JP2000277634A - Nonvolatile semiconductor memory and manufacture of the same - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory and manufacture of the same

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JP2000277634A
JP2000277634A JP11083783A JP8378399A JP2000277634A JP 2000277634 A JP2000277634 A JP 2000277634A JP 11083783 A JP11083783 A JP 11083783A JP 8378399 A JP8378399 A JP 8378399A JP 2000277634 A JP2000277634 A JP 2000277634A
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polysilicon
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile memory which is advantageous for improving device characteristics. SOLUTION: This nonvolatile semiconductor memory is provided with a gate oxide film formed on a P-type silicon substrate 51 having source/drain regions 61 and 74, a floating gate 67 formed via the gate oxide film so as to be made adjacent to the both edge parts of the source region 61, a control gate 70 formed via the gate oxide film to be made adjacent to the floating gate 67 and the drain region 74, and an erasure gate 64 formed on the source region 61 so as to be made adjacent via a tunnel oxide film 62B to the floating gate 67.

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】本発明は、不揮発性半導体記
憶装置とその製造方法に関し、更に言えば、スプリット
ゲート型のフラッシュメモリのデバイス特性の向上並び
に微細化を可能にする不揮発性半導体記憶装置とその製
造方法を提供するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a nonvolatile semiconductor memory device capable of improving device characteristics and miniaturizing a split gate flash memory. An object of the present invention is to provide a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】メモリセルが単一のトランジスタからな
る電気的に消去可能な不揮発性半導体記憶装置、特にプ
ログラマブルROM(EEPROM:Electrically Erasable an
d Programmable ROM)においては、フローティングゲー
トとコントロールゲートとを有する2重ゲート構造のト
ランジスタによって各メモリセルが形成される。このよ
うな2重ゲート構造のメモリセルトランジスタの場合、
フローティングゲートのドレイン領域側で発生したホッ
トエレクトロンを加速してフローティングゲートに注入
することでデータの書き込みが行われる。そして、F−
N伝導(Fowler-Nordheim tunnelling)によってフローテ
ィングゲートからコントロールゲートへ電荷を引き抜く
ことでデータの消去が行われる。
2. Description of the Related Art An electrically erasable nonvolatile semiconductor memory device in which a memory cell comprises a single transistor, in particular, a programmable ROM (EEPROM: Electronically Erasable an).
In d Programmable ROM), each memory cell is formed by a transistor having a double gate structure having a floating gate and a control gate. In the case of such a memory cell transistor having a double gate structure,
Data is written by accelerating and injecting hot electrons generated on the drain region side of the floating gate into the floating gate. And F-
Data is erased by extracting charges from the floating gate to the control gate by N-conduction (Fowler-Nordheim tunnelling).

【0003】図6及び図7はフローティングゲートを有
する不揮発性半導体記憶装置のメモリセル部分を示す平
面図及び断面図である。この図においては、コントロー
ルゲートがフローティングゲートと並んで配置されるス
プリットゲート構造を示している。
FIGS. 6 and 7 are a plan view and a sectional view showing a memory cell portion of a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate. FIG. 1 shows a split gate structure in which a control gate is arranged alongside a floating gate.

【0004】P型のシリコン基板1の表面領域に、LO
COS(Local Oxidation Of Silicon)法により選択的
に厚く形成されるLOCOS酸化膜よりなる複数の素子
分離膜2(図6参照)が短冊状に形成され、素子領域が
区画される。シリコン基板1上に、酸化膜3Aを介し、
隣り合う素子分離膜2の間に跨るようにしてフローティ
ングゲート4が配置される。このフローティングゲート
4は、1つのメモリセル毎に独立して配置される。ま
た、フローティングゲート4上の選択酸化膜5は、選択
酸化法によりフローティングゲート4の中央部で厚く形
成され、フローティングゲート4の端部を鋭角にしてい
る。これにより、データの消去動作時にフローティング
ゲート4の端部で電界集中が生じ易いようにしている。
[0006] LO is applied to the surface region of the P-type silicon substrate 1.
A plurality of element isolation films 2 (see FIG. 6) made of a LOCOS oxide film which is selectively thickened by a COS (Local Oxidation Of Silicon) method are formed in a strip shape, and an element region is partitioned. On a silicon substrate 1 via an oxide film 3A,
Floating gate 4 is arranged so as to straddle between adjacent element isolation films 2. This floating gate 4 is arranged independently for each memory cell. Further, the selective oxide film 5 on the floating gate 4 is formed thick at the center of the floating gate 4 by a selective oxidation method, and the end of the floating gate 4 is formed at an acute angle. This makes it easier for electric field concentration to occur at the end of the floating gate 4 during the data erasing operation.

【0005】複数のフローティングゲート4が配置され
たシリコン基板1上に、フローティングゲート4の各列
毎に対応して前記酸化膜3Aと一体化されたトンネル酸
化膜3を介してコントロールゲート6が配置される。こ
のコントロールゲート6は、一部がフローティングゲー
ト4上に重なり、残りの部分が酸化膜3Aを介してシリ
コン基板1に接するように配置される。また、これらの
フローティングゲート4及びコントロールゲート6は、
それぞれ隣り合う列が互いに面対称となるように配置さ
れる。
A control gate 6 is arranged on a silicon substrate 1 on which a plurality of floating gates 4 are arranged via a tunnel oxide film 3 integrated with the oxide film 3A corresponding to each column of the floating gates 4. Is done. The control gate 6 is arranged so that a part thereof overlaps the floating gate 4 and the remaining part is in contact with the silicon substrate 1 via the oxide film 3A. The floating gate 4 and the control gate 6 are
The adjacent rows are arranged so as to be plane-symmetric with each other.

【0006】隣り合うコントロールゲート6間の基板領
域及び隣り合うフローティングゲート4間の基板領域に
は、N型のドレイン領域7及びソース領域8が形成され
る。ドレイン領域7は、コントロールゲート6の間で素
子分離膜2に囲まれてそれぞれが独立し、ソース領域8
は、コントロールゲート6の延在する方向に連続する。
これらのフローティングゲート4、コントロールゲート
6、ドレイン領域7及びソース領域8によりメモリセル
トランジスタが構成される。
An N-type drain region 7 and a source region 8 are formed in a substrate region between adjacent control gates 6 and a substrate region between adjacent floating gates 4. The drain region 7 is surrounded by the element isolation film 2 between the control gates 6 and is independent of each other.
Continue in the direction in which the control gate 6 extends.
These floating gate 4, control gate 6, drain region 7 and source region 8 constitute a memory cell transistor.

【0007】そして、前記コントロールゲート6上に、
酸化膜9を介して、金属配線10がコントロールゲート
6と交差する方向に配置される。この金属配線10は、
コンタクトホール11を通して、ドレイン領域7に接続
される。そして、各コントロールゲート6は、ワード線
となり、コントロールゲート6と平行に延在するソース
領域8は、ソース線となる。また、ドレイン領域7に接
続される金属配線10は、ビット線となる。
Then, on the control gate 6,
Metal wiring 10 is arranged via oxide film 9 in a direction crossing control gate 6. This metal wiring 10
It is connected to the drain region 7 through the contact hole 11. Each control gate 6 becomes a word line, and the source region 8 extending in parallel with the control gate 6 becomes a source line. The metal wiring 10 connected to the drain region 7 becomes a bit line.

【0008】このような2重ゲート構造のメモリセルト
ランジスタの場合、フローティングゲート4に注入され
る電荷の量によってソース、ドレイン間のオン抵抗値が
変動する。そこで、フローティングゲート4に選択的に
電荷を注入することにより、特定のメモリセルトランジ
スタのオン抵抗値を変動させ、これによって生じる各メ
モリセルトランジスタの動作特性の差を記憶するデータ
に対応づけるようにしている。
In the case of such a memory cell transistor having a double gate structure, the on-resistance between the source and the drain varies depending on the amount of charge injected into the floating gate 4. Therefore, by selectively injecting charges into the floating gate 4, the on-resistance value of a specific memory cell transistor is changed, and the resulting difference in the operating characteristics of each memory cell transistor is made to correspond to the stored data. ing.

【0009】以上の不揮発性半導体記憶装置におけるデ
ータの書き込み、消去及び読み出しの各動作は、例え
ば、以下のようにして行われる。書き込み動作において
は、コントロールゲート6の電位を2V、ドレイン領域
7の電位を0.5V、ソース領域8の高電位を12Vと
する。これにより、ソース領域8に高電位を印加するこ
とで、コントロールゲート6及びフローティングゲート
4間とフローティングゲート4及びソース領域8間との
カップリング比(コントロールゲート6及びフローティ
ングゲート4間の容量<フローティングゲート4及びソ
ース領域8間の容量)によりフローティングゲート4の
電位が9V程度に持ち上げられ、ドレイン領域7付近で
発生するホットエレクトロンがフローティングゲート4
側へ加速され、酸化膜3Aを通してフローティングゲー
ト4に注入されてデータの書き込みが行われる。
The data write, erase, and read operations in the above nonvolatile semiconductor memory device are performed, for example, as follows. In the write operation, the potential of the control gate 6 is 2 V, the potential of the drain region 7 is 0.5 V, and the high potential of the source region 8 is 12 V. Thus, by applying a high potential to the source region 8, the coupling ratio between the control gate 6 and the floating gate 4 and between the floating gate 4 and the source region 8 (capacity between the control gate 6 and the floating gate 4 <floating The potential of the floating gate 4 is raised to about 9 V by the capacitance between the gate 4 and the source region 8, and hot electrons generated near the drain region 7 are discharged from the floating gate 4.
Is accelerated to the side and injected into the floating gate 4 through the oxide film 3A to write data.

【0010】一方、消去動作においては、ドレイン領域
7及びソース領域8の電位を0Vとし、コントロールゲ
ート6を14Vとする。これにより、フローティングゲ
ート4内に蓄積されている電荷(電子)が、フローティ
ングゲート4の角部の鋭角部分からF−N(Fowler-Nor
dheim tunnelling)伝導によって前記トンネル酸化膜3
を突き抜けてコントロールゲート6に放出されてデータ
が消去される。
On the other hand, in the erasing operation, the potentials of the drain region 7 and the source region 8 are set to 0 V, and the control gate 6 is set to 14 V. As a result, the charges (electrons) accumulated in the floating gate 4 are transferred from the FN (Fowler-Nor
The tunnel oxide film 3 is formed by conduction.
Is released to the control gate 6 to erase the data.

【0011】そして、読み出し動作においては、コント
ロールゲート6の電位を4Vとし、ドレイン領域7を2
V、ソース領域8を0Vとする。このとき、フローティ
ングゲート4に電荷(電子)が注入されていると、フロ
ーティングゲート4の電位が低くなるため、フローティ
ングゲート4の下にはチャネルが形成されずドレイン電
流(セル電流もしくは読み出しセル電流とも言う)は流
れない。逆に、フローティングゲート4に電荷(電子)
が注入されていなければ、フローティングゲート4の電
位が高くなるため、フローティングゲート4の下にチャ
ネルが形成されてドレイン電流が流れる。
In the read operation, the potential of the control gate 6 is set at 4 V, and the drain region 7 is set at 2 V.
V and the source region 8 is set to 0V. At this time, if charges (electrons) are injected into the floating gate 4, the potential of the floating gate 4 becomes low, so that no channel is formed under the floating gate 4 and the drain current (both the cell current and the read cell current) Say) does not flow. Conversely, charges (electrons) are applied to the floating gate 4.
Is not injected, the potential of the floating gate 4 increases, so that a channel is formed below the floating gate 4 and a drain current flows.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】このような不揮発性半
導体記憶装置では、フローティングゲート4に蓄積され
た電荷(電子)をコントロールゲート6に引き抜くこと
で、データ消去を行っている。即ち、コントロールゲー
ト6は上記読み出し動作時の読み出し電流発生用と消去
ゲートとしての役割が持っていた。
In such a nonvolatile semiconductor memory device, data (erasing) is performed by extracting charges (electrons) accumulated in the floating gate 4 to the control gate 6. That is, the control gate 6 has a role of generating a read current at the time of the above read operation and serving as an erase gate.

【0013】そのため、上述したように消去動作時に高
電圧が印加されるコントロールゲート6下のゲート酸化
膜厚は、信頼性確保のために薄くできなかった。従っ
て、読み出し電流が低く、特に低電圧での電流が低いと
共に、パンチスルーを抑えるため基板濃度を高くしたと
き、しきい値電圧が比較的高くならざるを得ず、このた
め、書き込み効率を上げられないといった構造上の問題
があった。
Therefore, as described above, the thickness of the gate oxide film under the control gate 6 to which a high voltage is applied during the erasing operation cannot be made thin in order to ensure reliability. Therefore, the read current is low, especially at low voltages, and when the substrate concentration is increased to suppress punch-through, the threshold voltage must be relatively high, thereby increasing the write efficiency. There was a structural problem that it could not be done.

【0014】更には、図8に示すように読み出し動作時
には、選択されたメモリセルと同一のワード線(WL
1)に接続されている非選択のメモリセルのデータが消
去されてしまうという、いわゆるリードディスターブ不
良が発生する危険性もあった。
Furthermore, as shown in FIG. 8, during the read operation, the same word line (WL) as the selected memory cell is used.
There is also the danger that a so-called read disturb failure occurs, in which data in the unselected memory cell connected to 1) is erased.

【0015】また、フローティングゲート4とコントロ
ールゲート6との間で、それぞれ高いマスク合せ精度が
要求されるといった課題があり、更なる微細化を図ろう
とした場合に支障があった。
Further, there is a problem that a high mask alignment accuracy is required between the floating gate 4 and the control gate 6, and there is a problem when further miniaturization is attempted.

【0016】従って、本発明はデバイス特性に優れ、フ
ローティングゲートやコントロールゲートをセルフアラ
インで形成する不発性半導体記憶装置とその製造方法を
提供することを目的とする。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a non-volatile semiconductor memory device having excellent device characteristics and forming a floating gate and a control gate by self-alignment, and a method of manufacturing the same.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の不揮発
性半導体記憶装置は、図5(a)に示すようにソース・
ドレイン領域61,74を有するP型のシリコン基板5
1上に形成されたゲート酸化膜53,69と、前記ソー
ス領域61の両端部にそれぞれ隣接するように前記ゲー
ト酸化膜53を介して形成されたフローティングゲート
67と、前記フローティングゲート67と前記ドレイン
領域74に隣接するように前記ゲート酸化膜69を介し
て形成されたコントロールゲート70と、前記フローテ
ィングゲート67にトンネル酸化膜62Bを介して隣接
するように前記ソース領域61上に形成された消去ゲー
ト64とを具備したことを特徴とするものである。
Therefore, a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention has a source memory as shown in FIG.
P-type silicon substrate 5 having drain regions 61 and 74
1, a floating gate 67 formed via the gate oxide film 53 so as to be adjacent to both ends of the source region 61, the floating gate 67 and the drain, respectively. A control gate 70 formed adjacent to the region 74 via the gate oxide film 69, and an erase gate formed on the source region 61 adjacent to the floating gate 67 via the tunnel oxide film 62B. 64 is provided.

【0018】また、その製造方法は、図1(b)に示す
ようにP型のシリコン基板51上に第1のゲート酸化膜
53,ポリシリコン膜54,シリコン酸化膜55及びシ
リコン窒化膜56を形成した後に、レジスト膜57をマ
スクにエッチングして前記シリコン窒化膜56,酸化膜
55及びポリシリコン膜54の一部にまで達する凹部5
8を形成する。次に、図1(c)に示すように前記レジ
スト膜57を除去した後に、前記凹部58内をシリコン
酸化膜59で埋設する。続いて、図2(a)に示すよう
にソース領域形成領域上に開口を有するレジスト膜60
を形成した後に、このレジスト膜60及び前記酸化膜5
9をマスクにして前記ポリシリコン膜54をパターニン
グし、N型不純物をイオン注入することでソース領域6
1を形成する。更に、図2(b)に示すように前記レジ
スト膜60を除去した後に、全面をウエット処理して前
記ポリシリコン膜54上の酸化膜59を後退させ、全面
にシリコン酸化膜62を形成する。次に、図2(c)に
示すように前記酸化膜62介して前記ポリシリコン膜5
4及び酸化膜59Aに隣接するように消去ゲート64を
形成する。続いて、図3(a),(b)に示すようにド
レイン領域形成領域上に開口を有するレジスト膜65を
形成した後に、このレジスト膜65及び前記酸化膜59
A(59B),62をマスクにして前記シリコン窒化膜
56,酸化膜55及びポリシリコン膜54をパターニン
グして酸化膜59Bが積層されたフローティングゲート
67を形成する。更に、図3(c)に示すように全面に
CVD酸化膜を形成した後にこのCVD酸化膜を異方性
エッチングした後に(酸化膜68形成)、図4(a)に
示すように基板表層を熱酸化して第2のゲート酸化膜6
9を形成する。続けて、全面に導電化されたポリシリコ
ン膜を形成した後に、このポリシリコン膜を異方性エッ
チングして前記フローティングゲート67の側壁部に前
記酸化膜68を介してコントロールゲート70を形成
し、全面にN型の不純物をイオン注入して前記コントロ
ールゲート70に隣接するように基板表層に低濃度のN
型ドレイン領域71を形成する。更に、図4(b)に示
すように全面にCVD酸化膜を形成し、このCVD酸化
膜を異方性エッチングして側壁絶縁膜73を形成した後
に、全面にN型の不純物をイオン注入して前記側壁絶縁
膜73に隣接するように基板表層に高濃度のN型ドレイ
ン領域74を形成する工程とを備えたことを特徴とする
ものである。
1B, a first gate oxide film 53, a polysilicon film 54, a silicon oxide film 55, and a silicon nitride film 56 are formed on a P-type silicon substrate 51, as shown in FIG. After the formation, the resist 5 is etched using the mask as a mask to form the recess 5 reaching a part of the silicon nitride film 56, the oxide film 55 and the polysilicon film 54.
8 is formed. Next, as shown in FIG. 1C, after the resist film 57 is removed, the inside of the concave portion 58 is buried with a silicon oxide film 59. Subsequently, as shown in FIG. 2A, a resist film 60 having an opening on the source region formation region
After the formation of the resist film 60 and the oxide film 5
The polysilicon film 54 is patterned using the mask 9 as a mask, and an N-type impurity is ion-implanted to form the source region 6.
Form one. Further, as shown in FIG. 2B, after the resist film 60 is removed, the entire surface is subjected to a wet treatment to retreat the oxide film 59 on the polysilicon film 54, and a silicon oxide film 62 is formed on the entire surface. Next, as shown in FIG. 2C, the polysilicon film 5 is interposed through the oxide film 62.
The erase gate 64 is formed so as to be adjacent to the oxide film 4 and the oxide film 59A. Subsequently, as shown in FIGS. 3A and 3B, after forming a resist film 65 having an opening on the drain region forming region, the resist film 65 and the oxide film 59 are formed.
The silicon nitride film 56, the oxide film 55, and the polysilicon film 54 are patterned using the masks A (59B) and 62 as masks to form a floating gate 67 on which the oxide film 59B is laminated. Further, after a CVD oxide film is formed on the entire surface as shown in FIG. 3 (c), the CVD oxide film is anisotropically etched (formation of an oxide film 68), and then, as shown in FIG. Thermally oxidized to form second gate oxide film 6
9 is formed. Subsequently, after forming a conductive polysilicon film on the entire surface, the polysilicon film is anisotropically etched to form a control gate 70 on the side wall of the floating gate 67 via the oxide film 68, N-type impurities are ion-implanted into the entire surface, and a low-concentration N
A mold drain region 71 is formed. Further, as shown in FIG. 4B, a CVD oxide film is formed on the entire surface, and the CVD oxide film is anisotropically etched to form a sidewall insulating film 73. Then, N-type impurities are ion-implanted on the entire surface. Forming a high-concentration N-type drain region 74 in the surface layer of the substrate so as to be adjacent to the side wall insulating film 73.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の不揮発性半導体記
憶装置とその製造方法に係る一実施形態について図面を
参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】先ず、図1(a)に示すように、半導体シ
リコン基板51には素子分離膜52が形成されている。
尚、素子分離膜52はLOCOS法によるものであって
も良いが、本実施形態ではトレンチ法を用いた素子分離
膜52を形成している。このトレンチ素子分離膜は、周
知な工程により形成されているもので、例えば、前記基
板51上を熱(ゲート)酸化しておよそ80Å〜150
Åの膜厚の第1のゲート酸化膜53を形成し、その上に
およそ1500Åの膜厚のポリシリコン膜54を形成し
た後に、このポリシリコン膜54にPOCl3を熱拡散
源としてリンドープを施して導電化を図る。尚、リンイ
オンやヒ素イオン等のN型不純物をイオン注入する導電
化方法でも良い。次に、このポリシリコン膜54上にお
よそ200Åの膜厚のシリコン酸化膜を形成し、その上
におよそ500Åの膜厚のシリコン窒化膜を形成し、レ
ジスト膜をマスクにして前記シリコン窒化膜,シリコン
酸化膜,ポリシリコン膜54,シリコン酸化膜53、そ
して基板51の一部をエッチング除去して基板51の一
部にまで到達する凹部を形成した後に、この凹部を完全
に埋設するだけのシリコン酸化膜(素子分離膜52を構
成する)を全面に形成する。そして、CMP(化学的機
械研磨)法を用いて、ポリシリコン膜54上面が露出す
るまで研磨してなるものである。
First, as shown in FIG. 1A, an element isolation film 52 is formed on a semiconductor silicon substrate 51.
The element isolation film 52 may be formed by the LOCOS method, but in the present embodiment, the element isolation film 52 is formed by using the trench method. This trench element isolation film is formed by a well-known process. For example, the substrate 51 is thermally (gate) oxidized on the substrate 51 to about 80 ° to 150 °.
A first gate oxide film 53 having a thickness of Å is formed, and a polysilicon film 54 having a thickness of approximately 1500 上 is formed thereon. Then, the polysilicon film 54 is subjected to phosphorus doping using POCl 3 as a thermal diffusion source. To make it conductive. Note that a conductive method in which N-type impurities such as phosphorus ions and arsenic ions are ion-implanted may be used. Next, a silicon oxide film having a thickness of about 200 ° is formed on the polysilicon film 54, a silicon nitride film having a thickness of about 500 ° is formed thereon, and the silicon nitride film is formed using a resist film as a mask. After the silicon oxide film, the polysilicon film 54, the silicon oxide film 53, and a portion of the substrate 51 are removed by etching to form a recess reaching the portion of the substrate 51, the silicon that completely fills the recess is formed. An oxide film (constituting the element isolation film 52) is formed on the entire surface. The polysilicon film 54 is polished using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method until the upper surface of the polysilicon film 54 is exposed.

【0021】以下の説明に用いる図1(b)〜図5
(b)までは、特にメモリセル部の形成工程を説明する
ために用いたメモリセル部の形成領域を示す断面図であ
り、図1(a)の紙面に対して垂直方向から観たもので
ある。
FIGS. 1B to 5 used in the following description.
(B) is a cross-sectional view showing a formation region of the memory cell portion, which is used for describing a process of forming the memory cell portion in particular, as viewed from a direction perpendicular to the paper surface of FIG. is there.

【0022】次に、図1(b)に示すように全面におよ
そ200Åの膜厚のシリコン酸化膜55を形成し、その
上におよそ4000Åの膜厚のシリコン窒化膜56を形
成し、レジスト膜57をマスクにして前記シリコン窒化
膜56,シリコン酸化膜55,ポリシリコン膜54の一
部をエッチング除去してポリシリコン膜54の一部にま
で到達する凹部58を形成する。そして、レジスト膜5
7を除去した後に、この凹部58を完全に埋設するだけ
のシリコン酸化膜を全面に形成し、CMP法を用いて全
面を研磨することで、凹部58内をシリコン酸化膜59
で埋設する(図1(c)参照)。
Next, as shown in FIG. 1B, a silicon oxide film 55 having a thickness of about 200 ° is formed on the entire surface, a silicon nitride film 56 having a thickness of about 4000 ° is formed thereon, and a resist film is formed. Using the mask 57 as a mask, a part of the silicon nitride film 56, the silicon oxide film 55, and the polysilicon film 54 is removed by etching to form a concave portion 58 that reaches a part of the polysilicon film 54. Then, the resist film 5
7 is removed, a silicon oxide film is formed on the entire surface only to completely embed the recess 58, and the entire surface is polished by the CMP method, so that the inside of the recess 58 is
(See FIG. 1 (c)).

【0023】続いて、図2(a)に示すようにレジスト
膜60を形成し、このレジスト膜60をマスクにして前
記シリコン窒化膜56を等方性エッチングした後に,シ
リコン酸化膜55,ポリシリコン膜54を異方性エッチ
ングする。本工程により後述する隣り合うメモリセルを
構成するフローティングゲート形成用のポリシリコン膜
54同士が分離される。続けて、リンイオンやヒ素イオ
ン等のN型不純物をイオン注入することで、この隣り合
うフローティングゲート67間の基板表層にソース領域
61を形成する。尚、ソース領域61は、後述するドレ
イン領域と共に後工程のアニール工程によりイオンが拡
散されることで、ソース・ドレイン領域となるが、ここ
では便宜的に説明している。
Subsequently, as shown in FIG. 2A, a resist film 60 is formed, and the silicon nitride film 56 is isotropically etched using the resist film 60 as a mask. The film 54 is anisotropically etched. In this step, the polysilicon films 54 for forming the floating gates constituting the adjacent memory cells described later are separated from each other. Subsequently, ion implantation of N-type impurities such as phosphorus ions and arsenic ions forms source regions 61 in the surface layer of the substrate between the adjacent floating gates 67. The source region 61 becomes a source / drain region by diffusion of ions in a later annealing step together with a drain region described later, but is described here for convenience.

【0024】更に、図2(b)に示すように全面をフッ
酸処理して前記ポリシリコン膜54上のシリコン酸化膜
59を後退させて(シリコン酸化膜59A参照)、ポリ
シリコン膜54の尖鋭部54Aを露出させた後に、全面
にLPCVD法によりおよそ250Åの膜厚のCVDシ
リコン酸化膜(例えば、HTO(High Temperature Oxi
de)膜やTEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)膜
等)62を形成している。尚、このシリコン酸化膜62
が後述するトンネル酸化膜62Bとなる。また、トンネ
ル酸化膜62Bは、前記CVDシリコン酸化膜を形成し
た後に、熱酸化を行うようにしてCVDシリコン酸化膜
と熱酸化膜から構成しても良い。更に、前記尖鋭部54
Aの存在により、後述するフローティングゲート67に
蓄積されている電荷(電子)を消去ゲート64に引き抜
く際(データの消去動作時)に、この尖鋭部54Aで電
界集中が生じ易くなり、消去効率が向上する。
Further, as shown in FIG. 2B, the entire surface is treated with hydrofluoric acid to retreat the silicon oxide film 59 on the polysilicon film 54 (refer to the silicon oxide film 59A), and to sharpen the polysilicon film 54. After exposing the portion 54A, a CVD silicon oxide film (for example, HTO (High Temperature Oxi
de) film and TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate) film 62). The silicon oxide film 62
Becomes a tunnel oxide film 62B described later. Further, the tunnel oxide film 62B may be formed of a CVD silicon oxide film and a thermal oxide film by performing thermal oxidation after forming the CVD silicon oxide film. Further, the sharp portion 54
Due to the presence of A, when electric charges (electrons) stored in the floating gate 67 to be described later are extracted to the erase gate 64 (during data erase operation), the electric field concentration easily occurs at the sharp portion 54A, and the erase efficiency is reduced. improves.

【0025】続いて、図2(c)に示すように前述した
隣り合うフローティングゲート67間の凹部63が完全
に埋設するだけの導電化されたポリシリコン膜を形成し
た後に、CMP法により全面を研磨することで、凹部6
3内がポリシリコン膜から成る消去ゲート64により埋
設される。そして、少なくとも前記消去ゲート64を完
全に被覆するようにレジスト膜65を形成した後に(図
3(a)参照)、このレジスト膜65をマスクにして前
記シリコン酸化膜59の側部に形成されたシリコン窒化
膜56を等方性エッチングする。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, a conductive polysilicon film is formed so that the recess 63 between the adjacent floating gates 67 is completely buried, and then the entire surface is formed by the CMP method. By polishing, the concave 6
3 is buried by an erase gate 64 made of a polysilicon film. Then, after forming a resist film 65 so as to completely cover at least the erase gate 64 (see FIG. 3A), the resist film 65 is formed on the side of the silicon oxide film 59 using the resist film 65 as a mask. The silicon nitride film 56 is isotropically etched.

【0026】次に、図3(b)に示すように全面をフッ
酸処理してポリシリコン膜54上のシリコン酸化膜55
を除去すると共に、シリコン酸化膜59A,62を後退
させてシリコン酸化膜59B,62Aを形成した後に、
更にレジスト膜65をマスクにしてポリシリコン膜54
を異方性エッチングすることでフローティングゲート6
7を形成する。このエッチング工程により、シリコン酸
化膜53の一部も削られる(シリコン酸化膜53A参
照)。尚、完全にエッチング除去されても構わない。
Next, as shown in FIG. 3B, the entire surface is treated with hydrofluoric acid to form a silicon oxide film 55 on the polysilicon film 54.
Is removed and the silicon oxide films 59A and 62A are retracted to form silicon oxide films 59B and 62A.
Further, using the resist film 65 as a mask, the polysilicon film 54 is used.
The floating gate 6 by anisotropically etching
7 is formed. By this etching step, a part of the silicon oxide film 53 is also removed (see the silicon oxide film 53A). In addition, it may be completely removed by etching.

【0027】続いて、図3(c)に示すように全面にC
VD法によりおよそ400Åの膜厚のシリコン酸化膜を
形成した後に、このシリコン酸化膜をエッチバックして
前記フローティングゲート67とシリコン酸化膜59B
の積層部の側壁部にのみ残膜させて、シリコン酸化膜6
8を形成する。このエッチバック工程により、シリコン
酸化膜53Aが完全に削られる。
Subsequently, as shown in FIG.
After forming a silicon oxide film having a thickness of about 400 ° by the VD method, the silicon oxide film is etched back to form the floating gate 67 and the silicon oxide film 59B.
The silicon oxide film 6 is left only on the side wall of the laminated portion of
8 is formed. By this etch back step, the silicon oxide film 53A is completely removed.

【0028】更に、図4(a)に示すように全面を熱
(ゲート)酸化しておよそ50Åの膜厚の第2のゲート
酸化膜69を形成し、その上におよそ4000Åの膜厚
の導電化されたポリシリコン膜を形成した後に、このポ
リシリコン膜を異方性エッチングすることでシリコン酸
化膜68の側壁部にコントロールゲート70を形成す
る。尚、その後に、消去ゲート64を完全に被覆するよ
うに不図示のレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマ
スクにして前記コントロールゲート形成用のポリシリコ
ン膜をエッチング除去することで隣り合うメモリセル用
のコントロールゲート70が完全に分離される。
Further, as shown in FIG. 4A, the entire surface is thermally (gate) oxidized to form a second gate oxide film 69 having a thickness of about 50 °, on which a conductive film having a thickness of about 4000 ° is formed. After forming the modified polysilicon film, the polysilicon film is anisotropically etched to form a control gate 70 on the side wall of the silicon oxide film 68. Thereafter, a resist film (not shown) is formed so as to completely cover the erase gate 64, and the polysilicon film for forming the control gate is removed by etching using the resist film as a mask, thereby forming adjacent memory cells. Control gate 70 is completely separated.

【0029】続けて、全面にリンイオンあるいはヒ素イ
オン等のN型不純物をイオン注入することで、前記コン
トロールゲート70に隣接するように基板表層に低濃度
のドレイン領域71を形成する。更に、図4(b)に示
すように全面にCVD法によりおよそ1500Åの膜厚
のシリコン酸化膜を形成した後に、このシリコン酸化膜
をエッチバックして前記コントロールゲート70の側壁
部にのみ残膜させて、側壁絶縁膜73を形成する。この
とき、シリコン酸化膜の膜厚あるいはエッチバック量を
調整することで、コントロールゲート70上部が露出す
るように設定しておくことで、後述する高濃度のドレイ
ン領域74の形成位置上のゲート酸化膜69を除去する
と共に、ゲート酸化時に消去ゲート64上に形成された
シリコン酸化膜も除去される。
Subsequently, a low concentration drain region 71 is formed in the surface layer of the substrate adjacent to the control gate 70 by ion-implanting N-type impurities such as phosphorus ions or arsenic ions into the entire surface. Further, as shown in FIG. 4B, after a silicon oxide film having a thickness of about 1500 ° is formed on the entire surface by the CVD method, this silicon oxide film is etched back to leave a residual film only on the side wall of the control gate 70. Thus, the sidewall insulating film 73 is formed. At this time, the thickness of the silicon oxide film or the amount of the etch back is adjusted so that the upper portion of the control gate 70 is exposed, so that the gate oxide on the formation position of the high-concentration drain region 74 described later is formed. While removing the film 69, the silicon oxide film formed on the erase gate 64 during the gate oxidation is also removed.

【0030】そして、全面にリンイオン及びヒ素イオン
等のN型不純物をイオン注入することで、前記側壁絶縁
膜73に隣接するように基板表層に高濃度のドレイン領
域74を形成して、DDD構造のドレイン領域となる。
Then, N-type impurities such as phosphorus ions and arsenic ions are ion-implanted into the entire surface to form a high-concentration drain region 74 in the surface layer of the substrate so as to be adjacent to the side wall insulating film 73. It becomes a drain region.

【0031】次に、図4(c)に示すように全面に被シ
リサイド化膜としての金属膜、例えばチタン(Ti)膜
をスパッタ形成した後に、このチタン膜を蒸着し熱処理
(ラピット・サーマル・アニール、以下RTAと称
す。)を加えることでシリサイド化を図り、側壁絶縁膜
73,シリコン酸化膜59B上の未反応のチタン膜を除
去することで、前記ドレイン領域74,コントロールゲ
ート70,消去ゲート64の表層にそれぞれ選択的、自
己整合的にチタンシリサイド(TiSi2)膜75,7
6,77を形成する。尚、RTA処理は、過剰なシリサ
イド化が進まないように2ステップで行っている。即
ち、第1回目のRTA処理をおよそ650℃〜700℃
で、10〜45秒ほど行い、続いて第2回目のRTA処
理をおよそ750℃〜850℃で、10〜45秒ほど行
っている。このドレイン領域74,コントロールゲート
70,消去ゲート64上に形成されたチタンシリサイド
(TiSi2)膜75,76,77により低抵抗化が図
られている。
Next, as shown in FIG. 4C, a metal film as a film to be silicided, for example, a titanium (Ti) film is formed on the entire surface by sputtering, and then the titanium film is deposited and heat-treated (Rapid Thermal. Annealing, hereinafter referred to as RTA) is performed to form a silicide, and the unreacted titanium film on the side wall insulating film 73 and the silicon oxide film 59B is removed to thereby form the drain region 74, the control gate 70, and the erase gate. The titanium silicide (TiSi 2 ) films 75 and 7 are selectively and self-aligned on
6,77 are formed. The RTA process is performed in two steps so that excessive silicidation does not proceed. That is, the first RTA process is performed at about 650 ° C. to 700 ° C.
Then, the second RTA process is performed at about 750 ° C. to 850 ° C. for about 10 to 45 seconds. The titanium silicide (TiSi 2 ) films 75, 76, 77 formed on the drain region 74, the control gate 70, and the erase gate 64 reduce the resistance.

【0032】そして、図5(a)に示すように、全面に
BPSG膜から成る層間絶縁膜78を形成した後に、前
記ドレイン領域74上にコンタクトするコンタクトホー
ル79を形成し、このドレイン領域74上に不図示のバ
リアメタル膜(例えば、チタン膜及びチタンナイトライ
ド(TiN)膜との積層膜)を介してコンタクトプラグ
(例えば、タングステン膜から成る)80を形成し、こ
のコンタクトプラグ80上に金属膜81(例えば、A
l,Al−Si,Al−Cu,Al−Si−Cu等)を
形成し、金属配線を形成している。尚、バリアメタル膜
を介して直接、例えば、Al,Al−Si,Al−C
u,Al−Si−Cu等から成る金属配線を形成するも
のであっても良い。
Then, as shown in FIG. 5A, after an interlayer insulating film 78 made of a BPSG film is formed on the entire surface, a contact hole 79 is formed on the drain region 74 so as to make contact therewith. A contact plug (made of, for example, a tungsten film) 80 is formed via a not-shown barrier metal film (for example, a laminated film of a titanium film and a titanium nitride (TiN) film), and a metal is formed on the contact plug 80. The film 81 (for example, A
1, Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu, etc.) to form metal wiring. In addition, for example, Al, Al-Si, Al-C
A metal wiring made of u, Al-Si-Cu or the like may be formed.

【0033】以上の工程を経て、不揮発性半導体記憶装
置が形成される。図5(b)は、図5(a)のメモリセ
ルの各構成要素を示すためにその一部を便宜的に図示し
た平面図である。
Through the above steps, a nonvolatile semiconductor memory device is formed. FIG. 5B is a plan view showing each component of the memory cell of FIG. 5A for convenience sake.

【0034】以上の不揮発性半導体記憶装置におけるデ
ータの書き込み、消去及び読み出しの各動作は、例え
ば、以下のようにして行われる。書き込み動作において
は、例えば、コントロールゲート70の電位を1V、ド
レイン領域74の電位を0.5V、ソース領域61の電
位を10Vとする。これにより、ソース領域61に高電
位を印加することで、コントロールゲート70及びフロ
ーティングゲート67間とフローティングゲート67及
び基板(ソース領域61)間とのカップリング比(コン
トロールゲート70及びフローティングゲート67間の
容量<フローティングゲート67及びソース領域61間
の容量)によりフローティングゲート67の電位が9V
程度に持ち上げられ、ドレイン領域74付近で発生する
ホットエレクトロンがフローティングゲート67側へ加
速され、ゲート酸化膜53を通してフローティングゲー
ト67に注入されてデータの書き込みが行われる。
The operations of writing, erasing and reading data in the above nonvolatile semiconductor memory device are performed, for example, as follows. In the write operation, for example, the potential of the control gate 70 is 1 V, the potential of the drain region 74 is 0.5 V, and the potential of the source region 61 is 10 V. Thus, by applying a high potential to the source region 61, the coupling ratio between the control gate 70 and the floating gate 67 and between the floating gate 67 and the substrate (source region 61) (between the control gate 70 and the floating gate 67). (Capacity <capacitance between floating gate 67 and source region 61), the potential of floating gate 67 is 9 V
Hot electrons generated near the drain region 74 are accelerated toward the floating gate 67 and injected into the floating gate 67 through the gate oxide film 53 to write data.

【0035】一方、消去動作においては、例えば、ドレ
イン領域74,ソース領域61,コントロールゲート7
0及び基板の電位を0Vとし、消去ゲート64の電位を
14Vとする。尚、このときのフローティングゲート6
7の電位は、フローティングゲート67と基板及びソー
ス領域61との間の容量が大きいため、0Vに近い電位
に引き付けられている。これにより、フローティングゲ
ート67内に蓄積されている電荷(電子)が、フローテ
ィングゲート67の尖鋭部54AからF−N(Fowler-N
ordheim tunnelling)伝導によって前記トンネル酸化膜
62Bを突き抜けてコントロールゲート70に放出され
てデータが消去される。
On the other hand, in the erase operation, for example, the drain region 74, the source region 61, the control gate 7
The potential of 0 and the substrate is set to 0V, and the potential of the erase gate 64 is set to 14V. At this time, the floating gate 6
The potential of 7 is attracted to a potential close to 0 V because the capacitance between the floating gate 67 and the substrate and the source region 61 is large. As a result, charges (electrons) accumulated in the floating gate 67 are transferred from the sharp portion 54A of the floating gate 67 to the FN (Fowler-N).
The data is erased by passing through the tunnel oxide film 62B and discharged to the control gate 70 due to conduction.

【0036】そして、読み出し動作においては、例え
ば、コントロールゲート70の電位を1.5Vとし、ド
レイン領域74を1V、ソース領域61及び消去ゲート
64の電位を0Vとする。尚、このときにフローティン
グゲート67に電荷(電子)が注入されていると、フロ
ーティングゲート67の電位が低くなるため、フローテ
ィングゲート67の下にはチャネルが形成されずドレイ
ン電流(セル電流もしくは読み出しセル電流とも言う)
は流れない。逆に、フローティングゲート67に電荷
(電子)が注入されていなければ、フローティングゲー
ト67の電位が高くなるため、フローティングゲート6
7の下にチャネルが形成されてドレイン電流が流れる。
In the read operation, for example, the potential of the control gate 70 is set to 1.5 V, the drain region 74 is set to 1 V, and the potentials of the source region 61 and the erase gate 64 are set to 0 V. If charges (electrons) are injected into the floating gate 67 at this time, the potential of the floating gate 67 becomes low, so that no channel is formed below the floating gate 67 and a drain current (cell current or read cell Also called current)
Does not flow. Conversely, if charges (electrons) have not been injected into the floating gate 67, the potential of the floating gate 67 increases, so that the floating gate 6
A channel is formed under 7 and a drain current flows.

【0037】ここで、本発明の特徴を整理すると、従来
構造で消去ゲートの役目も兼ねていたセル(読み出し)
電流のコントロールゲート6に代えて、消去専用の消去
ゲート64を形成したことで、消去動作時にコントロー
ルゲートに高電圧が印加されることがなくなり、その下
のゲート酸化膜69の膜厚(ゲート酸化膜69<フロー
ティングゲート67下のゲート酸化膜53<消去ゲート
64下のゲート酸化膜53+トンネル酸化膜62B)は
適正な膜厚に設定でき、従来構成に比して読み出し電流
の発生効率を向上させることができる。そのため、例え
ば、多値化を図る場合等にも有効である。更に、しきい
値電圧が比較的低くなり、書き込み動作時のコントロー
ルゲート70−フローティングゲート67間の電界を上
げられるので、書き込み効率が高く、低電圧動作に有利
な構造である。
Here, when the features of the present invention are arranged, a cell (readout) which also served as an erase gate in the conventional structure was used.
By forming the erase gate 64 dedicated to erasing in place of the current control gate 6, a high voltage is not applied to the control gate during the erasing operation, and the thickness of the gate oxide film 69 thereunder (the gate oxide The film 69 <the gate oxide film 53 under the floating gate 67 <the gate oxide film 53 under the erase gate 64 + the tunnel oxide film 62B) can be set to an appropriate film thickness, and the read current generation efficiency is improved as compared with the conventional configuration. be able to. Therefore, it is also effective, for example, in the case of multi-value conversion. Further, the threshold voltage is relatively low, and the electric field between the control gate 70 and the floating gate 67 during the write operation can be increased. Therefore, the write efficiency is high and the structure is advantageous for low voltage operation.

【0038】更には、コントロールゲート70と消去ゲ
ート64とを別々に構成したために、従来の読み出し動
作時に発生していた、選択されたメモリセルと同一のワ
ード線(WL1)に接続されている非選択のメモリセル
のデータが消去されてしまうという、いわゆるリードデ
ィスターブ不良の危険性を回避できる。従って、トンネ
ル酸化膜62Bの膜厚の低減が図れ、消去動作時にこの
トンネル酸化膜62Bにトラップされる電荷(電子)の
割合も膜厚に比例して減ることになり、データの書き換
え回数を増大させることができる。
Furthermore, since the control gate 70 and the erase gate 64 are separately formed, the control gate 70 and the erase gate 64 are connected to the same word line (WL1) as the selected memory cell, which is generated during the conventional read operation. It is possible to avoid the danger of a so-called read disturb defect in which data in a selected memory cell is erased. Therefore, the thickness of the tunnel oxide film 62B can be reduced, and the ratio of charges (electrons) trapped in the tunnel oxide film 62B during the erasing operation decreases in proportion to the film thickness. Can be done.

【0039】また、消去ゲート64とフローティングゲ
ート67とコントロールゲート70とをセルフアライン
で形成できるために、微細化に有利な構成である。
Since the erase gate 64, floating gate 67, and control gate 70 can be formed in a self-aligned manner, the configuration is advantageous for miniaturization.

【0040】また、前記素子分離膜52が基板51の一
部を削って形成した凹部内にCVD法によるシリコン酸
化膜を埋め込み形成しているため、従来のLOCOS法
による素子分離膜に比して、より短い素子分離領域内に
厚い素子分離膜を形成できるため、素子分離能力が向上
する。
Since the device isolation film 52 is formed by burying a silicon oxide film by a CVD method in a concave portion formed by shaving a part of the substrate 51, the device isolation film 52 is compared with a conventional device isolation film by a LOCOS method. Since a thick device isolation film can be formed in a shorter device isolation region, device isolation capability is improved.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、消去専用ゲートを形成
したことで、消去動作時にコントロールゲートに高電圧
が印加されることがなくなり、その下のゲート酸化膜厚
は適正な膜厚に設定でき、読み出し電流を増大させるこ
とができる。
According to the present invention, the formation of the erasing-dedicated gate eliminates the application of a high voltage to the control gate during the erasing operation, and sets the thickness of the underlying gate oxide to an appropriate thickness. As a result, the read current can be increased.

【0042】また、しきい値電圧が比較的低くなるの
で、書き込み効率が高く、低電圧動作に有利な構造であ
る。
Since the threshold voltage is relatively low, the writing efficiency is high and the structure is advantageous for low voltage operation.

【0043】更には、従来構成における読み出し動作時
に発生していたリードディスターブ不良の発生を抑止で
きる。
Further, it is possible to suppress the occurrence of the read disturb defect which has occurred during the read operation in the conventional configuration.

【0044】また、消去ゲートとフローティングゲート
とコントロールゲートとをセルフアラインで形成できる
ために、微細化に有利な構成である。
Since the erase gate, floating gate and control gate can be formed in a self-aligned manner, the configuration is advantageous for miniaturization.

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

【図1】本発明の一実施形態の不発性半導体記憶装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態の不発性半導体記憶装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a method of manufacturing a non-volatile semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態の不発性半導体記憶装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for manufacturing a non-volatile semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態の不発性半導体記憶装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of manufacturing the non-emissive semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention;

【図5】本発明の一実施形態の不発性半導体記憶装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of manufacturing the non-emissive semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention;

【図6】従来の不発性半導体記憶装置を示す平面図であ
る。
FIG. 6 is a plan view showing a conventional non-volatile semiconductor memory device.

【図7】従来の不発性半導体記憶装置を示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional non-volatile semiconductor memory device.

【図8】従来の不発性半導体記憶装置の課題を説明する
ための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a problem of a conventional non-volatile semiconductor memory device.

フロントページの続き Fターム(参考) 5F001 AA21 AA32 AA33 AB03 AB06 AB30 AC02 AC61 AD12 AD41 AD51 AD62 AE02 AE03 AE08 AF10 5F083 EP15 EP25 EP30 ER02 ER05 ER09 ER14 ER18 ER21 GA01 GA05 GA19 GA30 JA35 JA39 JA53 KA05 LA12 LA16 MA04 MA06 MA20 NA01 NA02 Continued on the front page F term (reference) 5F001 AA21 AA32 AA33 AB03 AB06 AB30 AC02 AC61 AD12 AD41 AD51 AD62 AE02 AE03 AE08 AF10 5F083 EP15 EP25 EP30 ER02 ER05 ER09 ER14 ER18 ER21 GA01 GA05 GA19 GA30 JA35 JA05 MA06 MA05 NA02

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1,第2の拡散領域を有する半導体基
板上にフローティングゲートとコントロールゲートとを
有する不揮発性半導体記憶装置において、 隣り合うメモリセル同士の前記フローティングゲートに
トンネル酸化膜を介して隣接するように形成された消去
ゲートを具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶
装置。
1. A nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate and a control gate on a semiconductor substrate having first and second diffusion regions, wherein the floating gates of adjacent memory cells are connected via a tunnel oxide film. A nonvolatile semiconductor memory device comprising an erase gate formed so as to be adjacent to the nonvolatile semiconductor memory device.
【請求項2】 第1,第2の拡散領域を有する半導体基
板上に形成された第1,第2のゲート酸化膜と、 前記第1の拡散領域の両端部にそれぞれ隣接するように
前記第1のゲート酸化膜上に形成されたフローティング
ゲートと、 前記フローティングゲートと前記第2の拡散領域に隣接
するように第2のゲート酸化膜上に形成されたコントロ
ールゲートと、 前記フローティングゲートにトンネル酸化膜を介して隣
接するように前記第1の拡散領域上に形成された消去ゲ
ートとを具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶
装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first and second gate oxide films are formed on a semiconductor substrate having first and second diffusion regions, and said first and second gate oxide films are adjacent to both ends of said first diffusion region. A floating gate formed on the first gate oxide film; a control gate formed on the second gate oxide film so as to be adjacent to the floating gate and the second diffusion region; A non-volatile semiconductor memory device, comprising: an erase gate formed on the first diffusion region so as to be adjacent via a film.
【請求項3】 前記フローティングゲートには、前記消
去ゲート側に向けて尖鋭部が形成されていることを特徴
とする請求項1あるいは請求項2に記載の不揮発性半導
体記憶装置。
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a sharp portion is formed on the floating gate toward the erase gate.
【請求項4】 前記コントロールゲートと前記消去ゲー
トは、少なくとも一部がシリサイド化されたポリシリコ
ン膜から成ることを特徴とする請求項1あるいは請求項
2あるいは請求項3に記載の不揮発性半導体記憶装置。
4. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein said control gate and said erase gate are made of a polysilicon film at least partially silicided. apparatus.
【請求項5】 一導電型の半導体基板上に第1の酸化
膜,ポリシリコン膜,第2の酸化膜及びシリコン窒化膜
を形成した後にレジスト膜をマスクにエッチングして前
記シリコン窒化膜,第2の酸化膜及びポリシリコン膜の
一部にまで達する凹部を形成する工程と、 前記レジスト膜を除去した後に前記凹部内を第3の酸化
膜で埋設する工程と、 第1の拡散領域形成領域上に開口を有するレジスト膜を
形成した後にこのレジスト膜及び前記第3の酸化膜をマ
スクにして前記ポリシリコン膜をパターニングする工程
と、 前記レジスト膜及び前記第3の酸化膜をマスクにして全
面に逆導電型の不純物をイオン注入して前記ポリシリコ
ン膜に隣接するように基板表層に第1の逆導電型拡散領
域を形成する工程と、 前記レジスト膜を除去した後に全面をウエット処理して
前記ポリシリコン膜上の第3の酸化膜を後退させる工程
と、 全面にCVD酸化膜を形成した後にこのCVD酸化膜を
介して前記ポリシリコン膜及び第3の酸化膜に隣接する
ように消去ゲートを形成する工程と、 第2の拡散領域形成領域上に開口を有するレジスト膜を
形成した後にこのレジスト膜及び前記第3の酸化膜をマ
スクにして前記シリコン窒化膜,第2の酸化膜及びポリ
シリコン膜をパターニングして第3の酸化膜が積層され
たフローティングゲートを形成する工程と、 全面にCVD酸化膜を形成した後にこのCVD酸化膜を
異方性エッチングして第4の酸化膜を形成した後に基板
表層を熱酸化して第5の酸化膜を形成する工程と、 全面に導電化されたポリシリコン膜を形成した後にこの
ポリシリコン膜を異方性エッチングして前記フローティ
ングゲートの側壁部に前記第4の酸化膜を介してコント
ロールゲートを形成する工程と、 全面に逆導電型の不純物をイオン注入して前記コントロ
ールゲートに隣接するように基板表層に低濃度の第2の
逆導電型拡散領域を形成する工程と、 全面にCVD酸化膜を形成した後にこのCVD酸化膜を
異方性エッチングして側壁絶縁膜を形成した後に全面に
逆導電型の不純物をイオン注入して前記側壁絶縁膜に隣
接するように基板表層に高濃度の第2の逆導電型拡散領
域を形成する工程とを備えたことを特徴とする不揮発性
半導体記憶装置の製造方法。
5. A method according to claim 5, wherein a first oxide film, a polysilicon film, a second oxide film and a silicon nitride film are formed on a semiconductor substrate of one conductivity type and then etched using a resist film as a mask. Forming a recess reaching a part of the oxide film and the polysilicon film of Step 2; filling the recess with a third oxide film after removing the resist film; and forming a first diffusion region forming region. Forming a resist film having an opening thereon and then patterning the polysilicon film using the resist film and the third oxide film as a mask; and using the resist film and the third oxide film as a mask, Forming a first reverse-conductivity-type diffusion region in the substrate surface adjacent to the polysilicon film by ion-implanting a reverse-conductivity-type impurity, and removing the entire surface after removing the resist film. A step of recessing the third oxide film on the polysilicon film by performing an etching process; and forming a CVD oxide film on the entire surface and adjoining the polysilicon film and the third oxide film via the CVD oxide film. Forming an erase gate as described above, forming a resist film having an opening on the second diffusion region forming region, and then using the resist film and the third oxide film as a mask to form the silicon nitride film and the second Patterning an oxide film and a polysilicon film to form a floating gate on which a third oxide film is laminated; forming a CVD oxide film on the entire surface; and then anisotropically etching the CVD oxide film to form a fourth gate. Forming a fifth oxide film by thermally oxidizing the surface layer of the substrate after forming the oxide film; and forming an electrically conductive polysilicon film on the entire surface and then anisotropically etching the polysilicon film. Forming a control gate on the side wall portion of the floating gate via the fourth oxide film, and ion-implanting a reverse conductivity type impurity into the entire surface to form a control gate on the surface of the substrate adjacent to the control gate. Forming a low concentration second reverse conductivity type diffusion region; forming a CVD oxide film on the entire surface; anisotropically etching the CVD oxide film to form a sidewall insulating film; Forming a high-concentration second reverse conductivity type diffusion region in the surface layer of the substrate so as to be adjacent to the side wall insulating film by ion-implanting an impurity. .
【請求項6】 一導電型の半導体基板上に第1の酸化
膜,ポリシリコン膜,第2の酸化膜及びシリコン窒化膜
を形成した後にレジスト膜をマスクにエッチングして前
記シリコン窒化膜,第2の酸化膜及びポリシリコン膜の
一部にまで達する凹部を形成する工程と、 前記レジスト膜を除去した後に前記凹部内を第3の酸化
膜で埋設する工程と、 第1の拡散領域形成領域上に開口を有するレジスト膜を
形成した後にこのレジスト膜及び前記第3の酸化膜をマ
スクにして前記ポリシリコン膜をパターニングする工程
と、 前記レジスト膜及び前記第3の酸化膜をマスクにして全
面に逆導電型の不純物をイオン注入して前記ポリシリコ
ン膜に隣接するように基板表層に第1の逆導電型拡散領
域を形成する工程と、 前記レジスト膜を除去した後に全面をウエット処理して
前記ポリシリコン膜上の第3の酸化膜を後退させる工程
と、 全面にCVD酸化膜を形成した後にこのCVD酸化膜を
介して前記ポリシリコン膜及び第3の酸化膜に隣接する
ように消去ゲートを形成する工程と、 第2の拡散領域形成領域上に開口を有するレジスト膜を
形成した後にこのレジスト膜及び前記第3の酸化膜をマ
スクにして前記シリコン窒化膜,第2の酸化膜及びポリ
シリコン膜をパターニングして第3の酸化膜が積層され
たフローティングゲートを形成する工程と、 全面にCVD酸化膜を形成した後にこのCVD酸化膜を
異方性エッチングして第4の酸化膜を形成した後に基板
表層を熱酸化して第5の酸化膜を形成する工程と、 全面に導電化されたポリシリコン膜を形成した後にこの
ポリシリコン膜を異方性エッチングして前記フローティ
ングゲートの側壁部に前記第4の酸化膜を介してコント
ロールゲートを形成する工程と、 全面に逆導電型の不純物をイオン注入して前記コントロ
ールゲートに隣接するように基板表層に低濃度の第2の
逆導電型拡散領域を形成する工程と、 全面にCVD酸化膜を形成した後にこのCVD酸化膜を
異方性エッチングして側壁絶縁膜を形成した後に全面に
逆導電型の不純物をイオン注入して前記側壁絶縁膜に隣
接するように基板表層に高濃度の第2の逆導電型拡散領
域を形成する工程と、 全面に被シリサイド化膜を形成した後に熱酸化して前記
高濃度の第2の逆導電型拡散領域,前記コントロールゲ
ート及び前記消去ゲート上にシリサイド化膜を形成する
工程とを備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装
置の製造方法。
6. A method for forming a first oxide film, a polysilicon film, a second oxide film and a silicon nitride film on a semiconductor substrate of one conductivity type and etching the silicon nitride film using a resist film as a mask. Forming a recess reaching a part of the oxide film and the polysilicon film of Step 2; filling the recess with a third oxide film after removing the resist film; and forming a first diffusion region forming region. Forming a resist film having an opening thereon and then patterning the polysilicon film using the resist film and the third oxide film as a mask; and using the resist film and the third oxide film as a mask, Forming a first reverse-conductivity-type diffusion region in the substrate surface adjacent to the polysilicon film by ion-implanting a reverse-conductivity-type impurity, and removing the entire surface after removing the resist film. A step of recessing the third oxide film on the polysilicon film by performing an etching process; and forming a CVD oxide film on the entire surface and adjoining the polysilicon film and the third oxide film via the CVD oxide film. Forming an erase gate as described above, forming a resist film having an opening on the second diffusion region forming region, and then using the resist film and the third oxide film as a mask to form the silicon nitride film and the second Patterning an oxide film and a polysilicon film to form a floating gate on which a third oxide film is laminated; forming a CVD oxide film on the entire surface; and then anisotropically etching the CVD oxide film to form a fourth gate. Forming a fifth oxide film by thermally oxidizing the surface layer of the substrate after forming the oxide film; and forming an electrically conductive polysilicon film on the entire surface and then anisotropically etching the polysilicon film. Forming a control gate on the side wall portion of the floating gate via the fourth oxide film, and ion-implanting a reverse conductivity type impurity into the entire surface to form a control gate on the surface of the substrate adjacent to the control gate. Forming a low concentration second reverse conductivity type diffusion region; forming a CVD oxide film on the entire surface; anisotropically etching the CVD oxide film to form a sidewall insulating film; A step of ion-implanting an impurity to form a high-concentration second reverse conductivity type diffusion region in the surface layer of the substrate so as to be adjacent to the side wall insulating film; Forming a silicide film on the high concentration second reverse conductivity type diffusion region, the control gate and the erase gate. Construction method.
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