DE3139846A1 - Mos-eprom-zelle und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
Mos-eprom-zelle und verfahren zu deren herstellungInfo
- Publication number
- DE3139846A1 DE3139846A1 DE19813139846 DE3139846A DE3139846A1 DE 3139846 A1 DE3139846 A1 DE 3139846A1 DE 19813139846 DE19813139846 DE 19813139846 DE 3139846 A DE3139846 A DE 3139846A DE 3139846 A1 DE3139846 A1 DE 3139846A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gate electrode
- floating gate
- layer
- edges
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 57
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 31
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 24
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 10
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims 9
- 102100034409 DNA helicase B Human genes 0.000 claims 1
- 101001066825 Homo sapiens DNA helicase B Proteins 0.000 claims 1
- 210000000352 storage cell Anatomy 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 39
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 5
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 101100232929 Caenorhabditis elegans pat-4 gene Proteins 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/788—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
- H01L29/7881—Programmable transistors with only two possible levels of programmation
- H01L29/7884—Programmable transistors with only two possible levels of programmation charging by hot carrier injection
- H01L29/7885—Hot carrier injection from the channel
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/401—Multistep manufacturing processes
- H01L29/4011—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes
- H01L29/40114—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a conductor-insulator-conductor-insulator-semiconductor structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
3133846
PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBeR -*D 430O-£SSEN 1 ^-AWrfKUHRSTElN 1 · TEL.: (0201) 412687
Seite ψ " I
INTEL CORPORATION 3065 Bowers Avenue, Santa Clara, Kalifornien 95051, V.St.A.
MOS-EPROM-ZeHe und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Metalloxydhalbleiter (MOS)-elektrisch programmierbare Festwertspeicherzelle
(EPROM-Zelle) und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Festwertspeicher (ROM's) werden insbesondere in der Computerindustrie
häufig zum Speichern von Programmen, Konstanten o. dgl. verwendet. Insbesondere zu Entwicklungszwecken
sowie in den Fällen,in denen begrenzte Zahlen erforderlich sind, werden elektrisch programmierbare
Festwertspeicher (EPROMs) verwendet. EPROMs geben auch dem Benutzer die Möglichkeit, Daten in den Speicher
einzugeben, so daß die Daten nicht nur während der Herstellung des Speichers seitens des Speicherherstellers
eingegeben zu werden brauchen. Eine Gruppe dieser Speicher wird mit der MOS-Technologie hergestellt und weist
Zellen (mit schwebenden Gate-Elektroden) auf, die dadurch gelöscht werden können, daß der Speicher einer
Strahlung, beispielsweise ultraviolettem Licht ausgesetzt wird. Kommerzielle Ausführungen dieser Speicher
werden unter den Artikelnummern 2708 und 2716 zusätzlich
zu anderen Nummern vertrieben.
Bei den ursprünglichen löschbaren EPROMs mit schwebende Gate-Elektroden aufweisenden Zellen wurden p-Kanal-Bau-
Z/bu.
elemente verwendet, die durch Avalanche-Injektion aufgeladen
wurden, und ein derartiges Bauelement ist in der US-PS 3 660 819 beschrieben. Um eine auf schwebendem
Potential befindliche Gate-Elektrode dieser Bauelemente aufzuladen, wird eine relativ hohe Programmier
spannung benötigt, um einen Avalanche-Durchbruch an einem Übergang herbeizuführen und eine Quelle von
Elektronen hoher Energie zu schaffen, welche auf die' schwebende Gate-Elektrode injiziert werden»
Als die Entwicklung zu dichteren und schnelleren Strukturen führte, wurden n-Kanal-MOS-EPROM -Zellen anstelle
der p-Kanal-Zellen verwendet. Ein solches Bauelement
ist in der US-PS 3 996 657 beschrieben» Neben der Umkehr der Leitungstypen der verschiedenen Zonen verwenden
diese n-Kanal-Bauelemente üblicherweise zwei Gate-Elektroden, und zwar die übliche, auf schwebendem
Potential befindliche Gate-Elektrode und eine zusätzliche Gate-Elektrode, die über der schwebenden Gate-Elektrode
angeordnet ist und als Steuergate dient» Dieses Steuergate dient zur Aufladung der auf schwebendem
Potential befindlichen Gate-Elektrode/zur Baueiementenansteuerung.
Normalerweise wird Ladung in die schwebende Gate-Elektrode von der Kanalzone aus anstatt
von der Source- oder Drain-Zone — wie im Falle der früheren p-Kanal-Bauelemente—injisierto Diesen Vorgang bezeichnet
man manchmal als Kanalinjektion - im Gegensatz zu der früheren Avalanche-Injektion., Verbesserte Ausführungen
dieser n-Kanal-Speicherzellen mit schwebenden
Gate-Elektroden sind in den US-PS"η 4 142 926 und
4 114 255 beschrieben»
In typischer Ausführung benötigen diese bekannten n-Kanal-EPROM-Zellen
zum Programmieren 25 Volt» Diese Spannung ist etwas höher als die Spannung, die bei
Benutzung der integrierten Schaltung normalerweise zur
Verfügung steht. Wegen dieser höheren Programmierspannung wird das Programmieren dieser herkömmlichen Zellen problematisch.
Es ist außerdem schwieriger, diese höheren Spannungen im Speicher zu verarbeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine EPROM-ZeIIe
mit schwebender Gate-Elektrode zur Verfugung zu stellen, die gegenüber den herkömmlichen Zellen gleicher
Gattung mit einer deutlich niedrigeren Spannung, insbesondere mit etwa 12 Volt, programmierbar ist. Dies ist
ein wesentlicher Vorteil, da 12 Volt-Betriebsspannungen bei Verwendung integrierter Schaltungen gewöhnlich zur
Verfugung stehen. Auch kann diese niedrigere Spannung
besser auf einem Speicherchip dekodiert werden.
Ausgehend von einer MOS-EPROM -Zelle mit zwei in einem Substrat in gegenseitigem Abstand angeordneten Zonen,
die eine Kanalzone definieren, einer oberhalb der Kanalzone, von dieser isoliert angeordneten schwebenden Gate-Elektrode
und mit einem oberhalb der schwebenden Gate-Elektrode und von dieser isoliert angeordneten Steuergate
zum Programmieren der Zelle und zum Zugreifen zur Zelle, sieht die Erfindung zur Lösung der obengenannten
Aufgabe vor, daß die Isolierschicht zwischen der schwebenden Gate-Elektrode und dem Steuergate im Randbereich des
Steuergates dicker als im Zentralbereich des Steuergates ist. Auf diese Weise kann eine dünnere Isolation zwischen
der schwebenden Gate-Elektrode und dem Steuergate verwendet werden, ohne daß Ladung unkontrolliert von der
schwebenden Gate-Elektrode abgeführt (gelöscht) wird. Der dünnere Isolationsschichtbereich ermöglicht die
Programmierung der Zelle bei einem niedrigeren Potential bzw. bei niedrigerer Spannung.
Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fige 1 eine Draufsicht auf eine Speicherzelle
nach der Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht der Speicherzellen entlang der Schnittlinie 2-2 in Figo 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht durch die Speicherzelle
entlang der Schnittlinie 3=3 in Fig. 1;
Fig. 4 bis 10 veranschaulichen das Verfahren zum Herstellen der Speicherzelle gemäß den
Fig. 1 bis 3; hierin zeigen:
Fig. 4
Fig
Fig
Figo 7
Fig. 8
Figo 9
Fig» 10
eine Schnittansicht durch ein Substrat mit darüberliegenden Oxyd= und Siliziumnitridschicht en;
das Substrat gemäß Figo 4 nach dem Ätzen
der Siliziumnitridschicht und während einer Ionenimplantation;
das Substrat gemäß Fig ο 5 nach dem Auf- ·
wachsen eines Feldoxyds auf das Substrat;
das Substrat gemäß Figo 6 nach einem
Fotömaskierschritt und nach einer Ionen= implantation;
das Substrat gemäß Fig= 7 nach der Bildung
einer Polysiliziumschicht, einer Siliziumdioxydschicht
und einer Siliziumnitridschicht über dem Substrat;
das Substrat gemäß Figo 8 nach einem
Maskier- und Ätzschritt; und
das Substrat gemäß Figo 9, nachdem eine
zusätzliche Oxydschicht auf dem Substrat aufgewachsen istD
Die beschriebene elektrisch programmierbare Festwertspeicherzelle (EPROM-Zelie) wird unter Verwendung der
MOS-Technologie hergestellte In der folgenden Beschreibung
sind zahlreiche Einzelheiten, z. B0 besondere
Dotierstoffe, Dicken der Schichten usw» zur Erleichterung
des Verständnisses der Erfindung angegeben» Es ist jedoch dem Fachmann klar, daß die Erfindung auch
ohne diese besondere Einzelheiten realisiert werden kann,
Andererseits werden bekannte Strukturen und Behandlungsschritte nicht im einzelnen beschrieben, um die Erfindung
nicht mit unnötigen Einzelheiten zu belasten.
Bei der Erfindung geht es vor allem darum, eine EPROM-ZeIIe
mit schwebender Gate-Elektrode zur Verfügung zu stellen, die mit einem niedrigeren Potential bzw. einer
niedrigeren Spannung als bekannte Zellen gleicher Gattung programmiert werden kann. Wie oben gesagt, benötigen bekannte
Zellen etwa 25 Volt zum Programmieren, während die Programmierspannung bei der beschriebenen Zelle
etwa 12 Volt beträgt.
Eine Möglichkeit der Programmierung bei niedrigerem Potential besteht in der Schaffung einer stärkeren'Kopplung
zwischen dem Steuergate (Gate 16 in den Figuren 1, 2 und 3) und dem Substrat 12. Eine stärkere Kopplung
kann dadurch erzielt werden, daß dünnere Oxydschichten zwischen dem Steuergate 16 und der schwebenden Gate-Elektrode
14 und außerdem zwischen der schwebenden Gate-Elektrode und dem Substrat vorgesehen werden. Ein mit
der Verwendung einer dünneren Oxydschicht zwischen dem Steuergate und der schwebenden Gate-Elektrode verbundenes
Problem besteht darin, daß eine Zelle mit aufgeladener Gate-Elektrode während des Normalbetriebs ihre
Ladung langsam einbüßt, d. h. gelöscht wird.· Es sei beispielsweise angenommen, daß die schwebende Gate-Elektrode
14 aufgeladen ist. Wenn zwischen dem Steuergate und der schwebenden Gate-Elektrode eine dünne Oxydschicht angeordnet
ist, so wird die Ladung von der schwebenden Gate-Elektrode langsam über das Steuergate entfernt, wodurch
die in der Zelle gespeicherten Daten effektiv verlorengehen. Diese Art der Ladungsentfernung wird manchmal
als "Gleichstromlöschung" bezeichnet. Dieses Phänomen wird bei elektrisch programmierbaren und .elektrisch
löschbaren Speicherzellen (E PROM-Zellen) ausgenutzt
(US-PS'η 4 119 995 und 4 099 196)„
Während der Voruntersuchungen für die Schaffung einer EPROM-ZeIIe, die bei niedrigerem Potential bzw. bei
niedrigerer Spannung programmierbar ist, wurde erkannt, daß die Gleichstrom-Löschcharakteristiken weitgehend
von der Oxydstärke im Randbereich der schwebenden Gate-Elektrode - im Gegensatz zu dem Zentralbereich
der schwebenden Gate-Elektrode - abhängig sind« Der Grund hierfür ist noch nicht vollständig klar; es kann
sein, daß die Krümmung an den Kanten bzw. Rändern der
schwebenden Gate-Elektrode ein verstärktes elektrisches Feld hervorruft, das den Löschvorgang fördert und/oder
daß das Oxyd an den Rändern bzw« Kanten der Gate-Elektrode von schlechterer Qualität ist»
Mit der Erfindung wird eine Speicherzelle zur Verfugung gestellt, die bei einem niedrigeren Potential programmiert
werden kann, da die Oxydzonen 34 an den Rändern bzw= Kanten der schwebenden Gate-Elektrode 14 dicker als
die Oxydschicht 32 im Zentralbereich der Gate-Elektrode sind«
Im folgenden wird auf die Figuren 1 bis 3 Bezug genommen»
Die EPROM-Zelle weist, wie am besten in Figo 3 zu sehen
ist, zwei in gegenseitigem Abstand angeordnete n-leitende Source/Drain-Zonen 19 und 20 aut, die in einem p-leitendem
Substrat 12 angeordnet sindo Der zwischen diesen n-leitenden
Zonen gebildete Kanal weist eine p-leitende Zone 24 auf» Über dem Kanal ist eine vollständig in einem Oxyd
(Siliziumdioxyd) eingebettete, auf schwebendem Potential befindliche Gate-Elektrode 14 angeordnete Das Steuergate
16, das aus einer langgestreckten Polysiliziumleitung (am besten in Fig. 1 zu sehen) besteht, ist von der
schwebenden Gate-Elektrode isoliert und ermöglicht wie bei herkömmlichen Bauelementen gleicher Gattung die
Programmier- und Steuerfunktionen. Die beschriebene Zelle benötigt eine Substratzone von etwa 0,14 χ 0,14 mm.
Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, enthalten die Ränder des Kanals stark dotierte p-leitende Zonen 22.
Diese Zonen verstärken die Programmierung des Bauelements und werden allgemein in der in der US-PS
4 114 255 beschriebenen Weise hergestellt.
Wenn das Bauelement gemäß den Figuren 2 und 3 in einer Matrix hergestellt wird, wird die Drain- Zone jedes
Bauelements bzw. jeder Zelle über einen Drain-Kontakt mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten darüberliegenden
Metalleitung verbunden.·(Der Drain-Kontakt ist jedoch in Fig. 1 gezeigt.) Die Source-Zone 19 einer
Zellenmatrix ist eine langgestreckte dotierte Zone und bildet eine gemeinsame Source-Zone für mehrere EPROM-Zellen.
Die schwebende Gate-Elektrode 14 und das darüberliegende Steuergate 16 sind bezüglich ihrer Abmessung
(b) in Fig. 1 zueinander ausgerichtet und bestehen aus einer ersten und zweiten Schicht aus Polysilizium,
wie weiter unten noch genauer beschrieben werden wird. Der zur ausgerichteten Bildung dieser Gate-Elektroden
verwendete Ätzprozeß ist in der US-PS 4 142 926 beschrieben.
Im folgenden wird auf Fig. 4 Bezug genommen, die eine Anfangsstufe bei der Herstellung der beschriebenen Zelle
veranschaulicht. Ein p—leitendes monokristallines
Siliziumsubstrat 12 wird verwendet, das auf ein Dotierungsniveau von etwa 50 Ohm cm dotiert ist. Nach
den üblichen Reinigungsschritten wird eineSiliziumdioxydschicht 27 einer Stärke von etwa 375 A* auf dem
Substrat gezüchtet. Danach wird eine Siliziumnitridschicht 28 einer Stärke von etwa 1000 S über der Oxydschicht
27 gebildet.
a β β
Die Siliziumnitridschicht 28 wird mit Hilfe üblichem
fotolithografischer Methoden zur Bildung des Bauteils 28a geätzt. Danach wird das Substrat einer Ionenimplantation
unterworfen, um die Kanal-Sperrzonen 22 zu bilden. Bei dem beschriebenen Beispiel wird ein
13 —2 Borimplantat bei einer Konzentration von 1 χ 10 cm
verwendet. Das Substrat wird danach einer Hochtemperaturbehandlung bei etwa 9200C zur Bildung der Feldoxydschicht
26 (Fig. 6) unterworfen. Das Feldoxyd, hat eine Stärke von etwa 8000 S bei dem beschriebenen
Beispiel.
Es ist klar, daß bei der Bildung der Kanal-Sperrzonen
und der Feldoxydschicht 26, die oben beschrieben wurden, andere Kanal-Sperrzonen und Feldoxydschichten in anderen
Bereichen des Substrats, z» Bo in Peripherieschaltungen
gebildet werden.
Danach wird eine Fotolackschicht 29 über dem Substrat gebildet, und unter Verwendung üblicher Maskier- und
Ätzschritte wird der Fotolack über den Kanalzonen der Speicherzellen, beispielsweise über der Zone 24 in Fig»
7 entfernt.
Das Substrat wird danach, wie durch die Pfeile 40 angedeutet,
einer Ionenimplantation unterzogen, um die Dotierung in den Kanalzonen zu verstärken, wodurch die
Zone 24 gebildet wird. Bei dem beschriebenen Ausführungs-
beispiel wird Bor mit einer Konzentration von 4 χ 10 cm
implantierte Dadurch ergibt sich eine Dotierung im Kanal
17 3
auf ein Niveau von 10 /cm , wodurch der Programmierungswirkungsgrad der Zelle verstärkt wird, da die Programmierung oder die Anzahl der in das Oxyd injizierten Elektronen direkt auf die Dotierung im Kanal bezogen ist„ Dünnere Oxyde werden in der Zelle verwendet, um die erhöhten Schwellenspannungen der Zelle aufgrund höherer
auf ein Niveau von 10 /cm , wodurch der Programmierungswirkungsgrad der Zelle verstärkt wird, da die Programmierung oder die Anzahl der in das Oxyd injizierten Elektronen direkt auf die Dotierung im Kanal bezogen ist„ Dünnere Oxyde werden in der Zelle verwendet, um die erhöhten Schwellenspannungen der Zelle aufgrund höherer
AX
Dotierung zu kompensieren und eine mit den n-Kanal-MOS-Bauelementen
in den Peripherieschaltungen kompatible Schwellenspannung zu schaffen. Die sich ergebende
Zelle hat eine Schwellenspannung zwischen 5 und 6 Volt, wenn die schwebende Gate-Elektrode geladen
ist, und eine Schwellenspannung von etwa 1,5 Volt, wenn die schwebende Gate-Elektrode ungeladen
ist.
Bei dem beschriebenen Beispiel wird nach dem Implan-r
tationsschritt gemäß Fig. 7 das Oxyd oberhalb der Zone 24 entfernt und ein neues Gate-Oxyd aufgewachsen..
Die neue Gate-Oxydschicht 30 wird bei einer relativ niedrigen Temperatur (10000C) auf eine Dicke von
angenähert 250 A* gebracht. Danach wird eine PoIysiliziumschicht
21 von einer Stärke von etwa 2000 8 über dem Substrat gebildet, gefolgt von der Bildung
einer Siliziumdioxydschicht 31 einer Stärke von 400 bis 500 % und einer Siliziumnitridschicht 33.
Jetzt wird durch gewöhnliche Maskier- und Ätzschritte
entsprechend der Darstellung in Fig. 9 die Abmessung "a" (ebenfalls in Fig» I gezeigt) der schwebenden
Gate-Elektrode 14 begrenzt. Dies geschieht dadurch, daß die Siliziumnitridschicht 33 zunächst zur Bildung
des Bauteils 35 geätzt und die Oxydschicht 31 zur Bildung der Oxydschicht 32 gemäß Fig. 9 geätzt wird.
Als nächstes wird das Substrat einer Temperatur von angenähert 1000 C (HCl-Atmosphäre) ausgesetzt, um eine
Oxydschicht zu züchten. Das Siliziumnitridbauteil gemäß Fig. 9 verhindert das Wachstum von Oxyd direkt
über der Schicht 32. Dagegen wächst an den freigelegten Kanten der schwebenden Gate-Elektrode 14 und
an den Kanten der Schicht 32 ein Oxyd«, Die sich ergebende
Struktur ist in Fig.10 bei entferntem Silizium-
nitridbauteil 35 gezeigt« Die Oxydschicht 32 direkt
über dem Mittelbereich der schwebenden Gate-Elektrode 14 hat eine Stärke von etwa 400 bis 500 S. Wichtig
ist jedoch, daß die Oxydzonen 34 an den Rändern bzw. Kanten der schwebenden Gate-Elektrode 14 eine Stärke
von etwa 700 S haben. Es ist dieses dickere Oxyd an den Randbereichen der schwebenden Gate-Elektrode, welches
die Gleichstromlöschung verhindert und die Verwendung der dünneren Oxydschicht 32 (400 bis 500 R) im Mittelbereich
der schwebenden Gate-Elektrode 14 ermöglichte
Danach wird eine zweite Schicht aus Polysilizium über
dem Substrat in der in Fig. 10 gezeigten Weise gebildet, und diese zweite Schicht wird gemustert, um das in Figö
2 gezeigte Steuergate 16 zu bilden«, Die "b" Abmessung
(Figur 1) der schwebenden Gate-Elektrode wird durch das
Muster des zweiten Polysiliziumniveaus definiert Die Source/Drain-Zonen werden jetzt durch Ionenimplantation
von Arsen gebildet.
Schließlich werden übliche "Hinterenden-"Schritte zur
Fertigstellung des Bauelements verwendet, einschließlich der Bildung von Schutzschichten, Kontakten und darüberliegenden
Metallschichten.
Wegen der dünneren Gateoxydschicht 30 und der dünneren Oxydschicht 32 (Figur 2) ergibt sich eine stärkere kapazitive
Kopplung zwischen dem Steuergate 16 und dem Substrat (insbesondere in der Kanalzone der Zelle)» Diese
stärkere Kopplung ermöglicht die Programmierung bei einem niedrigeren Potential bzw« bei einer niedrigeren Spannung
im Vergleich zu herkömmlichen Bauelementen» Wegen der dickeren Oxydzonen an den Rändern bswo Kanten der schwebenden Gate-Elektrode (Oxydzonen 34) tritt ein unkontrolliertes Löschen nicht auf«, So hat beispielsweise bei herkömmlichen
Bauelementen die der Schicht 32 entsprechende Schich\
eine Stärke von angenähert 1500 8 (im Vergleich zu 400 bis 500 8 bei der beschriebenen Struktur).
Auf diese Weise ergibt sich eine EPROM-Zelle, die
ohne schädliche Nebenwirkungen bei einer niedrigeren Spannung bzw. einem niedrigeren Potential als herkömmliche
Bauelemente gleicher Gattung programmiert werden kann.
Leerseite
Claims (1)
- PATENTANWÄLTE ZENZ & HELB^R -0D 4300"ESSEN 1 -°AM"RUHRSTEIN 1 ■ TEL.: (02 01) 412ϋ j.Λ"»Seite „ X? „ τ jjtINTEL CORPORATIONnsprücheSS SS S SS — — 55 ™ SS SS ~ 22 — — SS SS S3Elektrisch programmierbare MOS=Speicherzelle mit zwei in einem Substrat mit gegenseitigem Abstand ange-= ordneten Zonen, die eine Kanalzone definieren, einer über der Kanalzone von dieser isoliert angeordneten schwebenden Gate-Elektrode und einera über der schwebenden Gate-Elektrode von dieser isoliert angeordneten Steuergate, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht zwischen der schwebenden Gate-Elektrode (14) und dem Steuergate (16) in den den Rändern der schwebenden Gate-Elektrode (14) benachbarten Bereichen(34) dicker als in dem dem Zentralbereich der schwebenden Gate-Elektrode (14) benachbarten Isolier= Schichtbereich (32) ist=2o Speicherzelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn-= zeichnet, daß die Isolierschicht aus Siliziumdioxyd besteht und im Zentralbereich (32) eine Stärke von etwa 400 bis 500 R hato3o Speicherzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumdioxydschicht in dem den Rändern bzw= Kanten der schwebenden Gate-Elektrode benachbarten Bereichen (34) eine Stärke von etwa R hat«,4o Speicherselle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden mit gegenseitigem Abstand angeordneten Zonen (19, 20) von einemanderen Leitungstyp sind als das Substrat (12), daß eine erste Isolierschicht (30) über der Kanalzone (24) angeordnet ist, daß die schwebende Gate-Elektrode (14) über der Kanalzone (24) und von dieser durch die erste Isolierschicht (30) isoliert angeordnet ist, daß über der schwebenden Gate-Elektrode (14) eine zweite Isolierschicht (32) angeordnet ist, daß das Steuergate (16) durch die zweite Isolierschicht von der schwebenden Gate-Elektrode (14) isoliert über der Kanalzone (24) angeordnet ist und daß die zweite Isolierschicht an den Rändern der schwebenden Gate-Elektrode (14) dicker als im Zentralbereich der schwebenden Gate-Elektrode ist.5. Speicherzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat p-leitend ist und die mit gegenseitigem Abstand angeordneten Zonen (19, 20) η-leitend sind.6. Speicherzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalzone (24) auf ein höheres Konzentrationsniveau mit einem p-leitenden Dotierstoff dotiert ist als das Substrat (12).7. Speicherzelle nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Isolierschichten (30, 32) Siliziumdioxydschichten sind und die Gate-Elektroden (14, 16) aus Polysilizium bestehen.8. Speicherzelle nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolierschicht (30) eine Stärke von etwa 250 S hat.9. Verfahren zur Herstellung einer MOS-EPROM-Zelle, bei dem eine Schicht aus Polysilizium von einem Substrat isoliert gebildet und zur Definition einer schwebendenGate-Elektrode für die Zelle verwendet wird, dadurchgekennzeichnet, daß eine Oxydschicht (31) vorgegebener Stärke über der Polysilisiumschicht (21) gebildet wird, daß danach eine Siliziumnitridschicht (33) über der Oxydschicht (31) gebildet wird, daß die Siliziumnitrid·=-, Oxyd- und Polysizxumschichten (21, 31, 33) zur Definition einer Abmessung (a) der schwebenden Gate-Elektrode geätzt werden und daß das Substrat schließlich einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird, um an den Randern der schwebenden Gate-Elektrode eine Oxydzone zu züchten, so daß die den Rändern der schwebenden Gate-Elektrode (14) benachbarten Bereiche (34) der Oxydschicht dicker als die dem Mittelbereich der schwebenden Gate-Elektrode benachbarte Oxydschichtzone (32) sind»10» Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oxydschicht auf eine Dicke von etwa 400 bis 500 R gebracht wirdollo Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rändern bzw» Kanten der schwebenden Gate-Elektrode (14) benachbarten Oxydbereiche auf eine Dicke von etwa 700 ä gezüchtet %ferdeno
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/196,838 US4412310A (en) | 1980-10-14 | 1980-10-14 | EPROM Cell with reduced programming voltage and method of fabrication |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3139846A1 true DE3139846A1 (de) | 1982-06-16 |
DE3139846C2 DE3139846C2 (de) | 1990-04-26 |
Family
ID=22726978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813139846 Granted DE3139846A1 (de) | 1980-10-14 | 1981-10-07 | Mos-eprom-zelle und verfahren zu deren herstellung |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4412310A (de) |
JP (1) | JPS5793578A (de) |
DE (1) | DE3139846A1 (de) |
GB (1) | GB2085226B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3316096A1 (de) * | 1983-05-03 | 1984-11-08 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von speicherzellen mit einem ein schwebendes gate aufweisenden mos-feldeffekttransistor |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57157573A (en) * | 1981-03-25 | 1982-09-29 | Fujitsu Ltd | Semiconductor non-volatile memory cell |
US4494301A (en) * | 1983-09-01 | 1985-01-22 | Rca Corporation | Method of making semiconductor device with multi-levels of polycrystalline silicon conductors |
JPS60234372A (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-21 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
DE3575813D1 (de) * | 1984-05-07 | 1990-03-08 | Toshiba Kawasaki Kk | Verfahren zum herstellen einer halbleiteranordnung mit einer gateelektrodenstapel-struktur. |
FR2600810A1 (fr) * | 1986-06-27 | 1987-12-31 | Eurotechnique Sa | Procede de programmation de donnees dans une memoire morte programmable electriquement |
KR920013709A (ko) * | 1990-12-21 | 1992-07-29 | 김광호 | 불휘발성 반도체 메모리장치 및 그 제조방법 |
US5247477A (en) * | 1991-05-31 | 1993-09-21 | Altera Corporation | Method of programming floating gate memory devices aided by potential applied to read channel |
US5198381A (en) * | 1991-09-12 | 1993-03-30 | Vlsi Technology, Inc. | Method of making an E2 PROM cell with improved tunneling properties having two implant stages |
US5541876A (en) * | 1994-06-01 | 1996-07-30 | United Microelectronics Corporation | Memory cell fabricated by floating gate structure |
US5627091A (en) * | 1994-06-01 | 1997-05-06 | United Microelectronics Corporation | Mask ROM process for making a ROM with a trench shaped channel |
JP2929944B2 (ja) * | 1994-09-09 | 1999-08-03 | 株式会社デンソー | 半導体装置の製造方法 |
US5706227A (en) * | 1995-12-07 | 1998-01-06 | Programmable Microelectronics Corporation | Double poly split gate PMOS flash memory cell |
KR100252253B1 (ko) * | 1997-01-04 | 2000-05-01 | 윤종용 | 전기 소거식 프로그램어블 롬 |
US7030038B1 (en) * | 1997-07-31 | 2006-04-18 | Texas Instruments Incorporated | Low temperature method for forming a thin, uniform oxide |
KR100846392B1 (ko) * | 2006-08-31 | 2008-07-15 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 메모리 장치 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4180826A (en) * | 1978-05-19 | 1979-12-25 | Intel Corporation | MOS double polysilicon read-only memory and cell |
US4203158A (en) * | 1978-02-24 | 1980-05-13 | Intel Corporation | Electrically programmable and erasable MOS floating gate memory device employing tunneling and method of fabricating same |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4004159A (en) * | 1973-05-18 | 1977-01-18 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electrically reprogrammable nonvolatile floating gate semi-conductor memory device and method of operation |
US4016588A (en) * | 1974-12-27 | 1977-04-05 | Nippon Electric Company, Ltd. | Non-volatile semiconductor memory device |
JPS55113359A (en) * | 1979-02-22 | 1980-09-01 | Fujitsu Ltd | Semiconductor integrated circuit device |
-
1980
- 1980-10-14 US US06/196,838 patent/US4412310A/en not_active Expired - Lifetime
-
1981
- 1981-09-07 GB GB8126961A patent/GB2085226B/en not_active Expired
- 1981-10-07 DE DE19813139846 patent/DE3139846A1/de active Granted
- 1981-10-14 JP JP56162889A patent/JPS5793578A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4203158A (en) * | 1978-02-24 | 1980-05-13 | Intel Corporation | Electrically programmable and erasable MOS floating gate memory device employing tunneling and method of fabricating same |
US4203158B1 (de) * | 1978-02-24 | 1992-09-22 | Intel Corp | |
US4180826A (en) * | 1978-05-19 | 1979-12-25 | Intel Corporation | MOS double polysilicon read-only memory and cell |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3316096A1 (de) * | 1983-05-03 | 1984-11-08 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum herstellen von speicherzellen mit einem ein schwebendes gate aufweisenden mos-feldeffekttransistor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5793578A (en) | 1982-06-10 |
US4412310A (en) | 1983-10-25 |
GB2085226A (en) | 1982-04-21 |
DE3139846C2 (de) | 1990-04-26 |
GB2085226B (en) | 1985-08-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19527682B4 (de) | Verfahren zur Herstellung einer EEPROM-Flashzelle | |
DE3033333A1 (de) | Elektrisch programmierbare halbleiterspeichervorrichtung | |
DE3782279T2 (de) | Elektrisch veraenderbare, nichtfluechtige speicheranordnung vom schwebenden gate-typ, mit geringerer tunneleffektflaeche und herstellung derselben. | |
DE69021419T2 (de) | Halbleiterspeicheranordnung mit einem ferroelektrischen Material. | |
DE69023961T2 (de) | Bit- und Block-Löschen einer elektrisch löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speicheranordnung. | |
DE19619705C2 (de) | Nichtflüchtige Halbleiterspeichervorrichtung mit einem in einem Graben angeordneten Gateelektrodenabschnitt und deren Herstellungsverfahren | |
DE19612948B4 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung mit vertiefter Kanalstruktur | |
DE112005000665B4 (de) | Ladungseinfangende Speicherzellenanordnung und Herstellungsverfahren | |
DE69312676T2 (de) | Prozess zur Herstellung von integrierten Bauelementen einschliesslich nichtvolatiler Speicher und Transistoren mit Tunneloxidschutz | |
DE3139846C2 (de) | ||
DE2547828A1 (de) | Halbleiter-speicherelement und verfahren zur herstellung desselben | |
DE3117719A1 (de) | Nichtfluechtiger eprom und eeprom mit erhoehtem wirkungsgrad | |
DE2756855A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer matrix aus speicherzellen mit hoher speicherkapazitaet | |
DE4114344A1 (de) | Herstellungsverfahren und aufbau einer nicht-fluechtigen halbleiterspeichereinrichtung mit einer speicherzellenanordnung und einem peripheren schaltkreis | |
DE2911132A1 (de) | Verfahren zur bildung einer kontaktzone zwischen schichten aus polysilizium | |
DE3029539A1 (de) | Nichtfluechtige, programmierbare integrierte halbleiterspeicherzelle | |
DE19638969C2 (de) | EEPROM mit einem Polydistanz-Floating-Gate und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE3037431A1 (de) | Verfahren zur herstellung von elektrisch programmierbaren festwertspeichern in mos-technologie | |
DE10336876A1 (de) | Speicherzelle mit Nanokristallen oder Nanodots | |
DE19526201C2 (de) | EEprom und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE3540422C2 (de) | Verfahren zum Herstellen integrierter Strukturen mit nicht-flüchtigen Speicherzellen, die selbst-ausgerichtete Siliciumschichten und dazugehörige Transistoren aufweisen | |
DE112020003656T5 (de) | Nichtflüchtige halbleiterspeichervorrichtung | |
DE68923436T2 (de) | Selektive Technik zur Bestimmung einer Unebenheit zur Verwendung beim Herstellen eines Transistors mit schwebendem Gate. | |
DE69637352T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer vertikalen nichtflüchtigen Speicherzelle | |
DE3324332A1 (de) | Verfahren zur herstellung von cmos-transistoren auf einem siliziumsubstrat |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |