JPS624375A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS624375A JPS624375A JP14316385A JP14316385A JPS624375A JP S624375 A JPS624375 A JP S624375A JP 14316385 A JP14316385 A JP 14316385A JP 14316385 A JP14316385 A JP 14316385A JP S624375 A JPS624375 A JP S624375A
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- floating gate
- oxygen
- semiconductor device
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はフローティング電極を有する半導体装置に関す
るものである。
るものである。
この発明は、フローティング電極を有するMOS型のメ
モリー用半導体装置において、酸素を含む多結晶半導体
層によってゲート電極を形成することにより、 該ゲート電極を平坦化さ・仕ると共にメモリ保持特性を
向上させたものである。
モリー用半導体装置において、酸素を含む多結晶半導体
層によってゲート電極を形成することにより、 該ゲート電極を平坦化さ・仕ると共にメモリ保持特性を
向上させたものである。
−jBkに、BPROM (イレイサブル プログラマ
ブル リード オンリー メモリー)やEIIZPRO
M (エレクトリカリ イレイサブル プログラマブル
リード オンリー メモリー)等の不揮発性のメモリ
ーにおいては、フローティングゲート電極(浮遊ゲート
電極)を有するいわゆるFAMO3(フローティング
ゲート アバランシェ インジェクション MOS)メ
モリー素子やSAMO3(スタックド ゲート アバラ
ンシェインジェクション MOS)メモリー素子と称さ
れる構造の半導体装置が知られている。
ブル リード オンリー メモリー)やEIIZPRO
M (エレクトリカリ イレイサブル プログラマブル
リード オンリー メモリー)等の不揮発性のメモリ
ーにおいては、フローティングゲート電極(浮遊ゲート
電極)を有するいわゆるFAMO3(フローティング
ゲート アバランシェ インジェクション MOS)メ
モリー素子やSAMO3(スタックド ゲート アバラ
ンシェインジェクション MOS)メモリー素子と称さ
れる構造の半導体装置が知られている。
このようなフローティングゲート電極を有する半導体装
置は、電子のトンネル現象によってフローティングゲー
ト電極に電荷が蓄積されて不揮発性メモリーとして動作
する。そして、一般に、上記フローティングゲート電極
上には、コントロールゲート電極が形成され、このコン
トロールゲート電極により上記フローティングゲート電
極の電荷の制御等や一方向のセレクト電極として機能す
る。上記フローティングゲート電極の材料としては、リ
ンを添加したポリシリコンが使用され、該ポリシリコン
を熱酸化して絶縁膜を形成して製造されている。このよ
うなフローティングゲート電極を有する半導体装置の例
として、第2図a及び第2図すを参照しながら、当該半
導体装置の製造工程に従って概略説明する。
置は、電子のトンネル現象によってフローティングゲー
ト電極に電荷が蓄積されて不揮発性メモリーとして動作
する。そして、一般に、上記フローティングゲート電極
上には、コントロールゲート電極が形成され、このコン
トロールゲート電極により上記フローティングゲート電
極の電荷の制御等や一方向のセレクト電極として機能す
る。上記フローティングゲート電極の材料としては、リ
ンを添加したポリシリコンが使用され、該ポリシリコン
を熱酸化して絶縁膜を形成して製造されている。このよ
うなフローティングゲート電極を有する半導体装置の例
として、第2図a及び第2図すを参照しながら、当該半
導体装置の製造工程に従って概略説明する。
従来のフローティングゲート電極を有する半導体装置は
、第2図aに示すように、先ずシリコン等の半導体基板
101上に絶縁膜103及び選択酸化法等により素子分
離領域102を形成する。
、第2図aに示すように、先ずシリコン等の半導体基板
101上に絶縁膜103及び選択酸化法等により素子分
離領域102を形成する。
これら素子分離領域102等を形成した基板101主面
上にフローティングゲート電極の電極材料であるポリシ
リコンを被着形成し、不純物としてリンをドープすると
共に所定のパターンにパターン化する。このパターン化
されたフローティングゲート電極104上には、第2図
すに示すように、酸化シリコン膜等の眉間絶縁膜106
が上記フローティングゲート電極104を熱酸化して形
成され、更にコントロールゲート電極107が被着形成
される。
上にフローティングゲート電極の電極材料であるポリシ
リコンを被着形成し、不純物としてリンをドープすると
共に所定のパターンにパターン化する。このパターン化
されたフローティングゲート電極104上には、第2図
すに示すように、酸化シリコン膜等の眉間絶縁膜106
が上記フローティングゲート電極104を熱酸化して形
成され、更にコントロールゲート電極107が被着形成
される。
(発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のフローティングゲート電極を有する半導
体装置は、アスペリティ(突起)105が発生ずるとい
う問題が生じている。すなわち、リンを添加したフロー
ティングゲート電極104上には、微小なアスペリティ
が存在し、上記フローティングゲート電極104を熱酸
化して眉間絶縁膜106を形成する場合には、当該アス
ペリティ105が大きくなる。このアスペリティ105
の存在する部分は、該部分でフローティングゲート電極
104とコントロールゲート電極107の両電極の電界
が集中するため、フローティングゲート電極104に蓄
積された電荷がコントロールゲート電極107に抜は出
てしまうことになる。
体装置は、アスペリティ(突起)105が発生ずるとい
う問題が生じている。すなわち、リンを添加したフロー
ティングゲート電極104上には、微小なアスペリティ
が存在し、上記フローティングゲート電極104を熱酸
化して眉間絶縁膜106を形成する場合には、当該アス
ペリティ105が大きくなる。このアスペリティ105
の存在する部分は、該部分でフローティングゲート電極
104とコントロールゲート電極107の両電極の電界
が集中するため、フローティングゲート電極104に蓄
積された電荷がコントロールゲート電極107に抜は出
てしまうことになる。
このようにフローティングゲート電極104の蓄積され
た電荷がコントロールゲート電極107に抜は出た場合
には、不揮発性メモリーとしての保持機能が劣化するこ
とになる。
た電荷がコントロールゲート電極107に抜は出た場合
には、不揮発性メモリーとしての保持機能が劣化するこ
とになる。
メモリーの保持機能を劣化させるアスペリティ105は
、特に低温の熱酸化(約950℃程度)を行った場合に
顕著に発生し、例えばパイロジェニック等を用いた場合
には、ガスの熱分解等による堆積物等が影響してフロー
ティングデー1−電極104と層間絶縁I!1106の
界面にアスペリティ105が顕著に生ずることになる。
、特に低温の熱酸化(約950℃程度)を行った場合に
顕著に発生し、例えばパイロジェニック等を用いた場合
には、ガスの熱分解等による堆積物等が影響してフロー
ティングデー1−電極104と層間絶縁I!1106の
界面にアスペリティ105が顕著に生ずることになる。
一方、低温の熱酸化でなく高温で熱酸化を行った場合に
は、上記アスペリティ105の発生を抑制することがで
きる。しかしながら、熱酸化の工程の前工程として、基
板lO1の所定の領域には、イオン注入等により不純物
の導入がなされており、このような所定のプロファイル
の領域を有する基板101を高温で熱酸化を行った場合
には、上記イオン注入等により導入される不純物のプロ
ファイルを崩すことになる。従って、制御性の優れたデ
バイスを製造するために、高温で熱酸化をすることは、
目的に反することになり、高精度のデバイスを形成する
ためには低温で熱酸化を行わざるを得ない。
は、上記アスペリティ105の発生を抑制することがで
きる。しかしながら、熱酸化の工程の前工程として、基
板lO1の所定の領域には、イオン注入等により不純物
の導入がなされており、このような所定のプロファイル
の領域を有する基板101を高温で熱酸化を行った場合
には、上記イオン注入等により導入される不純物のプロ
ファイルを崩すことになる。従って、制御性の優れたデ
バイスを製造するために、高温で熱酸化をすることは、
目的に反することになり、高精度のデバイスを形成する
ためには低温で熱酸化を行わざるを得ない。
そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、アスペリティ等
の発生を防止し、フローティングゲート電極を平坦化し
て、メモリーの保持機能を向上させる半導体装置の提供
を目的とする。
の発生を防止し、フローティングゲート電極を平坦化し
て、メモリーの保持機能を向上させる半導体装置の提供
を目的とする。
フローティングゲート電極を有するMOS型のメモリー
用半導体装置において、 酸素を含む多結晶半導体層によって上記ゲート電極を形
成した半導体装置により上述の問題点を解決する。
用半導体装置において、 酸素を含む多結晶半導体層によって上記ゲート電極を形
成した半導体装置により上述の問題点を解決する。
酸素を含む多結晶半導体層によってゲート電極を形成し
て、アスペリティ等の発生を防止する。
て、アスペリティ等の発生を防止する。
すなわち、イオン注入法などにより酸素を上記ゲート電
極に導入し、該ゲート電極を非晶質化すると共にグレイ
ンの成長を抑制し、平坦な膜を形成する。また、導入さ
せる酸素の濃度は、2〜10原子%に設定することで効
果をあげることができる。
極に導入し、該ゲート電極を非晶質化すると共にグレイ
ンの成長を抑制し、平坦な膜を形成する。また、導入さ
せる酸素の濃度は、2〜10原子%に設定することで効
果をあげることができる。
本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。
本実施例は、フローティングゲート電極をポリシリコン
で形成し、イオン注入を用いて該ポリシリコンのフロー
ティングゲート電極に酸素を導入した半導体装置の例で
ある。
で形成し、イオン注入を用いて該ポリシリコンのフロー
ティングゲート電極に酸素を導入した半導体装置の例で
ある。
先ず、第1図aに示すように、シリコン等の材料を用い
た基板1に、絶縁膜3及び素子分離領域2を形成する。
た基板1に、絶縁膜3及び素子分離領域2を形成する。
この素子分離領域2等を形成した全面にCVD法等によ
り爾後フローティングゲート電極4aとなるポリシリコ
ンN4を被着形成し、イオン注入により該ポリシリコン
lW4に酸素を導入する。
り爾後フローティングゲート電極4aとなるポリシリコ
ンN4を被着形成し、イオン注入により該ポリシリコン
lW4に酸素を導入する。
ここで、導入する酸素は、2〜10原子%の割合で、更
に一層好ましい範囲として2〜3原子%の割合で上記ポ
リシリコンM4に導入することにより好適な結果を得る
ことができる。先ず、上記CVD法により形成されるポ
リシリコン層4を、例えば650℃程度の温度で被着形
成した場合には、そのグレインサイズは200〜300
人程度の大きさとなる。このようなポリシリコンN4に
対して酸素を2〜10原子%の割合でドーピングした場
合には、該ポリシリコン層4は非晶質化する。酸素を2
原子%以下の割合でドーピングした場合には、酸素を導
入した効果を得ることが困難になり、アスペリティ等の
発生を防止すること難しい。一方、酸素をlO原子%以
上の割合でドーピングした場合には、酸素の部分に電荷
が捕獲され、これがディスチャージしにくくなって悪影
響を及ぼすことになる。従って、上述のように酸素を2
〜IO原子%の割合でドーピングした場合には、アスペ
リティ等の発生の防止することや後の工程で行われるア
ニールに際してもグレインの成長を抑制して凹凸のない
平坦な膜を維持することができる。また、イオン注入に
より酸素を導入するため、このような導入の割合をコン
トロールすることが可能である。
に一層好ましい範囲として2〜3原子%の割合で上記ポ
リシリコンM4に導入することにより好適な結果を得る
ことができる。先ず、上記CVD法により形成されるポ
リシリコン層4を、例えば650℃程度の温度で被着形
成した場合には、そのグレインサイズは200〜300
人程度の大きさとなる。このようなポリシリコンN4に
対して酸素を2〜10原子%の割合でドーピングした場
合には、該ポリシリコン層4は非晶質化する。酸素を2
原子%以下の割合でドーピングした場合には、酸素を導
入した効果を得ることが困難になり、アスペリティ等の
発生を防止すること難しい。一方、酸素をlO原子%以
上の割合でドーピングした場合には、酸素の部分に電荷
が捕獲され、これがディスチャージしにくくなって悪影
響を及ぼすことになる。従って、上述のように酸素を2
〜IO原子%の割合でドーピングした場合には、アスペ
リティ等の発生の防止することや後の工程で行われるア
ニールに際してもグレインの成長を抑制して凹凸のない
平坦な膜を維持することができる。また、イオン注入に
より酸素を導入するため、このような導入の割合をコン
トロールすることが可能である。
上記ポリシリコン層4を被着形成後、イオン注入により
酸素を該ポリシリコンii4に導入するが、この場合に
は、酸素だけでなく酸素とともにリン、砒素、アンチモ
ン等をドープすることができる。
酸素を該ポリシリコンii4に導入するが、この場合に
は、酸素だけでなく酸素とともにリン、砒素、アンチモ
ン等をドープすることができる。
このように酸素とともにリン、砒素、アンチモン等をド
ープした場合にも、同様にアスペリティ等の発生の防止
をすることやアニールに際してもグレインの成長を抑制
して平坦な膜を維持することができる。
ープした場合にも、同様にアスペリティ等の発生の防止
をすることやアニールに際してもグレインの成長を抑制
して平坦な膜を維持することができる。
このように酸素あるいは酸素とともにリン、砒素、7ン
チモン等をポリシリコン層4に導入した後、当該ポリシ
リコンN4をアニールする。このアニールは、例えば9
00℃程度で行われ、不純物の活性化やポリシリコンと
酸素を予め反応させておくために必要である。上記酸素
を導入したポリシリコン層4は、このアニールに際して
もグレインの成長を抑えられ、従って、酸化工程でも平
坦性を維持することができる。
チモン等をポリシリコン層4に導入した後、当該ポリシ
リコンN4をアニールする。このアニールは、例えば9
00℃程度で行われ、不純物の活性化やポリシリコンと
酸素を予め反応させておくために必要である。上記酸素
を導入したポリシリコン層4は、このアニールに際して
もグレインの成長を抑えられ、従って、酸化工程でも平
坦性を維持することができる。
上記アニール後、第1図すに示すように、フォトリソグ
ラフィ技術により該ポリシリコンN4をパターン化して
フローティングゲート電極4aを形成する。該フローテ
ィングゲート電極4aを形成後、眉間絶縁層5を酸化工
程で形成する。この眉間絶縁層5は、上記酸素が導入さ
れたフローティングゲート電極4aを低温の熱酸化を行
って形成される。この熱酸化は、低温の熱酸化(約95
0℃程度)で行い、例えばパイロジェニック等を用いて
行うことができる。この熱酸化を行う場合には、該フロ
ーティングゲート電極4aは、非晶質化されておりグレ
インの成長が抑制されているため、該電極4aの表面に
はアスペリティの発生や増強等の現象は起こらず、従っ
て凹凸のない平坦な電極表面を維持することができる。
ラフィ技術により該ポリシリコンN4をパターン化して
フローティングゲート電極4aを形成する。該フローテ
ィングゲート電極4aを形成後、眉間絶縁層5を酸化工
程で形成する。この眉間絶縁層5は、上記酸素が導入さ
れたフローティングゲート電極4aを低温の熱酸化を行
って形成される。この熱酸化は、低温の熱酸化(約95
0℃程度)で行い、例えばパイロジェニック等を用いて
行うことができる。この熱酸化を行う場合には、該フロ
ーティングゲート電極4aは、非晶質化されておりグレ
インの成長が抑制されているため、該電極4aの表面に
はアスペリティの発生や増強等の現象は起こらず、従っ
て凹凸のない平坦な電極表面を維持することができる。
低温の酸化工程による眉間絶縁M’j!5の形成後、コ
ントロールゲート電極を形成するポリシリコン・を被着
形成し、不純物添加後、該ポリシリコン層をパターン化
してコントロールゲート電極6を形成する。
ントロールゲート電極を形成するポリシリコン・を被着
形成し、不純物添加後、該ポリシリコン層をパターン化
してコントロールゲート電極6を形成する。
以後、被覆絶縁膜や配線層の形成等の所定の工程を経て
、本実施例の半導体装置を得る。
、本実施例の半導体装置を得る。
続いて、本実施例の半導体装置の動作について、第1図
Cを参照して概略説明する。尚、第1図Cは、第1図す
のI−1線断面図に対応する半導体装置を模式的に示し
ている。
Cを参照して概略説明する。尚、第1図Cは、第1図す
のI−1線断面図に対応する半導体装置を模式的に示し
ている。
上述したような構造を有する半導体装置は、通常のMO
Sメモリーと同様に、ソース8、ドレイン9の各領域を
有し、コントロールゲー1−を極6の動作により、フロ
ーティングゲート電極4aに、チャンネル10の電子が
トンネルして蓄積され、不揮発性メモリーとして動作す
る。ここで、従来は、フローティングゲート電極4aの
部分にアスペリティが発生しており、該アスペリティが
原因で電界集中が生じ、メモリー保持機能が劣化してい
た。しかし、本実施例の半導体装置は、フローティング
ゲート電極4aに酸素が導入されており、グレインの成
長は抑制されているため、アスペリティ等の発生を防止
することができ、フローティングゲート電極4aの表面
は凹凸のない平坦な膜となる。従って、局所的な電界集
中は発生せず、フローティングゲート電極4aの電荷の
漏れを防止することができ、メモリーの保持機能を向上
させることが可能である。
Sメモリーと同様に、ソース8、ドレイン9の各領域を
有し、コントロールゲー1−を極6の動作により、フロ
ーティングゲート電極4aに、チャンネル10の電子が
トンネルして蓄積され、不揮発性メモリーとして動作す
る。ここで、従来は、フローティングゲート電極4aの
部分にアスペリティが発生しており、該アスペリティが
原因で電界集中が生じ、メモリー保持機能が劣化してい
た。しかし、本実施例の半導体装置は、フローティング
ゲート電極4aに酸素が導入されており、グレインの成
長は抑制されているため、アスペリティ等の発生を防止
することができ、フローティングゲート電極4aの表面
は凹凸のない平坦な膜となる。従って、局所的な電界集
中は発生せず、フローティングゲート電極4aの電荷の
漏れを防止することができ、メモリーの保持機能を向上
させることが可能である。
本発明の半導体装置は、フローティングゲート電極を形
成するポリシリコン層に酸素を導入しているため、グレ
インの成長が抑制されアスペリティ等の発生を防止する
ことができ、凹凸のない平坦な電極を形成することがで
きる。このため局所的な電界集中は発生せず、電荷の漏
れのない優れたメモリー保持機能を有している。
成するポリシリコン層に酸素を導入しているため、グレ
インの成長が抑制されアスペリティ等の発生を防止する
ことができ、凹凸のない平坦な電極を形成することがで
きる。このため局所的な電界集中は発生せず、電荷の漏
れのない優れたメモリー保持機能を有している。
第1 I!la及び第1図すは本発明に係る半導体装置
の製造工程時の概略断面図であり、第1図Cは本発明に
係る半導体装置の模式図であり、第2図a及び第2図す
は従来の半導体装置の製造工程時の概略断面図である。 l・・・基板 4・、・・ポリシリコン層 4a・・・フローティングゲート電極 5・・・層間絶縁膜 6・・・コントロールゲート電極 特 許 出 願 人 ソニー株式会社代理人 弁
理士 小池 見開 田村榮− フロー′ティンデケート電掻彫=yK 第2図a アスヤリ1/)存・在。 第2図b イ女ミ来イダリ
の製造工程時の概略断面図であり、第1図Cは本発明に
係る半導体装置の模式図であり、第2図a及び第2図す
は従来の半導体装置の製造工程時の概略断面図である。 l・・・基板 4・、・・ポリシリコン層 4a・・・フローティングゲート電極 5・・・層間絶縁膜 6・・・コントロールゲート電極 特 許 出 願 人 ソニー株式会社代理人 弁
理士 小池 見開 田村榮− フロー′ティンデケート電掻彫=yK 第2図a アスヤリ1/)存・在。 第2図b イ女ミ来イダリ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 フローティングゲート電極を有するMOS型のメモリー
用半導体装置において、 酸素を含む多結晶半導体層によって上記ゲート電極を形
成した半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60143163A JPH0785493B2 (ja) | 1985-06-29 | 1985-06-29 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60143163A JPH0785493B2 (ja) | 1985-06-29 | 1985-06-29 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS624375A true JPS624375A (ja) | 1987-01-10 |
| JPH0785493B2 JPH0785493B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=15332376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60143163A Expired - Lifetime JPH0785493B2 (ja) | 1985-06-29 | 1985-06-29 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0785493B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5014098A (en) * | 1990-02-26 | 1991-05-07 | Delco Electronic Corporation | CMOS integrated circuit with EEPROM and method of manufacture |
| US5153143A (en) * | 1990-02-26 | 1992-10-06 | Delco Electronics Corporation | Method of manufacturing CMOS integrated circuit with EEPROM |
| JP2009514245A (ja) | 2005-10-31 | 2009-04-02 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. | 二重層フローティングゲートを備えているepromセル |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS509387A (ja) * | 1973-05-22 | 1975-01-30 | ||
| JPS5772333A (en) * | 1980-10-23 | 1982-05-06 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS59149061A (ja) * | 1983-02-15 | 1984-08-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-06-29 JP JP60143163A patent/JPH0785493B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS509387A (ja) * | 1973-05-22 | 1975-01-30 | ||
| JPS5772333A (en) * | 1980-10-23 | 1982-05-06 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS59149061A (ja) * | 1983-02-15 | 1984-08-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5014098A (en) * | 1990-02-26 | 1991-05-07 | Delco Electronic Corporation | CMOS integrated circuit with EEPROM and method of manufacture |
| US5153143A (en) * | 1990-02-26 | 1992-10-06 | Delco Electronics Corporation | Method of manufacturing CMOS integrated circuit with EEPROM |
| JP2009514245A (ja) | 2005-10-31 | 2009-04-02 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. | 二重層フローティングゲートを備えているepromセル |
| US9899539B2 (en) | 2005-10-31 | 2018-02-20 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Modified-layer EPROM cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0785493B2 (ja) | 1995-09-13 |
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