JP2000195972A - 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法

Info

Publication number
JP2000195972A
JP2000195972A JP10371632A JP37163298A JP2000195972A JP 2000195972 A JP2000195972 A JP 2000195972A JP 10371632 A JP10371632 A JP 10371632A JP 37163298 A JP37163298 A JP 37163298A JP 2000195972 A JP2000195972 A JP 2000195972A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
floating gate
film
insulating film
memory device
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.)
Pending
Application number
JP10371632A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Nakamura
耕一 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP10371632A priority Critical patent/JP2000195972A/ja
Publication of JP2000195972A publication Critical patent/JP2000195972A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】浮遊ゲート電極の表面積をできる限り広くし
て、カップリング比を増大させ、書き込み電圧を低電圧
化した不揮発性半導体記憶装置、及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】基板と、前記基板に所定間隔をおいて形成
されたソース及びドレイン領域と、前記ソース、ドレイ
ン領域間のチャネル形成領域上に形成された第1の絶縁
膜と、前記第1の絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極
と、前記浮遊ゲート電極の上面部及び少なくとも側壁部
の一部を覆うように、前記浮遊ゲート電極上に形成され
た第2の絶縁膜と、前記浮遊ゲート電極の上面部及び少
なくとも側壁部の一部と対向するように、前記第2の絶
縁膜上に形成された制御ゲート電極を有する、不揮発性
半導体記憶装置、及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性半導体記
憶装置及び不揮発性半導体記憶装置の製造方法に関し、
特に制御ゲート電極を、浮遊ゲート電極の上面部及び少
なくとも側面部の一部と対向するように形成することに
より、カップリング比を向上せしめて書き込み電圧の低
電圧化を達成した不揮発性半導体記憶装置及びその製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電気的にデーターの書き込み及び消去が
可能な不揮発性半導体記憶装置として、半導体基板表面
の部のソース領域とドレイン領域とで挟まれた領域上
に、第1のゲート絶縁膜を介して浮遊ゲート電極を設
け、さらにその上に第2のゲート絶縁膜を介して浮遊ゲ
ート電極と容量接合する制御ゲート電極を形成した電界
効果トランジスタを有する不揮発性半導体記憶装置が知
られている。
【0003】この記憶素子に情報を書き込む場合には、
制御ゲート電極を正の高電位にして基板表面にチャネル
を形成し、ドレイン領域に正の電圧を印加する。このと
き、チャネル内を走行する電子は、チャネル上に発生し
た高電界によりエネルギーを受け、第1ゲート絶縁膜に
よるポテンシャル障壁を越えて浮遊ゲート電極に注入さ
れる。このように浮遊ゲート電極で電子が注入された状
態を書き込み状態としている。一方、書き込み情報の消
去は、F−Nトンネル電流により浮遊ゲート電極から電
子を放出することにより行っている。
【0004】ところで、この書き込み動作において、書
き込み電圧を低くすることは極めて重要である。例え
ば、電気的に書き込み動作を行い、電気的に全ビットを
一括消去するフラッシュメモリの市場においては、現在
の12V/15Vの二電源から、5V又は3Vの単一電
源化への移行に対する要求があるが、そのためには、書
き込み動作における低電圧化が必要だからである。
【0005】従来、このような低電圧書き込みを実現す
るための不揮発性半導体記憶装置としては、例えば次の
ものが知られている。
【0006】(1)特開平5−326969号公報に
は、図7(a)に示すように、半導体基板表面上の能動
領域A上の一部から一端の素子分離酸化膜304上に延
在するフローティングゲート308と、このフローティ
ングゲート308の上部から他端の素子分離酸化膜30
9上に延在するコントロールゲート312とを有する不
揮発性半導体記憶装置が記載されている。
【0007】この不揮発性半導体記憶装置は、能動領域
Cとフローティングゲート308が一部分でしか重なり
合わないようにすることにより、実効的なトンネル領域
を小さくしている。かつ、ワード線方向でフローティン
グゲート208をずらして形成することにより、メモリ
セルの大きさを変えることなくセルフカップリングレシ
オ(容量結合比)を大きくすることができるものであ
る。
【0008】(2)また、浮遊ゲート電極と制御ゲート
電極のゲート長が同じ長さの積層構造体を有する不揮発
性半導体記憶装置として、特開平8−130264号公
報には、図7(b)に示すような不揮発性半導体記憶装
置が知られている。この不揮発性半導体記憶装置は、素
子分離を行うためのシールドゲート電極410と浮遊ゲ
ート電極408との間に隙間領域409’を有し、層間
絶縁膜409を介して隙間領域409’を埋め込むよう
にして制御ゲート電極412が浮遊ゲート電極408上
に積層されてなる構造を有する。
【0009】この不揮発性半導体記憶装置は、シールド
ゲート絶縁膜407を介して形成されたシールドゲート
電極410に所定の電圧を印加することによって素子分
離を行うとともに、制御ゲート電極412の一部の領域
が浮遊ゲート電極408の下面に絶縁膜409を介して
接するように、即ち、浮遊ゲート電極と制御ゲート電極
とがオーバーラップする面積を出来るだけ大きくするこ
とによって、メモリセル面積を増加させることなく容量
結合比を大きくして、メモリセル動作時における低電圧
化及び高速化を可能とするものである。
【0010】(3)また、特開平9−1483463号
公報には、図8(a)に示すような不揮発性半導体記憶
装置の製造方法が記載されている。この不揮発性半導体
記憶装置は、半導体基板401上にセルゲート酸化膜4
03を形成した後、不純物を含まないポリシリコン層/
不純物を含むポリシリコン層を順次積層して第1のポリ
シリコン層404を形成し、さらに、該第1のポリシリ
コン層404上に、ONO酸化膜(酸化シリコン/窒化
シリコン/酸化シリコンの積層膜)406を形成し、そ
の上に第2のポリシリコン層407を形成してなる。
【0011】そして、この不揮発性半導体記憶装置をか
かる構成とすることにより、第1のポリシリコン層40
4中の不純物によるセルゲート酸化膜403へのダメー
ジを防止して、良好な膜質のボトム酸化膜を形成するこ
とが可能とするものである。
【0012】(4)更に、図8(b)に示すような不揮
発性半導体記憶装置が知られている。この不揮発性半導
体記憶装置は、N型シリコン半導体基板201内に、P
型不純物が拡散されたPウェル203を設け、素子分離
膜202により区画された領域のPウェル203の表面
付近にメモリトランジスタのしきい値電圧(Vth)調
整のためのP型不純物拡散領域204を形成し、その上
部で、ソース・ドレイン領域213間に、ゲート絶縁膜
205を介して、導電性ポリシリコンからなる浮遊ゲー
ト電極220、該浮遊ゲート電極206の上にONO膜
220と、さらにその上に導電性ポリシリコン層211
とタングステンシリサイド層212からなる制御ゲート
電極を有するNMOSトランジスタを有している。
【0013】さらに、該トランジスタは、電極側壁部に
側壁保護膜221を有し、該側壁保護膜221の下部周
辺領域には、比較的低濃度のN型不純物が拡散されたN
- 不純物拡散領域208、及び比較的高濃度のN型不純
物が拡散されたソース・ドレイン領域213を有する、
いわゆるLDD(Lightly Doped Dra
in)構造を有している。そして、前記ソース・ドレイ
ン領域213と、配線層219とは、密着メタル層21
7とタングステンからなる接続プラグにより電気的に接
続されている。
【0014】この不揮発性半導体記憶装置は、浮遊ゲー
ト電極206直下の絶縁膜を電子がFNトンネリング可
能なトンネル酸化膜205とし、FNトンネリングを利
用してシリコン基板201から浮遊ゲート電極への電子
の注入と引き抜きとが可能な構成とするものである。
【0015】そして、かかる構成とすることにより、低
電圧化及び書き込み速度の向上と、トンネル酸化膜の劣
化の防止による信頼性の向上を図るものである。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような不揮発性半導体記憶装置では、書き込み動作に
おける書き込み電圧をある程度低くすることが可能であ
るが、前述したような、現在の12V/15Vの二電源
から、5V又は3Vの単一電源化への移行に対する要求
を完全かつ十分に満たすものではない。
【0017】また、第2ゲート絶縁膜の薄膜化等により
カップリング比を大きくして、最大電界強度を向上させ
ることにより、書き込み速度を向上させる方法も考えら
れるが、プロセス的に絶縁膜の耐圧特性上の問題等、膜
質の信頼性の確保が困難である。
【0018】不揮発性半導体記憶装置において、書き込
み時の低電圧化を達成するためには、セルの改良と昇圧
効率の改良が必要である。しかし、上述したように、絶
縁膜をむやみに薄膜化できないため、セルの改良による
低電圧化には限度がある。一方、昇圧効率を上げるため
には、カップリング比を向上させることが必要である。
【0019】カップリング比は、第2の絶縁膜の静電容
量CONO /(ドレイン領域の静電容量Cd +ソース領域
の静電容量Cs +チャネル領域の静電容量Cch)の値に
比例し、CONO は、浮遊ゲート電極の表面積Sに比例す
ることが知られている。従って、浮遊ゲート電極の表面
積Sを大きくすることができれば、カップリング比を向
上させることができることになる。
【0020】そこで、本発明は、浮遊ゲート電極の表面
積をできる限り広くして、カップリング比を増大させ、
書き込み電圧を低電圧化した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を目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成すべく、
本発明は、基板と、前記基板に所定間隔をおいて形成さ
れたソース及びドレイン領域と、前記ソース−ドレイン
領域間のチャネル形成領域上に形成された第1の絶縁膜
と、前記第1の絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極
と、前記浮遊ゲート電極の上面部及び少なくとも側壁部
の一部を覆うように、前記浮遊ゲート電極上に形成され
た第2の絶縁膜と、前記浮遊ゲート電極の上面部及び少
なくとも側壁部の一部と対向するように、前記第2の絶
縁膜上に形成された制御ゲート電極を有する、不揮発性
半導体記憶装置を提供する。
【0022】前記本発明の不揮発性半導体記憶装置にお
いて、浮遊ゲート電極は、順テーパー形状を有するのが
好ましい。
【0023】前記浮遊ゲート電極は、導電性ポリシリコ
ンからなり、前記第2の絶縁膜は、酸化シリコン膜、窒
化シリコン膜及び酸化シリコン膜からなる積層構造を有
し、また、前記制御ゲート電極は、導電性ポリシリコン
層と金属シリコンサイド層からなる積層構造を有するの
がそれぞれ好ましい。
【0024】本発明の不揮発性半導体記憶装置は、第1
の導電型半導体基板と、前記第1の導電型半導体基板上
に形成された素子分離膜と、前記第1の導電型半導体基
板の素子分離膜により区画された領域に形成された第2
の導電型ウェルと、前記第2の導電型ウェルに形成され
た第1の導電型不純物拡散領域と、前記第1の導電型不
純物拡散領域上に形成された第1の絶縁膜と、前記第1
の絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極と、前記浮遊ゲ
ート電極の上面部及び少なくとも側壁部の一部を覆うよ
うに、前記浮遊ゲート電極上に形成された第2の絶縁膜
と、前記浮遊ゲート電極の上面部及び少なくとも側壁部
の一部と対向するように、前記第2の絶縁膜上に形成さ
れた制御ゲート電極を有するのがより好ましい。
【0025】また、本発明は、基板上に素子分離膜を形
成する工程と、前記基板上の前記素子分離膜で区画され
た領域に、第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の
絶縁膜上に第1の導電性膜を堆積させる工程と、前記第
1の導電性膜をエッチングして浮遊ゲート電極を形成す
る工程と、前記浮遊ゲート電極上に、前記浮遊ゲート電
極の上面部及び少なくとも側面部の一部を覆うように第
2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜上に、
第2の導電性膜を堆積させる工程と、前記第2の導電性
膜をパターニングして、前記浮遊ゲート電極の上面部及
び少なくとも側壁部の一部と対向するような形状の制御
ゲート電極を形成する工程を有する、不揮発性半導体記
憶装置の製造方法を提供する。
【0026】前記本発明の不揮発性半導体記憶装置の製
造方法において、第1の導電型とは、N型又はP型を意
味し、第2の導電型とは、前記第1の導電型とは反対の
導電型をいう。
【0027】本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方
法において、前記第1の導電性膜をエッチングして浮遊
ゲート電極を形成する工程は、前記第1の導電性膜を順
テーパー形状にエッチング加工して、浮遊ゲート電極を
加工する工程を有するのが好ましい。
【0028】また、前記第1の導電性膜を堆積させる工
程は、前記第1の絶縁膜上に第1のポリシリコンを堆積
させる工程を有するのが好ましく、前記第2の導電性膜
を堆積させる工程は、前記第2の絶縁膜上にポリシリコ
ンを堆積させる工程を有するのが好ましい。
【0029】前記第2の導電性膜を堆積させる工程は、
前記第2の絶縁膜上にポリシリコン層を堆積させる工程
と、前記ポリシリコン層上に金属シリサイド層を堆積さ
せる工程を有するのが好ましい。
【0030】また、前記第2の絶縁膜を形成する工程
は、前記浮遊ゲート電極を覆うように酸化シリコン膜を
形成する工程と、該酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜
を形成する工程と、該窒化シリコン膜上に酸化シリコン
膜を形成する工程を有するのが好ましい。
【0031】さらに、前記本発明の不揮発性半導体記憶
装置は、前記制御ゲート電極を形成した後、塩基基板の
前記制御ゲート電極周辺部の前記素子分離膜により区画
された領域に、不純物をイオン注入することにより、ソ
ース領域及びドレイン領域を形成する工程をさらに有す
るのが好ましい。また、前記基板は、好ましくは、第2
の導電型ウェルが形成された第1の導電型半導体基板で
ある。
【0032】本発明の不揮発性半導体記憶装置として
は、例えば、EPROM(Erasable Pro
grammable Read Only Memor
y)やEEPROM(Electrically−Er
asabale Programmable Read
Only Memory)等がある。
【0033】本発明の不揮発性半導体記憶装置は、複合
絶縁ゲート型電界効果トランジスタを有し、制御ゲート
電極が、浮遊ゲート電極の上面部のみならず側面部とも
対向するように形成されているのを特徴とする。
【0034】本発明の不揮発性半導体記憶装置をかかる
構成とすることにより、制御ゲート電極の表面積が従来
構造よりも浮遊ゲート電極の側面部の分だけ広げること
ができる。上述したように、カップリング比は、第2の
絶縁膜の静電容量CONO に比例し、第2の絶縁膜の静電
容量CONO は、浮遊ゲート電極と制御ゲート電極とのオ
ーバーラップ面積に比例する。従って、結果としてカッ
プリング比が向上し、電界強度が増加し、書き込み電圧
の低電圧化が達成されることになる。
【0035】また、本発明の不揮発性半導体記憶装置に
おいて、浮遊ゲート電極は、順テーパー形状(浮遊ゲー
ト電極の上面部が下面部よりも狭い台形状)に加工され
ている場合には、浮遊ゲート電極と制御ゲート電極間の
電界が、浮遊ゲート電極の肩部に集中するのを緩和する
ことができる。
【0036】さらに、第2の絶縁膜が酸化シリコン膜/
窒化シリコン膜/酸化シリコン膜の積層構造で形成され
ている場合には、絶縁耐圧に特に優れた不揮発性半導体
記憶装置を得ることができる。
【0037】さらにまた、本発明の不揮発性半導体記憶
装置において、制御ゲート電極が、第2のポリシリコン
層とポリサイド層の2層からなる積層構造で形成されて
いる場合には、制御ゲート電極に良好な導電性と耐酸化
性を付与された不揮発性半導体記憶装置となっている。
【0038】また、従来のLDD(Lightly d
oped drain)構造の形成においては側壁保護
膜を形成する工程が必要であったが、本発明の不揮発性
半導体記憶装置の製造方法によれば、側壁保護膜を形成
することなく、同様なLDD構造を実現することができ
る。
【0039】従って、本発明の不揮発性半導体記憶装置
の製造方法によれば、より少ない工程数により、書き込
み電圧が低電圧化され、かつ、信頼性の高い揮発性半導
体記憶装置を製造することができる。
【0040】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照にしながら説明する。第1実施形態 図1に示すのは、本実施形態の不揮発性半導体記憶装置
であるEPROMのメモリセル領域の構造断面図であ
る。
【0041】図1に示すEPROMは、N型シリコン半
導体基板101に、Pウェル領域103を有し、層間絶
縁膜102で分離された素子分離領域のPウェル領域1
03のチャネルストッパー層110に囲まれた領域の表
面部には、メモリトランジスタのVthを調節するため
のP型不純物拡散領域104を有し、さらに該領域10
4上には、比較的低濃度のN型不純物を含有するN-
純物拡散領域108を有し、該領域108上に、第1の
絶縁膜(第1ゲート絶縁膜ともいう。)105を介し
て、浮遊ゲート電極106、第2の絶縁膜(ONO膜)
109、第2のポリシリコン層111と金属シリサイド
層112からなる制御ゲート電極を有している。
【0042】さらに、このEPROMは、N- 不純物拡
散領域108のゲート電極直下の周辺部には、比較的高
濃度のN型不純物である砒素を含有する(ソース・ドレ
イン領域113が形成された、いわゆるLDD(Lig
htly Doped Drain)構造を有してい
る。
【0043】そして、これらの上には、層間絶縁膜11
4,115及び116が形成され、最上層に、コンタク
トプラグ118によって、ソース・ドレイン領域113
と、電気的に接続された配線層119が形成された構造
を有している。
【0044】このEPROMの浮遊ゲート電極106
は、不純物としてリン化合物を含有するポリシリコンか
らなり、順テーパー形状に加工されている。
【0045】また、制御ゲート電極のポリシリコン層1
11は、不純物としてリン化合物を含有するポリシリコ
ンから形成されており、かつ、第2の絶縁膜109を介
して、浮遊ゲート電極106の上面部及び側壁部に対向
するように形成され、制御ゲート電極の表面積は、浮遊
ゲート電極の側壁部の分だけ広げられた構造となってい
る。
【0046】このような構造とすることにより、カップ
リング比を向上させることができ、チャネル上の最大電
界強度(Em)が増加し、書き込み電圧の低電圧化が達
成されたEPROMとなっている。
【0047】また、浮遊ゲート電極106が順テーパー
形状に加工されているため、制御ゲート電極と浮遊ゲー
ト電極間の電界が浮遊ゲート電極の肩部に集中するのが
緩和されている。
【0048】第2実施形態 次に、図1に示すEPROMの製造方法を詳細に説明す
る。先ず、図2(a)に示すように、N型シリコン半導
体基板101の所定の領域に、例えばLOCOS法(L
ocal Oxidation of Silicon
法)により、素子分離膜102を膜厚10nm程度で形
成する。
【0049】次いで、図2(b)に示すように、ホウ素
等のP型不純物を、例えばイオン注入法により導入する
ことにより、Pウェル103を形成する。
【0050】その後、図2(c)に示すように、メモリ
トランジスタのVthを調整するためにボロン等のイオ
ンを、例えばイオン注入法により注入し、P型不純物拡
散領域104を形成する。
【0051】次に、図3(d)に示すように、素子分離
膜102により区画された領域上の酸化シリコン膜を選
択的にエッチング除去し、再度酸化シリコン膜(ゲート
酸化膜)105を、例えば、熱酸化法、HTO(Hig
h TemperatureChemical Dep
osited Oxidation)法等により、膜厚
3〜15nm程度で形成する。
【0052】次いで、図3(e)に示すように、浮遊ゲ
ート電極を形成する為の第1のポリシリコン層106’
を形成する。第1のポリシリコン層106’は、例え
ば、SiH4 又はSiH2 Cl2 等のシラン化合物ガス
及びPH3 ,POCl3 等のリン化合物を用いるCVD
法により、膜厚80−150nm程度で堆積させること
ができる。
【0053】続いて、図3(f)に示すように、前記第
1のポリシリコン層106’上に図示しないレジスト膜
を成膜後、レジスト膜をエッチングして、浮遊ゲート電
極形成のためのパターンを形成し、前記レジストパター
ンをマスクとして、前記第1のポリシリコン層106’
を、順テーパー形状になるようにエッチング加工するこ
とにより浮遊ゲート電極 を形成する。浮遊ゲート電極
を順テーパー形状とするのは、上述したように、浮遊ゲ
ート電極の肩部への電界集中を緩和するためである。
【0054】次に、レジスト膜を除去した後、浮遊ゲー
ト電極を覆うようにレジスト膜Aを再度成膜、エッチン
グ加工し、該レジスト膜Aをマスクに、制御ゲート電極
と自己整合的に、砒素イオンをイオン注入して、n型の
不純物拡散領域(n- 不純物拡散領域)108を形成す
る。このとき、深さ方向の電界緩和のために比較的浅い
部分には、1×1015〜5×1015/cm2 程度の高濃
度の砒素をイオン注入し、深い部分には、1×1014
3×1014/cm2 程度の比較的低濃度の砒素イオンの
2回に分けたイオン注入を行うのが好ましい。
【0055】次いで、レジスト膜Aを除去した後、図4
(h)に示すように、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜
及び酸化シリコン膜の3層からなる第2の絶縁膜109
(いわゆるONO膜)を、前記浮遊ゲート電極106を
覆って全面に形成する。酸化シリコン膜は、例えば、熱
酸化法又はHTO法により、又、窒化シリコン膜は、例
えば、SiH4 −NH3 ガスを用いるCVD法によりそ
れぞれ形成することができる。
【0056】その後、図4(i)に示すように、レジス
ト膜Bを全面に成膜した後、素子分離膜102の直下に
チャネルストッパー層を形成するために所定のエッチン
グを行い、前記レジスト膜Bをマスクにして、素子分離
膜102上に選択的なホウ素をイオン注入することによ
り、チャネルストッパー層110を形成する。チャネル
ストッパー層110は、素子分離特性を向上させるため
に形成する。
【0057】次いで、図5(j)に示すように、第2の
絶縁膜109上に、第2のポリシリコン層111及び金
属シリサイド層112を形成する。第2のポリシリコン
層111は、例えば、SiH4 又はSiH2 Cl2 等の
シラン化合物ガス及びPH3,POCl3 等のリン化合
物を用いるCVD法により、膜厚80−120nm程度
で堆積させることができる。また、金属シリサイド層1
12は、例えば、タングステン、モリブデン、白金、パ
ラジウム、チタニウム、タンタル等のリフラクトメタル
とシリコンの化合物であるポリサイドからなる層を、例
えば、CVD法により、膜厚80〜120nmで形成す
ることができる。このような導電性ポリシリコン層と金
属シリサイド層からなるポリサイド層を形成するのは、
制御ゲート電極層全体の導電性を高めるためである。
【0058】次いで、図示しない全面にレジスト膜を全
面に成膜し、該レジスト膜をエッチング加工することに
より、制御ゲート電極パターンを形成し、前記レジスト
膜をマスクとして、金属シリサイド層112及び第2の
ポリシリコン層111をエッチングした後、レジスト膜
を除去することにより、制御ゲート電極を形成する。以
上のようにして、図5(k)に示す構造を得る。
【0059】このようにして得られる制御ゲート電極
は、浮遊ゲート電極の上面部及び側壁部に対向するよう
なゲート長を有する。従って、第2の絶縁膜(ONO
膜)109の静電容量CONO が増加し、カップリング比
を向上させることができ、チャネル上の最大電界強度E
mが増加し、書き込み電圧の低電圧化を達成することが
できる。
【0060】次に、図6(l)に示すように、例えば、
熱酸化法により、図示しないキャッピング酸化膜を形成
した後、前記側制御ゲート電極直下部周辺領域に高濃度
の砒素イオンをイオン注入することにより、ソース・ド
レイン領域113を形成する。以上のようにして、制御
ゲート電極の第2のポリシリコン層と浮遊ゲート電極の
第1のポリシリコン層とのオーバーラップをLDD構造
とした複合絶縁ゲート型電界効果トランジスタを形成す
ることができる。
【0061】次いで、図6(m)に示すように、層間絶
縁膜として、例えば、平坦化改善とストレス緩和のため
に、不純物としてリン化合物を含有する酸化シリコン膜
(PSG膜)114を、例えば、PH3 −SiH4 −O
2 を用いるCVD法により形成する。さらにその上層
に、例えば、耐湿性改善のために、例えば、SiH4
NH3 等を用いる減圧CVD法により、窒化シリコン膜
115を形成し、その上層に、上層の配線層119と下
層の窒化シリコン膜115とのストレス緩和のために、
例えば、TEOS(Tetraethoxyortho
silicate)−O2 等を用いる減圧CVD法によ
り酸化シリコン膜116を成膜する。
【0062】その後は、図示しないレジスト膜を成膜し
て、コンタクトホール形成のためのパターニングを行っ
た後、該レジスト膜をマスクにエッチングを行って、ソ
ース・ドレイン領域113に達するコンタクトホールを
開口する。次いで、該コンタクトホール内壁に薄い膜厚
の窒化チタニウム等からなる密着メタル層117を、例
えばCVD法により形成し、タングステン等の導電材料
を埋め込むことにより、コンタクトプラグ118を形成
する。
【0063】最後に、全面にアルミニウム、銅等の導電
性材料を、例えばCVD法、スパッタリング法により全
面に被覆し、配線加工を施すことにより、配線層119
を形成する。以上のようにして、図1に示すEPROM
を製造することができる。
【0064】その後は、図示を省略しているが、配線層
119上にパッシベーション膜を成膜し、上層配線等を
形成することによって、所望のEPROMを製造するこ
とができる。
【0065】以上説明したように、本実施形態のEPR
OMの製造方法によれば、書き込み電圧が著しく低電圧
化されたEPROMを歩留り良く製造することができ
る。
【0066】また、何ら特別の工程無しに、制御ゲート
電極と浮遊ゲート電極間の電界が浮遊ゲート電極の肩部
に集中するのが緩和されたテーパー形状の浮遊ゲート電
極を形成することができる。
【0067】さらに、従来必要であった側壁保護膜を形
成することなく、LDD構造を形成することができるた
め、従来の製造方法に比して工程数を削減することがで
きる。
【0068】なお、本実施形態では、LDD構造のNM
OSトランジスタを有するEPROMの製造について説
明したが、浮遊ゲート電極と制御ゲート電極を有する不
揮発性半導体記憶装置であれば、本発明の主旨を逸脱し
ない範囲で、自由に設計・変更を行うことによって、本
発明を適用することができる。例えば、EEPROM等
の他の不揮発性半導体記憶装置も同様に製造することが
できる。
【0069】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の不揮発性
半導体記憶装置は、複合絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタを有し、制御ゲート電極が、浮遊ゲート電極の上面
部のみならず側面部とも対向するように形成されている
のを特徴とする。
【0070】本発明の不揮発性半導体記憶装置をかかる
構成とすることにより、制御ゲート電極の表面積が従来
構造よりも浮遊ゲート電極の側面部の分だけ広げること
ができる。上述したように、カップリング比は、第2の
絶縁膜の静電容量CONO に比例し、第2の絶縁膜の静電
容量CONO は、浮遊ゲート電極と制御ゲート電極とのオ
ーバーラップ面積に比例する。従って、結果としてカッ
プリング比が向上し、電界強度が増加し、書き込み電圧
の低電圧化が達成されることになる。
【0071】また、本発明の不揮発性半導体記憶装置に
おいて、浮遊ゲート電極は、順テーパー形状(浮遊ゲー
ト電極の上面部が下面部よりも狭い台形状)に加工され
ている場合には、浮遊ゲート電極と制御ゲート電極間の
電界が、浮遊ゲート電極の肩部に集中するのを緩和する
ことができる。従って、浮遊ゲート電極肩部への電界集
中により劣化を防止することができるので、書き込み及
び消去に対する耐性も著しく向上している不揮発性半導
体記憶装置である。
【0072】さらに、第2の絶縁膜が酸化シリコン膜/
窒化シリコン膜/酸化シリコン膜の積層構造で形成され
ている場合には、絶縁耐圧に特に優れた不揮発性半導体
記憶装置を得ることができる。
【0073】さらにまた、本発明の不揮発性半導体記憶
装置において、制御ゲート電極が、第2のポリシリコン
層とポリサイド層の2層からなる積層構造で形成されて
いる場合には、制御ゲート電極に良好な導電性と耐酸化
性を付与された不揮発性半導体記憶装置となっている。
【0074】また、従来のLDD(Lightly d
oped drain)構造の形成においては側壁保護
膜を形成する工程が必要であったが、本発明の不揮発性
半導体記憶装置の製造方法によれば、側壁保護膜を形成
することなく、同様なLDD構造を実現することができ
る。
【0075】従って、本発明の不揮発性半導体記憶装置
の製造方法によれば、より少ない工程数により、書き込
み電圧が低電圧化され、かつ、信頼性の高い揮発性半導
体記憶装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の不揮発性半導体記憶装置(E
PROM)のメモリトランジスタ部の構造断面図であ
る。
【図2】図2は、本発明の不揮発性半導体記憶装置の製
造方法における、主要工程断面図である。
【図3】図3は、本発明の不揮発性半導体記憶装置の製
造方法における、主要工程断面図である。
【図4】図4は、本発明の不揮発性半導体記憶装置の製
造方法における、主要工程断面図である。
【図5】図5は、本発明の不揮発性半導体記憶装置の製
造方法における、主要工程断面図である。
【図6】図6は、本発明の不揮発性半導体記憶装置の製
造方法における、主要工程断面図である。
【図7】図7は、従来の不揮発性半導体記憶装置のメモ
リトランジスタ部の構造断面図である。
【図8】図8は、従来の不揮発性半導体記憶装置のメモ
リトランジスタ部の構造断面図である。
【符号の説明】
101,201…N型シリコン半導体基板、102,2
02304,502…素子分離膜、103,203…P
ウェル、104,204…Vth調整のためのP型不純
物拡散層、105,205…ゲート酸化膜(第1の絶縁
膜)、106,206…第1のポリシリコン層、10
7,207…N型不純物拡散領域、108,208…N
- 不純物拡散領域、109,209309,409,5
06…第2の絶縁膜、110,210…チャネルストッ
パー層、111,211…第2のポリシリコン層、11
2,212…金属シリサイド層、113,213…ソー
ス・ドレイン領域、114,115,116,214,
215,216,319,410…層間絶縁膜、11
7,217…密着メタル層、118,218…タングス
テン、119,219…配線層、301,401…シリ
コン基板、308,408,504…浮遊ゲート電極、
312,412,507…制御ゲート電極、317…保
護酸化膜、320…P型不純物拡散層、401…P型シ
リコン半導体基板、407…シールドゲート酸化膜、4
09’… 隙間領域、410…シールドゲート電極、2
21,415…側壁保護膜、501…半導体基板、50
3…セルゲート酸化膜

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板と、 前記基板に所定間隔をおいて形成されたソース及びドレ
    イン領域と、 前記ソース、ドレイン領域間のチャネル形成領域上に形
    成された第1の絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極と、 前記浮遊ゲート電極の上面部及び少なくとも側壁部の一
    部を覆うように、前記浮遊ゲート電極上に形成された第
    2の絶縁膜と、 前記浮遊ゲート電極の上面部及び少なくとも側壁部の一
    部と対向するように、前記第2の絶縁膜上に形成された
    制御ゲート電極を有する、 不揮発性半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】前記浮遊ゲート電極は、順テーパー形状を
    有する、 請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】前記浮遊ゲート電極は、導電性ポリシリコ
    ンからなる、 請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】前記第2の絶縁膜は、酸化シリコン膜、窒
    化シリコン膜および酸化シリコン膜からなる積層構造を
    有する、 請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】前記制御ゲート電極は、導電性ポリシリコ
    ン層と金属シリコンサイド層からなる積層構造を有す
    る。請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】第1の導電型半導体基板と、 前記第1の導電型半導体基板上に形成された素子分離膜
    と、 前記第1の導電型半導体基板の素子分離膜により区画さ
    れた領域に形成された第2の導電型ウェルと、 前記第2の導電型ウェルに形成された第1の導電型不純
    物拡散領域と、 前記第1の導電型不純物拡散領域上に形成された第1の
    絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜上に形成された浮遊ゲート電極と、 前記浮遊ゲート電極の上面部及び少なくとも側壁部の一
    部を覆うように、前記浮遊ゲート電極上に形成された第
    2の絶縁膜と、 前記浮遊ゲート電極の上面部及び少なくとも側壁部の一
    部と対向するように、前記第2の絶縁膜上に形成された
    制御ゲート電極を有する、 不揮発性半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】前記浮遊ゲート電極は、順テーパー形状を
    有する、 請求項6記載の不揮発性半導体記憶装置。
  8. 【請求項8】前記浮遊ゲート電極は、導電性ポリシリコ
    ン層を有する、 請求項6記載の不揮発性半導体記憶装置。
  9. 【請求項9】前記第2の絶縁膜は、酸化シリコン膜、窒
    化シリコン膜および酸化シリコン膜からなる積層構造を
    有する、 請求項6記載の不揮発性半導体記憶装置。
  10. 【請求項10】前記制御ゲート電極は、導電性ポリシリ
    コン層と金属シリコンサイド層からなる積層構造を有す
    る。請求項6記載の不揮発性半導体記憶装置。
  11. 【請求項11】基板上に素子分離膜を形成する工程と、 前記基板上の前記素子分離膜で区画された領域に、第1
    の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上に第1の導電性膜を堆積させる工程
    と、 前記第1の導電性膜をエッチングして浮遊ゲート電極を
    形成する工程と、 前記浮遊ゲート電極上に、前記浮遊ゲート電極の上面部
    及び少なくとも側面部の一部を覆うように第2の絶縁膜
    を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜上に、第2の導電性膜を堆積させる工
    程と、 前記第2の導電性膜をパターニングして、前記浮遊ゲー
    ト電極の上面部及び少なくとも側壁部の一部と対向する
    ような形状の制御ゲート電極を形成する工程を有する、 不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
  12. 【請求項12】前記第1の導電性膜をエッチングして浮
    遊ゲート電極を形成する工程は、前記第1の導電性膜を
    順テーパー形状にエッチング加工して、浮遊ゲート電極
    を加工する工程を有する、 請求項11記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
  13. 【請求項13】前記第1の導電性膜を堆積させる工程
    は、前記第1の絶縁膜上に第1のポリシリコンを堆積さ
    せる工程を有する、 請求項11記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
  14. 【請求項14】前記第2の導電性膜を堆積させる工程
    は、前記第2の絶縁膜上にポリシリコンを堆積させる工
    程を有する、 請求項11記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
  15. 【請求項15】前記第2の導電性膜を堆積させる工程
    は、前記第2の絶縁膜上にポリシリコン層を堆積させる
    工程と、前記ポリシリコン層上に金属シリサイド層を堆
    積させる工程を有する、 請求項11記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
  16. 【請求項16】前記第2の絶縁膜を形成する工程は、前
    記浮遊ゲート電極を覆うように酸化シリコン膜を形成す
    る工程と、該酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜を形成
    する工程と、該窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形
    成する工程を有する、 請求項11記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
  17. 【請求項17】前記制御ゲート電極を形成した後、塩基
    基板の前記制御ゲート電極周辺部の前記素子分離膜によ
    り区画された領域に、不純物をイオン注入することによ
    り、ソース領域及びドレイン領域を形成する工程をさら
    に有する、 請求項11記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
  18. 【請求項18】前記基板は、第2の導電型ウェルが形成
    された第1の導電型半導体基板である、 請求項11記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
JP10371632A 1998-12-25 1998-12-25 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 Pending JP2000195972A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10371632A JP2000195972A (ja) 1998-12-25 1998-12-25 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10371632A JP2000195972A (ja) 1998-12-25 1998-12-25 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000195972A true JP2000195972A (ja) 2000-07-14

Family

ID=18499042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10371632A Pending JP2000195972A (ja) 1998-12-25 1998-12-25 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000195972A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007180241A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Toshiba Corp 不揮発性半導体メモリ及びその製造方法
JP2008166748A (ja) * 2006-12-05 2008-07-17 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置の作製方法
CN104332400A (zh) * 2014-10-30 2015-02-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种金属硅化物绝缘层的形成方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007180241A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Toshiba Corp 不揮発性半導体メモリ及びその製造方法
JP4528718B2 (ja) * 2005-12-27 2010-08-18 株式会社東芝 不揮発性半導体メモリの製造方法
US8143122B2 (en) 2005-12-27 2012-03-27 Kabushiki Kaisha Tohiba Nonvolatile semiconductor memory and method of manufacturing the same
JP2008166748A (ja) * 2006-12-05 2008-07-17 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置の作製方法
CN104332400A (zh) * 2014-10-30 2015-02-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种金属硅化物绝缘层的形成方法
CN104332400B (zh) * 2014-10-30 2017-08-08 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种金属硅化物绝缘层的形成方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7122869B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device in which selection transistors and memory transistors have different impurity concentration distributions
US5326999A (en) Non-volatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof
KR100559282B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조 방법
KR100334300B1 (ko) 불휘발성반도체기억장치및그제조방법
US5953254A (en) Serial flash memory
JP4225728B2 (ja) 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
US7358134B2 (en) Split gate flash memory cell and manufacturing method thereof
JPH05259475A (ja) メモリセルのアレイを含む電気的にプログラム可能な読出し専用メモリ装置をシリコン基板に製造する方法
JP2002064157A (ja) 半導体メモリ集積回路及びその製造方法
JP2002057230A (ja) 不揮発性半導体記憶装置
US6875660B2 (en) Method of manufacturing high coupling ratio flash memory having sidewall spacer floating gate electrode
KR20100092666A (ko) 비휘발성 메모리 셀 및 그의 제조방법
JPH05102490A (ja) 半導体記憶装置およびその製造方法
US6534867B1 (en) Semiconductor device, semiconductor element and method for producing same
KR100297728B1 (ko) 플래쉬 메모리 소자의 제조방법 및 그에 의해 제조된 플래쉬 메모리 소자
US6194269B1 (en) Method to improve cell performance in split gate flash EEPROM
KR20030057560A (ko) 자기-정렬식 비휘발성 메모리 셀
US6846712B2 (en) Fabrication of gate dielectric in nonvolatile memories having select, floating and control gates
US5565371A (en) Method of making EPROM with separate erasing and programming regions
US20050032306A1 (en) Fabrication of conductive gates for nonvolatile memories from layers with protruding portions
KR20050035876A (ko) 자기정렬형 비휘발성 메모리 셀의 제조 방법
US6841447B1 (en) EEPROM device having an isolation-bounded tunnel capacitor and fabrication process
US6897521B2 (en) Split gate flash memory cell
JP2000195972A (ja) 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法
JP2002231832A (ja) 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法