2oの凹凸外表面22」二にある部分3
0a 3;1相面化された内表1111’ 32を備え
、その凹凸は第2の絶縁層26のオ且面28の凹凸に一
致している。
テイングゲ−1・20の外表面22と側壁部24とを覆
うように被着されている。制御グー1−z、oの70−
ブインクケ−ト2oの凹凸外表面22」二にある部分3
0a 3;1相面化された内表1111’ 32を備え
、その凹凸は第2の絶縁層26のオ且面28の凹凸に一
致している。
フローティングゲートメモリ数置101」:第2図に示
す基板」2を用いて作ることができる。この基板]2に
は周知の方法によってメモリ装置;¥10のノース頭載
とドレン領域が形成きれている1、あるいけ、この技r
ホを分野でよく知られている」こうに、こtIらソース
及びドレン1迫域d1グー1・とソース及O・トレン領
域間のセルフアラインメントを寄るよ′)に、。
す基板」2を用いて作ることができる。この基板]2に
は周知の方法によってメモリ装置;¥10のノース頭載
とドレン領域が形成きれている1、あるいけ、この技r
ホを分野でよく知られている」こうに、こtIらソース
及びドレン1迫域d1グー1・とソース及O・トレン領
域間のセルフアラインメントを寄るよ′)に、。
グー 1・を形成した後に形成してもよい1、基板」2
の表面」6を約80(FCの温度−ご酸素及び/又は水
蒸気の雰囲気にびもして基板表面をN’2 fビするこ
とにより基板121:に第1の絶縁層1−8を形成する
ことができる。
の表面」6を約80(FCの温度−ご酸素及び/又は水
蒸気の雰囲気にびもして基板表面をN’2 fビするこ
とにより基板121:に第1の絶縁層1−8を形成する
ことができる。
次に、絶縁層1日」−に多結晶シリコンの層34を形成
する。この層34の形成は、絶縁層Lf3ににアモルフ
ァスシリコンの層を形成し、これをアニールして多結晶
シリコンに変換するというlj法で11つ(1゜よい。
する。この層34の形成は、絶縁層Lf3ににアモルフ
ァスシリコンの層を形成し、これをアニールして多結晶
シリコンに変換するというlj法で11つ(1゜よい。
アモルファスジ・リコンへ・う&−11、基イ尺3.)
4− :r−シバ中に置いて、基板]2をII′ζ・
l !16(1’Cの+l15、+13−に加熱しつメ
、約50(〕ミミリトルのLトカてシランをブエンパ中
に流がずことによって形成することができる。。
4− :r−シバ中に置いて、基板]2をII′ζ・
l !16(1’Cの+l15、+13−に加熱しつメ
、約50(〕ミミリトルのLトカてシランをブエンパ中
に流がずことによって形成することができる。。
?友に、アモルファスシリコン層を、約950 ’Cて
約15分間、チェンバ中にpoc、r、を流かずことに
よつて、燐でドープする。POCl3は分解して燐を生
じ、これがアモルファスシリコン層内に拡散する2−1
図時に、アモルファスシリコンは多結晶シリコ;・に変
換される。被シトテされたアモルファスシリコン層の表
面に泪らかで、その泪らかさが多結晶シリコンに変1・
;(されても保持できるのに対し、直接多結晶シリコン
を被着した場合には、その表面が粗1rjlとなるので
、多結晶シリコン層34をアモルフ、F4スシリコンか
ら作ることは好寸しい。
約15分間、チェンバ中にpoc、r、を流かずことに
よつて、燐でドープする。POCl3は分解して燐を生
じ、これがアモルファスシリコン層内に拡散する2−1
図時に、アモルファスシリコンは多結晶シリコ;・に変
換される。被シトテされたアモルファスシリコン層の表
面に泪らかで、その泪らかさが多結晶シリコンに変1・
;(されても保持できるのに対し、直接多結晶シリコン
を被着した場合には、その表面が粗1rjlとなるので
、多結晶シリコン層34をアモルフ、F4スシリコンか
ら作ることは好寸しい。
次に、多結晶シリコン層34を酸素と水原気の雰囲気中
−Cε(00’Cに加−3(\し、て、その表面を酸イ
レする1、多結晶シリコン層54が酸化される(4二つ
れズ、酸化物層38.!二の境界における表面36が第
31ヅIに小すJ。
−Cε(00’Cに加−3(\し、て、その表面を酸イ
レする1、多結晶シリコン層54が酸化される(4二つ
れズ、酸化物層38.!二の境界における表面36が第
31ヅIに小すJ。
うに相になる。酸化処理を長くすると、そJlだけ粗面
36の凹凸が激しくなる。所要の深さの凹凸をイqるに
充分な時間酸化処理を施した後、第・1図(C示ずよう
に、酸化物層38を、例え(d緩衝弗化水素酸によるエ
ツチングなとにより除去する3、この1!、j゛去によ
り、多結晶シリコン層34の凹凸表面36か露出する。
36の凹凸が激しくなる。所要の深さの凹凸をイqるに
充分な時間酸化処理を施した後、第・1図(C示ずよう
に、酸化物層38を、例え(d緩衝弗化水素酸によるエ
ツチングなとにより除去する3、この1!、j゛去によ
り、多結晶シリコン層34の凹凸表面36か露出する。
、
次に、多結晶シリコン層34の粗面化表面36をレジス
ト材刺の層で被覆する。、とのレジスト層(・寸、通常
のフ第1・リトグラフ技、去を用いて、多結晶シリコン
層34のフローディンググー(−2(−、)となる部分
をキpう部分40を持つように画定されている。7つい
て、多結晶シリコン層34の露出部分を適当なエノヂン
グ剤を用いで除去して、第!5図に示すように、フロル
ティンググー1−20を形成する。し’y’ 7. l
・層40ヲ1宛いた後、フローティノブゲート20の凹
凸を有する外表面22とイ1111壁部24とを、約p
(TF)’Cの酸素と水蒸気のl昆命゛I勿にさらしで
riLfLさせイ)。、第(31シ1に示すように、こ
の処理によって、フローうインググ−1−20の相性表
面22と1lllI壁)都241−に第2(Z)絶縁層
26が形成される。多結晶シリ丁1ンフ「1−ライング
ゲ−1・20上にシリコン酸化物11゛・′i26が形
Iノ免されるにつれて、フローディンググー )20の
相IY「1化された外表面22」−のシリコン酸化物層
部分2(・D C’−)表面28モ、70−テイングゲ
−1・20の表面22の凹凸に実質的に対応する凹凸を
持つような粗面1とされる。さらに、フローティンググ
ー1〜20の外人間22」二の酸化物層26の部分26
aは、フローティンググー1・20のより消らかな側壁
部24.11の部分261〕よりも成長が遅い。i;(
:つて、部分26bけ部分26aよりも厚くなる。
ト材刺の層で被覆する。、とのレジスト層(・寸、通常
のフ第1・リトグラフ技、去を用いて、多結晶シリコン
層34のフローディンググー(−2(−、)となる部分
をキpう部分40を持つように画定されている。7つい
て、多結晶シリコン層34の露出部分を適当なエノヂン
グ剤を用いで除去して、第!5図に示すように、フロル
ティンググー1−20を形成する。し’y’ 7. l
・層40ヲ1宛いた後、フローティノブゲート20の凹
凸を有する外表面22とイ1111壁部24とを、約p
(TF)’Cの酸素と水蒸気のl昆命゛I勿にさらしで
riLfLさせイ)。、第(31シ1に示すように、こ
の処理によって、フローうインググ−1−20の相性表
面22と1lllI壁)都241−に第2(Z)絶縁層
26が形成される。多結晶シリ丁1ンフ「1−ライング
ゲ−1・20上にシリコン酸化物11゛・′i26が形
Iノ免されるにつれて、フローディンググー )20の
相IY「1化された外表面22」−のシリコン酸化物層
部分2(・D C’−)表面28モ、70−テイングゲ
−1・20の表面22の凹凸に実質的に対応する凹凸を
持つような粗面1とされる。さらに、フローティンググ
ー1〜20の外人間22」二の酸化物層26の部分26
aは、フローティンググー1・20のより消らかな側壁
部24.11の部分261〕よりも成長が遅い。i;(
:つて、部分26bけ部分26aよりも厚くなる。
次に、第2の絶縁層26」二に第2の多結晶シリコン層
を被着する。この第2の多結晶シリコン層は直接多結晶
シリコン層として被着し2ても。しいし、先に第1の多
結晶シリコン層価に関(、て説明し/こように、アモル
ファスシリコンとし、て肢Xi L ;/こ後このアモ
ルファスシリコンを燐でドープする際に多結晶シリコン
に変換することによって被着してもよい。、第2の絶縁
層26の粗表面28土に被着される第2の多結晶シリコ
ン層の部分は凹凸表面28の凹凸と一致する凹凸を有す
る内表面を持つ。、次に、第2の多結晶シリコンIiV
′iを画定して制御ゲート30を形成する。所ヅの接触
を制御ゲート及び基板12中のソース及びドし/ン領域
にli:<1知の技法により施1ことにより、メモリ装
置」Oを完成させることZン+てきる。。
を被着する。この第2の多結晶シリコン層は直接多結晶
シリコン層として被着し2ても。しいし、先に第1の多
結晶シリコン層価に関(、て説明し/こように、アモル
ファスシリコンとし、て肢Xi L ;/こ後このアモ
ルファスシリコンを燐でドープする際に多結晶シリコン
に変換することによって被着してもよい。、第2の絶縁
層26の粗表面28土に被着される第2の多結晶シリコ
ン層の部分は凹凸表面28の凹凸と一致する凹凸を有す
る内表面を持つ。、次に、第2の多結晶シリコンIiV
′iを画定して制御ゲート30を形成する。所ヅの接触
を制御ゲート及び基板12中のソース及びドし/ン領域
にli:<1知の技法により施1ことにより、メモリ装
置」Oを完成させることZン+てきる。。
次に、凹凸を施しだ表面を用いたことによる効果を示す
ために、例を挙げてこれを説明する1、例 2枚の単結晶シリコンの基板をε300’Cの酸素と蒸
気にさらすことによってシリコン酸化物層で被覆した。
ために、例を挙げてこれを説明する1、例 2枚の単結晶シリコンの基板をε300’Cの酸素と蒸
気にさらすことによってシリコン酸化物層で被覆した。
次に、これらの基板をチェンバ中に1′?イいて、56
0°Cに加熱しつ5、約500 ミ’) l・ルの圧力
てシリコン酸化物層上にシラノを2A1.がずことによ
り、この酸化物層の」二に5000人の厚さのアモルフ
ァスシリコン層を被着し/こ。次に、このアモルファス
シリコン層をq5 (,1℃てコ()分間、POClノ
うにさらずことによりアモルファスシリコンをす、rて
ドープし、寸だ、多結晶シリコンに変換した3、 2つの基板のうちの一力一り・1照川としてとっておい
た。他方の基板をチェンノ・に入れ、ε30(璽C−t
−酸素と10%の水蒸気の混合気に1.・(9出して多
+i:r’;晶シリコン層上に酸化物層を形成し、だ6
、このノー、板酸化処理(予備酸化)N]−oo分分間
一つだ。次に、多X:i’i品シリコン層」―に成長し
た酸化物層を緩衝弗化水素酸でエツチングして除去し、
だ1、 対照基板と多結晶シリコン層を酸化処理し/こ基板上を
共通のチェンバ中に入れ、800°Cで30分間酸素と
]はの水蒸気の混合物にさらした。次に、2枚の基板に
前述の方法によりアモルファスシリコンの層を形成した
。更に、前述のようにし2て、アモルファスシリコン層
を燐でドープし5、多結晶シリコンに変える。
0°Cに加熱しつ5、約500 ミ’) l・ルの圧力
てシリコン酸化物層上にシラノを2A1.がずことによ
り、この酸化物層の」二に5000人の厚さのアモルフ
ァスシリコン層を被着し/こ。次に、このアモルファス
シリコン層をq5 (,1℃てコ()分間、POClノ
うにさらずことによりアモルファスシリコンをす、rて
ドープし、寸だ、多結晶シリコンに変換した3、 2つの基板のうちの一力一り・1照川としてとっておい
た。他方の基板をチェンノ・に入れ、ε30(璽C−t
−酸素と10%の水蒸気の混合気に1.・(9出して多
+i:r’;晶シリコン層上に酸化物層を形成し、だ6
、このノー、板酸化処理(予備酸化)N]−oo分分間
一つだ。次に、多X:i’i品シリコン層」―に成長し
た酸化物層を緩衝弗化水素酸でエツチングして除去し、
だ1、 対照基板と多結晶シリコン層を酸化処理し/こ基板上を
共通のチェンバ中に入れ、800°Cで30分間酸素と
]はの水蒸気の混合物にさらした。次に、2枚の基板に
前述の方法によりアモルファスシリコンの層を形成した
。更に、前述のようにし2て、アモルファスシリコン層
を燐でドープし5、多結晶シリコンに変える。
名基板の2つの多結晶シリコン層間の酸化物層の厚さを
測定し、寸/こ、内側の多結晶シリコン1畜に対して外
側多結晶シリコン層を交互に正及び負に維持して酸化物
層の実効障壁高さをめるメこめに谷装置を試験した。実
効障壁高さは所定印加電界に対するトンネル電流の「1
安となり、実効障壁高さが低くなれば、それだけトンネ
ル電流が高くなる。対照基板て作った装置と、内側の多
結晶シリコン層を予備酸化した基板で作った装置、の酸
化′吻の厚さと実’i)J Ifφ壁高さd次の表の通
りである。
測定し、寸/こ、内側の多結晶シリコン1畜に対して外
側多結晶シリコン層を交互に正及び負に維持して酸化物
層の実効障壁高さをめるメこめに谷装置を試験した。実
効障壁高さは所定印加電界に対するトンネル電流の「1
安となり、実効障壁高さが低くなれば、それだけトンネ
ル電流が高くなる。対照基板て作った装置と、内側の多
結晶シリコン層を予備酸化した基板で作った装置、の酸
化′吻の厚さと実’i)J Ifφ壁高さd次の表の通
りである。
この表かられかるように、多結晶シリコン層が予備酸化
されていないために比較的泪らかな表面を有している対
4石基板の多結晶シリコン1※−にに成長した酸化物層
は1予備酸化のだめに表面に凹凸が形成された他方の基
板の多結晶シリコン層」二に成長させプこ酸化物層より
も厚くなっている。
されていないために比較的泪らかな表面を有している対
4石基板の多結晶シリコン1※−にに成長した酸化物層
は1予備酸化のだめに表面に凹凸が形成された他方の基
板の多結晶シリコン層」二に成長させプこ酸化物層より
も厚くなっている。
フローティングゲートメモリ装置土0において、フロー
ティングゲート20の凹凸外表面22」−に成長σすだ
酸化物層26の部分26aは、フローラーイ/グゲ−)
20のより滑らかな側壁部24上の部分2(・l〕より
も薄い。酸化物層26の部分Q(3bかより厚くなって
いるのて、フローティングゲート20の各側壁部24七
制御ゲート30の対向部分との間の容量に小さい。従っ
て、制御グー1−311.1とフローノーイ/クク−°
−1・20との間の全体としての容量(d゛小さく、フ
ローティングゲート20の外表面22と制御ゲート30
のそれに対向する部分30aとの間の容量がそのドブζ
るものである。フローティングゲート20の■用v、(
部24とそれに対向する制御ゲート30の部分との間の
i′l>化物層の厚さを厚くすると、2つのゲート間の
全体的な容量が減少する(このことは、フローティング
ゲート装置においては非常に望才しいことである)だけ
でなく、製造]二枚中の諸因rのばらつき等によって生
じるフローティングゲート20の厚さのfd’らつきに
よる悪影響をも減じることができる。フローティングゲ
ート20の側壁部とそれに対向する制御ゲート30の部
分との間の容量が、これら2つのゲ−1・間の全芥散の
小部分にしかずベーないために、70−ティングゲート
20の厚さのばらつき(このばらつきによって、側壁部
24の面積にi、rらつきが生じ、従って、側壁部24
と制御ゲート30の間の容量も変わる)が2つのゲート
間の全容用に与える影響(社)小さくなる。
ティングゲート20の凹凸外表面22」−に成長σすだ
酸化物層26の部分26aは、フローラーイ/グゲ−)
20のより滑らかな側壁部24上の部分2(・l〕より
も薄い。酸化物層26の部分Q(3bかより厚くなって
いるのて、フローティングゲート20の各側壁部24七
制御ゲート30の対向部分との間の容量に小さい。従っ
て、制御グー1−311.1とフローノーイ/クク−°
−1・20との間の全体としての容量(d゛小さく、フ
ローティングゲート20の外表面22と制御ゲート30
のそれに対向する部分30aとの間の容量がそのドブζ
るものである。フローティングゲート20の■用v、(
部24とそれに対向する制御ゲート30の部分との間の
i′l>化物層の厚さを厚くすると、2つのゲート間の
全体的な容量が減少する(このことは、フローティング
ゲート装置においては非常に望才しいことである)だけ
でなく、製造]二枚中の諸因rのばらつき等によって生
じるフローティングゲート20の厚さのfd’らつきに
よる悪影響をも減じることができる。フローティングゲ
ート20の側壁部とそれに対向する制御ゲート30の部
分との間の容量が、これら2つのゲ−1・間の全芥散の
小部分にしかずベーないために、70−ティングゲート
20の厚さのばらつき(このばらつきによって、側壁部
24の面積にi、rらつきが生じ、従って、側壁部24
と制御ゲート30の間の容量も変わる)が2つのゲート
間の全容用に与える影響(社)小さくなる。
−上記の表かられかる別の点d1凹凸表面を形成するた
めに予備酸化処理を施しだ多結晶シリコン層をイ1する
基板の実効障壁高さのほうか、予備酸化処理が施されて
おらず、従って、表面が渭らかな多結晶シリコン層を持
った対型基板の実効障壁高さよりも小さいということで
ある。実効障壁高さが低いということに1ある与えられ
た電界に対するトンネル電流がより大きくなるというこ
と、即ち、2つの多結晶シリコン層間に形成された酸化
物層中の電子流通度が高いということである1、従って
、フローディングゲートメモリ装置10ニオいで、フロ
ーティングゲート20と制御’y’−) 3+[)それ
ぞれの凹凸表面汀と32の間にある酸化物層26の部分
26a Iti高いトンネル・!1電性をイ1している
ので、2つの滑らかな表面間に形成し7/こ薄い酸化物
層に比較して、より厚<L、Lかも同じ1・/ネット導
電度を持つように形成することか出来る0、」、、記の
表かられかる更に別のことfcl、、J−倫酸化処理し
/′r、多結晶多結晶シリコ抗層たり、(版に利するプ
ラスの実効1憚り、に4高さとマイナスの実功lり亭壁
高さの差が、予備酸化クル■・Pを施していない多結晶
シリコン層を持った対照基板における揚台よりもかなり
小さいということである。この・11実(dlある与え
られプこ電圧に対し、で、予1iii酸化処理を施し/
ζ装置の酸化物層中を流れるトンネル電流がどちらの方
向についてもほぼ等しいことを意味する。フローティン
グゲートメモリ装置−IOについていλ−tel’、フ
ローテイングゲ−1・20の充電及び放電(即ち、碧込
みと消去)に要する電圧か互いに実質的に等しいという
ことである。
めに予備酸化処理を施しだ多結晶シリコン層をイ1する
基板の実効障壁高さのほうか、予備酸化処理が施されて
おらず、従って、表面が渭らかな多結晶シリコン層を持
った対型基板の実効障壁高さよりも小さいということで
ある。実効障壁高さが低いということに1ある与えられ
た電界に対するトンネル電流がより大きくなるというこ
と、即ち、2つの多結晶シリコン層間に形成された酸化
物層中の電子流通度が高いということである1、従って
、フローディングゲートメモリ装置10ニオいで、フロ
ーティングゲート20と制御’y’−) 3+[)それ
ぞれの凹凸表面汀と32の間にある酸化物層26の部分
26a Iti高いトンネル・!1電性をイ1している
ので、2つの滑らかな表面間に形成し7/こ薄い酸化物
層に比較して、より厚<L、Lかも同じ1・/ネット導
電度を持つように形成することか出来る0、」、、記の
表かられかる更に別のことfcl、、J−倫酸化処理し
/′r、多結晶多結晶シリコ抗層たり、(版に利するプ
ラスの実効1憚り、に4高さとマイナスの実功lり亭壁
高さの差が、予備酸化クル■・Pを施していない多結晶
シリコン層を持った対照基板における揚台よりもかなり
小さいということである。この・11実(dlある与え
られプこ電圧に対し、で、予1iii酸化処理を施し/
ζ装置の酸化物層中を流れるトンネル電流がどちらの方
向についてもほぼ等しいことを意味する。フローティン
グゲートメモリ装置−IOについていλ−tel’、フ
ローテイングゲ−1・20の充電及び放電(即ち、碧込
みと消去)に要する電圧か互いに実質的に等しいという
ことである。
このように、この発明によt′1(″ば、フローライノ
ググーI・20と制flijケ−1・30の間の容量力
小さく、フローティングゲート20の厚さのばらつきの
2つのゲート20と30間の金谷−尾に与λ−る影響か
小さくされたフローティングゲートメモリ装屑]0か冑
ら11ル、こ)”L、 tri 、フローチイングゲ−
1・20のイ則壁部24とそ11に対向する制御グー1
−30の部分の間の酸化物層のJ9さか、フローヲィン
ググーI・20の外表面とぞ、11璽【対向する制御ゲ
ート30の部分と(・−)間の酸化物層の)I7さ。l
、り厚くなることに7するるカニ″(ある。さらに、フ
ローブインググ−トメモリ装置i。
ググーI・20と制flijケ−1・30の間の容量力
小さく、フローティングゲート20の厚さのばらつきの
2つのゲート20と30間の金谷−尾に与λ−る影響か
小さくされたフローティングゲートメモリ装屑]0か冑
ら11ル、こ)”L、 tri 、フローチイングゲ−
1・20のイ則壁部24とそ11に対向する制御グー1
−30の部分の間の酸化物層のJ9さか、フローヲィン
ググーI・20の外表面とぞ、11璽【対向する制御ゲ
ート30の部分と(・−)間の酸化物層の)I7さ。l
、り厚くなることに7するるカニ″(ある。さらに、フ
ローブインググ−トメモリ装置i。
は、その2つのゲート20と30の表面に凹凸を設は/
ξことにより、その間に形成さJする酸化物層の1qさ
をより太きくL、L、かも、その間の勇辿特・と1を良
好に841持することができる。さらに、)O−:’7
−イングゲー1・20の充電と放電に要する電圧(d2
゛一つのグー1−20と30の表面が凹凸表面であるこ
とにより、互いに接近し/こものとなる。)fit=、
フコーティングク゛−12oの側壁部24と制御ゲート
30の対向部分との酸化物層をより厚ぐすることができ
ることと、側壁部24と制御jゲート30の対向部分間
のli;’壁高さが高いこととが組合わさつ(、(則壁
部24と制御デー1ゼ50の[■]〔電子が浦、れるこ
々か防1.f−六イ1、実質的に全ての電子に、ゲート
2「)と3r)の凹凸Jl: 1−1ii22表32の
間の酸化′吻層部分2f”la f ii7!LでεT
l(、:Tlイ、ことになる5、イ、Y二って、ある”
j g−らit )で電Jilt!に21し、ゲート2
1]と30の間を流、れる′電流1ti、フD−−・イ
/ググー1−20の厚さに1+1゛らつきかあっても、
昂: t′7−L人の起こる表面面積には影響を及はさ
ないのて、11丁現性の高いものとなる1、
ξことにより、その間に形成さJする酸化物層の1qさ
をより太きくL、L、かも、その間の勇辿特・と1を良
好に841持することができる。さらに、)O−:’7
−イングゲー1・20の充電と放電に要する電圧(d2
゛一つのグー1−20と30の表面が凹凸表面であるこ
とにより、互いに接近し/こものとなる。)fit=、
フコーティングク゛−12oの側壁部24と制御ゲート
30の対向部分との酸化物層をより厚ぐすることができ
ることと、側壁部24と制御jゲート30の対向部分間
のli;’壁高さが高いこととが組合わさつ(、(則壁
部24と制御デー1ゼ50の[■]〔電子が浦、れるこ
々か防1.f−六イ1、実質的に全ての電子に、ゲート
2「)と3r)の凹凸Jl: 1−1ii22表32の
間の酸化′吻層部分2f”la f ii7!LでεT
l(、:Tlイ、ことになる5、イ、Y二って、ある”
j g−らit )で電Jilt!に21し、ゲート2
1]と30の間を流、れる′電流1ti、フD−−・イ
/ググー1−20の厚さに1+1゛らつきかあっても、
昂: t′7−L人の起こる表面面積には影響を及はさ
ないのて、11丁現性の高いものとなる1、
第」図はこの発明を実施しメ(−フローティ/リク゛−
トメモリ装置の一部の断面図、第21ン1乃千r゛rし
・図は第1図に示しだフローティ/デク−’ 1. !
(−り装置を製造するノヒめの方法にお(・する諸L5
ト“1゛台小ずt17面図である。 ]−2・・・基板、J8・・・第]の絶縁層、20・・
フロー!−インググート、22−フローティングゲート
の外表面、24 フrj−?iインググ−1・の側壁部
、26・第2の絶ム層、3 (,1・・制911]ゲー
ト、32・・・制御ゲートの内表面1、 ’I、liM’+出願人 シ゛−ルシーエー コーポレ
ーション化 埋 人 請 水 11 ほか2名 fJ図 才4図 ンレcn ユしl’rGコ
トメモリ装置の一部の断面図、第21ン1乃千r゛rし
・図は第1図に示しだフローティ/デク−’ 1. !
(−り装置を製造するノヒめの方法にお(・する諸L5
ト“1゛台小ずt17面図である。 ]−2・・・基板、J8・・・第]の絶縁層、20・・
フロー!−インググート、22−フローティングゲート
の外表面、24 フrj−?iインググ−1・の側壁部
、26・第2の絶ム層、3 (,1・・制911]ゲー
ト、32・・・制御ゲートの内表面1、 ’I、liM’+出願人 シ゛−ルシーエー コーポレ
ーション化 埋 人 請 水 11 ほか2名 fJ図 才4図 ンレcn ユしl’rGコ
Claims (1)
- +++ ”lt導体12号石の基板と、この基板の表面
に形成された動線41判の第1の層と、この第1の絶縁
層−1−に設けられ、外表面と側壁部とを有する導電性
フローティングゲートと、このフローティングゲートの
外表面と側壁部とを覆う絶縁42判の第2の層と、この
第2の絶縁層」二に設けられ、上記フローfイングゲ−
1・の外表面と側壁部とに対向する内表面をイ1する制
御1ゲートとを備え、上記フローティンググー1・の」
−記外表面とそれに対向する上記1lIII iilゲ
ートの」1記内表面の部分は凹凸が形I戊ぢれており;
上記フローティングゲートの上記外表面と上記制御ゲー
トの内表面の上記二N“→コーγ1八λミ1.垂−久p
′2a)で(λmk”14F+喜1(4J・ht明劃側
どΔれているフローティングゲートメモリ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/511,250 US4757360A (en) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | Floating gate memory device with facing asperities on floating and control gates |
| US511250 | 2000-02-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037779A true JPS6037779A (ja) | 1985-02-27 |
Family
ID=24034093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59141284A Pending JPS6037779A (ja) | 1983-07-06 | 1984-07-06 | フローテイングゲートメモリ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4757360A (ja) |
| JP (1) | JPS6037779A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH09104055A (ja) * | 1995-07-17 | 1997-04-22 | Elf Atochem Sa | 異なる温度での2材料の同時押出方法及び装置 |
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| US5166904A (en) * | 1988-02-05 | 1992-11-24 | Emanuel Hazani | EEPROM cell structure and architecture with increased capacitance and with programming and erase terminals shared between several cells |
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| US5691249A (en) * | 1990-03-20 | 1997-11-25 | Nec Corporation | Method for fabricating polycrystalline silicon having micro roughness on the surface |
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| US6373095B1 (en) * | 1998-02-25 | 2002-04-16 | International Business Machines Corporation | NVRAM cell having increased coupling ratio between a control gate and floating gate without an increase in cell area |
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