JP3141520B2 - Method for manufacturing nonvolatile memory element - Google Patents

Method for manufacturing nonvolatile memory element

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JP3141520B2
JP3141520B2 JP04133340A JP13334092A JP3141520B2 JP 3141520 B2 JP3141520 B2 JP 3141520B2 JP 04133340 A JP04133340 A JP 04133340A JP 13334092 A JP13334092 A JP 13334092A JP 3141520 B2 JP3141520 B2 JP 3141520B2
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nonvolatile memory
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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】本発明は第1ゲート絶縁膜/フロ
ーティングゲート/第2ゲート絶縁膜/コントロールゲ
ートを有する不揮発性記憶素子の製造方法に係わり、と
りわけ不揮発性記憶素子の記憶保持特性を向上させる方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a nonvolatile memory element having a first gate insulating film / floating gate / second gate insulating film / control gate, and more particularly to improving the memory retention characteristics of the nonvolatile memory element. It is about the method of making it.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4〜図6は従来の方法による不揮発性
記憶素子の製造工程における断面図である。
2. Description of the Related Art FIGS. 4 to 6 are cross-sectional views of a conventional method for manufacturing a nonvolatile memory element.

【0003】従来の不揮発性記憶素子はまず、図4
(a)に示す様に、P型シリコン基板1にチャネルスト
ッパー2および素子間分離のためのフィールド酸化膜3
を形成し、次にP型シリコン基板1上の薄いフィールド
酸化膜3を除去した後、図4(b)に示す様に閾値制御
のために不純物をチャネル領域5に注入する。次にP型
シリコン基板1の全面を熱酸化し、第1ゲート絶縁膜
(SiO2)6を形成する。
A conventional nonvolatile memory element is first shown in FIG.
As shown in FIG. 1A, a channel stopper 2 and a field oxide film 3 for element isolation are formed on a P-type silicon substrate 1.
After the thin field oxide film 3 on the P-type silicon substrate 1 is removed, an impurity is implanted into the channel region 5 for controlling the threshold as shown in FIG. Next, the entire surface of the P-type silicon substrate 1 is thermally oxidized to form a first gate insulating film (SiO 2 ) 6.

【0004】次に、図4(c)に示す様にCVD(化学
的気相成長)法によりP型シリコン基板1の上方全面に
ポリシリコン膜7を形成した後に、このポリシリコン膜
7に導電性をもたすべくP型シリコン基板1の上方から
全面にイオン注入すると、後で説明する突起状欠陥アス
ペリティ11が発生する。次にフォトリソグラフィーお
よびRIE(反応性イオンエッチング)により、不揮発
性記憶素子形成領域のポリシリコン膜7を残し、それ以
外の領域のポリシリコン膜7を除去すると図5(a)に
示す様に不揮発性記憶素子のフローティングゲート7a
が形成される。
Next, as shown in FIG. 4C, after a polysilicon film 7 is formed over the entire surface of the P-type silicon substrate 1 by a CVD (chemical vapor deposition) method, a conductive film is formed on the polysilicon film 7. When ions are implanted into the entire surface of the P-type silicon substrate 1 from above so as to have a property, a protruding defect asperity 11 described later occurs. Next, the polysilicon film 7 in the non-volatile memory element formation region is left by photolithography and RIE (reactive ion etching), and the polysilicon film 7 in the other region is removed, as shown in FIG. Gate 7a of nonvolatile memory element
Is formed.

【0005】次に図5(b)に示す様に、第2ゲート絶
縁膜を形成するべくP型シリコン基板1の上方全面にC
VD法によりONO膜8を形成する。次にこのONO膜
8上にCVD法によりコントロールゲートを形成すべく
ポリシリコン膜を形成する。次にこのポリシリコン膜7
に燐(リン:P)をイオン注入した後に、フォトリソグ
ラフィーおよびRIEを用いて不揮発性記憶素子形成領
域のONO膜8およびポリシリコン膜7を残し、それ以
外の領域のポリシリコン膜7およびONO膜8を順次除
去すると、図5(c)に示す様にコントロールゲート
(ポリシリコン)7bおよび第2ゲート絶縁膜(ONO
膜)8bが形成される。次に燐(リン:P)をソース領
域およびドレイン領域にイオン注入する。
[0005] Next, as shown in FIG. 5 (b), C is formed on the entire upper surface of the P-type silicon substrate 1 to form a second gate insulating film.
The ONO film 8 is formed by the VD method. Next, a polysilicon film is formed on the ONO film 8 by CVD to form a control gate. Next, this polysilicon film 7
(Phosphorus: P) is ion-implanted, and then the ONO film 8 and the polysilicon film 7 in the non-volatile memory element forming region are left using photolithography and RIE, and the polysilicon film 7 and the ONO film in the other region are left. 8 are sequentially removed, the control gate (polysilicon) 7b and the second gate insulating film (ONO) are formed as shown in FIG.
A film 8b is formed. Next, phosphorus (phosphorus: P) is ion-implanted into the source region and the drain region.

【0006】次に図6に示す様にP型シリコン基板1の
上方全面に層間絶縁膜としてSOG膜(Spin On Glas
s)9を形成した後に、ドレイン電極部にコンタクトホ
ールを開口しアルミニウム膜10を蒸着する。次にこの
アルミニウム膜10をパターニングし、ドレイン電極を
形成する。
Next, as shown in FIG. 6, an SOG film (Spin On Glas) is formed as an interlayer insulating film on the entire upper surface of the P-type silicon substrate 1.
s) After forming 9, a contact hole is opened in the drain electrode portion, and an aluminum film 10 is deposited. Next, the aluminum film 10 is patterned to form a drain electrode.

【0007】次にパッシベーション膜としてP型シリコ
ン基板1の全面にプラズマCVD法によりP−SiN膜
12を形成することにより不揮発性記憶素子が形成され
る。
Next, a non-volatile memory element is formed by forming a P-SiN film 12 on the entire surface of the P-type silicon substrate 1 as a passivation film by a plasma CVD method.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】図8に示す不揮発性記
憶素子は、フローティングゲート7aに電子を捕獲して
MOSトランジスターの閾値電圧が高くなった状態をL
ow、電子を捕獲していないか正孔を捕獲して閾値電圧
が低い状態をHighに対応するように構成される。
In the nonvolatile memory element shown in FIG. 8, the state in which the threshold voltage of the MOS transistor is increased by capturing electrons in the floating gate 7a is indicated by L.
ow, a state in which electrons are not captured or holes are captured and the threshold voltage is low is configured to correspond to High.

【0009】フローティングゲート7aへの電子の書き
込みは、ドレイン領域4bに高電圧をかけることによっ
てドレイン領域4bの近傍に発生したホットエレクトン
を、コントロールゲート7bに正電圧を印加することに
よりフローティングゲート7aへ注入することによって
行われる。
Electrons are written into the floating gate 7a by applying a high voltage to the drain region 4b to apply hot voltage to the floating gate 7a by applying a positive voltage to the control gate 7b. This is done by injection.

【0010】この従来の方法による不揮発性記憶素子
は、図4(c)に示した工程においてポリシリコン膜7
の表面に突起状欠陥アスペリティ11が発生し、更にこ
のポリシリコン膜7にリン(P)をイオン注入すると、
ポリシリコン膜7の表面および内部に微小欠陥(空格子
点、格子間原子など)により突起状欠陥アスペリティ1
1が大きくなる。この後に、図5(b)に示した第2ゲ
ート絶縁膜としてのONO膜8を形成すると、フローテ
ィングゲート7aの表面が酸化されるが、この酸化の過
程ではフローティングゲート7aおよび近傍に過剰な格
子間シリコン原子が生成されて、その結果この格子間シ
リコン原子は突起状欠陥アスペリティ11の表面上を覆
う様に配列し、そのために突起状欠陥アスペリティ11
が更に大きく成長する。
The non-volatile memory element according to this conventional method has a polysilicon film 7 in the step shown in FIG.
Asperity 11 is generated on the surface of the polysilicon film, and phosphorus (P) is further ion-implanted into the polysilicon film 7.
Projection defect asperity 1 due to minute defects (vacancies, interstitial atoms, etc.) on the surface and inside of polysilicon film 7
1 increases. Thereafter, when the ONO film 8 as the second gate insulating film shown in FIG. 5B is formed, the surface of the floating gate 7a is oxidized. In this oxidation process, an excessive lattice is formed in the floating gate 7a and in the vicinity thereof. Interstitial silicon atoms are generated, so that the interstitial silicon atoms are arranged so as to cover the surface of the protruding defect asperities 11, thereby forming the protruding defect asperities 11.
Will grow even larger.

【0011】しかし、この突起状欠陥アスペリティ11
は、フローティングゲート7a内に電子が捕獲されてい
る場合に避雷針と同様の働きをし、この電子が第2ゲー
ト絶縁膜(ONO膜)8aを通して、コントロールゲー
ト7bへとFowler−Nordheimトンネル電
流として放出され易くなり不揮発性記憶素子の記憶保持
特性を劣化させ問題であった。
However, the projection defect asperity 11
Performs the same function as a lightning rod when electrons are captured in the floating gate 7a, and the electrons are emitted as Fowler-Nordheim tunnel current to the control gate 7b through the second gate insulating film (ONO film) 8a. This causes a problem that the storage retention characteristics of the nonvolatile storage element are deteriorated.

【0012】そこで、本発明は不揮発性記憶素子の記憶
保持特性を劣化させる原因となるアスペリティを小さく
かつ少なくし、且つコントロールゲートのポテンシャル
エネルギーを高め記憶保持特性を向上させた不揮発性記
憶素子の製造方法を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing a nonvolatile memory element in which asperities that cause deterioration of the memory retention characteristics of a nonvolatile memory element are reduced and reduced, and the potential energy of a control gate is increased to improve the memory retention property. The aim is to provide a method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、第1ゲート絶縁膜/フローティングゲート/第2ゲ
ート絶縁膜/コントロールゲートを有する半導体装置に
おけるNチャンネル型の不揮発性記憶素子の製造方法で
あって、半導体基板上に前記第1ゲート絶縁膜を形成す
る工程と、前記第1ゲート絶縁膜上に、燐を導入した第
1ポリシリコン膜を形成した後に該第1ポリシリコン膜
に所定量の酸素をイオン注入し、パターニングすること
により前記フローティングゲートを形成する工程と、前
記フローティングゲート上に前記第2ゲート絶縁膜を形
成する工程と、前記第2ゲート絶縁膜上にボロンを導入
した第2ポリシリコン膜を形成することにより前記コン
トロールゲートを形成する工程とを含み、前記フローテ
ィングゲートと前記コントロールゲートの導電型が異な
ことを特徴とする不揮発性記憶素子の製造方法によっ
て解決される。
The object, according to an aspect of the according to the present invention, the production of N-channel type nonvolatile memory element in a semiconductor device having a first gate insulating film / the floating gate / second gate insulating film / control gate a method, comprising: forming the first gate insulating film on a semiconductor substrate, the first gate insulating film, the first polysilicon film after forming the first polysilicon film obtained by introducing a phosphorus Forming a floating gate by ion-implanting a predetermined amount of oxygen into the floating gate and patterning; forming the second gate insulating film on the floating gate; and forming boron on the second gate insulating film. and forming the control gate by forming a second polysilicon film introduced, the Groote
And the control gate have different conductivity types.
That is solved by the method of manufacturing a nonvolatile memory element, characterized in that.

【0014】更に上記課題は本発明によれば、前記第1
ポリシリコン膜への酸素導入量を2〜10重量%とする
ことを特徴とする請求項1記載の不揮発性記憶素子の製
造方法によって好適に解決される。
Further, according to the present invention, there is provided the above-mentioned first object.
2. The method according to claim 1, wherein the amount of oxygen introduced into the polysilicon film is 2 to 10% by weight.

【0015】[0015]

【作用】本発明によれば、図1(b)に示す様に半導体
基板1上に不揮発性記憶素子の第1ゲート絶縁膜6を形
成した後に、図1(c)に示す様にこの第1ゲート絶縁
膜6にリンを導入したポリシリコン膜7を形成すると、
表面に突起状欠陥アスペリティ11が形成されるが、こ
の第1ポリシリコン膜7に酸素をイオン注入すると、図
2(a)および図11(b)に示す様に注入した酸素お
よびそのエネルギーによりこの突起状欠陥アスペリティ
11を小さくかつ少なくすることができる。従って、図
2(b)に示す様に、この第1ポリシリコン膜7上に第
2ゲート絶縁膜を形成しても既に第1ポリシリコン膜7
の突起状欠陥アスペリティ11が小さくかつ少なくなっ
ているので、それだけ第1ポリシリコン膜7の表面上の
突起状欠陥アスペリティ11の大きさを小さくかつその
数を少なく維持することができる。その結果第1ポリシ
リコン膜からなるフローティングゲート7aからFow
ler−Nordheimトンネル電流が少なくなり、
不揮発性記憶素子の記憶保持特性を向上させることがで
きる。更に、第1のポリシリコン膜に導入する酸素量を
2〜10重量%とすることにより、好適に不揮発性記憶
素子の記憶保持能力を向上させることができる。また、
図9は従来の不揮発性記憶素子のエネルギーバンド構造
図を表わしており、図9(a)はフローティングゲート
が電子を保持していない状態でのエネルギーバンド構造
図であり、図9(b)はフローティングゲートが電子を
保持している状態でのエネルギーバンド構造図である。
この不揮発性記憶素子はシリコン基板/SiO2からな
る第1ゲート絶縁膜/リンを導入したポリシリコンから
なるフローティングゲート/SiO2からなる第2ゲー
ト絶縁膜/リンを導入したポリシリコンからなるコント
ロールゲートから構成されている。図9(b)に示す様
にフローティングゲートが電子を保持している分だけ、
図9(a)に示したポテンシャルエネルギーに比べてフ
ローティングゲートおよびフローティングゲートと第1
ゲート絶縁膜および第2の界面におけるポテンシャルエ
ネルギーが高くなる。
According to the present invention, after the first gate insulating film 6 of the nonvolatile memory element is formed on the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 1B, the first gate insulating film 6 is formed as shown in FIG. When a polysilicon film 7 in which phosphorus is introduced into one gate insulating film 6 is formed,
A protruding defect asperity 11 is formed on the surface. When oxygen is ion-implanted into the first polysilicon film 7, as shown in FIG. 2A and FIG. The protrusion defect asperity 11 can be reduced and reduced. Therefore, as shown in FIG. 2B, even if a second gate insulating film is formed on the first polysilicon film 7, the first polysilicon film 7 has already been formed.
Since the protrusion defect asperities 11 are small and small, the size of the protrusion defect asperities 11 on the surface of the first polysilicon film 7 can be reduced and the number thereof can be kept small. As a result, the floating gate 7a made of the first polysilicon film
ler-Nordheim tunnel current is reduced,
The storage retention characteristics of the nonvolatile storage element can be improved. Further, by setting the amount of oxygen introduced into the first polysilicon film to 2 to 10% by weight, it is possible to preferably improve the storage retention ability of the nonvolatile memory element. Also,
FIG. 9 shows an energy band structure diagram of a conventional nonvolatile memory element. FIG. 9A is an energy band structure diagram when the floating gate does not hold electrons, and FIG. FIG. 3 is an energy band structure diagram in a state where a floating gate holds electrons.
Control gate nonvolatile memory element is formed of polysilicon introducing the second gate insulating film / phosphorus consisting of floating gate / SiO 2 composed of polysilicon was introduced first gate insulating film / phosphorus made of a silicon substrate / SiO 2 It is composed of As shown in FIG. 9B, only the floating gate holds electrons,
Compared with the potential energy shown in FIG.
Potential energy at the gate insulating film and the second interface is increased.

【0016】次に図10は本発明による不揮発性記憶素
子のエネルギーバンド構造図であり、図10(a)はフ
ローティングゲートが電子を保持していない状態でのエ
ネルギーバンド構造図であり、図10(b)はフローテ
ィングゲートが電子を保持している状態でのエネルギー
バンド構造図である。この不揮発性記憶素子は、シリコ
ン基板/SiO2からなる第1ゲート絶縁膜/リンをド
ープしたポリシリコンからなるフローティングゲート/
SiO2からなる第2ゲート絶縁膜/ボロンをドープし
たポリシリコンからなるコントロールゲートから構成さ
れる。
Next, FIG. 10 is an energy band structure diagram of the nonvolatile memory element according to the present invention, and FIG. 10A is an energy band structure diagram when the floating gate does not hold electrons. (B) is an energy band structure diagram in a state where the floating gate holds electrons. This nonvolatile memory element includes a silicon substrate / a first gate insulating film made of SiO 2 / a floating gate made of phosphorus-doped polysilicon /
A second gate insulating film made of SiO 2 / a control gate made of boron-doped polysilicon.

【0017】図10(a)に示す様にコントロールゲー
トを構成する第2ポリシリコン中にボロンを注入し、コ
ントロールゲートをP型としたために、N型のポリシリ
コンから構成された従来のコントロールゲートに比べて
ポテンシャルエネルギーが約1eV高くなるので、この
コントロールゲートと第2ゲート絶縁膜との界面におい
ても従来よりも約1eVポテンシャルエネルギーが高く
なる。
As shown in FIG. 10A, boron is implanted into the second polysilicon constituting the control gate to make the control gate P-type, so that the conventional control gate made of N-type polysilicon is used. , The potential energy is higher by about 1 eV than at the interface between the control gate and the second gate insulating film.

【0018】従って、図10(b)に示す様に第2ゲー
ト絶縁膜のポテンシャルエネルギーが従来よりも、コン
トロールゲートとの界面において約1eV高くなった分
だけ、この第2ゲート絶縁膜のポテンシャルエネルギー
の匈配が従来よりも緩やかになるのでフローティングゲ
ートから第2のゲート絶縁膜を通してコントロールゲー
トへのFowler−Nordheimトンネル電流
が、従来よりも少なくなる。その結果不揮発性記憶素子
の記憶保持能力が向上する。
Therefore, as shown in FIG. 10B, the potential energy of the second gate insulating film is increased by about 1 eV at the interface with the control gate as compared with the prior art, as shown in FIG. As a result, the Fowler-Nordheim tunnel current from the floating gate to the control gate through the second gate insulating film becomes smaller than before. As a result, the storage holding ability of the nonvolatile storage element is improved.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明による実施例を図面に基づいて
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図7に示す不揮発性記憶素子は、後に説明
する本発明による実施例である不揮発性記憶素子の製造
工程を経て製造された不揮発性記憶素子の平面図(パッ
シベーション膜および層間絶縁膜を除く)である。
The non-volatile memory element shown in FIG. 7 is a plan view of a non-volatile memory element manufactured through a manufacturing process of a non-volatile memory element according to an embodiment of the present invention which will be described later. Excluding).

【0021】また図1〜図3は本発明による一実施例を
示し、図7に示す不揮発性記憶素子の平面図XX′直線
方向における、不揮発性記憶素子製造工程断面図であ
る。
FIGS. 1 to 3 show one embodiment of the present invention, and are plan views of the nonvolatile memory element shown in FIG.

【0022】本実施例はまず、図1(a)に示す様にP
型シリコン基板1にチャネルストッパー2および素子間
分離のためのフィールド酸化膜3を形成する。次に、P
型シリコン基板上の薄いフィールド酸化膜3を除去した
後に、図1(b)に示す様に閾値制御のために不純物を
チャネル領域5に注入する。次にP型シリコン基板1の
全面を熱酸化し、第1ゲート絶縁膜(SiO2)6を形
成する。
In this embodiment, first, as shown in FIG.
A channel stopper 2 and a field oxide film 3 for element isolation are formed on a silicon substrate 1. Next, P
After the thin field oxide film 3 on the type silicon substrate is removed, an impurity is implanted into the channel region 5 for controlling the threshold as shown in FIG. Next, the entire surface of the P-type silicon substrate 1 is thermally oxidized to form a first gate insulating film (SiO 2 ) 6.

【0023】次に、図1(c)に示す様にCVD法によ
りP型シリコン基板1の上方全面にポリシリコン膜7を
形成した後に、このポリシリコン膜7に導電性をもたす
べくP型シリコン基板1の上方全面にリン(P)をイオ
ン注入する。つぎに図1(d)に示す様にP型シリコン
基板1の上方全面に酸素量2〜10重量%でイオン注入
する。すると、ポリシリコン膜7の形成時およびリンを
イオン注入する際に発生した、ポリシリコン膜7の表面
突起状欠陥アスペリティ11を、この酸素のイオン注入
により図11(b)に示す様に少なくかつ小さくするこ
とができる。この時イオン注入する酸素の量が2重量%
以下だと、この効果が十分でなく、また10重量%以上
だと不揮発性記憶素子の特性上問題があった。次に、ア
ニールしポリシリコン膜7を活性化する。
Next, as shown in FIG. 1C, a polysilicon film 7 is formed over the entire surface of the P-type silicon substrate 1 by the CVD method, and then a polysilicon film 7 is formed to have conductivity. Phosphorus (P) is ion-implanted into the entire upper surface of the mold silicon substrate 1. Next, as shown in FIG. 1D, ions are implanted into the entire upper surface of the P-type silicon substrate 1 with an oxygen amount of 2 to 10% by weight. As a result, as shown in FIG. 11B, the surface asperity defect asperity 11 of the polysilicon film 7 generated during the formation of the polysilicon film 7 and the ion implantation of phosphorus is reduced by the oxygen ion implantation. Can be smaller. At this time, the amount of oxygen to be implanted is 2% by weight.
If it is less than this, this effect is not sufficient, and if it is more than 10% by weight, there is a problem in characteristics of the nonvolatile memory element. Next, annealing is performed to activate the polysilicon film 7.

【0024】次に図2(a)に示す様に、フォトリソグ
ラフィーおよびRIEより不揮発性記憶素子形成領域の
ポリシリコン膜7を残し、それ以外の領域のポリシリコ
ン膜7を除去すると不揮発性記憶素子のフローティング
ゲート7aが形成される。
Next, as shown in FIG. 2A, the polysilicon film 7 in the non-volatile memory element forming region is left by photolithography and RIE, and the polysilicon film 7 in the other region is removed. Floating gate 7a is formed.

【0025】次に図2(b)に示す様に、P型シリコン
基板1の上方全面にCVD法により、第2ゲート絶縁膜
を形成すべくONO膜8を形成する。この時、フローテ
ィングゲート7aの表面上の突起状欠陥アスペリティ1
1は従来(図5(b))よりも小さく且つ少なくなって
いる。次に、このONO膜8上にCVD法によりポリシ
リコン膜7を形成する。次に図2(c)に示す様にポリ
シリコン膜7に、ボロンをイオン注入した後に、フォト
リソグラフィーおよびRIEを用いて不揮発性記憶素子
形成領域のポリシリコン膜7およびONO膜8を残し、
それ以外の領域のポリシリコン膜7およびONO膜8を
順次除去すると、図3(a)に示す様にコントロールゲ
ート7b(ポリシリコン)および第2ゲート絶縁膜(O
NO膜)8bが形成される。次にリンをソース領域およ
びドレイン領域にイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 2B, an ONO film 8 is formed on the entire surface above the P-type silicon substrate 1 by a CVD method so as to form a second gate insulating film. At this time, asperity 1 of the protruding defect on the surface of the floating gate 7a
1 is smaller and smaller than the conventional one (FIG. 5B). Next, a polysilicon film 7 is formed on the ONO film 8 by a CVD method. Next, as shown in FIG. 2C, after boron ions are implanted into the polysilicon film 7, the polysilicon film 7 and the ONO film 8 in the non-volatile memory element formation region are left using photolithography and RIE.
When the polysilicon film 7 and the ONO film 8 in other regions are sequentially removed, as shown in FIG. 3A, the control gate 7b (polysilicon) and the second gate insulating film (O
An NO film 8b is formed. Next, phosphorus is ion-implanted into the source region and the drain region.

【0026】次に、図3(b)に示す様にP型シリコン
基板1の上方全面に層間絶縁膜としてSOG膜9(Spin
On Glass)を形成した後に、ドレイン電極部にコンタ
クトホールを開口しアルミニウム膜10を蒸着する。次
にアルミニウム膜10をパターニングし、ドレイン電極
を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (b), an SOG film 9 (Spin
After forming On Glass), a contact hole is opened in the drain electrode portion, and an aluminum film 10 is deposited. Next, the aluminum film 10 is patterned to form a drain electrode.

【0027】次にパッシベーション膜としてP型シリコ
ン基板1上方全面にプラズマCVD法により、P−Si
N膜12を形成する。上記工程を経て不揮発性記憶素子
を製造することができる。
Next, P-Si is formed on the entire surface of the P-type silicon substrate 1 as a passivation film by plasma CVD.
An N film 12 is formed. Through the above steps, a nonvolatile memory element can be manufactured.

【0028】図7は上記工程を経て製造された不揮発性
記憶素子の平面図(パッシベーション膜および層間絶縁
膜を省略す。)であり、フローティングゲート7a、コ
ントロールゲート7b、アルミニウム膜10がそれぞれ
形成されている。
FIG. 7 is a plan view (a passivation film and an interlayer insulating film are omitted) of the nonvolatile memory element manufactured through the above-described steps, in which a floating gate 7a, a control gate 7b, and an aluminum film 10 are formed. ing.

【0029】また図8は図7におけるYY′線における
断面図を示している。図8に示す様に、P型シリコン基
板1内にソース領域4a、ドレイン領域4b、チャネル
領域5が形成され、その上方に第1ゲート絶縁膜6/フ
ローティングゲート7a/第2ゲート絶縁膜8a/コン
トロールゲート7bが形成され、層間絶縁膜(SOG
膜)9、アルミニウム膜10、P−SiN膜(パッシベ
ーション膜)12がそれぞれ形成されている。
FIG. 8 is a sectional view taken along the line YY 'in FIG. As shown in FIG. 8, a source region 4a, a drain region 4b, and a channel region 5 are formed in a P-type silicon substrate 1, and a first gate insulating film 6 / floating gate 7a / second gate insulating film 8a / A control gate 7b is formed, and an interlayer insulating film (SOG
A film 9, an aluminum film 10, and a P-SiN film (passivation film) 12 are respectively formed.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、不
揮発性記憶素子のフローティングゲート表面上に発生す
る突起状欠陥アスペリティを小さくかつ少なくすること
よりフローティングゲートから電子の放出を少なくする
ことができるので、記憶保持能力を向上させることがで
きる。
As described above, according to the present invention, the emission of electrons from the floating gate can be reduced by reducing and reducing the projection defect asperities generated on the surface of the floating gate of the nonvolatile memory element. As a result, the memory retention ability can be improved.

【0031】更に、不揮発性記憶素子のコントロールゲ
ートをボロンがドープされたポリシリコンすることに
より、リンがドープされたポリシリコンよりも約1eV
ポテンシャルエネルギーが高くなるためフローティング
ゲートからコントロールゲートへのFowler−No
rdheimトンネリングによる電流を少なくすること
ができるので、記憶保持能力を更に向上させることがで
きる。
Furthermore, by the polysilicon control gate of the nonvolatile memory element boron is doped, about than polysilicon doped with phosphorus 1eV
Fowler-No from floating gate to control gate due to high potential energy
Since the current due to the rdheim tunneling can be reduced, the memory retention ability can be further improved.

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

【図1】本発明による実施例を示す不揮発性記憶素子製
造前半工程断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a first half of a process of manufacturing a nonvolatile memory element showing an example according to the present invention.

【図2】本発明による実施例を示す不揮発性記憶素子製
造中半工程断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a half-step of manufacturing a nonvolatile memory element according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明による実施例を示す不揮発性記憶素子製
造後半工程断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing the latter half of the process of manufacturing a nonvolatile memory element, showing an example according to the present invention.

【図4】従来例による不揮発性記憶素子製造前半工程断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view of the first half of the process of manufacturing a nonvolatile memory element according to a conventional example.

【図5】従来例による不揮発性記憶素子製造中半工程断
面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a half-step of manufacturing a nonvolatile memory element according to a conventional example.

【図6】従来例による不揮発性記憶素子製造後半工程断
面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a latter half of a process of manufacturing a nonvolatile memory element according to a conventional example.

【図7】不揮発性記憶素子の平面図である。FIG. 7 is a plan view of a nonvolatile memory element.

【図8】不揮発性記憶素子の図7におけるYY′直線方
向断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of the nonvolatile memory element taken along the line YY ′ in FIG. 7;

【図9】従来例の不揮発性記憶素子のエネルギーバンド
構造図である。
FIG. 9 is an energy band structure diagram of a conventional nonvolatile memory element.

【図10】本発明による不揮発性記憶素子のエネルギー
バンド構造図である。
FIG. 10 is an energy band structure diagram of the nonvolatile memory element according to the present invention.

【図11】酸素イオン注入によるアスペリティの大きさ
を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing the magnitude of asperity due to oxygen ion implantation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型シリコン基板 2 チャネルストッパー 3 フィールド酸化膜 4a ソース領域 4b ドレイン領域 5 チャネル領域 6 第1ゲート絶縁膜(SiO2) 7 ポリシリコン膜 7a フローティングゲート(ポリシリコン) 7b コントロールゲート(ポリシリコン) 8 ONO膜 8b 第2ゲート絶縁膜(ONO膜) 9 SOG膜(層間絶縁膜) 10 アルミニウム膜 11 アスペリティ 12 パッシベーション膜(P−SiN膜) EV 価電子帯レベル EC 伝導帯レベル EF フエルミレベルReference Signs List 1 P type silicon substrate 2 Channel stopper 3 Field oxide film 4 a Source region 4 b Drain region 5 Channel region 6 First gate insulating film (SiO 2 ) 7 Polysilicon film 7 a Floating gate (polysilicon) 7 b Control gate (polysilicon) 8 ONO film 8b second gate insulating film (ONO film) 9 SOG film (interlayer insulating film) 10 aluminum film 11 asperity 12 passivation film (P-SiN film) E V valence band level E C conduction band level E F Fuerumireberu

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−4375(JP,A) 特開 平3−94473(JP,A) 特開 平2−122570(JP,A) 特開 昭63−179577(JP,A) 特開 昭62−24673(JP,A) 特開 昭59−149061(JP,A) 特開 昭57−72333(JP,A) 特開 昭50−9387(JP,A) 特開 平5−243582(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792 Continuation of the front page (56) References JP-A-64-2375 (JP, A) JP-A-3-94473 (JP, A) JP-A-2-122570 (JP, A) JP-A-63-179577 (JP) JP-A-62-24673 (JP, A) JP-A-59-149061 (JP, A) JP-A-57-72333 (JP, A) JP-A-50-9387 (JP, A) 5-243582 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1ゲート絶縁膜/フローティングゲー
ト/第2ゲート絶縁膜/コントロールゲートを有する半
導体装置におけるNチャンネル型の不揮発性記憶素子の
製造方法であって、 半導体基板上に前記第1ゲート絶縁膜を形成する工程
と、 前記第1ゲート絶縁膜上に、燐を導入した第1ポリシリ
コン膜を形成した後に該第1ポリシリコン膜に所定量の
酸素をイオン注入し、パターニングすることにより前記
フローティングゲートを形成する工程と、 前記フローティングゲート上に前記第2ゲート絶縁膜を
形成する工程と、 前記第2ゲート絶縁膜上にボロンを導入した第2ポリシ
リコン膜を形成することにより前記コントロールゲート
を形成する工程とを含み、前記フローティングゲートと
前記コントロールゲートの導電型が異なることを特徴と
する不揮発性記憶素子の製造方法。
1. A method of manufacturing an N-channel nonvolatile memory element in a semiconductor device having a first gate insulating film / floating gate / second gate insulating film / control gate , wherein the first gate is provided on a semiconductor substrate. forming an insulating film, the first gate insulating film, on the first polysilicon film after forming the first polysilicon film obtained by introducing the phosphorus oxygen predetermined amount by ion implantation, patterning Forming the floating gate on the floating gate, forming the second gate insulating film on the floating gate, and forming a second polysilicon film doped with boron on the second gate insulating film. Forming a control gate; and
A method for manufacturing a nonvolatile memory element, wherein the control gate has a different conductivity type .
【請求項2】 前記第1ポリシリコン膜への酸素導入量
を2〜10重量%とすることを特徴とする請求項1記載
の不揮発性記憶素子の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the amount of oxygen introduced into the first polysilicon film is 2 to 10% by weight.
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