JP2994130B2 - 不揮発性メモリの特性評価用素子 - Google Patents
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Description
リ、特にシリコン窒化膜をメモリセルの一部に用いたフ
ローティングゲート型不揮発性メモリの特性評価用素子
の構造に関するものである。
例えば「VLSIテクノロジー入門」発行所 平凡社
38〜40頁及び151〜153頁に記載されるものが
あった。
型不揮発性メモリの特性評価用素子の一例を示す図であ
り、図2(a)はその平面図、図2(b)は図2(a)
のA−A線断面図、図2(c)は図2(a)のB−B線
断面図である。
れた基板と反対型の導電性を有する活性領域、2は活性
領域を電気的に分離するための厚い約8000Å程度の
シリコン酸化膜を示す。3は不揮発性メモリトランジス
タのゲート電極配線、4はフローティングゲート(多結
晶シリコン)、5はシリコン窒化膜、6はゲート電極で
ある。
さないが、上下を酸化膜で挟んだ、謂ゆるサンドイッチ
構造になっている。7はシリコン主表面上を覆う気相成
長酸化膜(CVD膜)であり、8はCVD膜に開口した
電極取り出し部である。9,10,11はアルミニウム
で形成した電極配線であり、9,10は各々MOSトラ
ンジスタのソース・ドレインに接続され、11はゲート
電極配線である。また、12はMOSトランジスタのゲ
ート酸化膜、14はシリコン基板を示す。
積回路と同一ウエハ上に形成され、集積回路の製造工程
の良否、あるいは状態を判定するために用いられる。
ETのゲート電極(これをコントロールゲートと呼んで
いる)とシリコン基板の間に、もう1つの電極を挿入し
た形となっている。この電極は電気的に周囲から完全に
絶縁されているためフローティング(浮遊)ゲートと呼
ばれる。この素子のゲートとドレインに、例えば20V
という高電圧を印加すると、チャネルの中の電子は大き
なドレイン電界に引っぱられて高いエネルギーを持つよ
うになり、いくつかの高エネルギーを持った電子は、ゲ
ート酸化膜を飛び越えフローティングゲート中に入って
くる。こうして、フローティングゲート中に注入された
電子は10年以上出ていかない。
たセルのコントロールゲートには、 たとえ5Vの電圧を
かけても、その正電荷は注入された電子で打ち消されて
しまい、影響がシリコン基板表面まで到達しない。従っ
て、チャネルが形成されず、電流が流れない。これは、
このセルに「1」が書き込まれたことを意味する。
入されていないと、図3(c)に示すように、コントロ
ールゲートの電荷の影響がシリコン基板上に及び、チャ
ネルが形成され電流が流れる。これがデータ「0」に相
当する。
印加した時、電流が流れるか、流れないかで、「0」,
「1」を記憶している。なお、データを消去するには、
フローティングゲート中の電子を外に出してやる必要が
あるが、これは紫外線を照射して、電子に酸化膜を飛び
越えるのに必要なエネルギーを与えることにより行な
う。
成の層間絶縁膜にシリコン窒化膜を含む構造の素子で
は、製造工程の途中でフローティングゲート中に注入さ
れた電荷の一部が、シリコン窒化膜中に捕獲されやす
く、その後の紫外線照射で簡単には電荷を除去できなく
なるという欠点があった。
アルミニウムのドライエッチング工程がある。この工程
は、通常CCl4 やBCl3 を含んだ塩素系のガスを用
いて、リアクティブイオンエッチング法により行なわれ
るが、ウエハ表面とエッチング装置の高周波電力が印加
される電極との間には電位差が発生し、その電位差は数
10V以上に達することもある(上記先行文献参照)。
ト中に電荷が注入され、その一部は更にシリコン窒化膜
中又はシリコン窒化膜とシリコン酸化膜の界面のエネル
ギー準位中に捕獲されてしまう。この電荷はその後の紫
外線照射では除去され難く、結果的に、捕獲された電荷
量のバラツキに対応した素子特性のバラツキとなって現
れてしまうか、又は、安定化させるためには、より長時
間の紫外線照射を行なわなければならないといった問題
点があった。
過度のシリコン窒化膜中への注入による素子特性のバラ
ツキを低減させ、また、素子特性を安定化させるための
紫外線照射時間を短縮するために、ゲート電極配線をP
−N接合を介してシリコン基板と接触させることによ
り、フローティングゲート型不揮発性メモリの特性のモ
ニタに優れた不揮発性メモリの特性評価用素子を提供す
ることを目的とする。
成するために、半導体基板主表面に、所定の膜厚の第1
の絶縁膜が形成された活性領域と前記第1の絶縁膜の膜
厚より厚い膜厚の絶縁膜が形成された不活性領域とにお
いて、前記活性領域の所定領域の、前記第1の絶縁膜上
にフローティングゲート、窒化膜を含む絶縁膜及びゲー
ト電極が順に積層形成された構造を用いる不揮発性メモ
リと、周囲を前記不活性領域で囲まれて前記所定領域と
分離された前記活性領域の前記半導体基板内主表面近傍
に形成され、該半導体基板と反対導電型を有する拡散層
と、該拡散層及び前記ゲート電極に開口部を介して接続
されるゲート電極配線とを有することを特徴とする不揮
発性メモリの特性評価用素子にある。
ト構造を有し、かつ、層間絶縁膜としてシリコン窒化膜
のような、トラップ準位を多く持つ絶縁膜を用いた不揮
発性メモリ素子において、ゲート電極配線をP−N接合
を介してシリコン基板と接触させるようにする。
の間の電位差は、ゲート電極配線がP−N接合を介して
シリコン基板と接触しているため、その接合降伏電圧で
決まる値以上にはならないため、フローティングゲート
に高い電位が与えられることがなくなり、過度の電荷が
フローティングゲート及び層間絶縁膜中に注入されるこ
とがなくなる。
ながら詳細に説明する。
グゲート型不揮発性メモリの特性評価用素子の一例を示
す図であり、図1(a)はその平面図、図1(b)は図
1(a)のA−A線の断面図、図1(c)は図1(a)
のB−B線の断面図である。なお、図において、従来例
を示す図2と同じものについては、同じ番号を付して、
その説明は省略している。
ローティングゲート4間に形成される層間絶縁膜として
のシリコン窒化膜5を含む複数の膜を用いるフローティ
ングゲート型不揮発性メモリ素子において、シリコン基
板14と、そのシリコン基板14の主表面上に形成さ
れ、そのシリコン基板14と反対導電型を有する拡散層
101と、その拡散層101に開口部108を介して接
続されるゲート電極配線11とを設け、ゲート電極配線
11をシリコン基板14とP−N接合を介して接触させ
るようにしている。
って説明する。
OCOS法により、活性領域1,101と非活性領域2
とを形成する。
et酸素雰囲気で10分間酸化し、ゲート酸化膜12を
約160Å形成する。
ンを約1500Åの厚さでウエハ全面に被着した後、イ
オン注入法により、多結晶シリコンに電導性を持たせる
ため不純物を注入する。イオン注入の例としては不純物
はリンであり、注入加速エネルギーは30KeV、注入
量は8.25E15ions/cm2 程度が適当であ
る。
で示した領域を含んでA−A方向にストライプ状に残す
ように、ホトリソエッチング処理を行なう。
でN2 ガスで希釈された酸素雰囲気(希釈率O2 :N2
=1:18)で、約5分酸化することにより、120Å
の薄い酸化膜を形成する。
膜を全面に約150Å形成する。
で、120分間シリコン窒化膜表面を酸化し、約100
Åのシリコン酸化膜を形成する。
シリコンを約3000Å形成する。
結晶シリコン中にリンを拡散する。
第2の多結晶シリコンから順番に第1の多結晶シリコン
まで、所望の形状にエッチング除去して、ゲート電極配
線3を形成する。
素雰囲気中で酸化することにより、露出しているシリコ
ン表面に約100Åの薄い酸化膜を形成した後、イオン
注入法により、自己整合的にヒ素イオンを注入し、90
0℃の窒素雰囲気中でアニールを行なうことにより、ソ
ース・ドレインの拡散層を形成する。イオン注入の条件
は、例えば加速エネルギー60KeV、打込み量は4E
15ions/cm2程度である。また、この時、拡散
層101にも同様に不純物が注入され、基板と反対型の
導電性を持つ。
G膜を8000Å被着した後、通常のホトリソ・エッチ
ングにより、接触孔を開口し、次いで、スパッタ法によ
り、アルミニウムを被着する。通常アルミニウム中に
は、1%程度のシリコンが含有されることが多い。
ミニウムをエッチング除去する。
間アニールすることにより、アルミニウムと拡散層との
オーミック接触を形成する。
例えば、アルミ・シリコン・カッパーであってもよい。
電極を形成する多結晶シリコン又はそのポリサイドで直
接行なうようにしてもよい。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
よれば、ゲート電極とシリコン基板との間の電位差は、
ゲート電極配線がP−N接合を介してシリコン基板と接
触しているため、その接合降伏電圧で決まる値以上には
ならない。
電位が与えられることがなくなり、過度の電荷がフロー
ティングゲート及び層間絶縁膜中に注入されることがな
くなる。
また紫外線照射時間も短縮することができる。
不揮発性メモリ素子の特性評価用素子の一例を示す図で
ある。
の特性評価用素子の一例を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 半導体基板主表面に、所定の膜厚の第1
の絶縁膜が形成された活性領域と前記第1の絶縁膜の膜
厚より厚い膜厚の絶縁膜が形成された不活性領域とにお
いて、 (a)前記活性領域の所定領域の、前記第1の絶縁膜上
にフローティングゲート、窒化膜を含む絶縁膜及びゲー
ト電極が順に積層形成された構造を用いる不揮発性メモ
リと、 (b)周囲を前記不活性領域で囲まれて前記所定領域と
分離された前記活性領域の前記半導体基板内主表面近傍
に形成され、該半導体基板と反対導電型を有する拡散層
と、 (c)該拡散層及び前記ゲート電極に開口部を介して接
続されるゲート電極配線とを有することを特徴とする不
揮発性メモリの特性評価用素子。
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JP4051975A JP2994130B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 不揮発性メモリの特性評価用素子 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH05259469A JPH05259469A (ja) | 1993-10-08 |
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-
1992
- 1992-03-11 JP JP4051975A patent/JP2994130B2/ja not_active Expired - Fee Related
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