JP2920636B2 - 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置の製造方法

Info

Publication number
JP2920636B2
JP2920636B2 JP1064962A JP6496289A JP2920636B2 JP 2920636 B2 JP2920636 B2 JP 2920636B2 JP 1064962 A JP1064962 A JP 1064962A JP 6496289 A JP6496289 A JP 6496289A JP 2920636 B2 JP2920636 B2 JP 2920636B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
oxide film
gate
gate oxide
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1064962A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02246162A (ja
Inventor
幹二 平野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1064962A priority Critical patent/JP2920636B2/ja
Publication of JPH02246162A publication Critical patent/JPH02246162A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2920636B2 publication Critical patent/JP2920636B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、フローティングゲート型不揮発性半導体記
憶装置のメモリ部への情報の電気的書き込みに際し、書
き込み電圧を低くできる不揮発性半導体記憶装置の製造
方法に関する。
(従来の技術) 近年、ユーザ側で半導体チップ内のROMに情報を電気
的に自由にプログラムできるという使いやすさのため、
不揮発性半導体記憶装置が数多く利用されるようになっ
てきた。特にフローティングゲート型のものは一度記憶
した情報が半永久的に保持できること、また、製造プロ
セスが通常の半導体製造プロセスとほとんど同じであり
製造しやすいこと等のために利用しやすい状況にあり、
今後さらに大きな発展が期待されている。
第4図は従来のフローティングゲート型不揮発性半導
体記憶装置の単体メモリセル部の断面図を示したもので
ある。第4図において、41はP型半導体基板、42は第1
ゲート酸化膜、43は第1ポリシリコンによって形成され
たフローティングゲート電極、44は第2ゲート酸化膜、
45は第2ポリシリコンによって形成されたコントロール
ゲート電極、46および47はN型不純物の拡散によって形
成されたN型ソース領域およびN型ドレイン領域であ
る。
次に書き込み時における動作を説明する。コントロー
ルゲート電極45に12.5Vのゲート電庄(VG)を、N型ド
レイン領域47に約10Vのドレイン電圧(VD)を、N型ソ
ース領域46およびP型半導体基板41に0Vのソース電庄
(VS)および基板電圧(Vsub)をそれぞれ印加する。こ
の時、ドレイン近傍ではアバランシェブレータクダウン
が起こり、発生した高エネルギーを有するホットエレク
トロンの一部がコントロールゲート電極45に印加された
正の高電圧に引き寄せられ、第1ゲート酸化膜42による
エネルギーギャップを飛び越えてフローティングゲート
電極43に入る。一度フローティングゲート電極43に入っ
たエレクトロンは、第1,第2ゲート酸化膜42,44による
エネルギー障壁に囲まれ、フローティングゲート電極43
内に半永久的に閉じ込められる。この閉じ込められたエ
レクトロンの作用で半導体表面のゲート部分にホールが
引き寄せられエレクトロンが基板内部へ押し出されるた
めしきい値電圧が変化する。このしきい値電圧の変化
(書き込み前のしきい値電圧との差)を利用して不揮発
性の記憶を行っている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記従来の構成ではしきい値電圧の変
化を十分確保するために、書き込み時にコントロールゲ
ート電極45に12.5Vという高電圧を印加しなければなら
ないという問題があった。そのため12.5Vという高電圧
を安定して供給できる回路が必要であり、また、通常耐
圧プロセスを用いた場合は標準トランジスタの耐圧が14
V程度であり、量産時の耐圧バラツキの実力を考慮する
と12.5Vは耐圧実力とのマージンがほとんどなく、回路
途中でのリーク等が発生しやすい状況にあり、歩留りを
低下させる主要な原因の1つであり問題点であった。
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、書
き込み時のゲート電圧(VG)を低下させることができ、
その結果高電圧印加回路の耐圧マージンを十分とし、歩
留り向上を図ることのできるフローティングゲート型不
揮発性半導体記憶装置を提供することを目的とするもの
である。
(課題を解決するための手段) 本発明は上記目的を達成するために、フローティング
ゲート型不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、第1ゲ
ート酸化膜の形成後に、急速熱窒化によって第1ゲート
酸化膜の両面に第1,第2オキシナイトライド膜を形成
し、さらに第2オキシナイトライド膜上には第1ゲート
電極膜、第1ゲート電極膜上には第2ゲート酸化膜、第
2ゲート酸化膜上には第2ゲート電極膜の形成を行い、
第2ゲート電極膜上に形成したマスクに基づいて、第2
ゲート電極膜,第2ゲート酸化膜,第1ゲート電極膜,
第2オキシナイトライド膜,第1ゲート酸化膜,第1オ
キシナイトライド膜を順次エッチングしてゲートパター
ンを形成する工程を有するものである。
(作用) 一般に、半導体基板上に熱酸化膜を200Å〜300Å形成
した後、N2もしくはNH3ガス雰囲気中で1000℃,30秒程度
の急速熱窒化を行うと、半導体基板と酸化膜との界面に
窒素原子が蓄積(パイルアップ)し、界面近傍の酸化膜
が数10〜100Å程度オキシナイトライド化することが知
られている。
本発明においてはこの現象を利用し、第1ゲート酸化
膜を形成した後、急速熱窒化を行うことにより半導体基
板と第1ゲート酸化膜との界面に窒素原子をパイルアッ
プさせ、ゲート酸化膜の基板との界面近傍領域をオキシ
ナイトライド化する。このオキシキナイトライド化によ
り、この部分のエネルギーバンドギャップは通常の熱酸
化膜のバンドギャップより小さくなる。このため、書き
込み時においてドレイン近傍で発生するホットエレクト
ロンがフローティングゲートに入り易くなる。すなわ
ち、第1ゲート酸化膜が通常の熱酸化膜のみで構成され
ている場合に比べ、ホットエレクトロンが入りやすくな
る分、逆に同じしきい値電圧の変化量を得るために必要
なコントロールゲートに印加するゲート電圧(VG)を低
くすることが可能となる。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例におけるフローティングゲ
ート型不揮発性半導体記憶装置の製造工程ごとの断面図
である。第1図において、11はP型半導体基板、12はLO
COS膜(素子分離領域)、13はトランジスタ形成領域、1
4は第1ゲート酸化膜、15は第1オキシナイトライド
膜、16は第2オキシナイトライド膜、17は第1ゲート電
極膜である第1ポリシリコン膜(フローティングゲート
電極)、18は第2ゲート酸化膜、19は第2ゲート電極膜
である第2ポリシリコン膜(コントロールゲート電
極)、20はフォトレジスト、21はN型ソース領域、22は
N型ドレイン領域である。
次に製造工程について説明する。第1図(a)に示す
ように、P型半導体基板11上に通常のLOCOS法により素
子分離領域12とトランジスタ形成領域13を形成する。次
に第1ゲート酸化膜14を通常の熱酸化法により約300Å
成長させる。
次に第1図(b)に示すように、NH3ガス雰囲気下で1
000℃,約30秒間の急速熱窒化を行う。この結果、P型
半導体基板11と第1ゲート酸化膜14との界面領域と第1
ゲート酸化膜表面とが窒素原子の侵入によりオキシナイ
トライド化される。この2領域を第1オキシナイトライ
ド膜15,第2オキシナイトライド膜16とする。
その後、第1図(c)に示すように、フローティング
ゲートを形成すべく、通常の気相成長(CVD)法により
第1ポリシリコン膜17を約3000Å成長させリンドープを
行う。続いてO2/N2混合ガス雰囲気下で希釈酸化を行
い、第1ポリシリコン膜17上に約400Åの第2ゲート酸
化膜18を形成する。さらに、コントロールゲートを形成
すべく通常のCVD法により第2ポリシリコン膜19を約400
0Å成長させリンドープを行う。
次に、第1図(d)に示すように、通常のフォトリソ
グラフィー技術とドライエッチ技術およびウェットエッ
チ技術を駆使して、メモリセルゲートとして形成する。
さらに、第1図(e)に示すように、フォトレジスト
20除去後、通常のセルファライン技術を用い、N型ソー
ス領域21およびN型ドレイン領域22を砒素イオン注入に
より形成する。以下、通常の配線および層間膜,保護膜
形成法を用いて製品として完成する。
次に、上記のような製造工程を経て形成されたフロー
ティングゲート型不揮発性半導体記憶装置の動作につい
て説明する。第2図は本発明の一実施例におけるフロー
ティングゲート型不揮発性半導体記憶装置の断面を示し
ている。第2図において、11,14〜22は第1図の対応す
る数字と同一である。今、フローティングゲート型不揮
発性半導体記憶装置の各端子に、ゲート電圧(VG)=10
V,ドレイン電圧(VD)=10V,ソース電圧(VS)=0V,基
板電圧(Vsub)=0Vを1msの間印加すると、ホットエレ
クトロンのフローティングゲートへの注入によりしきい
値電圧が約2Vから約6Vへ変化する。このしきい値電圧の
変化量は、ゲート電圧VG=12.5Vを印加する従来のフロ
ーティングゲート型不揮発性半導体記憶装置とほぼ同等
の性能であり、ゲート電圧10Vで十分な書き込みがなさ
れていることがわかる。
第3図は本発明および従来のフローティングゲート型
不揮発性半導体記憶装置のエネルギーバンド模式図(書
き込み時)を示したものである。第3図において、31は
P型半導体基板のエネルギーバンド、32は第1ゲート酸
化膜のエネルギーバンド、33は第1オキシナイトライド
膜のエネルギーバンド、34は第2オキシナイトライド膜
のエネルギーバンド、35は第1ポリシリコン膜のエネル
ギーバンド、36は第2ゲート酸化膜のエネルギーバン
ド、37は第2ポリシリコン膜のエネルギーバンドであ
る。
第3図(a)は従来の不揮発性半導体記憶装置のエネ
ルギーバンドを示すものであり、従来のものは、P型半
導体基板のエネルギーバンド31と第1ゲート酸化膜のエ
ネルギーバンド32が直接接しており、界面でのポテンシ
ャルギャップが大きいが、第3図(b)に示すように本
発明の実施例では、P型半導体基板のエネルギーバンド
31と第1ゲート酸化膜のエネルギーバンド32の間に、第
1オキシナイトライド膜のエネルギーバンド33が存在す
るため、この部分でポテンシャルギャップが低くなりホ
ットエレクトロンが飛び越えやすくなる。従って、従来
の場合と同数のホットエレクトロンがポテンシャルギャ
ップを飛び越えるために必要なゲート電圧(VG)を低く
することができる。
なお、本実施例では急速熱窒化のためにNH2ガスを用
い、温度1000℃としたが、他にN2ガス等窒素原子を供給
するガスを用いても、温度,時間等を所定のオキシナイ
トライド領域がP型半導体基板と第1ゲート酸化膜の界
面に形成されるような条件に設定すれば同様の効果が得
られることは言うまでもない。また、コントロールゲー
ト電極材料としてポリシリコン以外にアルミニウムや高
融点金属等を用いても何らさしつかえない。
(発明の効果) 本発明は上記実施例から明らかなように、フローティ
ングゲート型不揮発性半導体記憶装置を形成する際に、
半導体基板とフローティングゲートとの間のゲート酸化
膜形成後、急速熱窒化を行うことにより書き込み電圧を
下げることができ、書き込み電圧が印加される回路にお
いて耐圧マージンを十分取ることが可能となり、従って
製造時の工程が簡単でありかつ製造歩留まりを向上させ
ることができる効果を有し、すぐれたフローティングゲ
ート型不揮発性半導体記憶装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるフローティングゲー
ト型不揮発性半導体記憶装置の製造工程ごとの断面図、
第2図は本発明の一実施例におけるフローティングゲー
ト型不揮発性半導体記憶装置の断面図、第3図は本実施
例および従来例のフローティングゲート型不揮発性半導
体記憶装置の書き込み時におけるエネルギーバンド図、
第4図は従来のフローティングゲート型不揮発性半導体
記憶装置の断面図である。 11……P型半導体基板、12……素子分離領域(LOCOS
膜)、13……トランジスタ形成領域、14,42……第1ゲ
ート酸化膜、15……第1オキシナイトライド膜、16……
第2オキシナイトライド膜、17,43……第1ポリシリコ
ン膜(フローティングゲート電極)、18,44……第2ゲ
ート酸化膜、19,45……第2ポリシリコン膜(コントロ
ールゲート電極)、20……フォトレジスト、21,46……
N型ソース領域、22,47……N型ドレイン領域、31……
P型半導体基板のエネルギーバンド、32……第1ゲート
酸化膜のエネルギーバンド、33……第1オキシナイトラ
イド膜のエネルギーバンド、34……第2オキシナイトラ
イド膜のエネルギーバンド、35……第1ポリシリコン膜
のエネルギーバンド、36……第2ゲート酸化膜のエネル
ギーバンド、37……第2ポリシリコン膜のエネルギーバ
ンド。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フローティングゲート型不揮発性半導体記
    憶装置において、 半導体基板上に熱酸化法により第1ゲート酸化膜を形成
    する工程と、急速熱窒化によって前記半導体基板と前記
    第1ゲート酸化膜との界面領域に第1オキシナイトライ
    ド膜を形成すると共に、前記第1ゲート酸化膜上に第2
    オキシナイトライド膜を形成する工程と、前記第2オキ
    シナイトライド膜上に第1ゲート電極膜を形成する工程
    と、O2/N2混合ガス雰囲気で希釈酸化を行うことによっ
    て、前記第1ゲート電極膜上に第2ゲート酸化膜を形成
    する工程と、前記第2ゲート酸化膜上に第2ゲート電極
    膜を形成する工程と、前記第2ゲート電極膜上に形成し
    たマスクに基づいて前記第2ゲート電極膜,第2ゲート
    酸化膜,第1ゲート電極膜,第2オキシナイトライド
    膜,第1ゲート酸化膜,第1オキシナイトライド膜を順
    次エッチングしゲートパターンを形成する工程とを備え
    たことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方
    法。
JP1064962A 1989-03-18 1989-03-18 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 Expired - Lifetime JP2920636B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1064962A JP2920636B2 (ja) 1989-03-18 1989-03-18 不揮発性半導体記憶装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1064962A JP2920636B2 (ja) 1989-03-18 1989-03-18 不揮発性半導体記憶装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02246162A JPH02246162A (ja) 1990-10-01
JP2920636B2 true JP2920636B2 (ja) 1999-07-19

Family

ID=13273179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1064962A Expired - Lifetime JP2920636B2 (ja) 1989-03-18 1989-03-18 不揮発性半導体記憶装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2920636B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100345662B1 (ko) * 1995-12-16 2002-11-07 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의게이트절연막형성방법
KR100455737B1 (ko) 1998-12-30 2005-04-19 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의게이트산화막형성방법
JP4594554B2 (ja) * 2001-05-29 2010-12-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
KR100537277B1 (ko) 2002-11-27 2005-12-19 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 제조 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2570324B2 (ja) * 1987-10-30 1997-01-08 日本電装株式会社 不揮発性半導体メモリおよびその製造方法
JP2570331B2 (ja) * 1987-11-20 1997-01-08 日本電装株式会社 半導体装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02246162A (ja) 1990-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6764902B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
US7202540B2 (en) Semiconductor memory device
US4822750A (en) MOS floating gate memory cell containing tunneling diffusion region in contact with drain and extending under edges of field oxide
KR100316089B1 (ko) 폴리터널스페이서를갖는완전특징고밀도"전기적으로소거가능하고프로그램가능한판독전용메모리(eeprom)"셀을제조하는방법
US4011576A (en) Nonvolatile semiconductor memory devices
KR100842401B1 (ko) 비휘발성 메모리 소자 및 그 제조 방법
US6103576A (en) Dielectric layer of a memory cell having a stacked oxide sidewall and method of fabricating same
US6674133B2 (en) Twin bit cell flash memory device
EP0160003B1 (en) Mos floating gate memory cell and process for fabricating same
KR100348311B1 (ko) 비휘발성 메모리 소자 및 그 제조방법
US6432773B1 (en) Memory cell having an ONO film with an ONO sidewall and method of fabricating same
US6864523B2 (en) Self-aligned source pocket for flash memory cells
JPH04211178A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2920636B2 (ja) 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
US6906391B2 (en) Semiconductor device having silicon oxide film
US6238979B1 (en) Process for fabricating EEPROM memory cell array embedded on core CMOS
KR20080021885A (ko) 이이피롬 장치 및 그 제조 방법
JPH05206412A (ja) 半導体メモリー装置およびその作製方法
KR20000001261A (ko) 이피롬 셀 형성방법
KR100247225B1 (ko) 불휘발성 메모리 장치의 제조 방법
JP2023039103A (ja) 半導体装置
KR100216978B1 (ko) 다결정 실리콘 박막을 이용한 eeprom 및 플래스 메모리와 그 제조방법
JPH03218075A (ja) 半導体記憶装置の製造方法
JPH065875A (ja) 不揮発性メモリ装置
JPH05145081A (ja) 半導体不揮発性記憶装置の製造方法