JP2000049243A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JP2000049243A
JP2000049243A JP10214231A JP21423198A JP2000049243A JP 2000049243 A JP2000049243 A JP 2000049243A JP 10214231 A JP10214231 A JP 10214231A JP 21423198 A JP21423198 A JP 21423198A JP 2000049243 A JP2000049243 A JP 2000049243A
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JP
Japan
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film
gate
oxide film
gate electrode
offset
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JP10214231A
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Japanese (ja)
Inventor
Kojiro Yuzuriha
幸二郎 杠
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flash memory with a small cell array area, in which an offset region can be formed with good controllability and writing can be executed uniformly and speedily and data access is not delayed and to provide the manufacture method. SOLUTION: FG and a resist pattern 4 are set to be masks and ions are obliquely implanted. Thus, n+ regions 5 having offset regions 5a are formed. A CVD oxide film whose etching rate is fast with respect to HF fluid is used, and a sidewall film 9 is formed around FG. Then, dry oxidation is executed, and a thermal oxidation film 10 is formed. The sidewall film 9 is removed by HF fluid and the sidewall 11 of a poly-poly insulating film is formed on the sidewall of FG.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は半導体装置および
その製造方法に関し、特にEEPROM等のフラッシュ
メモリの構造およびその製造方法に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a structure of a flash memory such as an EEPROM and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、フラシュメモリと呼ばれる一括
消去型EEPROMメモリは、コントロールゲート(以
下、CGと称す)に電圧をかけ、かつドレイン,ソー
ス,ウエルにそれぞれ所望の電圧をかけることで、絶縁
膜に囲まれたポリシリコン膜からなるフローティングゲ
ート(以下、FGと称す)に電子を蓄積、又は放出する
ことでデータを記憶させる。
2. Description of the Related Art In general, a batch erasing type EEPROM memory called a flash memory applies an insulating film by applying a voltage to a control gate (hereinafter referred to as CG) and applying a desired voltage to each of a drain, a source and a well. Data is stored by accumulating or discharging electrons in a floating gate (hereinafter, referred to as FG) made of a polysilicon film surrounded by.

【0003】例えば、NOR型フラッシュメモリでは下
記の表1のような印加条件により電子の注入、抜き取
り、電子の有無の確認を行う。このそれぞれの動作を一
般にデータの書込み、消去、読み出しといわれる。書込
みはドレインからのチャネルホットエレクトロン(以
下、CHEと称す)注入により、消去はソースエッジで
のFN(Fowler-Nordheim)トンネリングによって行わ
れる。
For example, in a NOR type flash memory, electrons are injected and extracted, and the presence or absence of electrons is checked under application conditions as shown in Table 1 below. These operations are generally called data writing, erasing, and reading. Writing is performed by injection of channel hot electrons (hereinafter referred to as CHE) from the drain, and erasing is performed by FN (Fowler-Nordheim) tunneling at the source edge.

【0004】[0004]

【表1】 [Table 1]

【0005】上記表1において、VCGはCG電圧、VD
はドレイン電圧、VSはソース電圧、Vwellはウエル電
圧である。
In Table 1, V CG is a CG voltage, V D
The drain voltage, V S is the source voltage, V well is well voltage.

【0006】近年、メモリセルの微細化に伴い、CGお
よびFGからなるスタックゲート長が短くなると、ショ
ートチャネル効果が高まり、CHEの効率を高めること
が困難になってきた。これを解決するものとして、CH
Eの効率を高め、上記表1と同じ電圧配置でも単位時間
当たりの電子の注入量を多くし、書込み速度を速くする
ために、例えば、特開平7−297299号公報にはオ
フセット構造を作ることが開示されている。
In recent years, with the miniaturization of memory cells, when the length of the stack gate composed of CG and FG is reduced, the short channel effect is increased, and it has become difficult to increase the efficiency of CHE. To solve this, CH
In order to increase the efficiency of E, increase the amount of electrons injected per unit time and increase the writing speed even in the same voltage arrangement as in Table 1 above, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-297299 discloses an offset structure. Is disclosed.

【0007】また、書込み、消去共にFNトンネリング
によって行われるバーチャルグランド線構造のフラッシ
ュメモリも提示されている。この場合、一つの拡散層が
電位のかけ方によって、ドレインまたはソースのいずれ
の役割をも担うことができ、メモリセル面積を縮小する
ことができる。
A flash memory having a virtual ground line structure in which both writing and erasing are performed by FN tunneling has been proposed. In this case, one diffusion layer can serve as either a drain or a source depending on how the potential is applied, and the area of the memory cell can be reduced.

【0008】図4〜図7は従来のフラッシュメモリの製
造方法を示す工程図である。各図において、(a)は平
面図であり、(b)は平面図(a)におけるb−b´に
沿ったワード線方向の断面図、(c)は平面図(a)に
おけるc−c´に沿ったビット線方向の断面図である。
図に従って順次説明を行う。
FIGS. 4 to 7 are process diagrams showing a conventional flash memory manufacturing method. In each figure, (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view in the word line direction along bb ′ in the plan view (a), and (c) is cc in the plan view (a). FIG. 3 is a cross-sectional view in the bit line direction along the line ′.
The description will be made sequentially according to the drawings.

【0009】まず、図4に示すように、ウエルが形成さ
れたシリコン基板1上に、例えば厚さ110オングスト
ロームのトンネル酸化膜2と呼ばれる薄いシリコン酸化
膜、リンがドープされたポリシリコン膜3を順次形成
し、レジストパターン4を用いて、例えばL/S=0.
4/0.4μmでパターニングし、トンネル酸化膜2と
ポリシリコン膜3とからなるFGを形成する。また、L
はLineの略でパターニング後に残る部分、SはSp
aceの略でパターニング後に消失する部分を示してい
る。
First, as shown in FIG. 4, a thin silicon oxide film called a tunnel oxide film 2 having a thickness of, for example, 110 angstroms and a polysilicon film 3 doped with phosphorus are formed on a silicon substrate 1 in which wells are formed. The resist patterns 4 are sequentially formed and, for example, L / S = 0.
By patterning at 4 / 0.4 μm, FG composed of tunnel oxide film 2 and polysilicon film 3 is formed. Also, L
Is an abbreviation of Line, a portion remaining after patterning, and S is Sp
ace indicates a portion that disappears after patterning.

【0010】その後、レジストパターン4を残存させた
状態で、例えば、ヒ素イオンなどをシリコン基板1垂直
面に対して7°の角度で斜めにイオン注入することによ
って、例えばFGの一方の片側において、0.1μm程
度オフセットされ、もう一方の片側では0.1μm程度
オーバーラップした拡散層であるn+領域5を形成す
る。
Thereafter, while the resist pattern 4 is left, for example, arsenic ions or the like are obliquely ion-implanted at an angle of 7 ° with respect to the vertical surface of the silicon substrate 1 so that, for example, on one side of the FG, An n + region 5 which is a diffusion layer which is offset by about 0.1 μm and overlaps on the other side by about 0.1 μm is formed.

【0011】次に、図5に示すように、レジストパター
ン4を除去した後、全面にCVD法により形成されたシ
リコン酸化膜6をデポし、ポリシリコン膜3が露出する
まで全面エッチングを行いシリコン酸化膜6をFG間に
埋め込むことによって各セルの分離を行う。
Next, as shown in FIG. 5, after removing the resist pattern 4, a silicon oxide film 6 formed on the entire surface by CVD is deposited, and the entire surface is etched until the polysilicon film 3 is exposed. Each cell is separated by embedding the oxide film 6 between the FGs.

【0012】次に、図6に示すように、全面にシリコン
酸化膜とシリコン窒化膜とからなるポリ−ポリ絶縁膜7
を形成し、WSi/polySi=1000/1000
オングストロームからなる膜8を成膜する。その後、レ
ジストを塗布し、フォトリソグラフィーを施すことによ
ってL/S=0.3/0.3μmにレジストパターン4
aを形成する。
Next, as shown in FIG. 6, a poly-poly insulating film 7 made of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed on the entire surface.
And WSi / polySi = 1000/1000
A film 8 of Angstrom is formed. After that, a resist is applied and photolithography is performed to make the resist pattern 4 to L / S = 0.3 / 0.3 μm.
a is formed.

【0013】その後、図7に示すように、レジストパタ
ーン4aをマスクとしてエッチングを施し、メモリセル
を完成する。このとき、完成したメモリセルのFG
(2)が書込み、消去、読み出しを行う際の電圧の印加
条件を下記の表2に示す。表2はいずれもトンネル酸化
膜2へ高電圧をかけることによって、FNトンネリング
により電子の注入、引き抜きを行う。また、n+領域5
であるn+(1)はFG(1)に対してはソースとして
働き、FG(2)に対してはドレインとして働く。
Thereafter, as shown in FIG. 7, etching is performed using the resist pattern 4a as a mask to complete a memory cell. At this time, the FG of the completed memory cell
Table 2 below shows voltage application conditions when (2) performs writing, erasing, and reading. In Table 2, electrons are injected and extracted by FN tunneling by applying a high voltage to the tunnel oxide film 2. Also, n + region 5
N + (1) acts as a source for FG (1) and acts as a drain for FG (2).

【0014】[0014]

【表2】 [Table 2]

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】従来のフラッシュメモ
リの製造方法は以上のようであり、微細なメモリセルに
おいて、オフセット領域がイオン注入だけで形成されて
いるので、注入機械による角度のバラツキや、イオン注
入時のマスクであるレジストやFGの膜厚のバラツキに
よって、オフセット領域をどのメモリセルにおいても均
一に形成することができないという問題点があった。
The conventional method of manufacturing a flash memory is as described above. In a fine memory cell, since the offset region is formed only by ion implantation, the variation in the angle due to the implantation machine, There has been a problem that an offset region cannot be formed uniformly in any memory cell due to variations in the thickness of a resist or FG used as a mask during ion implantation.

【0016】更に、オフセット量が大きすぎると、デー
タの読みだしの際に流れる電流が小さくなり読み出しが
遅くなる。すなわち、データアクセスが遅くなるという
問題点もあった。
Further, if the offset amount is too large, the current flowing at the time of reading data becomes small, and reading becomes slow. That is, there is a problem that data access is slow.

【0017】また、ポリ−ポリ膜がFG上にしかないた
め、CG−FG間容量/FG−基板間容量(=カップリ
ング)が小さくなり、FG−n+領域またはFG−基板
間にかかる電圧が小さく、FNトンネル電流が小さくな
ってしまい、書込みおよび消去が遅くなるという問題点
があった。
Further, since the poly-poly film is only on the FG, the capacitance between the CG and the FG / the capacitance between the FG and the substrate (= coupling) is reduced, and the voltage applied between the FG-n + region or the FG and the substrate is reduced. As a result, the FN tunnel current is small, and there is a problem that writing and erasing are slow.

【0018】この発明は上記のような問題点を解消する
ために成されたもので、オフセット領域を制御良く形成
することができ、書込みが均一に速くでき、データアク
セスが遅延する事なく、セルアレイ面積の小さいフラッ
シュメモリおよびその製造方法を提供することを目的と
している。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. An offset area can be formed with good control, writing can be performed uniformly and quickly, and data access can be performed without delay. It is an object of the present invention to provide a flash memory having a small area and a manufacturing method thereof.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1にか
かる半導体装置は、拡散層上に厚い酸化膜、オフセット
部上に薄い酸化膜を備え、上記薄い酸化膜上のフローテ
ィングゲート側壁部には絶縁膜を備え、上記薄い酸化膜
上のその他の部分にはコントロールゲートとなる導電膜
を備え、上記コントロールゲートに電位を与えることに
よって、上記薄い酸化膜上の導電膜下部が第1のチャネ
ル層に、上記フローティングゲート側壁部の絶縁膜下部
がチャネル層としても上記拡散層としても機能しないオ
フセット領域に、ゲート電極下部が第2のチャネル層に
なるようにしたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a thick oxide film on a diffusion layer and a thin oxide film on an offset portion. Is provided with an insulating film, and the other portion on the thin oxide film is provided with a conductive film serving as a control gate. When a potential is applied to the control gate, the lower portion of the conductive film on the thin oxide film becomes a first channel. In the layer, the lower portion of the insulating film on the side wall of the floating gate does not function as the channel layer or the diffusion layer, and the lower portion of the gate electrode serves as the second channel layer.

【0020】この発明の請求項2にかかる半導体装置の
製造方法は、オフセット部内にチャネル層を形成するこ
とにより、上記オフセット部の上記チャネル層としても
拡散層としても機能しない領域を制御するようにしたも
のである。
According to a second aspect of the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor device, a channel layer is formed in an offset portion to control a region of the offset portion that does not function as the channel layer or the diffusion layer. It was done.

【0021】この発明の請求項3にかかる半導体装置の
製造方法は、オフセット部内にチャネル層を形成する工
程が、フローティングゲートに重複するオーバーラップ
部と離反する上記オフセット部とを有する拡散層を形成
する工程の後に、上記フローティングゲート側壁に、H
F液に対してエッチレートの速い膜の第1のサイドウォ
ールを形成する工程と、上記フローティングゲート間
に、ドライ酸化することによりセル分離のための熱酸化
膜を形成する工程と、上記第1のサイドウォールをHF
液により除去する工程と、上記フローティングゲート側
壁に、シリコン酸化膜とシリコンと窒化膜との2層から
なるポリ−ポリ絶縁膜の第2のサイドウォールを形成す
る工程と、を備えるようにしたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the step of forming the channel layer in the offset portion includes forming the diffusion layer having the overlap portion overlapping the floating gate and the offset portion separated from the floating gate. After the step of forming, H
A step of forming a first sidewall of a film having a high etch rate with respect to the F solution, a step of forming a thermal oxide film for cell isolation by dry oxidation between the floating gates, HF sidewall
Removing with a liquid; and forming a second sidewall of a poly-poly insulating film composed of two layers of a silicon oxide film, silicon and a nitride film on the floating gate side wall. It is.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1〜図3はこの
発明のフラッシュメモリの製造方法を示す工程図であ
る。各図において、(a)は平面図であり、(b)は平
面図(a)におけるb−b´に沿ったワード線方向の断
面図、(c)は平面図(a)におけるc−c´に沿った
ビット線方向の断面図である。図に従って順次説明を行
う。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 1 to 3 are process diagrams showing a method for manufacturing a flash memory according to the present invention. In each figure, (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view in the word line direction along bb ′ in the plan view (a), and (c) is cc in the plan view (a). FIG. 3 is a cross-sectional view in the bit line direction along the line ′. The description will be made sequentially according to the drawings.

【0023】まず、図1に示すように、ウエルの形成さ
れたシリコン基板1上に、例えば厚さ110オングスト
ロームのトンネル酸化膜2と呼ばれる薄いシリコン酸化
膜、リン濃度1E20cm-3にドープされたポリシリコ
ン膜3、シリコン酸化膜7a、シリコン窒化膜7bを順
次形成する。このとき、シリコン酸化膜7aとシリコン
窒化膜7bとの合計膜厚は、後にFGの側壁に形成され
るポリ−ポリ絶縁膜7の膜厚と同じになるように、仕上
り膜厚に応じてエッチングによる膜減り分のマージンを
考慮して形成する。
First, as shown in FIG. 1, a thin silicon oxide film called a tunnel oxide film 2 having a thickness of, for example, 110 angstroms and a polysilicon doped at a phosphorus concentration of 1E20 cm -3 are formed on a silicon substrate 1 having wells formed thereon. A silicon film 3, a silicon oxide film 7a, and a silicon nitride film 7b are sequentially formed. At this time, etching is performed according to the finished film thickness so that the total film thickness of the silicon oxide film 7a and the silicon nitride film 7b becomes the same as the film thickness of the poly-poly insulating film 7 formed on the sidewall of the FG later. It is formed in consideration of the margin for the film reduction due to the above.

【0024】その後、レジストパターン4を用いて、例
えばL/S=0.4/0.4μmでパターニングし、ト
ンネル酸化膜2とポリシリコン膜3とからなるFGを形
成する。ここで、LはLineの略でパターニング後に
残る部分、SはSpaceの略でパターニング後に消失
する部分を示している。
Thereafter, using the resist pattern 4, patterning is performed, for example, at L / S = 0.4 / 0.4 μm to form an FG composed of the tunnel oxide film 2 and the polysilicon film 3. Here, L is an abbreviation of Line, a portion remaining after patterning, and S is an abbreviation of Space, a portion that disappears after patterning.

【0025】さらに、レジストパターン4をマスクとし
て、ヒ素イオンなどを濃度3E15cm-2程度で、斜め
にイオン注入することによって、例えばFGの一方の片
側にオフセット領域5aを持ち、もう一方の片側ではオ
ーバーラップ領域5bを持つn+領域5を形成する。こ
のとき、オフセット領域5aは注入機械による角度のバ
ラツキや、イオン注入時のマスクであるレジストやFG
の膜厚のバラツキを考慮して、設計値の寸法に対してマ
ージンを取って大きく形成する。
Further, by using the resist pattern 4 as a mask and implanting arsenic ions or the like obliquely at a concentration of about 3E15 cm −2 , for example, one side of the FG has an offset region 5 a and the other side has An n + region 5 having a wrap region 5b is formed. At this time, the offset region 5a may have a variation in angle due to the implantation machine, a resist or FG as a mask at the time of ion implantation.
In consideration of the variation in the film thickness, a large value is formed with a margin for the dimension of the design value.

【0026】次に、図2に示すように、レジストパター
ン4を除去した後、CVD酸化膜を例えば1000オン
グストローム程度デポした後、異方性エッチングを行う
ことによりFGの周りに幅0.1μm程度のサイドウォ
ール膜9を形成する。このとき、CVD酸化膜はNSG
膜や低圧CVD酸化膜などの、HF液に対してエッチン
グレートの速い膜を用いる。
Next, as shown in FIG. 2, after the resist pattern 4 is removed, a CVD oxide film is deposited by, for example, about 1000 angstroms, and then anisotropically etched so as to have a width of about 0.1 μm around the FG. Is formed. At this time, the CVD oxide film is NSG
A film having a high etching rate with respect to the HF solution, such as a film or a low-pressure CVD oxide film, is used.

【0027】その後、900℃で水分を含まないドライ
酸化を行い、イオン注入の有無によるシリコン酸化速度
の違いから、イオン注入されているn+領域5上には1
000〜1200オングストローム程度に厚く、オフセ
ット領域5a上には250オングストローム程度に薄
く、熱酸化膜10を形成する。このとき、FGの側壁は
サイドウォール膜9があるので酸化されない。
Thereafter, dry oxidation containing no moisture is performed at 900 ° C., and the difference in silicon oxidation rate depending on the presence or absence of ion implantation indicates that 1+
The thermal oxide film 10 is formed to be as thick as about 000 to 1200 angstroms and as thin as about 250 angstroms on the offset region 5a. At this time, the side wall of the FG is not oxidized because the side wall film 9 exists.

【0028】次に、図3に示すように、サイドウォール
膜9をHF液により除去する。このとき、サイドウォー
ル膜9はHF液に対してエッチングレートの速い膜を用
いているので、オフセット領域5a上の薄い熱酸化膜1
0が消失してしまうことはない。その後、全面にシリコ
ン酸化膜7aとシリコン窒化膜7bとからなるポリ−ポ
リ絶縁膜を例えば合計膜厚200オングストローム程度
形成した後、異方性エッチングを行いFGの側壁にポリ
−ポリ絶縁膜のサイドウォール11を形成する。
Next, as shown in FIG. 3, the side wall film 9 is removed with an HF solution. At this time, since the side wall film 9 is a film having a high etching rate with respect to the HF solution, the thin thermal oxide film 1 on the offset region 5a is formed.
0 does not disappear. Thereafter, a poly-poly insulating film composed of a silicon oxide film 7a and a silicon nitride film 7b is formed on the entire surface, for example, to a total thickness of about 200 Å, and then anisotropically etched to form a side of the poly-poly insulating film on the side wall of the FG. The wall 11 is formed.

【0029】その後、WSi/polySi=1000
/1000オングストロームからなる膜8を成膜し、L
/S=0.3/0.3μmにパターニングして、メモリ
セルを完成する。このWSi/polySi膜8はCG
として働く。
Then, WSi / polySi = 1000
/ 1000 angstroms, and a film 8 is formed.
The memory cell is completed by patterning to /S=0.3/0.3 μm. This WSi / polySi film 8 is made of CG
Work as

【0030】この様に製造されたフラッシュメモリはオ
フセット領域5aのうち、FG側壁のポリ−ポリ絶縁膜
のサイドウォール11が形成されていない部分では薄い
熱酸化膜10の上にWSi/polySi膜8が形成さ
れている構造となリ、一般的なゲート構造をとることに
なる。
In the flash memory thus manufactured, the WSi / polySi film 8 is formed on the thin thermal oxide film 10 in the portion of the offset region 5a where the side wall 11 of the poly-poly insulating film on the FG side is not formed. And a general gate structure.

【0031】従って、CGに電圧をかけたときにはオフ
セット領域5aのうちFG側壁のポリ−ポリ絶縁膜のサ
イドウォール11の下部はチャネル層でもなく拡散層で
もないオフセット領域12となり、FG側壁のポリ−ポ
リ絶縁膜のサイドウォール11が形成されていない部分
の下部にはチャネル層13が形成される。つまり、n+
領域5間は第1のチャネル層13、オフセット領域1
2、第2のチャネル層14の順に並んだ構造となる。
Therefore, when a voltage is applied to the CG, the lower part of the side wall 11 of the poly-poly insulating film on the FG side wall in the offset region 5a becomes an offset region 12 which is neither a channel layer nor a diffusion layer, and A channel layer 13 is formed below a portion of the poly insulating film where the sidewalls 11 are not formed. That is, n +
Between the regions 5, the first channel layer 13, the offset region 1
2, a structure in which the second channel layer 14 is arranged in this order.

【0032】このことより、イオン注入によって形成さ
れるオフセット領域5a長にバラツキが生じても、FG
側壁のポリ−ポリ絶縁膜のサイドウォール11厚を制御
良く形成することができるので、実際のオフセット領域
12長は制御良く形成することができ、セルによってオ
フセット領域12がバラツクことなく均一に形成するこ
とができる。
Thus, even if the length of the offset region 5a formed by ion implantation varies, the FG
Since the thickness of the side wall 11 of the poly-poly insulating film on the side wall can be formed with good control, the actual length of the offset region 12 can be formed with good control, and the offset region 12 is formed uniformly without variation depending on the cell. be able to.

【0033】図3に示すフラッシュメモリにおいてFG
(2a)へ下記の表3のように電圧を印加すると、電子
の注入をCHEで、電子の引き抜きをFNトンネリング
で行うように働く。
In the flash memory shown in FIG.
When a voltage is applied to (2a) as shown in Table 3 below, it works so that electrons are injected by CHE and electrons are extracted by FN tunneling.

【0034】[0034]

【表3】 [Table 3]

【0035】この場合、オフセット領域12を形成する
ことによりCHEの発生効率を高め、書込み速度を速く
することができるとともに、オフセット領域12長を常
に一定に形成することができるのでCHEの発生量も一
定にでき、書込み速度も設計値通りに一定に形成でき
る。更に、読みだし時にFG(2a)に対してn+(2
a)はドレインとして働き、オフセット領域5aはオフ
セット領域12と第1のチャネル層13となるので、ド
レイン抵抗が大きくなることはなく、読みだし電流が低
下することがない。すなわち、データアクセススピード
は設計値通り常に一定に形成できる。
In this case, by forming the offset region 12, the generation efficiency of CHE can be increased, the writing speed can be increased, and the length of the offset region 12 can always be made constant, so that the generation amount of CHE can be reduced. The writing speed can be made constant and the writing speed can be made constant as designed. Furthermore, at the time of reading, n + (2
a) functions as a drain, and the offset region 5a becomes the offset region 12 and the first channel layer 13. Therefore, the drain resistance does not increase and the read current does not decrease. That is, the data access speed can always be made constant as designed.

【0036】実施の形態2.上記実施の形態1では図3
に示すフラッシュメモリにおいて、電子の注入をCHE
で、電子の引き抜きをFNトンネリングで行う場合につ
いて説明を行ったが、ここでは、図3に示すフラッシュ
メモリにおいて、FG(2a)へ下記の表4のように電
位をかけることによって電子の注入および引き抜きの両
方をFNトンネリングで行う場合について説明する。
Embodiment 2 In the first embodiment, FIG.
In the flash memory shown in FIG.
In the above, a case has been described in which electron extraction is performed by FN tunneling. Here, in the flash memory shown in FIG. 3, electron injection and electron injection are performed by applying a potential to FG (2a) as shown in Table 4 below. A case in which both of the drawing and the drawing are performed by FN tunneling will be described.

【0037】[0037]

【表4】 [Table 4]

【0038】この場合、読みだし時にFG(2a)に対
してソースとして働くn+(2a)において、オフセッ
ト領域12長をFG側壁のポリ−ポリ絶縁膜のサイドウ
ォール11厚によって均一に形成することができるの
で、読みだし電流を設計値通り一定にでき、アクセスス
ピードを一定にすることができる。
In this case, the length of the offset region 12 is uniformly formed by the thickness of the side wall 11 of the poly-poly insulating film on the side wall of the FG in the n + (2a) serving as a source for the FG (2a) during reading. Therefore, the readout current can be made constant as designed and the access speed can be made constant.

【0039】また、FGの周囲をポリ−ポリ絶縁膜で囲
むことによりCG−FG間の容量を大きくすることがで
き、FNトンネル電流が大きくなる。従って、書込み、
消去を速くすることができる。
Further, by surrounding the periphery of the FG with a poly-poly insulating film, the capacitance between the CG and the FG can be increased, and the FN tunnel current increases. Therefore, writing,
Erasure can be made faster.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、拡散層
上に厚い酸化膜、オフセット部上に薄い酸化膜を備え、
上記薄い酸化膜上のフローティングゲート側壁部には絶
縁膜を備え、上記薄い酸化膜上のその他の部分にはコン
トロールゲートとなる導電膜を備え、上記コントロール
ゲートに電位を与えることによって、上記薄い酸化膜上
の導電膜下部が第1のチャネル層に、上記フローティン
グゲート側壁部の絶縁膜下部がチャネル層としても上記
拡散層としても機能しないオフセット領域に、ゲート電
極下部が第2のチャネル層になるようにしたので、オフ
セット領域を第1のチャネル層により制御することがで
き、拡散層間の抵抗が大きくなることがない。また、チ
ャネルホットエレクトロンにより書込みを行う際には、
チャネルホットエレクトロンの発生効率を高めることが
でき、書込み速度を速く、一定にすることのできるフラ
ッシュメモリを得ることができる。さらに、ソースとド
レイン間の抵抗が大きくなることがないので、読み出し
電流が低下することがなく、アクセススピードが一定
で、低下することのないフラッシュメモリを得ることが
できる。
As described above, according to the present invention, a thick oxide film is provided on a diffusion layer, and a thin oxide film is provided on an offset portion.
An insulating film is provided on a side wall portion of the floating gate on the thin oxide film, and a conductive film serving as a control gate is provided on other portions on the thin oxide film. By applying a potential to the control gate, the thin oxide film is formed. The lower part of the conductive film on the film becomes the first channel layer, the lower part of the insulating film on the side wall of the floating gate becomes an offset region which does not function as the channel layer or the diffusion layer, and the lower part of the gate electrode becomes the second channel layer. As a result, the offset region can be controlled by the first channel layer, and the resistance between the diffusion layers does not increase. When writing with channel hot electrons,
It is possible to increase the generation efficiency of channel hot electrons and obtain a flash memory capable of keeping the writing speed fast and constant. Furthermore, since the resistance between the source and the drain does not increase, a flash memory in which the read current does not decrease, the access speed is constant, and does not decrease can be obtained.

【0041】また、オフセット部内にチャネル層を形成
することにより、上記オフセット部の上記チャネル層と
しても拡散層としても機能しない領域を制御するように
したので、チャネルホットエレクトロンにより書込みを
行う際には、書込み速度を一定に形成することができ
る。また、読みだし時には、データアクセススピードを
一定に形成することができる。
Further, by forming a channel layer in the offset portion, a region of the offset portion that does not function as the channel layer or the diffusion layer is controlled. Therefore, when writing by channel hot electrons, The writing speed can be made constant. At the time of reading, the data access speed can be made constant.

【0042】また、オフセット部内にチャネル層を形成
する工程が、フローティングゲートに重複するオーバー
ラップ部と離反する上記オフセット部とを有する拡散層
を形成する工程の後に、上記フローティングゲート側壁
に、HF液に対してエッチレートの速い膜の第1のサイ
ドウォールを形成する工程と、上記フローティングゲー
ト間に、ドライ酸化することによりセル分離のための熱
酸化膜を形成する工程と、上記第1のサイドウォールを
HF液により除去する工程と、上記フローティングゲー
ト側壁に、シリコン酸化膜とシリコンと窒化膜との2層
からなるポリ−ポリ絶縁膜の第2のサイドウォールを形
成する工程と、を備えるようにしたので、ポリ−ポリ絶
縁膜の第2のサイドウォール膜厚により最初に形成した
オフセット部を所望のオフセット領域に制御することが
でき、所望のオフセット領域以外をチャネル層に形成す
ることができる。また、フローティングゲートの周囲を
ポリ−ポリ絶縁膜で囲むことにより、CG−FG間の容
量を大きくすることができ、FNトンネル電流を大きく
することができる。従って、FNトンネリングによる書
込み、消去を速くすることができる。
In the step of forming a channel layer in the offset portion, after the step of forming a diffusion layer having an overlap portion overlapping with the floating gate and the offset portion separated from the floating gate, an HF solution is formed on the side wall of the floating gate. Forming a first sidewall of a film having a high etch rate, forming a thermal oxide film for cell isolation between the floating gates by dry oxidation, and forming the first side wall between the floating gates. A step of removing the wall with an HF solution, and a step of forming, on the side wall of the floating gate, a second sidewall of a poly-poly insulating film composed of two layers of a silicon oxide film, silicon and a nitride film. Therefore, the offset portion formed first by the second sidewall film thickness of the poly-poly insulating film is located. Of can be controlled in the offset region, it is possible to form a non-desired offset region in the channel layer. Further, by surrounding the floating gate with a poly-poly insulating film, the capacitance between CG and FG can be increased, and the FN tunnel current can be increased. Therefore, writing and erasing by FN tunneling can be sped up.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明のフラッシュメモリの製造方法を示
す工程図である。
FIG. 1 is a process chart showing a method for manufacturing a flash memory according to the present invention.

【図2】 この発明のフラッシュメモリの製造方法を示
す工程図である。
FIG. 2 is a process chart showing a method for manufacturing a flash memory according to the present invention.

【図3】 この発明のフラッシュメモリの製造方法を示
す工程図である。
FIG. 3 is a process chart showing a method for manufacturing a flash memory according to the present invention.

【図4】 従来のフラッシュメモリの製造方法を示す工
程図である。
FIG. 4 is a process chart showing a conventional flash memory manufacturing method.

【図5】 従来のフラッシュメモリの製造方法を示す工
程図である。
FIG. 5 is a process diagram showing a conventional flash memory manufacturing method.

【図6】 従来のフラッシュメモリの製造方法を示す工
程図である。
FIG. 6 is a process chart showing a conventional flash memory manufacturing method.

【図7】 従来のフラッシュメモリの製造方法を示す工
程図である。
FIG. 7 is a process chart showing a conventional flash memory manufacturing method.

【符号の説明】 1 シリコン基板、3,8 ポリシリコン膜、5 n+
領域、5a,12 オフセット領域、5b オーバーラ
ップ領域、7a シリコン酸化膜、7b シリコン窒化
膜、9 CVD酸化膜のサイドウォール、10 熱酸化
膜、11 ポリ−ポリ絶縁膜のサイドウォール、13
第1のチャネル層、14 第2のチャネル層。
[Description of Signs] 1 Silicon substrate, 3,8 polysilicon film, 5 n +
Region, 5a, 12 offset region, 5b overlap region, 7a silicon oxide film, 7b silicon nitride film, 9 sidewall of CVD oxide film, 10 thermal oxide film, 11 sidewall of poly-poly insulating film, 13
First channel layer, 14 Second channel layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F001 AA25 AA43 AB03 AB09 AC02 AC06 AD12 AD15 AD21 AD41 AD61 AD62 AE02 AE03 AE08 AG02 AG10 AG21 AG32 5F083 EP02 EP24 EP27 EP54 EP65 EP77 ER02 ER05 ER09 ER14 ER16 ER22 GA01 GA09 GA22 GA30 PR03 PR12 PR21  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 5F001 AA25 AA43 AB03 AB09 AC02 AC06 AD12 AD15 AD21 AD41 AD61 AD62 AE02 AE03 AE08 AG02 AG10 AG21 AG32 5F083 EP02 EP24 EP27 EP54 EP65 EP77 ER02 ER05 ER09 ER14 ER16 ER22 GA03 PR12 PR21

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フローティングゲートとコントロールゲ
ートとからなるゲート電極と、上記ゲート電極の両側に
拡散層を備え、上記拡散層が、一方は上記ゲート電極に
重複するオーバーラップ部を有し、他方は上記ゲート電
極に離反するオフセット部を有し、上記ゲート電極に電
位を与えることによって上記拡散層間の上記ゲート電極
下部にチャネル層を形成する半導体装置において、 上記拡散層上に厚い酸化膜、上記オフセット部上に薄い
酸化膜を備え、上記薄い酸化膜上の上記フローティング
ゲート側壁部には絶縁膜を備え、上記薄い酸化膜上のそ
の他の部分には上記コントロールゲートとなる導電膜を
備え、上記コントロールゲートに電位を与えることによ
って、上記薄い酸化膜上の導電膜下部が第1のチャネル
層に、上記フローティングゲート側壁部の絶縁膜下部が
上記チャネル層としても上記拡散層としても機能しない
オフセット領域に、上記ゲート電極下部が第2のチャネ
ル層になるようにしたことを特徴とする半導体装置。
A gate electrode comprising a floating gate and a control gate; and a diffusion layer on both sides of the gate electrode. One of the diffusion layers has an overlap portion overlapping the gate electrode, and the other has an overlap portion. In a semiconductor device having an offset portion separated from the gate electrode and forming a channel layer below the gate electrode between the diffusion layers by applying a potential to the gate electrode, a thick oxide film on the diffusion layer, the offset A thin oxide film on the thin oxide film, an insulating film on the floating gate sidewall on the thin oxide film, and a conductive film serving as the control gate on the other portion on the thin oxide film. By applying a potential to the gate, the lower portion of the conductive film on the thin oxide film is connected to the first channel layer by the floating layer. The offset region does not function as the diffusion layer also insulating film under the Gugeto sidewall portions as the channel layer, a semiconductor device, characterized in that the gate electrode lower part was set to the second channel layer.
【請求項2】 フローティングゲートとコントロールゲ
ートとからなるゲート電極と、上記ゲート電極の両側に
拡散層を備え、上記拡散層が、一方は上記ゲート電極に
重複するオーバーラップ部を有し、他方は上記ゲート電
極に離反するオフセット部を有し、上記ゲート電極に電
位を与えることによって上記拡散層間の上記ゲート電極
下部にチャネル層を形成する半導体装置であって、基板
上にフローティングゲートを形成する工程と、上記フロ
ーティングゲートに重複するオーバーラップ部と離反す
るオフセット部とを有する拡散層を形成する工程と、上
記フローティングゲート上にコントロールゲートを形成
する工程と、を備えた半導体装置の製造方法において、 上記オフセット部内にチャネル層を形成することによ
り、上記オフセット部の上記チャネル層としても上記拡
散層としても機能しないオフセット領域を制御するよう
にしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A gate electrode comprising a floating gate and a control gate, and a diffusion layer on both sides of the gate electrode. One of the diffusion layers has an overlap portion overlapping the gate electrode, and the other has an overlap portion. A semiconductor device having an offset portion separated from the gate electrode and forming a channel layer below the gate electrode between the diffusion layers by applying a potential to the gate electrode, wherein a floating gate is formed on a substrate A step of forming a diffusion layer having an overlapping portion overlapping with the floating gate and an offset portion separated from the floating gate; anda step of forming a control gate on the floating gate. By forming a channel layer in the offset portion, the offset The method of manufacturing also semiconductor device is characterized in that so as to control the offset region does not function as the diffusion layer as the channel layer.
【請求項3】 オフセット部内にチャネル層を形成する
工程が、フローティングゲートに重複するオーバーラッ
プ部と離反する上記オフセット部とを有する拡散層を形
成する工程の後に、上記フローティングゲート側壁に、
HF液に対してエッチレートの速い膜の第1のサイドウ
ォールを形成する工程と、上記フローティングゲート間
に、ドライ酸化することによりセル分離のための熱酸化
膜を形成する工程と、上記第1のサイドウォールをHF
液により除去する工程と、上記フローティングゲート側
壁に、シリコン酸化膜とシリコンと窒化膜との2層から
なるポリ−ポリ絶縁膜の第2のサイドウォールを形成す
る工程と、を備えたものであることを特徴とする請求項
2記載の半導体装置の製造方法。
3. The step of forming a channel layer in the offset portion includes forming a diffusion layer having an overlap portion overlapping with the floating gate and the offset portion separated from the floating gate.
Forming a first sidewall of a film having a high etch rate with respect to an HF solution, forming a thermal oxide film for cell isolation between the floating gates by performing dry oxidation; HF sidewall
Removing by a liquid; and forming a second sidewall of a poly-poly insulating film composed of two layers of a silicon oxide film, silicon and a nitride film on the side wall of the floating gate. 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein:
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