JPH03263874A - 半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体記憶装置およびその製造方法Info
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- JPH03263874A JPH03263874A JP2063249A JP6324990A JPH03263874A JP H03263874 A JPH03263874 A JP H03263874A JP 2063249 A JP2063249 A JP 2063249A JP 6324990 A JP6324990 A JP 6324990A JP H03263874 A JPH03263874 A JP H03263874A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、M N OS (Metal−Nitrid
e−OxideSemiconductor )型の不
揮発性の半導体記憶装置およびその製造方法に関する。
e−OxideSemiconductor )型の不
揮発性の半導体記憶装置およびその製造方法に関する。
従来の技術
電気的書換えが可能なEEFROM (Electri
callyErasabie and Program
able ROM)の一つとして、半導体基板上に極め
て薄い酸化シリコン膜と窒化シリコン膜を成長させ、ゲ
ート絶縁膜を形成し、その上にゲート電極を形成したM
NOS構造の半導体記憶装置が知られている。
callyErasabie and Program
able ROM)の一つとして、半導体基板上に極め
て薄い酸化シリコン膜と窒化シリコン膜を成長させ、ゲ
ート絶縁膜を形成し、その上にゲート電極を形成したM
NOS構造の半導体記憶装置が知られている。
以下、その構成について第3図を参照しながら説明する
。図に示すように、P型シリコン基板21の表面から内
部にかけてソース領域22とドレイン領域23が形成さ
れ、ソース領域22とドレイン領域23にはさまれたP
型シリコン基板21のチャネル領域上に、極めて薄い酸
化シリコン膜24、窒化シリコン膜25、ポリシリコン
膜よりなるゲート電極26が順次積層され、全面に酸化
シリコン膜27を保護膜として形成した後、ソースおよ
びドレインの所定の部分にアルミニウム電極28を形成
させた構造となっている。
。図に示すように、P型シリコン基板21の表面から内
部にかけてソース領域22とドレイン領域23が形成さ
れ、ソース領域22とドレイン領域23にはさまれたP
型シリコン基板21のチャネル領域上に、極めて薄い酸
化シリコン膜24、窒化シリコン膜25、ポリシリコン
膜よりなるゲート電極26が順次積層され、全面に酸化
シリコン膜27を保護膜として形成した後、ソースおよ
びドレインの所定の部分にアルミニウム電極28を形成
させた構造となっている。
従来、上記MNOS型トランジスタの製造においては、
ポリシリコンゲート電極26の形成工程や、不純物イオ
ン注入後の熱拡散工程などにおける高い温度による熱処
理により、MNOS型トランジスタのゲート絶縁膜であ
る窒化シリコン膜も高い温度による熱処理を受ける。ゲ
ート絶縁膜である窒化シリコン膜25は、その形成時の
温度以上の高い温度にさらされると、不揮発性半導体記
憶装置の重要な特性の一つである記憶保持特性が著しく
劣化することが知られている。従来、前述のような記憶
保持特性の劣化を防止する方法の一つとして、MNO5
型トランジスタを有する半導体記憶装置を高温度の水素
雰囲気中で熱処理する方法が知られている。
ポリシリコンゲート電極26の形成工程や、不純物イオ
ン注入後の熱拡散工程などにおける高い温度による熱処
理により、MNOS型トランジスタのゲート絶縁膜であ
る窒化シリコン膜も高い温度による熱処理を受ける。ゲ
ート絶縁膜である窒化シリコン膜25は、その形成時の
温度以上の高い温度にさらされると、不揮発性半導体記
憶装置の重要な特性の一つである記憶保持特性が著しく
劣化することが知られている。従来、前述のような記憶
保持特性の劣化を防止する方法の一つとして、MNO5
型トランジスタを有する半導体記憶装置を高温度の水素
雰囲気中で熱処理する方法が知られている。
発明が解決しようとする課題
半導体基板上にMNOS型トランジスタを製造する場合
、MNOS型トランジスタの電気的制御のために、同一
半導体基板上に通常のMOS型トランジスタを製造する
が、前述のような従来の製造方法および構造によれば高
温での水素雰囲気中の熱処理を施すことで、通常のMO
S型トランジスタの酸化シリコン膜よりなるゲート絶縁
膜を劣化させたり、ゲート絶縁膜中に水素原子が進入し
、ホットエレクトロン効果を高めるなど信頼性の低下を
招くという問題を有していた。
、MNOS型トランジスタの電気的制御のために、同一
半導体基板上に通常のMOS型トランジスタを製造する
が、前述のような従来の製造方法および構造によれば高
温での水素雰囲気中の熱処理を施すことで、通常のMO
S型トランジスタの酸化シリコン膜よりなるゲート絶縁
膜を劣化させたり、ゲート絶縁膜中に水素原子が進入し
、ホットエレクトロン効果を高めるなど信頼性の低下を
招くという問題を有していた。
本発明は上記課題を解決するもので、MNOS型トラン
ジスタの記憶保持特性を向上させるとともに、MNOS
型トランジスタと同一半導体基板上に形成された通常の
M OS型トランジスタへの水素原子の拡散による信頼
性の低下を防止することのできる半導体記憶装置および
その製造方法を提供することを目的としている。
ジスタの記憶保持特性を向上させるとともに、MNOS
型トランジスタと同一半導体基板上に形成された通常の
M OS型トランジスタへの水素原子の拡散による信頼
性の低下を防止することのできる半導体記憶装置および
その製造方法を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段
本発明は上記目的を達成するために、一導電型半導体基
板の表面にソース領域、ドレイン領域。
板の表面にソース領域、ドレイン領域。
ゲート絶縁膜およびゲート電極を有するMNOS型トラ
ンジスタと、そのMNOS型トランジスタを電気的に制
御するMOS型トランジスタを設けた半導体記憶装置に
おいて、前述のMOS型トランジスタの上部のみに水素
原子の拡散による進入を阻止できる保護膜と、その保護
膜の上部を含む全面に水素原子の拡散が容易である保護
膜を有する構造にしたものである。
ンジスタと、そのMNOS型トランジスタを電気的に制
御するMOS型トランジスタを設けた半導体記憶装置に
おいて、前述のMOS型トランジスタの上部のみに水素
原子の拡散による進入を阻止できる保護膜と、その保護
膜の上部を含む全面に水素原子の拡散が容易である保護
膜を有する構造にしたものである。
作用
本発明は上記した構成により、MOS型トランジスタの
上部には、水素原子阻止用保護膜を形成しているめで、
水素処理を行っても、ゲート絶縁膜中のトラップ密度の
増加が起こらない。これはホットキャリア効果をおさえ
ることおよび長寿命化につながる。
上部には、水素原子阻止用保護膜を形成しているめで、
水素処理を行っても、ゲート絶縁膜中のトラップ密度の
増加が起こらない。これはホットキャリア効果をおさえ
ることおよび長寿命化につながる。
またMNO5型トランジスタの上部には、水素原子の拡
散が容易な保護膜のみ被覆されているので、水素処理を
行った場合、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との界面
準位が減少し、熱的励起による蓄積電荷の放出が阻止で
き、記憶保持特性の回復につながる。
散が容易な保護膜のみ被覆されているので、水素処理を
行った場合、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との界面
準位が減少し、熱的励起による蓄積電荷の放出が阻止で
き、記憶保持特性の回復につながる。
実施例
以下、本発明の一実施例について第1図を参照しながら
説明する。
説明する。
第1図(a)に示すように、P型シリコン基板1上に選
択酸化法により、厚い酸化シリコン膜2を選択的に形成
させる。本実施例では、厚い酸化シリコン膜2の膜厚を
約5000Aとした。その後、P型シリコン基板1の表
面を通常の熱酸化法により、厚さ約25OAの酸化シリ
コン膜3aを形成する。次にその酸化シリコン膜3a上
にリンをドープ(約3 X 1020cm ’) した
ポリシリコン膜4aを気相成長法により約4000A成
長させ、フォトエツチング技術により、同図(b)に示
すようにMO3型トランジスタのゲート絶縁膜3bとゲ
ート電極4bを形成する。
択酸化法により、厚い酸化シリコン膜2を選択的に形成
させる。本実施例では、厚い酸化シリコン膜2の膜厚を
約5000Aとした。その後、P型シリコン基板1の表
面を通常の熱酸化法により、厚さ約25OAの酸化シリ
コン膜3aを形成する。次にその酸化シリコン膜3a上
にリンをドープ(約3 X 1020cm ’) した
ポリシリコン膜4aを気相成長法により約4000A成
長させ、フォトエツチング技術により、同図(b)に示
すようにMO3型トランジスタのゲート絶縁膜3bとゲ
ート電極4bを形成する。
次に同図(C)に示すように、P型シリコン基板1上に
通常の熱酸化法により、ゲー[・絶縁膜3bよりも膜厚
の薄い酸化シリコン膜5aを形成する。
通常の熱酸化法により、ゲー[・絶縁膜3bよりも膜厚
の薄い酸化シリコン膜5aを形成する。
その酸化シリコン膜5aの厚さは、P型シリコン基板1
から電荷がトンネリングできる程度の厚さにする必要が
あり、本実施例では膜厚を約20A程度とした。次に薄
い酸化シリコン膜5aの上に、ジクロルシラン(S i
H2Ce 2)とアンモニア(NH3)との反応によ
る気相成長法により窒化シリコン膜6aを膜厚が約25
0A程度となるように成長させた。その後、窒化シリコ
ン膜6aの上に、リンをドープ〈約3×1020cm−
3〉シたポリシリコン膜7aを気相成長法により約40
00A成長させた後、同図(d)に示すように、フォト
エツチング技術によりMNOS型トランジスタのゲート
電極7bとゲート絶縁膜となる窒化シリコン膜6bおよ
び膜厚の薄い酸化シリコン膜5bを形成する。
から電荷がトンネリングできる程度の厚さにする必要が
あり、本実施例では膜厚を約20A程度とした。次に薄
い酸化シリコン膜5aの上に、ジクロルシラン(S i
H2Ce 2)とアンモニア(NH3)との反応によ
る気相成長法により窒化シリコン膜6aを膜厚が約25
0A程度となるように成長させた。その後、窒化シリコ
ン膜6aの上に、リンをドープ〈約3×1020cm−
3〉シたポリシリコン膜7aを気相成長法により約40
00A成長させた後、同図(d)に示すように、フォト
エツチング技術によりMNOS型トランジスタのゲート
電極7bとゲート絶縁膜となる窒化シリコン膜6bおよ
び膜厚の薄い酸化シリコン膜5bを形成する。
次にイオン注入法により、MOS型トランジスタのソー
ス領域8とドレイン領域9およびMNOS型トランジス
タのソース領域10とドレイン領域11を形成する。本
実施例では、ソース領域およびドレイン領域のリン濃度
が、2 X 10 ”0111−2となるようにした。
ス領域8とドレイン領域9およびMNOS型トランジス
タのソース領域10とドレイン領域11を形成する。本
実施例では、ソース領域およびドレイン領域のリン濃度
が、2 X 10 ”0111−2となるようにした。
次に同図(e)に示すように水素の拡散を阻止できる膜
としてジクロルシラン(S i H2Ce2>とアンモ
ニア(NH3)との反応による気相成長法により、窒化
シリコン膜12を、通常のMOS型トランジスタの上部
のみに膜厚が約1000Aとなるように選択的に形成す
る。その後、水素が容易に拡散できる膜として酸化シリ
コン膜13を膜厚が約8000Aとなるように全面に形
成する。次に水素雰囲気中で熱処理を行った。本実施例
では、900℃の温度で20分間熱処理を行った。
としてジクロルシラン(S i H2Ce2>とアンモ
ニア(NH3)との反応による気相成長法により、窒化
シリコン膜12を、通常のMOS型トランジスタの上部
のみに膜厚が約1000Aとなるように選択的に形成す
る。その後、水素が容易に拡散できる膜として酸化シリ
コン膜13を膜厚が約8000Aとなるように全面に形
成する。次に水素雰囲気中で熱処理を行った。本実施例
では、900℃の温度で20分間熱処理を行った。
その後、同図(f)に示すようにソース領域およびドレ
イン領域をフォトエツチング技術で部分的に開孔し、ア
ルミニウム電極14を形成する。
イン領域をフォトエツチング技術で部分的に開孔し、ア
ルミニウム電極14を形成する。
次に他の実施例について第2図を参照しながら説明する
。すなわち第1図(C)におけるMNOS型トランジス
タの窒化シリコン膜6aまでは前述の実施例と同しであ
り、その窒化シリコン膜6a上を900℃の水蒸気雰囲
気中で約40分間酸化して酸化シリコン膜を約30A程
度形成する。その後、リンをドープ(約3 X 102
0cm−3) したポリシリコン膜7aを約4000A
形成し、フォトエツチング技術により、第2図に示すよ
うにMNOS型トランジスタのゲート電極7b、ゲート
絶縁膜となる酸化シリコン膜15、窒化シリコン膜6b
および膜厚が薄い酸化シリコン膜5bを形成する。その
後の工程および構成は前述の実施例と同じである。ここ
で新しく設けた酸化シリコン膜15は、窒化シリコン膜
6b内に蓄積された電荷がゲート電極7bにリークする
のを防ぐ役目を果し、MNOS型トランジスタの記憶保
持特性を向上させる。本実施例では、水素原子の拡散を
阻止できる保護膜として窒化シリコン膜を用いたが、水
素原子の拡散を阻止し得る保護膜であれば窒化シリコン
膜以外の膜でもよいことはいうまでもない。
。すなわち第1図(C)におけるMNOS型トランジス
タの窒化シリコン膜6aまでは前述の実施例と同しであ
り、その窒化シリコン膜6a上を900℃の水蒸気雰囲
気中で約40分間酸化して酸化シリコン膜を約30A程
度形成する。その後、リンをドープ(約3 X 102
0cm−3) したポリシリコン膜7aを約4000A
形成し、フォトエツチング技術により、第2図に示すよ
うにMNOS型トランジスタのゲート電極7b、ゲート
絶縁膜となる酸化シリコン膜15、窒化シリコン膜6b
および膜厚が薄い酸化シリコン膜5bを形成する。その
後の工程および構成は前述の実施例と同じである。ここ
で新しく設けた酸化シリコン膜15は、窒化シリコン膜
6b内に蓄積された電荷がゲート電極7bにリークする
のを防ぐ役目を果し、MNOS型トランジスタの記憶保
持特性を向上させる。本実施例では、水素原子の拡散を
阻止できる保護膜として窒化シリコン膜を用いたが、水
素原子の拡散を阻止し得る保護膜であれば窒化シリコン
膜以外の膜でもよいことはいうまでもない。
また前述の二つの実施例では、nチャンネルSiゲート
プロセスについてのみ説明したが、pチャンネル−8i
ゲートプロセス、CMO3−8iゲートプロセスにおい
ても同様の効果が得られることはいうまでもない。
プロセスについてのみ説明したが、pチャンネル−8i
ゲートプロセス、CMO3−8iゲートプロセスにおい
ても同様の効果が得られることはいうまでもない。
発明の効果
以上の実施例から明らかなように本発明は、一導電型半
導体基板の表面にソース領域、ドレイン領域、ゲート絶
縁膜およびゲート電極を有するMNOS型トランジスタ
と、そのMNOS型トランジスタを電気的に制御するM
O3型トランジスタを設けた半導体記憶装置において、
前述のMO3型トランジスタの上部のみに水素原子の拡
散による進入を阻止できる保護膜と、その保護膜の上部
を含む全面に水素原子の拡散が容易である保護膜を有す
る構造にしたものであるから、水素処理を行っても、M
O3型トランジスタの信頼性を低下させることなく、M
NOS型半導体記憶装置の記憶保持特性の向上を同時に
でき、同一半導体基板上に、MOS型トランジスタとM
NOS型トランジスタを設けた高信頼性のある半導体記
憶装置を提供できる。
導体基板の表面にソース領域、ドレイン領域、ゲート絶
縁膜およびゲート電極を有するMNOS型トランジスタ
と、そのMNOS型トランジスタを電気的に制御するM
O3型トランジスタを設けた半導体記憶装置において、
前述のMO3型トランジスタの上部のみに水素原子の拡
散による進入を阻止できる保護膜と、その保護膜の上部
を含む全面に水素原子の拡散が容易である保護膜を有す
る構造にしたものであるから、水素処理を行っても、M
O3型トランジスタの信頼性を低下させることなく、M
NOS型半導体記憶装置の記憶保持特性の向上を同時に
でき、同一半導体基板上に、MOS型トランジスタとM
NOS型トランジスタを設けた高信頼性のある半導体記
憶装置を提供できる。
第1図(a)〜(f)は本発明の一実施例の半導体記憶
装置の製造方法を説明するための工程順断面図、第2図
は他の実施例の半導体記憶装置の断面図、第3図は従来
の半導体記憶装置におけるMNOS型トランジスタの断
面図である。 1・・・・・・P型シリコン基板(半導体基板)、5b
・・・・・・膜厚の薄い酸化シリコン膜、6b・・・・
・・窒化シリコン膜、7b・・・・・・ゲート電極、1
0・・・・・・ソース領域、11・・・・・・ドレイン
領域、12・・・・・・窒化シリコン膜(水素原子阻止
用保護膜)、13・・・・・・酸化シリコン膜(水素原
子拡散型保護膜)。
装置の製造方法を説明するための工程順断面図、第2図
は他の実施例の半導体記憶装置の断面図、第3図は従来
の半導体記憶装置におけるMNOS型トランジスタの断
面図である。 1・・・・・・P型シリコン基板(半導体基板)、5b
・・・・・・膜厚の薄い酸化シリコン膜、6b・・・・
・・窒化シリコン膜、7b・・・・・・ゲート電極、1
0・・・・・・ソース領域、11・・・・・・ドレイン
領域、12・・・・・・窒化シリコン膜(水素原子阻止
用保護膜)、13・・・・・・酸化シリコン膜(水素原
子拡散型保護膜)。
Claims (3)
- (1)一導電型半導体基板の表面にソース領域、ドレイ
ン領域、ゲート絶縁膜およびゲート電極を有するMNO
S型トランジスタと、そのMNOS型トランジスタを電
気的に制御するMOS型トランジスタを設けた半導体記
憶装置において、前記MOS型トランジスタの上部のみ
に水素原子の拡散による進入を阻止できる保護膜と、そ
の保護膜の上部を含む全面に水素原子の拡散が容易であ
る保護膜を有する半導体記憶装置。 - (2)MNOS型トランジスタのゲート絶縁膜が酸化シ
リコン膜、窒化シリコン膜および酸化シリコン膜の3層
構造である請求項1記載の半導体記憶装置。 - (3)一導電型半導体基板の表面にMNOS型トランジ
スタとそのMNOS型トランジスタを電気的に制御する
MOS型トランジスタのソース領域、ドレイン領域、ゲ
ート絶縁膜およびゲート電極を形成する工程と、前記M
OS型トランジスタの上部のみに水素原子の拡散による
進入を阻止できる保護膜を形成する工程と、その保護膜
の上部を含む全面に水素原子の拡散が容易である保護膜
を形成する工程と、前記一導電型半導体基板の表面を水
素雰囲気中で熱処理する工程とを有する半導体記憶装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2063249A JPH03263874A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2063249A JPH03263874A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03263874A true JPH03263874A (ja) | 1991-11-25 |
Family
ID=13223787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2063249A Pending JPH03263874A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03263874A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001093979A (ja) * | 1999-09-27 | 2001-04-06 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
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- 1990-03-14 JP JP2063249A patent/JPH03263874A/ja active Pending
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