JP2875109B2 - Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device and method of manufacturing the same

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JP2875109B2
JP2875109B2 JP4215151A JP21515192A JP2875109B2 JP 2875109 B2 JP2875109 B2 JP 2875109B2 JP 4215151 A JP4215151 A JP 4215151A JP 21515192 A JP21515192 A JP 21515192A JP 2875109 B2 JP2875109 B2 JP 2875109B2
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impurity
diffusion region
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floating gate
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節雄 和気
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、不揮発性半導体記憶
装置に関し、特に、書込み/消去が行なわれる部分にお
けるゲート絶縁膜の膜厚をほぼ均一にすることによっ
て、高性能化、高信頼性化が可能となる不揮発性半導体
記憶装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device, and more particularly to improvement in performance and reliability by making the thickness of a gate insulating film substantially uniform in a portion where writing / erasing is performed. The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device capable of performing the following.

【0002】[0002]

【従来の技術】データを自由にプログラムすることがで
き、かつ電気的に書込および消去可能な構造のメモリデ
バイスとしてEEPROMは知られている。以下に、図
30〜図45を用いて、従来のEEPROMの一例とし
てフラッシュメモリを挙げ、それについて説明する。
2. Description of the Related Art An EEPROM is known as a memory device having a structure in which data can be freely programmed and which can be electrically written and erased. Hereinafter, a flash memory will be described as an example of a conventional EEPROM with reference to FIGS.

【0003】図30は、従来のフラッシュメモリの一般
的な構成を示すブロック図である。図30を参照して、
フラッシュメモリは、行列状に配置されたメモリセルア
レイ100と、Xアドレスデコーダ200と、Yゲー
ト,センスアンプ300と、Yアドレスデコーダ400
と、アドレスバッファ500と、入出力バッファ600
と、コントロールロジック700とを含んでいる。
FIG. 30 is a block diagram showing a general configuration of a conventional flash memory. Referring to FIG.
The flash memory includes a memory cell array 100 arranged in a matrix, an X address decoder 200, a Y gate / sense amplifier 300, and a Y address decoder 400.
, Address buffer 500 and input / output buffer 600
And control logic 700.

【0004】メモリセルアレイ100は、内部に行列状
に配置されたメモリトランジスタを有している。このメ
モリセルアレイ100の行および列を選択するために、
Xアドレスデコーダ200と、Yゲート,センスアンプ
300とが接続されている。Yゲート,センスアンプ3
00には、列の選択情報を与えるYアドレスデコーダ4
00が接続されている。Xアドレスデコーダ200とY
アドレスデコーダ400には、それぞれアドレス情報が
一次格納されるアドレスバッファ500が接続されてい
る。
[0004] The memory cell array 100 has memory transistors arranged therein in a matrix. In order to select a row and a column of the memory cell array 100,
The X address decoder 200 is connected to the Y gate and the sense amplifier 300. Y gate, sense amplifier 3
00 is a Y address decoder 4 for providing column selection information.
00 is connected. X address decoder 200 and Y
The address decoder 400 is connected to an address buffer 500 for temporarily storing address information.

【0005】Yゲート,センスアンプ300には、入出
力データを一次格納する入出力バッファ600が接続さ
れている。アドレスバッファ500と入出力バッファ6
00には、フラッシュメモリの動作を制御するためのコ
ントロールロジック700が接続されている。このコン
トロールロジック700は、チップイネーブル信号、ア
ウトプットイネーブル信号およびプログラム信号に基づ
いた制御を行なう。
An input / output buffer 600 for temporarily storing input / output data is connected to the Y gate and the sense amplifier 300. Address buffer 500 and input / output buffer 6
00 is connected to control logic 700 for controlling the operation of the flash memory. The control logic 700 performs control based on a chip enable signal, an output enable signal, and a program signal.

【0006】次に、図31を参照して、上記のメモリセ
ルアレイ100の内部構造についてより詳しく説明す
る。図31は、上記のメモリセルアレイ100の概略構
成を示す等価回路図である。図31を参照して、行方向
に延びる複数本のワード線WL 1 ,WL2 ,…WL
i と、列方向に延びる複数本のビット線BL1 ,B
2 ,…BLi とが互いに直交するように配置され、マ
トリックスを構成している。各ワード線と各ビット線の
交点には、それぞれフローティングゲート電極を有する
メモリトランジスタQ11,Q12,…Qiiが配設されてい
る。
Next, with reference to FIG.
The internal structure of the array 100 will be described in more detail.
You. FIG. 31 is a schematic diagram of the memory cell array 100 described above.
It is an equivalent circuit diagram showing composition. Referring to FIG.
Word lines WL extending to 1, WLTwo, ... WL
iAnd a plurality of bit lines BL extending in the column direction1, B
LTwo, ... BLiAre arranged so as to be orthogonal to each other.
Make up the tricks. Each word line and each bit line
Each intersection has a floating gate electrode
Memory transistor Q11, Q12, ... QiiIs arranged
You.

【0007】各メモリトランジスタのドレイン領域は各
ビット線に接続されており、メモリトランジスタのコン
トロールゲート電極は各ワード線に接続されている。ま
た、メモリトランジスタのソース領域は、各ソース線S
1 ,S2 ,…に接続されている。同一の行に属するメモ
リトランジスタのソース領域は、図31に示されるよう
に相互に接続され、両側に配設されたソース線S1 ,S
2 に接続されている。
[0007] The drain region of each memory transistor is connected to each bit line, and the control gate electrode of the memory transistor is connected to each word line. The source region of the memory transistor is connected to each source line S
1 , S 2 ,... The source regions of the memory transistors belonging to the same row are connected to each other as shown in FIG. 31, and the source lines S 1 , S
Connected to two .

【0008】次に、図32を用いて、上記のメモリセル
アレイ100の断面構造について説明する。図32は、
上記のメモリセルアレイ100の部分断面図である。図
33は、1つのメモリトランジスタの拡大断面図であ
る。
Next, a sectional structure of the memory cell array 100 will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the memory cell array 100. FIG. 33 is an enlarged sectional view of one memory transistor.

【0009】図32および図33を参照して、p型半導
体基板101の主表面には、間隔を隔ててソース拡散領
域106,ドレイン拡散領域107が形成されている。
このソース拡散領域106とドレイン拡散領域107と
の挟まれた領域上には、100Å程度の膜厚を有するゲ
ート絶縁膜102が形成されている。このゲート絶縁膜
102上には、多結晶シリコン膜などからなるフローテ
ィングゲート電極103が形成されており、このフロー
ティングゲート電極103上にはONO膜などからなる
層間絶縁膜104が形成されている。
Referring to FIGS. 32 and 33, a source diffusion region 106 and a drain diffusion region 107 are formed on the main surface of p-type semiconductor substrate 101 at intervals.
On a region between source diffusion region 106 and drain diffusion region 107, gate insulating film 102 having a thickness of about 100 ° is formed. On this gate insulating film 102, a floating gate electrode 103 made of a polycrystalline silicon film or the like is formed. On this floating gate electrode 103, an interlayer insulating film 104 made of an ONO film or the like is formed.

【0010】層間絶縁膜104上には、多結晶シリコン
膜などからなるコントロールゲート電極105が形成さ
れている。このコントロールゲート電極105およびフ
ローティングゲート電極103を覆うように酸化膜10
8が形成されており、この酸化膜108上には、スムー
スコート膜109が形成されている。このスムースコー
ト膜109の所定位置には、コンタクトホール112が
形成されており、このコンタクトホール112内表面お
よびスムースコート膜109上には、ビット線111が
形成されている。
On the interlayer insulating film 104, a control gate electrode 105 made of a polycrystalline silicon film or the like is formed. Oxide film 10 is formed so as to cover control gate electrode 105 and floating gate electrode 103.
8 is formed, and a smooth coat film 109 is formed on the oxide film 108. A contact hole 112 is formed at a predetermined position of the smooth coat film 109, and a bit line 111 is formed on the inner surface of the contact hole 112 and on the smooth coat film 109.

【0011】次に、図33を参照して、図32に示され
た複数個のメモリトランジスタのうちの1つのメモリト
ランジスタに着目して、その構造についてより詳しく説
明する。図33を参照して、フローティングゲート電極
103およびコントロールゲート電極105の端部に
は、スムースコート膜109などの形成時に生じるゲー
トバーズビーク110が形成されている。なお、本明細
書においては、酸化処理工程時にフローティングゲート
電極103およびコントロールゲート電極105端部が
酸化されることによって、その近傍の酸化膜厚が厚くな
った部分を“ゲートバーズビーク”と称することとす
る。そして、フローティングゲート電極103下のゲー
トバーズビーク110の下部近傍に端部を有するよう
に、ソース拡散領域106およびドレイン拡散領域10
7が形成されている。
Referring to FIG. 33, the structure of the memory transistor will be described in more detail by focusing on one of the plurality of memory transistors shown in FIG. Referring to FIG. 33, a gate bird's beak 110 generated at the time of forming the smooth coat film 109 and the like is formed at the ends of the floating gate electrode 103 and the control gate electrode 105. In this specification, a portion where the thickness of the oxide film near the floating gate electrode 103 and the control gate electrode 105 is increased due to oxidation at the time of the oxidation process is referred to as a “gate bird's beak”. And Then, the source diffusion region 106 and the drain diffusion region 10 have an end near the lower portion of the gate bird's beak 110 below the floating gate electrode 103.
7 are formed.

【0012】次に、上記の構造を有するフラッシュメモ
リの動作について説明する。まず、書込動作について説
明する。書込を行なう際には、ドレイン拡散領域107
に8V程度の電圧(Vd)を印加し、コントロールゲー
ト電極105に13V程度の電圧(Vg)を印加する。
それにより、ドレイン拡散領域107とゲート絶縁膜1
02近傍で、アバランシェブレークダウン現象により高
いエネルギを有する電子が発生する。この電子のうちの
一部が、上記のVgの印加によって生じる電界によって
フローティングゲート電極103に引寄せられる。それ
により、フローティングゲート電極103に電子の蓄積
が行なわれることになる。
Next, the operation of the flash memory having the above structure will be described. First, the write operation will be described. When writing, the drain diffusion region 107
And a voltage (Vg) of about 13 V is applied to the control gate electrode 105.
Thereby, the drain diffusion region 107 and the gate insulating film 1
In the vicinity of 02, electrons having high energy are generated due to the avalanche breakdown phenomenon. Some of the electrons are attracted to the floating gate electrode 103 by the electric field generated by the application of Vg. As a result, electrons are stored in the floating gate electrode 103.

【0013】このように、フローティングゲート電極1
03に電子の蓄積が行なわれると、そのトランジスタの
しきい値電圧が高くなる。このようにしきい値電圧が高
くなった状態が書込まれた状態“0”となる。そして、
図33に示されるように、フローティングゲート電極1
03は、その周囲を酸化膜108で覆われているため、
一度フローティングゲート電極103に注入された電子
は、外部から高いエネルギを得ない限りフローティング
ゲート電極103内に留まり、いつまでも記憶状態は変
わらない。
As described above, the floating gate electrode 1
When electrons are stored in the transistor 03, the threshold voltage of the transistor increases. The state in which the threshold voltage is increased in this manner becomes the written state “0”. And
As shown in FIG. 33, floating gate electrode 1
03 is covered with an oxide film 108,
The electrons once injected into the floating gate electrode 103 remain in the floating gate electrode 103 unless high energy is obtained from the outside, and the stored state does not change forever.

【0014】次に、消去動作について説明する。消去時
には、ソース拡散領域106に12V程度の電圧(V
s)を印加し、コントロールゲート電極105を接地
し、ドレイン拡散領域107をフローティング状態にす
る。そして、ソース拡散領域106に印加された電圧V
sによる電界により、フローティングゲート電極104
内の電子が、ゲート絶縁膜102をFN(Fowler Nordh
eim )トンネル現象によって通過する。それにより、フ
ローティングゲート電極103から電子が引抜かれるこ
とになる。このように、フローティングゲート電極10
3から電子が引抜かれることによって、メモリトランジ
スタのしきい値電圧が低くなる。このしきい値電圧が低
くなった状態が、消去された状態“1”と呼ばれる。
Next, the erasing operation will be described. At the time of erasing, a voltage of about 12 V (V
s), the control gate electrode 105 is grounded, and the drain diffusion region 107 is set in a floating state. Then, the voltage V applied to the source diffusion region 106
s, the floating gate electrode 104
The electrons inside the gate insulating film 102 cause FN (Fowler Nordh
eim) Pass by tunnel phenomenon. As a result, electrons are extracted from the floating gate electrode 103. Thus, the floating gate electrode 10
By extracting electrons from 3, the threshold voltage of the memory transistor decreases. This state in which the threshold voltage is lowered is called an erased state "1".

【0015】次に、読出動作について説明する。読出時
には、ソース拡散領域106を接地状態に保持し、ドレ
イン拡散領域107に1V程度の電圧を印加し、コント
ロールゲート電極105に5V程度の電圧を印加する。
このとき、メモリトランジスタのチャネル領域に電流が
流れるか否かによって、上記の“0”,“1”の判別が
行なわれることになる。
Next, the read operation will be described. At the time of reading, the source diffusion region 106 is held at the ground state, a voltage of about 1 V is applied to the drain diffusion region 107, and a voltage of about 5 V is applied to the control gate electrode 105.
At this time, the above described “0” or “1” is determined depending on whether a current flows in the channel region of the memory transistor.

【0016】次に、上記のような構造を有する従来のフ
ラッシュメモリの製造方法について、図34〜図44を
用いて説明する。図34〜図44は、従来のフラッシュ
メモリの製造工程における第1工程〜第11工程を示す
断面図である。
Next, a method of manufacturing a conventional flash memory having the above-described structure will be described with reference to FIGS. 34 to 44 are cross-sectional views showing first to eleventh steps in a conventional flash memory manufacturing process.

【0017】まず図34を参照して、所望のウェル形成
あるいはフィールド酸化膜形成が行なわれたp型半導体
基板101を準備する。そして、図35に示されるよう
に、p型半導体基板101表面に、熱酸化処理を施すこ
とによって、100Å程度の膜厚を有するゲート絶縁膜
102を形成する。次に、図36に示されるように、ゲ
ート絶縁膜102上に、CVD(Chemical Vapor Depos
ition )法などを用いて、2000Å程度の膜厚を有す
る多結晶シリコン膜103を形成する。この多結晶シリ
コン膜103がフローティングゲート電極103とな
る。この多結晶シリコン膜103上に、図37に示され
るように、CVD法などを用いて、ONO膜などからな
る層間絶縁膜104を形成する。この層間絶縁膜104
の膜厚は、300Å程度である。
Referring to FIG. 34, a p-type semiconductor substrate 101 on which a desired well or a field oxide film has been formed is prepared. Then, as shown in FIG. 35, a gate insulating film 102 having a thickness of about 100 ° is formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 101 by performing a thermal oxidation process. Next, as shown in FIG. 36, a CVD (Chemical Vapor Depos) is formed on the gate insulating film 102.
The polycrystalline silicon film 103 having a thickness of about 2000 ° is formed by using the ition method) or the like. This polycrystalline silicon film 103 becomes the floating gate electrode 103. On this polycrystalline silicon film 103, as shown in FIG. 37, an interlayer insulating film 104 made of an ONO film or the like is formed by using a CVD method or the like. This interlayer insulating film 104
Has a thickness of about 300 °.

【0018】次に、図38に示されるように、CVD法
を用いて、層間絶縁膜104上に、3000Å程度の膜
厚を有する多結晶シリコン膜105を形成する。この多
結晶シリコン膜105がコントロールゲート電極105
となる。その後、図39に示されるように、写真製版技
術およびエッチング技術を用いて、上記のゲート絶縁膜
102、多結晶シリコン膜103,105および層間絶
縁膜104を所望の形状にパターニングする。それによ
りフローティングゲート電極103およびコントロール
ゲート電極105が形成される。
Next, as shown in FIG. 38, a polycrystalline silicon film 105 having a thickness of about 3000 ° is formed on the interlayer insulating film 104 by using the CVD method. The polycrystalline silicon film 105 serves as a control gate electrode 105
Becomes Thereafter, as shown in FIG. 39, the gate insulating film 102, the polycrystalline silicon films 103 and 105, and the interlayer insulating film 104 are patterned into desired shapes by using a photolithography technique and an etching technique. Thereby, floating gate electrode 103 and control gate electrode 105 are formed.

【0019】次に、図40を参照して、上記のコントロ
ールゲート電極105などをマスクとして用いて、p型
半導体基板101主表面における所定領域に、セルフア
ラインで砒素(As)イオンを3×1015(cm-2)程
度注入する。そして、熱拡散処理を施すことによって、
この砒素(As)イオンを拡散し、ソース拡散領域10
6およびドレイン拡散領域107が形成される。
Next, referring to FIG. 40, arsenic (As) ions are self-aligned to 3 × 10 5 in a predetermined region on the main surface of p-type semiconductor substrate 101 using control gate electrode 105 or the like as a mask. Inject about 15 (cm -2 ). And by performing the thermal diffusion process,
The arsenic (As) ions are diffused and the source diffusion region 10 is diffused.
6 and the drain diffusion region 107 are formed.

【0020】次に、図41を参照して、熱酸化処理を施
すことによって、酸化膜108を形成する。さらに、図
42に示されるように、CVD法などを用いて、酸化膜
108上にスムースコート膜109を形成する。そし
て、図43に示されるように、スムースコート膜109
の表面の平坦性を向上させるために、900℃程度の温
度で酸化処理を行なう。その際に、図43に示されるよ
うに、上記のフローティングゲート電極103およびコ
ントロールゲート電極105の端部でも酸化が進むこと
になる。それにより、コントロールゲート電極103お
よびフローティングゲート電極104の端部に、ゲート
バーズビーク110が形成される。
Referring to FIG. 41, an oxide film 108 is formed by performing a thermal oxidation process. Further, as shown in FIG. 42, a smooth coat film 109 is formed on oxide film 108 by using a CVD method or the like. Then, as shown in FIG. 43, the smooth coat film 109 is formed.
Is performed at a temperature of about 900 ° C. in order to improve the flatness of the surface. At this time, as shown in FIG. 43, oxidation also proceeds at the ends of the floating gate electrode 103 and the control gate electrode 105. Thus, gate bird's beaks 110 are formed at the ends of control gate electrode 103 and floating gate electrode 104.

【0021】その後、図44に示されるように、スムー
スコート膜109上に、スパッタリング法を用いて、1
0000Å程度の膜厚を有するアルミニウム(Al)膜
を形成する。そして、写真製版技術およびエッチング技
術を用いて、このアルミニウム(Al)膜を所定の形状
にパターニングすることによって、ビット線111が形
成されることになる。
After that, as shown in FIG. 44, the smooth coat film 109 is
An aluminum (Al) film having a thickness of about 0000 ° is formed. Then, the bit line 111 is formed by patterning this aluminum (Al) film into a predetermined shape using a photolithography technique and an etching technique.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のフラッシュメモリにおいては、フローティングゲート
電極103下のゲートバーズビーク110下部近傍に、
ソース拡散領域106,ドレイン拡散領域107の端部
が位置していた。そのため、次に説明するような問題点
が生じていた。その問題点について、図45を用いて説
明する。図45は、上記の従来のフラッシュメモリの書
込および消去動作を説明するための説明図である。
As described above, in the conventional flash memory, a portion near the lower portion of the gate bird's beak 110 under the floating gate electrode 103 is provided.
The ends of the source diffusion region 106 and the drain diffusion region 107 were located. For this reason, the following problem has occurred. The problem will be described with reference to FIG. FIG. 45 is an explanatory diagram for explaining the write and erase operations of the above-mentioned conventional flash memory.

【0023】図45を参照して、フラッシュメモリにお
いては、前述のように、書込時あるいは消去時にフロー
ティングゲート電極103下端部に高電界を発生させる
ことによって書込および消去を行なっている。書込時
(1)あるいは消去時(2)の電子の移動は、図45に
示されるように、ドレイン拡散領域107端部とフロー
ティングゲート電極103下端近傍間およびソース拡散
領域106端部とフローティングゲート電極103下端
近傍間で起きている。すなわち、書込時および消去時の
電子の移動が、ゲートバーズビーク110が形成されて
いる領域近傍で行なわれることになる。そのため、従来
のフラッシュメモリにおいては、ゲートバーズビーク部
110の膜厚、耐圧などの膜質が、メモリトランジスタ
の性能、信頼性に大きな影響を及ぼしていた。
Referring to FIG. 45, in the flash memory, writing and erasing are performed by generating a high electric field at the lower end of floating gate electrode 103 during writing or erasing, as described above. As shown in FIG. 45, electrons move during writing (1) or erasing (2) between the end of the drain diffusion region 107 and the vicinity of the lower end of the floating gate electrode 103 and the end of the source diffusion region 106 and the floating gate. It occurs between the vicinity of the lower end of the electrode 103. That is, the movement of electrons during writing and erasing is performed in the vicinity of the region where gate bird's beak 110 is formed. For this reason, in the conventional flash memory, the film quality such as the film thickness and the withstand voltage of the gate bird's beak portion 110 has a great influence on the performance and reliability of the memory transistor.

【0024】ここで、書込、消去特性の膜厚依存性につ
いて説明する。、書込動作に対しては、ゲート絶縁膜1
02の膜厚の厚い方が、書込特性が改善される。一方、
消去動作は、FNトンネル現象を利用して行なってい
る。そして、トンネル電流と電界には、J=exp(a
-1)(なお、この式において、Jは電流値を示し、a
は定数、Eは電界強度を示している)の関係があり電界
の影響を強く受ける。したがって、ゲート絶縁膜を薄く
することによって電界が強くなり、トンネル電流が流れ
やすくなる。すなわち、ゲート絶縁膜を薄くすることに
よって、消去特性が改善されることになる。
Here, the dependence of the writing and erasing characteristics on the film thickness will be described. For the write operation, the gate insulating film 1
The thicker the film thickness of 02, the better the writing characteristics. on the other hand,
The erasing operation is performed using the FN tunnel phenomenon. Then, J = exp (a
E -1 ) (In this equation, J indicates a current value, and a
Is a constant, and E indicates the electric field strength), and is strongly affected by the electric field. Therefore, the electric field is increased by reducing the thickness of the gate insulating film, so that a tunnel current easily flows. That is, erasing characteristics are improved by reducing the thickness of the gate insulating film.

【0025】以上のように、書込および消去が行なわれ
る部分におけるゲート絶縁膜102の膜厚が変化するこ
とによって、書込、消去特性に影響を及ぼすといえる。
しかしながら、従来のフラッシュメモリにおいては、ゲ
ートバーズビーク110が形成される部分の下部近傍に
ソース拡散領域106あるいはドレイン拡散領域107
のチャネル領域近傍の端部が存在していた。それによ
り、書込あるいは消去が行なわれる部分におけるゲート
絶縁膜102の膜厚がメモリトランジスタごとにばらつ
いていたといえる。そのため、フラッシュメモリの性能
あるいは信頼性を劣化させるといった問題点があった。
As described above, it can be said that the change in the thickness of the gate insulating film 102 in the portion where writing and erasing are performed affects writing and erasing characteristics.
However, in the conventional flash memory, the source diffusion region 106 or the drain diffusion region 107 is located near the lower portion of the portion where the gate bird's beak 110 is formed.
In the vicinity of the channel region. Thus, it can be said that the thickness of the gate insulating film 102 in a portion where writing or erasing is performed varies for each memory transistor. Therefore, there is a problem that the performance or reliability of the flash memory is deteriorated.

【0026】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、書込あるいは消去動作が安
定して行なえる高性能かつ信頼性の高いフラッシュメモ
リおよびその製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a high-performance and highly reliable flash memory capable of performing a stable writing or erasing operation and a method of manufacturing the same. The purpose is to:

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】この発明に基づく不揮発
性半導体記憶装置は、主表面を有する第1導電型の半導
体基板と、この半導体基板の主表面にチャネル領域を規
定するように形成された第2導電型の1対の不純物領域
と、チャネル領域から所定間隔を隔てた位置に端部を有
しチャネル領域から遠ざかる方向に延びるように形成さ
れた、不純物領域形成のための拡散源となる1対の不純
物導入層と、チャネル領域上および不純物導入層上に形
成されたゲート絶縁膜と、その両端部がゲート絶縁膜を
介して不純物導入層に乗上げるように、チャネル領域上
にゲート絶縁膜を介して形成されたフローティングゲー
ト電極と、フローティングゲート電極上に層間絶縁膜を
介して形成されたコントロールゲート電極とを備えてい
る。
A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is formed so as to define a first conductivity type semiconductor substrate having a main surface and a channel region on the main surface of the semiconductor substrate. A pair of impurity regions of the second conductivity type and an end located at a predetermined distance from the channel region and formed so as to extend in a direction away from the channel region and serve as a diffusion source for forming the impurity region. A pair of impurity-introduced layers, a gate insulating film formed on the channel region and the impurity-introduced layer, and a gate insulating film formed on the channel region such that both ends of the gate insulating film rise over the impurity-doped layer. A floating gate electrode formed via a film, and a control gate electrode formed on the floating gate electrode via an interlayer insulating film are provided.

【0028】この発明に基づく不揮発性半導体記憶装置
の製造方法によれば、まず、主表面を有する第1導電型
の半導体基板上に所定間隔を隔てて第2導電型の不純物
が導入された不純物導入層を形成する。そして、不純物
導入層に導入された第2導電型の不純物を半導体基板内
に熱拡散させることによって、チャネル領域を規定する
ように1対の第2導電型の不純物領域を形成する。そし
て、チャネル領域上および不純物導入層上にゲート絶縁
膜を形成し、不純物導入層上に乗上げるようにチャネル
領域上にフローティングゲート電極を形成する。このフ
ローティングゲート電極上に層間絶縁膜を介してコント
ロールゲート電極を形成する。
According to the method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, first, an impurity in which a second conductivity type impurity is introduced at a predetermined interval on a first conductivity type semiconductor substrate having a main surface. An introduction layer is formed. Then, a pair of second conductivity type impurity regions is formed so as to define a channel region by thermally diffusing the second conductivity type impurity introduced into the impurity introduction layer into the semiconductor substrate. Then, a gate insulating film is formed over the channel region and the impurity-doped layer, and a floating gate electrode is formed over the channel region so as to ride on the impurity-doped layer. A control gate electrode is formed on the floating gate electrode via an interlayer insulating film.

【0029】[0029]

【作用】この発明に基づく不揮発性半導体記憶装置にお
いては、不純物導入層とこの不純物導入層上に乗上げる
ように形成されたフローティングゲート電極の一部との
間の領域にゲートバーズビークが形成されることにな
る。そして、ソース/ドレイン領域となる第2導電型の
1対の不純物領域の端部は、それぞれ不純物導入層の端
部よりもチャネル領域側に位置している。それにより、
不純物領域の半導体基板表面近傍における端部上に位置
するゲート絶縁膜の厚みは、ほぼ均一なものとなる。す
なわち、書込および消去動作が行なわれる部分のゲート
絶縁膜の厚みがほぼ均一なものとなる。それにより、書
込および消去動作を安定して行なうことが可能となる。
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, a gate bird's beak is formed in a region between an impurity introduction layer and a part of a floating gate electrode formed so as to ride on the impurity introduction layer. Will be. The ends of the pair of second conductivity type impurity regions serving as the source / drain regions are located closer to the channel region than the ends of the impurity introduction layers. Thereby,
The thickness of the gate insulating film located on the end of the impurity region in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate becomes substantially uniform. That is, the thickness of the gate insulating film in the portion where the writing and erasing operations are performed becomes substantially uniform. Thus, the writing and erasing operations can be performed stably.

【0030】この発明に基づく不揮発性半導体記憶装置
の製造方法によれば、不純物導入層に導入された第2導
電型の不純物を半導体基板内に熱拡散させることによっ
て1対の不純物領域を形成している。そのため、不純物
領域の端部が、ゲート絶縁膜におけるほぼ均一な膜厚を
有する部分の下に位置するように不純物領域を形成する
ことが可能となる。それにより、より確実に不揮発性半
導体記憶装置の性能を向上させることが可能となる。
According to the method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, a pair of impurity regions is formed by thermally diffusing a second conductivity type impurity introduced into an impurity introduction layer into a semiconductor substrate. ing. Therefore, the impurity region can be formed such that the end portion of the impurity region is located below a portion of the gate insulating film having a substantially uniform thickness. This makes it possible to more reliably improve the performance of the nonvolatile semiconductor memory device.

【0031】[0031]

【実施例】以下、図1〜図29を用いて、この発明に基
づく実施例について説明する。図1は、この発明に基づ
く第1の実施例におけるフラッシュメモリを示す断面図
である。図2は、本実施例におけるフラッシュメモリの
メモリセルアレイの部分断面図であり、従来例で示した
図32に対応する断面を示す図である。図3は、本実施
例におけるメモリトランジスタを示す拡大断面図であ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing a flash memory according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the memory cell array of the flash memory according to the present embodiment, and is a cross-sectional view corresponding to FIG. 32 shown in the conventional example. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a memory transistor according to the present embodiment.

【0032】まず、図2を参照して、メモリセルアレイ
には、複数のメモリトランジスタが形成されている。p
型半導体基板1の主表面には、チャネル領域を規定する
ようにソース拡散領域6およびドレイン拡散領域7が間
隔を隔てて形成されている。また、p型半導体基板1の
表面上には、不純物導入層21が間隔を隔てて形成され
ている。本実施例においては、この不純物導入層21の
材質は、多結晶シリコンである。この不純物導入層21
におけるチャネル領域近傍に位置する端部は、ソース拡
散領域6およびドレイン拡散領域7の端部よりもチャネ
ル領域から遠ざかる位置にある。
First, referring to FIG. 2, a plurality of memory transistors are formed in a memory cell array. p
Source diffusion region 6 and drain diffusion region 7 are formed on the main surface of mold semiconductor substrate 1 at intervals so as to define a channel region. On the surface of p-type semiconductor substrate 1, impurity introduction layers 21 are formed at intervals. In this embodiment, the material of the impurity introduction layer 21 is polycrystalline silicon. This impurity introduction layer 21
Are located farther from the channel region than the ends of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7.

【0033】そして、チャネル領域上には、ゲート絶縁
膜2を介してフローティングゲート電極3が形成されて
いる。このとき、フローティングゲート電極3の端部
は、不純物導入層21の一部上に乗上げるように形成さ
れている。フローティングゲート電極3上には、ONO
膜などからなる層間絶縁膜4が形成されている。この層
間絶縁膜4上にはコントロールゲート電極5が形成され
ている。
On the channel region, a floating gate electrode 3 is formed with a gate insulating film 2 interposed. At this time, the end of the floating gate electrode 3 is formed so as to ride on a part of the impurity introduction layer 21. ONO on the floating gate electrode 3
An interlayer insulating film 4 made of a film or the like is formed. On this interlayer insulating film 4, a control gate electrode 5 is formed.

【0034】コントロールゲート電極5およびフローテ
ィングゲート電極3を覆うように酸化膜8が形成されて
いる。酸化膜8上には、スムースコート膜9が形成され
ており、このスムースコート膜9における所定の位置に
コンタクトホール12が形成されている。このとき、コ
ンタクトホール12下に位置する不純物導入層21は除
去されている。そして、コンタクトホール12内表面お
よびスムースコート膜9上には、ビット線11が形成さ
れている。
An oxide film 8 is formed to cover control gate electrode 5 and floating gate electrode 3. A smooth coat film 9 is formed on oxide film 8, and contact hole 12 is formed at a predetermined position in smooth coat film 9. At this time, the impurity introduction layer 21 located under the contact hole 12 has been removed. The bit line 11 is formed on the inner surface of the contact hole 12 and on the smooth coat film 9.

【0035】次に、図1および図3を参照して、本実施
例におけるメモリトランジスタの構造についてより詳し
く説明する。まず、図1を参照して、ソース拡散領域6
およびドレイン拡散領域7のp型半導体基板101表面
近傍における端部は、フローティングゲート電極3下に
おけるゲート絶縁膜2がほぼ均一な膜厚を有する部分に
位置するように形成されている。それにより、メモリト
ランジスタの書込動作および消去動作が安定して行なわ
れることになる。
Next, the structure of the memory transistor in this embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. First, referring to FIG.
The end of the drain diffusion region 7 in the vicinity of the surface of the p-type semiconductor substrate 101 is formed such that the gate insulating film 2 under the floating gate electrode 3 has a substantially uniform thickness. Thus, the writing operation and the erasing operation of the memory transistor are performed stably.

【0036】このとき、フローティングゲート電極3の
両端部は、不純物導入層21上に乗上げるように形成さ
れている。そして、図1に示されるように、フローティ
ングゲート電極3端部近傍には、ゲートバーズビーク1
0が形成されている。フローティングゲート電極3が不
純物導入層21に乗上げている幅は、ゲートバーズビー
ク10が形成される幅よりも大きいものとなるように調
整されている。そのため、ゲートバーズビーク10が形
成されたとしても、ゲートバーズビーク10はフローテ
ィングゲート電極3端部近傍と不純物導入層21との間
にのみ存在し、それよりも内部にゲートバーズビーク1
0が形成されるといったことはなくなる。したがって、
ソース拡散領域6およびドレイン拡散領域7のp型半導
体基板表面近傍における端部上に位置するゲート絶縁膜
2の膜厚は、ほぼ均一なものとなる。
At this time, both ends of the floating gate electrode 3 are formed so as to ride on the impurity introduction layer 21. As shown in FIG. 1, a gate bird's beak 1 is located near the end of the floating gate electrode 3.
0 is formed. The width of the floating gate electrode 3 riding on the impurity introduction layer 21 is adjusted to be larger than the width of the gate bird's beak 10. Therefore, even if the gate bird's beak 10 is formed, the gate bird's beak 10 exists only between the vicinity of the end of the floating gate electrode 3 and the impurity introduction layer 21, and the gate bird's beak 1 is located further inside.
No zero is formed. Therefore,
The thickness of the gate insulating film 2 located on the end of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 near the surface of the p-type semiconductor substrate becomes substantially uniform.

【0037】次に、図3を参照して、本実施例における
メモリトランジスタのチャネル領域幅W1は、0.5μ
m程度の値であり、不純物導入層21間の間隔W2は、
上記のW1よりも所定量だけ大きな値となっている。こ
の値は、ソース拡散領域6およびドレイン拡散領域7の
熱拡散条件などを考慮して決定されるものである。ま
た、フローティングゲート電極3の両端部が不純物導入
層21上に乗上げる幅W4の大きさは、約0.2μm程
度である。それにより、フローティングゲート電極3の
幅W3は、この場合であれば、0.9μm程度の値とな
る。
Next, referring to FIG. 3, the channel region width W1 of the memory transistor in this embodiment is 0.5 μm.
m, and the distance W2 between the impurity-doped layers 21 is
It is a value larger by a predetermined amount than W1. This value is determined in consideration of the thermal diffusion conditions of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7, and the like. The width W4 at which both end portions of the floating gate electrode 3 ride on the impurity introduction layer 21 is about 0.2 μm. Thus, in this case, the width W3 of the floating gate electrode 3 has a value of about 0.9 μm.

【0038】上記のフローティングゲート電極3の不純
物導入層21への乗上げ幅W4の値は、フラッシュメモ
リ形成工程におけるゲートバーズビーク10の幅を考慮
してそれ以上の値となるように決定されるものであるた
め、上記のW4の値は上記のものに限られない。なお、
上記の各寸法値は、一例を示したものであり、上記の各
寸法に限られるものではない。
The value of the raised width W4 of the floating gate electrode 3 on the impurity introduction layer 21 is determined so as to be greater than the width of the gate bird's beak 10 in the flash memory forming process. Therefore, the value of W4 is not limited to the above value. In addition,
Each of the above dimension values shows an example, and is not limited to each of the above dimensions.

【0039】本発明に基づくメモリトランジスタは、上
記のような構造を有することにより、書込時の電子の注
入(図中(1)で示す)、消去時の電子の引抜き(図中
(2)で示す)が行なわれる部分におけるドレイン拡散
領域7端部近傍およびソース拡散領域6端部近傍と、ゲ
ートバーズビーク10とが離れた位置関係になってい
る。それにより、電子の注入、引抜きが、ゲート絶縁膜
2の膜厚(この場合であれば100Å程度)がほぼ均一
な部分でのみ行なわれることになる。そのため、書込・
消去特性が、ゲートバーズビーク10のでき具合に依存
することがなくなり、安定した書込・消去特性を有する
メモリトランジスタを得ることが可能となる。
The memory transistor according to the present invention has the above-described structure, so that electrons are injected during writing (indicated by (1) in the figure) and electrons are extracted during erasing ((2) in FIG. 2). (Indicated by (1)), the vicinity of the end of the drain diffusion region 7 and the vicinity of the end of the source diffusion region 6 and the gate bird's beak 10 are separated from each other. As a result, the injection and extraction of electrons are performed only in portions where the thickness of the gate insulating film 2 (in this case, about 100 °) is substantially uniform. Therefore,
The erase characteristics do not depend on the state of the gate bird's beak 10, and a memory transistor having stable write / erase characteristics can be obtained.

【0040】また、不純物導入層21上に乗上げるよう
にフローティングゲート電極3を形成したため、フロー
ティングゲート電極3およびコントロールゲート電極5
の表面に段差が生じる。そのため、フローティングゲー
ト電極3とコントロールゲート電極5とを電極とするキ
ャパシタの容量が大きくなり、メモリトランジスタの書
込特性を改善することも可能となる。この内容につい
て、図4を参照して説明する。図4は、メモリトランジ
スタ内に形成される仮想のキャパシタC1,C2を模式
的に示す概念図である。
Further, since floating gate electrode 3 is formed so as to ride on impurity introduction layer 21, floating gate electrode 3 and control gate electrode 5
Step occurs on the surface of Therefore, the capacitance of the capacitor having the floating gate electrode 3 and the control gate electrode 5 as electrodes is increased, and the writing characteristics of the memory transistor can be improved. This will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a conceptual diagram schematically showing virtual capacitors C1 and C2 formed in the memory transistor.

【0041】図4を参照して、メモリトランジスタへの
書込動作時においては、コントロールゲート電極5に印
加される電圧Vgは、コントロールゲート電極5、層間
絶縁膜4、フローティングゲート電極3からなるキャパ
シタC1と、フローティングゲート電極3、ゲート絶縁
膜2、p型半導体基板1からなるキャパシタC2とによ
って容量分割される。それにより、コントロールゲート
電極4に印加される電圧Vgは、上記のキャパシタC1
とキャパシタC2とに、それぞれV1,V2の割合で配
分される。書込動作時に書込効率を決定するのは、キャ
パシタC2に配分される電圧V2である。すなわち、こ
の電圧V2が大きいほど、アバランシェブレークダウン
によってドレイン拡散領域7とゲート絶縁膜2近傍に発
生した電子が、フローティングゲート電極3に注入され
やすくなるからである。このときのV2は、下記の式で
与えられる。
Referring to FIG. 4, during a write operation to a memory transistor, voltage Vg applied to control gate electrode 5 is controlled by a capacitor formed of control gate electrode 5, interlayer insulating film 4, and floating gate electrode 3. The capacitance is divided by C1 and a capacitor C2 including the floating gate electrode 3, the gate insulating film 2, and the p-type semiconductor substrate 1. As a result, the voltage Vg applied to the control gate electrode 4 is reduced by the above-described capacitor C1
And the capacitor C2 at a ratio of V1 and V2, respectively. It is the voltage V2 distributed to the capacitor C2 that determines the write efficiency during the write operation. That is, as the voltage V2 increases, electrons generated in the vicinity of the drain diffusion region 7 and the gate insulating film 2 due to the avalanche breakdown are more easily injected into the floating gate electrode 3. V2 at this time is given by the following equation.

【0042】[0042]

【数1】 (Equation 1)

【0043】上記の数1において、Vgはコントロール
ゲート電極5に印加される電圧を示し、c1,c2はそ
れぞれキャパシタの容量を示している。上記の数1よ
り、コントロールゲート電極5、層間絶縁膜4、フロー
ティングゲート電極3によって形成されるキャパシタC
1の容量c1が大きいほど大きなV2を得ることができ
る。それにより、書込特性を改善することが可能とな
る。
In the above formula 1, Vg indicates the voltage applied to the control gate electrode 5, and c1 and c2 indicate the capacitances of the capacitors, respectively. From the above formula 1, the capacitor C formed by the control gate electrode 5, the interlayer insulating film 4, and the floating gate electrode 3
The larger the capacity c1 of one is, the larger V2 can be obtained. Thereby, it is possible to improve the writing characteristics.

【0044】次に、図5〜図12を用いて、本実施例に
おけるフラッシュメモリの製造方法について説明する。
図5〜図12は、本実施例におけるフラッシュメモリの
製造工程の第1工程〜第8工程を示す断面図である。
Next, a method of manufacturing a flash memory according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
5 to 12 are sectional views showing first to eighth steps of the manufacturing process of the flash memory according to the present embodiment.

【0045】まず図5を参照して、p型半導体基板1上
に、CVD(Chemical Vapor Deposition )法を用い
て、100Å程度の膜厚を有する多結晶シリコン膜を形
成する。そして、この多結晶シリコン膜に、イオン注入
法によって、砒素(As)などの不純物を導入する。こ
のときの多結晶シリコン膜への不純物導入量は、好まし
くは、1〜10×1015(cm-2)程度である。このと
き、多結晶シリコン膜への不純物導入の際に、不純物が
多結晶シリコン膜を通過してp型半導体基板1に到達し
ないように、イオン注入時の加速電圧を50KeV程度
に抑えておく。それにより、不純物導入層21が形成さ
れる。
First, referring to FIG. 5, a polycrystalline silicon film having a thickness of about 100 ° is formed on p-type semiconductor substrate 1 by using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Then, impurities such as arsenic (As) are introduced into the polycrystalline silicon film by an ion implantation method. At this time, the amount of impurity introduced into the polycrystalline silicon film is preferably about 1 to 10 × 10 15 (cm −2 ). At this time, when introducing impurities into the polycrystalline silicon film, the acceleration voltage at the time of ion implantation is suppressed to about 50 KeV so that the impurities do not reach the p-type semiconductor substrate 1 through the polycrystalline silicon film. Thereby, impurity introduction layer 21 is formed.

【0046】次に、図6を参照して、不純物導入層21
上にレジスト41を塗布し、このレジスト41を所望の
形状のパターニングする。そして、このレジスト41を
マスクとしてドライエッチングを行なうことによって、
不純物導入層21を所望の形状にパターニングする。こ
のときのエッチング条件は、不純物導入層21のエッチ
ングによってp型半導体基板1がエッチングされること
を可能な限り阻止し得るように設定される。
Next, referring to FIG.
A resist 41 is applied thereon, and the resist 41 is patterned into a desired shape. Then, by performing dry etching using the resist 41 as a mask,
The impurity introduction layer 21 is patterned into a desired shape. The etching conditions at this time are set such that the etching of the p-type semiconductor substrate 1 by the etching of the impurity introduction layer 21 can be prevented as much as possible.

【0047】次に、図7に示されるように、上記のレジ
スト41を除去した後、1100℃程度の温度で30〜
60分程度の熱処理を行ない、不純物導入層21中の不
純物をp型半導体基板1内に拡散する。このとき、ソー
ス拡散領域6およびドレイン拡散領域7がそれぞれ形成
されることになる。このとき、ソース拡散領域6および
ドレイン拡散領域7の端部の位置を、熱処理条件によっ
て任意に設定することが可能となる。それにより、ソー
ス拡散領域6およびドレイン拡散領域7の形成に対する
自由度が増大する。
Next, as shown in FIG. 7, after removing the above-mentioned resist 41, at a temperature of about 1100.degree.
A heat treatment is performed for about 60 minutes to diffuse the impurities in the impurity introduction layer 21 into the p-type semiconductor substrate 1. At this time, the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 are formed. At this time, the positions of the ends of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 can be arbitrarily set according to the heat treatment conditions. Thereby, the degree of freedom for forming source diffusion region 6 and drain diffusion region 7 is increased.

【0048】フローティングゲート電極3下部に端部を
有するようにソース拡散領域6およびドレイン拡散領域
7を形成する他の方法としては、電極形成後に行なう斜
め回転イオン注入法なども考えられる。しかし、この斜
め回転イオン注入法を用いた場合には、不純物の注入深
さによる制約、フローティングゲート電極3およびコン
トロールゲート電極5の積層構造によるシャドー効果に
よる制約などを受けることになる。それにより、ソース
拡散領域6およびドレイン拡散領域7の端部の位置制御
には制約があるといえる。EPROM,フラッシュメモ
リなどの不揮発性半導体装置においては、不純物拡散層
のプロファイル制御によって、ドレイン拡散領域7,フ
ローティングゲート電極3近傍に生じる電界分布を制御
することが書込特性の制御に重要であるといえる。した
がって、本実施例のように、ドレイン拡散領域7などの
形成に対する自由度が増すことは不揮発性半導体装置の
性能を向上させる上で効果的であるといえる。
As another method of forming the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 so as to have an end portion below the floating gate electrode 3, an oblique rotation ion implantation method performed after the formation of the electrode can be considered. However, when this oblique rotation ion implantation method is used, there are restrictions due to the implantation depth of impurities, restrictions due to the shadow effect due to the stacked structure of the floating gate electrode 3 and the control gate electrode 5, and the like. Thus, it can be said that there is a restriction on the position control of the ends of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7. In a nonvolatile semiconductor device such as an EPROM and a flash memory, it is important to control the electric field distribution generated in the vicinity of the drain diffusion region 7 and the floating gate electrode 3 by controlling the profile of the impurity diffusion layer for controlling the writing characteristics. I can say. Therefore, it can be said that increasing the degree of freedom in forming the drain diffusion region 7 and the like as in the present embodiment is effective in improving the performance of the nonvolatile semiconductor device.

【0049】以上の工程を経てソース拡散領域6および
ドレイン拡散領域7を形成した後、図8に示されるよう
に、チャネル領域上および不純物導入層21上に、10
0Å程度の膜厚を有するゲート絶縁膜2を、熱酸化処理
を施すことによって形成する。このとき、不純物導入層
21には不純物が導入されているため、その上において
は酸化が促進される。そのため、不純物導入層21上に
おいては、300Å程度の膜厚を有する酸化膜が形成さ
れることになる。なお、このときの酸化膜の膜厚は、不
純物導入層21に導入される不純物濃度あるいは熱酸化
の条件などによって変化する。
After the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 are formed through the above steps, as shown in FIG.
A gate insulating film 2 having a thickness of about 0 ° is formed by performing a thermal oxidation process. At this time, since the impurity is introduced into the impurity introduction layer 21, oxidation is promoted thereon. Therefore, an oxide film having a thickness of about 300 ° is formed on impurity introduction layer 21. The thickness of the oxide film at this time varies depending on the concentration of the impurity introduced into the impurity introduction layer 21 or the condition of thermal oxidation.

【0050】次に、図9を参照して、ゲート絶縁膜2上
に、CVD法などを用いて、フローティングゲート電極
3となる2000Å程度の膜厚を有する多結晶シリコン
膜3を形成する。そして、この多結晶シリコン膜3上に
CVD法などを用いて、300Å程度の膜厚を有する、
ONO膜などからなる層間絶縁膜4を形成する。この層
間絶縁膜4上に、CVD法などを用いて、コントロール
ゲート電極5となる3000Å程度の膜厚を有する多結
晶シリコン膜5を形成する。
Next, referring to FIG. 9, a polycrystalline silicon film 3 having a thickness of about 2000.degree. To become floating gate electrode 3 is formed on gate insulating film 2 by using a CVD method or the like. Then, a film thickness of about 300 ° is formed on the polycrystalline silicon film 3 by using a CVD method or the like.
An interlayer insulating film 4 made of an ONO film or the like is formed. On this interlayer insulating film 4, a polycrystalline silicon film 5 having a thickness of about 3000.degree. Serving as a control gate electrode 5 is formed by a CVD method or the like.

【0051】その後、図10に示されるように、ポリシ
リコン膜5上にレジスト42を塗布し、このレジスト4
2を所望の形状にパターニングする。そして、このレジ
スト42をマスクとして用いて、ドライエッチングを行
なうことによって、ゲート絶縁膜2、フローティングゲ
ート電極3、層間絶縁膜4およびコントロールゲート電
極5を所望の形状にパターニングする。それにより、メ
モリトランジスタが形成されることになる。
Thereafter, as shown in FIG. 10, a resist 42 is applied on the polysilicon film 5, and the resist 4
2 is patterned into a desired shape. Then, the gate insulating film 2, the floating gate electrode 3, the interlayer insulating film 4, and the control gate electrode 5 are patterned into desired shapes by performing dry etching using the resist 42 as a mask. Thereby, a memory transistor is formed.

【0052】次に、図11に示されるように、レジスト
42を解除した後、熱酸化処理を施すことによって、メ
モリトランジスタを酸化膜8で覆う。そして、図12に
示されるように、この酸化膜8を覆うように、CVD法
などを用いて、スムースコート膜9を形成する。その
後、このスムースコート膜9表面の平坦性を向上させる
ために、900℃程度の温度で酸化処理を行なう。この
とき、フローティングゲート電極3端部およびコントロ
ールゲート電極5端部においても酸化が進み、ゲートバ
ーズビーク10が形成される。
Next, as shown in FIG. 11, after the resist 42 is released, the memory transistor is covered with an oxide film 8 by performing a thermal oxidation process. Then, as shown in FIG. 12, a smooth coat film 9 is formed by using a CVD method or the like so as to cover oxide film 8. Thereafter, in order to improve the flatness of the surface of the smooth coat film 9, an oxidation treatment is performed at a temperature of about 900.degree. At this time, oxidation progresses also at the end of the floating gate electrode 3 and the end of the control gate electrode 5, and a gate bird's beak 10 is formed.

【0053】しかし、このとき、本実施例においては、
フローティングゲート電極3が不純物導入層21に乗上
げている幅が、ゲートバーズビーク10の形成幅よりも
大きくなるように設定されている。そのため、ゲートバ
ーズビーク10が形成されたとしても、フローティング
ゲート電極3が不純物導入層21に乗上げている範囲内
でゲートバーズビーク10が存在するのみとなる。した
がって、ソース拡散領域6およびドレイン拡散領域7の
p型半導体基板表面近傍における端部上におけるゲート
絶縁膜2の膜厚に対して、ゲートバーズビーク10が影
響を及ぼすことはないといえる。
However, at this time, in this embodiment,
The width of the floating gate electrode 3 riding on the impurity introduction layer 21 is set so as to be larger than the formation width of the gate bird's beak 10. Therefore, even if the gate bird's beak 10 is formed, only the gate bird's beak 10 exists within a range in which the floating gate electrode 3 rises on the impurity-doped layer 21. Therefore, it can be said that the gate bird's beak 10 does not affect the thickness of the gate insulating film 2 on the end portions of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 near the p-type semiconductor substrate surface.

【0054】それにより、上記のソース拡散領域6およ
びドレイン拡散領域7の端部は、ほぼ均一な膜厚を有す
るゲート絶縁膜2下に位置することとなる。そのため、
安定して書込および消去動作が行なえる。以上のよう
に、スムースコート膜9を形成した後、このスムースコ
ート膜9上に、スパッタリング法などを用いて、100
00Å程度の膜厚を有するアルミニウム膜を形成する。
そして、写真製版技術およびエッチング技術を用いて、
このアルミニウム膜を所望の形状にパターニングするこ
とによって、ビット線11が形成されることになる。
Thus, the end portions of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 are located under the gate insulating film 2 having a substantially uniform thickness. for that reason,
Writing and erasing operations can be performed stably. As described above, after the smooth coat film 9 is formed, the smooth coat film 9 is formed on the smooth coat film 9 by sputtering or the like.
An aluminum film having a thickness of about 00 ° is formed.
Then, using photomechanical technology and etching technology,
The bit line 11 is formed by patterning this aluminum film into a desired shape.

【0055】上記の実施例においては、ソース拡散領域
6およびドレイン拡散領域7を同様の構造となるように
形成した。しかし、フラッシュメモリにおいては、書込
はドレイン拡散領域7側からのチャネルホットエレクト
ロン注入によって行ない、消去はFNトンネル電流によ
って電子を引抜く、と異なる現象を用いている。そのた
め、それぞれの現象に対して最適化を図るために、ドレ
イン拡散領域7、ソース拡散領域6を異なる構造(たと
えば不純物濃度を変える)に作り分けることが求められ
る場合がある。そのような場合には、ドレイン拡散領域
7とソース拡散領域6とを作り分けることによって、そ
れぞれ異なる構造とすることが可能となる。以下に、ソ
ース拡散領域6およびドレイン拡散領域7を作り分ける
場合の実施例について説明していく。
In the above embodiment, the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 are formed to have the same structure. However, in a flash memory, writing is performed by channel hot electron injection from the drain diffusion region 7 side, and erasing uses a phenomenon different from extracting electrons by an FN tunnel current. Therefore, in order to optimize the respective phenomena, it may be required to separately form the drain diffusion region 7 and the source diffusion region 6 into different structures (for example, by changing the impurity concentration). In such a case, by separately forming the drain diffusion region 7 and the source diffusion region 6, different structures can be obtained. An embodiment in which the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 are separately formed will be described below.

【0056】まず、図13〜図16を用いて、ソース拡
散領域6およびドレイン拡散領域7の不純物濃度を独立
に制御する、本発明に基づく第2の実施例について説明
する。図13〜図16は、本実施例におけるフラッシュ
メモリの製造工程の第1工程〜第4工程を示す断面図で
ある。
First, a second embodiment according to the present invention for independently controlling the impurity concentrations of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 will be described with reference to FIGS. 13 to 16 are sectional views showing first to fourth steps of the manufacturing process of the flash memory according to the present embodiment.

【0057】まず図13を参照して、上記の実施例と同
様の工程を経て、p型半導体基板1上に、拡散源となる
不純物導入層21を形成する。そして、所定形状にパタ
ーニングされたレジスト41をマスクとして用いて、不
純物導入層21を所望の形状にパターニングする。その
後、レジスト41を除去する。
First, referring to FIG. 13, an impurity introduction layer 21 serving as a diffusion source is formed on p-type semiconductor substrate 1 through the same steps as in the above embodiment. Then, the impurity introduction layer 21 is patterned into a desired shape using the resist 41 patterned into a predetermined shape as a mask. After that, the resist 41 is removed.

【0058】その後、図14に示されるように、p型半
導体基板1上全面にレジスト43を塗布し、ドレイン拡
散領域7が形成される領域上に位置する不純物導入層2
1を露出させるようにパターニングする。そして、この
パターニングされたレジスト43をマスクとして用い
て、たとえば砒素(As)イオンを6×1015cm-2
50KeVの条件で注入する。そして、レジスト43を
除去する。
Thereafter, as shown in FIG. 14, a resist 43 is applied on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 1, and the impurity introduction layer 2 located on the region where the drain diffusion region 7 is formed is formed.
Then, patterning is performed so as to expose 1. Then, using this patterned resist 43 as a mask, for example, arsenic (As) ions are deposited at 6 × 10 15 cm −2 ,
The injection is performed under the condition of 50 KeV. Then, the resist 43 is removed.

【0059】次に、図15を参照して、ソース拡散領域
6形成領域上に位置する不純物導入層21を露出させる
ようにレジスト44を形成する。そして、このレジスト
44をマスクとして用いて、砒素(As)イオンを1×
1015cm-2,50KeVの条件で不純物導入層21に
注入する。その後、レジスト44を除去する。
Next, referring to FIG. 15, a resist 44 is formed so as to expose impurity introduction layer 21 located on the source diffusion region 6 formation region. Using this resist 44 as a mask, arsenic (As) ions are
It is implanted into the impurity introduction layer 21 under the conditions of 10 15 cm −2 and 50 KeV. After that, the resist 44 is removed.

【0060】次に、図16に示されるように、1100
℃,数時間程度の熱処理を行なうことによって、不純物
導入層21中に導入された不純物をp型半導体基板1内
に拡散する。それにより、ソース拡散領域6およびドレ
イン拡散領域7が形成されることとなる。このとき、ソ
ース拡散領域6上およびドレイン拡散領域7上に位置す
る不純物導入層21に導入される不純物濃度がそれぞれ
異なるため、ソース拡散領域6およびドレイン拡散領域
7の不純物濃度も異なるものとなる。それにより、書
込、消去などの動作に適した不純物濃度を有するフラッ
シュメモリを形成することが可能となる。すなわち、高
性能なフラッシュメモリを形成することが可能となる。
Next, as shown in FIG.
By performing a heat treatment at a temperature of about several degrees C. for several hours, the impurities introduced into the impurity introduction layer 21 are diffused into the p-type semiconductor substrate 1. As a result, a source diffusion region 6 and a drain diffusion region 7 are formed. At this time, since the impurity concentrations introduced into the impurity introduction layers 21 located on the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 are different, the impurity concentrations of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 are also different. Thus, a flash memory having an impurity concentration suitable for operations such as writing and erasing can be formed. That is, a high-performance flash memory can be formed.

【0061】このようにしてソース拡散領域6およびド
レイン拡散領域7を形成した後は、上記の第1の実施例
と同様の工程を経てフラッシュメモリが形成されること
になる。
After the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 are formed in this way, a flash memory is formed through the same steps as in the first embodiment.

【0062】次に、図17および図18を用いて、本発
明に基づく第3の実施例について説明する。本実施例
は、ソース拡散領域6およびドレイン拡散領域7の不純
物拡散深さを独立に制御した場合の実施例である。上記
の第2実施例で述べた方法と同様の方法で、まずソース
拡散領域6側の不純物導入層21に不純物の導入を行な
い、1回目の熱処理を行なう。
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an embodiment in which the impurity diffusion depths of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 are independently controlled. In the same manner as the method described in the second embodiment, an impurity is first introduced into the impurity introduction layer 21 on the source diffusion region 6 side, and a first heat treatment is performed.

【0063】その後、上記の第2実施例と同様の方法
で、ドレイン拡散領域7側の不純物導入層21に不純物
の導入を行ない、2回目の熱処理を行なう。それによ
り、ソース拡散領域6側の不純物は2回の熱処理によっ
て深くドライブされ、ドレイン拡散領域7側の不純物は
1回の熱処理のみによってドライブされるためソース拡
散領域6側よりも浅くドライブされる。このようにし
て、深さの異なるソース拡散領域6およびドレイン拡散
領域7を形成するこどか可能となる。それにより、メモ
リトランジスタの性能を向上させ得るように最適なソー
ス拡散領域6およびドレイン拡散領域7の不純物プロフ
ァイルを得ることが可能となる。
Thereafter, in the same manner as in the second embodiment described above, impurities are introduced into the impurity introduction layer 21 on the drain diffusion region 7 side, and a second heat treatment is performed. Thereby, the impurity on the source diffusion region 6 side is driven deep by the two heat treatments, and the impurity on the drain diffusion region 7 side is driven by only one heat treatment, so that the impurity is driven shallower than the source diffusion region 6 side. Thus, it becomes possible to form the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 having different depths. Thereby, it is possible to obtain an optimum impurity profile of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 so as to improve the performance of the memory transistor.

【0064】以上の工程を経てソース拡散領域6および
ドレイン拡散領域7が形成された後は、上記の第1実施
例と同様の工程を経てフラッシュメモリが形成される。
After the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 are formed through the above steps, a flash memory is formed through the same steps as in the first embodiment.

【0065】次に、図19〜図24を用いて、本発明に
基づく第4の実施例について説明する。図19〜図24
は、この発明に基づく第4の実施例におけるフラッシュ
メモリの製造方法の第1工程〜第6工程を示す断面図で
ある。
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 19 to 24
FIG. 14 is a sectional view showing first to sixth steps of a method for manufacturing a flash memory according to a fourth embodiment of the present invention.

【0066】図19を参照して、上記の第2の実施例と
同様の工程を経て不純物導入層21を形成した後、ドレ
イン拡散領域7側に位置する不純物導入層21上にレジ
スト45を形成する。そして、このレジスト45をマス
クとして用いて不純物導入層21をパターニングする。
その後、図20に示されるように、不純物導入層21を
露出させるようにレジスト46を形成する。このレジス
ト46をマスクとして用いて、不純物導入層21に砒素
(As)イオンを6×1015cm-2,50KeVの条件
でイオン注入する。
Referring to FIG. 19, after the impurity introduction layer 21 is formed through the same steps as in the second embodiment, a resist 45 is formed on the impurity introduction layer 21 located on the drain diffusion region 7 side. I do. Then, the impurity introduction layer 21 is patterned using the resist 45 as a mask.
Thereafter, as shown in FIG. 20, a resist 46 is formed so as to expose the impurity introduction layer 21. Using the resist 46 as a mask, arsenic (As) ions are implanted into the impurity-doped layer 21 under the conditions of 6 × 10 15 cm −2 and 50 KeV.

【0067】その後、図21に示されるように、110
0℃,数時間程度の熱処理を行ない、不純物導入層21
内の不純物をp型半導体基板1内に拡散する。それによ
り、ドレイン拡散領域7が形成される。次に、図22に
示されるように、熱酸化処理を施すことによって、10
0Å程度の膜厚を有するゲート絶縁膜2を形成する。そ
して、このゲート絶縁膜2上に、第1の実施例と同様の
方法で、フローティングゲート電極3となる多結晶シリ
コン膜3、層間絶縁膜4およびコントロールゲート電極
5となる多結晶シリコン膜5を順次形成する。そして、
図23に示されるように、写真製版技術およびドライエ
ッチング技術を用いて、所望の形状にパターニングす
る。
Thereafter, as shown in FIG.
A heat treatment of about several hours at 0 ° C.
Is diffused into the p-type semiconductor substrate 1. Thus, a drain diffusion region 7 is formed. Next, as shown in FIG.
A gate insulating film 2 having a thickness of about 0 ° is formed. Then, a polycrystalline silicon film 3 serving as a floating gate electrode 3, an interlayer insulating film 4, and a polycrystalline silicon film 5 serving as a control gate electrode 5 are formed on the gate insulating film 2 in the same manner as in the first embodiment. Form sequentially. And
As shown in FIG. 23, patterning into a desired shape is performed using a photolithography technique and a dry etching technique.

【0068】その後、図24に示されるように、ドレイ
ン拡散領域7を覆うようにレジスト47を形成し、この
レジスト47をマスクとして用いて、砒素(As)イオ
ンを、4×1015cm-2,50KeVの条件でイオン注
入する。そして、レジスト47を除去し、900℃,4
0分程度の熱処理を行ない活性化する。それにより、ソ
ース拡散領域6が形成される。以上のようにしてメモリ
トランジスタを形成した後は、上記の第1の実施例と同
様の工程を経てフラッシュメモリが形成されることにな
る。
Thereafter, as shown in FIG. 24, a resist 47 is formed so as to cover drain diffusion region 7, and arsenic (As) ions are implanted at 4 × 10 15 cm −2 using resist 47 as a mask. , 50 KeV. Then, the resist 47 is removed.
Activate by performing heat treatment for about 0 minutes. Thereby, source diffusion region 6 is formed. After the memory transistor is formed as described above, a flash memory is formed through the same steps as in the first embodiment.

【0069】本実施例においては、ソース拡散領域6あ
るいはドレイン拡散領域7の一方のみを熱拡散による方
法で形成し、他方はイオン注入によって形成している。
ソース拡散領域6,ドレイン拡散領域7ともに熱拡散に
より形成した場合には、実効チャネル長が短くなってし
まうといった場合も考えられないではない。したがっ
て、本実施例のように一方をイオン注入によって形成す
ることによってこのような実効チャネル長が短くなって
しまうといった問題点は回避される。
In this embodiment, only one of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 is formed by thermal diffusion, and the other is formed by ion implantation.
When both the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 are formed by thermal diffusion, it is not inconceivable that the effective channel length becomes short. Therefore, such a problem that the effective channel length is shortened by forming one by ion implantation as in the present embodiment is avoided.

【0070】次に、図25〜図29を用いて、本発明に
基づく第5の実施例について説明する。本実施例におい
ては、ソース拡散領域6およびドレイン拡散領域7の構
造として、LDD(Lightly Doped Drain )構造を用い
ている。図25〜図29は、本実施例におけるフラッシ
ュメモリの製造工程の第1工程〜第5工程を示す断面図
である。
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an LDD (Lightly Doped Drain) structure is used as the structure of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7. 25 to 29 are cross-sectional views showing first to fifth steps of the manufacturing process of the flash memory according to the present embodiment.

【0071】まず図25を参照して、p型半導体基板1
上に、CVD法などを用いて不純物導入層21を形成す
る。その後、リン(P)イオンを1×1014cm-2,3
0KeVの条件で、不純物導入層21に導入する。その
後、図26に示されるように、不純物導入層21上に所
定形状にパターニングされたレジスト48を形成し、こ
のレジスト48をマスクとして用いて不純物導入層21
を所定形状にパターニングする。そして、レジスト48
を除去した後、1100℃,2時間程度の熱処理を行な
い、ソース拡散領域6およびドレイン拡散領域7の低濃
度不純物領域となる領域を形成する。その後、前述の第
1の実施例と同様の方法で、ゲート絶縁膜2、フローテ
ィングゲート電極3、層間絶縁膜4およびコントロール
ゲート電極5を形成する。そして、それらを所定形状に
パターニングすることによって、図28に示される形状
が得られる。このとき、不純物導入層21も同時にパタ
ーニングする。
First, referring to FIG. 25, p-type semiconductor substrate 1
An impurity introduction layer 21 is formed thereon by using a CVD method or the like. Then, phosphorus (P) ions were added to 1 × 10 14 cm −2,3
The impurity is introduced into the impurity introduction layer 21 under the condition of 0 KeV. Thereafter, as shown in FIG. 26, a resist 48 patterned into a predetermined shape is formed on the impurity introduction layer 21 and the impurity introduction layer 21 is formed using the resist 48 as a mask.
Is patterned into a predetermined shape. And resist 48
Is removed, heat treatment is performed at 1100.degree. C. for about 2 hours to form regions serving as low concentration impurity regions of the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7. Next, as shown in FIG. Thereafter, a gate insulating film 2, a floating gate electrode 3, an interlayer insulating film 4, and a control gate electrode 5 are formed in the same manner as in the first embodiment. Then, by patterning them into a predetermined shape, the shape shown in FIG. 28 is obtained. At this time, the impurity introduction layer 21 is simultaneously patterned.

【0072】その後、図29に示されるように、コント
ロールゲート電極5をマスクとして用いて、砒素(A
s)を50KeV,4×1015cm-2の条件でイオン注
入する。それにより、ソース拡散領域6およびドレイン
拡散領域7の高濃度不純物領域が形成されることにな
る。
Thereafter, as shown in FIG. 29, arsenic (A) is formed using control gate electrode 5 as a mask.
s) is implanted under the conditions of 50 KeV and 4 × 10 15 cm −2 . Thus, high-concentration impurity regions of source diffusion region 6 and drain diffusion region 7 are formed.

【0073】以上のように、メモリトランジスタにおけ
るソース拡散領域6およびドレイン拡散領域7にLDD
構造を適用することによって、メモリトランジスタのソ
ース/ドレイン間の耐圧を向上させることが可能とな
る。なお、本実施例においては、メモリトランジスタ形
成の際に、不純物の拡散源となる不純物導入層21も同
時にエッチング除去している。しかし、この不純物導入
層21を残したままこの不純物導入層21越しにイオン
注入を行なうことによって、ソース拡散領域6およびド
レイン拡散領域7を形成してもよい。
As described above, the LDD is formed in the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 in the memory transistor.
By using the structure, the withstand voltage between the source and the drain of the memory transistor can be improved. In this embodiment, when forming the memory transistor, the impurity introduction layer 21 serving as an impurity diffusion source is also removed by etching at the same time. However, the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 may be formed by performing ion implantation through the impurity introduction layer 21 while leaving the impurity introduction layer 21.

【0074】以上説明したように、上記の各実施例にお
いては、不純物の拡散源として多結晶シリコン膜を使用
した。しかし、このポリシリコン膜の代わりにPSG
(Phospho Silicate Glass)などの不純物を含む絶縁材
料を用いてもよい。
As described above, in each of the above embodiments, the polycrystalline silicon film was used as the impurity diffusion source. However, instead of this polysilicon film, PSG
(Phospho Silicate Glass) or another insulating material containing impurities may be used.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フローティングゲート電極およびコントロールゲート電
極形成後の酸化処理中に、フローティングゲート電極お
よびコントロールゲート電極端部に生じるゲートバーズ
ビークと、書込・消去動作の際に電子の移動が起きる場
所とを位置的に分離することが可能となる。それによ
り、書込および消去動作は、ほぼ均質な膜厚を有するゲ
ート絶縁膜を介して行なわれることになる。その結果、
安定した書込・消去動作を行なうことができる不揮発性
半導体記憶装置を得ることができる。また、フローティ
ングゲート電極が不純物導入層に乗上げるように形成さ
れているため、フローティングゲート電極の表面積を増
大させることが可能となる。それにより、フローティン
グゲート電極、コントロールゲート電極間の容量を大き
くすることが可能となる。その結果、書込特性を向上さ
せることが可能となる。
As described above, according to the present invention,
During the oxidation process after the formation of the floating gate electrode and the control gate electrode, the position of the gate bird's beak generated at the ends of the floating gate electrode and the control gate electrode and the location where electrons move during the write / erase operation are located. It becomes possible to separate. Thus, the writing and erasing operations are performed through the gate insulating film having a substantially uniform film thickness. as a result,
A nonvolatile semiconductor memory device capable of performing a stable writing / erasing operation can be obtained. In addition, since the floating gate electrode is formed so as to rise on the impurity introduction layer, the surface area of the floating gate electrode can be increased. Thereby, the capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode can be increased. As a result, the writing characteristics can be improved.

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

【図1】本発明に基づく第1の実施例におけるフラッシ
ュメモリの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a flash memory according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明に基づく第1の実施例におけるフラッ
シュメモリにおけるメモリセルアレイの部分断面図であ
る。
FIG. 2 is a partial sectional view of a memory cell array in the flash memory according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明に基づく第1の実施例におけるフラッ
シュメモリ内のメモリトランジスタを拡大した断面図で
ある。
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a memory transistor in the flash memory according to the first embodiment of the present invention.

【図4】メモリトランジスタ内においてコントロールゲ
ート電極に印加された電圧が仮想のキャパシタC1,C
2に分割されている様子を示す概念図である。
FIG. 4 is a diagram showing a case where voltages applied to a control gate electrode in a memory transistor are virtual capacitors C1 and C
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a state where the image is divided into two.

【図5】この発明に基づく第1の実施例の製造工程の第
1工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a first step in a manufacturing process of the first embodiment according to the present invention.

【図6】この発明に基づく第1の実施例の製造工程の第
2工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a second step of the manufacturing process of the first embodiment according to the present invention.

【図7】この発明に基づく第1の実施例の製造工程の第
3工程を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a third step of the manufacturing process of the first embodiment based on the present invention.

【図8】この発明に基づく第1の実施例の製造工程の第
4工程を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a fourth step in the manufacturing process of the first embodiment according to the present invention.

【図9】この発明に基づく第1の実施例の製造工程の第
5工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a fifth step of the manufacturing process of the first embodiment according to the present invention.

【図10】この発明に基づく第1の実施例の製造工程の
第6工程を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a sixth step in the manufacturing process of the first embodiment according to the present invention.

【図11】この発明に基づく第1の実施例の製造工程の
第7工程を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing a seventh step of the manufacturing process of the first embodiment according to the present invention.

【図12】この発明に基づく第1の実施例の製造工程の
第8工程を示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing an eighth step of the manufacturing process of the first embodiment according to the present invention.

【図13】この発明に基づく第2の実施例におけるフラ
ッシュメモリの製造工程の第1工程を示す断面図であ
る。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a first step in the manufacturing process of the flash memory according to the second embodiment of the present invention.

【図14】この発明に基づく第2の実施例におけるフラ
ッシュメモリの製造工程の第2工程を示す断面図であ
る。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a second step in the manufacturing process of the flash memory in the second embodiment according to the present invention.

【図15】この発明に基づく第2の実施例におけるフラ
ッシュメモリの製造工程の第3工程を示す断面図であ
る。
FIG. 15 is a sectional view showing a third step of the manufacturing process of the flash memory in the second embodiment according to the present invention;

【図16】この発明に基づく第2の実施例におけるフラ
ッシュメモリの製造工程の第4工程を示す断面図であ
る。
FIG. 16 is a sectional view showing a fourth step in the manufacturing process of the flash memory according to the second embodiment of the present invention;

【図17】この発明に基づく第3の実施例におけるフラ
ッシュメモリの製造工程の第3工程を示す断面図であ
る。
FIG. 17 is a sectional view showing a third step of the manufacturing process of the flash memory in the third embodiment according to the present invention;

【図18】この発明に基づく第3の実施例におけるフラ
ッシュメモリの製造工程の第5工程を示す断面図であ
る。
FIG. 18 is a sectional view showing a fifth step of the manufacturing process of the flash memory in the third embodiment according to the present invention.

【図19】この発明に基づく第4の実施例におけるフラ
ッシュメモリの第1工程を示す断面図である。
FIG. 19 is a sectional view showing a first step of a flash memory according to a fourth embodiment of the present invention.

【図20】この発明に基づく第4の実施例におけるフラ
ッシュメモリの第2工程を示す断面図である。
FIG. 20 is a sectional view showing a second step of the flash memory in the fourth embodiment according to the present invention.

【図21】この発明に基づく第4の実施例におけるフラ
ッシュメモリの第3工程を示す断面図である。
FIG. 21 is a sectional view showing a third step of the flash memory according to the fourth embodiment of the present invention.

【図22】この発明に基づく第4の実施例におけるフラ
ッシュメモリの第4工程を示す断面図である。
FIG. 22 is a sectional view showing a fourth step of the flash memory in the fourth embodiment according to the present invention.

【図23】この発明に基づく第4の実施例におけるフラ
ッシュメモリの第5工程を示す断面図である。
FIG. 23 is a sectional view showing a fifth step of the flash memory according to the fourth embodiment of the present invention.

【図24】この発明に基づく第4の実施例におけるフラ
ッシュメモリの第6工程を示す断面図である。
FIG. 24 is a sectional view showing a sixth step of the flash memory in the fourth embodiment according to the present invention;

【図25】この発明に基づく第5の実施例におけるフラ
ッシュメモリの製造工程の第1工程を示す断面図であ
る。
FIG. 25 is a cross-sectional view showing a first step of the manufacturing process of the flash memory in the fifth embodiment according to the present invention.

【図26】この発明に基づく第5の実施例におけるフラ
ッシュメモリの製造工程の第2工程を示す断面図であ
る。
FIG. 26 is a sectional view showing a second step in the manufacturing process of the flash memory in the fifth embodiment according to the present invention.

【図27】この発明に基づく第5の実施例におけるフラ
ッシュメモリの製造工程の第3工程を示す断面図であ
る。
FIG. 27 is a sectional view showing a third step of the manufacturing process of the flash memory in the fifth embodiment according to the present invention;

【図28】この発明に基づく第5の実施例におけるフラ
ッシュメモリの製造工程の第4工程を示す断面図であ
る。
FIG. 28 is a sectional view showing a fourth step in the manufacturing process of the flash memory in the fifth embodiment according to the present invention;

【図29】この発明に基づく第5の実施例におけるフラ
ッシュメモリの製造工程の第5工程を示す断面図であ
る。
FIG. 29 is a sectional view showing a fifth step of the manufacturing process of the flash memory in the fifth embodiment according to the present invention;

【図30】従来のフラッシュメモリの概略構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 30 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional flash memory.

【図31】図30に示されるメモリセルアレイの概略構
成を示す等価回路図である。
FIG. 31 is an equivalent circuit diagram showing a schematic configuration of the memory cell array shown in FIG. 30;

【図32】従来のフラッシュメモリにおけるメモリセル
アレイの部分断面図である。
FIG. 32 is a partial cross-sectional view of a memory cell array in a conventional flash memory.

【図33】メモリセルアレイ内の1つのメモリトランジ
スタの拡大断面図である。
FIG. 33 is an enlarged cross-sectional view of one memory transistor in a memory cell array.

【図34】従来のフラッシュメモリの製造工程の第1工
程を示す断面図である。
FIG. 34 is a cross-sectional view showing a first step of a conventional flash memory manufacturing process.

【図35】従来のフラッシュメモリの製造工程の第2工
程を示す断面図である。
FIG. 35 is a cross-sectional view showing a second step of the conventional flash memory manufacturing process.

【図36】従来のフラッシュメモリの製造工程の第3工
程を示す断面図である。
FIG. 36 is a cross-sectional view showing a third step of the conventional flash memory manufacturing process.

【図37】従来のフラッシュメモリの製造工程の第4工
程を示す断面図である。
FIG. 37 is a cross-sectional view showing a fourth step in the process of manufacturing the conventional flash memory.

【図38】従来のフラッシュメモリの製造工程の第5工
程を示す断面図である。
FIG. 38 is a cross-sectional view showing a fifth step of the conventional flash memory manufacturing process.

【図39】従来のフラッシュメモリの製造工程の第6工
程を示す断面図である。
FIG. 39 is a cross-sectional view showing a sixth step of the conventional flash memory manufacturing process.

【図40】従来のフラッシュメモリの製造工程の第7工
程を示す断面図である。
FIG. 40 is a cross-sectional view showing a seventh step of the conventional flash memory manufacturing process.

【図41】従来のフラッシュメモリの製造工程の第8工
程を示す断面図である。
FIG. 41 is a cross-sectional view showing an eighth step of the conventional flash memory manufacturing process.

【図42】従来のフラッシュメモリの製造工程の第9工
程を示す断面図である。
FIG. 42 is a cross-sectional view showing a ninth step of the conventional flash memory manufacturing process.

【図43】従来のフラッシュメモリの製造工程の第10
工程を示す断面図である。
FIG. 43 is a tenth step of a conventional flash memory manufacturing process.
It is sectional drawing which shows a process.

【図44】従来のフラッシュメモリの製造工程の第11
工程を示す断面図である。
FIG. 44 shows an eleventh manufacturing process of a conventional flash memory.
It is sectional drawing which shows a process.

【図45】従来のフラッシュメモリにおけるメモリトラ
ンジスタの書込および消去動作を説明するための説明図
である。
FIG. 45 is an explanatory diagram for describing a write and erase operation of a memory transistor in a conventional flash memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,101 p型半導体基板 2,102 ゲート絶縁膜 3,103 フローティングゲート電極 4,104 層間絶縁膜 5,105 コントロールゲート電極 6,106 ソース拡散領域 7,107 ドレイン拡散領域 8,108 酸化膜 9,109 スムースコート膜 11,111 ビット線 12,112 コンタクトホール 21 不純物導入層 110 ゲートバーズビーク 1,101 p-type semiconductor substrate 2,102 gate insulating film 3,103 floating gate electrode 4,104 interlayer insulating film 5,105 control gate electrode 6,106 source diffusion region 7,107 drain diffusion region 8,108 oxide film 9, 109 Smooth coat film 11, 111 Bit line 12, 112 Contact hole 21 Impurity introduction layer 110 Gate bird's beak

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 主表面を有する第1導電型の半導体基板
と、 前記半導体基板の主表面にチャネル領域を規定するよう
に形成された第2導電型の1対の不純物領域と、 前記チャネル領域から所定間隔を隔てた位置に端部を有
し、前記チャネル領域から遠ざかる方向に延びるように
形成された、前記不純物領域形成のための拡散源となる
1対の不純物導入層と、 前記チャネル領域上および前記不純物と導入層上に形成
されたゲート絶縁膜と、 その両端部が前記ゲート絶縁膜を介して前記不純物導入
層に乗上げるように、前記チャネル領域上に前記ゲート
絶縁膜を介して形成されたフローティングゲート電極
と、 前記フローティングゲート電極上に層間絶縁膜を介して
形成されたコントロールゲート電極と、 を備えた不揮発性半導体記憶装置。
A semiconductor substrate of a first conductivity type having a main surface; a pair of impurity regions of a second conductivity type formed on the main surface of the semiconductor substrate so as to define a channel region; A pair of impurity introduction layers serving as diffusion sources for forming the impurity region, having an end portion at a position separated from the channel region and extending in a direction away from the channel region; A gate insulating film formed on the impurity-introducing layer and above the impurity-introducing layer; A nonvolatile semiconductor memory device comprising: a formed floating gate electrode; and a control gate electrode formed on the floating gate electrode via an interlayer insulating film.
【請求項2】 主表面を有する第1導電型の半導体基板
上に所定間隔を隔てて第2導電型の不純物が導入された
不純物導入層を形成する工程と、 前記不純物導入層に導入された第2導電型の不純物を前
記半導体基板内に熱拡散させることによって、チャネル
領域を規定するように1対の第2導電型の不純物領域を
形成する工程と、 前記チャネル領域上および前記不純物導入層上にゲート
絶縁膜を形成する工程と、 前記不純物導入層上に乗上げるように前記チャネル領域
上にフローティングゲート電極を形成する工程と、 前記フローティングゲート電極上に層間絶縁膜を介して
コントロールゲート電極を形成する工程と、 を備えた不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
A step of forming, at a predetermined interval, an impurity-doped layer into which a second-conductivity-type impurity is introduced, on the first-conductivity-type semiconductor substrate having a main surface; Forming a pair of second conductivity type impurity regions to define a channel region by thermally diffusing a second conductivity type impurity into the semiconductor substrate; and forming a pair of second conductivity type impurity regions on the channel region and the impurity introduction layer. Forming a gate insulating film thereon; forming a floating gate electrode on the channel region so as to ride on the impurity-doped layer; and controlling the control gate electrode on the floating gate electrode via an interlayer insulating film. Forming a non-volatile semiconductor storage device.
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