JPS6155965A - 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置の製造方法

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JPS6155965A
JPS6155965A JP59177436A JP17743684A JPS6155965A JP S6155965 A JPS6155965 A JP S6155965A JP 59177436 A JP59177436 A JP 59177436A JP 17743684 A JP17743684 A JP 17743684A JP S6155965 A JPS6155965 A JP S6155965A
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JP
Japan
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oxide film
forming
memory device
semiconductor memory
nonvolatile semiconductor
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JP59177436A
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English (en)
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Hisahiro Matsukawa
尚弘 松川
Shigeru Morita
茂 森田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/0411Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of FETs having floating gates
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/68Floating-gate IGFETs
    • H10D30/681Floating-gate IGFETs having only two programming levels
    • H10D30/683Floating-gate IGFETs having only two programming levels programmed by tunnelling of carriers, e.g. Fowler-Nordheim tunnelling
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
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    • H10D64/031Manufacture or treatment of data-storage electrodes
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P30/00Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices
    • H10P30/20Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping
    • H10P30/202Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping characterised by the semiconductor materials
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は書き込み、消去特性の改善を図った不揮発性半
導体記憶装置の製造方法に関するものであるO 〔発明の技術的背景とその問題点〕 出願人は基板上の高濃度不純物層上べ形成した酸化膜と
3i基板間の電気的なバリア・−イトが低下する現象を
利用して高性能のフローティングゲート型BEFROM
を形成する方法を既に出願している(昭和59年5月1
7日提出の特許類(6))。
しかしながら良好な高濃度不純物層を形成する方法は知
られていなかった。
〔発明の目的〕
本発明はバリアハイドを低下せしめる高濃度不純物層の
有効な形成方法を規定し、それを用いた高性能不揮発性
半導体記憶装置の製造方法を提供しようとするものであ
る。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するため、フィールド酸化膜で
分離された第1導電屋シリコン基板の素子領域にゲート
酸化膜を形成する工程と、このゲート酸化膜の一部を除
去し、その基板露出部に不純物のピーク濃度が400°
0以上の1a度における固溶限界を越えるようにイオン
注入した後1温度で熱アニールを行い高濃度不純物層を
形成する工程と、この高濃度不純物層上に熱酸化により
薄いシリコン酸化膜を形成する工程と、少なくともこの
薄いシリコン酸化膜上にフローティングゲート電極を形
成する工程とを具備したことを特徴とする。このように
して形成した薄いシリコン酸化膜とシリコン基板間の電
気的なIくリア・・イトは1温度における熱アニールが
ない場合に比べ大きく低下しよシ低い書き込み/消去電
圧でブローティングゲート電極への電子の注入及びフロ
ーティングゲート電極からの電子の抽出を行うことがで
きるようになる。
〔発明の実施例〕
第1図(a)〜(鴫に本発明の=実施例の製造工程図を
示す。
先ずpfJ、シリコン基板11上に・シツファ酸化[1
2を100OX成長させ、次いでこの・くツファ酸化膜
12上にシリコン窒化膜(8i3N、、[:ナイトライ
ド)を3000人堆積させた0次にこの8i3N4膜゛
上に、素子領域を島状Kf+離するためのフィールド酸
化膜形成予定位置が開口されたレジストパターンを形成
し、これをマスクに該313N4膜を選択的にエツチン
グして、フィールド酸化膜形成部分が開口されたSi3
N4gパターン13を形成した。次いで、レジストパタ
ーンを除去した後、前記S f 3N4膜パターン13
をマスクに、チャネルストッパ形成のため、Bを加速電
圧4Q KeV、ドーズ量5×1013cIn2ノ条件
でイオン注入し、イオン注入理工4を形成した(第1図
(→図示)。
i 1c H2Oを用いた1000℃のウェット酸化を
行い基板U露出面に酸化膜を成長させてフィールド酸化
1x15を形成した。その際、上記イオン注入層140
B原子は活性化されてフィールド酸化膜15の下層に反
転防止層16が形成された(第1図(b)図示)。
次いで、ドライエツチングを行って、 Si3N4膜″
ターン13を除去し、次に弗化アンモニウム溶液により
リコン酸化膜上をエツチング除去した(第1図(C)図
示)。次いで、02熱酸化を行って、基板露出面にゲー
ト酸化膜17を500X成長させた。本実施例では行わ
なかったが、ここで閾値コントロール用のイオン注入を
行っても良い。欠いで全面にレジストを塗布し、写真蝕
刻法により素子領域の書き込み/消去用3i02薄膜形
成予定部が開口されたレジストパターン18を形成し、
次にこれをマスクに弗化アンモニウム溶液によりゲート
酸化膜17をエツチング除去して、ゲート酸化膜ノ(タ
ーンを形成した。つぎにこれらレジスト/<ターフ18
、ゲート酸化膜パターン及びフィールド酸化膜15を−
r スフAsを加速電圧4Q KeV、ドーズfk5×
1015cIIL2の条件でドレイン領域の一部とそれ
に連続するチャネル領域の一部19′にイオン注入した
(第1図(d)図示)0この時基板中のA8の濃度プロ
ファイルは図2のようKな)、ピーク濃度は900℃に
おける固溶限界を越えている。この後レジスト18を除
去し、7%の酸素を含むAr雰囲気中で900’0.3
0分の熱アニールを行い、ドレイ/領域の一部とそれに
連続するチャネル領域の一部に高濃度不純物層19を形
成した。この時形成される高濃度不純物拡欣層】9上の
約2ooXの酸化膜を剥離した後A「で希釈1−た02
中900℃で熱酸化を行って、基板1】露出面w厚す2
00X osroz*gmt形成シタ。コノ5i02薄
膜加が70−ティングゲート電極に対する電子の注入/
抽出を行う部分となる。次いで全面に多結晶シリコン膜
を4oooX成長させた。次に1000’Q tf) 
POCl3雰囲気中で加分にわたシ熱処理を行って、多
結晶シリコン膜中にP拡散を行った後、レジストパター
ンを用いてこの多結晶シリコン、膜のエツチングを行い
、フローティングゲート電極21を形成したつその際、
他に必要な周辺回路用MOSトランジスタのゲート電極
及び配線を同時にパターニングした(第1図(e)図示
)。
次いで、フローティングゲート電極21とフィールド酸
化膜15とをマスクにAsを加速電圧40 KeV、ド
ーズ量5 X 10”cm30条件でイオン注入し、活
性化してノース、ドレイン領域η、23を形成した(第
1図(f)図示)。次に900°0の0□雰囲気中で(
9)分、熱酸化を行い、フローティングゲート電極21
の周囲K 800Xのコントロールゲート電極用ゲート
酸化膜冴を形成した後、全面に多結晶シリコン膜を40
00X成長させた。次いで900°CのPOCl3雰囲
気中で加分にわた)熱処理を行って、この多結晶シリコ
ン膜中にP拡散を行った後、全面にコントロールゲート
tw形成予定部を開口させたレジストパターンを形成し
、これをマスクに多結晶シリコン膜のエツチングを行っ
て、コントロールゲート電極5を形成した(第1図(g
)図示)。
以後は通常の工程に従って層間絶R膜訪を形成し、コン
タクトホールnの開孔を行った後、金属配線材料を堆積
し、これをパターニングしてコンタクトホールnを介し
てソース、ドレイン領域n。
乙に接続される配線路を形成し、次にバッフベージ舊ン
膜四を形成してBEFROMを完成させた(第1図(h
)図示)。
尚、本実施例で用いたArはN2等の不活性気体に置き
換えても良い。またチャネル領域の不純物拡散層19は
Asをイオン注入することにより形成したが、これはP
をイオン注入するよう忙しても良く、また、AsとP若
しくはこれとBをイオン注入して形成するようKしても
良い。高濃度不純物層19の形成時に熱アニールを行わ
すに薄い酸化膜を形成した場合パリアノ・イトは3.o
eVまでしか下らない(低濃度基板上に酸化膜を形成し
た時のパリγ)・イトは3.2 eV )のに対し1本
実施例のように熱アニールを行った後酸化膜を形成すれ
ばバリアハイドは2.7eV tで下る。又、高濃度不
純物層19上では酸化膜の成長速度が低濃度の場合に比
べ速くなる。
従って薄い酸化膜をその上に形成するには、酸化剤をA
r等の不活性気体で希釈して酸化速度を遅くした方が良
い。さらく薄い酸化膜を形成する時の酸化剤として酸素
の替シに水蒸気を用いてもよく、その場合バリアハイド
の低下はよシ顕著になる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば、従来より低いバリ
ア・・イトを持つ薄い酸化膜を有効に形成することがで
きる。従って従来よ)低い書き込み/消去電圧で70−
ティングゲート電極への電子の注入及びフローティング
ゲート’giからの電子の抽出を行うことができるよう
になり、この低電圧動作化により、高電圧に対する複雑
な高耐圧構造は不要となって、その分、セルの高集積化
を図ることができるよう罠なる他、低電圧動作を可能し
たととによるEFiPROMセル破壊の抑制、確実で速
い書き込み/消去性能など素子の高信頼性、高性能化が
計れるなどの特徴を有する不揮発性半導体記憶装置の製
造方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(h)は本発明の一実施例を説明するた
めの製造工徨図、第2図は高濃度不純物層形成用のAs
をイオン注入した直後のA8濃度の深さ方向のプロファ
イルを示す図である。 11・・・p型シリコン基板、12・・・バッファ酸化
膜、13・・・5i3N4膜パターン、14・・・イオ
ン注入層、15・・・フィールド酸化膜、  16・・
・反転防止層、17・・・ゲート酸化膜、   18・
・・レジストパターン、19′・・・高濃度不純物層形
成領域、ル・・・高濃度不純物層、 (9)・・・Si
O2薄膜、21・・・70−ティングゲート電極。 22、Z3・・・ソース、ドレイン領域、ム・・・コン
トロールゲート電極用ゲート酸化膜、δ・・・コントロ
ールゲー)mW、 託・・・層間絶縁膜、  n・・・コンタクトホール、
路・・・配l、      29・・・パッジページ覆
ン膜。 第1図 1’1 第1ml り1 第2図 Q、5            +、Odepth(p
m)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型シリコン基板の表面に素子分離用絶縁
    膜を形成するとともに該絶縁膜で分離された島状の素子
    領域を形成する工程と、前記素子領域にゲート酸化膜を
    形成する工程と、このゲート酸化膜の一部を除去し、そ
    の基板露出部に不純物のピーク濃度が400℃以上の1
    温度における固溶限界を越えるようにイオン注入した後
    1温度で熱アニールを行い高濃度不純物層を形成する工
    程と、この高濃度不純物層上に熱酸化により薄いシリコ
    ン酸化膜を形成する工程と、少なくともこの薄いシリコ
    ン酸化膜上にフローティングゲート電極を形成する工程
    とを具備してなる不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
  2. (2)高濃度不純物層は砒素またはリンまたは砒素とリ
    ン若しくは砒素とボロンいずれかの不純物をイオン注入
    することにより形成することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
  3. (3)前記1温度における熱アニールはAr、N_2等
    の不活性気体で希釈した酸素中で行うことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の不揮発性半導体記憶装置の
    製造方法。
  4. (4)前記薄いシリコン酸化膜はAr、N_2等の不活
    性気体で希釈した酸素中で形成することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の不揮発性半導体記憶装置の製
    造方法。
  5. (5)前記薄いシリコン酸化膜はAr、N_2等の不活
    性気体で希釈した水蒸気中で形成することを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の不揮発性半導体記憶装置の
    製造方法。
  6. (6)ゲート酸化膜形成後チャネルイオン注入を行うこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の不揮発性半
    導体記憶装置の製造方法。
JP59177436A 1984-05-17 1984-08-28 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 Pending JPS6155965A (ja)

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JP59177436A JPS6155965A (ja) 1984-08-28 1984-08-28 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
KR1019850003150A KR900000204B1 (ko) 1984-08-28 1985-05-09 불휘발성 반도체기억장치의 제조방법
EP85106028A EP0164605B1 (en) 1984-05-17 1985-05-15 Method of manufacturing nonvolatile semiconductor eeprom device
DE8585106028T DE3576245D1 (de) 1984-05-17 1985-05-15 Verfahren zur herstellung eines nichtfluechtigen halbleiter-eeprom-elementes.
US06/735,211 US4642881A (en) 1984-05-17 1985-05-17 Method of manufacturing nonvolatile semiconductor memory device by forming additional impurity doped region under the floating gate

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KR (1) KR900000204B1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04211177A (ja) * 1990-03-08 1992-08-03 Matsushita Electron Corp 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法
JPH04287977A (ja) * 1991-01-24 1992-10-13 Matsushita Electron Corp 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
US5208173A (en) * 1990-03-20 1993-05-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing non-volatile semiconductor memory device

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JPH04287977A (ja) * 1991-01-24 1992-10-13 Matsushita Electron Corp 不揮発性半導体記憶装置の製造方法

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KR860002146A (ko) 1986-03-26
KR900000204B1 (ko) 1990-01-23

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