JP4475283B2 - Method for manufacturing nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
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Description
本発明は、不揮発性半導体記憶装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing method of the nonvolatile semiconductor memory device.
EEPROM等の不揮発性半導体記憶装置の構造として、従来、特許文献1等に示されるように、制御ゲートが拡散層により構成され、浮遊ゲートのみがPolySiにより構成された1層ゲート電極構造(1層PolySi構造)がある。
Conventionally, as a structure of a nonvolatile semiconductor memory device such as an EEPROM, as shown in
このようなEEPROMは、浮遊ゲートが形成されているセンストランジスタと、選択トランジスタとを備えている。センストランジスタは、制御ゲートとして動作するBN層(埋め込みN型層)と浮遊ゲートとが容量結合している領域と、浮遊ゲートと制御ゲートと異なるBN層との間に膜厚が薄いトンネル膜が形成されているトンネル領域とを有して構成されている。 Such an EEPROM includes a sense transistor having a floating gate and a selection transistor. A sense transistor has a thin tunnel film between a region where a BN layer (buried N-type layer) operating as a control gate and a floating gate are capacitively coupled, and a BN layer different from the floating gate and the control gate. And a tunnel region that is formed.
一方、選択トランジスタは、半導体基板の表層に形成されたソース、ドレインと、半導体基板上にてゲート絶縁膜を介して形成され、PolySiからなるゲート電極とを有して構成されている。 On the other hand, the selection transistor includes a source and a drain formed on the surface layer of a semiconductor substrate, and a gate electrode formed on the semiconductor substrate via a gate insulating film and made of PolySi.
そして、センストランジスタ及び選択トランジスタ上には、酸化膜あるいはBPSG膜により構成された層間絶縁膜が形成されている。 An interlayer insulating film composed of an oxide film or a BPSG film is formed on the sense transistor and the select transistor.
このようなEEPROMの書き込み、及び消去はトンネル領域において、トンネル膜を介した浮遊ゲートへの電子の注入及び浮遊ゲートからの電子の引き抜きにより行われる。また、読み出しは、選択トランジスタをオン状態としたときのセンストランジスタのオン、オフにより、”1”、”0”を検出する。
上記した1層polySi構造のEEPROMでは、書き込み後、又は、消去後において、浮遊ゲートは、電気的に中性でなく、+又は−に帯電している。このとき、この層間絶縁膜中のOH−、又はH+イオンが浮遊ゲートに移動し、浮遊ゲート中の電荷がOH−、又はH+イオンと中和してしまう。この結果、浮遊ゲート中の実効電荷が低下するため、しきい値電圧Vtが変動し、いわゆる電荷保持寿命が低下するという問題がある。 In the above-described EEPROM having a single-layer polySi structure, the floating gate is not electrically neutral but charged to + or − after writing or erasing. At this time, OH − or H + ions in the interlayer insulating film move to the floating gate, and charges in the floating gate are neutralized with OH − or H + ions. As a result, since the effective charge in the floating gate is lowered, there is a problem that the threshold voltage Vt fluctuates and the so-called charge retention life is lowered.
これに対して、電荷保持寿命の低下を抑制する方法として、OH−、又はH+イオンが通過できない膜にて、浮遊ゲートを覆うことが考えられる。しかしながら、電荷保持寿命の低下をより抑制することが求められる。 On the other hand, as a method for suppressing the decrease in the charge retention life, it is conceivable to cover the floating gate with a film through which OH − or H + ions cannot pass. However, further suppression of the decrease in the charge retention life is required.
また、読み出し時は、浮遊ゲート中の電子がトンネル膜を介して、トンネル膜の下側のBN層に電荷が抜けるのを抑制するため、ドレインに印加される電圧は、約1V程度の電圧しか印加されない。このため、このような低い電圧でも十分な電流が流れるように、電流駆動能力が高い選択トランジスタが要求される。これに対して、選択トランジスタの電流駆動能力を向上させる方法として、高誘電率の膜にて、ゲート絶縁膜を構成することが考えられる。 At the time of reading, the voltage applied to the drain is only about 1 V in order to suppress the electrons in the floating gate from being discharged through the tunnel film to the BN layer below the tunnel film. Not applied. Therefore, a selection transistor having a high current driving capability is required so that a sufficient current flows even at such a low voltage. On the other hand, as a method for improving the current driving capability of the selection transistor, it is conceivable to form the gate insulating film with a high dielectric constant film.
センストランジスタと選択トランジスタとは、異なる性能が要求されるため、通常、別々の工程にて形成される。したがって、前者の電荷保持寿命の低下を抑制する方法として、OH−、又はH+イオンが通過できない膜にて、浮遊ゲートを覆い、また、選択トランジスタの電流駆動能力を向上させる方法として、高誘電率の膜にて構成されたゲート絶縁膜を形成しようとしたとき、これらのOH−、又はH+イオンが通過できない膜と高誘電率の膜の形成工程は、別々の工程になることが考えられる。しかし、製造コストの削減のためには、工程数は少ないことが望ましい。 Since the sense transistor and the select transistor require different performances, they are usually formed in separate steps. Therefore, as a method for suppressing the decrease in the charge retention life of the former, as a method for covering the floating gate with a film through which OH − or H + ions cannot pass and for improving the current driving capability of the selection transistor, a high dielectric When forming a gate insulating film composed of a film having a high refractive index, the formation process of the film through which these OH − or H + ions cannot pass and the film having a high dielectric constant are considered to be separate processes. It is done. However, in order to reduce manufacturing costs, it is desirable that the number of processes be small.
ところで、PolySiより構成された浮遊ゲートとゲート電極は、不純物として例えばリンが注入されている。センストランジスタにおいて、浮遊ゲートのリン濃度が高い場合、PolySiの粒界にリンが析出する。このリンの析出がPolySiのうち、トンネル膜に接する面にて発生すると、トンネル膜のうち、リンが析出している部分は、膜厚が薄くなってしまう。トンネル電流は主にこの極小的に薄くなった部分に流れるようになることから、この極小的に薄くなった部分は、他の部分に比べて劣化しやすい。 By the way, the floating gate and the gate electrode made of PolySi are implanted with, for example, phosphorus as an impurity. In the sense transistor, when the phosphorus concentration of the floating gate is high, phosphorus precipitates at the grain boundary of PolySi. If the precipitation of phosphorus occurs on the surface of PolySi in contact with the tunnel film, the portion of the tunnel film where phosphorus is precipitated becomes thin. Since the tunnel current mainly flows through the minimally thinned portion, the minimally thinned portion is more likely to deteriorate than the other portions.
このように、トンネル膜は析出したリンにより損傷を与えられてしまう。したがって、破壊に至るまでの書き換え回数を向上させるためには、このリン濃度を低くする必要がある。一方、選択トランジスタは、浮遊ゲートよりも高い電圧が印加され、ドレインに印加された電圧がトンネル膜下のBN層へ伝達されるように機能する必要がある。 Thus, the tunnel film is damaged by the deposited phosphorus. Therefore, in order to improve the number of times of rewriting until destruction, it is necessary to reduce the phosphorus concentration. On the other hand, the selection transistor needs to function so that a voltage higher than that of the floating gate is applied and the voltage applied to the drain is transmitted to the BN layer below the tunnel film.
上記した構造の製造方法において、従来では、特許文献1等に示されるように、浮遊ゲートと、選択トランジスタのゲート電極とを同時に形成していた。このため、浮遊ゲート中のリン濃度を書き換え回数向上のために最適化すると、選択トランジスタのゲート電極中のリン濃度も同じ濃度となり、この濃度では、高電圧が印加されたとき、ゲート電極中にて、電荷の偏りが発生してしまう。その結果、ゲート酸化膜に印加される電圧が低下してしまうことから、回路動作速度が低下する。このため、書き換え時間や、読み出し時間が長くなってしまう。
In the manufacturing method having the above-described structure, conventionally, as disclosed in
本発明は上記点に鑑みて、書き換え回数の向上と回路動作の速度の向上とを同時に満たすことができる不揮発性半導体記憶装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention is made in view of the above disadvantages, and purpose thereof is to provide a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device which can satisfy the improvement of the rate of increase and the circuit operation of the rewrite frequency simultaneously.
上記目的を達成するため、本発明では、浮遊ゲート(4)を形成する工程とゲート電極(9)を形成する工程とを別々に行い、浮遊ゲート(4)を形成する工程では、少なくともトンネル膜(7)に接する領域の不純物濃度がゲート電極(9)よりも低くなるように浮遊ゲート(4)を形成することを特徴としている。 In order to achieve the above object, in the present invention, the step of forming the floating gate (4) and the step of forming the gate electrode (9) are performed separately, and at least the tunnel film is formed in the step of forming the floating gate (4). the impurity concentration of the region in contact with the (7) is a feature to form a floating gate (4) to be lower than the gate electrode (9).
ここで、浮遊ゲートと選択トランジスタのゲート電極とを同時に形成する場合では、浮遊ゲートからの不純物の析出を抑えることができる不純物濃度であって、かつ、ゲート電極が空乏化しない不純物濃度にて、浮遊ゲートと、ゲート電極とを形成しなければならなかった。 Here, in the case where the floating gate and the gate electrode of the selection transistor are formed at the same time, at an impurity concentration that can suppress the precipitation of impurities from the floating gate and at which the gate electrode is not depleted, A floating gate and a gate electrode had to be formed.
これに対して、本発明によれば、浮遊ゲートと選択トランジスタとを別々に形成することから、浮遊ゲートのうち、トンネル膜に接する領域の不純物濃度をゲート電極よりも低くなるように形成することができる。 On the other hand, according to the present invention, since the floating gate and the selection transistor are formed separately, the impurity concentration of the region in contact with the tunnel film in the floating gate is formed to be lower than that of the gate electrode. Can do.
これにより、電流能力が高くなるように、ゲート電極中の不純物濃度を高く設定し、かつ、浮遊ゲートから不純物が析出することによるトンネル膜への損傷を抑制するために、浮遊ゲートの不純物濃度を低く設定することができる。このため、書き換え回数の向上と回路動作の速度の向上とを同時に満たすように不揮発性半導体記憶装置を製造することができる。 Accordingly, the impurity concentration of the floating gate is set to be high so that the current capability is increased, and in order to suppress damage to the tunnel film due to precipitation of impurities from the floating gate. Can be set low. Therefore, the nonvolatile semiconductor memory device can be manufactured so as to satisfy both the improvement of the number of rewrites and the improvement of the circuit operation speed.
なお、特許請求の範囲及びこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1に本発明を適用した第1実施形態におけるEEPROMを示す。このEEPROMは、P−型Si基板1に形成されたセンストランジスタと選択トランジスタとを備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an EEPROM according to a first embodiment to which the present invention is applied. The EEPROM includes a sense transistor and a selection transistor formed on a P −
センストランジスタは、P−型Si基板1の表層に形成され、BN層(埋め込みN型層)により構成された制御ゲート2と、制御ゲート2の上に形成された絶縁膜3と、絶縁膜3上に形成され、PolySiで構成された浮遊ゲート4とを有している。浮遊ゲート4は、外部と電気的に絶縁されている。本実施形態では、このように浮遊ゲート4のみがPolySiにて構成された1層PolySi構造となっている。
The sense transistor is formed on the surface layer of the P − -
また、制御ゲート2とLOCOS酸化膜5で分離されて、BN層6が形成されている。このBN層6の表面上には、絶縁膜3が形成されており、その1部は他の領域と比較して、膜厚が薄くなっている。この膜厚が薄い部分は、いわゆるトンネル膜7であり、膜厚は例えば約7〜11nmとされ、シリコン酸化膜あるいはシリコン酸窒化膜(シリコンオキシナイトライド膜)より構成されている。なお、これらの膜を以下では、それぞれ単に酸化膜、酸窒化膜と呼ぶ。
The
トンネル膜7の上には浮遊ゲート4が配置されており、浮遊ゲート4は、少なくともトンネル膜7に接する部分における濃度が例えば1.5×1020cm−3以下の濃度となっている。
The
また、浮遊ゲート4の表面上には、浮遊ゲート4と直に接し、浮遊ゲート4を覆って、酸化膜よりも耐湿性が高い絶縁膜8aが形成されている。この高耐湿性の絶縁膜8aは酸化膜よりも密度が高く、H+、OH−等のイオン透過性が低い膜である。この絶縁膜8aの膜厚は、例えば15〜80nmである。
On the surface of the
一方、選択トランジスタでは、P−型Si基板1の表面上に、センストランジスタに形成されている絶縁膜8aと同一の膜質にて構成されたゲート絶縁膜8bが形成されている。このゲート絶縁膜8bは、酸化膜よりも高い誘電率を有している。この酸化膜よりも耐湿性が高く、高誘電率である絶縁膜として、例えば窒化膜(シリコン窒化膜)、酸窒化膜等が用いられている。ゲート絶縁膜8bの膜厚も、絶縁膜8aと同一であり、例えば15〜80nmである。
On the other hand, in the selection transistor, a
また、ゲート絶縁膜8b上には、ゲート電極9が形成されている。ゲート電極9は、導電型不純物としてP(リン)が注入され、このリン濃度が高濃度とされたPolySiから構成されている。リン濃度は例えば、1.5×1020cm−3以上となっている。
A
また、P−型Si基板1の表層のうち、ゲート電極9の両側にN+型ソース領域10、N+型ドレイン領域11が形成されている。ソース領域10はセンストランジスタのBN層6と電気的に接続されている。
Further, an N +
このような構造のEEPROMの書き換え及び読み出しは、一般的な1層PolySi構造のものと同じように行われる。 The EEPROM having such a structure is rewritten and read out in the same manner as in a general single-layer PolySi structure.
本実施形態では、センストランジスタにて、浮遊ゲート4と直に接して、浮遊ゲート4を、酸化膜よりも耐湿性の高い絶縁膜8aにて覆っている。絶縁膜8aは耐湿性が高いことから、浮遊ゲート4の外部に存在するH+、OH−イオンを浮遊ゲート4から遮蔽する効果を有している。このことから、H+、OH−イオンが、書き込み、又は消去後の中性状態を越えている浮遊ゲート4に到達するのを抑制することができる。
In this embodiment, the sense transistor directly contacts the floating
また、選択トランジスタにおけるゲート絶縁膜8bは、同一の膜厚のとき、通常使用される酸化膜よりも誘電率が高く、本実施形態では、ゲート絶縁膜8bの膜厚は通常使用される酸化膜と同一の膜厚とされている。このため、選択トランジスタの電流駆動能力を向上させることができる。これにより、回路動作を速くすることができるので、高速でメモリの読み出しが可能となる。
In addition, when the
また、本実施形態では、センストランジスタの浮遊ゲート4のうち、トンネル膜7と接する部分と、選択トランジスタのゲート電極9とは、異なるリン濃度となっている。そして、浮遊ゲート4のトンネル膜7と接する部分は、1.5×1020cm−3以下と低濃度であることから、PolySiの粒界からのリンの析出を抑制することができる。なお、このことは本発明者らの実験より確認している。
In this embodiment, the portion of the floating
このため、析出したリンによるトンネル膜の損傷を抑制することができる。この結果、破壊に至るまでの書き換え回数を増加させることができる。 For this reason, damage to the tunnel film due to the deposited phosphorus can be suppressed. As a result, the number of rewrites up to destruction can be increased.
一方選択トランジスタのゲート電極9のリン濃度は、浮遊ゲート4のトンネル膜7と接する部分よりも高くなっている。これにより、ゲート電極9と浮遊ゲート4のリン濃度が同一で、書き換え回数向上のために最適化された濃度とされたときと比較して、ゲート電極9に電圧が印加されたとき、ゲート電極9の空乏化によって、ゲート酸化膜への印加された電圧が低下するのを抑制することができる。
On the other hand, the phosphorus concentration of the
図2にこの不揮発性半導体記憶装置の製造方法を示す。 FIG. 2 shows a method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device.
図2(a)に示す工程では、まず、P−型Si基板1上にフィールド絶縁膜としてのLOCOS酸化膜5を形成する。その後、センストランジスタの形成予定領域にて、選択的にイオン注入することで、制御ゲート2としてのBN層と、BN層6とを形成する。
In the step shown in FIG. 2A, first, a
次に、制御ゲート2、BN層6上に例えば酸化膜等の絶縁膜3を形成する。続いて、絶縁膜3の一部をエッチングすることで、トンネル膜7を形成する。そして、センストランジスタの形成予定領域にて、P−型Si基板1の表面上に導電型不純物としてリンが注入されたPolySi膜を成膜し、浮遊ゲート4を形成する。
Next, an insulating
このとき、浮遊ゲート4のうち、トンネル膜7に接する部分のリン濃度が1.5×1020cm−3以下となるように、全体の不純物濃度を1.5×1020cm−3以下として浮遊ゲート4を形成する。なお、不純物濃度の下限は、浮遊ゲート4に制御ゲート2を介して電圧が印加されたとき、空乏化しない程度の濃度とする。
At this time, the total impurity concentration is set to 1.5 × 10 20 cm −3 or less so that the phosphorus concentration of the floating
図2(b)に示す工程では、酸化膜よりも耐湿性が高く、且つ酸化膜よりも高誘電率である絶縁膜8を浮遊ゲート4の表面上から、選択トランジスタの形成予定領域におけるP−型Si基板1の表面上に至って形成する。このとき、具体的には、CVD法により、窒化膜又は酸窒化膜を形成する。これにより、センストランジスタの絶縁膜8aと、選択トランジスタのゲート絶縁膜8bとを同時に形成する。
In the step shown in FIG. 2 (b), higher humidity resistance than oxide film, and an insulating
図2(c)に示す工程では、選択トランジスタの形成予定領域にて、ゲート絶縁膜8b上に導電型不純物として、リンが注入されたPolySi膜を成膜し、ゲート電極9を形成する。このとき、リン濃度が1.5×1020cm−3以上とする。
In the step shown in FIG. 2C, a PolySi film in which phosphorus is implanted as a conductive impurity is formed on the
続いて、選択トランジスタの形成予定領域にて、P−型Si基板1の表層部のうち、ゲート電極9の両側にソース領域10、ドレイン領域11を形成する。これにより、図1に示されるEEPROMが形成される。
Subsequently, the
本実施形態では、図2(b)に示す工程にて、センストランジスタの絶縁膜8aと、選択トランジスタのゲート絶縁膜8bとを同時に形成している。これにより、絶縁膜8aとゲート絶縁膜8bとを別々に形成するときと比較して、製造工程を削減することができる。
In the present embodiment, the sense
また、従来では、センストランジスタの浮遊ゲート4と、選択トランジスタのゲート電極9とを同時に形成していた。このため、浮遊ゲート4では、リンが析出しないリン濃度にて形成する必要があり、ゲート電極9では、電圧印加時にゲート電極9が空乏化しないリン濃度にて形成する必要があり、従来では、両方を満たすように形成する必要があった。
Conventionally, the floating
これに対して、本実施形態では、図2(a)、(c)に示す工程にて、センストランジスタの浮遊ゲート4と、選択トランジスタのゲート電極9とを別々の工程にて形成している。これにより、それぞれ最適なリン濃度で、浮遊ゲート4とゲート電極9とを形成することができる。
On the other hand, in this embodiment, the floating
なお、本実施形態では、PolySiの粒界からリンが析出しないように、浮遊ゲート4の全体のリン濃度を低くして形成していたが、浮遊ゲート4のうち、トンネル膜7に接する部分の濃度のみ、低くして浮遊ゲート4を形成することもできる。
In the present embodiment, the entire phosphorus concentration of the floating
この方法としては、例えば、PolySiを成膜した後、リンをイオン注入する際に、トンネル膜7の上側に位置する領域をマスクして、リンをイオン注入する。これにより、浮遊ゲート4のうち、トンネル膜7の上側に位置する部分の濃度のみをリンが析出しない低濃度とすることができる。
As this method, for example, after depositing PolySi, phosphorus is ion-implanted while masking the region located above the
また、他の方法として、LOCOS酸化膜5の代わりにSTI(Shallow Trench Isolation)を形成する。そして、P−型Si基板1上に絶縁膜3及びトンネル膜7を形成した後、浮遊ゲートを形成する。このとき、全体がリンの析出がない濃度にて、浮遊ゲートを形成する。その後、絶縁膜3とトンネル膜7の表面高さの差異を利用して、浮遊ゲートを研磨する。すなわち、絶縁膜3の表面まで、研磨することで、トンネル膜7の上に低濃度とされたPolySiを残す。続いて、再度、トンネル膜7上のPolySiよりもリンが高濃度とされたPolySiを成膜する。これにより、トンネル膜7に接する部分のみ、低濃度とされた浮遊ゲート4を形成することができる。
As another method, STI (Shallow Trench Isolation) is formed instead of the
なお、センストランジスタにおいて、中性状態でない浮遊ゲート4にH+、OH−等のイオンが移動し、中和されるのを抑制するために、絶縁膜8aは浮遊ゲート4の表面上に直に接して形成されるのが好ましいが、浮遊ゲート4の中の電荷が中和されない程度であれば、浮遊ゲート4と絶縁膜8aとが直に接しておらず、これらの間に他の層が形成された構造とすることもできる。
In the sense transistor, the insulating
(第2実施形態)
図3に第2実施形態におけるEEPROMの断面図を示す。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the EEPROM according to the second embodiment.
第1実施形態でのEEPROMの構造と異なるところは、センストランジスタにおける浮遊ゲート4と絶縁膜8aとの間、及び選択トランジスタにおけるP−型Si基板1とゲート絶縁膜8bとの間に、PolySi及びSi基板1を反応させて形成した窒化膜21を有しているところである。なお、その他の構造は、第1実施形態と同じであり、同一部分には同一の符号を付しているので、説明を省略する。
The difference from the structure of the EEPROM in the first embodiment is that there is a difference between PolySi and the floating
このEEPROMは、図2(a)〜(c)に示される工程において、図2(b)に示す絶縁膜8を形成する工程の前に、例えば、アンモニアガス等の窒素雰囲気下で、1000〜1200℃の熱処理を行う。このようにして、センストランジスタにて、PolySiを反応させて窒化膜21を形成する。また、同時に選択トランジスタにて、Si基板1を反応させて窒化膜21を形成する。
In the EEPROM shown in FIGS. 2A to 2C, before the step of forming the insulating
その後、窒化膜21上に絶縁膜8を形成し、以下、図2(c)の工程を行う。これにより、図3に示されるEEPROMが形成される。
Thereafter, the insulating
本実施形態の製造方法は、浮遊ゲート4と絶縁膜8aとの界面特性、及びゲート絶縁膜8bとSi基板1との界面特性を改善するための方法である。このように、窒化膜21を反応させて形成することで、センストランジスタにおいて、浮遊ゲート4と絶縁膜8aとの密着性を向上させることができる。また、選択トランジスタにおいて、ゲート絶縁膜8bとP−型Si基板1との間の界面準位を少なくすることができる。
The manufacturing method of the present embodiment is a method for improving the interface characteristics between the floating
なお、窒化膜21の代わりに、酸窒化膜を形成することもでき、窒化膜21を形成したときと同様の効果を有する。なお、酸窒化膜を形成するときでは、例えば、NO、N2O又はN2+O2等の酸窒化雰囲気下で、窒化膜21の形成と同様の熱処理温度にて、熱処理することで、酸窒化膜を形成する。
Note that an oxynitride film can be formed in place of the
(第3実施形態)
図4に第3実施形態における不揮発性半導体記憶装置の断面図を示す。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a sectional view of the nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment.
本実施形態のEEPROMは、第1実施形態でのEEPROMの構造に対して、センストランジスタにて、絶縁膜8aの表面上で、浮遊ゲート4を覆って、浮遊ゲート4の電位を遮蔽するための導電性膜22が形成されている。
The EEPROM of the present embodiment is different from the EEPROM structure of the first embodiment in that the sense transistor covers the floating
この導電性膜22は、PolySiより構成されており、例えば、Al配線を介してP−型Si基板1と電気的に接続されている。すなわち、導電性膜22の電位がP−型Si基板1に固定されている。通常、P−型Si基板1は、接地電位とされる。浮遊ゲート4が接地電位とされた導電性膜22にて覆っていることから、電子の注入又は引き抜きが行われることで浮遊ゲート4の電位が変動しても、浮遊ゲート4の周囲と浮遊ゲート4の間における電位差の変動を抑制することができる。
The
したがって、書き込みや消去後にて、浮遊ゲート4が電気的に中性でない状態であっても、浮遊ゲート4の外部に存在するH+、OH−イオンやその他の可動イオンが浮遊ゲート4に移動するのを抑制することができる。このことから、第1実施形態と比較して、H+、OH−イオンや可動イオンに対する耐性を高めることができ、電荷保持特性をより改善することができる。
Therefore, even after writing or erasing, even if the floating
なお、導電性膜22の電位を接地電位に限らず、+あるいは−の電位とすることもできる。これにより、浮遊ゲート4の外部に存在する特定のイオンを導電性膜22に引きつけて、浮遊ゲート4に移動するのを抑制することができる。
Note that the potential of the
このような構造のEEPROMは、図2(a)〜(c)の製造工程において、図2(c)での選択トランジスタのゲート電極9の形成と同時に、センストランジスタにて、絶縁膜8a上にPolySi膜を形成する。その後、このPolySi膜と例えばP−型Si基板1とを電気的に接続させる。このようにして、浮遊ゲート4の電位を遮蔽するための導電性膜22を形成する。これにより、図4に示されるEEPROMが形成される。
The EEPROM having such a structure is formed on the insulating
(他の実施形態)
なお、上記した各実施形態では、絶縁膜8aとゲート絶縁膜8bとを同時に形成すること、また、浮遊ゲート4とゲート電極9とを別々に形成することで、それぞれを適切な不純物濃度とすることの両方を行っている場合を例として説明したが、それぞれを単独で行うこともできる。
(Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, the insulating
すなわち、絶縁膜8aとゲート絶縁膜8bとを同時に形成する方のみを行うこともできる。また、浮遊ゲート4とゲート電極9とを別々に形成することで、それぞれを適切な不純物濃度とする方のみを行うこともできる。
That is, only the method of forming the insulating
また、EEPROMに限らず、電気的に書き込み紫外線照射して消去を行うEPROMにも適用することができる。 Further, the present invention can be applied not only to an EEPROM but also to an EPROM that performs erasing by electrically writing ultraviolet rays.
1…P−型Si基板、2…制御ゲート、3、8…絶縁膜、4…浮遊ゲート、
5…LOCOS酸化膜、6…BN層、7…トンネル膜、
8b…ゲート絶縁膜、9…ゲート電極、10…ソース領域、
11…ドレイン領域、21…窒化膜、22…電位遮蔽膜。
DESCRIPTION OF
5 ... LOCOS oxide film, 6 ... BN layer, 7 ... tunnel film,
8b ... gate insulating film, 9 ... gate electrode, 10 ... source region,
11 ... drain region, 21 ... nitride film, 22 ... potential shielding film.
Claims (1)
半導体基板(1)のうち、前記センストランジスタの形成予定領域上に、前記トンネル膜(7)を介して、導電型不純物を含むPolySiにより構成された前記浮遊ゲート(4)を形成する工程と、
前記半導体基板(1)のうち、前記選択トランジスタの形成予定領域上にゲート絶縁膜(8b)を形成した後、前記ゲート絶縁膜(8b)上に、導電型不純物を含むPolySiにより構成されたゲート電極(9)を形成する工程とを有し、
前記浮遊ゲート(4)を形成する工程と前記ゲート電極(9)を形成する工程とを別々に行うことで、前記浮遊ゲート(4)を形成する工程では、少なくとも前記トンネル膜(7)に接する領域の不純物濃度が前記ゲート電極(9)よりも低くなるように前記浮遊ゲート(4)を形成することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 A sense transistor having a one-layer gate electrode structure in which a control gate is constituted by an impurity diffusion layer in a semiconductor substrate, a floating gate is constituted by a conductive film on the semiconductor substrate, and a tunnel film is formed in contact with the floating gate; In a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device comprising a selection transistor,
Forming the floating gate (4) made of PolySi containing a conductive impurity on the formation region of the sense transistor in the semiconductor substrate (1) via the tunnel film (7);
After forming a gate insulating film (8b) on the formation region of the selection transistor in the semiconductor substrate (1), a gate made of PolySi containing a conductive impurity on the gate insulating film (8b). Forming an electrode (9),
By separately performing the step of forming the floating gate (4) and the step of forming the gate electrode (9), the step of forming the floating gate (4) is in contact with at least the tunnel film (7). A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, wherein the floating gate (4) is formed so that the impurity concentration of the region is lower than that of the gate electrode (9).
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