JP3144484B2 - Flash memory and manufacturing method thereof - Google Patents

Flash memory and manufacturing method thereof

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JP3144484B2
JP3144484B2 JP34577598A JP34577598A JP3144484B2 JP 3144484 B2 JP3144484 B2 JP 3144484B2 JP 34577598 A JP34577598 A JP 34577598A JP 34577598 A JP34577598 A JP 34577598A JP 3144484 B2 JP3144484 B2 JP 3144484B2
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film
insulating film
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forming
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フラッシュ型の不
揮発性半導体記憶装置即ちフラッシュメモリ、およびそ
の製造方法に関する。
The present invention relates to a flash-type nonvolatile semiconductor memory device, that is, a flash memory, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図15(平面図)、図16(図15のA
−A’断面図)および図17(図15のB−B’断面
図)に、従来のフラッシュメモリの構造を示す。この構
造では、半導体基板111の表面の図15の横方向に不
純物拡散層で形成された埋め込み拡散層123(123
d、123s)、が複数個のメモリセルに共通して設け
られ、ビット線、ソース線として用いられている。埋め
込み拡散層123d(ドレイン領域)と埋め込み拡散層
123s(ソース領域)の間に挟まれたチャネル領域上
に、フローティングゲート115がゲート絶縁膜118
を介してドレイン側の一部を覆って設けられ、ソース側
のチャネル領域とフローティングゲート115を覆うス
トライプ形状にワード線として用いられるコントロール
ゲート116が図15(平面図)の縦方向に設けられて
いる。
2. Description of the Related Art FIGS. 15 (plan view) and 16 (A in FIG. 15)
FIGS. 17A and 17B (cross-sectional views taken along the line BB 'in FIG. 15) show the structure of a conventional flash memory. In this structure, a buried diffusion layer 123 (123) formed of an impurity diffusion layer in the lateral direction of FIG.
d, 123s) are provided in common for a plurality of memory cells, and are used as bit lines and source lines. On the channel region sandwiched between the buried diffusion layer 123d (drain region) and the buried diffusion layer 123s (source region), the floating gate 115
And a control gate 116 used as a word line in a stripe shape covering the source-side channel region and the floating gate 115 is provided in the vertical direction in FIG. 15 (plan view). I have.

【0003】データの書き込みは、フローティングゲー
トへのホットエレクトロン注入によって行い、データの
消去をフローティングゲートから消去ゲート117への
F−Nトンネル電流による電子の引き抜きによって行
う。この消去ゲート117は図15の縦方向にコントロ
ールゲート116と同方向のストライプ状に設けられて
おり、A−A’断面で見たときには、図16に示すよう
に一つの消去ゲートが隣合う2つのフローティングゲー
トに共通して設けられている。
Data is written by injecting hot electrons into the floating gate, and data is erased by extracting electrons from the floating gate to the erase gate 117 by FN tunnel current. The erase gate 117 is provided in a stripe shape in the same direction as the control gate 116 in the vertical direction of FIG. 15, and one erase gate is adjacent to two adjacent gates as shown in FIG. It is provided in common for one floating gate.

【0004】このフラッシュメモリの製造方法を、図1
5のA−A’断面で見た図18〜図21を用いて説明す
る。
FIG. 1 shows a method of manufacturing this flash memory.
5 will be described with reference to FIGS.

【0005】まず、半導体基板111としてシリコン基
板を用いて、図15の埋め込み拡散層123の形成位置
に開口を有する適当なマスクを用いて、ヒ素等の不純物
を注入してストライプ状に埋め込み拡散層123を形成
する(図18では現れない。)。
First, an impurity such as arsenic is implanted using a silicon substrate as the semiconductor substrate 111 and an appropriate mask having an opening at a position where the buried diffusion layer 123 shown in FIG. 123 are formed (not shown in FIG. 18).

【0006】次に、図18(a)に示すように、この表
面に、酸化シリコン膜を堆積した後パターニングして、
平面的にはストライプ形状に素子間分離膜114を形成
する。さらに、素子間分離膜114で覆われていない半
導体基板の表面を酸化してゲート絶縁膜118を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 18A, a silicon oxide film is deposited on this surface and then patterned,
The element isolation film 114 is formed in a stripe shape in a plan view. Further, the surface of the semiconductor substrate which is not covered with the element isolation film 114 is oxidized to form a gate insulating film 118.

【0007】次に、図18(b)に示すように、フロー
ティングゲート用のポリシリコン膜124を堆積し、図
18の断面図では表れないが、図15の横方向のストラ
イプ状になるようにポリシリコン膜124をパターニン
グする。その表面にフローティングゲート−コントロー
ルゲート間絶縁膜125(FG−CG間絶縁膜125)
を形成する。
Next, as shown in FIG. 18B, a polysilicon film 124 for a floating gate is deposited. Although not shown in the cross-sectional view of FIG. The polysilicon film 124 is patterned. Floating gate-control gate insulating film 125 (FG-CG insulating film 125)
To form

【0008】次に、図18(c)に示すように、コント
ロールゲート用ポリシリコン膜126を堆積した後、そ
の表面にコントロールゲート−消去ゲート間絶縁膜12
7(CG−EG間絶縁膜)として酸化シリコン膜を形成
する。
Next, as shown in FIG. 18C, after a control gate polysilicon film 126 is deposited, the control gate-erase gate insulating film 12 is formed on the surface thereof.
A silicon oxide film is formed as 7 (CG-EG insulating film).

【0009】次に、図19(d)に示すように、フォト
レジスト128のパターンを用いて、コントロールゲー
ト−消去ゲート間絶縁膜127とコントロールゲート用
ポリシリコン膜126を図15の縦方向のストライプ状
にパターニングして、コントロールゲート116を形成
する。
Next, as shown in FIG. 19D, using a pattern of a photoresist 128, a control gate-erasing gate insulating film 127 and a control gate polysilicon film 126 are formed in a vertical stripe of FIG. Then, the control gate 116 is formed.

【0010】次に、図19(e)に示すように、フォト
レジスト128を除去した後、全面に酸化シリコン膜を
形成し、続いてエッチバックすることにより側壁絶縁膜
129を形成する。
Next, as shown in FIG. 19E, after removing the photoresist 128, a silicon oxide film is formed on the entire surface, and subsequently, a sidewall insulating film 129 is formed by etching back.

【0011】次に、ストライプ状のコントロールゲート
−消去ゲート間絶縁膜127と側壁絶縁膜129がつい
たストライプ状のコントロールゲート116をマスクに
用いて、フローティングゲート用ポリシリコン膜124
とフローティングゲート−コントロールゲート間絶縁膜
125を、パターニングしてフローティングゲート11
5を島状に独立させる。さらに熱酸化によりフローティ
ングゲート115の露出した面にフローティングゲート
−消去ゲート間絶縁膜130(FG−EG間絶縁膜13
0)を形成し、図20(f)までの構造を完成する。
Next, using the stripe-shaped control gate 116 provided with the stripe-shaped control gate-erase gate insulating film 127 and the side wall insulating film 129 as a mask, the floating gate polysilicon film 124 is formed.
And the floating gate-control gate insulating film 125 is patterned to form the floating gate 11.
5 is made island-shaped. Further, the floating gate-erase gate insulating film 130 (FG-EG insulating film 13) is formed on the exposed surface of the floating gate 115 by thermal oxidation.
0) is formed to complete the structure up to FIG.

【0012】次に、図20(g)に示すように、消去ゲ
ート用ポリシリコン膜131を堆積した後、フォトレジ
スト132を用いて消去ゲート用ポリシリコン膜131
をパターニングして、図21(h)に示すように、図1
5で見たときに縦方向のストライプ形状の消去ゲート1
17を形成する。
Next, as shown in FIG. 2G, after an erase gate polysilicon film 131 is deposited, a photoresist 132 is used to erase the polysilicon film 131.
Is patterned as shown in FIG.
5, erase gate 1 in the form of a vertical stripe
17 is formed.

【0013】その後、図21(i)に示すように、層間絶
縁膜133を形成し、また必要なコンタクト等を形成し
てフラッシュメモリを完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 21 (i), an interlayer insulating film 133 is formed, and necessary contacts and the like are formed to complete a flash memory.

【0014】近年、メモリの大容量化とともに、一つの
メモリセルの占める面積が次第に小さくなってきてお
り、コントロールゲートの幅とともにコントロールゲー
ト同士の間隔も狭くなってきている。そうすると図20
(f)中に符号140で示したコントロールゲート間の
溝は、幅が狭く深いアスペクト比の大きな溝になる。現
在のフラッシュメモリの代表的な構造では、例えば素子
間分離膜114の高さは0.3μmで、図18(b)で
素子間分離膜の上に積まれるフローティングゲート用ポ
リシリコン膜124の厚さは0.2μm、コントロール
ゲート用ポリシリコン膜の厚さは0.15μm、CG−
EG間絶縁膜の厚さは0.25μmである。またコント
ロールゲートの幅、間隔は、代表的な構造では共に0.
36μm〜0.4μm程度であり、側壁絶縁膜の厚さが
0.1μm〜0.12μmである。従って、溝140
は、深さが0.6μm程度で幅が0.15μm〜0.2
μm程度になる。
In recent years, as the memory capacity has increased, the area occupied by one memory cell has been gradually reduced, and the width between the control gates and the distance between the control gates have also been reduced. Then Figure 20
The groove between the control gates denoted by reference numeral 140 in (f) is a groove having a small width and a large aspect ratio. In a typical structure of a current flash memory, for example, the height of the element isolation film 114 is 0.3 μm, and the thickness of the floating gate polysilicon film 124 stacked on the element isolation film in FIG. The thickness of the control gate polysilicon film is 0.15 μm,
The thickness of the inter-EG insulating film is 0.25 μm. In addition, the width and the interval of the control gate are both set to 0.1 in a typical structure.
The thickness is about 36 μm to 0.4 μm, and the thickness of the sidewall insulating film is 0.1 μm to 0.12 μm. Therefore, the groove 140
Has a depth of about 0.6 μm and a width of 0.15 μm to 0.2
It becomes about μm.

【0015】コントロールゲート間の溝がこのような高
アスペクト比であると、製造工程の図20(g)から図
21(h)に至る工程で、消去ゲート用ポリシリコン膜
131をストライプ状にエッチングして消去ゲート11
7を分離形成する際に、溝140からポリシリコンを完
全に除去することが難しくなり、ポリシリコンが残る場
合があった。しかし、溝にポリシリコンが残ると薄い絶
縁膜を介して隣接するフローティングゲート同士が容量
的にカップリングし、消去信号を入れたときに、消去を
行わないフローティングゲートにまで電気的に結合して
影響を及ぼす結果、データの信頼性が損なわれる問題が
あった。
If the groove between the control gates has such a high aspect ratio, the polysilicon film 131 for the erase gate is etched in a stripe shape in the steps from FIG. 20 (g) to FIG. 21 (h) in the manufacturing process. And erase gate 11
When separating 7 is formed, it is difficult to completely remove the polysilicon from the groove 140, and the polysilicon may remain. However, if polysilicon remains in the trench, adjacent floating gates are capacitively coupled through a thin insulating film, and when an erase signal is input, they are electrically coupled to the floating gate that does not erase. As a result, there was a problem that the reliability of data was lost.

【0016】また、メモリセルの周辺には、電流を測定
するセンスアンプ等の回路を形成する必要があるが、こ
れらの周辺回路の形成もできるだけ少ない工程での作製
が求められており、消去ゲート用ポリシリコンを堆積し
てパターニングするのと同時に周辺回路のトランジスタ
のゲートを形成することが行われている。しかし、溝1
40のアスペクト比が大きくなると溝中のポリシリコン
のエッチング量は、平坦部分に堆積された部分のエッチ
ング量に比べて極めて大きくなるため、完全にポリシリ
コンを除こうとすると周辺回路部分では過剰のエッチン
グによりエッチングストッパとして働く下地の酸化膜ま
でエッチングされ、ソース・ドレイン領域まで侵食され
トランジスタとして機能しなくなることがある。
Also, it is necessary to form a circuit such as a sense amplifier for measuring a current around the memory cell, and it is required to form these peripheral circuits in as few steps as possible. At the same time as depositing and patterning polysilicon for use, a gate of a transistor of a peripheral circuit is formed. However, groove 1
When the aspect ratio of 40 becomes large, the etching amount of the polysilicon in the groove becomes extremely large as compared with the etching amount of the portion deposited on the flat portion. In some cases, the underlying oxide film acting as an etching stopper is etched by etching, and erodes up to the source / drain regions and may not function as a transistor.

【0017】このような問題は、さらに集積化が進みア
スペクト比がさらに大きくなった場合はさらに顕著に現
れる。
Such a problem becomes more prominent when the integration is further advanced and the aspect ratio is further increased.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の問題点に鑑みてなされたものであり、微細化・高
集積化した場合であってもデータの信頼性が高いフラッ
シュメモリ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 such conventional problems, and a flash memory having high data reliability even in the case of miniaturization and high integration has been developed. The purpose is to provide.

【0019】また本発明は、このような信頼性の高いフ
ラッシュメモリを生産性よく製造する方法を提供するこ
とを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing such a highly reliable flash memory with high productivity.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板表
面に設けられたソース・ドレイン領域である埋め込み拡
散層と、半導体基板表面を区画するストライプ状の素子
間分離膜と、この素子分離膜で区画された領域に設けら
れたチャネル領域と、このチャネル領域の少なくとも一
部を覆う島状のフローティングゲートと、このフローテ
ィングゲートの上方に絶縁膜を介し前記素子間分離膜と
同方向のストライプ状に設けられたコントロールゲート
と、このフローティングゲートおよびコントロールゲー
トと絶縁膜を介して前記素子間分離膜と同方向のストラ
イプ状に設けられた消去ゲートを備え、データの消去
が、前記フローティングゲートから前記消去ゲートへの
電子引き抜きによって行われるフラッシュメモリにおい
て、前記ストライプ状のコントロールゲートは、距離X
1と距離X2(但し、X1>X2である。)により互い
に交互に隔てられており、広い方の距離X1に対応する
間隙を埋めるように前記消去ゲートが設けられているこ
とを特徴とするフラッシュメモリに関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a buried diffusion layer which is a source / drain region provided on a surface of a semiconductor substrate, a stripe-shaped inter-element separation film for partitioning the surface of the semiconductor substrate, and the element separation film. A channel region provided in a region defined by the above, an island-like floating gate covering at least a part of the channel region, and a stripe-like shape in the same direction as the inter-element isolation film above the floating gate via an insulating film. And an erase gate provided in a stripe shape in the same direction as the inter-element isolation film via the floating gate and the control gate and an insulating film, and erasing data from the floating gate. In a flash memory performed by electron extraction to an erase gate, the stripe Control gate, the distance X
1 and a distance X2 (where X1> X2), and the erase gate is provided so as to fill a gap corresponding to the wider distance X1. Regarding memory.

【0021】また本発明は、半導体基板表面に設けられ
たソース・ドレイン領域である埋め込み拡散層と、半導
体基板表面を区画するストライプ状の素子間分離膜と、
この素子分離膜で区画された領域に設けられたチャネル
領域と、このチャネル領域の少なくとも一部を覆う島状
のフローティングゲートと、このフローティングゲート
の上方に絶縁膜を介し前記素子間分離膜と同方向のスト
ライプ状に設けられたコントロールゲートと、このフロ
ーティングゲートおよびコントロールゲートと絶縁膜を
介して前記素子間分離膜と同方向のストライプ状に設け
られた消去ゲートを備え、データの消去が、前記フロー
ティングゲートから前記消去ゲートへの電子引き抜きに
よって行われるフラッシュメモリの製造方法において、
前記コントロールゲートを、距離X1と距離X2(但
し、X1>X2である。)により互いに交互に隔てられ
たストライプ状に形成する工程と、隣接するコントロー
ルゲートに対して距離X1で隔てられた側のコントロー
ルゲート側壁に側壁絶縁膜を形成すると同時に、コント
ロールゲート同士が距離X2で隔てられた間隙をこの側
壁絶縁膜の材料と同じ材料で埋め込む工程とを有するフ
ラッシュメモリの製造方法に関する。
According to the present invention, there is further provided a buried diffusion layer which is a source / drain region provided on a surface of a semiconductor substrate;
A channel region provided in a region partitioned by the element isolation film, an island-shaped floating gate covering at least a part of the channel region, and an insulating film above the floating gate and the inter-element isolation film interposed therebetween. A control gate provided in a stripe pattern in a direction, and an erase gate provided in a stripe pattern in the same direction as the inter-element separation film via the floating gate and the control gate and an insulating film. In a method for manufacturing a flash memory performed by extracting electrons from a floating gate to the erase gate,
Forming the control gates in the form of stripes alternately spaced from each other by a distance X1 and a distance X2 (where X1>X2); and forming the control gates on a side separated by a distance X1 from an adjacent control gate. Forming a sidewall insulating film on the side wall of the control gate and filling a gap between the control gates separated by a distance X2 with the same material as that of the sidewall insulating film.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1(平面図)、図2(図1のA
1−A1’断面図)および図3(図1のB−B’断面
図)を用いて本発明のフラッシュメモリの一例を示しな
がら本発明を説明する。
1 (plan view) and FIG. 2 (A in FIG. 1).
The present invention will be described with reference to an example of a flash memory of the present invention using 1-A1 'cross-sectional view and FIG.

【0023】図1に示すように、半導体基板1上に埋め
込み拡散層14(14s、14d)が複数のメモリセル
に共通して、図1の平面図では横方向のストライプ状に
設けられている。この不純物拡散層は、ビット線・ソー
ス線として用いられ、図3の中央のフローティングゲー
ト12aに注目したときは、14dで表した方がドレイ
ンとなりこれをビット線として用い、14sで表した方
がソースとなりこれをソース線(接地線)として用い
る。この構成は、ソース領域、ドレイン領域に対して1
対1でコンタクトをとらないので、コンタクトレスアレ
イ構成と呼ばれており、その中でも、さらにビット線は
ソースとしてもドレインとしても用いるので、バーチャ
ルグランドアレイ構成と呼ばれている。
As shown in FIG. 1, a buried diffusion layer 14 (14s, 14d) is provided on a semiconductor substrate 1 in a stripe shape in a horizontal direction in the plan view of FIG. . This impurity diffusion layer is used as a bit line and a source line. When attention is paid to the central floating gate 12a in FIG. 3, the drain represented by 14d becomes a drain, and the drain represented by 14s is used. It becomes a source and is used as a source line (ground line). This structure has one structure for the source region and the drain region.
It is called a contactless array configuration because contacts are not taken one-to-one, and among them, a bit line is used as both a source and a drain, so it is called a virtual ground array configuration.

【0024】尚、図3で、左隣のフローティングゲート
12bが選択されたときは、図中14sで表した埋め込
み拡散層14sがドレインとなり、ビット線として用い
ることになる。このとき、図中左側のフローティングゲ
ート12bのさらに左側に存在する不純物拡散層(図示
せず)がソースとなり、接地電位になる。同時にフロー
ティングゲート12aは非選択状態になっており、埋め
込み拡散層14dも接地電位になっている。
In FIG. 3, when the left floating gate 12b is selected, the buried diffusion layer 14s indicated by 14s in FIG. 3 becomes a drain and is used as a bit line. At this time, an impurity diffusion layer (not shown) existing on the left side of the floating gate 12b on the left side in the figure serves as a source and has a ground potential. At the same time, the floating gate 12a is in a non-selected state, and the buried diffusion layer 14d is also at the ground potential.

【0025】埋め込み拡散層14sと14dの間のチャ
ネル領域のドレイン側の上部に、ゲート絶縁膜3を介し
て島状のフローティングゲート12が設けられている。
このフローティングゲートの上に絶縁膜を介して、図1
の縦方向のストライプ形状のコントロールゲート11が
設けられている。この例では、このコントロールゲート
は、フローティングゲートが覆っていない部分のチャネ
ル領域を絶縁膜を介して覆い、コントロールゲートによ
りチャネル領域の制御が可能なスプリットゲート型を構
成している。
On the drain side of the channel region between the buried diffusion layers 14s and 14d, an island-shaped floating gate 12 is provided via a gate insulating film 3.
As shown in FIG.
A control gate 11 having a stripe shape in the vertical direction is provided. In this example, the control gate has a split gate type in which the channel region that is not covered by the floating gate is covered via an insulating film, and the channel region can be controlled by the control gate.

【0026】本発明において、コントロールゲートは、
隣接するコントロールゲートとの間隔が交互に異なって
おり、図1のコントロールゲート11aと11bの間は
距離X1に設定されており、11bと11cの間は距離
X2、11cと11dは距離X1というように繰り返し
ている。
In the present invention, the control gate is
The intervals between the adjacent control gates are alternately different, the distance X1 is set between the control gates 11a and 11b in FIG. 1, the distance X2 is set between 11b and 11c, and the distance X1 is set as 11c and 11d. Has been repeated.

【0027】そして、図1および図2に示すように、コ
ントロールゲート間の広い方(X1)の間に消去ゲート
13が設けられ、狭い方(X2)の間は絶縁膜21(以
下、コントロールゲート間絶縁膜(CG間絶縁膜))が
形成されている。距離X2は、側壁絶縁膜9を形成する
ための絶縁材料を堆積する際にこの絶縁材料で埋まる程
度の距離であり、通常は0.2μm以下、好ましくは
0.15〜0.18μmである。
As shown in FIGS. 1 and 2, an erase gate 13 is provided between a wide portion (X1) between the control gates, and an insulating film 21 (hereinafter referred to as a control gate) is provided between a narrow portion (X2). An inter-layer insulating film (inter-CG insulating film)) is formed. The distance X2 is a distance enough to be filled with the insulating material when depositing the insulating material for forming the sidewall insulating film 9, and is usually 0.2 μm or less, preferably 0.15 to 0.18 μm.

【0028】即ち、本発明の製造方法では、このCG間
絶縁膜21を好ましくは側壁絶縁膜9と同じ材料で、側
壁絶縁膜を形成するのと同時に形成する。このような製
造方法によれば、消去ゲート用のポリシリコンを堆積す
る時点ですでに狭い方(間隔X2)のコントロールゲー
ト間の溝が絶縁膜で埋められているので、狭い方の溝に
ポリシリコンが入り込まず、信頼性の高いフラッシュメ
モリを形成することができる。
That is, in the manufacturing method of the present invention, the inter-CG insulating film 21 is preferably formed of the same material as the side wall insulating film 9 simultaneously with the formation of the side wall insulating film. According to such a manufacturing method, the trench between the narrower control gates (interval X2) is already filled with the insulating film at the time of depositing the polysilicon for the erase gate. Silicon can be prevented from entering and a highly reliable flash memory can be formed.

【0029】尚、距離X1は、従来と同様に側壁絶縁膜
をつけたときにその間が埋まらないで、消去ゲートを形
成できる程度の距離であり、通常0.4〜0.5μm程
度に設定する。
It should be noted that the distance X1 is such that the gap between the sidewall insulating films is not buried when the sidewall insulating film is formed as in the prior art and an erase gate can be formed, and is usually set to about 0.4 to 0.5 μm. .

【0030】また、一つのストライプ形状の消去ゲート
13が隣合う縦方向(図1で見たとき)の2列のフロー
ティングゲートに共通して設けられ、一つのフローティ
ングゲートには一本の消去ゲート13が対応するように
なっている。即ち、消去ゲートは、平面図で見たときに
フローティングゲートの列の間に、一つおきに設けられ
ている。
One stripe-shaped erase gate 13 is provided commonly to two columns of floating gates in the vertical direction (as viewed in FIG. 1) adjacent to each other, and one floating gate has one erase gate. 13 correspond. That is, every other erase gate is provided between the rows of the floating gates when viewed in a plan view.

【0031】尚、本発明はこのような構成に限定される
ものではなく、チャネル幅が素子間分離膜の間隔で決ま
るような構成であれば、スプリットゲート型でないノン
スプリットゲート型であっても、またコンタクトレスア
レイでなくても適用することができる。
Note that the present invention is not limited to such a configuration, and a non-split gate type non-split gate type may be used as long as the channel width is determined by the distance between the element isolation films. Alternatively, the present invention can be applied to a non-contactless array.

【0032】次に、本発明の製造方法の代表的な例を図
面を参照しながら詳細に説明する。 [実施形態1]まず半導体基板1として、p型シリコン
基板を用いて、図1(平面図)の横方向に開口を有する
マスクを用いて、半導体基板の表面に例えばヒ素を、例
えば加速エネルギー40keV、ドーズ量4×1015
-2の条件でイオン注入し、例えば窒素雰囲気下950
℃で20分でアニールし、埋め込み拡散層14を形成す
る。
Next, a typical example of the manufacturing method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. [Embodiment 1] First, using a p-type silicon substrate as the semiconductor substrate 1 and using a mask having an opening in the lateral direction in FIG. 1 (plan view), arsenic is applied to the surface of the semiconductor substrate, for example, acceleration energy is 40 keV. , Dose 4 × 10 15 c
ions are implanted under the condition of m −2 , for example, 950 in a nitrogen atmosphere.
Anneal at 20 ° C. for 20 minutes to form the buried diffusion layer 14.

【0033】次に、図5(a)に示すように、厚さ約3
00nmの素子間分離膜2を図1(平面図)の縦方向の
ストライプ形状に形成して、素子領域を分離し、表面に
ゲート絶縁膜3を形成する。
Next, as shown in FIG.
A device isolation film 2 having a thickness of 00 nm is formed in a stripe shape in the vertical direction in FIG. 1 (plan view) to separate device regions, and a gate insulating film 3 is formed on the surface.

【0034】図5(b)に示すように、CVD法により
フローティングゲート用のポリシリコン膜4を厚さ約5
00nmに形成した後、図4に示すようなフローティン
グゲート用のマスク20を用いて、横方向の2つのメモ
リセルに跨る長方形状にパターニングする。その後、フ
ローティングゲート−コントロールゲート間絶縁膜(以
下、FG−CG間絶縁膜ともいう。)5として、HTO
(High Temperature CVD Oxi
dation;高温CVD)法または熱酸化等により3
0nm程度の酸化シリコン膜を形成する。
As shown in FIG. 5B, the polysilicon film 4 for the floating gate is formed to a thickness of about 5 by the CVD method.
After being formed to a thickness of 00 nm, it is patterned into a rectangular shape over two memory cells in the horizontal direction using a mask 20 for a floating gate as shown in FIG. Thereafter, an HTO as an insulating film between the floating gate and the control gate (hereinafter, also referred to as an FG-CG insulating film) 5 is formed.
(High Temperature CVD Oxi
3 by a high temperature CVD) method or thermal oxidation.
A silicon oxide film of about 0 nm is formed.

【0035】このときのフローティングゲート間の間隙
22の幅は、例えば0.2μm程度であり、この間隙2
2を埋め込み用絶縁膜で埋めるために、酸化シリコン膜
を0.5μm程度堆積した後エッチバックする。
At this time, the width of the gap 22 between the floating gates is, for example, about 0.2 μm.
In order to fill 2 with a buried insulating film, a silicon oxide film is deposited to a thickness of about 0.5 μm and then etched back.

【0036】さらに図5(c)に示すように、その表面
にコントロールゲート用のポリシリコン膜6を厚さ15
0nmに成膜し、さらに表面にコントロールゲート−消
去ゲート間絶縁膜(以下、CG−EG間絶縁膜ともい
う。)7として、CVD法により酸化シリコン膜を厚さ
250nmに形成する。
Further, as shown in FIG. 5C, a polysilicon film 6 for a control gate is
A silicon oxide film having a thickness of 250 nm is formed as a control gate-erasing gate insulating film (hereinafter also referred to as a CG-EG insulating film) 7 on the surface by a CVD method.

【0037】次に、図6(d)に示すように、フォトレ
ジスト8をマスクとして、CG−EG間絶縁膜7、ポリ
シリコン膜6をエッチングし、コントロールゲート11
を分離する。この際、フォトレジストの開口幅として、
埋め込み用絶縁膜23の上部で狭い幅X2、後の工程で
フローティングゲート用ポリシリコンをエッチングする
部分の上部では広い幅X1となるように設定する。具体
的には例えばX2が0.2μmで、X1が0.4μm程
度である。
Next, as shown in FIG. 6D, using the photoresist 8 as a mask, the CG-EG insulating film 7 and the polysilicon film 6 are etched to form the control gate 11.
Is separated. At this time, as the opening width of the photoresist,
The width is set to be a narrow width X2 above the buried insulating film 23 and to be a wide width X1 above a portion where the floating gate polysilicon is etched in a later step. Specifically, for example, X2 is 0.2 μm and X1 is about 0.4 μm.

【0038】その後全面にCVD法により酸化シリコン
膜を形成した後、エッチバックして図6(e)に示すよ
うにコントロールゲートの側壁に側壁絶縁膜9を形成す
ると同時に、CG間絶縁膜21を形成する。この製造方
法では、X2として、このように側壁絶縁膜の形成と同
時にCG間絶縁膜21が形成される程度の幅を設定すれ
ばよい。
Thereafter, after a silicon oxide film is formed on the entire surface by the CVD method, the silicon oxide film is etched back to form the side wall insulating film 9 on the side wall of the control gate as shown in FIG. Form. In this manufacturing method, X2 may be set to such a width that the inter-CG insulating film 21 is formed simultaneously with the formation of the sidewall insulating film.

【0039】次に、図7(f)に示すように、側壁絶縁
膜9をマスクとして、素子間分離膜2が現れるまでエッ
チングし、ポリシリコン膜4を分離してフローティング
ゲート12を島状に分離形成する。
Next, as shown in FIG. 7F, etching is performed by using the side wall insulating film 9 as a mask until the element isolation film 2 appears, separating the polysilicon film 4 and turning the floating gate 12 into an island shape. Separately form.

【0040】続いて、ウェットエッチング等により側壁
絶縁膜9を40〜100Å程度後退させ、消去動作の際
に、フローティングゲート12からの電子の引き抜きが
行われるコーナーのエッジを露出させる。続いて、フロ
ーティングゲート12の表面に例えばHTO法により、
SiH4とO2の混合ガスを用いて、フローティングゲー
ト−消去ゲート間絶縁膜(FG−EG間絶縁膜ともい
う)10として酸化シリコン膜を約20nmの厚さに形
成する。
Subsequently, the side wall insulating film 9 is receded by about 40 to 100 ° by wet etching or the like to expose an edge of a corner where electrons are extracted from the floating gate 12 at the time of an erasing operation. Subsequently, the surface of the floating gate 12 is formed by, for example, the HTO method.
Using a mixed gas of SiH 4 and O 2, a silicon oxide film is formed as a floating gate-erase gate insulating film (also referred to as an FG-EG insulating film) 10 to a thickness of about 20 nm.

【0041】次に、図7(g)に示すように、消去ゲー
ト用のポリシリコン膜15を全面に成膜した後、図1の
縦方向のストライプ形状のフォトレジスト16をポリシ
リコン膜15の表面に形成し、ポリシリコン膜15をエ
ッチングにより分離して図8(h)に示すように消去ゲ
ート13を形成する。
Next, as shown in FIG. 7G, after a polysilicon film 15 for an erase gate is formed on the entire surface, a photoresist 16 having a stripe shape in the vertical direction of FIG. Formed on the surface, the polysilicon film 15 is separated by etching to form the erase gate 13 as shown in FIG.

【0042】次に、図8(i)に示すように、層間絶縁
膜17を形成し、また必要なコンタクト等を形成してフ
ラッシュメモリを完成する。
Next, as shown in FIG. 8I, an interlayer insulating film 17 is formed, and necessary contacts and the like are formed to complete a flash memory.

【0043】[実施形態2]実施形態1と同様に、まず
半導体基板1として、p型シリコン基板を用いて、図1
(平面図)の横方向に開口を有するマスクを用いて、半
導体基板の表面に例えばヒ素を、例えば加速エネルギー
40keV、ドーズ量4×1015cm-2の条件でイオン
注入し、例えば窒素雰囲気下950℃で20分でアニー
ルし、埋め込み拡散層14を形成する。
[Embodiment 2] As in Embodiment 1, first, a p-type silicon substrate is used as the semiconductor substrate 1 and FIG.
Using a mask having an opening in the horizontal direction (plan view), arsenic is ion-implanted into the surface of the semiconductor substrate, for example, under the conditions of an acceleration energy of 40 keV and a dose of 4 × 10 15 cm −2 , for example, in a nitrogen atmosphere. Anneal at 950 ° C. for 20 minutes to form the buried diffusion layer 14.

【0044】次に、図9(a)に示すように、厚さ約3
00nmの素子間分離膜2を図1(平面図)の縦方向の
ストライプ形状に形成して、素子領域を分離し、表面に
ゲート絶縁膜3を形成する。
Next, as shown in FIG.
A device isolation film 2 having a thickness of 00 nm is formed in a stripe shape in the vertical direction in FIG. 1 (plan view) to separate device regions, and a gate insulating film 3 is formed on the surface.

【0045】図9(b)に示すように、CVD法により
フローティングゲート用のポリシリコン膜4を厚さ約5
00nmに形成した後、図9の断面図には現れないが、
図1の横方向のストライプ状になるようにポリシリコン
膜4をパターニングし、さらにその表面に、フローティ
ングゲート−コントロールゲート間絶縁膜(FG−CG
間絶縁膜)5として、HTO(High Temper
ature CVDOxidation;高温CVD)
法または熱酸化等により30nm程度の酸化シリコン膜
を形成する。
As shown in FIG. 9B, the polysilicon film 4 for the floating gate is formed to a thickness of about 5 by the CVD method.
After being formed to a thickness of 00 nm, it does not appear in the cross-sectional view of FIG.
The polysilicon film 4 is patterned so as to have a stripe shape in the horizontal direction in FIG. 1, and a floating gate-control gate insulating film (FG-CG) is further formed on the surface thereof.
HTO (High Temper)
(attitude CVD Oxidation; high temperature CVD)
A silicon oxide film of about 30 nm is formed by a method or thermal oxidation.

【0046】さらに図9(c)に示すように、その表面
にコントロールゲート用のポリシリコン膜6を厚さ15
0nmに成膜し、さらに表面にコントロールゲート−消
去ゲート間絶縁膜(CG−EG間絶縁膜)7として、C
VD法により酸化シリコン膜を厚さ250nmに形成す
る。その上に、フォトレジスト30を図1の縦方向のス
トライプ状に、その開口がちょうど素子間分離膜2の上
部にくるように形成する。このときのフォトレジスト3
0の開口幅X1は、例えば0.4μmである。
Further, as shown in FIG. 9C, a polysilicon film 6 for a control gate is
0 nm, and a control gate-erase gate insulating film (CG-EG insulating film) 7
A silicon oxide film is formed to a thickness of 250 nm by a VD method. On top of this, a photoresist 30 is formed in the form of a stripe in the vertical direction in FIG. 1 so that its opening is located directly above the element isolation film 2. Photoresist 3 at this time
The opening width X1 of 0 is, for example, 0.4 μm.

【0047】図10(d)に示すように、これをマスク
としてCG−EG間絶縁膜7をエッチングし、フォトレ
ジスト30を除いてから、露出したポリシリコン膜6の
表面を熱酸化してエッチングストッパー膜31として酸
化膜を形成する。
As shown in FIG. 10D, using this as a mask, the CG-EG insulating film 7 is etched to remove the photoresist 30, and then the exposed surface of the polysilicon film 6 is etched by thermal oxidation. An oxide film is formed as the stopper film 31.

【0048】図10(e)に示すように、表面に窒化シ
リコン膜を堆積した後エッチバックして、CG−EG間
絶縁膜の側壁に側壁膜32を形成する。ここで、側壁膜
32が付いた後の開口幅X2は例えば0.2μmであ
る。
As shown in FIG. 10E, a silicon nitride film is deposited on the surface and then etched back to form a sidewall film 32 on the sidewall of the CG-EG insulating film. Here, the opening width X2 after the attachment of the sidewall film 32 is, for example, 0.2 μm.

【0049】そして、図11(f)に示すように、パタ
ーンしたCG−EG間絶縁膜7同士の間隙33を一本お
きに覆うフォトレジスト34を形成する。
Then, as shown in FIG. 11F, a photoresist 34 is formed to cover every other gap 33 between the patterned CG-EG insulating films 7.

【0050】フォトレジスト34をマスクにしてリン酸
溶液80℃にて、間隙部33aの方の側壁膜(図中32
a)をエッチングして除くと、CG−EG絶縁膜の間隙
部33aの幅が再度X1になる。このように側壁膜32
は、CG−EG絶縁膜とは異なる材料で形成され、所定
のエッチング条件下で側壁膜だけを除去できるようなも
のであることが必要である。さらに、エッチングストッ
パー膜は、側壁膜を除去する条件下で、その下のコント
ロールゲート用の材料を保護し得る材料である必要があ
る。
Using the photoresist 34 as a mask, a side wall film (32 in FIG.
When a) is removed by etching, the width of the gap 33a of the CG-EG insulating film becomes X1 again. Thus, the side wall film 32
Is required to be formed of a material different from that of the CG-EG insulating film so that only the side wall film can be removed under predetermined etching conditions. Further, the etching stopper film needs to be a material capable of protecting the control gate material thereunder under the condition of removing the side wall film.

【0051】この状態で、幅X1の間隙から図11
(g)に示すようにコントロールゲート用ポリシリコン
膜6を、FG−CG間絶縁膜に達するまでエッチングす
る。
In this state, the gap shown in FIG.
As shown in (g), the control gate polysilicon film 6 is etched until it reaches the FG-CG insulating film.

【0052】次に図12(h)に示すように、今度は開
口33aの方を覆うフォトレジスト35を形成し、側壁
膜32をマスクとして幅X2の間隙から、図12(i)
に示すように、素子間分離膜2に達するまでコントロー
ルゲート用ポリシリコン膜6、FG−CG間絶縁膜5、
フローティングゲート用ポリシリコン膜4を順次エッチ
ングする。ここまでの工程で、距離X1と距離X2の間
隙により互いに交互に分離された複数のコントロールゲ
ートが形成される。
Next, as shown in FIG. 12 (h), a photoresist 35 covering the opening 33a is formed, and the side wall film 32 is used as a mask to form a photoresist 35 having a width of X2.
As shown in FIG. 6, the control gate polysilicon film 6, the FG-CG insulating film 5,
The polysilicon film 4 for the floating gate is sequentially etched. In the steps so far, a plurality of control gates alternately separated from each other by the gap of the distance X1 and the distance X2 are formed.

【0053】フォトレジストを除いた後、その後全面に
CVD法により酸化シリコン膜を形成した後、エッチバ
ックして図13(j)に示すようにコントロールゲート
の側壁に側壁絶縁膜9を形成すると同時に、CG間絶縁
膜21を形成する。この製造方法においても、X2とし
て、このように側壁絶縁膜の形成と同時にCG間絶縁膜
21が形成される程度の幅を設定すればよい。
After removing the photoresist, a silicon oxide film is formed on the entire surface by CVD, and then etched back to form a side wall insulating film 9 on the side wall of the control gate as shown in FIG. , An inter-CG insulating film 21 is formed. Also in this manufacturing method, X2 may be set to such a width that the inter-CG insulating film 21 is formed simultaneously with the formation of the sidewall insulating film.

【0054】次に、図13(k)に示すように、側壁絶
縁膜9をマスクとして、素子間分離膜2が現れるまでエ
ッチングし、ポリシリコン膜4を分離してフローティン
グゲート12を島状に分離形成する。
Next, as shown in FIG. 13 (k), etching is performed using the side wall insulating film 9 as a mask until the device isolation film 2 appears, separating the polysilicon film 4 to form the floating gate 12 into an island shape. Separately form.

【0055】続いて、ウェットエッチング等により側壁
絶縁膜9を40〜100Å程度後退させ、消去動作の際
に、フローティングゲート12からの電子の引き抜きが
行われるコーナーのエッジを露出させる。続いて、フロ
ーティングゲート12の表面に例えばHTO法により、
SiH4とO2の混合ガスを用いて、フローティングゲー
ト−消去ゲート間絶縁膜(FG−EG間絶縁膜ともい
う)10として酸化シリコン膜を約20nmの厚さに形
成する。
Subsequently, the side wall insulating film 9 is receded by about 40 to 100 ° by wet etching or the like to expose an edge of a corner where electrons are extracted from the floating gate 12 at the time of an erasing operation. Subsequently, the surface of the floating gate 12 is formed by, for example, the HTO method.
Using a mixed gas of SiH 4 and O 2, a silicon oxide film is formed as a floating gate-erase gate insulating film (also referred to as an FG-EG insulating film) 10 to a thickness of about 20 nm.

【0056】次に、消去ゲート用のポリシリコン膜15
を全面に成膜した後、図1の縦方向のストライプ形状の
フォトレジスト16をポリシリコン膜15の表面に形成
し、ポリシリコン膜15をエッチングにより分離して図
14(l)に示すように消去ゲート13を形成する。
Next, the polysilicon film 15 for the erase gate is used.
Is formed on the entire surface, a photoresist 16 having a stripe shape in the vertical direction in FIG. 1 is formed on the surface of the polysilicon film 15, and the polysilicon film 15 is separated by etching, as shown in FIG. An erase gate 13 is formed.

【0057】次に、図14(m)に示すように、層間絶
縁膜17を形成し、また必要なコンタクト等を形成して
フラッシュメモリを完成する。
Next, as shown in FIG. 14 (m), an interlayer insulating film 17 is formed and necessary contacts are formed to complete a flash memory.

【0058】実施形態1および実施形態2を用いて説明
した製造方法では、消去ゲートを形成しない方のコント
ロールゲート間隙が、消去ゲート形成用のポリシリコン
を堆積する前に、埋められているので、溝に不要なポリ
シリコンが残ることがなく信頼性の高いフラッシュメモ
リを形成することができる。また、消去ゲートのパター
ングに必要なエッチング量は、CG−EG間絶縁膜の上
に堆積しているポリシリコン厚だけでよく、これは周辺
回路部分に堆積したポリシリコン厚と同じであるため、
周辺回路も生産性よく製造することができる。
In the manufacturing method described with reference to Embodiments 1 and 2, the control gate gap where no erase gate is formed is filled before the polysilicon for erase gate formation is deposited. Unrequired polysilicon does not remain in the groove, and a highly reliable flash memory can be formed. Further, the etching amount necessary for patterning the erase gate is only required to be the polysilicon thickness deposited on the CG-EG insulating film, which is the same as the polysilicon thickness deposited on the peripheral circuit portion.
Peripheral circuits can also be manufactured with high productivity.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明によれば、微細化・高集積化した
場合であってもデータの信頼性が高いフラッシュメモリ
を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a flash memory having high data reliability even in the case of miniaturization and high integration.

【0060】また本発明によれば、このような信頼性の
高いフラッシュメモリを生産性よく製造する方法を提供
することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing such a highly reliable flash memory with high productivity.

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

【図1】本発明のフラッシュメモリの構造の1例を示す
平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing one example of a structure of a flash memory of the present invention.

【図2】図1のA1−A1’断面を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a cross section taken along line A1-A1 'of FIG.

【図3】図1のB−B’断面を示す図である。FIG. 3 is a view showing a B-B ′ section of FIG. 1;

【図4】本発明のフラッシュメモリの製造方法の1例に
おいて用いられるフローティングゲートのマスクパター
ンを示す図である。
FIG. 4 is a view showing a mask pattern of a floating gate used in an example of a method for manufacturing a flash memory according to the present invention.

【図5】実施形態1で示した本発明のフラッシュメモリ
の製造方法を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a method for manufacturing the flash memory of the present invention shown in the first embodiment.

【図6】図5に引き続きフラッシュメモリの製造方法を
示す図である。
FIG. 6 is a view illustrating a method of manufacturing the flash memory, following FIG. 5;

【図7】図6に引き続きフラッシュメモリの製造方法を
示す図である。
FIG. 7 is a view illustrating a method of manufacturing the flash memory, following FIG. 6;

【図8】図7に引き続きフラッシュメモリの製造方法を
示す図である。
FIG. 8 is a view illustrating a method of manufacturing the flash memory following FIG. 7;

【図9】実施形態2で示した本発明のフラッシュメモリ
の製造方法を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a method for manufacturing the flash memory of the present invention described in the second embodiment.

【図10】図9に引き続きフラッシュメモリの製造方法
を示す図である。
FIG. 10 is a view illustrating a method of manufacturing the flash memory following FIG. 9;

【図11】図10に引き続きフラッシュメモリの製造方
法を示す図である。
FIG. 11 is a view illustrating a method of manufacturing the flash memory, following FIG. 10;

【図12】図11に引き続きフラッシュメモリの製造方
法を示す図である。
FIG. 12 is a view illustrating a method of manufacturing the flash memory following FIG. 11;

【図13】図12に引き続きフラッシュメモリの製造方
法を示す図である。
FIG. 13 is a view illustrating a method of manufacturing the flash memory, following FIG. 12;

【図14】図13に引き続きフラッシュメモリの製造方
法を示す図である。
FIG. 14 is a view illustrating a method of manufacturing the flash memory, following FIG. 13;

【図15】従来のフラッシュメモリの構造の1例を示す
平面図である。
FIG. 15 is a plan view showing an example of the structure of a conventional flash memory.

【図16】図15のA−A’断面を示す図である。FIG. 16 is a view showing a cross section taken along line A-A ′ of FIG. 15;

【図17】図15のB−B’断面を示す図である。17 is a diagram showing a cross section taken along line B-B 'of FIG.

【図18】従来のフラッシュメモリの製造方法1例を示
す図である。
FIG. 18 is a view showing one example of a conventional flash memory manufacturing method.

【図19】図18に引き続き従来のフラッシュメモリの
製造方法1例を示す図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a conventional method of manufacturing a flash memory, following FIG. 18;

【図20】図19に引き続き従来のフラッシュメモリの
製造方法1例を示す図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a conventional flash memory manufacturing method, following FIG. 19;

【図21】図20に引き続き従来のフラッシュメモリの
製造方法1例を示す図である。
FIG. 21 is a view showing one example of a conventional flash memory manufacturing method, following FIG. 20;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 素子間分離膜 3 ゲート絶縁膜 4 フローティングゲート用のポリシリコン膜 5 フローティングゲート−コントロールゲート間絶縁
膜(FG−CG間絶縁膜)6 コントロールゲート用の
ポリシリコン膜 7 コントロールゲート−消去ゲート間絶縁膜(CG−
EG間絶縁膜) 8 フォトレジスト 9 側壁絶縁膜 10 フローティングゲート−消去ゲート間絶縁膜(F
G−EG間絶縁膜) 11 コントロールゲート 12、12a、12b フローティングゲート 13 消去ゲート 14、14s、14d 埋め込み拡散層 15 消去ゲート用のポリシリコン膜 16 フォトレジスト 17 層間絶縁膜 20 フローティングゲート用のマスク 21 コントロールゲート間絶縁膜(CG間絶縁膜) 22 フローティングゲート間の間隙 23 埋め込み用絶縁膜 30 フォトレジスト 31 エッチングストッパー膜 32 側壁膜 33、33a、33b 間隙 34 フォトレジスト 35 フォトレジスト
Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 element isolation film 3 gate insulating film 4 polysilicon film for floating gate 5 floating gate-control gate insulating film (FG-CG insulating film) 6 polysilicon film for control gate 7 control gate-erasing Gate insulating film (CG-
8 Photoresist 9 Side wall insulating film 10 Floating gate-erasing gate insulating film (F
(G-EG insulating film) 11 control gate 12, 12a, 12b floating gate 13 erase gate 14, 14s, 14d buried diffusion layer 15 polysilicon film for erase gate 16 photoresist 17 interlayer insulating film 20 mask for floating gate 21 Control gate insulating film (CG insulating film) 22 Gap between floating gates 23 Buried insulating film 30 Photoresist 31 Etching stopper film 32 Side wall film 33, 33a, 33b Gap 34 Photoresist 35 Photoresist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−174144(JP,A) 特開2000−100976(JP,A) 特開 平11−354759(JP,A) 特開 平11−204663(JP,A) 特開 平11−195770(JP,A) 特開 平10−107230(JP,A) 特開 平8−167706(JP,A) 特開 平8−241932(JP,A) 特開 平8−51164(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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2000-174144 (JP, A) JP-A-2000-100976 (JP, A) JP-A-11-354759 (JP, A) JP-A-11-204663 ( JP, A) JP-A-11-195770 (JP, A) JP-A-10-107230 (JP, A) JP-A-8-167706 (JP, A) JP-A-8-241932 (JP, A) JP Hei 8-51164 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板表面に設けられたソース・ド
レイン領域である埋め込み拡散層と、半導体基板表面を
区画するストライプ状の素子間分離膜と、この素子分離
膜で区画された領域に設けられたチャネル領域と、この
チャネル領域の少なくとも一部を覆う島状のフローティ
ングゲートと、このフローティングゲートの上方に絶縁
膜を介し前記素子間分離膜と同方向のストライプ状に設
けられたコントロールゲートと、このフローティングゲ
ートおよびコントロールゲートと絶縁膜を介して前記素
子間分離膜と同方向のストライプ状に設けられた消去ゲ
ートを備え、データの消去が、前記フローティングゲー
トから前記消去ゲートへの電子引き抜きによって行われ
るフラッシュメモリにおいて、 前記ストライプ状のコントロールゲートは、距離X1と
距離X2(但し、X1>X2である。)により互いに交
互に隔てられており、 広い方の距離X1に対応する間隙を埋めるように前記消
去ゲートが設けられていることを特徴とするフラッシュ
メモリ。
1. A buried diffusion layer which is a source / drain region provided on a surface of a semiconductor substrate, a stripe-shaped inter-element separation film for partitioning the surface of the semiconductor substrate, and a region provided by the element separation film. A channel region, an island-shaped floating gate covering at least a part of the channel region, and a control gate provided in a stripe shape in the same direction as the inter-element isolation film via an insulating film above the floating gate; An erase gate is provided in the form of a stripe in the same direction as the inter-element isolation film via the floating gate and the control gate and an insulating film, and data is erased by extracting electrons from the floating gate to the erase gate. In such a flash memory, the stripe-shaped control gate is The erase gates are alternately separated from each other by a distance X1 and a distance X2 (where X1> X2), and the erase gate is provided to fill a gap corresponding to the wider distance X1. Flash memory.
【請求項2】 前記距離X2に対応するコントロールゲ
ート間の間隙は、コントロールゲートの側壁に設けられ
ている側壁絶縁膜と同じ材料によって埋められているこ
とを特徴とする請求項1記載のフラッシュメモリ。
2. The flash memory according to claim 1, wherein a gap between the control gates corresponding to the distance X2 is filled with the same material as a sidewall insulating film provided on a sidewall of the control gate. .
【請求項3】 前記距離X2は、前記コントロールゲー
トの側壁に設けられる側壁絶縁膜の形成時に、側壁絶縁
膜の材料で埋められる距離であることを特徴とする請求
項1記載のフラッシュメモリ。
3. The flash memory according to claim 1, wherein the distance X2 is a distance filled with a material of the side wall insulating film when forming a side wall insulating film provided on a side wall of the control gate.
【請求項4】 半導体基板表面に設けられたソース・ド
レイン領域である埋め込み拡散層と、半導体基板表面を
区画するストライプ状の素子間分離膜と、この素子分離
膜で区画された領域に設けられたチャネル領域と、この
チャネル領域の少なくとも一部を覆う島状のフローティ
ングゲートと、このフローティングゲートの上方に絶縁
膜を介し前記素子間分離膜と同方向のストライプ状に設
けられたコントロールゲートと、このフローティングゲ
ートおよびコントロールゲートと絶縁膜を介して前記素
子間分離膜と同方向のストライプ状に設けられた消去ゲ
ートを備え、データの消去が、前記フローティングゲー
トから前記消去ゲートへの電子引き抜きによって行われ
るフラッシュメモリの製造方法において、 前記コントロールゲートを、距離X1と距離X2(但
し、X1>X2である。)により互いに交互に隔てられ
たストライプ状に形成する工程と、 隣接するコントロールゲートに対して距離X1で隔てら
れた側のコントロールゲート側壁に側壁絶縁膜を形成す
ると同時に、コントロールゲート同士が距離X2で隔て
られた間隙をこの側壁絶縁膜の材料と同じ材料で埋め込
む工程とを有するフラッシュメモリの製造方法。
4. A buried diffusion layer which is a source / drain region provided on the surface of the semiconductor substrate, a stripe-shaped inter-element separation film for partitioning the surface of the semiconductor substrate, and a region provided by the element separation film. A channel region, an island-shaped floating gate covering at least a part of the channel region, and a control gate provided in a stripe shape in the same direction as the inter-element isolation film via an insulating film above the floating gate; An erase gate is provided in the form of a stripe in the same direction as the inter-element isolation film via the floating gate and the control gate and an insulating film, and data is erased by extracting electrons from the floating gate to the erase gate. The method of manufacturing a flash memory according to Forming stripes alternately spaced from each other by X1 and a distance X2 (where X1> X2), and sidewall insulation on the side of the control gate that is separated by a distance X1 from the adjacent control gate Simultaneously forming a film and filling a gap between the control gates separated by a distance X2 with the same material as the material of the sidewall insulating film.
【請求項5】 ストライプ状の素子間分離膜およびゲー
ト絶縁膜が形成された半導体基板上に、フローティング
ゲート用のポリシリコン膜を、この素子間分離膜と直交
する方向に隣接する2つのメモリセルに跨る長方形状に
形成する工程と、 このフローティングゲート用のポリシリコン膜の表面
に、フローティングゲート−コントロールゲート間絶縁
膜を形成する工程と、 前記素子分離膜の上部のフローティングゲート間の間隙
を埋め込み用絶縁膜で埋める工程と、 表面にコントロールゲート用のポリシリコン膜を成膜
し、さらに表面にコントロールゲート−消去ゲート間絶
縁膜を形成する工程と、 このコントロールゲート−消去ゲート間絶縁膜の表面
に、前記埋め込み用絶縁膜の上部で幅X2、後の工程で
フローティングゲート用ポリシリコンをエッチングする
部分の上部で幅X1(但し、X1>X2である。)の開
口を有するフォトレジストを形成する工程と、 このフォトレジストをマスクとして、前記コントロール
ゲート−消去ゲート間絶縁膜およびコントロールゲート
用ポリシリコン膜をエッチングし、コントロールゲート
を分離形成する工程と、 隣接するコントロールゲート同士が広い幅X1で隔てら
れた側のコントロールゲート側壁に側壁絶縁膜を形成す
ると同時に、コントロールゲート同士が距離X2で隔て
られた間隙をこの側壁絶縁膜の材料と同じ材料で埋め込
む工程と、 この側壁絶縁膜に挟まれた開口から、前記フローティン
グゲート−コントロールゲート間絶縁膜とフローティン
グゲート用ポリシリコン膜をエッチングし、前記素子間
分離膜を露出させ、フローティングゲートを島状に分離
形成する工程と、 このフローティングゲートの露出した面にフローティン
グゲート−消去ゲート間絶縁膜を形成する工程と、 この側壁絶縁膜に挟まれた開口に、消去ゲート用のポリ
シリコン膜を堆積した後パターニングして消去ゲートを
形成する工程と、を有するフラッシュメモリの製造方
法。
5. A polysilicon film for a floating gate is formed on a semiconductor substrate on which a stripe-shaped inter-element isolation film and a gate insulating film are formed by two memory cells adjacent to each other in a direction orthogonal to the inter-element isolation film. Forming a floating gate-control gate insulating film on the surface of the floating gate polysilicon film; and filling a gap between the floating gates above the element isolation film. A step of forming a polysilicon film for a control gate on the surface and a step of forming an insulating film between the control gate and the erase gate on the surface, and a step of forming a polysilicon film for the control gate and the erase gate on the surface. A width X2 above the buried insulating film and a floating gate policy in a later step. Forming a photoresist having an opening having a width of X1 (where X1> X2) above a portion where a capacitor is to be etched; and using the photoresist as a mask, the control gate-erasing gate insulating film and the control. Etching the gate polysilicon film to separate the control gates; forming a sidewall insulating film on the side of the control gate on the side where the adjacent control gates are separated by a wide width X1; Filling the gap separated by X2 with the same material as that of the sidewall insulating film; and etching the floating gate-control gate insulating film and the polysilicon film for the floating gate from the opening interposed between the sidewall insulating films. Exposing the device isolation film, and Forming a floating gate in an island shape; forming a floating gate-erase gate insulating film on the exposed surface of the floating gate; and forming an erase gate Forming an erase gate by depositing a polysilicon film and then patterning the polysilicon film to form an erase gate.
【請求項6】 ストライプ状の素子間分離膜およびゲー
ト絶縁膜が形成された半導体基板上に、フローティング
ゲート用のポリシリコン膜を、前記素子間分離膜とは直
交する方向のストライプ状にパターニングする工程と、 このフローティングゲート用のポリシリコン膜の表面
に、フローティングゲート−コントロールゲート間絶縁
膜を形成する工程と、 表面にコントロールゲート用のポリシリコン膜を成膜
し、さらに表面にコントロールゲート−消去ゲート間絶
縁膜を形成する工程と、 このコントロールゲート−消去ゲート間絶縁膜の表面
に、幅X1の開口を有するフォトレジストを形成する工
程と、 このフォトレジストをマスクとして開口から、前記コン
トロールゲート−消去ゲート間絶縁膜をエッチングし、
互いに距離X1だけ隔てられたストライプ形状にパター
ニングする工程と、 このエッチング工程後に、前記コントロールゲート−消
去ゲート間絶縁膜が除去された間隙から表面に露出した
前記コントロールゲート用ポリシリコン膜の表面にエッ
チングストッパー膜を形成する工程と、 ストライプ状の前記コントロールゲート−消去ゲート間
絶縁膜の側壁に、コントロールゲート−消去ゲート間絶
縁膜とは異なる材料により側壁膜を形成し、間隙幅を距
離X2(但し、X1>X2である。)まで狭める工程
と、 ストライプ状の前記コントロールゲート−消去ゲート間
絶縁膜の間隙を、一本おきに覆うフォトレジストを形成
する工程と、 このフォトレジストで覆われていない部分の、コントロ
ールゲート−消去ゲート間絶縁膜の側壁に設けた前記側
壁膜を除去して、コントロールゲート−消去ゲート間絶
縁膜の間隙幅をX1とし、この幅X1の間隙から前記コ
ントロールゲート用ポリシリコン膜を、前記フローティ
ングゲート−コントロールゲート間絶縁膜に達するまで
エッチングする工程と、 このエッチング工程で使用したレジストを除去し、次に
幅X1の方の間隙を異なるフォトレジストで覆い、前記
の幅X2の間隙から、前記素子間分離膜に達するまで前
記コントロールゲート用ポリシリコン膜、前記フローテ
ィングゲート−コントロールゲート間絶縁膜および前記
フローティングゲート用ポリシリコン膜を順次エッチン
グする工程と、 このエッチング工程で使用したレジストを除去した後、
隣接するコントロールゲートに対して広い幅X1で隔て
られた側のコントロールゲート側壁に側壁絶縁膜を形成
すると同時に、コントロールゲート同士が距離X1で隔
てられた間隙をこの側壁絶縁膜の材料と同じ材料で埋め
込む工程と、 この側壁絶縁膜に挟まれた開口から、前記フローティン
グゲート−コントロールゲート間絶縁膜とフローティン
グゲート用ポリシリコン膜をエッチングし、前記素子間
分離膜を露出させ、フローティングゲートを島状に分離
形成する工程と、 このフローティングゲートの露出した面にフローティン
グゲート−消去ゲート間絶縁膜を形成する工程と、 この側壁絶縁膜に挟まれた開口に、消去ゲート用のポリ
シリコン膜を堆積した後パターニングして消去ゲートを
形成する工程と、を有するフラッシュメモリの製造方
法。
6. A floating gate polysilicon film is patterned on a semiconductor substrate on which a stripe-shaped inter-element separation film and a gate insulating film are formed in a stripe shape in a direction orthogonal to the inter-element separation film. Forming a floating gate-control gate insulating film on the surface of the floating gate polysilicon film, forming a control gate polysilicon film on the surface, and further forming a control gate-erasing film on the surface. Forming an inter-gate insulating film; forming a photoresist having an opening having a width of X1 on the surface of the control gate-erasing gate insulating film; Etching the inter-erasing gate insulating film,
Patterning into a stripe shape separated by a distance X1 from each other, and after the etching step, etching the surface of the control gate polysilicon film exposed from the gap from which the control gate-erase gate insulating film has been removed. Forming a stopper film; forming a sidewall film on the sidewall of the stripe-shaped insulating film between the control gate and the erasing gate using a material different from the material of the insulating film between the control gate and the erasing gate; , X1> X2), a step of forming a photoresist that covers every other stripe of the insulating film between the control gate and the erase gate, and a step of not covering the gap with the photoresist. Before providing on the side wall of the insulating film between the control gate and the erase gate The side wall film is removed, and the gap width between the control gate and the erase gate insulating film is defined as X1, and the control gate polysilicon film is transferred from the gap having the width X1 to the floating gate-control gate insulating film. Etching, removing the resist used in the etching step, covering the gap of the width X1 with a different photoresist, and removing the control gate from the gap of the width X2 until reaching the device isolation film. Sequentially etching the polysilicon film, the floating gate-control gate insulating film and the floating gate polysilicon film, and after removing the resist used in the etching process,
At the same time as forming a sidewall insulating film on the side wall of the control gate which is separated from the adjacent control gate by a wide width X1, a gap between the control gates separated by a distance X1 is made of the same material as the material of the sidewall insulating film. Burying, etching the floating gate-control gate insulating film and the floating gate polysilicon film from the opening interposed between the sidewall insulating films, exposing the element isolation film, and forming the floating gate in an island shape. Forming an insulating film between the floating gate and the erase gate on the exposed surface of the floating gate; and depositing a polysilicon film for the erase gate in the opening interposed between the sidewall insulating films. Patterning to form an erase gate. Manufacturing method.
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