JP2001338995A - Semiconductor non-volatile memory and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor non-volatile memory and its manufacturing method

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JP2001338995A
JP2001338995A JP2000158576A JP2000158576A JP2001338995A JP 2001338995 A JP2001338995 A JP 2001338995A JP 2000158576 A JP2000158576 A JP 2000158576A JP 2000158576 A JP2000158576 A JP 2000158576A JP 2001338995 A JP2001338995 A JP 2001338995A
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Japan
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floating gate
gate electrode
semiconductor
hollow structure
insulating film
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JP2000158576A
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Japanese (ja)
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Akishige Nakanishi
章滋 中西
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor non-volatile memory having the number of the many times of electric writing. SOLUTION: A hollow structure 10 is formed between the lower part of a floating gate 9 and the impurity area of a P-type board 1, and a control gate 12 is formed on the surface of the floating gate 9 through an inter- polysilicon insulation film 11. High voltage is applied on both-end electrodes of the hollow structure 10 to generate Fowler-Nordheim tunnel current, and a semiconductor non-volatile memory writing and deleting information is made by injecting and discharging electrons. The hollow structure 10 forms a gate insulation film 4 existing just under the floating gate electrode 9 as the floating gate electrode 9 is made a mask by etching.

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、Fowler-Nordheim
(F-N)トンネル電流を利用して情報の書き換えを行う、
単層あるいは2層以上の積層構造ポリシリコンゲート電
極構造のFLOTOXタイプあるいはFLASHタイプの半導体不
揮発性メモリに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a Fowler-Nordheim
(FN) Rewrite information using tunnel current,
The present invention relates to a FLOTOX type or FLASH type semiconductor nonvolatile memory having a polysilicon gate electrode structure having a single layer structure or a multilayer structure having two or more layers.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は、従来の技術を説明するための2
層ポリシリコンゲート電極構造FLOTOXタイプ半導体不揮
発性メモリの断面図である。このFLOTOXタイプ半導体不
揮発性メモリでは、第1導電型であるPタイプの半導体
基板401上の一部に第2導電型であるNタイプのトン
ネルドレイン領域402が形成されており、前記領域の
直上部に8〜12nmのトンネル絶縁膜403が設けら
れており、前記トンネル絶縁膜を含むゲート絶縁膜40
4上に第1層目のポリシリコン電極がフローティングゲ
ート405として存在している。前記フローティングゲ
ート405上にポリシリコン間絶縁膜406を介して第
2層目のポリシリコン電極がコントロールゲート407
として形成されている。電気的に情報を書き換えを行う
ためには、トンネルドレイン領域402と、コントロー
ルゲート407とポリシリコン間絶縁膜406で容量結
合しているフローティングゲート405間に高電界を印
加する。
2. Description of the Related Art FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a layer polysilicon gate electrode structure FLOTOX type semiconductor nonvolatile memory. In this FLOTOX type semiconductor nonvolatile memory, an N-type tunnel drain region 402 of a second conductivity type is formed on a part of a P-type semiconductor substrate 401 of a first conductivity type. Is provided with a tunnel insulating film 403 of 8 to 12 nm, and the gate insulating film 40 including the tunnel insulating film is provided.
4, a first-layer polysilicon electrode exists as a floating gate 405. A second-layer polysilicon electrode is formed on the floating gate 405 via the inter-polysilicon insulating film 406 by a control gate 407.
It is formed as. In order to electrically rewrite information, a high electric field is applied between the tunnel drain region 402 and the floating gate 405 which is capacitively coupled by the control gate 407 and the inter-polysilicon insulating film 406.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この際、従来の半導体
不揮発性メモリでは、トンネル絶縁膜にF-Nトンネル電
流を流してフローティングゲートに電子の注入あるいは
放出を行ってメモリセルトランジスタのしきい値を変化
させて情報を記憶している。このF-Nトンネル電流をト
ンネル絶縁膜に流すときにフローティングゲートとトン
ネル絶縁膜界面に正孔と電子が捕獲され、書き換え回数
が増加するに従い電子捕獲量も増加していく。捕獲電子
量の増加はフローティングゲートへの移動電荷量の減少
を引き起こし、書き換え回数の制限をもたらす。または
トンネル絶縁膜自体の絶縁破壊が発生しメモリ動作を失
わせることになる。この現象について、現在、まだ明確
な説明ができていないが、ひとつの考察として、単結晶
シリコンとシリコン酸化膜であるトンネル絶縁膜の界面
で結晶構造が不連続になるため、シリコンと酸素の共有
結合に関係しない未結合手に電子が捕獲されるという考
え方がある。この捕獲電子が局所的にF-N電界を強め、
さらにシリコンと酸素の結合手を切断し新たに未結合手
を生み出し、さらにこの未結合手に電子が捕獲されると
いう正のフィードバック現象が起こり、最終的には絶縁
破壊に至ると説明している。
At this time, in the conventional semiconductor non-volatile memory, the threshold voltage of the memory cell transistor is changed by flowing an FN tunnel current through the tunnel insulating film to inject or emit electrons into the floating gate. Let me remember the information. When this FN tunnel current flows through the tunnel insulating film, holes and electrons are captured at the interface between the floating gate and the tunnel insulating film, and the amount of captured electrons increases as the number of times of rewriting increases. An increase in the amount of trapped electrons causes a decrease in the amount of charge transferred to the floating gate, thereby limiting the number of times of rewriting. Alternatively, dielectric breakdown of the tunnel insulating film itself occurs, and the memory operation is lost. Although this phenomenon has not yet been clearly explained, one consideration is that the crystal structure becomes discontinuous at the interface between single-crystal silicon and the tunnel insulating film, which is a silicon oxide film. There is an idea that electrons are captured by dangling bonds not related to bonding. These trapped electrons locally enhance the FN electric field,
Furthermore, it explains that a positive feedback phenomenon occurs, in which a bond between silicon and oxygen is broken to create a new dangling bond, and electrons are captured by this dangling bond, eventually leading to dielectric breakdown. .

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、シリコン酸化膜をトンネル絶縁膜と
して用いることをやめ、トンネルドレイン領域とフロー
ティングゲートの間の絶縁部分に物質を用いずに中空構
造とした。このF-Nトンネル電流を流す部分を中空構造
とすることにより、シリコン基板と空間界面の未結合手
数を減らすことは出来ないが、シリコン表面に存在する
未結合手に全て電子が捕獲されるとそれ以降は新たに未
結合手が発生することがなくなり、前記の正のフィード
バック現象は発生しないため、トンネル領域で絶縁破壊
が発生することがない。また、局所的に電界が強まって
も中空構造であるならば電界を効果的に分散することが
可能である。以上のことから、飛躍的に電気的書き換え
可能な回数の多い(ほぼ理論的には無限大)半導体不揮
発性メモリを提供することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, the use of a silicon oxide film as a tunnel insulating film is stopped, and a material is used for an insulating portion between a tunnel drain region and a floating gate. Instead of a hollow structure. By making the part where this FN tunnel current flows into a hollow structure, the number of dangling bonds between the silicon substrate and the space interface cannot be reduced, but after all electrons are trapped by dangling bonds existing on the silicon surface, No new dangling bonds are generated, and the positive feedback phenomenon does not occur. Therefore, dielectric breakdown does not occur in the tunnel region. In addition, even if the electric field is locally increased, the electric field can be effectively dispersed if the structure is hollow. From the above, it is possible to provide a semiconductor non-volatile memory with a remarkably large number of times (almost theoretically infinite) that can be electrically rewritten dramatically.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明にかかわる半導体不揮発性
メモリの製造方法を図面に基づいて以下に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0006】図1は、本発明にかかわる半導体不揮発性
メモリの製造方法の一実施例を説明するための、メモリ
セルチャネル方向に対して垂直方向の工程断面図であ
る。
FIG. 1 is a process sectional view in a direction perpendicular to the memory cell channel direction for explaining one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory according to the present invention.

【0007】まず、第1導電型の半導体不純物としてボ
ロンが8〜30Ω・cm程度添加されたP型半導体シリコ
ン基板1にLOCOS法で素子分離領域2を形成した後に、
前記素子分離領域2に隣接した活性領域の一部分に第2
導電型である砒素の不純物領域3をフォト及びイオン打
ち込みエネルギー50〜110KeV、5E13〜4E
14cm−2の濃度のイオンインプラ工程で形成する
(図1−A)。
First, an element isolation region 2 is formed by a LOCOS method on a P-type semiconductor silicon substrate 1 to which boron as a first conductivity type semiconductor impurity is added at about 8 to 30 Ω · cm.
A second part of the active region adjacent to the element isolation region 2
Photo and ion implantation energy of 50 to 110 KeV, 5E13 to 4E
It is formed by an ion implantation process at a concentration of 14 cm-2 (FIG. 1A).

【0008】次にインプラマスクとして用いられたフォ
トレジストを剥離した後、前記P型半導体シリコン基板
1上に膜厚35〜65nmの第1ゲート絶縁膜4を熱酸
化法により形成する。その後、前記第2導電型の不純物
領域3上で且つ第1ゲート絶縁膜4の一部領域をフォト
及びエッチング工程で除去して窓部5を開け、前記第2
導電型の不純物領域3上に熱酸化法を用いて3〜12n
mのトンネル絶縁膜6を作製する。さらに上記第1ゲー
ト絶縁膜4及びトンネル絶縁膜6上に第1層ポリシリコ
ン膜7をCVD法により150〜400nmの膜厚で形成
し、リンのプリデポジション法で25〜75Ω/sq.の
不純物ドーピングを行う(図1−B)。
Next, after removing the photoresist used as the implantation mask, a first gate insulating film 4 having a thickness of 35 to 65 nm is formed on the P-type semiconductor silicon substrate 1 by a thermal oxidation method. Then, a window 5 is opened by removing a part of the first gate insulating film 4 on the impurity region 3 of the second conductivity type by a photo-etching process.
3 to 12 n on the conductive impurity region 3 by using a thermal oxidation method.
Then, a tunnel insulating film 6 of m is formed. Further, a first-layer polysilicon film 7 is formed on the first gate insulating film 4 and the tunnel insulating film 6 to a thickness of 150 to 400 nm by a CVD method, and a 25 to 75 Ω / sq. Impurity doping is performed (FIG. 1-B).

【0009】上記第1層ポリシリコン膜7上にフォトレ
ジストパターン8を露光形成し、エッチング工程により
まず上記第1層ポリシリコン膜7を加工してフローティ
ングゲート9を形成する。この時、トンネル電流を流す
領域のフローティングゲートの一部分の幅が0.10〜
0.30umであることが重要となる。引き続き上記フ
ォトレジストパターン8を用いて上記トンネル絶縁膜6
もエッチング除去し、さらに上記P型半導体シリコン基
板1の表面近傍も150〜400nmの深さまでエッチ
ング除去する。そして密閉された容器内で加圧された弗
化水素系水溶液中で、上記第2導電型不純物領域3と上
記フローティングゲート9間に挟まれた上記トンネル絶
縁膜6を横方向からエッチング除去し、中空構造10を
形成する。なお、エッチング時に、フローティングゲー
ト9の大部分はフォトレジストに覆われ、中空構造10
を形成する領域のみがエッチング液に晒されることにな
る。(図1−C)。
A photoresist pattern 8 is formed on the first polysilicon film 7 by exposure, and the first polysilicon film 7 is first processed to form a floating gate 9 by an etching process. At this time, the width of a part of the floating gate in the region where the tunnel current flows is 0.10 to 0.10.
It is important that it is 0.30 um. Subsequently, the tunnel insulating film 6 is formed using the photoresist pattern 8.
Is also removed by etching, and the vicinity of the surface of the P-type semiconductor silicon substrate 1 is also removed by etching to a depth of 150 to 400 nm. Then, the tunnel insulating film 6 sandwiched between the second conductivity type impurity region 3 and the floating gate 9 is laterally etched and removed in a hydrogen fluoride aqueous solution pressurized in a sealed container, The hollow structure 10 is formed. At the time of etching, most of the floating gate 9 is covered with the photoresist, and the hollow structure 10 is formed.
Is exposed to the etchant only. (FIG. 1-C).

【0010】その後、ポリシリコン間絶縁膜11を形成
し、第2層ポリシリコン膜を積層後にパターニングを行
い、コントロールゲート12を作製する。ここでポリシ
リコン間絶縁膜11は、エッチング時に空洞となった中
空構造10の左右の端部を塞ぐことになる(図1−
D)。以降は図示しないが通常のソース・ドレイン領域
形を行い、金属配線を形成する。
After that, an inter-polysilicon insulating film 11 is formed, and a second-layer polysilicon film is laminated and then patterned to form a control gate 12. Here, the inter-polysilicon insulating film 11 closes the left and right ends of the hollow structure 10 which has become a cavity at the time of etching (FIG. 1).
D). Thereafter, although not shown, a normal source / drain region shape is performed to form a metal wiring.

【0011】図2は、本発明にかかわる半導体不揮発性
メモリの別の製造方法の実施例を説明するための、メモ
リセルチャネル方向に対して垂直方向の工程断面図であ
る。
FIG. 2 is a process sectional view in a direction perpendicular to the memory cell channel direction for explaining an embodiment of another method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory according to the present invention.

【0012】まず、第1導電型の半導体不純物としてボ
ロンが8〜30Ω・cm程度添加されたP型半導体シリコ
ン基板201にLOCOS法で素子分離領域2を形成した後
に、前記素子分離領域202に隣接した活性領域の一部
分に第2導電型である砒素の不純物領域203をフォト
及びイオン打ち込みエネルギー50〜110KeV、5
E13〜4E14cm−2の濃度のイオンインプラ工程
で形成する(図2−A)。
First, an element isolation region 2 is formed by a LOCOS method on a P-type semiconductor silicon substrate 201 to which boron as a first conductivity type semiconductor impurity is added in an amount of about 8 to 30 Ω · cm. Photo and ion implantation energy of 50 to 110 KeV, 5
It is formed by an ion implantation process with a concentration of E13 to 4E14 cm-2 (FIG. 2-A).

【0013】次にインプラマスクとして用いられたフォ
トレジストを剥離した後、前記P型半導体シリコン基板
201上に膜厚35〜65nmの第1ゲート絶縁膜20
4を熱酸化法により形成する。その後、前記第2導電型
の不純物領域203上で且つ第1ゲート絶縁膜204の
一部領域をフォト及びエッチング工程で除去して窓部2
05を開け、前記第2導電型の不純物領域203上に第
2導電型の不純物(砒素あるいはリン)化合物膜206
を3〜12nmの膜厚で作製する。この前記不純物化合
物は後のポリシリコンデポジションする温度である60
0〜700℃では反応しない物質である必要がある。さ
らに上記第1ゲート絶縁膜204及び不純物化合物膜2
06上に第1層ポリシリコン膜207をCVD法により1
50〜400nmの膜厚で形成し、リンのプリデポジシ
ョン法で25〜75Ω/sq.の不純物ドーピングを行う
(図2−B)。
Next, after removing the photoresist used as the implantation mask, the first gate insulating film 20 having a thickness of 35 to 65 nm is formed on the P-type semiconductor silicon substrate 201.
4 is formed by a thermal oxidation method. After that, a portion of the first gate insulating film 204 on the second conductive type impurity region 203 is removed by a photo and etching process to remove the window portion 2.
Then, the second conductive type impurity (arsenic or phosphorus) compound film 206 is formed on the second conductive type impurity region 203.
Is produced with a thickness of 3 to 12 nm. The impurity compound has a temperature of 60 ° C., which is the temperature at which the polysilicon is to be deposited later.
The substance must not react at 0 to 700 ° C. Further, the first gate insulating film 204 and the impurity compound film 2
First polysilicon film 207 is deposited on
It is formed to a thickness of 50 to 400 nm, and is doped with an impurity of 25 to 75 Ω / sq. By a phosphorus predeposition method (FIG. 2-B).

【0014】上記第1層ポリシリコン膜207上にフォ
トレジストパターン208を露光形成し、エッチング工
程によりまず上記第1層ポリシリコン膜207を加工し
てフローティングゲート209を形成する。その後、前
記リンのプリデポジション温度800〜950℃の熱工
程、あるいは更に付け加えた950〜1100℃のシリ
コン基板が流動・溶融する温度まで加熱する熱工程を行
うことにより前記不純物化合物膜206を前記不純物領
域203または前記第1層ポリシリコン膜207中に熱
拡散させて中空構造210を形成する(図2−C)。
A photoresist pattern 208 is formed on the first polysilicon film 207 by exposure, and a floating gate 209 is formed by processing the first polysilicon film 207 by an etching process. Then, the impurity compound film 206 is subjected to a heat step of pre-deposition temperature of 800 to 950 ° C. of phosphorus or a heat step of heating to a temperature at which an added silicon substrate of 950 to 1100 ° C. flows and melts. The hollow structure 210 is formed by thermal diffusion into the impurity region 203 or the first polysilicon film 207 (FIG. 2C).

【0015】その後、ポリシリコン間絶縁膜211を形
成し、第2層ポリシリコン膜を積層後にパターニングを
行い、コントロールゲート212を作製する(図2−
D)。以降は図示しないが通常のソース・ドレイン領域
形を行い、金属配線を形成する。
Thereafter, an inter-polysilicon insulating film 211 is formed, and a second-layer polysilicon film is laminated and then patterned to form a control gate 212 (FIG. 2).
D). Thereafter, although not shown, a normal source / drain region shape is performed to form a metal wiring.

【0016】図3は、本発明にかかわる半導体不揮発性
メモリの別製造方法の実施例を説明するための、メモリ
セルチャネル方向に対して垂直方向の工程断面図であ
る。
FIG. 3 is a process sectional view in a direction perpendicular to the memory cell channel direction for explaining an embodiment of another method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory according to the present invention.

【0017】まず、第1導電型の半導体不純物としてボ
ロンが8〜30Ω・cm程度添加されたP型半導体シリコ
ン基板301にLOCOS法で素子分離領域302を形成し
た後に、前記素子分離領域302に隣接した活性領域の
一部分に第2導電型である砒素の後にトンネルドレイン
領域となる不純物領域303と、前記不純物領域303
と前記素子分離領域302で分割されるが隣接する、後
にコントロールゲートとなる不純物領域304をフォト
及びイオン打ち込みエネルギー50〜110KeV、5
E13〜4E14cm−2の濃度のイオンインプラ工程
で形成する(図3−A)。
First, an element isolation region 302 is formed by a LOCOS method on a P-type semiconductor silicon substrate 301 to which boron of about 8 to 30 Ω · cm is added as a semiconductor impurity of the first conductivity type. An impurity region 303 which becomes a tunnel drain region after arsenic of the second conductivity type in a part of the active region thus formed;
And an impurity region 304, which is divided by the element isolation region 302 but is adjacent and later becomes a control gate, is formed by photo and ion implantation energy of 50 to 110 KeV, 5
It is formed by an ion implantation process with a concentration of E13 to 4E14 cm-2 (FIG. 3-A).

【0018】次にインプラマスクとして用いられたフォ
トレジストを剥離した後、前記P型半導体シリコン基板
301上に膜厚35〜65nmの第1ゲート絶縁膜30
5を熱酸化法により形成する。その後、前記第2導電型
の不純物領域303上で且つ第1ゲート絶縁膜305の
一部領域をフォト及びエッチング工程で除去して窓部3
06を開け、前記第2導電型の不純物領域303上に熱
酸化法を用いて3〜12nmのトンネル絶縁膜307を
作製する。さらに上記第1ゲート絶縁膜305及びトン
ネル絶縁膜307上及び前記不純物領域304上の増速
酸化されたトンネル絶縁膜308上に第1層ポリシリコ
ン膜309をCVD法により150〜400nmの膜厚で
形成し、リンのプリデポジション法で25〜75Ω/s
q.の不純物ドーピングを行う(図3−B)。
Next, after the photoresist used as the implantation mask is removed, the first gate insulating film 30 having a thickness of 35 to 65 nm is formed on the P-type semiconductor silicon substrate 301.
5 is formed by a thermal oxidation method. Then, a portion of the first gate insulating film 305 on the second conductive type impurity region 303 is removed by a photo and etching process to remove
Then, a tunnel insulating film 307 having a thickness of 3 to 12 nm is formed on the second conductivity type impurity region 303 by thermal oxidation. Further, a first-layer polysilicon film 309 having a thickness of 150 to 400 nm is formed on the first gate insulating film 305 and the tunnel insulating film 307 on the tunnel oxide film 308 on the impurity region 304 by the CVD method. Formed, and 25-75Ω / s by phosphorus pre-deposition method
The impurity doping of q. is performed (FIG. 3-B).

【0019】上記第1層ポリシリコン膜309上にフォ
トレジストパターン310を露光形成し、エッチング工
程によりまず上記第1層ポリシリコン膜309を加工し
てフローティングゲート311を形成する。この時、ト
ンネル電流を流す領域のフローティングゲートの一部分
の幅が0.10〜0.30umであることが重要とな
る。引き続き上記フォトレジストパターン310を用い
て上記トンネル絶縁膜307もエッチング除去し、さら
に上記P型半導体シリコン基板301の表面近傍も15
0〜400nmの深さまでエッチング除去する。そして
密閉された容器内で加圧された弗化水素系水溶液中で、
上記第2導電型不純物領域303と上記フローティング
ゲート311間に挟まれた上記トンネル絶縁膜307を
横方向からエッチング除去し、中空構造312を形成す
る(図3−C)。以降は図示しないが通常のソース・ド
レイン領域形を行い、金属配線を形成する。
A photoresist pattern 310 is formed on the first polysilicon film 309 by exposure, and the first polysilicon film 309 is processed by an etching process to form a floating gate 311. At this time, it is important that the width of a part of the floating gate in the region where the tunnel current flows is 0.10 to 0.30 μm. Subsequently, the tunnel insulating film 307 is also removed by etching using the photoresist pattern 310, and the vicinity of the surface of the P-type semiconductor silicon substrate 301 is also removed by 15 mm.
Etch and remove to a depth of 0-400 nm. Then, in a hydrogen fluoride aqueous solution pressurized in a closed container,
The tunnel insulating film 307 sandwiched between the second conductivity type impurity region 303 and the floating gate 311 is etched away from the lateral direction to form a hollow structure 312 (FIG. 3C). Thereafter, although not shown, a normal source / drain region shape is performed to form a metal wiring.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上述べてきたように本発明ではトンネ
ル電流を流す部分を中空構造とすることにより、シリコ
ン基板と空間界面の未結合手数を減らすことは出来ない
が、シリコン表面に存在する未結合手に全て電子が捕獲
されるとそれ以降は新たに未結合手が発生することがな
くなり、前記の正のフィードバック現象は発生しないた
め、トンネル領域で絶縁破壊が発生することがない。ま
た、局所的に電界が強まっても中空構造であるならば電
界を効果的に分散することが可能である。以上のことか
ら、本発明の構造では飛躍的に電気的書き換え可能な回
数の多い(ほぼ理論的には無限大)半導体不揮発性メモ
リを提供することができる。
As described above, according to the present invention, the number of unbonded atoms at the interface between the silicon substrate and the space cannot be reduced by forming the portion through which the tunnel current flows into a hollow structure. When all the electrons are captured by the bonding hands, no new dangling bonds are generated thereafter, and the positive feedback phenomenon does not occur. Therefore, no dielectric breakdown occurs in the tunnel region. In addition, even if the electric field is locally increased, the electric field can be effectively dispersed if the structure is hollow. From the above, the structure of the present invention can provide a semiconductor non-volatile memory with a remarkably large number of electrically rewritable times (almost theoretically infinite).

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

【図1】 本発明にかかわる半導体不揮発性メモリの製
造方法の一実施例を説明する、メモリセルチャネル方向
に対して垂直方向の工程断面図である。
FIG. 1 is a process sectional view in a direction perpendicular to a memory cell channel direction, for explaining one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory according to the present invention.

【図2】 本発明にかかわる半導体不揮発性メモリの別
の製造方法の一実施例を説明する、メモリセルチャネル
方向に対して垂直方向の工程断面図である。
FIG. 2 is a process cross-sectional view in a direction perpendicular to a memory cell channel direction, for explaining one embodiment of another method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory according to the present invention.

【図3】 本発明にかかわる半導体不揮発性メモリのさ
らに別の製造方法の一実施例を説明する、メモリセルチ
ャネル方向に対して垂直方向の工程断面図である。
FIG. 3 is a process sectional view in a direction perpendicular to the memory cell channel direction, for explaining one embodiment of still another method of manufacturing a semiconductor nonvolatile memory according to the present invention.

【図4】 従来の技術による半導体不揮発性メモリの構
造を説明する断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional semiconductor nonvolatile memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 … P型半導体シリコン基板 2 … 素子分離領域 3 … 不純物領域 4 … 第1のゲート絶縁膜 5 … 窓部 6 … トンネル絶縁膜 7 … 第1層ポリシリコン膜 8 … フォトレジストパターン 9 … フローティングゲート 10 … 中空構造 11 … ポリシリコン間絶縁膜 12 … コントロールゲート DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... P-type semiconductor silicon substrate 2 ... Element isolation region 3 ... Impurity region 4 ... First gate insulating film 5 ... Window 6 ... Tunnel insulating film 7 ... First polysilicon film 8 ... Photoresist pattern 9 ... Floating gate 10 hollow structure 11 inter-polysilicon insulating film 12 control gate

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多結晶シリコン、高融点金属あるいは金
属を、それぞれの単層構造あるいは積層構造を形成して
フローティングゲート電極として持つ半導体不揮発性メ
モリにおいて、前記フローティングゲート電極への電子
の注入と前記フローティングゲート電極からの電子の放
出を行う領域が中空構造であることを特徴とする半導体
不揮発性メモリ。
In a semiconductor non-volatile memory having a single-layer structure or a laminated structure of polycrystalline silicon, a refractory metal or a metal as a floating gate electrode, injection of electrons into the floating gate electrode and A semiconductor non-volatile memory, wherein a region for emitting electrons from a floating gate electrode has a hollow structure.
【請求項2】 請求項1に記載される、前記中空構造の
両端の電極に高電圧を印加してFowler-Nordheim(F-N)ト
ンネル電流を発生させ、電子を注入・放出することを特
徴とする半導体不揮発性メモリ。
2. A Fowler-Nordheim (FN) tunnel current is generated by applying a high voltage to electrodes at both ends of the hollow structure according to claim 1, and electrons are injected and emitted. Semiconductor non-volatile memory.
【請求項3】 請求項1に記載される、前記中空構造が
前記フローティングゲート電極のある一部分が細く加工
された部位において、前記フローティングゲート電極の
直下に存在するゲート絶縁膜を、前記フローティングゲ
ート電極をマスクにエッチング除去して形成したことを
特徴とする半導体不揮発性メモリとその製造方法。
3. The floating gate electrode according to claim 1, wherein a portion of the hollow structure in which the floating gate electrode is partly processed is thinned to form a gate insulating film immediately below the floating gate electrode. And a method of manufacturing the same.
【請求項4】 請求項1に記載される、前記中空構造が
半導体基板上の一部分に不純物層を形成した後、前記フ
ローティングゲート電極を前記不純物層上を含む領域に
設け、前記不純物層を熱処理することにより前記半導体
基板内あるいは前記フローティングゲート電極内に吸収
させて形成したことを特徴とする半導体不揮発性メモリ
とその製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein after the hollow structure forms an impurity layer on a part of the semiconductor substrate, the floating gate electrode is provided in a region including the impurity layer, and the impurity layer is heat-treated. A non-volatile semiconductor memory and a method of manufacturing the same, wherein the non-volatile semiconductor memory is formed by absorbing in the semiconductor substrate or the floating gate electrode.
【請求項5】 請求項1に記載される、前記フローティ
ング電極が絶縁膜を介して前記半導体基板表面近傍に設
けられたコントロールゲート電極と容量結合しているこ
とを特徴とする半導体不揮発性メモリ。
5. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein said floating electrode is capacitively coupled to a control gate electrode provided near a surface of said semiconductor substrate via an insulating film.
【請求項6】 請求項1に記載される、前記フローティ
ング電極が絶縁膜を介して前記フローティングゲート電
極上に設けられたコントロールゲート電極と容量結合し
ていることを特徴とする半導体不揮発性メモリ。
6. The semiconductor nonvolatile memory according to claim 1, wherein said floating electrode is capacitively coupled to a control gate electrode provided on said floating gate electrode via an insulating film.
【請求項7】 シリコン基板の表面の一部に形成された
不純物領域と、 前記シリコン基板表面の前記不純物領域の周囲の素子分
離領域と、 前記不純物領域上の中空構造と、 前記中空構造の上のフローティングゲートと、 前記フローティングゲートの表面に絶縁膜を介してコン
トロールゲートを有する半導体不揮発メモリー。
7. An impurity region formed on a part of the surface of the silicon substrate, an element isolation region around the impurity region on the surface of the silicon substrate, a hollow structure on the impurity region, and And a control gate on a surface of the floating gate via an insulating film.
【請求項8】 前記中空構造がFowler-Nordheim(F-N)電
流を発生し、電子を注入・放出する請求項1記載の半導
体不揮発メモリー。
8. The semiconductor nonvolatile memory according to claim 1, wherein said hollow structure generates a Fowler-Nordheim (FN) current to inject and emit electrons.
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