JP2001135804A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2001135804A
JP2001135804A JP31145199A JP31145199A JP2001135804A JP 2001135804 A JP2001135804 A JP 2001135804A JP 31145199 A JP31145199 A JP 31145199A JP 31145199 A JP31145199 A JP 31145199A JP 2001135804 A JP2001135804 A JP 2001135804A
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JP
Japan
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oxide film
side wall
transistor
memory transistor
peripheral transistor
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JP31145199A
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English (en)
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Daisuke Fukuoka
大祐 福岡
Shigemitsu Fukatsu
重光 深津
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Denso Corp
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Denso Corp
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  • Semiconductor Memories (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メモリトランジスタと周辺トランジスタとを
備えた半導体装置において、メモリトランジスタの電荷
保持特性を良好にし、かつ周辺トランジスタの電流能力
を向上させる。 【解決手段】 メモリトランジスタ10の側壁酸化膜1
7および周辺トランジスタ20の側壁酸化膜26を、そ
れぞれ、熱酸化によって形成されたものとし、メモリト
ランジスタ10の側壁酸化膜17の膜厚Aを、周辺トラ
ンジスタ20の側壁酸化膜26の膜厚Bよりも大きくし
た。このようにメモリトランジスタ10の側壁酸化膜1
7を熱酸化で形成し、その膜厚を厚くすることにより、
良好な電荷保持特性を得ることができる。また、周辺ト
ランジスタ20において、側壁酸化膜26の膜厚を薄く
することにより、電界緩和層23を内側に形成すること
ができ、電流能力を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電荷を保持するフ
ローティングゲートを有するメモリトランジスタと、こ
のメモリトランジスタの周辺に配置された周辺トランジ
スタとを備えた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、フローティングゲートを有する不
揮発性半導体メモリとしてのメモリトランジスタと、メ
モリトランジスタの周辺に配置された周辺トランジスタ
(ロジック部のトランジスタ)を備えた半導体装置にお
いて、メモリトランジスタと周辺トランジスタのそれぞ
れの側壁酸化膜は、熱酸化によって同時に形成され、膜
厚が同じものになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】周辺トランジスタを微
細化する場合、LDD(ライトリー ドープト ドレイ
ン)構造として、ソース−ドレインの高耐圧化、ホット
キャリアの発生抑制を図ることができるが、そのような
構造において、電界緩和層をなるべく内側に形成し、電
流能力を向上させるためは、側壁酸化膜を薄くする必要
がある。
【0004】しかし、メモリトランジスタの側壁酸化膜
を周辺トランジスタと同時に薄い膜厚で形成すると、フ
ローティングゲートに注入された電荷が、薄い側壁酸化
膜を通して抜け、電荷保持特性(リテンション)特性が
悪化してしまう。
【0005】本発明は上記問題に鑑みたもので、メモリ
トランジスタの電荷保持特性を良好にし、かつ周辺トラ
ンジスタの電流能力を向上させることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、メモリトランジスタ
(10)および周辺トランジスタ(20)の側壁酸化膜
(17、26)を、それぞれ、熱酸化によって形成され
たものとし、メモリトランジスタ(10)の側壁酸化膜
(17)の膜厚を、周辺トランジスタ(20)の側壁酸
化膜(26)の膜厚よりも大きくしたことを特徴として
いる。
【0007】このようにメモリトランジスタ(10)の
側壁酸化膜(17)を熱酸化で形成し、その膜厚を厚く
することにより、良好な電荷保持特性を得ることができ
る。また、周辺トランジスタ(20)において、側壁酸
化膜(26)の膜厚を薄くすることにより、電界緩和層
(23)を内側に形成することができ、電流能力を向上
させることができる。
【0008】この場合、請求項2に記載の発明のよう
に、メモリトランジスタ(10)の側壁酸化膜(17)
を形成する工程と、周辺トランジスタ(20)の側壁酸
化膜(26)を形成する工程とを、別々の工程で行うよ
うにすることによって、請求項1に記載の半導体装置を
製造することができる。
【0009】請求項3に記載の発明では、周辺トランジ
スタ(20)の電界緩和層(23)を側壁酸化膜(2
8)を形成する前にイオン注入によって形成されたもの
とし、メモリトランジスタ(10)の側壁酸化膜(1
9)および周辺トランジスタ(20)の側壁酸化膜(2
8)を、酸化膜を堆積した後の異方性エッチングによっ
てそれぞれテーパ状に形成し、メモリトランジスタ(1
0)の側壁酸化膜(19)の膜厚を、周辺トランジスタ
(20)の側壁酸化膜(28)の膜厚よりも最大膜厚部
分において大きくしたことを特徴としている。
【0010】このような構成により、メモリトランジス
タ(10)の側壁酸化膜(19)の膜厚が厚くなり、良
好な電荷保持特性を得ることができる。
【0011】また、側壁酸化膜(28)を形成する前に
電界緩和層(23)が形成されているため、電界緩和層
(23)を内側に形成することができ、これにより電流
能力を向上させることができる。
【0012】この場合、請求項4に記載の発明によっ
て、請求項3に記載の半導体装置を製造することができ
る。
【0013】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
【0014】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1に本発明の
第1実施形態にかかる半導体装置の断面構成を示す。
【0015】シリコン基板(半導体基板)1には、図の
左側の領域にメモリトランジスタ10が形成され、その
周辺(図の右側)にはロジック部を構成する周辺トラン
ジスタ20が形成されている。
【0016】メモリトランジスタ10は、シリコン基板
1上にトンネル膜11、フローティングゲート12、ゲ
ート層間膜13、コントロールゲート14が形成され、
シリコン基板1内にソース15、ドレイン16が形成さ
れた構造になっている。また、その側壁には、側壁酸化
膜17が形成され、その外側にサイドウォールスペーサ
18が形成されている。
【0017】周辺トランジスタ20は、シリコン基板1
上にゲート酸化膜21、ゲート電極22が形成され、シ
リコン基板1内に電界緩和層23、ソース24、ドレイ
ン25が形成された構造になっている。また、その側壁
には、側壁酸化膜26が形成され、その外側にサイドウ
ォールスペーサ27が形成されている。
【0018】ここで、メモリトランジスタ10の側壁酸
化膜17、周辺トランジスタ20の側壁酸化膜26は、
熱酸化によって形成された膜で、メモリトランジスタ1
0の側壁酸化膜17の膜厚Aが、周辺トランジスタ20
の側壁酸化膜26の膜厚Bよりも大きくなっている。こ
のように、メモリトランジスタ10の側壁酸化膜17を
熱酸化で形成し、その膜厚を厚くすることにより、良好
な電荷保持特性を得ることができる。なお、熱酸化によ
り形成される酸化膜は、堆積した絶縁膜に比べて絶縁能
力が優れている。
【0019】また、周辺トランジスタ20においては、
側壁酸化膜26の膜厚を薄くしているため、電界緩和層
23を内側に形成することができ、これにより電流能力
を向上させることができる。
【0020】次に、上記した半導体装置の製造方法につ
いて説明する。図2にその製造工程を示す。 [図2(a)の工程]シリコン基板1のメモリトランジ
スタ10の形成領域に、トンネル膜11、フローティン
グゲート12、ゲート層間膜13を形成した後、周辺ト
ランジスタ20の形成領域にゲート酸化膜21を形成
し、この後、コントロールゲート14およびゲート電極
形成のためのポリシリコン層31を形成する。そして、
酸化によりメモリトランジスタ10の側壁酸化膜17を
形成するとともにポリシリコン層31の上に酸化膜32
を形成し、続いてメモリトランジスタ10のソース1
5、ドレイン16を形成する。 [図2(b)の工程]メモリトランジスタ10の形成領
域をホトレジスト33で覆い、エッチングを行ってポリ
シリコン層31上の酸化膜32を除去する。そして、ホ
トレジスト33を除去する。 [図2(c)の工程]ホトレジスト34でメモリトラン
ジスタ10の形成領域および周辺トランジスタ20のゲ
ート形成部を覆い、エッチングを行って周辺トランジス
タ20のゲート電極22を形成する。そして、ホトレジ
スト34を除去する。 [図2(d)の工程]酸化により周辺トランジスタ20
の側壁酸化膜26を形成する。この状態において、メモ
リトランジスタ10の側壁酸化膜17の膜厚は、周辺ト
ランジスタ20の側壁酸化膜26の膜厚よりも大きくな
っている。この後、メモリトランジスタ10の形成領域
をホトレジスト(図示せず)で覆い、イオン注入を行っ
て電界緩和層23を形成する。 [図2(e)の工程]メモリトランジスタ10、周辺ト
ランジスタ20にサイドウォールスペーサ(堆積酸化
膜)18、27を公知の方法で形成し、イオン注入を行
って、周辺トランジスタ20のソース24、ドレイン2
5を形成する。
【0021】このようにして、図1に示す構造の半導体
装置が形成される。 (第2実施形態)図3に本発明の第2実施形態にかかる
半導体装置の断面構成を示す。図1に示す第1実施形態
と異なる部分について説明する。この実施形態において
は、メモリトランジスタ10の側壁酸化膜19と周辺ト
ランジスタ20の側壁酸化膜28が、それぞれ、テーパ
状のサイドウォールスペーサで形成されており、最大膜
厚部分において、メモリトランジスタ10の側壁酸化膜
19の膜厚Cが、周辺トランジスタ20の側壁酸化膜2
8の膜厚Dよりも大きくなっている。また、周辺トラン
ジスタ20において、側壁酸化膜28が形成される前に
イオン注入によって電界緩和層23が形成されている。
【0022】このように構成することにより、メモリト
ランジスタ10の側壁酸化膜19の膜厚が厚くなり、良
好な電荷保持特性を得ることができる。
【0023】また、側壁酸化膜28を形成する前に電界
緩和層23が形成されるため、電界緩和層23を内側に
形成することができ、これにより電流能力を向上させる
ことができる。
【0024】次に、上記した半導体装置の製造方法につ
いて説明する。図4にその製造工程を示す。 [図4(a)の工程]シリコン基板1のメモリトランジ
スタ10の形成領域に、トンネル膜11、フローティン
グゲート12、ゲート層間膜13を形成した後、周辺ト
ランジスタ20の形成領域にゲート酸化膜21を形成
し、この後、コントロールゲート14およびゲート電極
形成のためのポリシリコン層31を形成する。 [図4(b)の工程]公知の方法によりメモリトランジ
スタ10および周辺トランジスタ20をパターニングす
る。そして、メモリトランジスタ10の形成領域をホト
レジスト35で覆い、イオン注入を行って電界緩和層2
3を形成する。 [図4(c)の工程]全面に酸化膜36を堆積する。 [図4(d)の工程]異方性エッチングを行い、メモリ
トランジスタ10および周辺トランジスタ20の側壁に
テーパ状のサイドウォールスペーサ(側壁酸化膜)1
9、28をそれぞれ形成する。このとき、テーパ角の違
いにより、メモリトランジスタ10の側壁酸化膜19の
膜厚が、周辺トランジスタ20の側壁酸化膜28の膜厚
よりも大きくなる。この後、イオン注入を行って、メモ
リトランジスタ10のソース15、ドレイン16および
周辺トランジスタ20のソース24、ドレイン25を形
成する。
【0025】このようにして、図3に示す構造の半導体
装置が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態にかかる半導体装置の構
造を示す図である。
【図2】図1に示す半導体装置の製造方法を示す工程図
である。
【図3】本発明の第2実施形態にかかる半導体装置の構
造を示す図である。
【図4】図3に示す半導体装置の製造方法を示す工程図
である。
【符号の説明】
1…シリコン基板、10…メモリトランジスタ、11…
トンネル膜、12…フローティングゲート、13…ゲー
ト層間膜、14…コントロールゲート、15…ソース、
16…ドレイン、17…側壁酸化膜、18…サイドウォ
ールスペーサ、20…周辺トランジスタ、21…ゲート
酸化膜、22…ゲート電極、23…電界緩和層、24…
ソース、25…ドレイン、26…側壁酸化膜、27…サ
イドウォールスペーサ、19…側壁酸化膜、28…側壁
酸化膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/792 Fターム(参考) 5F001 AA08 AA25 AB08 AC01 AD44 AF06 AG10 5F048 AA05 AA08 AB01 AC01 BA01 BB05 BC06 DA25 5F083 EP02 EP23 EP41 GA19 GA24 JA32 PR03 PR12 PR36 ZA04 ZA06 5F101 BA07 BA23 BB05 BC01 BD27 BF02 BH14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電荷を保持するフローティングゲート
    (12)を有するメモリトランジスタ(10)と、この
    メモリトランジスタ(10)の周辺に配置された周辺ト
    ランジスタ(20)とを備えた半導体装置であって、 前記メモリトランジスタ(10)および前記周辺トラン
    ジスタ(20)は、それぞれ、熱酸化によって側壁に形
    成された側壁酸化膜(17、26)を有し、前記周辺ト
    ランジスタ(20)は、前記側壁酸化膜(26)が形成
    された状態でイオン注入によって形成された電界緩和層
    (23)を有しており、 前記メモリトランジスタ(10)の前記側壁酸化膜(1
    7)の膜厚は、前記周辺トランジスタ(20)の前記側
    壁酸化膜(26)の膜厚よりも大きくなっていることを
    特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
    であって、前記メモリトランジスタ(10)の前記側壁
    酸化膜(17)を形成する工程と、前記周辺トランジス
    タ(20)の前記側壁酸化膜(26)を形成する工程と
    を、別々の工程で行うようにしたことを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 電荷を保持するフローティングゲート
    (12)を有するメモリトランジスタ(10)と、この
    メモリトランジスタ(10)の周辺に配置された周辺ト
    ランジスタ(20)とを備えた半導体装置であって、 前記メモリトランジスタ(10)および前記周辺トラン
    ジスタ(20)は、それぞれ、側壁に形成された側壁酸
    化膜(19、28)を有し、前記周辺トランジスタ(2
    0)は、前記側壁酸化膜(28)が形成される前にイオ
    ン注入によって形成された電界緩和層(23)を有して
    おり、 前記メモリトランジスタ(10)の前記側壁酸化膜(1
    9)および前記周辺トランジスタ(20)の前記側壁酸
    化膜(28)は、酸化膜を堆積した後の異方性エッチン
    グによってそれぞれテーパ状に形成されたものであっ
    て、前記メモリトランジスタ(10)の前記側壁酸化膜
    (19)の膜厚が、前記周辺トランジスタ(20)の前
    記側壁酸化膜(28)の膜厚よりも最大膜厚部分におい
    て大きくなっていることを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の半導体装置の製造方法
    であって、半導体基板(1)に、前記メモリトランジス
    タ(10)を構成するトンネル膜(11)、フローティ
    ングゲート(12)、ゲート層間膜(13)、コントロ
    ールゲート(14)、および前記周辺トランジスタ(2
    0)を構成するゲート酸化膜(21)、ゲート電極(2
    2)が形成されたもの、を用意する工程と、 イオン注入によって前記周辺トランジスタ(20)の電
    界緩和層(23)を形成する工程と、 この後、全面に酸化膜を堆積し、異方性エッチングを行
    って、前記メモリトランジスタ(10)および前記周辺
    トランジスタ(20)の前記側壁酸化膜(19、28)
    をそれぞれテーパ状に形成する工程とを有することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005537671A (ja) * 2002-09-04 2005-12-08 インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト フラッシュメモリーセル、および、個別の側壁を酸化する方法
CN1303695C (zh) * 2003-05-20 2007-03-07 夏普株式会社 半导体存储器件、半导体器件及其制造方法、使用这些器件的便携式电子设备和ic卡

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JP2005537671A (ja) * 2002-09-04 2005-12-08 インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト フラッシュメモリーセル、および、個別の側壁を酸化する方法
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