JP2002158301A - Semiconductor storage device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor storage device and its manufacturing method

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JP2002158301A
JP2002158301A JP2000355936A JP2000355936A JP2002158301A JP 2002158301 A JP2002158301 A JP 2002158301A JP 2000355936 A JP2000355936 A JP 2000355936A JP 2000355936 A JP2000355936 A JP 2000355936A JP 2002158301 A JP2002158301 A JP 2002158301A
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JP
Japan
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film
forming
gate
insulating film
semiconductor region
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JP2000355936A
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Japanese (ja)
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Toshitaka Kanamaru
俊隆 金丸
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce parasitic capacitance in the periphery of a floating gate and improve writing characteristic and charge holding characteristic. SOLUTION: An electrode 13 is formed on a floating gate 10 via an interlayer insulating film 11. By using the above constitution, writing is enabled from above and below the floating gate 10 by applying an electric field to the floating gate 10 via the electrode 13. Consequently, writing amount can be more effectively increased and decreased as compared with the case wherein writing is performed by using only a control gate 4. Furthermore, potential at the periphery of a floating gate can be stabilized, a threshold voltage Vt can be stabilized, and writing operation is enabled without directly applying an electric field to a gate insulating film 8 on the control gate 4, so that deterioration of the gate insulating film 8 can also be restrained.

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、半導体記憶装置及
びその製造方法に関し、例えば、電気的に書き換え可能
な不揮発性メモリに適用して好適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device and a method of manufacturing the same, and is suitably applied to, for example, an electrically rewritable nonvolatile memory.

【0002】[0002]

【従来の技術】図14に、従来のEPROMの構成を示
す。図14(a)は、EPROMのレイアウト構成を示
しており、図14(b)は、EPROMの断面構成を示
している。半導体基板101にはn型ウェル層102と
p型ウェル層103とが備えられている。これらのうち
n型ウェル層102側には、高濃度の拡散層で構成され
たコントロールゲート104が備えられており、p型ウ
ェル層103側にはトランジスタ部を構成するソース1
05・ドレイン106が形成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 14 shows a configuration of a conventional EPROM. FIG. 14A shows a layout configuration of the EPROM, and FIG. 14B shows a cross-sectional configuration of the EPROM. The semiconductor substrate 101 has an n-type well layer 102 and a p-type well layer 103. A control gate 104 composed of a high-concentration diffusion layer is provided on the n-type well layer 102 side, and a source 1 constituting a transistor portion is provided on the p-type well layer 103 side.
05. A drain 106 is formed.

【0003】また、n型ウェル層102及びp型ウェル
層103上にはLOCOS酸化膜107が形成されてお
り、このLOCOS酸化膜107によって素子分離が成
されている。このLOCOS酸化膜107は、n型ウェ
ル層102のうちコントロールゲート104の一部を含
む領域とp型ウェル層103のうちソース105・ドレ
イン106を含む領域とにおいて開口している。このL
OCOS酸化膜107が開口した部分それぞれに、コン
トロールゲート104のゲート絶縁膜108とトランジ
スタ部のゲート絶縁膜109とが形成されている。
[0005] A LOCOS oxide film 107 is formed on the n-type well layer 102 and the p-type well layer 103, and the LOCOS oxide film 107 provides element isolation. The LOCOS oxide film 107 is open in a region including a part of the control gate 104 in the n-type well layer 102 and a region including the source 105 and the drain 106 in the p-type well layer 103. This L
A gate insulating film 108 of the control gate 104 and a gate insulating film 109 of the transistor portion are formed in portions where the OCOS oxide film 107 is opened.

【0004】さらに、LOCOS酸化膜107上をまた
いで、両ゲート絶縁膜108、109上にフローティン
グゲート110が形成されていると共に、フローティン
グゲート110を覆うように絶縁膜111が形成されて
いる。そして、絶縁膜111に形成されたコンタクトホ
ールを介して、コントロールゲート104がゲート電極
112に接続されている。
Further, a floating gate 110 is formed on both gate insulating films 108 and 109 over the LOCOS oxide film 107, and an insulating film 111 is formed so as to cover the floating gate 110. The control gate 104 is connected to the gate electrode 112 via a contact hole formed in the insulating film 111.

【0005】このような構成のEPROMにおいては、
書き込み時には、トランジスタ部のドレイン106に電
圧を印加してホットキャリアを発生させると共に、コン
トロールゲート104に電圧を印加させ、フローティン
グゲート110へのキャリア注入を行って、トランジス
タのしきい値電圧Vtを変動させる。
In an EPROM having such a configuration,
At the time of writing, a voltage is applied to the drain 106 of the transistor portion to generate hot carriers, and a voltage is applied to the control gate 104 to inject carriers into the floating gate 110 to change the threshold voltage Vt of the transistor. Let it.

【0006】このとき重要なのが、トランジスタ部のゲ
ート容量とコントロールゲート容量の比(以下、カップ
リング比という)である。このカップリング比が大きい
程(コントロールゲート側がトランジスタ部のゲート側
よりも大きい程)、トランジスタゲートに印加される電
圧比が大きくなり、フローティングゲートに電荷を注入
し易くなる。
What is important at this time is the ratio between the gate capacitance of the transistor portion and the control gate capacitance (hereinafter, referred to as a coupling ratio). The larger the coupling ratio (the larger the control gate side is than the gate side of the transistor portion), the larger the voltage ratio applied to the transistor gate becomes, and the easier it is to inject charges into the floating gate.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のEPROMの等価回路が図15となることからも分
かるように、フローティングゲート周辺に寄生容量(図
15示すCFP、CFL)が形成されるため、トランジスタ
部のゲートに印加される電圧比が低下し、電荷注入がさ
れ難くなる。ただし、CFPはフローティングゲート11
0上の層間絶縁膜111での寄生容量、CFLはフローテ
ィングゲート110とn型ウェル層102及びp型ウェ
ル層103との間の寄生容量、CFGはフローティングゲ
ート110とコントロールゲート104との間の容量、
FSはフローティングゲート110とソース105・ド
レイン106との間の容量を示している。
However, as can be seen from the equivalent circuit of the EPROM having the above structure shown in FIG. 15, parasitic capacitances (C FP and C FL shown in FIG. 15) are formed around the floating gate. Therefore, the voltage ratio applied to the gate of the transistor portion decreases, and it becomes difficult to inject charges. However, CFP is the floating gate 11
The parasitic capacitance in the interlayer insulating film 111 above 0, C FL is the parasitic capacitance between the floating gate 110 and the n-type well layer 102 and the p-type well layer 103, and C FG is between the floating gate 110 and the control gate 104. Capacity,
C FS indicates the capacitance between the floating gate 110 and the source 105 / drain 106.

【0008】一方、コントロールゲート電圧の電位干渉
により、寄生容量に電荷が蓄積したような状態となり、
トランジスタ部のしきい値電圧Vtも上昇する。しか
し、この寄生容量の状態は回復し易く、少しの熱を加え
ると容易に回復してしまうため、結果的にしきい値電圧
Vtが低下することになる。このしきい値電圧Vtの低
下は、フローティングゲート104の面積に依存し、寄
生容量が大きい程低下することになる。
On the other hand, due to potential interference of the control gate voltage, a state where charges are accumulated in the parasitic capacitance is obtained.
The threshold voltage Vt of the transistor also increases. However, the state of the parasitic capacitance is easily recovered, and is easily recovered by applying a small amount of heat. As a result, the threshold voltage Vt is reduced. The decrease in the threshold voltage Vt depends on the area of the floating gate 104, and decreases as the parasitic capacitance increases.

【0009】さらに、フローティングゲート110が外
部に接触している面積が大きいため、外部の影響を受け
易い。このため、フローティングゲート110の周囲の
電位によりしきい値電圧Vtが変動したり、外部からの
イオンの影響を受け、それによる電荷抜けが激しくなる
という問題がある。
Further, since the area where the floating gate 110 is in contact with the outside is large, the floating gate 110 is easily affected by the outside. For this reason, there is a problem that the threshold voltage Vt fluctuates due to the potential around the floating gate 110, or the influence of ions from the outside causes the loss of charge to increase.

【0010】本発明は上記点に鑑みて、フローティング
ゲート周囲の寄生容量を低減すると共に、書き込み特
性、電荷保持特性を向上させることを目的とする。
In view of the foregoing, it is an object of the present invention to reduce the parasitic capacitance around the floating gate and to improve the write characteristics and the charge retention characteristics.

【0011】[0011]

【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乃至7に記載の発明では、半導体基板
(1)の表層部に形成された拡散層からなるコントロー
ルゲート(4)と、コントロールゲートの上に形成され
た第1のゲート絶縁膜(8)と、半導体基板の表層部に
形成されたソース(5)・ドレイン(6)を有するトラ
ンジスタ部と、ソース・ドレイン間の上に形成された第
2のゲート絶縁膜(9)と、第1、第2のゲート絶縁膜
を介して、コントロールゲートとトランジスタ部との上
に形成された導体層からなるフローティングゲート(1
0)と、フローティングゲートの上に形成された層間絶
縁膜(11)と、層間絶縁膜の上に形成され、少なくと
もフローティングゲートの一部を覆うように形成された
導電膜(13)と、を備えていることを特徴としてい
る。
In order to achieve the above object, according to the first to seventh aspects of the present invention, a control gate (4) comprising a diffusion layer formed on a surface layer portion of a semiconductor substrate (1); A first gate insulating film (8) formed on the control gate, a transistor portion having a source (5) and a drain (6) formed on a surface layer of the semiconductor substrate; With the second gate insulating film (9) formed and the first and second gate insulating films interposed, the floating gate (1) composed of a conductor layer formed on the control gate and the transistor portion
0), an interlayer insulating film (11) formed on the floating gate, and a conductive film (13) formed on the interlayer insulating film and covering at least a part of the floating gate. It is characterized by having.

【0012】このように、少なくともフローティングゲ
ートの一部を覆うように導電膜を形成することで、この
導電膜を介してフローティングゲートに電界を印加し、
フローティングゲートの上下から書き込みが行える。こ
れにより、コントロールゲートのみの場合よりも効率的
に書き込み量を増加、減少させるようにすることができ
る。さらに、半導体記憶装置周囲の電位を安定させるこ
とができ、しきい値電圧Vtを安定させることができる
と共に、コントロールゲートの上のゲート絶縁膜に直接
電界を印加しなくても書き込み動作を行うことができる
ため、ゲート絶縁膜の劣化を抑制することも可能であ
る。
As described above, by forming the conductive film so as to cover at least a part of the floating gate, an electric field is applied to the floating gate through the conductive film,
Writing can be performed from above and below the floating gate. As a result, the write amount can be increased and decreased more efficiently than when only the control gate is used. Further, the potential around the semiconductor memory device can be stabilized, the threshold voltage Vt can be stabilized, and the writing operation can be performed without applying an electric field directly to the gate insulating film on the control gate. Therefore, deterioration of the gate insulating film can be suppressed.

【0013】例えば、請求項2に示すように、層間絶縁
膜としては、酸化膜、PSG膜,BPSG膜のリンガラ
ス膜、SiN膜、あるいはTEOS膜による単層絶縁
膜、又はSIN膜−TEOS膜−SOG膜−TEOS
膜、TEOS膜−SOG膜−TEOS膜の複合絶縁膜の
いずれかが用いられる。また、請求項4に示すように、
第1、第2のゲート絶縁膜としては、いずれか一方もし
くは双方を酸化膜−窒化膜−酸化膜、酸化膜−窒化膜、
窒化膜−酸化膜のいずれかで構成することができる。
For example, as an interlayer insulating film, a single-layer insulating film of an oxide film, a phosphorus glass film of a PSG film, a BPSG film, a SiN film or a TEOS film, or a SIN film-TEOS film -SOG film-TEOS
One of a composite insulating film of a film and a TEOS film-SOG film-TEOS film is used. Also, as shown in claim 4,
As the first and second gate insulating films, one or both of them are an oxide film-nitride film-oxide film, an oxide film-nitride film,
It can be composed of any of a nitride film and an oxide film.

【0014】請求項3に記載の発明においては、半導体
基板には、第1導電型の第1半導体領域(2)と第2導
電型の第2半導体領域(3)とが備えられ、第1半導体
領域にコントロールゲートが形成されていると共に、第
2半導体領域にトランジスタ部が形成され、さらに、第
1半導体領域と第2半導体領域との間において第1のト
レンチ(20)が形成されていると共に、該第1のトレ
ンチ内に絶縁膜(21)が配置され、コントロールゲー
トとトランジスタ部とが絶縁分離されていることを特徴
としている。このように、トレンチによってコントロー
ルゲートとトランジスタ部とを素子分離することが可能
である。
According to the third aspect of the present invention, the semiconductor substrate is provided with a first semiconductor region (2) of the first conductivity type and a second semiconductor region (3) of the second conductivity type. A control gate is formed in the semiconductor region, a transistor portion is formed in the second semiconductor region, and a first trench (20) is formed between the first semiconductor region and the second semiconductor region. In addition, an insulating film (21) is disposed in the first trench, and the control gate and the transistor portion are insulated and separated. As described above, the control gate and the transistor portion can be separated from each other by the trench.

【0015】請求項8に記載の発明においては、半導体
基板(1)を用意する工程と、半導体基板に第1導電型
の拡散層からなるコントロールゲート(4)を形成する
工程と、半導体基板に、コントロールゲートと重なるよ
うに第1導電型の第1半導体領域(2)を形成すると共
に、コントロールゲートの上に第1のゲート絶縁膜
(8)を形成する工程と、第2半導体領域の上に第2の
ゲート絶縁膜(9)を形成する工程と、第1、第2のゲ
ート絶縁膜を介して、コントロールゲートと第2半導体
領域との上に導体層からなるフローティングゲート(1
0)を形成する工程と、第2導電型の第2半導体領域
(3)を形成する工程と、第2半導体領域内に第1導電
型のソース(5)・ドレイン(6)を含むトランジスタ
部を形成する工程と、フローティングゲートの上に層間
絶縁膜(11)を形成する工程と、層間絶縁膜の上に、
少なくともフローティングゲートの一部を覆うように導
電膜(13)を形成する工程と、を含んでいることを特
徴としている。このような製造方法を用いて請求項1に
示す半導体記憶装置を製造することができる。
According to the present invention, a step of preparing a semiconductor substrate (1), a step of forming a control gate (4) comprising a diffusion layer of a first conductivity type on the semiconductor substrate, Forming a first conductive type first semiconductor region (2) so as to overlap the control gate, and forming a first gate insulating film (8) on the control gate; Forming a second gate insulating film (9), and a floating gate (1) made of a conductor layer on the control gate and the second semiconductor region via the first and second gate insulating films.
0), a second conductive type second semiconductor region (3), and a transistor portion including a first conductive type source (5) and a drain (6) in the second semiconductor region. Forming an interlayer insulating film (11) on the floating gate; and forming an interlayer insulating film (11) on the floating gate.
Forming a conductive film (13) so as to cover at least a part of the floating gate. The semiconductor memory device according to claim 1 can be manufactured by using such a manufacturing method.

【0016】また、請求項9に記載の発明においては、
半導体基板(1)を用意する工程と、半導体基板に、第
1導電型の第1半導体領域(2)を形成すると共に、第
2導電型の第2半導体領域(3)を形成する工程と、第
1半導体領域の上の所定領域に第1のゲート絶縁膜
(8)を形成する工程と、第2半導体領域の上に第2の
ゲート絶縁膜(9)を形成する工程と、第1、第2のゲ
ート絶縁膜を介して、第1半導体領域及び第2半導体領
域の上に導体層からなるフローティングゲート(10)
を形成する工程と、第2半導体領域内に第1導電型のソ
ース(5)・ドレイン(6)を形成する工程と、半導体
基板のうち第1のゲート絶縁膜の下方において、第1半
導体領域と重なるように、第1導電型の拡散層からなる
コントロールゲート(4)を形成する工程と、フローテ
ィングゲートの上に層間絶縁膜(11)を形成する工程
と、層間絶縁膜の上に、少なくともフローティングゲー
トの一部を覆うように導電膜(13)を形成する工程
と、を含んでいることを特徴としている。このような製
造方法によっても請求項1に示す半導体記憶装置を製造
することができる。
Further, in the invention according to claim 9,
A step of preparing a semiconductor substrate (1); a step of forming a first conductivity type first semiconductor region (2) and a second conductivity type second semiconductor region (3) on the semiconductor substrate; Forming a first gate insulating film (8) in a predetermined region above the first semiconductor region; forming a second gate insulating film (9) on the second semiconductor region; A floating gate made of a conductor layer on the first semiconductor region and the second semiconductor region via a second gate insulating film;
Forming a first conductive type source (5) / drain (6) in the second semiconductor region; and forming the first semiconductor region below the first gate insulating film in the semiconductor substrate. Forming a control gate (4) made of a first conductivity type diffusion layer, forming an interlayer insulating film (11) on the floating gate, and forming at least an interlayer insulating film on the floating gate. And forming a conductive film (13) so as to cover a part of the floating gate. The semiconductor memory device according to claim 1 can be manufactured also by such a manufacturing method.

【0017】さらに、請求項10に記載の発明において
は、半導体基板(1)を用意する工程と、半導体基板
に、第1導電型の第1半導体領域(2)を形成すると共
に、第2導電型の第2半導体領域(3)を形成する工程
と、半導体基板のうち第1半導体領域と重なるように、
第1導電型の拡散層からなるコントロールゲート(4)
を形成する工程と、コントロールゲートの上に第1のゲ
ート絶縁膜(8)を形成する工程と、第2半導体領域の
上に第2のゲート絶縁膜(9)を形成する工程と、第
1、第2のゲート絶縁膜を介して、コントロールゲート
と第2半導体領域との上に導体層からなるフローティン
グゲート(10)を形成する工程と、第2半導体領域内
に第1導電型のソース(5)・ドレイン(6)を形成す
る工程と、フローティングゲートの上に層間絶縁膜(1
1)を形成する工程と、層間絶縁膜の上に、少なくとも
フローティングゲートの一部を覆うように導電膜(1
3)を形成する工程と、を含んでいることを特徴として
いる。このような製造方法によっても請求項1に記載の
半導体記憶装置を製造することができる。
Further, in the invention according to claim 10, a step of preparing a semiconductor substrate (1), a step of forming a first semiconductor region (2) of a first conductivity type on the semiconductor substrate, and a step of preparing a second conductive region. Forming a second semiconductor region (3) of a mold type, so as to overlap the first semiconductor region of the semiconductor substrate;
Control gate (4) made of a diffusion layer of the first conductivity type
Forming a first gate insulating film (8) on the control gate; forming a second gate insulating film (9) on the second semiconductor region; Forming a floating gate made of a conductive layer on the control gate and the second semiconductor region via the second gate insulating film; and forming a source of the first conductivity type in the second semiconductor region. 5) a step of forming a drain (6) and an interlayer insulating film (1) on the floating gate;
Forming a conductive film (1) on the interlayer insulating film so as to cover at least a part of the floating gate;
Forming step 3). The semiconductor memory device according to claim 1 can be manufactured also by such a manufacturing method.

【0018】請求項11に記載の発明においては、半導
体基板のうち、第1半導体領域と第2半導体領域との間
の位置に第1のトレンチ(20)を形成すると共に、該
第1のトレンチ内に絶縁膜(21)を配置することで、
第1半導体領域と第2半導体領域とを絶縁分離する工程
を有することを特徴としている。これにより、請求項3
に記載の半導体記憶装置を製造できる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the first trench (20) is formed in the semiconductor substrate at a position between the first semiconductor region and the second semiconductor region, and the first trench is formed. By arranging the insulating film (21) inside,
The method is characterized by including a step of insulating and separating the first semiconductor region and the second semiconductor region. Thereby, Claim 3
Can be manufactured.

【0019】そして、請求項12乃至14に記載の発明
により、それぞれ請求項6乃至8に記載の半導体記憶装
置が製造できる。
According to the inventions of claims 12 to 14, the semiconductor memory devices of claims 6 to 8 can be manufactured.

【0020】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。
Note that the reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1に本発明の
一実施形態が適用される半導体記憶装置としてのEPR
OMの基本構成を示す。図1(a)は、EPROMのレ
イアウト構成を示しており、図1(b)は、EPROM
の断面構成を示している。以下、図1に基づき、本実施
形態におけるEPROMの構成について説明する。
(First Embodiment) FIG. 1 shows an EPR as a semiconductor memory device to which an embodiment of the present invention is applied.
1 shows a basic configuration of an OM. FIG. 1A shows a layout configuration of an EPROM, and FIG.
2 shows a cross-sectional configuration. Hereinafter, the configuration of the EPROM according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0022】図1に示すように、半導体基板1にはn型
ウェル層(第1半導体領域)2とp型ウェル層(第2半
導体領域)3とが備えられている。これらのうちn型ウ
ェル層2側には、高濃度のn型拡散層で構成されたコン
トロールゲート4が備えられており、p型ウェル層3側
には、高濃度のn型拡散層で構成されたトランジスタ部
を構成するソース5・ドレイン6が形成されている。
As shown in FIG. 1, a semiconductor substrate 1 is provided with an n-type well layer (first semiconductor region) 2 and a p-type well layer (second semiconductor region) 3. A control gate 4 composed of a high-concentration n-type diffusion layer is provided on the n-type well layer 2 side, and a high-concentration n-type diffusion layer is disposed on the p-type well layer 3 side. The source 5 and the drain 6 that constitute the transistor portion thus formed are formed.

【0023】また、n型ウェル層2及びp型ウェル層3
上にはLOCOS酸化膜7が形成されており、このLO
COS酸化膜7によって素子分離が成されている。この
LOCOS酸化膜7は、n型ウェル層2のうちコントロ
ールゲート4の一部を含む領域とp型ウェル層3のうち
ソース5・ドレイン6を含む領域とにおいて開口してい
る。このLOCOS酸化膜7が開口した部分それぞれ
に、コントロールゲート4のゲート絶縁膜8とトランジ
スタ部のゲート絶縁膜9とが形成されている。これらの
ゲート絶縁膜8、9は、例えば酸化膜、酸化膜−窒化膜
−酸化膜(ONO膜)、酸化膜−窒化膜(ON膜)、窒
化膜−酸化膜(NO膜)等で構成されている。
The n-type well layer 2 and the p-type well layer 3
A LOCOS oxide film 7 is formed on the
Element isolation is achieved by the COS oxide film 7. The LOCOS oxide film 7 has openings in a region including a part of the control gate 4 in the n-type well layer 2 and a region including the source 5 and the drain 6 in the p-type well layer 3. A gate insulating film 8 of the control gate 4 and a gate insulating film 9 of the transistor portion are formed in each of the portions where the LOCOS oxide film 7 is opened. These gate insulating films 8 and 9 are composed of, for example, an oxide film, an oxide film-nitride film-oxide film (ONO film), an oxide film-nitride film (ON film), and a nitride film-oxide film (NO film). ing.

【0024】また、LOCOS酸化膜7上をまたいで、
両ゲート絶縁膜8、9上にフローティングゲート10が
形成されていると共に、フローティングゲート10を覆
うように絶縁膜11が形成されている。絶縁膜11は、
例えば、酸化膜、PSG膜、BPSG膜、TEOS膜、
SIN膜−TEOS膜−SOG膜−TEOS膜、TEO
S膜−SOG膜−TEOS膜で構成されている。そし
て、絶縁膜11に形成されたコンタクトホールを介し
て、コントロールゲート4がゲート電極12に接続され
ている。
Further, over the LOCOS oxide film 7,
A floating gate 10 is formed on both gate insulating films 8 and 9, and an insulating film 11 is formed to cover the floating gate 10. The insulating film 11
For example, an oxide film, a PSG film, a BPSG film, a TEOS film,
SIN film-TEOS film-SOG film-TEOS film, TEO
It is composed of an S film-SOG film-TEOS film. The control gate 4 is connected to the gate electrode 12 via a contact hole formed in the insulating film 11.

【0025】さらに、絶縁膜11の上には電極13が形
成されている。この電極13は、例えばAl等で構成さ
れ、フローティングゲート10を部分的もしくは全面的
に覆うように形成されている。なお、ここでは図示して
いないが、後述する図3に示すように、最終的には電極
13を含む半導体基板1の表面に保護膜14が形成され
ることになる。
Further, an electrode 13 is formed on the insulating film 11. The electrode 13 is made of, for example, Al or the like, and is formed so as to partially or entirely cover the floating gate 10. Although not shown here, as shown in FIG. 3 described later, a protective film 14 is ultimately formed on the surface of the semiconductor substrate 1 including the electrodes 13.

【0026】このように構成されたEPROMにおい
て、書き込みを行う際には、トランジスタ部のドレイン
6に電圧を印加してホットキャリアを発生させると共
に、コントロールゲート4に電圧を印加させ、フローテ
ィングゲート10へのキャリア注入を行って、トランジ
スタのしきい値電圧Vtを変動させる。
In the EPROM configured as described above, when writing is performed, a voltage is applied to the drain 6 of the transistor section to generate hot carriers, and a voltage is applied to the control gate 4 to apply a voltage to the floating gate 10. Is performed to change the threshold voltage Vt of the transistor.

【0027】このとき、フローティングゲート10の上
に配置された電極13をコントロールゲート4と同電位
から、任意の電位に変更する。これにより、上記構成の
EPROMは図2に示す等価回路で表されることにな
る。ただし、CFPはフローティングゲート10と電極1
3との間の容量、CFLはフローティングゲート10とn
型ウェル層2及びp型ウェル層3との間の容量、CFG
フローティングゲート10とコントロールゲート4との
間の容量、CFSはフローティングゲート10とソース5
・ドレイン6との間の容量を示している。
At this time, the potential of the electrode 13 disposed on the floating gate 10 is changed from the same potential as the control gate 4 to an arbitrary potential. Thus, the EPROM having the above configuration is represented by the equivalent circuit shown in FIG. However, CFP is the floating gate 10 and the electrode 1
3, C FL is the capacitance between floating gate 10 and n
The capacitance between the well layer 2 and the p-type well layer 3, CFG is the capacitance between the floating gate 10 and the control gate 4, and CFS is the floating gate 10 and the source 5
-It shows the capacitance between the drain 6.

【0028】このため、コントロールゲート4の電位が
同電位のままであっても、フローティングゲート10の
上の電極13の電圧により、任意に書き込み電圧を調整
することが可能となる。すなわち、フローティングゲー
ト10の上からも電極13によって電界を印加させられ
るようにし、フローティングゲート10の上下から書き
込みが行える。また、フローティングゲート周囲の寄生
容量の低減も図れる。
Therefore, even if the potential of the control gate 4 remains the same, it is possible to arbitrarily adjust the write voltage by the voltage of the electrode 13 on the floating gate 10. That is, an electric field can be applied from above the floating gate 10 by the electrode 13, and writing can be performed from above and below the floating gate 10. Further, the parasitic capacitance around the floating gate can be reduced.

【0029】これにより、コントロールゲート4のみの
場合よりも効率的に書き込み量を増加、減少させるよう
にすることができ、書き込み特性を向上させることがで
きる。さらに、EPROM周囲の電位を安定させること
ができ、しきい値電圧Vtを安定させることができるだ
けでなく、コントロールゲート4の上のゲート絶縁膜8
に直接電界を印加しなくても書き込み動作を行うことが
できることから、ゲート絶縁膜8の劣化を抑制すること
も可能である。
As a result, the write amount can be increased or decreased more efficiently than in the case where only the control gate 4 is used alone, and the write characteristics can be improved. Further, not only the potential around the EPROM can be stabilized and the threshold voltage Vt can be stabilized, but also the gate insulating film 8 on the control gate 4 can be stabilized.
Since the writing operation can be performed without applying an electric field directly to the gate insulating film 8, the deterioration of the gate insulating film 8 can be suppressed.

【0030】また、電極13によってフローティングゲ
ート10を部分的もしくは全面的に覆うようにしている
ため、電極13がバリア膜となり、フローティングゲー
ト10の電荷の抜けを防止することも可能となり、電荷
保持特性を向上させることができる。
Further, since the floating gate 10 is partially or entirely covered by the electrode 13, the electrode 13 serves as a barrier film, so that the charge of the floating gate 10 can be prevented from being released, and the charge retention characteristics can be prevented. Can be improved.

【0031】続いて、本実施形態におけるEPROMの
製造工程を図3、図4に示し、この図に基づきEPRO
Mの製造方法について説明する。
Next, FIGS. 3 and 4 show the steps of manufacturing the EPROM according to the present embodiment.
A method for manufacturing M will be described.

【0032】まず、半導体基板1を用意する。そして、
この半導体基板1の所望部分をフォトレジスト等でマス
クしたのち、n型不純物をイオン注入すると共に熱拡散
させることで、図3(a)に示すように、コントロール
ゲート4を形成する。なお、ここではコントロールゲー
ト4をイオン注入によって形成しているが、固相拡散、
気相拡散、液相拡散などによって形成してもよい。
First, a semiconductor substrate 1 is prepared. And
After masking a desired portion of the semiconductor substrate 1 with a photoresist or the like, an n-type impurity is ion-implanted and thermally diffused to form a control gate 4 as shown in FIG. Although the control gate 4 is formed by ion implantation here, solid-phase diffusion,
It may be formed by vapor phase diffusion, liquid phase diffusion, or the like.

【0033】続いて、半導体基板1のうちn型ウェル層
2の形成予定領域とp型ウェル層3の形成予定領域とを
交互にフォトレジスト等でマスクし、それぞれp型不純
物、n型不純物をイオン注入することで、図3(b)に
示すように、n型ウェル層2とp型ウェル層3とを形成
する。
Subsequently, the region where the n-type well layer 2 is to be formed and the region where the p-type well layer 3 is to be formed in the semiconductor substrate 1 are alternately masked with a photoresist or the like. By ion implantation, an n-type well layer 2 and a p-type well layer 3 are formed as shown in FIG.

【0034】半導体基板1の表面に酸化膜と窒化膜とを
積層したのち、窒化膜の所望部分を開口させると共にL
OCOS酸化を行うという周知のLOCOS酸化法によ
って、図3(c)に示すように、半導体基板1の所望部
分にLOCOS酸化膜7を形成する。
After laminating an oxide film and a nitride film on the surface of the semiconductor substrate 1, a desired portion of the nitride film is opened and
As shown in FIG. 3C, a LOCOS oxide film 7 is formed on a desired portion of the semiconductor substrate 1 by a known LOCOS oxidation method of performing OCOS oxidation.

【0035】次に、図3(d)に示すように、半導体基
板1のうちLOCOS酸化膜7が開口している部分に絶
縁膜を成膜することにより、トランジスタ部となるp型
ウェル層3上およびコントロールゲート4上にゲート絶
縁膜8、9を形成し、その後、半導体基板1の上にポリ
シリコン膜を成膜すると共にそのポリシリコン膜をパタ
ーニングすることでフローティングゲート10を形成す
る。さらに、フォトレジストで所定領域を覆うと共に、
フォトレジストおよびフローティングゲート10をマス
クとしたイオン注入を行うことで、ソース5・ドレイン
6をフローティングゲート10に対して自己整合的に形
成する。
Next, as shown in FIG. 3D, an insulating film is formed on a portion of the semiconductor substrate 1 where the LOCOS oxide film 7 is opened, so that the p-type well layer 3 serving as a transistor portion is formed. Gate insulating films 8 and 9 are formed on the upper and control gates 4, and then a polysilicon film is formed on the semiconductor substrate 1 and the polysilicon film is patterned to form a floating gate 10. Furthermore, while covering a predetermined area with photoresist,
By performing ion implantation using the photoresist and the floating gate 10 as a mask, the source 5 and the drain 6 are formed in a self-aligned manner with respect to the floating gate 10.

【0036】なお、ゲート絶縁膜8、9は、熱酸化によ
って形成する酸化膜であっても良いし、ONO膜、NO
膜、ON膜であっても良い。また、トランジスタ部にお
けるゲート絶縁膜9とコントロールゲート4におけるゲ
ート絶縁膜8とは同じ絶縁膜でなくても良く、上記した
絶縁膜のいずれかの組み合わせであっても良い。
The gate insulating films 8 and 9 may be oxide films formed by thermal oxidation, ONO films, NO
It may be a film or an ON film. Further, the gate insulating film 9 in the transistor portion and the gate insulating film 8 in the control gate 4 may not be the same insulating film, and may be any combination of the above-described insulating films.

【0037】次に、図4(a)に示すように、フローテ
ィングゲート10の上を含む半導体基板1の表面に層間
絶縁膜11を形成する。この後、図4(b)に示すよう
に、層間絶縁膜11にコンタクトホールを形成しのち、
Al膜を成膜すると共にそのAl膜をパターニングする
ことで、コントロールゲート4に接続されるゲート電極
12を形成すると共に、フローティングゲート10の上
に電極13を形成する。
Next, as shown in FIG. 4A, an interlayer insulating film 11 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 including over the floating gate 10. Thereafter, as shown in FIG. 4B, after forming a contact hole in the interlayer insulating film 11,
By forming an Al film and patterning the Al film, a gate electrode 12 connected to the control gate 4 is formed, and an electrode 13 is formed on the floating gate 10.

【0038】そして、電極13およびゲート電極12を
含む半導体基板1の表面に保護膜14を形成することに
より、EPROMが完成する。
An EPROM is completed by forming a protective film 14 on the surface of the semiconductor substrate 1 including the electrodes 13 and the gate electrodes 12.

【0039】(第2実施形態)本発明の第2実施形態に
おけるEPROMの製造工程を図5に示す。なお、本実
施形態は、第1実施形態に対してEPROMの製造方法
を変更したものであり、EPROMの基本構成は同様で
あるため、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment) FIGS. 5A to 5E show a manufacturing process of an EPROM according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the EPROM manufacturing method is changed from that of the first embodiment, and the basic configuration of the EPROM is the same. Therefore, only different portions will be described here.

【0040】まず、半導体基板1を用意する。そして、
半導体基板1のうちn型ウェル層2の形成予定領域とp
型ウェル層3の形成予定領域とを交互にフォトレジスト
等でマスクし、それぞれp型不純物、n型不純物をイオ
ン注入することで、図5(a)に示すように、n型ウェ
ル層2とp型ウェル層3とを形成する。
First, a semiconductor substrate 1 is prepared. And
A region where the n-type well layer 2 is to be formed in the semiconductor substrate 1 and p
As shown in FIG. 5A, the region where the formation of the well layer 3 is to be formed is alternately masked with a photoresist or the like, and a p-type impurity and an n-type impurity are ion-implanted, respectively. A p-type well layer 3 is formed.

【0041】続いて、周知のLOCOS酸化法によっ
て、図5(b)に示すように、半導体基板1の所望部分
にLOCOS酸化膜7を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, a LOCOS oxide film 7 is formed on a desired portion of the semiconductor substrate 1 by a known LOCOS oxidation method.

【0042】次に、図5(c)に示すように、半導体基
板1のうちLOCOS酸化膜7が開口している部分に絶
縁膜を成膜することにより、トランジスタ部となるp型
ウェル層3上およびコントロールゲート4上にゲート絶
縁膜8、9を形成し、その後、半導体基板1の上にポリ
シリコン膜を成膜すると共にそのポリシリコン膜をパタ
ーニングすることでフローティングゲート10を形成す
る。また、この後に図3(d)と同様の方法により、ソ
ース5・ドレイン6を形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, an insulating film is formed on a portion of the semiconductor substrate 1 where the LOCOS oxide film 7 is opened, so that the p-type well layer 3 serving as a transistor portion is formed. Gate insulating films 8 and 9 are formed on the upper and control gates 4, and then a polysilicon film is formed on the semiconductor substrate 1 and the polysilicon film is patterned to form a floating gate 10. Thereafter, the source 5 and the drain 6 are formed by the same method as in FIG.

【0043】そして、半導体基板1の所望部分をフォト
レジスト等でマスクしたのち、n型ウェル層2にn型不
純物をイオン注入すると共に熱拡散させることで、図5
(d)に示すように、コントロールゲート4を形成す
る。
After masking a desired portion of the semiconductor substrate 1 with a photoresist or the like, an n-type impurity is ion-implanted into the n-type well layer 2 and thermally diffused, so that the semiconductor device shown in FIG.
As shown in (d), the control gate 4 is formed.

【0044】この後、第1実施形態で示した図4(a)
〜(c)と同様の工程を行い、EPROMが完成する。
このように、コントロールゲート4の形成工程をフロー
ティングゲート10形成後に行っても良い。
Thereafter, FIG. 4A shown in the first embodiment is used.
By performing the same steps as in (c), an EPROM is completed.
As described above, the step of forming the control gate 4 may be performed after the formation of the floating gate 10.

【0045】このようにすれば、コントロールゲート4
の形成前にゲート絶縁膜8、9やポリシリコン膜(フロ
ーティングゲート10)が形成されることになるため、
コントロールゲート4を形成した後に施される熱処理の
回数が減少し、コントロールゲート4の熱拡散距離を小
さくすることができる。これにより、コントロールゲー
ト4の熱拡散距離を考慮して設定されるコントロールゲ
ート4とトランジスタ部との間の距離を小さくすること
ができ、EPROM単体の小型化による装置の小型化を
図ることができる。
By doing so, the control gate 4
Before the formation of the gate insulating films 8, 9 and the polysilicon film (floating gate 10),
The number of heat treatments performed after forming the control gate 4 is reduced, and the heat diffusion distance of the control gate 4 can be reduced. As a result, the distance between the control gate 4 and the transistor portion, which is set in consideration of the heat diffusion distance of the control gate 4, can be reduced, and the device can be downsized by downsizing the EPROM alone. .

【0046】(第3実施形態)本発明の第3実施形態に
おけるEPROMの製造工程を図6に示す。なお、本実
施形態は、第2実施形態に対してEPROMの製造方法
を変更したものであり、EPROMの基本構成は同様で
あるため、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
(Third Embodiment) FIG. 6 shows a process of manufacturing an EPROM according to a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the EPROM manufacturing method is changed from that of the second embodiment, and the basic configuration of the EPROM is the same. Therefore, only different portions will be described here.

【0047】まず、図6(a)、(b)に示す工程を行
う。この工程は、第2実施形態の図5(a)、(b)に
示した工程と同様である。
First, the steps shown in FIGS. 6A and 6B are performed. This step is the same as the step shown in FIGS. 5A and 5B of the second embodiment.

【0048】次に、半導体基板1の所望部分をフォトレ
ジスト等でマスクしたのち、n型ウェル層2にn型不純
物をイオン注入すると共に熱拡散させることで、図6
(c)に示すように、コントロールゲート4を形成す
る。
Next, after masking a desired portion of the semiconductor substrate 1 with a photoresist or the like, an n-type impurity is ion-implanted into the n-type well layer 2 and thermally diffused, thereby obtaining a structure shown in FIG.
As shown in (c), the control gate 4 is formed.

【0049】そして、図6(d)に示すように、半導体
基板1のうちLOCOS酸化膜が開口している部分に絶
縁膜を成膜することにより、トランジスタ部となるp型
ウェル層3上およびコントロールゲート4上にゲート絶
縁膜を形成し、その後、半導体基板1の上にポリシリコ
ン膜を成膜すると共にそのポリシリコン膜をパターニン
グすることでフローティングゲート10を形成する。
Then, as shown in FIG. 6D, an insulating film is formed on a portion of the semiconductor substrate 1 where the LOCOS oxide film is opened, so that the p-type well layer 3 serving as a transistor portion and A floating gate 10 is formed by forming a gate insulating film on the control gate 4 and then forming a polysilicon film on the semiconductor substrate 1 and patterning the polysilicon film.

【0050】このように、第2実施形態に対して、フロ
ーティングゲート10とコントロールゲート4それぞれ
の形成工程の順序を入れ替えても良い。
As described above, the order of the steps of forming the floating gate 10 and the control gate 4 may be interchanged with respect to the second embodiment.

【0051】(第4実施形態)本発明の第4実施形態に
おけるEPROMの製造工程を図7、図8に示す。な
お、本実施形態は、第1実施形態に対してEPROMの
製造方法を変更したものであり、EPROMの基本構成
は同様であるため、ここでは異なる部分についてのみ説
明する。
(Fourth Embodiment) FIGS. 7 and 8 show a manufacturing process of an EPROM according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the EPROM manufacturing method is changed from that of the first embodiment, and the basic configuration of the EPROM is the same. Therefore, only different portions will be described here.

【0052】まず、図7(a)に示すように、フォトエ
ッチングにより半導体基板1に対してトレンチ(第1の
トレンチ)20を形成したのち、トレンチ20内を絶縁
膜21で埋め込むことによって、n型ウェル層2形成予
定領域とp型ウェル層3形成予定領域とをトレンチ20
によって素子分離する。このトレンチ20内の絶縁膜2
1の埋め込みは、例えばトレンチ20の内壁を熱酸化す
ることによって酸化膜を形成した後、トレンチ内をポリ
シリコン層で埋め込むことによって行われる。続いて、
第1実施形態における図3(a)と同様の工程を行って
コントロールゲート4を形成する。
First, as shown in FIG. 7A, a trench (first trench) 20 is formed in the semiconductor substrate 1 by photoetching, and then the trench 20 is filled with an insulating film 21 to obtain n. The region where the p-type well layer 3 is to be formed and the region where the p-type well layer 3 is to be formed are
To separate elements. Insulating film 2 in trench 20
The burying of 1 is performed by, for example, forming an oxide film by thermally oxidizing the inner wall of the trench 20 and then filling the trench with a polysilicon layer. continue,
The control gate 4 is formed by performing the same steps as in FIG. 3A in the first embodiment.

【0053】そして、図7(b)〜(d)に示す工程、
及び図8(a)〜(c)に示す工程を行う。これらの工
程は、第1実施形態における図3(b)〜(d)及び図
4(a)〜(c)に示す工程と同様である。
Then, the steps shown in FIGS.
8 (a) to 8 (c). These steps are the same as the steps shown in FIGS. 3B to 3D and 4A to 4C in the first embodiment.

【0054】これにより、第1実施形態に対して、n型
ウェル層2側とp型ウェル層3側とをトレンチ分離した
EPROMが完成する。このように、n型ウェル層2側
とp型ウェル層3側とをトレンチ20によって素子分離
するようにしても良い。
As a result, an EPROM in which the n-type well layer 2 side and the p-type well layer 3 side are trench-isolated from the first embodiment is completed. As described above, the n-type well layer 2 side and the p-type well layer 3 side may be separated from each other by the trench 20.

【0055】(第5実施形態)本発明の第5実施形態に
おけるEPROMの製造工程を図9、図10に示す。な
お、本実施形態は、第1実施形態に対してEPROMの
製造方法を変更したものであり、EPROMの基本構成
は同様であるため、ここでは異なる部分についてのみ説
明する。
(Fifth Embodiment) FIGS. 9 and 10 show a manufacturing process of an EPROM according to a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the EPROM manufacturing method is changed from that of the first embodiment, and the basic configuration of the EPROM is the same. Therefore, only different portions will be described here.

【0056】まず、図9(a)に示す工程を行う。この
工程は第1実施形態における図3(a)及び(b)に示
す工程と同様である。続いて、図9(b)に示す工程を
行う。この工程は第1実施形態における図3(c)に示
す工程と同様である。
First, the step shown in FIG. 9A is performed. This step is the same as the step shown in FIGS. 3A and 3B in the first embodiment. Subsequently, the step shown in FIG. 9B is performed. This step is the same as the step shown in FIG. 3C in the first embodiment.

【0057】そして、図9(c)に示すように、コント
ロールゲート4内にフォトエッチングによってトレンチ
(第2のトレンチ)25を形成する。この後、図9
(d)に示すように、トレンチ25内までゲート絶縁膜
を形成すると共に、トレンチ25内が埋め込まれるよう
にフローティングゲート10を形成し、図10(a)〜
(c)に示す工程を行う。これら図10(a)〜(c)
に示す工程は、第1実施形態における図4(a)〜
(c)に示す工程と同様である。
Then, as shown in FIG. 9C, a trench (second trench) 25 is formed in the control gate 4 by photoetching. After this, FIG.
10D, a gate insulating film is formed up to the inside of the trench 25, and the floating gate 10 is formed so that the inside of the trench 25 is buried.
The step shown in (c) is performed. These FIGS. 10 (a) to 10 (c)
4A to 4C in the first embodiment.
This is the same as the step shown in (c).

【0058】これにより、第1実施形態に対して、コン
トロールゲート4内までゲート絶縁膜及びフローティン
グゲート10が延設されたEPROMが完成する。この
ように、フローティングゲート10がコントロールゲー
ト4内まで延設されるようにしてもよい。
As a result, an EPROM in which the gate insulating film and the floating gate 10 extend to the inside of the control gate 4 as compared with the first embodiment is completed. Thus, the floating gate 10 may be extended to the inside of the control gate 4.

【0059】(第6実施形態)本発明の第6実施形態に
おけるEPROMの製造工程を図11、図12に示す。
なお、本実施形態は、第3実施形態に対してEPROM
の製造方法を変更したものであり、EPROMの基本構
成は同様であるため、ここでは異なる部分についてのみ
説明する。
(Sixth Embodiment) FIGS. 11 and 12 show a manufacturing process of an EPROM according to a sixth embodiment of the present invention.
This embodiment is different from the third embodiment in that the EPROM
Since the basic method of the EPROM is the same, only different parts will be described here.

【0060】まず、図11(a)、(b)に示す工程を
行う。これらの工程は第3実施形態における図6
(a)、(b)と同様である。続いて、フォトエッチン
グにより、図11(c)に示すように、n型ウェル領域
のうちコントロールゲート4の形成予定領域にトレンチ
(第2のトレンチ)30を形成する。
First, the steps shown in FIGS. 11A and 11B are performed. These steps correspond to FIG. 6 in the third embodiment.
This is the same as (a) and (b). Subsequently, as shown in FIG. 11C, a trench (second trench) 30 is formed in a region where the control gate 4 is to be formed in the n-type well region by photoetching.

【0061】次に、半導体基板1の所望部分をフォトレ
ジスト等でマスクしたのち、n型ウェル層2にn型不純
物をイオン注入すると共に熱拡散させることで、図11
(d)に示すように、コントロールゲート4を形成す
る。なお、ここではイオン注入によってコントロールゲ
ート4を形成しているが、上述したように固相拡散、気
相拡散、液相拡散によって形成してもよい。
Next, after masking a desired portion of the semiconductor substrate 1 with a photoresist or the like, an n-type impurity is ion-implanted into the n-type well layer 2 and thermally diffused.
As shown in (d), the control gate 4 is formed. Here, the control gate 4 is formed by ion implantation, but may be formed by solid phase diffusion, gas phase diffusion, or liquid phase diffusion as described above.

【0062】そして、図12(a)に示すように、トレ
ンチ30内までゲート絶縁膜8を形成すると共に、トレ
ンチ30内が埋め込まれるようにフローティングゲート
10を形成したのち、さらに、図12(b)〜(d)に
示す工程を行う。なお、これら図12(b)〜(d)の
工程は、第1実施形態における図4(a)〜(c)に示
す工程と同様である。
Then, as shown in FIG. 12A, the gate insulating film 8 is formed up to the trench 30 and the floating gate 10 is formed so that the trench 30 is buried. ) To (d) are performed. The steps in FIGS. 12B to 12D are the same as the steps shown in FIGS. 4A to 4C in the first embodiment.

【0063】これにより、トレンチ30の周囲にn型拡
散層が所定幅拡散することによって形成されたコントロ
ールゲート4を有すると共に、トレンチ30内にフロー
ティングゲート10が延設されたEPROMが完成す
る。このように、トレンチ30を利用してコントロール
ゲート4を形成してもよい。また、この時、トレンチ3
0内にフローティングゲート10が延設されるようにす
るようにしても良い。
As a result, an EPROM having the control gate 4 formed by diffusing the n-type diffusion layer by a predetermined width around the trench 30 and having the floating gate 10 extended in the trench 30 is completed. Thus, the control gate 4 may be formed using the trench 30. At this time, the trench 3
Alternatively, the floating gate 10 may be set to extend in the area 0.

【0064】(第7実施形態)本発明の第7実施形態に
おけるEPROMの製造工程を図13に示す。なお、本
実施形態は、第1実施形態に対してEPROMの製造方
法を変更したものであり、EPROMの基本構成は同様
であるため、ここでは異なる部分についてのみ説明す
る。
(Seventh Embodiment) FIGS. 13A to 13C show the steps of manufacturing an EPROM according to a seventh embodiment of the present invention. In this embodiment, the EPROM manufacturing method is changed from that of the first embodiment, and the basic configuration of the EPROM is the same. Therefore, only different portions will be described here.

【0065】まず、第1実施形態で示した図3(a)〜
(c)に示す工程を行う。そして、図13(a)に示す
ように、フローティングゲート10の表面に絶縁膜40
を形成した後、さらに、絶縁膜40上にポリシリコン膜
を形成すると共に、このポリシリコン膜をパターニング
し、フローティングゲート10の上に電極層41を形成
する。
First, FIGS. 3A to 3C shown in the first embodiment.
The step shown in (c) is performed. Then, as shown in FIG. 13A, an insulating film 40 is formed on the surface of the floating gate 10.
Is formed, a polysilicon film is further formed on the insulating film 40, and the polysilicon film is patterned to form an electrode layer 41 on the floating gate 10.

【0066】この後、図13(b)に示すように、フロ
ーティングゲート10の上を含む半導体基板1の表面に
層間絶縁膜11を形成すると共にその層間絶縁膜11に
コンタクトホールを形成し、さらに、層間絶縁膜11の
上にAl膜を成膜すると共にそのAl膜をパターニング
することで、コントロールゲート4に接続されるゲート
電極12を形成すると共に、フローティングゲート10
の上の電極層41に接続される電極13を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 13B, an interlayer insulating film 11 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 including the upper part of the floating gate 10, and a contact hole is formed in the interlayer insulating film 11. By forming an Al film on the interlayer insulating film 11 and patterning the Al film, a gate electrode 12 connected to the control gate 4 is formed, and the floating gate 10 is formed.
The electrode 13 connected to the electrode layer 41 on the top is formed.

【0067】そして、図13(c)に示す工程、すなわ
ち第1実施形態における図4(c)と同様の工程を行
う。これにより、フローティングゲート10の上に絶縁
膜を介して電極層41が形成され、さらに電極層41の
上に絶縁膜を介して電極13が形成されたEPROMが
完成する。このように、フローティングゲート10の上
に、もう一層の電極層を形成した構成とすることもでき
る。
Then, the step shown in FIG. 13C, that is, the same step as FIG. 4C in the first embodiment is performed. Thus, the EPROM in which the electrode layer 41 is formed on the floating gate 10 via the insulating film and the electrode 13 is formed on the electrode layer 41 via the insulating film is completed. As described above, a configuration in which another electrode layer is formed on the floating gate 10 may be employed.

【0068】(他の実施形態)なお、上記第4、第7実
施形態は、第1実施形態の変形例として説明してある
が、第2、第3実施形態に対しても適用することができ
る。また、第5実施形態も第1実施形態の変形例として
説明してあるが、第3実施形態に対しても適用すること
ができる。
(Other Embodiments) Although the fourth and seventh embodiments have been described as modified examples of the first embodiment, they can be applied to the second and third embodiments. it can. Although the fifth embodiment has been described as a modification of the first embodiment, the fifth embodiment can be applied to the third embodiment.

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

【図1】本発明の第1実施形態におけるEPROMの全
体構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an EPROM according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すEPROMの等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the EPROM shown in FIG.

【図3】図1に示すEPROMの製造工程を示す図であ
る。
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process of the EPROM shown in FIG. 1;

【図4】図3に続くEPROMの製造工程を示す図であ
る。
FIG. 4 is a view showing a manufacturing process of the EPROM following FIG. 3;

【図5】本発明の第2実施形態におけるEPROMの製
造工程を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of an EPROM according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施形態におけるEPROMの製
造工程を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a process of manufacturing an EPROM according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4実施形態におけるEPROMの製
造工程を示す図である。
FIG. 7 is a view showing a manufacturing process of an EPROM according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】図7に続くEPROMの製造工程を示す図であ
る。
FIG. 8 is a view showing a manufacturing process of the EPROM following FIG. 7;

【図9】本発明の第5実施形態におけるEPROMの製
造工程を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a manufacturing process of an EPROM according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】図9に続くEPROMの製造工程を示す図で
ある。
FIG. 10 is a view showing a manufacturing process of the EPROM following FIG. 9;

【図11】本発明の第6実施形態におけるEPROMの
製造工程を示す図である。
FIG. 11 is a view showing a manufacturing process of an EPROM according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】図11に続くEPROMの製造工程を示す図
である。
FIG. 12 is a view showing a manufacturing process of the EPROM following FIG. 11;

【図13】本発明の第7実施形態におけるEPROMの
製造工程を示す図である。
FIG. 13 is a view illustrating a process of manufacturing an EPROM according to a seventh embodiment of the present invention.

【図14】従来のEPROMの全体構成を示す図であ
る。
FIG. 14 is a diagram showing an overall configuration of a conventional EPROM.

【図15】図14に示すEPROMの等価回路図であ
る。
15 is an equivalent circuit diagram of the EPROM shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板、2…n型ウェル層、3…p型ウェル
層、4…コントロールゲート、5…ソース、6…ドレイ
ン、7…LOCOS酸化膜、8、9…ゲート絶縁膜、1
0…フローティングゲート、11…相関絶縁膜、12…
ゲート電極、13…電極。
REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor substrate, 2 n-type well layer, 3 p-type well layer, 4 control gate, 5 source, 6 drain, 7 LOCOS oxide film, 8, 9 gate insulating film, 1
0: floating gate, 11: correlation insulating film, 12:
Gate electrode, 13 ... electrode.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板(1)の表層部に形成された
拡散層からなるコントロールゲート(4)と、 前記コントロールゲートの上に形成された第1のゲート
絶縁膜(8)と、 前記半導体基板の表層部に形成されたソース(5)・ド
レイン(6)を有するトランジスタ部と、 前記ソース・ドレイン間の上に形成された第2のゲート
絶縁膜(9)と、 前記第1、第2のゲート絶縁膜を介して、前記コントロ
ールゲートと前記トランジスタ部との上に形成された導
体層からなるフローティングゲート(10)と、 前記フローティングゲートの上に形成された層間絶縁膜
(11)と、 前記層間絶縁膜の上に形成され、少なくとも前記フロー
ティングゲートの一部を覆うように形成された導電膜
(13)と、を備えていることを特徴とする半導体記憶
装置。
A control gate formed of a diffusion layer formed on a surface portion of a semiconductor substrate; a first gate insulating film formed on the control gate; A transistor portion having a source (5) and a drain (6) formed on a surface portion of a substrate; a second gate insulating film (9) formed on the portion between the source and the drain; A floating gate (10) made of a conductor layer formed on the control gate and the transistor section via a gate insulating film of (2); and an interlayer insulating film (11) formed on the floating gate. A conductive film (13) formed on the interlayer insulating film and covering at least a part of the floating gate. Storage device.
【請求項2】 前記層間絶縁膜は、酸化膜、PSG膜,
BPSG膜のリンガラス膜、SiN膜、あるいはTEO
S膜による単層絶縁膜、又はSIN膜−TEOS膜−S
OG膜−TEOS膜、TEOS膜−SOG膜−TEOS
膜の複合絶縁膜のいずれかであることを特徴とする請求
項1に記載の半導体記憶装置。
2. The method according to claim 1, wherein the interlayer insulating film is an oxide film, a PSG film,
Phosphorus glass film of BPSG film, SiN film, or TEO
Single-layer insulating film of S film, or SIN film-TEOS film-S
OG film-TEOS film, TEOS film-SOG film-TEOS
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is one of a composite insulating film.
【請求項3】 前記半導体基板には、第1導電型の第1
半導体領域(2)と第2導電型の第2半導体領域(3)
とが備えられ、前記第1半導体領域に前記コントロール
ゲートが形成されていると共に、前記第2半導体領域に
前記トランジスタ部が形成され、 さらに、前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との
間において第1のトレンチ(20)が形成されていると
共に、該第1のトレンチ内に絶縁膜(21)が配置さ
れ、前記コントロールゲートと前記トランジスタ部とが
絶縁分離されていることを特徴とする請求項1又は2に
記載の半導体記憶装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate has a first conductivity type.
Semiconductor region (2) and second semiconductor region of second conductivity type (3)
Wherein the control gate is formed in the first semiconductor region, and the transistor portion is formed in the second semiconductor region. Further, a portion between the first semiconductor region and the second semiconductor region is provided. Wherein a first trench (20) is formed, an insulating film (21) is disposed in the first trench, and the control gate and the transistor portion are insulated from each other. The semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項4】 前記第1、第2のゲート絶縁膜は、いず
れか一方もしくは双方が酸化膜あるいは窒化膜の単層絶
縁膜、又は酸化膜−窒化膜−酸化膜、酸化膜−窒化膜、
窒化膜−酸化膜の複合絶縁膜のいずれかで構成されてい
ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記
載の半導体記憶装置。
4. The first and second gate insulating films, one or both of which are a single-layer insulating film of an oxide film or a nitride film, an oxide film-nitride film-oxide film, an oxide film-nitride film,
4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is formed of one of a composite insulating film of a nitride film and an oxide film.
【請求項5】 前記半導体基板のうち前記コントロール
ゲートが形成された領域には第2のトレンチ(25、3
0)が形成されていることを特徴とする請求項1乃至4
のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。
5. A second trench (25, 3) in a region of the semiconductor substrate where the control gate is formed.
0) is formed.
The semiconductor memory device according to any one of the above.
【請求項6】 前記フローティングゲートは、前記第2
のトレンチ内まで延設されていることを特徴とする請求
項5に記載の半導体記憶装置。
6. The floating gate according to claim 2, wherein:
6. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein the semiconductor memory device extends into the trench.
【請求項7】 前記コントロールゲートは前記第2のト
レンチ端面から所定幅で形成されていることを特徴とす
る請求項5又は6に記載の半導体記憶装置。
7. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein said control gate is formed to have a predetermined width from an end face of said second trench.
【請求項8】 半導体基板(1)を用意する工程と、 前記半導体基板に第1導電型の拡散層からなるコントロ
ールゲート(4)を形成する工程と、 前記半導体基板に、前記コントロールゲートと重なるよ
うに第1導電型の第1半導体領域(2)を形成すると共
に、第2導電型の第2半導体領域(3)を形成する工程
と、 前記コントロールゲートの上に第1のゲート絶縁膜
(8)を形成する工程と、 前記第2半導体領域の上に第2のゲート絶縁膜(9)を
形成する工程と、 前記第1、第2のゲート絶縁膜を介して、前記コントロ
ールゲートと前記第2半導体領域との上に導体層からな
るフローティングゲート(10)を形成する工程と、 前記第2半導体領域内に第1導電型のソース(5)・ド
レイン(6)を含むトランジスタ部を形成する工程と、 前記フローティングゲートの上に層間絶縁膜(11)を
形成する工程と、 前記層間絶縁膜の上に、少なくとも前記フローティング
ゲートの一部を覆うように導電膜(13)を形成する工
程と、を含んでいることを特徴とする半導体記憶装置の
製造方法。
8. A step of preparing a semiconductor substrate (1), a step of forming a control gate (4) made of a first conductivity type diffusion layer on the semiconductor substrate, and overlapping the control gate on the semiconductor substrate. Forming a first semiconductor region (2) of the first conductivity type and a second semiconductor region (3) of the second conductivity type as described above; and forming a first gate insulating film ( 8); forming a second gate insulating film (9) on the second semiconductor region; and interposing the control gate and the control gate via the first and second gate insulating films. Forming a floating gate made of a conductive layer on the second semiconductor region; and forming a transistor portion including a source and drain of a first conductivity type in the second semiconductor region. Work Forming an interlayer insulating film (11) on the floating gate; and forming a conductive film (13) on the interlayer insulating film so as to cover at least a part of the floating gate. And a method for manufacturing a semiconductor memory device.
【請求項9】 半導体基板(1)を用意する工程と、 前記半導体基板に、第1導電型の第1半導体領域(2)
を形成すると共に、第2導電型の第2半導体領域(3)
を形成する工程と、 前記第1半導体領域の上の所定領域に第1のゲート絶縁
膜(8)を形成する工程と、 前記第2半導体領域の上に第2のゲート絶縁膜(9)を
形成する工程と、 前記第1、第2のゲート絶縁膜を介して、前記第1半導
体領域及び前記第2半導体領域の上に導体層からなるフ
ローティングゲート(10)を形成する工程と、 前記第2半導体領域内に第1導電型のソース(5)・ド
レイン(6)を形成する工程と、 前記半導体基板のうち前記第1のゲート絶縁膜の下方に
おいて、前記第1半導体領域と重なるように、第1導電
型の拡散層からなるコントロールゲート(4)を形成す
る工程と、 前記フローティングゲートの上に層間絶縁膜(11)を
形成する工程と、 前記層間絶縁膜の上に、少なくとも前記フローティング
ゲートの一部を覆うように導電膜(13)を形成する工
程と、を含んでいることを特徴とする半導体記憶装置の
製造方法。
9. A step of preparing a semiconductor substrate (1), wherein a first conductivity type first semiconductor region (2) is provided on the semiconductor substrate.
And a second semiconductor region of the second conductivity type (3).
Forming a first gate insulating film (8) in a predetermined region above the first semiconductor region; and forming a second gate insulating film (9) on the second semiconductor region. Forming a floating gate (10) made of a conductor layer on the first semiconductor region and the second semiconductor region via the first and second gate insulating films; Forming a source (5) and a drain (6) of the first conductivity type in the two semiconductor regions; Forming a control gate (4) comprising a diffusion layer of the first conductivity type; forming an interlayer insulating film (11) on the floating gate; and forming at least the floating film on the interlayer insulating film. Get Forming a conductive film (13) so as to cover a part of the semiconductor memory device.
【請求項10】 半導体基板(1)を用意する工程と、 前記半導体基板に、第1導電型の第1半導体領域(2)
を形成すると共に、第2導電型の第2半導体領域(3)
を形成する工程と、 前記半導体基板のうち前記第1半導体領域と重なるよう
に、第1導電型の拡散層からなるコントロールゲート
(4)を形成する工程と、 前記コントロールゲートの上に第1のゲート絶縁膜
(8)を形成する工程と、 前記第2半導体領域の上に第2のゲート絶縁膜(9)を
形成する工程と、 前記第1、第2のゲート絶縁膜を介して、前記コントロ
ールゲートと前記第2半導体領域との上に導体層からな
るフローティングゲート(10)を形成する工程と、 前記第2半導体領域内に第1導電型のソース(5)・ド
レイン(6)を形成する工程と、 前記フローティングゲートの上に層間絶縁膜(11)を
形成する工程と、 前記層間絶縁膜の上に、少なくとも前記フローティング
ゲートの一部を覆うように導電膜(13)を形成する工
程と、を含んでいることを特徴とする半導体記憶装置の
製造方法。
10. A step of preparing a semiconductor substrate (1), wherein a first conductivity type first semiconductor region (2) is provided on the semiconductor substrate.
And a second semiconductor region of the second conductivity type (3).
Forming a control gate (4) made of a diffusion layer of a first conductivity type so as to overlap with the first semiconductor region in the semiconductor substrate; and forming a first control gate on the control gate. Forming a gate insulating film (8); forming a second gate insulating film (9) on the second semiconductor region; interposing the first and second gate insulating films; Forming a floating gate made of a conductive layer on the control gate and the second semiconductor region; forming a source (5) and a drain (6) of a first conductivity type in the second semiconductor region; Forming an interlayer insulating film (11) on the floating gate; and forming a conductive film (13) on the interlayer insulating film so as to cover at least a part of the floating gate. A method of manufacturing a semiconductor memory device.
【請求項11】 前記半導体基板のうち、前記第1半導
体領域と前記第2半導体領域との間の位置に第1のトレ
ンチ(20)を形成すると共に、該第1のトレンチ内に
絶縁膜(21)を配置することで、前記第1半導体領域
と前記第2半導体領域とを絶縁分離する工程を有するこ
とを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1つに記載
の半導体記憶装置。
11. A first trench (20) is formed in the semiconductor substrate at a position between the first semiconductor region and the second semiconductor region, and an insulating film (20) is formed in the first trench. 11. The semiconductor memory device according to claim 8, further comprising a step of insulating and separating the first semiconductor region and the second semiconductor region by disposing 21). 12.
【請求項12】 前記半導体基板のうち、前記コントロ
ールゲートが形成される領域に第2のトレンチ(25、
30)を形成する工程を有していることを特徴とする請
求項8又は10に記載の半導体記憶装置の製造方法。
12. A second trench in a region of the semiconductor substrate where the control gate is formed.
11. The method according to claim 8, further comprising the step of forming (30).
【請求項13】 前記第2のトレンチを形成する工程を
前記フローティングゲートを形成する工程の前に行い、
前記フローティングゲートを形成する工程では、前記第
2のトレンチ内に前記フローティングゲートが延設され
るようにすることを特徴とする請求項12に記載の半導
体記憶装置の製造方法。
13. The step of forming the second trench is performed before the step of forming the floating gate,
13. The method according to claim 12, wherein in the step of forming the floating gate, the floating gate is extended in the second trench.
【請求項14】 前記第2のトレンチを形成する工程を
前記コントロールゲートを形成する工程の前に行い、前
記コントロールゲートを形成する工程では、前記第2の
トレンチから第1導電型不純物を拡散させることによ
り、前記コントロールゲートを形成することを特徴とす
る請求項12又は13に記載の半導体記憶装置の製造方
法。
14. The step of forming the second trench is performed before the step of forming the control gate. In the step of forming the control gate, a first conductivity type impurity is diffused from the second trench. 14. The method according to claim 12, wherein the control gate is formed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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