JP3090739B2 - Manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory element - Google Patents

Manufacturing method of nonvolatile semiconductor memory element

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JP3090739B2
JP3090739B2 JP31331291A JP31331291A JP3090739B2 JP 3090739 B2 JP3090739 B2 JP 3090739B2 JP 31331291 A JP31331291 A JP 31331291A JP 31331291 A JP31331291 A JP 31331291A JP 3090739 B2 JP3090739 B2 JP 3090739B2
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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】本発明は、EEPROM(electr
ical erasable and programmable ROM)のような不揮発
性半導体記憶素子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an EEPROM (electr
The present invention relates to a method for manufacturing a non-volatile semiconductor storage element such as an electronic erasable and programmable ROM.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の不揮発性半導体記憶素子
として、フルフューチャー型のEEPROMや、フラッ
シュ型のEEPROMが知られている。
2. Description of the Related Art Heretofore, a full-future type EEPROM and a flash type EEPROM have been known as this type of nonvolatile semiconductor memory element.

【0003】図6にフルフューチャー型のEEPROM
の素子構造を示し、図7にこの素子をマトリックス状に
接続してなる記憶装置の等価回路図を示す。図6に示す
ように、この素子は、N型シリコン基板1に形成された
Pウェル2に、メモリトランジスタMTrとセレクトト
ランジスタSTrからなるメモリセルを備えている。メ
モリトランジスタMTrは、トンネル酸化膜30、フロ
ーティングゲート31、絶縁膜32、およびコントロー
ルゲート33からなるゲート構造と、その両側のPウェ
ル2中に形成されたN+ 拡散層34,35とから構成さ
れている。一方、セレクトトランジスタSTrは、ゲー
ト酸化膜36およびゲート37とからなるゲート構造
と、その両側のPウェル2中に形成されたN+ 拡散層3
5,38とから構成されている。
FIG. 6 shows a full-future type EEPROM.
FIG. 7 shows an equivalent circuit diagram of a storage device in which the elements are connected in a matrix. As shown in FIG. 6, this element includes a memory cell including a memory transistor MTr and a select transistor STr in a P well 2 formed in an N-type silicon substrate 1. The memory transistor MTr has a gate structure including a tunnel oxide film 30, a floating gate 31, an insulating film 32, and a control gate 33, and N + diffusion layers 34 and 35 formed in the P well 2 on both sides thereof. ing. On the other hand, select transistor STr has a gate structure including a gate oxide film 36 and a gate 37, and N + diffusion layers 3 formed in P wells 2 on both sides thereof.
5 and 38.

【0004】以下、図7を参照して、フルフューチャー
型のEEPROMへのデータの書き込み/消去/読み出
しについて説明する。データの書き込みは次のようにし
て行われる。選択素子のメモリトランジスタMTrのコ
ントロールゲート33に接続しているメモリラインML
と、ビットラインBLにそれぞれ正電圧を印加する。こ
のとき、選択素子のセレクトトランジスタSTrのゲー
ト37に接続しているワードラインWLに正電圧を印加
し、ソースラインSLを接地する。これにより、メモリ
トランジスタMTrのN+ 拡散層(ドレイン)34の近
傍に発生したホットエレクトロンがトンネル酸化膜30
を介してフローティングゲート31に注入されて、信号
電荷が書き込まれる。
Referring to FIG. 7, writing / erasing / reading of data to / from a full-future type EEPROM will be described. Data writing is performed as follows. The memory line ML connected to the control gate 33 of the memory transistor MTr of the selection element
Then, a positive voltage is applied to each of the bit lines BL. At this time, a positive voltage is applied to the word line WL connected to the gate 37 of the select transistor STr of the selection element, and the source line SL is grounded. As a result, hot electrons generated near the N + diffusion layer (drain) 34 of the memory transistor MTr are transferred to the tunnel oxide film 30.
, And is injected into the floating gate 31 to write a signal charge.

【0005】データの消去は次のようにして行われる。
選択素子のビットラインBLに正電圧を印加するととも
に、メモリラインMLを接地する。これにより、フロー
ティングゲート3に蓄積された電荷がトンネル酸化膜3
0を介してN+ 拡散層34に引き抜かれて、信号電荷が
消去される。
[0005] Data is erased as follows.
A positive voltage is applied to the bit line BL of the selected element, and the memory line ML is grounded. As a result, the charges stored in the floating gate 3 are transferred to the tunnel oxide film 3
The signal charge is erased by the N + diffusion layer 34 through 0.

【0006】データの読み出しは次のようにして行われ
る。選択素子のソースラインSLを接地し、ワードライ
ンWLに正電圧を印加するとともに、選択素子のビット
ラインBLに正電圧、メモリラインMLに正の低電圧を
それぞれ印加する。このとき、セレクトトランジスタS
Trに電流が流れなければ、メモリトランジスタMTr
の書き込みの状態、すなわち、データ『1』が読み出さ
れる。一方、セレクトトランジスタSTrに電流が流れ
れば、メモリトランジスタMTrの非書き込みの状態、
すなわち、データ『0』が読み出される。
Data reading is performed as follows. The source line SL of the selection element is grounded, a positive voltage is applied to the word line WL, and a positive voltage is applied to the bit line BL of the selection element and a positive low voltage is applied to the memory line ML. At this time, the select transistor S
If no current flows through Tr, the memory transistor MTr
, That is, data “1” is read. On the other hand, if a current flows through the select transistor STr, the memory transistor MTr is in a non-write state,
That is, data “0” is read.

【0007】次に、フラッシュ型のEEPROMの構成
を説明する。代表的なものに、図8に示したスタックゲ
ート構造のものと、図9に示したスプリットゲート構造
のものとがある。
Next, the configuration of a flash EEPROM will be described. Representative examples include a stack gate structure shown in FIG. 8 and a split gate structure shown in FIG.

【0008】図8に示したスタックゲート構造のフラッ
シュ型EEPROMは、トンネル酸化膜40、フローテ
ィングゲート41、絶縁膜42、およびコントロールゲ
ート43からなるゲート構造を備え、その両側のPウェ
ル2中に、N+ 拡散層44,45が形成されている。ド
レインであるN+ 拡散層44とPウェル2との間には、
ホットエレクトロンの注入効率の高めるためのP+ 拡散
層46が形成されている。また、ソースであるN+ 拡散
層45とPウェル2との間には、データ消去時のバンド
間トンネル効果によるホットホールの発生を抑えるため
にN- 拡散層47が形成されている。
The flash type EEPROM having the stacked gate structure shown in FIG. 8 has a gate structure composed of a tunnel oxide film 40, a floating gate 41, an insulating film 42, and a control gate 43. N + diffusion layers 44 and 45 are formed. Between the N + diffusion layer 44 as a drain and the P well 2,
A P + diffusion layer 46 for increasing the injection efficiency of hot electrons is formed. An N - diffusion layer 47 is formed between the N + diffusion layer 45 as a source and the P well 2 in order to suppress generation of hot holes due to an inter-band tunnel effect at the time of data erasing.

【0009】スタックゲート構造のフラッシュ型EEP
ROMのデータ書き込みは、ゲートGとドレインDに正
電圧をそれぞれ印加し、ソースSを接地することによ
り、ドレイン近傍からホットエレクトロンをフローティ
ングゲート41に注入することによって行われる。ま
た、データの消去は、基板の各素子に共通に接続してい
るソースSに正電圧を印加することで、フローティング
ゲート41から信号電荷を引き抜く。データの読み出し
は、ゲートGおよびドレインDにそれぞれ正電圧を印加
することにより、ドレイン−ソース間に電流が流れるか
否かによって行われる。
Flash type EEP with stack gate structure
Writing data to the ROM is performed by applying a positive voltage to each of the gate G and the drain D, grounding the source S, and injecting hot electrons into the floating gate 41 from near the drain. In erasing data, a signal charge is drawn from the floating gate 41 by applying a positive voltage to a source S commonly connected to each element of the substrate. Data reading is performed by applying a positive voltage to each of the gate G and the drain D to determine whether a current flows between the drain and the source.

【0010】図9に示したスプリットゲート構造のフラ
ッシュ型EEPROMは、ドレインD側のトンネル酸化
膜50の上にフローティングゲート51を備え、このフ
ローティングゲート51の上に絶縁膜52を介して選択
ゲート53が形成されている。この素子へのデータの書
き込みは、ゲートGおよびドレインDに正電圧をそれぞ
れ印加して、フローティングゲート51にホットエレク
トロンを注入することにより行われる。また、データの
消去は、ゲートGを接地、あるいは負電圧を印加し、ド
レインDに正電圧を印加することにより、フローティン
グゲート51に蓄積された信号電荷をドレインDに引き
抜く。データの読み出しは、ゲートGに正の低電圧を、
ドレインDに正電圧をそれぞれ印加することにより、ド
レイン−ソース間に電流が流れるか否かによって行われ
る。なお、スプリットゲート構造のフラッシュ型EEP
ROMは、選択ゲート53を備えているので、後述する
ようにスタックゲート構造のフラッシュ型EEPROM
に見られるような過剰消去の問題が生じない。
The flash type EEPROM of the split gate structure shown in FIG. 9 has a floating gate 51 on a tunnel oxide film 50 on the drain D side, and a select gate 53 on the floating gate 51 via an insulating film 52. Are formed. The writing of data into this element is performed by applying a positive voltage to each of the gate G and the drain D and injecting hot electrons into the floating gate 51. To erase data, the gate G is grounded or a negative voltage is applied, and a positive voltage is applied to the drain D, so that signal charges accumulated in the floating gate 51 are drawn out to the drain D. For data reading, a positive low voltage is applied to the gate G,
By applying a positive voltage to the drain D, whether or not a current flows between the drain and the source is determined. In addition, flash type EEP with a split gate structure
Since the ROM includes the selection gate 53, a flash type EEPROM having a stack gate structure is used as described later.
The problem of excessive erasure as shown in FIG.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。
However, the prior art having such a structure has the following problems.

【0012】フルフューチャー型のEEPROMでは、
1メモリセルがメモリトランジスタMTrとセレクトト
ランジスタSTrの2つで構成されているので、セル面
積が大きくなり高集積化に不利であるという問題点があ
る。
In a full-future type EEPROM,
Since one memory cell is composed of the memory transistor MTr and the select transistor STr, there is a problem that the cell area is large, which is disadvantageous for high integration.

【0013】また、スタックゲート構造のフラッシュ型
EEPROMでは、1セル1トランジスタであるので集
積化に有利ではあるが、基板上の全セル、あるいはPウ
ェル内の全セルが一括消去されるので、信号電荷の消去
に要する時間が最も長い素子に合わせて、全体の消去時
間が長めに設定される。そのため、信号電荷が比較的速
く消去される素子については、信号電荷が過剰に抜かれ
るために、その素子のフローティングゲート41に正電
荷が蓄積されるという現象が起きる。これが、いわゆる
過剰消去である。過剰消去が生じると、各素子間で信号
電荷の読み出し時の閾値にバラツキが生じるため、読み
出し動作が不安定になる。例えば、過剰消去が生じる
と、非選択素子であっても、フローティングゲートに蓄
積された正電荷により、チャネルが形成され、ソース−
ドレイン間に電流が流れるといった問題を引き起こす。
In a flash type EEPROM having a stacked gate structure, one cell is one transistor, which is advantageous for integration. However, since all cells on a substrate or all cells in a P well are collectively erased, a signal is erased. The overall erasing time is set longer according to the element that requires the longest time to erase the charges. Therefore, in a device in which signal charges are erased relatively quickly, a phenomenon occurs in which positive charges are accumulated in the floating gate 41 of the device due to excessive removal of signal charges. This is so-called excessive erasure. When excessive erasing occurs, the threshold value at the time of reading out signal charges varies among the elements, and the reading operation becomes unstable. For example, when excessive erasure occurs, a channel is formed by positive charges accumulated in the floating gate even in a non-selected element, and the source-
This causes a problem that current flows between the drains.

【0014】一方、スプリットゲート構造のフラッシュ
型EEPROMでは、過剰消去によりフローティングゲ
ート51に正電荷が蓄積されても、選択ゲート53の直
下のPウェル2中にはチャネルが形成されないので、ソ
ース−ドレイン間に電流が流れるといった問題は生じな
い。しかし、素子構造上、スタックゲート構造のフラッ
シュ型EEPROMよりも、集積度が劣るという問題点
がある。
On the other hand, in a flash type EEPROM having a split gate structure, even if positive charges are accumulated in the floating gate 51 due to excessive erasing, no channel is formed in the P well 2 immediately below the select gate 53. There is no problem that a current flows between them. However, there is a problem in that the degree of integration is lower than that of a flash type EEPROM having a stacked gate structure due to the element structure.

【0015】また、図6,図8,図9に示した従来のE
EPROMでは、フローティングゲートとコントロール
ゲート間の絶縁膜の面積と、フローティングゲートとP
ウェル間のトンネル酸化膜の面積とが略同じになってい
る。すなわち、フローティングゲートとコントロールゲ
ート間の静電容量C0 と、フローティングゲートとPウ
ェル間の静電容量C0 とが略同じである。したがって、
コントロールゲートに印加された電圧は、前記絶縁膜と
トンネル酸化膜とに略同じ値に分圧される。フローティ
ングゲートへの電子の注入や放出を効率的に行うために
は、トンネル酸化膜にかかる分圧を大きくすればよい。
そこで、フローティングゲートとコントロールゲート間
の絶縁膜の厚みを薄くして、静電容量比C0 /Cを大き
くすることが考えられるが、そうするとフローティング
ゲートとコントロールゲート間の絶縁性が低下してリー
ク電流が増えるという問題を引き起こす。
The conventional E shown in FIGS.
In EPROM, the area of the insulating film between the floating gate and the control gate,
The area of the tunnel oxide film between the wells is substantially the same. That is, the capacitance C 0 between the floating gate and the control gate is substantially the same as the capacitance C 0 between the floating gate and the P well. Therefore,
The voltage applied to the control gate is divided into substantially the same value for the insulating film and the tunnel oxide film. In order to efficiently inject and emit electrons into the floating gate, the partial pressure applied to the tunnel oxide film may be increased.
Therefore, it is conceivable to reduce the thickness of the insulating film between the floating gate and the control gate to increase the capacitance ratio C 0 / C. This causes a problem that the current increases.

【0016】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、高集積化が可能で、読み出し動作が安
定しており、しかもフローティングゲートとコントロー
ルゲート間の絶縁性を向上することができる不揮発性半
導体記憶素子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 in view of the above circumstances, and is intended to achieve high integration, stable read operation, and to improve insulation between a floating gate and a control gate. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a non-volatile semiconductor storage element that can be used.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、本発明は、トンネル絶縁膜を介したフローティング
ゲートへの電子の蓄積・放出により不揮発な記憶を行う
メモリトランジスタと、前記メモリトランジスタの選択
を行うセレクトトランジスタとからなる不揮発性半導体
記憶素子の製造方法において、素子領域が分離形成され
た半導体基板上に薄膜を堆積する工程と、前記両トラン
ジスタの共通ゲート領域にある前記薄膜をエッチング除
去し、残りの薄膜の端部が前記フローティングゲート部
分に位置するように形成する工程と、前記共通ゲート領
域の基板上にトンネル絶縁膜を形成する工程と、前記ト
ンネル絶縁膜が形成された基板上に第1の導電性膜を堆
積する工程と、前記第1の導電性膜が堆積された基板を
異方性エッチングすることにより、前記薄膜の端部に前
記第1の導電性膜でできた、上面が凸型曲面状のフロー
ティングゲートを自己整合で形成する工程と、前記フロ
ーティングゲートの上面にゲート間絶縁膜を形成する工
程と、前記フローティングゲート領域以外のゲート領域
にあたる基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記
ゲート間絶縁膜およびゲート絶縁膜が形成された基板上
に第2の導電性膜を堆積する工程と、前記第2の導電性
膜のゲート領域部分をマスキングして、他の部分をエッ
チング除去することにより、一端部が前記ゲート間絶縁
膜を介してフローティングゲート上にあり、他端部が前
記ゲート絶縁膜の上にある、前記両トランジスタの共通
ゲートを形成する工程と、前記共通ゲートをマスクとし
て、前記両トランジスタのドレインおよびソースに兼用
される第1の不純物拡散層と第2の不純物拡散層を自己
整合で形成する工程と、前記第1の不純物拡散層、第2
の不純物拡散層、および共通ゲートにそれぞれ個別に接
続する配線を形成する工程と、を備えたものである。
The present invention has the following configuration in order to achieve the above object. That is, the present invention provides a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory element including a memory transistor that performs nonvolatile storage by accumulating and emitting electrons to and from a floating gate via a tunnel insulating film, and a select transistor that selects the memory transistor. Depositing a thin film on a semiconductor substrate in which an element region is separately formed, and etching away the thin film in a common gate region of both transistors, and leaving an end of the remaining thin film in the floating gate portion. Forming a tunnel insulating film on the substrate in the common gate region; depositing a first conductive film on the substrate on which the tunnel insulating film is formed; Anisotropically etching the substrate on which the first conductive film is deposited, so that the first conductive film is formed on the edge of the thin film. Forming a floating gate having a convex-curved upper surface in a self-aligned manner, a step of forming an inter-gate insulating film on the upper surface of the floating gate, and a substrate corresponding to a gate region other than the floating gate region Forming a gate insulating film thereon, depositing a second conductive film on the substrate on which the inter-gate insulating film and the gate insulating film are formed, and a gate region portion of the second conductive film And removing the other portion by etching, so that one end is on the floating gate via the inter-gate insulating film and the other end is on the gate insulating film. Forming a gate, and using the common gate as a mask, a first impurity diffusion layer also serving as a drain and a source of the two transistors. Forming in self-alignment with the second impurity diffusion layer, said first impurity diffusion layer, the second
Forming wirings individually connected to the impurity diffusion layer and the common gate, respectively.

【0018】[0018]

【作用】本発明の作用は次のとおりである。すなわち、
本発明によれば、メモリトランジスタおよびセレクトト
ランジスタのドレインおよびソースを兼用する第1の不
純物拡散層および第2の不純物拡散層と、前記第1の不
純物拡散層の近傍で、トンネル絶縁膜の上に自己整合に
よって形成され、上面が凸型曲面状になったフローティ
ングゲートと、一端が前記フローティングゲートの上面
に絶縁膜を介して配置され、他端が前記第2の不純物拡
散層の近傍でゲート絶縁膜を介して配置された、メモリ
トランジスタのコントロールゲートとセレクトトランジ
スタのゲートとに兼用される共通ゲートとを備えた不揮
発性半導体記憶素子が得られる。
The operation of the present invention is as follows. That is,
According to the present invention, the first impurity diffusion layer and the second impurity diffusion layer which also serve as the drain and the source of the memory transistor and the select transistor are provided on the tunnel insulating film in the vicinity of the first impurity diffusion layer. A floating gate formed by self-alignment and having a convex curved upper surface, one end of which is disposed on the upper surface of the floating gate via an insulating film, and the other end of which is gate insulating near the second impurity diffusion layer. A non-volatile semiconductor storage element having a common gate, which is disposed via the film and is also used as the control gate of the memory transistor and the gate of the select transistor, can be obtained.

【0019】この不揮発性半導体記憶素子によれば、第
1の不純物拡散層および第2の不純物拡散層が、メモリ
トランジスタおよびセレクトトランジスタの各々のドレ
インおよびソースを兼用し、両不純物層の間の基板上
に、自己整合によって形成されたフローティングゲート
と、一端が前記フローティングゲートの上方に位置して
メモリトランジスタのコントロールゲートの役目を担
い、他端がセレクトトランジスタのゲートの役目を担う
共通ゲートとを備えるので、1トランジスタ領域に2つ
のトランジスタが形成される。
According to this nonvolatile semiconductor memory device, the first impurity diffusion layer and the second impurity diffusion layer also serve as the drain and source of each of the memory transistor and the select transistor, and the substrate between the two impurity layers is provided. A floating gate formed by self-alignment and a common gate having one end positioned above the floating gate and serving as a control gate of a memory transistor and the other end serving as a gate of a select transistor are provided. Therefore, two transistors are formed in one transistor region.

【0020】また、セレクトトランジスタのON/OF
Fによりメモリトランジスタを選択できるので、ビット
単位でデータが消去され、過剰消去の問題がなく、読み
出し動作が安定する。
Also, ON / OF of the select transistor
Since the memory transistor can be selected by F, data is erased in bit units, and there is no problem of excessive erasure, and the read operation is stabilized.

【0021】さらに、フローティングゲートの上面が凸
型曲面状をしているので、フローティングゲートと共通
ゲート間の静電容量C0 が、フローティングゲートと基
板間の静電容量Cに対して大きくなる。つまり、共通ゲ
ートに電圧が印加された場合に、トンネル絶縁膜に作用
する分圧がフローティングゲートと共通ゲート間の絶縁
膜に作用する分圧よりも大きくなるので、フローティン
グゲートへのキャリアの注入効率が高まる。したがっ
て、データの書き込み/消去時に、共通ゲートに接続す
るワードラインに印加する電圧を比較的小さく設定する
ことができる。
Furthermore, since the upper surface of the floating gate is a convex curved surface, the capacitance C 0 between the floating gate and the common gate, increases relative to the electrostatic capacitance C between the floating gate and the substrate. That is, when a voltage is applied to the common gate, the partial pressure acting on the tunnel insulating film becomes larger than the partial pressure acting on the insulating film between the floating gate and the common gate, so that the efficiency of carrier injection into the floating gate is increased. Increase. Therefore, the voltage applied to the word line connected to the common gate during data writing / erasing can be set relatively low.

【0022】逆に、前記静電容量C0 と静電容量Cとを
略同じにして、従来と同様のキャリアの注入効率を得る
のであれば、フローティングゲートとコントロールゲー
ト間の面積が広くなった分だけ、両ゲート間の絶縁膜の
厚みを厚くすることができるので、フローティングゲー
トとコントロールゲート間の絶縁性が上がり、リーク電
流を減少させることができる。
Conversely, if the capacitance C 0 and the capacitance C are made substantially the same to obtain the same carrier injection efficiency as in the prior art, the area between the floating gate and the control gate is increased. Since the thickness of the insulating film between the two gates can be increased by that much, the insulation between the floating gate and the control gate is increased, and the leak current can be reduced.

【0023】[0023]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図1は本発明の一実施例に係る方法で製造され
たEEPROMのメモリセルの平面図、図2は図1のA
−A矢視断面図である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a memory cell of an EEPROM manufactured by a method according to an embodiment of the present invention, and FIG.
It is sectional drawing in the -A arrow direction.

【0024】図中、符号1はN型シリコン基板、2はP
ウェル、3はフィールド酸化膜である。フィールド酸化
膜3で分離された素子形成領域に、N+ ドレイン拡散層
11と、N+ ソース拡散層12とが形成されている。ド
レイン拡散層11の近傍のトンネル酸化膜6の上には、
自己整合によって形成され、上面が凸型曲面状になった
フローティングゲート7aがある。10aは共通ゲート
であり、ドレイン側の一端部は絶縁膜8を介してフロー
ティングゲート7aの上面に位置しており、ソース側の
他端はゲート酸化膜9の上に位置している。なお、図中
の符号14は、ドレイン拡散層11およびソース拡散層
12に電気接続する金属配線、16は共通ゲート10a
に電気接続する金属配線、13,15は層間絶縁膜であ
る。
In the figure, reference numeral 1 denotes an N-type silicon substrate;
Well 3 is a field oxide film. An N + drain diffusion layer 11 and an N + source diffusion layer 12 are formed in an element formation region separated by the field oxide film 3. On the tunnel oxide film 6 near the drain diffusion layer 11,
There is a floating gate 7a formed by self-alignment and having a convex curved upper surface. 10a is a common gate, one end on the drain side is located on the upper surface of the floating gate 7a via the insulating film 8, and the other end on the source side is located on the gate oxide film 9. In the drawing, reference numeral 14 denotes a metal wiring electrically connected to the drain diffusion layer 11 and the source diffusion layer 12, and 16 denotes a common gate 10a.
, And 15 and 15 are interlayer insulating films.

【0025】図2に示したように、本実施例に係るメモ
リセルは、1トランジスタ領域にメモリトランジスタと
セレクトトランジスタとを備えている。ドレイン拡散層
11およびソース拡散層12は、前記両トランジスタの
ドレインおよびソースに兼用されている。メモリトラン
ジスタのゲート構造は、上述したトンネル酸化膜6、フ
ローティングゲート7a、絶縁膜8、および共通ゲート
10aで構成され、共通ゲート10aのドレイン側の一
端部がコントロールゲートの役目を担っている。セレク
トトランジスタのゲート構造は、上述したゲート酸化膜
9および共通ゲート10aのソース側の他端部で構成さ
れている。
As shown in FIG. 2, the memory cell according to the present embodiment has a memory transistor and a select transistor in one transistor region. The drain diffusion layer 11 and the source diffusion layer 12 are also used as the drain and the source of the two transistors. The gate structure of the memory transistor includes the above-described tunnel oxide film 6, floating gate 7a, insulating film 8, and common gate 10a, and one end of the common gate 10a on the drain side serves as a control gate. The gate structure of the select transistor includes the gate oxide film 9 and the other end on the source side of the common gate 10a.

【0026】以下、図3を参照して、本実施例の動作を
説明する。図3は、実施例に係るランダムアクセスEE
PROMを用いた記憶装置の一部を示した等価回路図で
ある。1メモリセルは、メモリトランジスタMTrとセ
レクトトランジスタSTrとから構成され、各メモリセ
ルがマトリックス状に配置されている。両トランジスタ
MTr,STrの共通ゲート10aは、各々に対応した
ワードラインWn ,Wn+1 ,Wn+2 に接続され、メモリ
トランジスタMTrのドレイン(ドレイン拡散層11)
はビットラインBm ,Bm+1 に接続され、セレクトトラ
ンジスタSTrのソース(ソース拡散層12)はソース
ラインSm ,Sm+1 に接続されている。なお、図中、符
号20はワードラインWn ,Wn+1 ,Wn+2 を選択する
ためのXデコーダ、21はソースラインSm ,Sm+1
選択するためのYデコーダである。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a random access EE according to the embodiment.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing a part of a storage device using a PROM. One memory cell includes a memory transistor MTr and a select transistor STr, and each memory cell is arranged in a matrix. Both transistors MTr, common gate 10a of the STr is connected word line W n corresponding to each to W n + 1, W n + 2, the drain of the memory transistor MTr (drain diffusion layer 11)
Are connected to the bit lines B m and B m + 1, and the source (source diffusion layer 12) of the select transistor STr is connected to the source lines S m and S m + 1 . In the figure, reference numeral 20 denotes a word line W n, W n + 1, W n + 2 X decoder for selecting, 21 is a Y decoder for selecting the source line S m, the S m + 1 .

【0027】図3に示したメモリセル(n,m)へのデ
ータの書き込みは次のように行われる。ビットラインB
m を書き込み電圧Vp に、ワードラインWn を『H』レ
ベルにし、ソースラインSm を接地する。メモリセル
(n,m)と同一のワードラインWn に接続されている
メモリセル(n,m+1)は、ビットラインBm+1 およ
びソースラインSm+1 をオープンまたは接地にすること
で、書き込みが禁止されている。その他のメモリセル
(n+1,m)、(n+1,m+1)は、ワードライン
n+1 が接地または『L』レベルなのでセレクトトラン
ジスタSTrがOFF状態となり書き込みは起こらな
い。
Data writing to the memory cell (n, m) shown in FIG. 3 is performed as follows. Bit line B
the voltage V p writing the m, and the word line W n to the "H" level, to ground the source line S m. Memory cells (n, m) connected to the same word line W n and has been that memory cells (n, m + 1), by making the bit line B m + 1 and the source line S m + 1 to open or grounded, Writing is prohibited. In the other memory cells (n + 1, m) and (n + 1, m + 1), since the word line W n + 1 is grounded or at the “L” level, the select transistor STr is turned off and writing does not occur.

【0028】書き込みメモリセル(n,m)では、次の
ようにしてフローティングゲート7aへのホットエレク
トロンの注入が行われる。すなわち、ドレイン拡散層1
1に書き込み電圧Vp が印加され、ソース拡散層12が
接地され、共通ゲート10aが『H』レベルになると、
ソース拡散層12からドレイン拡散層11へ向かってチ
ャネルが形成される。書き込み電圧Vp を適宜に設定す
ることにより、このチャネルを、セレクトトランジスタ
STrの下部(すなわち、図2の共通ゲート10aの右
側にあるゲート酸化膜9の直下)を越え、かつドレイン
拡散層11には達しない位置にまで延ばす。そうする
と、フローティングゲート7aの直下で電界が集中し多
数のホットエレクトロンが発生する。ホットエレクトロ
ンの一部はドレイン拡散層11に流れ込むが、一部は共
通ゲート10aの電界により加速されて、トンネル酸化
膜6を介してフローティングゲート7aに注入される。
これが、データの書き込み状態である。
In the write memory cell (n, m), hot electrons are injected into the floating gate 7a as follows. That is, the drain diffusion layer 1
1, the write voltage Vp is applied, the source diffusion layer 12 is grounded, and the common gate 10a becomes "H" level.
A channel is formed from the source diffusion layer 12 to the drain diffusion layer 11. By appropriately setting the write voltage V p, the channel, the bottom of the select transistor STr (i.e., just below the gate oxide film 9 on the right-hand common gate 10a of Figure 2) exceeds a, and the drain diffusion layer 11 Extend to a position where it cannot be reached. Then, the electric field is concentrated just below the floating gate 7a, and many hot electrons are generated. Some of the hot electrons flow into the drain diffusion layer 11, but some are accelerated by the electric field of the common gate 10a and injected into the floating gate 7a via the tunnel oxide film 6.
This is the data write state.

【0029】ここで、本実施例に係るメモリセルのフロ
ーティングゲート7aは、その上面が凸型曲面状になっ
ているので、その上面の面積は下面の面積よりも広い。
すなわち、共通ゲート10aとフローティングゲート7
aとの間の静電容量C0 が、フローティングゲート7a
とPウェル2との間の静電容量Cよりも大きくなってい
る。共通ゲート10aに印加された電圧はトンネル酸化
膜6と絶縁膜8とに分圧されるが、トンネル酸化膜6に
作用する分圧値は容量比C0 /Cに比例する。したがっ
て、フローティングゲートの上下の静電容量C0 ,Cが
略同じである従来のメモリセルに比べて、本実施例のメ
モリセルでは容量比C0 /Cが大きい分だけ、トンネル
酸化膜6に作用する分圧が大きくなり、ホットエレクト
ロンがフローティングゲート7aに効率よく注入され
る。つまり、従来のメモリセルと同じ効率でホットエレ
クトロンを注入するのであれば、共通ゲート10a(ワ
ードライン)に与える電圧を小さく設定することができ
るので、この種の記憶装置に内蔵される昇圧回路の構成
を簡単にすることができる。また、静電容量C0 および
Cを同じ程度に設定した場合には、フローティングゲー
ト7aと共通ゲート10a間の面積が広くなった分だ
け、絶縁膜8の厚みを厚くすることができるので、フロ
ーティングゲート7aと共通ゲート10a間の絶縁性が
上がり、両ゲート間のリーク電流を小さくすることがで
きる。
Since the upper surface of the floating gate 7a of the memory cell according to the present embodiment has a convex curved shape, the area of the upper surface is larger than the area of the lower surface.
That is, the common gate 10a and the floating gate 7
capacitance C 0 between a, the floating gate 7a
The capacitance C is larger than the capacitance C between the P well 2 and the P well 2. The voltage applied to the common gate 10a is divided between the tunnel oxide film 6 and the insulating film 8, and the divided voltage acting on the tunnel oxide film 6 is proportional to the capacitance ratio C 0 / C. Therefore, as compared with the conventional memory cell in which the upper and lower capacitances C 0 and C of the floating gate are substantially the same, the memory cell of the present embodiment has a larger capacitance ratio C 0 / C in the tunnel oxide film 6 because of the larger capacitance ratio C 0 / C. The applied partial pressure increases, and hot electrons are efficiently injected into the floating gate 7a. In other words, if hot electrons are injected with the same efficiency as that of the conventional memory cell, the voltage applied to the common gate 10a (word line) can be set to a small value. The configuration can be simplified. Further, when the capacitances C 0 and C are set to the same level, the thickness of the insulating film 8 can be increased by the increase in the area between the floating gate 7a and the common gate 10a. The insulation between the gate 7a and the common gate 10a is improved, and the leakage current between the two gates can be reduced.

【0030】メモリセル(n,m)のデータの消去は次
のようにして行われる。ワードラインWn を『L』レベ
ルに、ビットラインBm およびソースラインSm にそれ
ぞれ消去電圧VE を印加する。メモリセル(n,m)と
同じワードラインWn に接続されているメモリセル
(n,m+1)は、ビットラインBm+1 およびソースラ
インSm+1 が接地またはオープンになっているので、消
去が禁止されている。また、その他のメモリセル(n+
1,m)、(n+1,m+1)は、ワードラインWn+1
が『H』レベルになっているので、消去は起きない。メ
モリセル(n,m)の共通ゲート10aが『L』レベル
に、また、ドレイン拡散層11に消去電圧VE が印加さ
れると、フローティングゲート7aに蓄積されていた電
子が、トンネル酸化膜6を介してドレイン拡散層11に
引き抜かれてデータが消去される。
Erasure of data in the memory cell (n, m) is performed as follows. The word line W n is set to “L” level, and the erase voltage VE is applied to the bit line B m and the source line S m , respectively. The memory cell (n, m + 1) connected to the same word line W n as the memory cell (n, m) has the bit line B m + 1 and the source line S m + 1 grounded or open. Erasing is prohibited. In addition, other memory cells (n +
1, m) and (n + 1, m + 1) are the word lines W n + 1
Is at the "H" level, no erasure occurs. When the common gate 10a of the memory cell (n, m) is at the "L" level and the erasing voltage VE is applied to the drain diffusion layer 11, the electrons accumulated in the floating gate 7a are transferred to the tunnel oxide film 6a. Through the drain diffusion layer 11 to erase data.

【0031】メモリセル(n,m)からのデータの読み
出しは次のようにして行われる。ソースラインSm を接
地し、ワードラインWn にセンス電圧VSENSE を印加
し、ビットラインBm に抵抗を介して電圧VCCを印加す
ることによって電位降下の有無を検知する。すなわち、
メモリセル(n,m)にデータが書き込まれていれば、
メモリトランジスタMTrはOFF状態になるので、電
圧降下が生じない状態、すなわち、データ『1』が読み
出される。一方、メモリセル(n,m)にデータが書き
込まれていなければ、メモリトランジスタMTrはON
状態になるので、電圧降下が生じる状態、すなわち、デ
ータ『0』が読み出される。
Reading of data from the memory cell (n, m) is performed as follows. Grounding the source line S m, by applying a sense voltage V SENSE word line W n, for detecting the presence or absence of the potential drop by applying a voltage V CC through a resistor to the bit line B m. That is,
If data is written in the memory cell (n, m),
Since the memory transistor MTr is turned off, a state where no voltage drop occurs, that is, data “1” is read. On the other hand, if no data is written in the memory cell (n, m), the memory transistor MTr is turned on.
In this state, a state in which a voltage drop occurs, that is, data “0” is read.

【0032】以下、図4および図5を参照して、上述し
た実施例に係わるメモリセルの製造方法を説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the memory cell according to the above-described embodiment will be described with reference to FIGS.

【0033】図4の(a)を参照する。ここでは、N型
シリコン基板1にPウェル2を形成した後、素子領域分
離用のフィールド酸化膜3と、酸化膜4とを形成する。
Referring to FIG. Here, after a P well 2 is formed in an N-type silicon substrate 1, a field oxide film 3 for element region isolation and an oxide film 4 are formed.

【0034】図4の(b)を参照する。上述のように素
子領域が分離形成されたシリコン基板1に、本発明方法
における薄膜に相当する、例えばシリコン酸化膜5をC
VD(Chemical Vapor Deposition)法で堆積する。
Referring to FIG. As described above, a silicon oxide film 5 corresponding to a thin film in the method of the present invention, for example, is formed on
It is deposited by VD (Chemical Vapor Deposition) method.

【0035】次に、前記酸化膜5を異方性エッチング
し、メモリトランジスタおよびセレクトトランジスタの
共通ゲートに当たる領域をエッチングして除去する。こ
のとき、酸化膜5の端部がフローティングゲート7aが
形成される部分に位置するようにパターンニングする。
Next, the oxide film 5 is anisotropically etched, and a region corresponding to a common gate of the memory transistor and the select transistor is removed by etching. At this time, patterning is performed so that the end of the oxide film 5 is located at a portion where the floating gate 7a is formed.

【0036】図4の(c)を参照する。ここでは、基板
表面の荒れを取り除くために、基板表面を再酸化した
後、ウェットエッチングでその酸化膜を除去する。続い
て、トランジスタ領域に、本発明方法のトンネル絶縁膜
に相当する例えば、トンネル酸化膜6を形成する。
Referring to FIG. Here, in order to remove the roughness of the substrate surface, after reoxidizing the substrate surface, the oxide film is removed by wet etching. Subsequently, for example, a tunnel oxide film 6 corresponding to the tunnel insulating film of the method of the present invention is formed in the transistor region.

【0037】トンネル酸化膜6が形成された基板上に、
本発明方法の第1の導電性膜に相当するポリシリコン膜
7を堆積する。このポリシリコン膜7は、例えば燐
(P)や砒素(As)がドープされることにより、導電
性を有している。
On the substrate on which the tunnel oxide film 6 is formed,
A polysilicon film 7 corresponding to the first conductive film of the method of the present invention is deposited. The polysilicon film 7 has conductivity by being doped with, for example, phosphorus (P) or arsenic (As).

【0038】図4の(d)を参照する。ここでは、酸化
膜5上のポリシリコン膜7が全て除去されるまでエッチ
ングバックする。これにより、酸化膜5の端面にポリシ
リコンのサイドウォールが形成される。この中で、共通
ゲート領域に形成されたサイドウォールが、上述したメ
モリトランジスタMTrのフローティングゲート7aに
なる。なお、フローティングゲート7aのゲート長は、
酸化膜5の厚さおよびエッチング条件を変えることによ
り、デザインルール以下の寸法で制御することができ
る。
Referring to FIG. Here, etching back is performed until the polysilicon film 7 on the oxide film 5 is entirely removed. Thereby, a polysilicon sidewall is formed on the end surface of oxide film 5. Among them, the sidewall formed in the common gate region becomes the floating gate 7a of the memory transistor MTr described above. The gate length of the floating gate 7a is
By changing the thickness of the oxide film 5 and the etching conditions, it is possible to control the dimensions below the design rule.

【0039】図5の(e)を参照する。ここでは、フロ
ーティングゲート7aが形成された基板を再酸化して、
フローティングゲート7a上に、本発明方法におけるゲ
ート間絶縁膜に当たる絶縁膜(シリコン酸化膜)8を形
成する。そして、フローティングゲート7aの領域以外
のゲート領域に当たる基板上の酸化膜をフォトエッチン
グ法により除去した後、本発明方法におけるゲート絶縁
膜に当たるゲート酸化膜9を形成する。その後、本発明
方法における第2の導電性膜に相当するポリシリコン膜
10を堆積する。このポリシリコン膜10のゲート領域
に相当する部分をフォトレジスト17でマスキングし
て、他の部分を異方性エッチングで除去することによ
り、一端部が絶縁膜8を介してフローティングゲート7
a上にあり、他端部がゲート酸化膜9の上にある共通ゲ
ート10aを形成する。
Referring to FIG. Here, the substrate on which the floating gate 7a is formed is re-oxidized,
An insulating film (silicon oxide film) 8 corresponding to the inter-gate insulating film in the method of the present invention is formed on the floating gate 7a. Then, after removing an oxide film on the substrate corresponding to a gate region other than the region of the floating gate 7a by a photoetching method, a gate oxide film 9 corresponding to a gate insulating film in the method of the present invention is formed. Thereafter, a polysilicon film 10 corresponding to the second conductive film in the method of the present invention is deposited. A portion corresponding to the gate region of the polysilicon film 10 is masked with a photoresist 17 and the other portion is removed by anisotropic etching, so that one end of the polysilicon film 10 has a floating gate 7 via an insulating film 8.
a common gate 10a on the gate oxide film 9 at the other end.

【0040】図5の(f)を参照する。ここでは、ドレ
インおよびソース領域の酸化膜9を除去した後、共通ゲ
ート10aおよびフィールド酸化膜3をマスクとして、
燐、砒素等のN型不純物をイオン注入することにより、
ドレイン拡散層11およびソース拡散層12を自己整合
によって形成する。
Referring to FIG. Here, after removing the oxide film 9 in the drain and source regions, the common gate 10a and the field oxide film 3 are used as masks.
By ion-implanting N-type impurities such as phosphorus and arsenic,
The drain diffusion layer 11 and the source diffusion layer 12 are formed by self-alignment.

【0041】図5の(g)を参照する。ドレイン、ソー
スのイオン注入の後、再び熱酸化して基板表面に酸化膜
を形成する。そして、燐ガラス(PSG)等の層間絶縁
膜13を堆積した後、ドレインおよびソース領域のコン
タクトホールを形成し、Al−Si等の金属膜を被着す
る。この金属膜をフォトエッチング法によりパターンニ
ングして、ドレインおよびソースに電気接続する金属配
線14を形成する。
Referring to FIG. After ion implantation of the drain and the source, thermal oxidation is performed again to form an oxide film on the substrate surface. Then, after depositing an interlayer insulating film 13 such as phosphor glass (PSG), contact holes for drain and source regions are formed, and a metal film such as Al-Si is deposited. This metal film is patterned by a photoetching method to form a metal wiring 14 electrically connected to the drain and the source.

【0042】図5の(h)を参照する。ここでは、更に
層間絶縁膜15を堆積した後、ゲート領域にコンタクト
ホールを形成し、さらに金属層を被着する。この金属層
をパターンニングして、共通ゲート10aに接続する金
属配線16を形成する。
Referring to FIG. Here, after further depositing the interlayer insulating film 15, a contact hole is formed in the gate region, and a metal layer is further deposited. This metal layer is patterned to form a metal wiring 16 connected to the common gate 10a.

【0043】なお、上述の実施例では、Nチャネル型の
EEPROMを例に採って説明したが、本発明はPチャ
ネル型のEEPROMにも適用できることは勿論であ
る。
In the above-described embodiment, an N-channel type EEPROM has been described as an example. However, it is needless to say that the present invention can be applied to a P-channel type EEPROM.

【0044】また、図8および図9に示した従来例にお
いて説明したように、図2に示したメモリセルにおいて
も、ドレイン拡散層11とPウェル2との間にホットエ
レクトロンの注入効率を上げるためのP+ 拡散層を設け
てもよい。また、耐圧向上のためにソース拡散層12と
Pウェル2との間にN- 拡散層を設けてもよい。
As described in the conventional example shown in FIGS. 8 and 9, also in the memory cell shown in FIG. 2, the injection efficiency of hot electrons between the drain diffusion layer 11 and the P well 2 is increased. P + diffusion layer may be provided. Further, an N - diffusion layer may be provided between the source diffusion layer 12 and the P well 2 to improve the breakdown voltage.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
方法によれば、1トランジスタ領域にメモリトランジス
タとセレクトトランジスタの2つのトランジスタを備え
た不揮発性半導体記憶素子を容易に実現することがで
き、これによりメモリセルの面積が小さくなり半導体記
憶装置の集積度を高めることができる。
As is apparent from the above description, according to the method of the present invention, it is possible to easily realize a nonvolatile semiconductor memory element having two transistors, a memory transistor and a select transistor, in one transistor region. Thus, the area of the memory cell is reduced, and the degree of integration of the semiconductor memory device can be increased.

【0046】また、本発明方法で実現された不揮発性半
導体記憶素子は、セレクトトランジスタのON/OFF
により、ビット単位でデータが消去できるので、従来の
スタックゲート構造のフラッシュ型EEPROMのよう
な過剰消去の問題が生じないので、データの読み出し動
作が安定する。
Further, the nonvolatile semiconductor memory element realized by the method of the present invention is capable of turning on / off select transistors.
As a result, data can be erased in units of bits, so that there is no problem of excessive erasing as in a conventional flash type EEPROM having a stacked gate structure, so that the data reading operation is stabilized.

【0047】さらに、フローティングゲートの上面が凸
型曲面状をしているので、フローティングゲートと共通
ゲート間の静電容量が、フローティングゲートと基板間
の静電容量に対して大きくなり、トンネル絶縁膜に作用
する分圧が大きくなる。これにより、フローティングゲ
ートへのキャリアの注入効率が高まり、データの書き込
み/消去時にワードラインに印加する電圧を比較的小さ
く設定することができ、それだけ記憶装置の昇圧回路の
構成が簡単になる。
Further, since the upper surface of the floating gate has a convex curved shape, the capacitance between the floating gate and the common gate becomes larger than the capacitance between the floating gate and the substrate, and the tunnel insulating film The partial pressure acting on the As a result, the efficiency of carrier injection into the floating gate is increased, and the voltage applied to the word line at the time of writing / erasing data can be set relatively small, which simplifies the configuration of the booster circuit of the storage device.

【0048】また、フローティングゲートへのキャリア
の注入/放出効率を従来と同じに設定した場合には、フ
ローティングゲートとコントロールゲート間の面積が大
きくなった分だけ、両ゲート間の絶縁膜の厚みを厚くす
ることができるので、両ゲート間の絶縁性が向上し、リ
ーク電流を小さくすることができる。
When the carrier injection / emission efficiency to the floating gate is set to be the same as the conventional one, the thickness of the insulating film between the floating gate and the control gate is reduced by the increase in the area between the floating gate and the control gate. Since the thickness can be increased, insulation between both gates is improved, and leakage current can be reduced.

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

【図1】本発明に係る不揮発性半導体記憶素子の一実施
例の素子構造を示した平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing an element structure of one embodiment of a nonvolatile semiconductor memory element according to the present invention.

【図2】図1のA−A矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図3】実施例に係るランダムアクセスEEPROMを
使って構成した記憶装置の一部を示した等価回路図であ
る。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing a part of a storage device configured using a random access EEPROM according to the embodiment.

【図4】実施例に係るメモリセルの製造方法の説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a memory cell according to an example.

【図5】実施例に係るメモリセルの製造方法の説明図で
ある。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a memory cell according to an example.

【図6】従来例に係るフルフューチャー型EEPROM
の素子構造を示した断面図である。
FIG. 6 shows a conventional full-future type EEPROM.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the element structure of FIG.

【図7】図6に示した素子の等価回路図である。FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the element shown in FIG.

【図8】従来例に係るスタックゲート構造のフラッシュ
型EEPROMの素子構造を示した断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an element structure of a flash EEPROM having a stack gate structure according to a conventional example.

【図9】従来例に係るスプリットゲート構造のフラッシ
ュ型EEPROMの素子構造を示した断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing an element structure of a flash EEPROM having a split gate structure according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板 2…Pウェル 3…フィールド酸化膜 6…トンネル酸化膜 7a…フローティングゲート 8…絶縁膜 9…ゲート酸化膜 10a…共通ゲート 11…ドレイン拡散層(第1の不純物拡散層) 12…ソース拡散層(第2の不純物拡散層) 13,15…層間絶縁膜 14,16…金属配線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate 2 ... P well 3 ... Field oxide film 6 ... Tunnel oxide film 7a ... Floating gate 8 ... Insulating film 9 ... Gate oxide film 10a ... Common gate 11 ... Drain diffusion layer (first impurity diffusion layer) 12 ... Source diffusion layer (second impurity diffusion layer) 13, 15 ... interlayer insulating film 14, 16 ... metal wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8247 G11C 16/04 H01L 29/788 H01L 29/792 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8247 G11C 16/04 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 トンネル絶縁膜を介したフローティング
ゲートへの電子の蓄積・放出により不揮発な記憶を行う
メモリトランジスタと、前記メモリトランジスタの選択
を行うセレクトトランジスタとからなる不揮発性半導体
記憶素子の製造方法において、 素子領域が分離形成された半導体基板上に薄膜を堆積す
る工程と、 前記両トランジスタの共通ゲート領域にある前記薄膜を
エッチング除去し、残りの薄膜の端部が前記フローティ
ングゲート部分に位置するように形成する工程と、 前記共通ゲート領域の基板上にトンネル絶縁膜を形成す
る工程と、 前記トンネル絶縁膜が形成された基板上に第1の導電性
膜を堆積する工程と、 前記第1の導電性膜が堆積された基板を異方性エッチン
グすることにより、前記薄膜の端部に前記第1の導電性
膜でできた、上面が凸型曲面状のフローティングゲート
を自己整合で形成する工程と、 前記フローティングゲートの上面にゲート間絶縁膜を形
成する工程と、 前記フローティングゲート領域以外のゲート領域にあた
る基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート間絶縁膜およびゲート絶縁膜が形成された基
板上に第2の導電性膜を堆積する工程と、 前記第2の導電性膜のゲート領域部分をマスキングし
て、他の部分をエッチング除去することにより、一端部
が前記ゲート間絶縁膜を介してフローティングゲート上
にあり、他端部が前記ゲート絶縁膜の上にある、前記両
トランジスタの共通ゲートを形成する工程と、 前記共通ゲートをマスクとして、前記両トランジスタの
ドレインおよびソースに兼用される第1の不純物拡散層
と第2の不純物拡散層を自己整合で形成する工程と、 前記第1の不純物拡散層、第2の不純物拡散層、および
共通ゲートにそれぞれ個別に接続する配線を形成する工
程と、 を備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶素子の製
造方法。
1. A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: a memory transistor for performing nonvolatile storage by accumulating and emitting electrons to and from a floating gate via a tunnel insulating film; and a select transistor for selecting the memory transistor. A step of depositing a thin film on a semiconductor substrate in which an element region is separately formed; and etching away the thin film in a common gate region of both transistors, and an end of the remaining thin film is located in the floating gate portion. Forming a tunnel insulating film on the substrate in the common gate region; depositing a first conductive film on the substrate on which the tunnel insulating film is formed; Anisotropically etching the substrate on which the first conductive film is deposited to form the first conductive film on the edge of the thin film. Forming a floating gate having a convex-curved upper surface by self-alignment; forming an inter-gate insulating film on the upper surface of the floating gate; and forming a floating gate on a substrate corresponding to a gate region other than the floating gate region. Forming a gate insulating film; depositing a second conductive film on the substrate on which the inter-gate insulating film and the gate insulating film are formed; and masking a gate region of the second conductive film. Then, by etching and removing the other portion, a common gate of the two transistors, one end of which is on the floating gate via the inter-gate insulating film and the other end of which is on the gate insulating film, is formed. Forming a first impurity diffusion layer also serving as a drain and a source of the two transistors, using the common gate as a mask; Forming a second impurity diffusion layer in a self-aligned manner; and forming wirings individually connected to the first impurity diffusion layer, the second impurity diffusion layer, and a common gate. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory element.
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