DE19621753A1 - Verfahren zur Bildung eines Übergangs bei einer EEPROM Flashzelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Übergangs (sog. Junction) bei einer EEPROM Flashzelle, insbesondere ein Verfahren zur Bildung eines Übergangs mit einer DDD-Struktur (Doppel-Diffusions-Drain) bei einer EEPROM Flashzelle der Spaltgatebauweise mit einer Kanallänge im Submikrometerbereich. Die Erfindung betrifft weiter eine diesbezügliche EEPROM Flashzelle.

Ein Verfahren zur Bildung eines DDD-Übergangs wird nachfolgend anhand Fig. 1A bis Fig. 1C erläutert.

Fig. 1A bis Fig. 1C sind geschnittene Ansichten eines Bauelements, anhand dem ein Verfahren zur Bildung eines Übergangs bei einer herkömmlichen EEPROM Flashzelle erläutert wird.

Fig. 1A zeigt in geschnittener Ansicht das Bauelement. Danach ist ein Tunneloxidfilm 2 auf einem Siliziumsubstrat 1 vorgesehen, und darüber sind nacheinander in geschichteter Anordnung ein Floatinggate 3, ein dielektrischer Film 4, ein Steuergate 5 und ein Oxidfilm 6 ausgebildet. Weiterhin ist ein erstes Photolackmuster 7, das durch eine lithographische Behandlung unter Verwendung einer Source/Drain Fremdionen- Implantierungsmaske gebildet wird, vorgesehen. Anschließend wird ein erstes Fremdionengebiet 8A mittels einer Source/Drain Fremdionen-Implantierungsbehandlung geschaffen.

Fig. 1B zeigt in geschnittener Ansicht das Bauelement, bei dem, nachdem das erste Fotolackmuster 7 entfernt wurde, das erste Fremdionengebiet 8A mittels einer Ausheilungsbehandlung vergrößert worden ist.

Fig. 1C zeigt in geschnittener Ansicht das Bauelement, bei dem nach der Bildung eines zweiten, mit dem ersten Fotolackmuster 7 übereinstimmenden Fotolackmusters 9 im Wege einer lithographischen Behandlung unter Verwendung einer Source/Drain Fremdionen-Implantierungsmaske durch eine Fremdionen-Implantierungsbehandlung ein zweites, im ersten Fremdionengebiet 8A vollständig eingeschlossenes Fremdionengebiet 8B gebildet ist. Im Ergebnis wird ein das erste und zweite Fremdionengebiet umfassender Übergang 8 mit einer DDD-Struktur erhalten.

Das Problem bei dem oben geschilderten Verfahren liegt darin, daß seine Durchführung zwei aufeinanderfolgende Maskenbehandlungen erfordert. Zudem gibt es Schwierigkeiten bei der Ausheilungsbehandlung. Schließlich stellen sich zwar beim Betreiben der Zelle keine Probleme ein, wenn der Übergang mit DDD-Struktur als Drain für die Zelle verwendet wird, wird jedoch der Übergang als Source für die Zelle verwendet, so wird zum einen die Schwellenspannung der Zelle herabgesetzt und zum anderen treten Durchschlagerscheinungen auf.

Ziel der Erfindung ist es, bei einer EEPROM Flashzelle ein Verfahren zur Bildung eines Übergangs zu schaffen, bei dem eine abgewandelte DDD-Übergangsstruktur ohne die Verwendung einer Source/Drain Fremdionen-Implantierungsmaske und einer Ausheilungsbehandlung vorgesehen wird, was Herstellungsschritte einspart und es ermöglicht, eine bei Spaltgates übliche Kanallänge in der Zelle beizubehalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bildung eines Übergangs in einer EEPROM Flashzelle, welches das genannte Ziel löst, ist gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Bildung eines Tunneloxidfilms auf einem Siliziumsubstrat, Bildung einer Stapelgatestruktur, indem nacheinander ein Floatinggate, ein dielektrischer Film, ein Steuergate und ein Oxidfilm auf dem Film gebildet werden; Bildung eines dünnen Nitridfilms auf der entstandenen Struktur einschließlich der Stapelgatestruktur; Bildung eines ersten Fremdionengebiets im Siliziumsubstrat mittels einer Schrägwinkel-Fremdionen- Implantierungsbehandlung bei einer Energie von über 100 KeV; Bildung einer Oxidsperrschicht an den Seitenwänden der Stapelgatestruktur; und Bildung eines im ersten Fremdionengebiet eingeschlossenen zweiten Fremdionengebiets unter Anwendung einer Schrägwinkel-Fremdionen-Implantierungs­ behandlung bei einer Energie von unter 100 KeV, wodurch eine modifizierte DDD-Übergangsstruktur zustandekommt. Die DDD- Struktur wird an der Seite der Stapelgatestruktur gebildet, auf der ein Floatinggate und ein Steuergate übereinander angeordnet sind, während eine Nicht-DDD-Struktur auf der Seite des Spaltgate gebildet wird, wobei die Länge des Spaltgate durch die Höhe der Stapelgatestruktur und den schrägen Auftreffwinkel bei der Fremdionen-Implantierung bestimmt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1A bis Fig. 1C geschnittene Ansichten eines Bau­ elements zur Erläuterung eines Verfahrens zur Bildung eines Übergangs bei einer herkömmlichen EEPROM Flashzelle.

Fig. 2A bis Fig. 2C geschnittene Ansichten eines Bau­ elements zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bildung eines Übergangs bei einer EEPROM Flashzelle.

In der Zeichnung beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile.

Fig. 2A bis Fig. 2C sind geschnittene Ansichten eines Bauelements zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bildung eines Übergangs bei einer EEPROM Flashzelle.

Fig. 2A zeigt eine geschnittene Ansicht des Bauelements, wobei ein Tunneloxidfilm 12 auf einem Siliziumsubstrat 11 ausgebildet ist, worüber eine Stapelgatestruktur vorgesehen ist, bei der nacheinander ein Floatinggate 13, ein dielektrischer Film 14, ein Steuergate 15 und ein Oxidfilm 16 laminiert ist. Daran anschließend wird ein dünner Nitridfilm 21 auf der erhaltenen Stapelgatestruktur unter Einschluß des Siliziumsubstrats 11 der Stapelgatestruktur gebildet.

Fig. 2B zeigt eine geschnittene Ansicht des Bauelements, wobei ein erstes Fremdionengebiet 18A in dem Siliziumsubstrat durch eine Schrägwinkel-Implantierungsbehandlung mit Fremdionen bei einer Energie von 100 bis 160 KeV gebildet wurde, usw. ohne Verwendung einer Source/Drain Fremdionen- Implantierungsmaske.

Der Nitridfilm 21 in Fig. 2A und Fig. 2B kann jeweils vor oder nach der Schrägwinkel-Implantierungsbehandlung mit Fremdionen gebildet werden.

Fig. 2C zeigt eine geschnittene Ansicht des Bauelements, wobei nach Ausbildung eines Oxidtrennfilms 22 an den Seitenwänden der Stapelgatestruktur ein im ersten Fremdionengebiet 18A eingeschlossenes zweites Fremd­ ionengebiet 18B innerhalb des Siliziumsubstrats durch eine Schrägwinkel-Implantierungsbehandlung mit Fremdionen bei einer Energie von 40 bis 100 KeV zur Ausbildung gelangt ist. Im Ergebnis bildet sich ein modifizierter Übergang 18, bestehend aus dem ersten und zweiten Fremdionengebiet 18A und 18B.

Anschließend wird eine EEPROM Flashzelle der Spaltgatebauweise durch die erhaltene Spaltgatebildung hergestellt nach Entfernung des Oxidtrennfilms 22 und Nitridfilms 21.

Der erfindungsgemäße Aufbau des modifizierten DDD-Übergangs 18, wie er in Fig. 2C gezeigt ist, unterscheidet sich von demjenigen eines herkömmlichen DDD-Übergangs, wie ihn Fig. 1C zeigt. Der die Stapelgatestruktur überlappende Bereich des modifizierten Übergangs 18 weist eine DDD-Struktur auf, während der andere, die Stapelgatestruktur nicht überlappende Bereich des modifizierten Übergangs 18 keine DDD-Struktur aufweist. Demzufolge können, bei Verwendung des erfindungsgemäßen modifizierten Übergangs 18 als Drain der Zelle, die Eigenschaften der Zelle verbessert werden wie bei dem herkömmlichen Übergang 8. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen modifizierten Übergangs 18 als Source des Spaltgate ist der Übergang geeignet, eine Verkürzung der Kanallänge, die Verminderung der Schwellenspannung sowie das Auftreten von Durchschlagserscheinungen zu verhindern, weil der letztgenannte Bereich keine DDD-Struktur aufweist.

Wie erwähnt, werden erste und zweite Fremdionengebiete mittels einer Schrägwinkel-Fremdionen-Implantierungs­ behandlung geschaffen. Dabei wird jedoch bei der Ausbildung des ersten Fremdionengebiets ein hohes Energieniveau verwendet, während bei der Ausbildung des zweiten Fremdionen­ gebiets ein niedriges Energieniveau verwendet wird.

Demzufolge ermöglicht die Erfindung die Einsparung von Maskenbehandlungen zur Ausbildung einer DDD-Struktur mit erstem und zweitem Fremdionengebiet und einer Ausheilungs­ behandlung zur Diffundierung des ersten Fremdionengebiets; darüber hinaus ermöglicht die Erfindung die Verbesserung der Spaltgateeigenschaft und eine Verringerung der Zellgröße.

Die vorausgehende Beschreibung ist, indem darin mit einem gewissen Maß von Ausführlichkeit auf eine bevorzugte Ausführungsform Bezug genommen wurde, lediglich als beispielhaft für das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip zu verstehen. Es versteht sich daher, daß die Erfindung nicht auf die hier vorgestellte bevorzugte Ausführungsform beschränkt ist, sondern Abwandlungen, die sich dem Fachmann anhand der gegebenen Lehre anbieten, einbezogen sind.

Claims (7)

1. Verfahren zur Bildung eines Übergangs bei einer EEPROM Flashzelle, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bildung eines Tunneloxidfilms auf einem Silizium­ substrat;
Bildung einer Stapelgatestruktur, bei der ein Floatinggate, ein dielektrischer Film, ein Steuergate und ein Oxidfilm nacheinander vorgesehen werden;
Bildung eines dünnen Nitridfilms auf der erhaltenen Struktur einschließlich der Stapelgatestruktur;
Bildung eines ersten Fremdionengebiets im Silizium­ substrat mittels einer Schrägwinkel-Fremdionen-Implan­ tierungsbehandlung;
Bildung eines Oxidtrennfilms an den Seitenwänden der Stapelgatestruktur; und
Bildung eines im ersten Fremdionengebiet enthaltenen zweiten Fremdionengebiets mittels einer Schrägwinkel- Fremdionen- Implantierungsbehandlung, wodurch ein Übergangsgebiet m Siliziumsubstrat gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Stapelgatestruktur überlappender Bereich des Übergangsgebiets als DDD-Struktur ausgebildet wird, wogegen der übrige, die Stapelgatestruktur nicht überlappende Bereich des Übergangsgebiets als Nicht-DDD-Struktur ausgebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägwinkel-Fremdionen-Implantierungsbehandlung zur Ausbildung des ersten Fremdionengebiets bei einer Energie von 100 bis 160 KeV durchgeführt wird, und die Schrägwinkel- Fremdionen-Implantierungsbehandlung zur Ausbildung des zweiten Fremdionengebiets bei einer Energie von 40 bis 100 KeV.

4. Verfahren zur Bildung eines Übergangs bei einer EEPROM Flashzelle, gekennzeichnet durch die Schritte
Bildung eines Tunneloxidfilms auf einem Silizium­ substrat;
Bildung einer Stapelgatestruktur, wobei ein Floatinggate, ein dielektrischer Film, ein Steuergate und ein Oxidfilm nacheinander vorgesehen werden;
Bildung eines ersten Fremdionengebiets im Silizium­ substrat vermittels einer Schrägwinkel-Fremdionen-Implan­ tierungsbehandlung;
Bildung eines dünnen Nitridfilms auf der erhaltenen Struktur einschließlich der Stapelgatestruktur;
Bildung eines Oxidtrennfilms an den Seitenwänden der Stapelgatestruktur; und
Bildung eines im ersten Fremdionengebiet enthaltenen zweiten Fremdionengebiets vermittels einer Schrägwinkel- Fremdionen-Implantierungsbehandlung, wodurch eine modifizierte Übergangsstruktur, bestehend aus dem ersten und zweiten Fremdionengebiet, gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Stapelgatestruktur überlappender Bereich des Übergangsgebiets als DDD-Struktur ausgebildet ist, wogegen der übrige, die Stapelgatestruktur nicht überlappende Bereich des Übergangsgebiets als Nicht-DDD-Struktur ausgebildet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägwinkel-Fremdionen-Implantierungsbehandlung zur Ausbildung des ersten Fremdionengebiets bei einer Energie von 100 bis 160 KeV durchgeführt wird, und die Schrägwinkel- Fremdionen-Implantierungsbehandlung zur Ausbildung des zweiten Fremdionengebiets bei einer Energie von 40 bis 100 KeV.

7. EEPROM Flashzelle mit einem nach einem der vorhergehenden Verfahren geschaffenen Übergang.