JP2568940B2 - 一層ポリシリコンおよび差別化酸化を用いた薄い酸化膜を有するeepromメモリセルの製造方法 - Google Patents
一層ポリシリコンおよび差別化酸化を用いた薄い酸化膜を有するeepromメモリセルの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、一層ポリシリコンと差別化酸化を用いた薄
い酸化膜を有するEEPROM(電気的に消去およびプログラ
ム可能な読出し専用メモリ)のメモリセルの製造工程に
関する。
い酸化膜を有するEEPROM(電気的に消去およびプログラ
ム可能な読出し専用メモリ)のメモリセルの製造工程に
関する。
この型のセルは浮遊ゲート感応トランジスタとマトリ
ックスのセル中でプログラムされるべきセルを選択する
選択トランジスタとから構成されることが知られてい
る。浮遊ゲートは制御ゲートとして動作するN+拡散層と
容量的に結合している。またセルは浮遊ゲートとセルの
ドレインとの間の薄い酸化膜のトンネル領域からなり、
それは書き込みと消去の際の電子の通路となる。
ックスのセル中でプログラムされるべきセルを選択する
選択トランジスタとから構成されることが知られてい
る。浮遊ゲートは制御ゲートとして動作するN+拡散層と
容量的に結合している。またセルは浮遊ゲートとセルの
ドレインとの間の薄い酸化膜のトンネル領域からなり、
それは書き込みと消去の際の電子の通路となる。
書き込みパルスが印加されている間、制御ゲートは接
地状態に保たれ、一方ドレインは選択トランジスタの手
段により高電圧に接続される。電子は浮遊ゲートからド
レインに流れてパルスの終端部で感応トランジスタは
“導通”状態になる。
地状態に保たれ、一方ドレインは選択トランジスタの手
段により高電圧に接続される。電子は浮遊ゲートからド
レインに流れてパルスの終端部で感応トランジスタは
“導通”状態になる。
消去パルスの印加されている間、ドレインは接地され
また制御ゲートは高電圧状態となる。電子はドレインか
ら浮遊ゲートに流れパルスの終端部で感応トランジスタ
は“開放”状態になる。
また制御ゲートは高電圧状態となる。電子はドレインか
ら浮遊ゲートに流れパルスの終端部で感応トランジスタ
は“開放”状態になる。
書き込みおよび消去の効率はそれぞれドレイン結合係
数Adおよびゲート結合係数Agによって制御される。特
に、もしCdがドレイン容量と感応トランジスタ容量との
和であり、Ctunがトンネル容量、Cppが制御ゲート容
量、Ctotがすべてのノードに対する浮遊ゲートの全容量
であるとすると、係数AdはCdとCtunの和に正比例し、Ct
otに反比例するが、一方係数AgはCppに正比例し、Ctot
に反比例する。良好な書き込みおよび消去効率を得るた
めには係数Agは高い値でAdは低い値でなければならな
い。
数Adおよびゲート結合係数Agによって制御される。特
に、もしCdがドレイン容量と感応トランジスタ容量との
和であり、Ctunがトンネル容量、Cppが制御ゲート容
量、Ctotがすべてのノードに対する浮遊ゲートの全容量
であるとすると、係数AdはCdとCtunの和に正比例し、Ct
otに反比例するが、一方係数AgはCppに正比例し、Ctot
に反比例する。良好な書き込みおよび消去効率を得るた
めには係数Agは高い値でAdは低い値でなければならな
い。
EEPROMメモリセルの製造において1層ポリシリコンの
技術を使用することは高メモリ密度が要求されずむしろ
工程の適合性が要求されるデバイスにおいてはより大き
な工程の単純化に関連した効率性および信頼性の両面に
おいて2層ポリシリコン技術に対して幾つかの利点を有
する。事実、この方法の適用では2層ポリシリコンのよ
うな重り合い精度の厳しさが要求される技術の使用は必
要としない。よりよい信頼性は2つのポリシリコン層間
の酸化膜(ポリシリコン間酸化膜)の欠除および薄い酸
化膜がポリシリコン間酸化膜成長の間に高温処理にさら
されることを取除くことにより得られる。
技術を使用することは高メモリ密度が要求されずむしろ
工程の適合性が要求されるデバイスにおいてはより大き
な工程の単純化に関連した効率性および信頼性の両面に
おいて2層ポリシリコン技術に対して幾つかの利点を有
する。事実、この方法の適用では2層ポリシリコンのよ
うな重り合い精度の厳しさが要求される技術の使用は必
要としない。よりよい信頼性は2つのポリシリコン層間
の酸化膜(ポリシリコン間酸化膜)の欠除および薄い酸
化膜がポリシリコン間酸化膜成長の間に高温処理にさら
されることを取除くことにより得られる。
一層ポリシリコンを有するよく知られたEEPROMセルで
はトンネル領域および制御ゲートと浮遊ゲートとの間の
結合領域に同じ厚さの酸化膜が用いられていた。特にそ
のようなセルの製造には制御ゲートと浮遊ゲートとの間
の容量結合のため薄い酸化膜のMOS容量素子の導入が必
要となる。
はトンネル領域および制御ゲートと浮遊ゲートとの間の
結合領域に同じ厚さの酸化膜が用いられていた。特にそ
のようなセルの製造には制御ゲートと浮遊ゲートとの間
の容量結合のため薄い酸化膜のMOS容量素子の導入が必
要となる。
上記のセルは標準工程に薄い酸化膜領域を設定するた
めに必要な唯一のマスク工程を追加するに過ぎない。マ
スクはゲート酸化膜の成長後に挿入され、トンネル領域
および浮遊ゲートと制御ゲートの間の結合領域の両方を
開口する。このようなマスキングの後に、N型不純物添
加材(燐1014−1015原子/cm3)のイオン注入、ゲート
酸化膜の除去、トンネル酸化膜形成、ポリシリコンの堆
積が引続いて行われる。
めに必要な唯一のマスク工程を追加するに過ぎない。マ
スクはゲート酸化膜の成長後に挿入され、トンネル領域
および浮遊ゲートと制御ゲートの間の結合領域の両方を
開口する。このようなマスキングの後に、N型不純物添
加材(燐1014−1015原子/cm3)のイオン注入、ゲート
酸化膜の除去、トンネル酸化膜形成、ポリシリコンの堆
積が引続いて行われる。
この方法の構成に当って、ゲート結合係数Agは基本的
に薄い結合酸化膜とドレイン領域間の比によって決定さ
れる。良好なセルの書き込み効率、すなわち充分に高い
Agを得るためには薄い酸化膜の広い面積での結合(トン
ネル領域に対し約5倍程度の)が必要である。
に薄い結合酸化膜とドレイン領域間の比によって決定さ
れる。良好なセルの書き込み効率、すなわち充分に高い
Agを得るためには薄い酸化膜の広い面積での結合(トン
ネル領域に対し約5倍程度の)が必要である。
2層ポリシリコン技術に関連して、この型の適用には
用いられる大きな薄い酸化膜によって導入された問題点
と不都合が含まれる。これらの不具合は次のように要約
される。a)より高い全体としての面積の消費;b)薄い
酸化膜の欠陥に基づく信頼性の問題;c)直列のトンネル
ダイオードと類似した配置である直列の2つのトンネル
領域の存在、そこで過電圧に敏感な問題点が発生するこ
とになる。
用いられる大きな薄い酸化膜によって導入された問題点
と不都合が含まれる。これらの不具合は次のように要約
される。a)より高い全体としての面積の消費;b)薄い
酸化膜の欠陥に基づく信頼性の問題;c)直列のトンネル
ダイオードと類似した配置である直列の2つのトンネル
領域の存在、そこで過電圧に敏感な問題点が発生するこ
とになる。
薄い酸化膜の欠陥は一層ポリSiの技術を用いる可能性
を価値判断するための重要なパラメータとなる。高度の
欠陥は2層ポリシリコンに関連した技術段階の除去によ
って導入された信頼性上の利点を取消すこととなりう
る。2つの型の技術の間の選択は基本的に薄い酸化膜の
欠陥密度の水準によって指示される。
を価値判断するための重要なパラメータとなる。高度の
欠陥は2層ポリシリコンに関連した技術段階の除去によ
って導入された信頼性上の利点を取消すこととなりう
る。2つの型の技術の間の選択は基本的に薄い酸化膜の
欠陥密度の水準によって指示される。
2つの薄い酸化膜に代表されるような2つのトンネル
ダイオードの直列接続の存在はセルのドレインおよびそ
の制御ゲート間のトンネル電流の直接的通過により薄い
酸化膜を絶縁破壊に導びく任意の過電圧に対しデバイス
を敏感にする。
ダイオードの直列接続の存在はセルのドレインおよびそ
の制御ゲート間のトンネル電流の直接的通過により薄い
酸化膜を絶縁破壊に導びく任意の過電圧に対しデバイス
を敏感にする。
信頼性の観点からのセルの改善は薄い酸化膜の面積を
低減することにより可能になる。
低減することにより可能になる。
本発明の目的は、一層ポリシリコンおよび薄い酸化膜
を有するEEPROMメモリセルの製造工程を完成させること
であり、それはトンネル領域の酸化膜の厚さに較べてよ
り大きい厚さの制御ゲートと浮遊ゲートとの間の結合領
域の酸化膜の成長を与えるものである。
を有するEEPROMメモリセルの製造工程を完成させること
であり、それはトンネル領域の酸化膜の厚さに較べてよ
り大きい厚さの制御ゲートと浮遊ゲートとの間の結合領
域の酸化膜の成長を与えるものである。
本発明によればそのような目的は、1個の選択トラン
ジスタ、浮遊ゲートと該浮遊ゲートと容量的に結合する
制御ゲートおよび薄い酸化膜をもつトンネル領域を有す
る感応トランジスタを構成する一層ポリシリコンおよび
薄い酸化膜を有するEEPROMメモリセルの製造方法であっ
て、フィールド酸化膜のない活性領域の画定を含む第1
工程、制御ゲートと浮遊ゲートとの間の結合領域へのイ
オン注入を含む第2工程、活性領域へのゲート酸化膜の
形成を含む第3工程、制御ゲートと浮遊ゲートとの間の
該結合領域および該トンネル領域への追加のイオン注入
を含む第4工程、これら領域の上に重ね合されたゲート
酸化膜の部分の除去を含む第5工程、該結合領域および
トンネル領域における結合酸化膜およびトンネル酸化膜
の差別化成長を含む第6工程および浮遊ゲートを構成す
る一層ポリシリコンの堆積を含む第7工程からなること
を特徴とするEEPROMメモリセルの製造方法を提供するこ
とにより達成される。
ジスタ、浮遊ゲートと該浮遊ゲートと容量的に結合する
制御ゲートおよび薄い酸化膜をもつトンネル領域を有す
る感応トランジスタを構成する一層ポリシリコンおよび
薄い酸化膜を有するEEPROMメモリセルの製造方法であっ
て、フィールド酸化膜のない活性領域の画定を含む第1
工程、制御ゲートと浮遊ゲートとの間の結合領域へのイ
オン注入を含む第2工程、活性領域へのゲート酸化膜の
形成を含む第3工程、制御ゲートと浮遊ゲートとの間の
該結合領域および該トンネル領域への追加のイオン注入
を含む第4工程、これら領域の上に重ね合されたゲート
酸化膜の部分の除去を含む第5工程、該結合領域および
トンネル領域における結合酸化膜およびトンネル酸化膜
の差別化成長を含む第6工程および浮遊ゲートを構成す
る一層ポリシリコンの堆積を含む第7工程からなること
を特徴とするEEPROMメモリセルの製造方法を提供するこ
とにより達成される。
このような制御ゲートと浮遊ゲートとの間の結合領域
における2重イオン注入の手法によって、トンネル領域
の薄い酸化膜の面積はパーセント台に低減されるので、
信頼性の観点からセルの性能の当然の改善をもたらす結
合領域の酸化膜のより厚い成長が得られる。差別化酸化
は制御ゲートからトンネルダイオードを取り除き、セル
への書き込みおよび消去の両者の間におこる過電圧に対
するデバイスの鋭敏さを減少せしめる。
における2重イオン注入の手法によって、トンネル領域
の薄い酸化膜の面積はパーセント台に低減されるので、
信頼性の観点からセルの性能の当然の改善をもたらす結
合領域の酸化膜のより厚い成長が得られる。差別化酸化
は制御ゲートからトンネルダイオードを取り除き、セル
への書き込みおよび消去の両者の間におこる過電圧に対
するデバイスの鋭敏さを減少せしめる。
本発明の特徴は、添付された図面に示された非限定の
実施例による以下の詳細な記述により、一層明確化され
よう。
実施例による以下の詳細な記述により、一層明確化され
よう。
第1図乃至第4図を参照すると、そこで参照番号41お
よび42はフィールド酸化膜11のない活性領域を表わして
おり、(第2図から第4図)そして参照番号43,44はビ
ット線接続および接地領域を示している。EEPROMセルは
ゲートがP型基板2の上のゲート酸化膜21を通じて重ね
合された(ワード線を構成する)N型不純物を添加され
た一層ポリシリコン1により表わされ、一方ドレインと
ソースが基板2に与えられたN+型領域3,4によって表わ
される選択トランジスタからなる(第2図)。またセル
はゲート酸化膜21を通して基板2の上に重ね合されたN
型不純物を添加した一層ポリシリコン5にって表わされ
る浮遊ゲートを有し、一方ドレインおよびソースが基板
2の内部に与えられたN+型領域6,7によって表わされる
感応トランジスタからなる。
よび42はフィールド酸化膜11のない活性領域を表わして
おり、(第2図から第4図)そして参照番号43,44はビ
ット線接続および接地領域を示している。EEPROMセルは
ゲートがP型基板2の上のゲート酸化膜21を通じて重ね
合された(ワード線を構成する)N型不純物を添加され
た一層ポリシリコン1により表わされ、一方ドレインと
ソースが基板2に与えられたN+型領域3,4によって表わ
される選択トランジスタからなる(第2図)。またセル
はゲート酸化膜21を通して基板2の上に重ね合されたN
型不純物を添加した一層ポリシリコン5にって表わされ
る浮遊ゲートを有し、一方ドレインおよびソースが基板
2の内部に与えられたN+型領域6,7によって表わされる
感応トランジスタからなる。
浮遊ゲート5は基板2の上に重ね合された薄い酸化膜
9の手段により基板2内に与えられたN+型領域8と容量
的に結合されている。該領域9は負電荷の加速のための
トンネル領域23を形成する。
9の手段により基板2内に与えられたN+型領域8と容量
的に結合されている。該領域9は負電荷の加速のための
トンネル領域23を形成する。
浮遊ゲート5はまたセルの制御ゲートを形成するN+型
領域10に対し薄い酸化膜9のそれより大きな厚さをもつ
酸化膜12を有する領域とも容量的に結合されている。
領域10に対し薄い酸化膜9のそれより大きな厚さをもつ
酸化膜12を有する領域とも容量的に結合されている。
第2図のそれと類似の断面によって得られた第5図を
参照すると、そこには浮遊ゲート5と該N+不純物添加領
域8,10との間の結合領域9,12の形成のための工程に対す
る連続した工程29,35が示されている。
参照すると、そこには浮遊ゲート5と該N+不純物添加領
域8,10との間の結合領域9,12の形成のための工程に対す
る連続した工程29,35が示されている。
第1工程29は基板2の上に重ね合され、かつフィール
ド酸化膜領域11により互いに分離された制御ゲート10と
浮遊ゲート5との間のトンネル領域23および結合領域24
が形成される2つの活性領域41,42の画定を与える。
ド酸化膜領域11により互いに分離された制御ゲート10と
浮遊ゲート5との間のトンネル領域23および結合領域24
が形成される2つの活性領域41,42の画定を与える。
第2工程30は制御ゲート10および浮遊ゲート5の間の
結合領域24に形成された窓61を有するマスク60の手法に
よってセルの表面をマスクする予備的操作を与えるもの
であり、その後該窓61を通してイオン注入10′が実行さ
れる。
結合領域24に形成された窓61を有するマスク60の手法に
よってセルの表面をマスクする予備的操作を与えるもの
であり、その後該窓61を通してイオン注入10′が実行さ
れる。
第3工程31は活性領域41,42にゲート酸化膜21が形成
される。
される。
第4工程は制御ゲート10と浮遊ゲート5との間の結合
領域24およびトンネル領域23に形成され、引続いてイオ
ン注入10″,8が行われる一対の窓63,61を有するマスク6
2の手法によりセル表面をマスクする予備的操作を与え
る。
領域24およびトンネル領域23に形成され、引続いてイオ
ン注入10″,8が行われる一対の窓63,61を有するマスク6
2の手法によりセル表面をマスクする予備的操作を与え
る。
第5工程33は活性領域41,42からゲート酸化膜の除去
を行うものである。
を行うものである。
第6工程34では該結合領域24およびトンネル領域23の
活性領域41,42上に結合酸化膜12およびトンネル酸化膜
9の差別化成長が行われる。これは2つの領域への異な
った不純物添加によって導き出されるものである。
活性領域41,42上に結合酸化膜12およびトンネル酸化膜
9の差別化成長が行われる。これは2つの領域への異な
った不純物添加によって導き出されるものである。
第7工程35では浮遊ゲートを構成する一層のポリシリ
コンが堆積される。
コンが堆積される。
第1図は、本発明にかかるEEPROMセルの上面図である。
第2図は、第1図のII-II線に沿った上記セルの断面図
である。第3図は、第1図のIII-III線に沿った本セル
の断面図である。第4図は、第1図のIV-IV線に沿った
本セルの断面図である。第5図は、第1図から第4図の
セルを製造するための一連の工程を示した説明図であ
る。 2……基板、5……浮遊ゲート、8……追加のイオン注
入、9……(薄い)酸化膜、10……制御ゲート、10′…
…イオン注入、10″……追加のイオン注入、11……フィ
ールド酸化膜、20……選択トランジスタ、21……ゲート
酸化膜、22……感応トランジスタ、23……トンネル領
域、24……結合領域、29……第1工程、30……第2工
程、31……第3工程、32……第4工程、33……第5工
程、34……第6工程、35……第7工程、41,42……活性
領域。
第2図は、第1図のII-II線に沿った上記セルの断面図
である。第3図は、第1図のIII-III線に沿った本セル
の断面図である。第4図は、第1図のIV-IV線に沿った
本セルの断面図である。第5図は、第1図から第4図の
セルを製造するための一連の工程を示した説明図であ
る。 2……基板、5……浮遊ゲート、8……追加のイオン注
入、9……(薄い)酸化膜、10……制御ゲート、10′…
…イオン注入、10″……追加のイオン注入、11……フィ
ールド酸化膜、20……選択トランジスタ、21……ゲート
酸化膜、22……感応トランジスタ、23……トンネル領
域、24……結合領域、29……第1工程、30……第2工
程、31……第3工程、32……第4工程、33……第5工
程、34……第6工程、35……第7工程、41,42……活性
領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グラツィア バレンティーニ イタリア共和国、20052 モンツァ(ミ ラノ)、ビア モンテカッシーニ、5
Claims (3)
- 【請求項1】選択トランジスタ(20)、浮遊ゲート
(5)、該浮遊ゲート(5)と容量的に結合する制御ゲ
ート(10)および薄い酸化膜(9)をもつトンネル領域
(23)を有する感応トランジスタ(22)を構成する一層
ポリシリコンおよび薄い酸化膜を有するEEPROMメモリセ
ルの製造方法であって、フィールド酸化膜(11)のない
活性領域(41,42)の画定を含む第1工程(29)、制御
ゲート(10)と浮遊ゲート(5)との間の結合領域(2
4)へのイオン注入(10′)を含む第2工程(30)、活
性領域(41,42)へのゲート酸化膜(21)の形成を含む
第3工程(31)、制御ゲート(10)と浮遊ゲート(5)
との間の該結合領域(24)および該トンネル領域(23)
への追加のイオン注入(10″,8)を含む第4工程(3
2)、該領域(24,23)の上に重ね合せられたゲート酸化
膜(21)の除去を含む第5工程(33)、該結合領域(2
4)およびトンネル領域(23)における結合酸化膜(1
2)およびトンネル酸化膜(9)の差別化成長を含む第
6工程(34)および浮遊ゲートを構成する一層ポリシリ
コンの堆積を含む第7工程(35)からなることを特徴と
するEEPROMメモリセルの製造方法。 - 【請求項2】前記第2工程(30)がP型基板(2)内に
N+型領域(10′)を形成するのに必要なイオン注入を含
むことを特徴とする請求項1記載のEEPROMメモリセルの
製造方法。 - 【請求項3】前記第4工程(32)がP型基板(2)内に
N+型領域(10″,8)を形成するのに必要な追加のイオン
注入を含むことを特徴とする請求項1記載のEEPROMメモ
リセルの製造方法。
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IT21619A/89 | 1989-09-04 |
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JPH03116972A JPH03116972A (ja) | 1991-05-17 |
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DE (1) | DE69030544T2 (ja) |
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FR2776829B1 (fr) | 1998-03-31 | 2000-06-16 | Sgs Thomson Microelectronics | Procede de fabrication d'un point memoire en technologie bicmos |
US6177703B1 (en) | 1999-05-28 | 2001-01-23 | Vlsi Technology, Inc. | Method and apparatus for producing a single polysilicon flash EEPROM having a select transistor and a floating gate transistor |
US6272050B1 (en) | 1999-05-28 | 2001-08-07 | Vlsi Technology, Inc. | Method and apparatus for providing an embedded flash-EEPROM technology |
US6596587B1 (en) * | 2002-06-03 | 2003-07-22 | Lattice Semiconductor Corporation | Shallow junction EEPROM device and process for fabricating the device |
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---|---|---|---|---|
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US4049477A (en) * | 1976-03-02 | 1977-09-20 | Hewlett-Packard Company | Method for fabricating a self-aligned metal oxide field effect transistor |
DE3174638D1 (en) * | 1980-10-29 | 1986-06-19 | Fairchild Camera Instr Co | A method of fabricating a self-aligned integrated circuit structure using differential oxide growth |
JPS5776877A (en) * | 1980-10-30 | 1982-05-14 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory device and manufacture thereof |
JPS6362382A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-18 | Nec Corp | 浮遊ゲ−ト型不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 |
IT1198109B (it) * | 1986-11-18 | 1988-12-21 | Sgs Microelettronica Spa | Cella di memoria eeprom a singolo livello di polisilicio con zona di ossido di tunnel |
JPH01152650A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-06-15 | Sharp Corp | 半導体集積回路装置の製造方法 |
JPH02218167A (ja) * | 1989-02-18 | 1990-08-30 | Matsushita Electron Corp | 半導体記憶装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-09-04 IT IT8921619A patent/IT1232354B/it active
-
1990
- 1990-08-28 DE DE69030544T patent/DE69030544T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-28 EP EP90202302A patent/EP0416687B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-30 JP JP2226838A patent/JP2568940B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-30 US US07/574,677 patent/US5132239A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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---|---|
IT1232354B (it) | 1992-01-28 |
DE69030544T2 (de) | 1997-08-21 |
US5132239A (en) | 1992-07-21 |
JPH03116972A (ja) | 1991-05-17 |
DE69030544D1 (de) | 1997-05-28 |
EP0416687B1 (en) | 1997-04-23 |
EP0416687A2 (en) | 1991-03-13 |
IT8921619A0 (it) | 1989-09-04 |
EP0416687A3 (en) | 1991-10-02 |
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