JPH03273684A - Semiconductor storage device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor storage device and manufacture thereof

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JPH03273684A
JPH03273684A JP7378190A JP7378190A JPH03273684A JP H03273684 A JPH03273684 A JP H03273684A JP 7378190 A JP7378190 A JP 7378190A JP 7378190 A JP7378190 A JP 7378190A JP H03273684 A JPH03273684 A JP H03273684A
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JP
Japan
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insulating film
gate electrode
floating gate
tunneling
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP7378190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Onishi
秀明 大西
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP7378190A priority Critical patent/JPH03273684A/en
Publication of JPH03273684A publication Critical patent/JPH03273684A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a semiconductor storage device for allowing a sufficient number of repetition times for rewriting to be achieved easily by allowing a film thickness of a peripheral part which is in contact with a first floating gate electrode of a tunneling insulating film to be thicker. CONSTITUTION:Film thickness of a tunneling insulating film 4 is oxidized to be 100Angstrom on a drain region. Further, a polysilicon film where phosphor is doped on the thin tunneling insulating film 4 is formed and then a first floating gate electrode 5 consisting of a polysilicon film is formed. Then, an insulating film 6 consisting of silicon oxide, etc., is formed to be approximately 200Angstrom on a first floating gate electrode 5 which consists of the polysilicon film. In this thermal oxidation process, oxidation proceeds in a peripheral boundary part of the first floating gate electrode 5 which is adjacent to the tunneling insulating film 4, thus allowing film thickness at a peripheral part of a region below the first floating gate electrode 5 which induces tunneling of the tunneling insulating film 4 to be essentially thick.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、フローティングゲート型の電界効果トランジ
スタからなる半導体記憶装置およびその製造方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device comprising a floating gate field effect transistor and a method for manufacturing the same.

従来の技術 電気的書き込み消去が可能なEEPROM(Elect
rically Erasable and Prog
ramableROM)の1つとして、トンネル電流に
より書き込み消去を行なうフローティングゲート型の半
導体記憶装置がよく知られている。このフローティング
ゲート型の半導体記憶装置は、拡散層上の薄い絶縁膜中
を流れるトンネル電流を用いて、絶縁膜上のフローティ
ングゲート電極に電荷を蓄積させ、トランジスタのしき
い値電圧を変化させて情報を記憶することを原理とする
ものである。以下、その構成について第2図を参照しな
がら説明する。
Conventional technologyEEPROM (elect) which can be electrically written and erased
Rally Erasable and Prog
A floating gate type semiconductor memory device that performs writing and erasing using a tunnel current is well known as one type of RAMable ROM. This floating gate type semiconductor memory device uses a tunnel current flowing through a thin insulating film on a diffusion layer to accumulate charge in a floating gate electrode on the insulating film, changing the threshold voltage of the transistor and transmitting information. The principle is to memorize. The configuration will be explained below with reference to FIG. 2.

図に示すように、P型シリコン基板11の中にN型の不
純物を含んだソース領域12とドレイン領域13が形成
され、前記ソース領域12とドレイン領域13にまたが
って比較的厚い酸化シリコン膜等からなる絶縁膜14が
形成されるとともに、前記絶縁膜14の一部分のみを開
孔し、この開孔部にトンネリング媒体となりつる酸化シ
リコン膜等からなる薄いトンネリング絶縁膜15が形成
され、トンネリング絶縁膜15および絶縁膜14の上に
ポリシリコン膜等よりなるフローティングゲート電極1
6、酸化シリコン膜等からなる絶縁膜17、ポシリコン
膜等よりなるコントロールゲート電極18が順次積層さ
れた構造となっている。また、図に示すようなフローテ
ィングゲート型半導体記憶装置では、通常15〜20V
程度の電圧で書き込み、消去を行えるようにトンネリン
グ媒体となる薄いトンネリング絶縁膜15の膜厚は10
0A程度と非常に薄くする必要がある。
As shown in the figure, a source region 12 and a drain region 13 containing N-type impurities are formed in a P-type silicon substrate 11, and a relatively thick silicon oxide film, etc. is formed across the source region 12 and drain region 13. An insulating film 14 is formed, and a hole is formed in only a portion of the insulating film 14, and a thin tunneling insulating film 15 made of a silicon oxide film or the like that serves as a tunneling medium is formed in the opening. 15 and an insulating film 14, a floating gate electrode 1 made of a polysilicon film or the like is provided.
6. It has a structure in which an insulating film 17 made of a silicon oxide film or the like and a control gate electrode 18 made of a polysilicon film or the like are sequentially laminated. In addition, in a floating gate type semiconductor memory device as shown in the figure, normally 15 to 20 V is applied.
The thickness of the thin tunneling insulating film 15, which serves as a tunneling medium, is 10 mm so that writing and erasing can be performed with a voltage of approximately
It needs to be very thin, about 0A.

従来、上述のようなフローティングゲート型の半導体記
憶装置を製造する場合、トンネリング媒体となる薄いト
ンネリング絶縁膜15を形成するのに、ドレイン領域1
3上に比較的厚い絶縁膜14を形成し、その絶縁膜14
の一部分を公知のフォトエツチング技術によりドレイン
領域13に達するように開孔し、その後、その開孔部に
公知の熱酸化法により厚さ100A程度の酸化シリコン
膜等からなる薄いトンネリング絶縁膜15を形成する。
Conventionally, when manufacturing a floating gate type semiconductor memory device as described above, the drain region 1 is
3, a relatively thick insulating film 14 is formed on the insulating film 14.
A hole is formed in a portion of the hole to reach the drain region 13 using a known photo-etching technique, and then a thin tunneling insulating film 15 made of a silicon oxide film or the like having a thickness of about 100 A is formed in the hole by a known thermal oxidation method. Form.

次いでトンネリング領域となる薄いトンネリング絶縁膜
15上にポリシリコン膜よりなるブローティングゲート
電極16を形成し、酸化処理を施した後、ポリシリコン
膜等でコントロールゲート電極18を形成していた。
Next, a bloating gate electrode 16 made of a polysilicon film is formed on the thin tunneling insulating film 15 serving as a tunneling region, and after an oxidation treatment is performed, a control gate electrode 18 is formed of a polysilicon film or the like.

発明が解決しようとする課題 このような従来の半導体記憶装置では、比較的厚い絶縁
膜14にフォトエツチング技術で開孔して設けた開孔部
の断面形状は、かなり垂直に近い状態となり、100A
程度の非常に薄いトンネリング絶縁膜15を形成すると
、開孔部のシリコン基板11に接した周辺部の膜厚が薄
くなったり、また酸化時に周辺部に歪やトラップが発生
しやすくなるため、繰り返し書換えを行なうと非常に破
壊しやすくなり、信頼性の確保が非常に難しいといった
課題を有していた。
Problems to be Solved by the Invention In such a conventional semiconductor memory device, the cross-sectional shape of the opening formed by photoetching in the relatively thick insulating film 14 is quite vertical, and
If a very thin tunneling insulating film 15 is formed, the thickness of the peripheral part of the opening in contact with the silicon substrate 11 will become thinner, and strain and traps will easily occur in the peripheral part during oxidation. This poses the problem that rewriting makes it extremely easy to destroy, making it extremely difficult to ensure reliability.

本発明は、上記課題を解決するもので、十分な繰り返し
書換え可能回数の確保を容易に実現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する。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device and a method for manufacturing the same that can easily ensure a sufficient number of repeatable rewrites.

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
板の一主面上に、互いに向い合って形成されたソース領
域およびドレイン領域と、トンネリング媒体となるよう
に形成された薄いトンネリング絶縁膜と、そのトンネリ
ング絶縁膜上の、ドレイン領域上部に相当する一部に形
成された第1のフローティングゲート電極と、その第1
のフローティングゲート電極上に開口部を除いて形成さ
れた絶縁膜と、開口部を含む絶縁膜上に形成された第2
のフローティングゲート電極と、その第2のフローティ
ングゲート電極上に形成された絶縁膜と、その絶縁膜上
に形成されたコントロールゲート電極とを有する半導体
記憶装置において、トンネリング絶縁膜の、第1のフロ
ーティングゲート電極に接した周辺部の膜厚が厚くなっ
た構成にしたものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention has a source region and a drain region formed facing each other on one main surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, and a source region and a drain region formed to be a tunneling medium. a thin tunneling insulating film formed; a first floating gate electrode formed on a portion of the tunneling insulating film corresponding to the upper part of the drain region;
an insulating film formed on the floating gate electrode excluding the opening, and a second insulating film formed on the insulating film including the opening.
In a semiconductor memory device having a floating gate electrode, an insulating film formed on the second floating gate electrode, and a control gate electrode formed on the insulating film, the first floating gate electrode of the tunneling insulating film This structure has a structure in which the film thickness is thicker at the peripheral portion in contact with the gate electrode.

作用 本発明は上記した構成により、薄いトンネリング絶縁膜
の、第1のフローティングゲート電橋に接した周辺部の
膜厚が厚くなっているので、周辺部の歪やトラップによ
るトラブル、破壊が起こり難い。
Effect: With the above-described configuration, the thin tunneling insulating film of the present invention has a thicker film thickness at the peripheral part in contact with the first floating gate electric bridge, so troubles and destruction due to distortion and traps in the peripheral part are less likely to occur. .

実施例 以下、本発明の一実施例を第1図を参照しながら説明す
る。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、同図(A)に示すように、P型シリコン基板1上
に公知の選択拡散技術によりN型拡散層からなるソース
領域2.ドレイン領域3を形成する。本実施例では不純
物濃度は5X10”/cd程度となるようにコントロー
ルした。次いで同図(B)に示すように、トンネリング
媒体となりうる薄いトンネリング絶縁膜4を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, a source region 2 made of an N-type diffusion layer is formed on a P-type silicon substrate 1 by a known selective diffusion technique. A drain region 3 is formed. In this example, the impurity concentration was controlled to be approximately 5×10''/cd. Next, as shown in FIG. 2B, a thin tunneling insulating film 4 that can serve as a tunneling medium is formed.

トンネリング効果を有効に利用するには、トンネリング
絶縁膜4の膜厚を50〜150A程度にする必要がある
が、本実施例では900℃水蒸気雰囲気中で酸化してド
レイン領域上で10OAとなるように形威させた。さら
に薄いトンネリング絶縁膜4上にリンをドープ(約3 
X 10”ell−3) L/たポリシリコン膜を気相
成長法により約1000A形成させ、その後公知のフォ
トエツチング技術により、ポリシリコン膜よりなる第1
のフローティングゲート電極5を形成する。次いで同図
(C)に示すように、通常の熱酸化法により酸化シリコ
ン等よりなる絶縁膜6をポリシリコン膜からなる第1の
フローティングゲート電極5上で約200A程度となる
ように形成する。この熱酸化工程で、図に示すようにト
ンネリング絶縁膜4に接した第1のフローティングゲー
ト電極5の周辺境界部は酸化が進行し、トンネリング絶
縁膜4の、トンネリングを起こす、第1のフローティン
グゲート電極5の下の領域の周辺部の膜厚が実質上厚く
なったようになる。その後公知のフォトエツチング技術
により所定の部分をポリシリコンよりなる第1のフロー
ティングゲート電極5に達するように開孔した後、リン
をドープ(約3 X 1020ell−”) L/たポ
リシリコン膜を気相成長法により約300OA形成させ
、公知のフォトエツチング技術により、ポリシリコン膜
等よりなる第2のフローティングゲート電極7を形威し
第1のフローティングゲート電極5と電気的に接続して
フローティングゲート電極を形成する。
In order to effectively utilize the tunneling effect, the thickness of the tunneling insulating film 4 must be approximately 50 to 150 Å, but in this example, it is oxidized in a steam atmosphere at 900°C so that the thickness becomes 10 OA on the drain region. gave shape to it. Furthermore, the thin tunneling insulating film 4 is doped with phosphorus (approximately 3
A polysilicon film having a diameter of about 1000 A was formed using a vapor phase epitaxy method, and then a first layer of polysilicon film was formed using a known photoetching technique.
A floating gate electrode 5 is formed. Next, as shown in FIG. 2C, an insulating film 6 made of silicon oxide or the like is formed to a thickness of about 200 A on the first floating gate electrode 5 made of a polysilicon film by a normal thermal oxidation method. In this thermal oxidation step, as shown in the figure, oxidation progresses at the peripheral boundary of the first floating gate electrode 5 that is in contact with the tunneling insulating film 4, and the first floating gate of the tunneling insulating film 4 undergoes tunneling. The film thickness at the periphery of the area under the electrode 5 becomes substantially thicker. Thereafter, a predetermined portion of the polysilicon film is opened using a well-known photoetching technique to reach the first floating gate electrode 5 made of polysilicon, and then the polysilicon film doped with phosphorus (approximately 3 x 1020 ell-'') is etched with air. Approximately 300 OA is formed using a phase growth method, and a second floating gate electrode 7 made of a polysilicon film or the like is shaped using a known photoetching technique and electrically connected to the first floating gate electrode 5 to form a floating gate electrode. form.

次いで同図(D)に示すように、通常の熱酸化法により
酸化シリコン膜等からなる絶縁膜8を第2のフローティ
ングゲート電極7上で約400A程度となるように形成
する。その後、リンをドープ(約3 X 10”am−
’) L/たポリシリコン膜を気相成長法により約40
00A形成させ、公知のフォトエツチング技術により、
ポリシリコン膜等よりなるコントロールゲート電極9を
形成し、図に示すようなフローティングゲート型の半導
体記憶装置を作成することができる。
Next, as shown in FIG. 1D, an insulating film 8 made of a silicon oxide film or the like is formed to a thickness of about 400 A on the second floating gate electrode 7 by a normal thermal oxidation method. Then dope phosphorus (approx. 3 x 10”am-
') A polysilicon film with a diameter of about 40
00A is formed, and by a known photoetching technique,
By forming a control gate electrode 9 made of a polysilicon film or the like, a floating gate type semiconductor memory device as shown in the figure can be fabricated.

なお、本実施例においてはP型シリコン基板1について
記述したが、N型シリコン基板その他−般の半導体基板
にも適用できる。
Although this embodiment has been described with respect to the P-type silicon substrate 1, it is also applicable to N-type silicon substrates and other general semiconductor substrates.

発明の効果 以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、ト
ンネリング領域に100A程度の薄い酸化シリコン膜を
形成しても、その後の熱酸化工程によりトンネリング領
域のフローティングゲート電極に接した周辺部の膜厚が
厚くなり、繰り返し書換えを行なっても周辺部で破壊し
にくくなり、信頼性の確保が容易となり、信頼性の高い
フローティングゲート型の半導体記憶装置を提供できる
Effects of the Invention As is clear from the above embodiments, according to the present invention, even if a thin silicon oxide film of about 100 A is formed in the tunneling region, it will not come into contact with the floating gate electrode in the tunneling region during the subsequent thermal oxidation process. The film thickness at the periphery becomes thicker, and even if repeated rewriting is performed, it becomes difficult to break in the periphery, making it easier to ensure reliability, and providing a highly reliable floating gate type semiconductor memory device.

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

第1図(A)〜(D)は本発明の一実施例の半導体記憶
装置およびその製造方法を説明するための工程順部分断
面図、第2図は従来の半導体記憶装置の部分断面図であ
る。 1・・・・・・P型シリコン基板(半導体基板〉、2・
・・・・・ソース領域、3・・・・・・ドレイン領域、
4・・・・・・トンネリング絶縁膜、5・・・・・・第
1のフローティングゲート電極、6・・・・・・絶縁膜
、7・・・・・・第2のフローティングゲート電極、8
・・・・・・絶縁膜、9・・・・・・コントロールゲー
ト電極。
1A to 1D are partial cross-sectional views in the order of steps for explaining a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention and its manufacturing method, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a conventional semiconductor memory device. be. 1... P-type silicon substrate (semiconductor substrate), 2.
...source region, 3...drain region,
4... Tunneling insulating film, 5... First floating gate electrode, 6... Insulating film, 7... Second floating gate electrode, 8
...Insulating film, 9...Control gate electrode.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一導電型半導体基板の一主面上に、 互いに向い合って形成されたソース領域およびドレイン
領域と、 トンネリング媒体となるように形成された薄いトンネリ
ング絶縁膜と、 そのトンネリング絶縁膜上の、前記ドレイン領域上部に
相当する一部に形成された第1のフローティングゲート
電極と、 その第1のフローティングゲート電極上の開口部を除い
て形成された絶縁膜と、 前記開口部を含む前記絶縁膜上に形成された第2のフロ
ーティングゲート電極と、 その第2のフローティングゲート電極上に形成された絶
縁膜と、その絶縁膜上に形成されたコントロールゲート
電極とを有する半導体記憶装置において、 前記トンネリング絶縁膜の、第1のフロー ティングゲート電極に接した周辺部の膜厚が厚くなった
半導体記憶装置。
(1) A source region and a drain region formed facing each other on one main surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, a thin tunneling insulating film formed to serve as a tunneling medium, and a thin tunneling insulating film on the tunneling insulating film. , a first floating gate electrode formed in a part corresponding to the upper part of the drain region, an insulating film formed except for the opening on the first floating gate electrode, and the insulating film including the opening. A semiconductor memory device comprising: a second floating gate electrode formed on a film; an insulating film formed on the second floating gate electrode; and a control gate electrode formed on the insulating film. A semiconductor memory device in which a tunneling insulating film has a thicker peripheral portion in contact with a first floating gate electrode.
(2)一導電型半導体基板の一主面上に、 互いに向い合った位置にソース領域およびドレイン領域
を形成する工程と、 トンネリング媒体となるトンネリング絶縁膜を全面に形
成する工程と、 そのトンネリング絶縁膜上の、前記ドレイン領域上部に
相当する一部に第1のフローティングゲート電極を形成
する工程と、 その第1のフローティングゲート電極上の開口部を除い
て絶縁膜を形成する工程と、 前記開口部を含む前記絶縁膜上に第2のフ ローティングゲート電極を形成する工程と、その第2の
フローティングゲート電極上に絶縁膜を形成する工程と
、 その絶縁膜上にコントロールゲート電極を形成する工程
とを有する半導体記憶装置の製造方法。
(2) A step of forming a source region and a drain region at positions facing each other on one main surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, a step of forming a tunneling insulating film to serve as a tunneling medium over the entire surface, and a step of forming the tunneling insulating film on the entire surface. forming a first floating gate electrode on a part of the film corresponding to the upper part of the drain region; forming an insulating film except for the opening above the first floating gate electrode; forming a second floating gate electrode on the insulating film including the second floating gate electrode, forming an insulating film on the second floating gate electrode, and forming a control gate electrode on the insulating film. A method of manufacturing a semiconductor memory device having the following.
JP7378190A 1990-03-23 1990-03-23 Semiconductor storage device and manufacture thereof Pending JPH03273684A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005322920A (en) * 2004-04-30 2005-11-17 Samsung Electronics Co Ltd Method of manufacturing eeprom cell

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