JPS63142869A - 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Info
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- JPS63142869A JPS63142869A JP61290860A JP29086086A JPS63142869A JP S63142869 A JPS63142869 A JP S63142869A JP 61290860 A JP61290860 A JP 61290860A JP 29086086 A JP29086086 A JP 29086086A JP S63142869 A JPS63142869 A JP S63142869A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B69/00—Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法に関
し、特に浮遊ゲートを有するMIS電界効果トランジス
タからなり浮遊ゲートにファウラー・ノルドハイム・ト
ンネリング(FowlerNordheim Tunn
eling)による電子注入電子注出をすることで電気
的書き込み消去を行なうEEPROM (Electr
ical Erasable Programable
ROM)に関する。
し、特に浮遊ゲートを有するMIS電界効果トランジス
タからなり浮遊ゲートにファウラー・ノルドハイム・ト
ンネリング(FowlerNordheim Tunn
eling)による電子注入電子注出をすることで電気
的書き込み消去を行なうEEPROM (Electr
ical Erasable Programable
ROM)に関する。
第5図(a)、(b)に従来のファウラー・ノルドハイ
ム・トンネリングによる電子注入注出法を用いるn−c
h −EEPROMメモリトランジスタの平面図とD
−D′線断面図を示す。
ム・トンネリングによる電子注入注出法を用いるn−c
h −EEPROMメモリトランジスタの平面図とD
−D′線断面図を示す。
第5図(a)、(b)において、1はP・型半導体基板
、4は選択用トランジスタのドレイン領域、3は選択用
トランジスタのソース領域並びにメモリトランジスタの
ドレイン領域、2はメモリトランジスタのソース領域、
8は選択ゲート、5は第1のゲート酸化膜、10はI〜
ンネル用の薄い第2のゲート酸化膜、18は浮遊ゲート
、14は第3のゲート酸化膜、15は制御ゲートである
。
、4は選択用トランジスタのドレイン領域、3は選択用
トランジスタのソース領域並びにメモリトランジスタの
ドレイン領域、2はメモリトランジスタのソース領域、
8は選択ゲート、5は第1のゲート酸化膜、10はI〜
ンネル用の薄い第2のゲート酸化膜、18は浮遊ゲート
、14は第3のゲート酸化膜、15は制御ゲートである
。
メモリトランジスタの各電極は第6図に示す様に容量結
合している。第6図において、C3は浮遊ゲート18と
制御ゲート15間容量、C2は浮遊ゲート18とドレイ
ン領域3間の約100人程度の薄い第2のゲート酸化膜
10部の容量、CFDは浮遊ゲート18とドレイン領域
3間のC2以外のオーバーラツプ容量、C1は浮遊ゲー
ト18と半導体基板1間の容量、CFSは浮遊ゲート1
8とソース領域2間のオーバーラツプ容量を示す。
合している。第6図において、C3は浮遊ゲート18と
制御ゲート15間容量、C2は浮遊ゲート18とドレイ
ン領域3間の約100人程度の薄い第2のゲート酸化膜
10部の容量、CFDは浮遊ゲート18とドレイン領域
3間のC2以外のオーバーラツプ容量、C1は浮遊ゲー
ト18と半導体基板1間の容量、CFSは浮遊ゲート1
8とソース領域2間のオーバーラツプ容量を示す。
l、1ζき込み動作は制御ゲート15、ソース領域2、
P型半導体基板1を接地し選択ゲート8と選択用トラン
ジスタのドレイン領域4に正の高電圧(例えば約20V
)を印加することにより前述した容量結合から薄い第2
のゲート酸化膜10に電界を集中させ、ファウラー・ノ
ルドハイム・I−ンネリングにより電子が浮遊ゲート1
8からドレイン領域3に注出されることによってなされ
る。電子の注出は結県的に、浮遊ゲート18に正の電荷
を蓄積させメモリトランジスタのしきい値を低■させる
いわゆるデプレッション動作を行なわせる。
P型半導体基板1を接地し選択ゲート8と選択用トラン
ジスタのドレイン領域4に正の高電圧(例えば約20V
)を印加することにより前述した容量結合から薄い第2
のゲート酸化膜10に電界を集中させ、ファウラー・ノ
ルドハイム・I−ンネリングにより電子が浮遊ゲート1
8からドレイン領域3に注出されることによってなされ
る。電子の注出は結県的に、浮遊ゲート18に正の電荷
を蓄積させメモリトランジスタのしきい値を低■させる
いわゆるデプレッション動作を行なわせる。
消去動作はP型半導体基板lを接地し、選択ゲー1−8
に正の高電圧(例えば約20V)を印加して選択用1〜
ランジスアのドレイン領域4を接地するかあるいは、ソ
ース領域2を接地して制御ゲート15に正の高電圧(例
えば約20V)を印加することにより容量結合から薄い
第2ゲート酸化膜10に電界き集中させる。この場合電
界の向きは書き込み動作と逆方向で、電子はドレイン領
域3から浮遊ゲート18に注入される。その結果、浮遊
ゲート18は負の電荷が蓄積されメモリトランジスタの
しきい値は高くなる。書き込み情報の読み出しは選択用
トランジスタを選択し制御グー1−電圧を適当に設定し
、メモリトランジスタのオン、オフを判断することでな
される。
に正の高電圧(例えば約20V)を印加して選択用1〜
ランジスアのドレイン領域4を接地するかあるいは、ソ
ース領域2を接地して制御ゲート15に正の高電圧(例
えば約20V)を印加することにより容量結合から薄い
第2ゲート酸化膜10に電界き集中させる。この場合電
界の向きは書き込み動作と逆方向で、電子はドレイン領
域3から浮遊ゲート18に注入される。その結果、浮遊
ゲート18は負の電荷が蓄積されメモリトランジスタの
しきい値は高くなる。書き込み情報の読み出しは選択用
トランジスタを選択し制御グー1−電圧を適当に設定し
、メモリトランジスタのオン、オフを判断することでな
される。
メモリトランジスタの書き込み消去は前述した様に、薄
い第2ゲート酸化膜10に効率よく安定に電界を集中す
ることによりなされ、電荷移動が速く安定した特性が得
られる。書き込み動作は浮遊ゲート18中の電荷Qpが
負の状態から電子を注出しQpを正の状態にし、消去動
作は逆に正の状態から浮遊ゲート18に電子を注入して
Qpを負の状態にする。書き込んだ状態と消去した状態
との遷移状態であるQpが零近傍で薄い第2ゲート酸化
膜10にかかる電界Ewは書き込み時にはt2 c、
十c2+C,+C,D+C,5・・・(+> で表わされる。ここでt2は薄い第2ゲート酸化1模1
0の膜厚、■oはドレインに印加される高電圧である。
い第2ゲート酸化膜10に効率よく安定に電界を集中す
ることによりなされ、電荷移動が速く安定した特性が得
られる。書き込み動作は浮遊ゲート18中の電荷Qpが
負の状態から電子を注出しQpを正の状態にし、消去動
作は逆に正の状態から浮遊ゲート18に電子を注入して
Qpを負の状態にする。書き込んだ状態と消去した状態
との遷移状態であるQpが零近傍で薄い第2ゲート酸化
膜10にかかる電界Ewは書き込み時にはt2 c、
十c2+C,+C,D+C,5・・・(+> で表わされる。ここでt2は薄い第2ゲート酸化1模1
0の膜厚、■oはドレインに印加される高電圧である。
消去時に薄い第2ゲート酸化膜にかかる電界EEは
・・・(2)
で表わされる。ここでVC(Iは制御ゲート15に印加
する正の高電圧である。
する正の高電圧である。
書き込み、消去速度を速めるにはEWI、El!を大き
くすることにより実現でき、書き込み消去特性の安定性
はEw 、EEのばらつきをおさえることで実現できる
。
くすることにより実現でき、書き込み消去特性の安定性
はEw 、EEのばらつきをおさえることで実現できる
。
(1) 、 (2)式かられかる様にCFDはEV、E
Eを悪く(小さく)する要素として寄与するが従来の不
揮発性半導体記憶装置によれば以下に示す様な目ずれマ
ージンのため大きくならざるを得ない。
Eを悪く(小さく)する要素として寄与するが従来の不
揮発性半導体記憶装置によれば以下に示す様な目ずれマ
ージンのため大きくならざるを得ない。
まず、薄い第2のゲート酸化膜10部面積が変動しない
様薄い第2ゲート酸化膜10部と、ドレイン領域3とチ
ャネル部境界及び浮遊ゲート端とには各々第5図(a)
に示すel、12の目ずれマージンが必要である。また
、絶縁分離用フィールド酸化膜と活性領域の境界はホワ
イトリボン(ナイトライドリボン)やシリコン面の突形
状(ノツチ)等その部位に形成した薄い酸化膜の特性を
悪くする要素が多く、したがって薄い第2のゲート酸化
膜10がフィールド酸化膜と活性領域との境界にかから
ない様に目ずれマージン13をとる必要がある。この様
に従来技術によれば浮遊ゲート・ソース領域間容量CP
Dは大きくならざるを得ない。さらにメモリトランジス
タのドレイン領域3は浮遊ゲート18に対して自己整合
的に形成されていないため、そのオーバラップ面積は目
ずれによる製造ばらつきを有する。
様薄い第2ゲート酸化膜10部と、ドレイン領域3とチ
ャネル部境界及び浮遊ゲート端とには各々第5図(a)
に示すel、12の目ずれマージンが必要である。また
、絶縁分離用フィールド酸化膜と活性領域の境界はホワ
イトリボン(ナイトライドリボン)やシリコン面の突形
状(ノツチ)等その部位に形成した薄い酸化膜の特性を
悪くする要素が多く、したがって薄い第2のゲート酸化
膜10がフィールド酸化膜と活性領域との境界にかから
ない様に目ずれマージン13をとる必要がある。この様
に従来技術によれば浮遊ゲート・ソース領域間容量CP
Dは大きくならざるを得ない。さらにメモリトランジス
タのドレイン領域3は浮遊ゲート18に対して自己整合
的に形成されていないため、そのオーバラップ面積は目
ずれによる製造ばらつきを有する。
これらの特性の不利、不安定性を解消する手法としては
浮遊ゲート・制御ゲート間容量C5を十分に大きくする
しかなく、このためには浮遊ゲート18と制御ゲート1
5間面積が大きくなりセル面積が大きくならざるを得な
い。
浮遊ゲート・制御ゲート間容量C5を十分に大きくする
しかなく、このためには浮遊ゲート18と制御ゲート1
5間面積が大きくなりセル面積が大きくならざるを得な
い。
以上述べた様に従来の不揮発性半導体記憶装置において
は、CFDが大きいために特性の不利・不安定性が大き
く、さらにセル面積の縮小が困難であり、メモリ容量の
大容量化、チ・ツブサイズ縮小によるコストダウン等が
むずかしいという大きな欠点があった。
は、CFDが大きいために特性の不利・不安定性が大き
く、さらにセル面積の縮小が困難であり、メモリ容量の
大容量化、チ・ツブサイズ縮小によるコストダウン等が
むずかしいという大きな欠点があった。
本発明の目的は、上記欠点を除去し、浮遊ゲート・ドレ
イン領域間容量を小さくし、セル面積が小さくかつメモ
リ容量の大きな不揮発性半導体記憶装置及びその製造方
法を提供することにある。
イン領域間容量を小さくし、セル面積が小さくかつメモ
リ容量の大きな不揮発性半導体記憶装置及びその製造方
法を提供することにある。
]問題点を解決するための手段〕
第1の発明の不揮発性半導体記憶装置は、一導電型半導
体基板の主表面近傍に設けられた逆導電型のソース及び
ドレイン領域と、このソース及びドレイン領域間の半導
体基板上に第1のゲート絶縁膜を介して形成されかつ前
記ドレイン領域の少くとも一部の領域上で薄い第2のゲ
ート絶縁膜を介してドレイン領域と対向するが如く形成
された浮遊ゲートと、この浮遊ゲート上に第3のゲート
絶縁膜を介して形成された制御ゲートとを含んで構成さ
れるメモリ機能を有する第1のMIS電界効果トランジ
スタと、前記半導体基板に設けられた逆導電型のソース
及びドレイン領域と、このソース及びドレイン領域間の
半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成された選択ゲ
ートとを含んで構成される選択機能を有する第2のMI
S電界効果トランジスタとからなるメモリセルを含む不
揮発性半導体記憶装置であって、前記浮遊ゲートが第1
の多結晶シリコン層と第1の多結晶シリコン層上に絶縁
膜を介して配置されすくなくとも一部の領域で前記第1
の多結晶シリコン層と接続された第2の多結晶シリコン
層からなり、前記第1のMIS電界効果トランジスタの
ドレイン領域が前記選択ゲートと前記浮遊ゲートの第1
の多結晶シリコン層間で両ゲートに自己整合的に形成さ
れ、このドレイン領域の少くとも一部の領域で前記選択
ゲートと前記浮遊ゲートの第1の多結晶シリコン層とに
自己整合的に前記第2のゲート絶縁膜領域が形成され、
前記浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン層が前記第2の
ゲート絶縁膜を覆うと共に絶縁膜を介して前記選択ゲー
ト上の少くとも一部の領域上まで延在しているものであ
る。
体基板の主表面近傍に設けられた逆導電型のソース及び
ドレイン領域と、このソース及びドレイン領域間の半導
体基板上に第1のゲート絶縁膜を介して形成されかつ前
記ドレイン領域の少くとも一部の領域上で薄い第2のゲ
ート絶縁膜を介してドレイン領域と対向するが如く形成
された浮遊ゲートと、この浮遊ゲート上に第3のゲート
絶縁膜を介して形成された制御ゲートとを含んで構成さ
れるメモリ機能を有する第1のMIS電界効果トランジ
スタと、前記半導体基板に設けられた逆導電型のソース
及びドレイン領域と、このソース及びドレイン領域間の
半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成された選択ゲ
ートとを含んで構成される選択機能を有する第2のMI
S電界効果トランジスタとからなるメモリセルを含む不
揮発性半導体記憶装置であって、前記浮遊ゲートが第1
の多結晶シリコン層と第1の多結晶シリコン層上に絶縁
膜を介して配置されすくなくとも一部の領域で前記第1
の多結晶シリコン層と接続された第2の多結晶シリコン
層からなり、前記第1のMIS電界効果トランジスタの
ドレイン領域が前記選択ゲートと前記浮遊ゲートの第1
の多結晶シリコン層間で両ゲートに自己整合的に形成さ
れ、このドレイン領域の少くとも一部の領域で前記選択
ゲートと前記浮遊ゲートの第1の多結晶シリコン層とに
自己整合的に前記第2のゲート絶縁膜領域が形成され、
前記浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン層が前記第2の
ゲート絶縁膜を覆うと共に絶縁膜を介して前記選択ゲー
ト上の少くとも一部の領域上まで延在しているものであ
る。
第2の発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、一
導電型半導体基板上に絶縁分離用フィールド絶縁膜を形
成する工程と、前記半導体基板上の活性領域に第1のゲ
ート絶縁膜を形成したのちこの第1のゲート絶縁膜及び
前記フィールド絶縁股上に第1の多結晶シリコン層及び
第1の絶縁膜層を逐次成長させパターニングして浮遊ゲ
ート用の第1の多結晶シリコン層及び選択ゲートを形成
する工程と、前記第1の多結晶シリコン層及び選択ゲー
トに自己整合的にメモリ用I・ランジスタのドレイン・
ソース領域及び選択用1〜ランジスタのドレイン領域を
形成する工程と、全面に第2の絶縁膜層を成長させたの
ち異方性エツチング法でエツチングすることにより前記
の第1の多結晶シリコン層側壁及び前記選択ゲート側壁
に第2の絶縁膜を残す工程と、側壁に第2の絶縁膜が形
成された前記第1の多結晶シリコン層と選択ゲーI・間
の前記メモリ用トランジスタのドレイン領域上に自己整
合的に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第1
の多結晶シリコン層上の前記第1の絶縁膜に接続孔を開
孔する工程と、全面に多結晶シリコン層を成長させてバ
ターニングし、前記接続孔で前記第1の多結晶シリコン
層と接続し、前記第2のゲート絶縁膜をおおいかつ前記
第1の絶縁膜を介して前記選択ゲートの少くとも一部の
領域上に延在する浮遊ゲート用の第2の多結晶シリコン
層を形成する工程と、この第2の多結晶シリコン層上に
第3のゲート絶縁膜を介して制御ゲートを形する工程と
を含んで構成される。
導電型半導体基板上に絶縁分離用フィールド絶縁膜を形
成する工程と、前記半導体基板上の活性領域に第1のゲ
ート絶縁膜を形成したのちこの第1のゲート絶縁膜及び
前記フィールド絶縁股上に第1の多結晶シリコン層及び
第1の絶縁膜層を逐次成長させパターニングして浮遊ゲ
ート用の第1の多結晶シリコン層及び選択ゲートを形成
する工程と、前記第1の多結晶シリコン層及び選択ゲー
トに自己整合的にメモリ用I・ランジスタのドレイン・
ソース領域及び選択用1〜ランジスタのドレイン領域を
形成する工程と、全面に第2の絶縁膜層を成長させたの
ち異方性エツチング法でエツチングすることにより前記
の第1の多結晶シリコン層側壁及び前記選択ゲート側壁
に第2の絶縁膜を残す工程と、側壁に第2の絶縁膜が形
成された前記第1の多結晶シリコン層と選択ゲーI・間
の前記メモリ用トランジスタのドレイン領域上に自己整
合的に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第1
の多結晶シリコン層上の前記第1の絶縁膜に接続孔を開
孔する工程と、全面に多結晶シリコン層を成長させてバ
ターニングし、前記接続孔で前記第1の多結晶シリコン
層と接続し、前記第2のゲート絶縁膜をおおいかつ前記
第1の絶縁膜を介して前記選択ゲートの少くとも一部の
領域上に延在する浮遊ゲート用の第2の多結晶シリコン
層を形成する工程と、この第2の多結晶シリコン層上に
第3のゲート絶縁膜を介して制御ゲートを形する工程と
を含んで構成される。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第1図(a>、(b)、(c)は第1の発明の不揮発性
半導体装置の第1の実施例の平面図、AA ’線拡大断
面図及びB−B’線拡大断面図である。
半導体装置の第1の実施例の平面図、AA ’線拡大断
面図及びB−B’線拡大断面図である。
第1図(a>、(b)、(c)においてP型半導体基板
1上には、メモリ用トランジスタのN型のソース領域2
とドレイン領域3と選択用トランジスタのドレイン領域
4が形成されており、ソース領域2とドレイン領域3間
のP型半導体基板1上には厚さ約500人の第1のゲー
ト酸化膜5を介して浮遊ゲートを構成する第1の多結晶
シリコン層6が形成され、ドレイン領域3と選択用トラ
ンジスタのドレイン領域4間のP型半導体基板1上には
厚さ約500人の選択用I−ランジスタのゲート酸化膜
7を介して選択ゲート8が形成されている。ドレイン領
域3は浮遊ゲートの第1の多結晶シリコン層6及び選択
ゲート8に自己整合的に形成されている。
1上には、メモリ用トランジスタのN型のソース領域2
とドレイン領域3と選択用トランジスタのドレイン領域
4が形成されており、ソース領域2とドレイン領域3間
のP型半導体基板1上には厚さ約500人の第1のゲー
ト酸化膜5を介して浮遊ゲートを構成する第1の多結晶
シリコン層6が形成され、ドレイン領域3と選択用トラ
ンジスタのドレイン領域4間のP型半導体基板1上には
厚さ約500人の選択用I−ランジスタのゲート酸化膜
7を介して選択ゲート8が形成されている。ドレイン領
域3は浮遊ゲートの第1の多結晶シリコン層6及び選択
ゲート8に自己整合的に形成されている。
ドレイン領域3上には絶縁分離用フィールド酸化PIi
、9端からは目ずれマージンe3だけはなれ、第1の多
結晶シリコン層6及び選択ゲー1−8に自己整合的に決
定される領域に厚さ約100人の第2のゲート酸化膜1
0が形成されている。そして、第1の多結晶シリコン層
6−ヒには厚さ2000〜6000人の窒化膜11が形
成されその上に接続部12で第1の多結晶シリコン層6
と接続された浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン層13
が形成されている。そしてこの第2の多結晶シリコン層
13は、第2のゲート酸化膜10をおおい、窒化H,1
1を介して選択ゲート8上にまで延在している。更に、
第2の多結晶シリコン層13上には厚さ約500人の第
3のゲート酸化膜14が形成され、その上に制御ゲート
15が形成されている。
、9端からは目ずれマージンe3だけはなれ、第1の多
結晶シリコン層6及び選択ゲー1−8に自己整合的に決
定される領域に厚さ約100人の第2のゲート酸化膜1
0が形成されている。そして、第1の多結晶シリコン層
6−ヒには厚さ2000〜6000人の窒化膜11が形
成されその上に接続部12で第1の多結晶シリコン層6
と接続された浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン層13
が形成されている。そしてこの第2の多結晶シリコン層
13は、第2のゲート酸化膜10をおおい、窒化H,1
1を介して選択ゲート8上にまで延在している。更に、
第2の多結晶シリコン層13上には厚さ約500人の第
3のゲート酸化膜14が形成され、その上に制御ゲート
15が形成されている。
このように構成された第1の実施例においては、ドレイ
ン領域3と第2のゲート酸化[10がともに浮遊ゲート
の第1の多結晶シリコン層6と選択ゲート8に自己整合
的に形成されているため、第5図(a>に示したように
、従来、必要であった目ずれマージンt2+、t22は
全く必要なくなり、浮遊ゲート・ドレイン領域間容量c
poを従来の25〜50%にまで小さくすることができ
る。また、浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン層13が
選択ゲート8上にまで延在しているため、ドレイン領域
と浮遊ゲートのオーバーラツプ容量CFDの目ずれによ
る製造ばらつきは全くなくなり、さらに従来浮遊ゲート
・制御ゲート間容量C3すなわち、浮遊ゲート・制御ゲ
ート間対向面積に全く寄与することのできなかった選択
ゲート8上でも浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン層1
3と選択ゲート8が対向できるためC3を大きくするこ
とが可能となり、高速かつ安定な書込消去特性が得られ
る。
ン領域3と第2のゲート酸化[10がともに浮遊ゲート
の第1の多結晶シリコン層6と選択ゲート8に自己整合
的に形成されているため、第5図(a>に示したように
、従来、必要であった目ずれマージンt2+、t22は
全く必要なくなり、浮遊ゲート・ドレイン領域間容量c
poを従来の25〜50%にまで小さくすることができ
る。また、浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン層13が
選択ゲート8上にまで延在しているため、ドレイン領域
と浮遊ゲートのオーバーラツプ容量CFDの目ずれによ
る製造ばらつきは全くなくなり、さらに従来浮遊ゲート
・制御ゲート間容量C3すなわち、浮遊ゲート・制御ゲ
ート間対向面積に全く寄与することのできなかった選択
ゲート8上でも浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン層1
3と選択ゲート8が対向できるためC3を大きくするこ
とが可能となり、高速かつ安定な書込消去特性が得られ
る。
第2図(a)、(b)は第1の発明の不揮発性半導体記
憶装置の第2の実施例の平面図及びC−C′線拡大断面
図である。B−B’線拡大断面図は第1図(C)に示し
た第1の実施例と何ら異なる所はない。
憶装置の第2の実施例の平面図及びC−C′線拡大断面
図である。B−B’線拡大断面図は第1図(C)に示し
た第1の実施例と何ら異なる所はない。
第2図(a)、(b)において、浮遊ゲートの第2の多
結晶シリコン層13はドレイン領域3上で絶縁分離用フ
ィールド酸化膜9端から2.の目ずれマージンをとって
バターニングしである。第2のゲート酸化膜10の領域
は第1の多結晶シリコン層6と選択ゲート8と、さらに
ドレイン領域3上の浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン
層13の幅とに自己整合的に決定されている。
結晶シリコン層13はドレイン領域3上で絶縁分離用フ
ィールド酸化膜9端から2.の目ずれマージンをとって
バターニングしである。第2のゲート酸化膜10の領域
は第1の多結晶シリコン層6と選択ゲート8と、さらに
ドレイン領域3上の浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン
層13の幅とに自己整合的に決定されている。
この様に構成された第2の実施例においては、ドレイン
領域3と第2のゲート酸化膜10がともに浮遊ゲーl〜
の第1の多結晶シリコン層6と選択ゲート8に自己整合
的に形成されているため、従来必要であった目ずれマー
ジンe1.e2は全く必要なくなり、さらに第2のゲー
ト酸化膜10の領域はドレイン領域3上の第2の多結晶
シリコン層13の幅に自己整合されてい・・るため、浮
遊ゲート・ドレイン間容量はC2だけでCFDをなくす
ことができる。また第2の多結晶シリコン層13が選択
ゲート8上にまで延在しているため従来C3に全く寄与
することができなかった選択ゲート8上でも、第2の多
結晶シリコン層13と選択ゲー1−8が対向できるため
、C9を大きくすることが可能となり高速かつ安定な書
込消去特性が得られる。
領域3と第2のゲート酸化膜10がともに浮遊ゲーl〜
の第1の多結晶シリコン層6と選択ゲート8に自己整合
的に形成されているため、従来必要であった目ずれマー
ジンe1.e2は全く必要なくなり、さらに第2のゲー
ト酸化膜10の領域はドレイン領域3上の第2の多結晶
シリコン層13の幅に自己整合されてい・・るため、浮
遊ゲート・ドレイン間容量はC2だけでCFDをなくす
ことができる。また第2の多結晶シリコン層13が選択
ゲート8上にまで延在しているため従来C3に全く寄与
することができなかった選択ゲート8上でも、第2の多
結晶シリコン層13と選択ゲー1−8が対向できるため
、C9を大きくすることが可能となり高速かつ安定な書
込消去特性が得られる。
第3図(a)〜(d)及び第4図は第2の発明の不揮発
性半導体記憶装置の製造方法の一実施例を説明するため
の工程順に示した半導体チップの断面図であり、第3図
(a)〜(d)は第1図(aンのB−13′線方向の断
面をまた第4図は第1図(a)のA−A’線方向の断面
を示す。
性半導体記憶装置の製造方法の一実施例を説明するため
の工程順に示した半導体チップの断面図であり、第3図
(a)〜(d)は第1図(aンのB−13′線方向の断
面をまた第4図は第1図(a)のA−A’線方向の断面
を示す。
まず、第3図(a)に示す様にP型半導体基板1上に絶
縁分離用のフィールド絶縁膜9を形成した後、活性領域
上に熱酸化法により厚さ約500人の第1のゲート酸化
膜5及び選択用トランジスタのター1−酸化膜7を形成
し、次に厚さ約・1000人のn型不純物を導入した多
結晶シリコン層を成長させ続いて厚さ約5000人の第
1の窒化膜11を成長させたのち、ホI・リソグラフィ
工程により窒化膜、多結晶シリコン層をエツチングして
浮遊ゲートの第1の多結晶シリコン層6と選択ゲート8
を形成する。続いて^Sをイオン注入してソース領域2
.ドレイン領域3及び選択用トランジスタのドレイン領
域4を第1の多結晶シリコン層6及び選択ゲート8に自
己整合的に形成する。
縁分離用のフィールド絶縁膜9を形成した後、活性領域
上に熱酸化法により厚さ約500人の第1のゲート酸化
膜5及び選択用トランジスタのター1−酸化膜7を形成
し、次に厚さ約・1000人のn型不純物を導入した多
結晶シリコン層を成長させ続いて厚さ約5000人の第
1の窒化膜11を成長させたのち、ホI・リソグラフィ
工程により窒化膜、多結晶シリコン層をエツチングして
浮遊ゲートの第1の多結晶シリコン層6と選択ゲート8
を形成する。続いて^Sをイオン注入してソース領域2
.ドレイン領域3及び選択用トランジスタのドレイン領
域4を第1の多結晶シリコン層6及び選択ゲート8に自
己整合的に形成する。
次に、第3図(b)に示す様に、全面に厚さ約5000
人の第2の窒化膜16を成長させる。
人の第2の窒化膜16を成長させる。
次に、第3図(c)に示す様に窒化膜を異方性エツチン
グ法でエツチングすることにより第1の多結晶シリコン
層6の側壁と選択ゲー1〜8の側壁に厚さ約5000人
の第2の窒化膜16を残し上面に第1の窒化膜11を厚
さ約2000人程度残す。
グ法でエツチングすることにより第1の多結晶シリコン
層6の側壁と選択ゲー1〜8の側壁に厚さ約5000人
の第2の窒化膜16を残し上面に第1の窒化膜11を厚
さ約2000人程度残す。
次に、第3図(d)及び第4図に示す様に、ドレイン領
域3上に熱酸化法により厚さ約500〜1000人の酸
化膜17を形成したのち、ホトリソグラフィ工程により
酸化@17をバ・ソファード沸酸で絶縁分離用フィール
ド酸化膜9端から2゜のマージンをとって、また第1の
多結晶シリコン層6と選択ゲート8間では自己整合的に
エツチング除去する、次で、この酸化膜17を除去した
部分に熱酸化法により厚さ約100人の第2のター1−
酸化膜10を形成する。続いて、ホトリソグラフィ工程
により窒1ヒ膜11に浮遊ゲートの第1の多結晶シリコ
ン層6への接続孔12を開孔したのち、厚さ約2000
人のn型の多結晶シリコン層を成長させ、パターニング
して浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン層13を形成す
る。この時、この第2の多結晶シリコン層13が接続孔
12で浮遊ゲートの第1の多結晶シリコン層6と電気的
に接続し、ドレイン領域3と第2のゲート酸化膜10を
介して対向し、選択ゲート8上にまで延在するように形
成する。選択ゲート8とは厚い窒化膜11及び16を介
して対向しているためこの間−の容量は無視できる。
域3上に熱酸化法により厚さ約500〜1000人の酸
化膜17を形成したのち、ホトリソグラフィ工程により
酸化@17をバ・ソファード沸酸で絶縁分離用フィール
ド酸化膜9端から2゜のマージンをとって、また第1の
多結晶シリコン層6と選択ゲート8間では自己整合的に
エツチング除去する、次で、この酸化膜17を除去した
部分に熱酸化法により厚さ約100人の第2のター1−
酸化膜10を形成する。続いて、ホトリソグラフィ工程
により窒1ヒ膜11に浮遊ゲートの第1の多結晶シリコ
ン層6への接続孔12を開孔したのち、厚さ約2000
人のn型の多結晶シリコン層を成長させ、パターニング
して浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン層13を形成す
る。この時、この第2の多結晶シリコン層13が接続孔
12で浮遊ゲートの第1の多結晶シリコン層6と電気的
に接続し、ドレイン領域3と第2のゲート酸化膜10を
介して対向し、選択ゲート8上にまで延在するように形
成する。選択ゲート8とは厚い窒化膜11及び16を介
して対向しているためこの間−の容量は無視できる。
以下、第1図(a)〜(c)に示す様に、浮遊ゲートの
第2の多結晶シリコン層13を熱酸化することにより第
3のゲート酸化膜14を形成し、この上に厚さ約200
0人のn型の多結晶シリコンを成長させパターニングし
て制御ゲート15を形成する。
第2の多結晶シリコン層13を熱酸化することにより第
3のゲート酸化膜14を形成し、この上に厚さ約200
0人のn型の多結晶シリコンを成長させパターニングし
て制御ゲート15を形成する。
以上説明した様な第2の発明の一実施例においては、ド
レイン領域3が浮遊ゲートの第1の多結晶シリコン層6
と選択ゲート8に自己整合的に形成でき、第1の多結晶
シリコン層6及び選択ゲート8の上面を窒化膜11.側
壁を窒化膜16でおおうことにより、第2のゲート酸化
膜10領域を第1の多結晶シリコン層6及び選択ゲート
8に自己整合的に形成できるため、従来必要であった目
ずれマージンe+、(Zzが不要となる。また、還択ゲ
ー1〜8の上面及び壁を厚い窒化膜11及び16でおお
うことにより、第1の多結晶シリコン層と電気的に接続
された浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン層13が選択
ゲート8上に延在することか可能となり、従来C3に寄
与することのできなかった選択ゲート上の領域で制御ゲ
ート15と対向してC3に寄与することができる。
レイン領域3が浮遊ゲートの第1の多結晶シリコン層6
と選択ゲート8に自己整合的に形成でき、第1の多結晶
シリコン層6及び選択ゲート8の上面を窒化膜11.側
壁を窒化膜16でおおうことにより、第2のゲート酸化
膜10領域を第1の多結晶シリコン層6及び選択ゲート
8に自己整合的に形成できるため、従来必要であった目
ずれマージンe+、(Zzが不要となる。また、還択ゲ
ー1〜8の上面及び壁を厚い窒化膜11及び16でおお
うことにより、第1の多結晶シリコン層と電気的に接続
された浮遊ゲートの第2の多結晶シリコン層13が選択
ゲート8上に延在することか可能となり、従来C3に寄
与することのできなかった選択ゲート上の領域で制御ゲ
ート15と対向してC3に寄与することができる。
r発明の効果〕
以上説明した様に本発明は、不揮発性半導体記憶装置の
浮遊ゲートを互いに接続された2層の多結晶シリコン層
で構成し、ドレイン領域を浮遊ゲートの第1の多結晶シ
リコン層と選択ゲートに自己整合的に形成し、かつ第2
のゲート酸化膜領域も浮遊ゲートの第1の多結晶シリコ
ン層と選択ゲートに自己整合的に形成し、浮遊ゲーI・
の第2の多結晶シリコン層が第2のゲート酸化膜領域を
おおいかつ絶縁膜を介して選択ゲート上にまで延在する
横道とすることにより従来必要であった目ずれマージン
を不要とし、浮遊ゲート・ドレイン領域間容量cpoを
製造ばらつきのない安定した小さい値におさえる効果が
得られる。
浮遊ゲートを互いに接続された2層の多結晶シリコン層
で構成し、ドレイン領域を浮遊ゲートの第1の多結晶シ
リコン層と選択ゲートに自己整合的に形成し、かつ第2
のゲート酸化膜領域も浮遊ゲートの第1の多結晶シリコ
ン層と選択ゲートに自己整合的に形成し、浮遊ゲーI・
の第2の多結晶シリコン層が第2のゲート酸化膜領域を
おおいかつ絶縁膜を介して選択ゲート上にまで延在する
横道とすることにより従来必要であった目ずれマージン
を不要とし、浮遊ゲート・ドレイン領域間容量cpoを
製造ばらつきのない安定した小さい値におさえる効果が
得られる。
さらに、従来セル面積中で浮遊ゲート・制御ゲーI−間
容’fl C3に寄与できなかった選択ゲーl〜上の領
域を寄与させることが可能となり、C3を飛躍的に大き
くすることができ、安定な高速書込、消去が得られさら
にセル面積の縮小、メモリ容量の大容量化、チップサイ
ズの縮小によるコストダウン等に効果がある。
容’fl C3に寄与できなかった選択ゲーl〜上の領
域を寄与させることが可能となり、C3を飛躍的に大き
くすることができ、安定な高速書込、消去が得られさら
にセル面積の縮小、メモリ容量の大容量化、チップサイ
ズの縮小によるコストダウン等に効果がある。
第1図(a)〜(c)は第1の発明の不揮発性半導体記
憶装置の第1の実施例の平面図、A−A′線断面図、B
−B′線断面図、第2図(a)。 (b)は第2の実施例の平面図、C−C’線断面図、第
3図(a)〜(d)及び第4図は第2の発明の不揮発性
半導体記憶装置の製造方法の一実施例を説明するための
製造工程順に示した半導体チップの断面図、第5図(a
>、(b)は従来の不揮発性半導体記憶装置の一例の平
面図及びD−D線断面図、第6図は第5図(a>、(b
)に示した各部門の容量結合を示す等価回路図である。 1・・・P型半導体基板、2・・・ソース領域、3・・
・ドレイン領域、4・・・選択用トランジスタのドレイ
ン領域、5・・・第1のゲート酸化膜、6・・・第1の
多結晶シリコン層、7・・・選択用トランジスタのゲー
ト酸化膜、8・・・選択ゲート、9・・・フィールド酸
化膜、10・・・第2のゲート酸化膜、11・・・窒化
膜、12・・・接続孔、13・・・第2の多結晶シリコ
ン層、14・・・第3のゲート酸化膜、15・・・制御
ゲート、16・・・窒化膜、17・・・酸化膜、18・
・・浮遊ゲー1へ。 1:P型峯膚qオ甚a fo:f、Zのケ−
H后i化男灸第4図 第3区
憶装置の第1の実施例の平面図、A−A′線断面図、B
−B′線断面図、第2図(a)。 (b)は第2の実施例の平面図、C−C’線断面図、第
3図(a)〜(d)及び第4図は第2の発明の不揮発性
半導体記憶装置の製造方法の一実施例を説明するための
製造工程順に示した半導体チップの断面図、第5図(a
>、(b)は従来の不揮発性半導体記憶装置の一例の平
面図及びD−D線断面図、第6図は第5図(a>、(b
)に示した各部門の容量結合を示す等価回路図である。 1・・・P型半導体基板、2・・・ソース領域、3・・
・ドレイン領域、4・・・選択用トランジスタのドレイ
ン領域、5・・・第1のゲート酸化膜、6・・・第1の
多結晶シリコン層、7・・・選択用トランジスタのゲー
ト酸化膜、8・・・選択ゲート、9・・・フィールド酸
化膜、10・・・第2のゲート酸化膜、11・・・窒化
膜、12・・・接続孔、13・・・第2の多結晶シリコ
ン層、14・・・第3のゲート酸化膜、15・・・制御
ゲート、16・・・窒化膜、17・・・酸化膜、18・
・・浮遊ゲー1へ。 1:P型峯膚qオ甚a fo:f、Zのケ−
H后i化男灸第4図 第3区
Claims (2)
- (1)一導電型半導体基板の主表面近傍に設けられた逆
導電型のソース及びドレイン領域と、該ソース及びドレ
イン領域間の半導体基板上に第1のゲート絶縁膜を介し
て形成されかつ前記ドレイン領域の少くとも一部の領域
上で薄い第2のゲート絶縁膜を介して該ドレイン領域と
対向するが如く形成された浮遊ゲートと、該浮遊ゲート
上に第3のゲート絶縁膜を介して形成された制御ゲート
とを含んで構成されるメモリ機能を有する第1のMIS
電界効果トランジスタと、前記半導体基板に設けられた
逆導電型のソース及びドレイン領域と、該ソース及びド
レイン領域間の半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形
成された選択ゲートとを含んで構成される選択機能を有
する第2のMIS電界効果トランジスタとからなるメモ
リセルを含む不揮発性半導体記憶装置において、前記浮
遊ゲートが第1の多結晶シリコン層と該第1の多結晶シ
リコン層上に絶縁膜を介して配置されすくなくとも一部
の領域で前記第1の多結晶シリコン層と接続された第2
の多結晶シリコン層からなり、前記第1のMIS電界効
果トランジスタのドレイン領域が前記選択ゲートと前記
浮遊ゲートの第1の多結晶シリコン層間で該両ゲートに
自己整合的に形成され、該ドレイン領域の少くとも一部
の領域で前記選択ゲートと前記浮遊ゲートの第1の多結
晶シリコン層とに自己整合的に前記第2のゲート絶縁膜
領域が形成され、前記浮遊ゲートの第2の多結晶シリコ
ン層が前記第2のゲート絶縁膜を覆うと共に絶縁膜を介
して前記選択ゲート上の少くとも一部の領域上まで延在
していることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - (2)一導電型半導体基板上に絶縁分離用フィールド絶
縁膜を形成する工程と、前記半導体基板上の活性領域に
第1のゲート絶縁膜を形成したのち該第1のゲート絶縁
膜及び前記フィールド絶縁膜上に第1の多結晶シリコン
層及び第1の絶縁膜層を逐次成長させパターニングして
浮遊ゲート用の第1の多結晶シリコン層及び選択ゲート
を形成する工程と、前記第1の多結晶シリコン層及び選
択ゲートに自己整合的にメモリ用トランジスタのドレイ
ン・ソース領域及び選択用トランジスタのドレイン領域
を形成する工程と、全面に第2の絶縁膜層を成長させた
のち異方性エッチング法でエッチングすることにより前
記の第1の多結晶シリコン層側壁及び前記選択ゲート側
壁に第2の絶縁膜を残す工程と、側壁に第2の絶縁膜が
形成された前記第1の多結晶シリコン層と選択ゲート間
の前記メモリ用トランジスタのドレイン領域上に自己整
合的に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第1
の多結晶シリコン層上の前記第1の絶縁膜に接続孔を開
孔する工程と、全面に多結晶シリコン層を成長させてパ
ターニングし、前記接続孔で前記第1の多結晶シリコン
層と接続し、前記第2のゲート絶縁膜をおおいかつ前記
第1の絶縁膜を介して前記選択ゲートの少くとも一部の
領域上に延在する浮遊ゲート用の第2の多結晶シリコン
層を形成する工程と、前記第2の多結晶シリコン層上に
第3のゲート絶縁膜を介して制御ゲートを形する工程と
を含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61290860A JPH0640586B2 (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61290860A JPH0640586B2 (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63142869A true JPS63142869A (ja) | 1988-06-15 |
| JPH0640586B2 JPH0640586B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=17761429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61290860A Expired - Lifetime JPH0640586B2 (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0640586B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5049516A (en) * | 1987-12-02 | 1991-09-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing semiconductor memory device |
| US5100818A (en) * | 1988-08-26 | 1992-03-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Non-volatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
| JPH08153811A (ja) * | 1994-11-29 | 1996-06-11 | Nec Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
| US6917071B2 (en) | 1999-12-10 | 2005-07-12 | Nec Corporation | Semiconductor device, nonvolatile semiconductor storage apparatus using the device, and manufacture method of the device |
| US10644292B2 (en) | 2015-07-24 | 2020-05-05 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Battery wiring module |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61228672A (ja) * | 1985-04-02 | 1986-10-11 | Nec Corp | 絶縁ゲ−ト型不揮発性半導体メモリ及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-12-05 JP JP61290860A patent/JPH0640586B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61228672A (ja) * | 1985-04-02 | 1986-10-11 | Nec Corp | 絶縁ゲ−ト型不揮発性半導体メモリ及びその製造方法 |
Cited By (5)
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| US5100818A (en) * | 1988-08-26 | 1992-03-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Non-volatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
| JPH08153811A (ja) * | 1994-11-29 | 1996-06-11 | Nec Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
| US6917071B2 (en) | 1999-12-10 | 2005-07-12 | Nec Corporation | Semiconductor device, nonvolatile semiconductor storage apparatus using the device, and manufacture method of the device |
| US10644292B2 (en) | 2015-07-24 | 2020-05-05 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Battery wiring module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0640586B2 (ja) | 1994-05-25 |
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