JPH0352267A - Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/10—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the top-view layout
-
- H—ELECTRICITY
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- H10B69/00—Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路装置およびその製造方法に関
し、特に電気的にデータの消去および再書き込みが可能
な不揮発性メモリ([ilectricallyEra
sable ProgrammableRead On
ly Memory ; E EPROM)に適用し
て有効な技術に関するものである。さらに特定すると、
本発明は高密度記憶装置への適用に適した複数の単一ト
ランジスタセルで構戒されたEEPROMに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a method for manufacturing the same, and particularly to a nonvolatile memory in which data can be electrically erased and rewritten.
sable ProgrammableRead On
The present invention relates to a technology that is effective when applied to lyMemory; EEPROM). More specifically,
The present invention relates to an EEPROM composed of a plurality of single transistor cells suitable for high density storage applications.
EEPROMは、高集積、高密度化が可能であるため、
そのメモリセルを単一のMISFETで構成したEEP
ROMが主流となっている。このEEPROMのメモリ
セルを構成するMISFETは、フローティングゲート
およびコントロールゲートからなる二層ゲート電極構造
を有している。Since EEPROM can be highly integrated and densely packed,
EEP whose memory cell is composed of a single MISFET
ROM is the mainstream. The MISFET constituting the memory cell of this EEPROM has a two-layer gate electrode structure consisting of a floating gate and a control gate.
このEEPROMにおいて、書き込みは、例えば、ソー
ス領域を接地し、ドレイン領域に4〜6V,そしてコン
トロールゲートに10〜12Vの振幅で0.5〜5ミリ
秒パルスをかける。そして、ドレイン領域の近傍のピン
チオフ領域で発生するホットエレクトロンを7ローティ
ングゲートに取り込むことにより、しきい値は3.5〜
5.5Vになる。In this EEPROM, writing is performed, for example, by grounding the source region, applying a 0.5 to 5 millisecond pulse with an amplitude of 4 to 6 V to the drain region, and 10 to 12 V to the control gate. By capturing the hot electrons generated in the pinch-off region near the drain region into the 7 loading gate, the threshold value can be set to 3.5~
It becomes 5.5V.
消去は、例えば、ドレイン領域をフローティング、コン
トロールゲートを接地として、ソース領域に10〜13
Vの振幅で0.5〜5ミリ秒パルスを印加すると、ファ
ウラー・ノルドハイムトンネル効果によりフローティン
グゲート内の電子はソース領域に引き抜かれ、しきい値
はIV程度になる。For erasing, for example, the drain region is floating, the control gate is grounded, and the source region is 10 to 13
When a 0.5 to 5 millisecond pulse is applied with an amplitude of V, electrons in the floating gate are extracted to the source region by the Fowler-Nordheim tunneling effect, and the threshold becomes about IV.
第27図は、EEPROMのメモリセルアレイを示して
いる。半導体基板30の活性領域には、ソース領域31
とドレイン領域32とがメモリセルQm ごとに向かい
合うように配置されている。FIG. 27 shows a memory cell array of an EEPROM. A source region 31 is provided in the active region of the semiconductor substrate 30.
and drain region 32 are arranged to face each other for each memory cell Qm.
ドレイン領域32は、島状に配置されたフィールド絶縁
膜(LOCOS膜〉33を介してメモリセルQm ごと
に分離され、各ドレイン領域32は、コンタクトホール
34を通じてデータ線DLに接続されている。データ線
DLは例えばY方向に延在し、それと直交するX方向に
は、ワード線WLが延在している。The drain region 32 is separated for each memory cell Qm via a field insulating film (LOCOS film) 33 arranged in the form of an island, and each drain region 32 is connected to the data line DL through a contact hole 34.Data The line DL extends, for example, in the Y direction, and the word line WL extends in the X direction orthogonal thereto.
ソース領域31およびドレイン領域32の間には、フロ
ーティングゲート35およびコントロールゲート36か
らなる二層ゲート電極が設けられている。ワード線WL
を兼ねるコントロールゲート36は、フローティングゲ
ート35に重なるように配置されている。各メモリセル
QffI は、ワード線WLとデータ線DLとが交差す
る領域に設けられている。一本のワード線WLに接続さ
れた全てのメモリセルQITlは、それらのソース領域
31が共有されている。このように、ソース領域をX方
向に連続して形成するために、フィールド絶縁膜33は
Y方向に断続的に形成されている。A two-layer gate electrode consisting of a floating gate 35 and a control gate 36 is provided between the source region 31 and the drain region 32. Word line WL
A control gate 36 that also serves as a gate is arranged so as to overlap the floating gate 35. Each memory cell QffI is provided in a region where a word line WL and a data line DL intersect. All memory cells QITl connected to one word line WL share their source region 31. In this way, in order to form the source region continuously in the X direction, the field insulating film 33 is formed intermittently in the Y direction.
また、データ線DLの延在する方向に沿って並んだ二つ
のメモリセルQm は、それらのドレイン領域32が共
有されており、このドレイン領域32を中心として互い
に対象となるように配置されている。Furthermore, the two memory cells Qm lined up along the direction in which the data line DL extends share a common drain region 32, and are arranged symmetrically to each other with this drain region 32 at the center. .
このようなEEPROMについては、例えば特開昭61
’−127179号公報に記載されている。Regarding such EEPROM, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 61
'-127179.
本発明者は、上記した従来のEEPROMについて検討
した結果、下記のような問題を見出した。The inventor of the present invention investigated the above-mentioned conventional EEPROM and found the following problems.
EEPROMのメモリセルをX方向で分離するフィール
ド絶縁膜は、設計上はその四隅が直角になるように定義
されている。ところが実際の半導体基板上に形戒される
フィールド絶縁膜は、リングラフィ工程や酸化工程を経
るに従って次第に変形し、第28図に示すように、その
四隅が丸くなってくる。そして、このようなフィールド
絶縁膜33上にフローティングゲート35とコントロー
ルゲート36 (ワードillWL)とを形戒した場合
には、それらをパターニングするためのマスクのY方向
の合わせずれや回転ずれに起因して、偶数番目のワード
線(W L2, W L4・・・〉 または奇数番目の
ワード11 ( W L +. W Ls ・・・)の
いずれか一方〈第28図では、偶数番目のワード線WL
,,WL,〉がフィールド絶縁膜33の丸くなった領域
と重なる場合がある。このような場合、フローティング
ゲート35とソース領域31とが重なる領域の面積が偶
数番目のワード線WLと奇数番目のワード線WLとで一
本置きに異なってくる。そのため、フローティングゲー
ト35とソース領域31との間に形成されるカップリン
グ容IC,が偶数番目のワード線WLと奇数番目のワー
ド線WLとで一本置きに異なってくる。特にソース領域
に高電圧を印加してデータの消去を電気的に一括して行
うフラ7 シx (Flash) 形のEEPROMの
場合は、ソース領域とフローティングゲートとの重なっ
た部分の狭いトンネル領域を流れるファウラー・ノルト
ハイム(Fowler−Nordheim) 電流を利
用してデータの消去を行うので、カップリング容量Cs
の小さいメモリセル(Qm,, Qm,)は、そのフロ
ーティングゲート電圧V,が相対的に高くなるのに対し
、カップリング容I C s の大きいメモリセル(
Qm, , QIT+4 ) l;!、ソノフローティ
ンクケート電圧vP が相対的に低くなるので、偶数番
目のワード線WLに接続されたメモリセルQm と奇数
番目のワード線WLに接続されたメモリセルQm とで
データの消去速度がばらついてしまうという問題がある
。A field insulating film that separates EEPROM memory cells in the X direction is designed so that its four corners are at right angles. However, the field insulating film formed on the actual semiconductor substrate gradually deforms as it goes through the phosphorography process and the oxidation process, and its four corners become rounded as shown in FIG. When a floating gate 35 and a control gate 36 (word illWL) are formed on such a field insulating film 33, it may be caused by misalignment or rotational misalignment in the Y direction of the mask for patterning them. Then, either the even-numbered word line (W L2, W L4...>) or the odd-numbered word line 11 (W L +. W Ls...) (in FIG. 28, the even-numbered word line WL
,,WL,> may overlap with the rounded region of the field insulating film 33. In such a case, the area of the region where the floating gate 35 and the source region 31 overlap differs between every other even-numbered word line WL and every other odd-numbered word line WL. Therefore, the coupling capacitance IC formed between the floating gate 35 and the source region 31 is different between every other even-numbered word line WL and every other odd-numbered word line WL. In particular, in the case of Flash-type EEPROMs in which data is electrically erased all at once by applying a high voltage to the source region, the narrow tunnel region where the source region and floating gate overlap is Since data is erased using flowing Fowler-Nordheim current, the coupling capacitance Cs
A memory cell (Qm,, Qm,) with a small value has a relatively high floating gate voltage V, whereas a memory cell with a large coupling capacity I C s (Qm,) has a relatively high floating gate voltage V,
Qm, , QIT+4) l;! , the sono floating gate voltage vP becomes relatively low, so the data erasing speed varies between the memory cells Qm connected to the even-numbered word lines WL and the memory cells Qm connected to the odd-numbered word lines WL. There is a problem with this.
他方、上記したカップリング容量C,のばらつきを解消
するために、フローティングゲートとコントロールゲー
ト(ワード線WL)とを重ね切りで形成する際のフィー
ルド絶縁膜に対するマスクの合わせずれや回転ずれの余
裕度を大きくしようとすると、前記第27図に示すY方
向に断続的に形成されたフィールド絶縁膜33とフロー
ティングゲート35との間の距離Dを上記マスク合わせ
ずれ量より大きくしなければならない。そのため、メモ
リセルQmのサイズが大きくなってしまうので、EEP
ROMの高集積化が妨げられるという問題がある。On the other hand, in order to eliminate the above-mentioned variation in coupling capacitance C, the margin for misalignment and rotational misalignment of the mask with respect to the field insulating film when forming the floating gate and control gate (word line WL) by overlapping cutting is In order to increase this, the distance D between the field insulating film 33 and the floating gate 35, which are formed intermittently in the Y direction shown in FIG. 27, must be made larger than the amount of mask misalignment. Therefore, the size of the memory cell Qm becomes large, so the EEP
There is a problem in that high integration of ROM is hindered.
次1:、EEPROMの製造工程では、フローティング
ゲートおよびコントロールゲートを形成する際、まず第
29図に示すように、基板30上に堆積したフローティ
ングゲート用の第一層ポリシリコン膜37を図のY方向
には連続的でX方向には断続的にフィールド絶縁膜33
の中心線に沿ってエッチングする。続いて、基板上にコ
ントロールゲート用の第二層ポリシリコン膜を堆積し、
第一層ポリシリコン膜および第二層ポリシリコン膜を重
ね切りでエッチングして、第30図に示すように、フロ
ーティングゲート35およびコントロールゲート36
(ワード線WL)を一枚のマスクで形戒した後、フィー
ルド絶縁膜およびコントロールゲートにセルファライメ
ントで活性領域に不純物イオンを打込んでソース領域3
1およびドレイン領域32を形成する。Next 1: In the EEPROM manufacturing process, when forming a floating gate and a control gate, first, as shown in FIG. 29, the first polysilicon film 37 for the floating gate deposited on the substrate 30 is The field insulating film 33 is continuous in the X direction and discontinuous in the X direction.
Etch along the center line. Next, a second layer polysilicon film for a control gate is deposited on the substrate,
The first layer polysilicon film and the second layer polysilicon film are etched in an overlapping manner to form a floating gate 35 and a control gate 36, as shown in FIG.
After shaping (word line WL) with one mask, impurity ions are implanted into the active region of the field insulating film and control gate by self-alignment, and the source region 3
1 and a drain region 32 are formed.
ところが、上記したゲート加工プロセスでは、フィール
ド絶縁膜の中心線に沿った一部の活性領域(第30図の
斜線で示す箇所)は、上記第I層ポリシリコン膜および
第2層ポリシリコン膜を重ね切りでエッチングする際に
、この斜its分には第2層ポリシリコン膜しか存在し
ないので、この活性領域の表面が削られて帯状の138
ができ、そこに生じた欠陥から接合リーク電流が発生す
るという問題がある。また、ソース領域を構成する拡散
層の深さが浅い場合には、活性領域に不純物イオンを打
込んでソース領域31およびドレイン領域32を形戒す
る際、上記した溝38の側壁には不純物イオンが打込ま
れないので、溝38を挟んだ両側のソース領域31間が
断線しEEPROMの製造歩留りを低下させるという問
題がある。However, in the gate processing process described above, a part of the active region along the center line of the field insulating film (the shaded area in FIG. 30) is covered with the I-layer polysilicon film and the second-layer polysilicon film. When performing layered etching, only the second layer polysilicon film exists in this oblique portion, so the surface of this active region is scraped and a band-shaped 138
There is a problem in that junction leakage current is generated from the defects that occur there. In addition, when the depth of the diffusion layer constituting the source region is shallow, when impurity ions are implanted into the active region to form the source region 31 and the drain region 32, impurity ions are added to the sidewalls of the trench 38 described above. Since the EEPROM is not implanted, there is a problem in that the source regions 31 on both sides of the trench 38 are disconnected, which lowers the manufacturing yield of the EEPROM.
本発明の目的は、EEPROMの電気的特性を向上させ
ることのできる技術を提供することにある。An object of the present invention is to provide a technique that can improve the electrical characteristics of an EEPROM.
本発明の他の目的は、上記目的を達戊するとともに、E
EPROMの製造歩留りを向上させることのできる技術
を提供することにある。Another object of the present invention is to achieve the above object and to
The object of the present invention is to provide a technology that can improve the manufacturing yield of EPROM.
本発明のさらに他の目的は、上記目的を達或すルトトも
に、EEPROMの集積度を向上させることのできる技
術を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a technique that can achieve the above object and also improve the degree of integration of EEPROM.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次のとおりである。A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
本願の一発明は、メモリセルを分離するフィールド絶縁
膜をワード線と直交する方向に連続的に延在させたEE
PROMである。One invention of the present application is an EE in which a field insulating film separating memory cells is continuously extended in a direction perpendicular to a word line.
It is PROM.
本願の他の発明は、メモリセルを分離するフィールド絶
縁膜をワード線と直交する方向に連続的に延在させ、こ
のフィールド絶縁膜およびワード線で囲まれたソース領
域を接続する為に、ワード線の延びる方向に共通ソース
線を設けたEEPROMである。Another invention of the present application is to continuously extend a field insulating film that separates memory cells in a direction perpendicular to a word line, and to connect a source region surrounded by the field insulating film and the word line. This is an EEPROM in which a common source line is provided in the direction in which the line extends.
本願の他の発明は、前記共通ソース線をゲート電極に対
して自己整合的に形成するEEPROMの製造方法であ
る。Another invention of the present application is a method of manufacturing an EEPROM in which the common source line is formed in self-alignment with the gate electrode.
本願の他の発明は、ワード線と直交する方向に連続的に
延在するフィールド絶縁膜上にフローティングゲート用
の導電膜およびコントロールゲート用の導電膜を順次堆
積し、上記フローティングゲート用の導電膜およびコン
トロールゲート用の導電膜を重ね切りでエッチングして
二層ゲート電極を形戒した後、ソース領域を形成すべき
領域上のフィールド絶縁膜をエッチングで除去すること
によって、ソース領域をコントロールゲートにセルファ
ライメントでコントロールゲートの延びる方向に連続的
に形成するEEPROMの製造方法である。Another invention of the present application is to sequentially deposit a conductive film for a floating gate and a conductive film for a control gate on a field insulating film continuously extending in a direction perpendicular to a word line, and to form a conductive film for a floating gate. After etching the conductive film for the control gate in an overlapping manner to form a double-layer gate electrode, the field insulating film on the region where the source region is to be formed is removed by etching, thereby converting the source region into a control gate. This is a method of manufacturing an EEPROM in which control gates are continuously formed in the extending direction by self-alignment.
フィールド絶縁膜をワード線と直交する方向に連続的に
延在させた本願の発明によれば、フローティングゲート
とソース領域とが重なる領域の面積が全てのメモリセル
で等しくなる。従って、フローティングゲートとソース
領域との間に形成されるカップリング容量が全てのメモ
リセルで等しくなる結果、フローティングゲート電圧が
全てのメモリセルで等しくなるので、データの消去速度
のばらつきが解消され、EEPROMの電気的特性が向
上する。According to the invention of the present application in which the field insulating film is continuously extended in the direction orthogonal to the word line, the area of the region where the floating gate and the source region overlap becomes equal in all memory cells. Therefore, the coupling capacitance formed between the floating gate and the source region becomes equal in all memory cells, and as a result, the floating gate voltage becomes equal in all memory cells, so variations in data erase speed are eliminated. The electrical characteristics of EEPROM are improved.
また、フィールド絶縁膜を島状に分離せずにワード線と
直交する方向に連続的に延在させたので、フローティン
グゲート用のポリシリコン膜をフィールド絶縁膜の中心
線に沿ってエッチングする際に基板の活性領域がエッチ
ングされることがない。In addition, since the field insulating film is not separated into islands but extends continuously in the direction perpendicular to the word line, it is easier to etch the polysilicon film for the floating gate along the center line of the field insulating film. Active areas of the substrate are not etched.
これにより、基板の削れが防止されるので、接合リーク
電流の発生を防止することができる。また、基板の削れ
に起因するソース領域の断線を防止することができる。This prevents the substrate from being scraped, thereby preventing junction leakage current from occurring. Further, disconnection of the source region due to scratching of the substrate can be prevented.
次に、共通ソース線を二層ゲート電極に対して自己整合
的に形成する本願の発明によれば、共通ソース線をソー
ス領域に接続するためのコンタクトホールが不要となる
ので、コンタクトホールを形成する際のマスク合わせ余
裕が不要となり、その分ソース領域の面積を縮小するこ
とができる。Next, according to the invention of the present application in which the common source line is formed in a self-aligned manner with respect to the two-layer gate electrode, there is no need for a contact hole to connect the common source line to the source region. This eliminates the need for a margin for mask alignment, and the area of the source region can be reduced accordingly.
次に、ワード線と直交する方向に連続的に延在するフィ
ールド絶縁膜上に二層ゲート電極を形成した後、ソース
領域を形成すべき領域上のフィールド絶縁膜をエッチン
グで除去することによって、ソース領域側の側壁が二層
ゲート電極の側壁が同一面をなすようなフィールド絶縁
膜を形戒する本願の発明によれば、フローティングゲー
トとソース領域とが重なる領域の面積を全てのメモリセ
ルで等しくすることができる。従って、フローティング
ゲートとソース領域との間に形戒されるカップリング容
量が全てのメモリセルで等しくなる結果、例えばデータ
の消去の際のフローティングゲート電圧が全てのメモリ
セルで等しくなるので、データの消去速度のばらつきが
解消され、EEPROMの電気的特性が向上する。また
、フィールド絶縁膜がワード線と直交する方向に連続的
に延在している状態でフローティングゲート用のポリシ
リコン膜をエッチングするので、基板の活性領域がエッ
チングされることがない。従って、基板の削れが防止さ
れるので、接合リーク電流の発生に起因するメモリセル
の電気的特性の劣化を防止することができる。また、基
板の削れに起因するソース領域の断線を防止することが
できる。Next, after forming a two-layer gate electrode on the field insulating film extending continuously in the direction perpendicular to the word line, the field insulating film on the region where the source region is to be formed is removed by etching. According to the invention of the present application, which forms a field insulating film in which the sidewall on the side of the source region is flush with the sidewall of the double-layer gate electrode, the area of the region where the floating gate and the source region overlap can be reduced in all memory cells. can be made equal. Therefore, as a result of the coupling capacitance between the floating gate and the source region being equal in all memory cells, for example, the floating gate voltage when erasing data is the same in all memory cells, so that data Variations in erase speed are eliminated and the electrical characteristics of the EEPROM are improved. Furthermore, since the polysilicon film for the floating gate is etched while the field insulating film extends continuously in the direction orthogonal to the word line, the active region of the substrate is not etched. Therefore, since the substrate is prevented from being scraped, deterioration of the electrical characteristics of the memory cell due to the occurrence of junction leakage current can be prevented. Further, disconnection of the source region due to scratching of the substrate can be prevented.
以下、実施例を用いて本発明を詳述する。なお、実施例
を説明するための企図において同一の機能を有するもの
は同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail using Examples. Incidentally, in the purpose of explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof will be omitted.
〔実施例1〕
本実施例10半導体集積回路装置は、電気的に一括消去
可能なフラッシュEEPROMであり、第12図はその
メモリセルアレイおよび一部の周辺回路を示す等価回路
図である。[Embodiment 1] The semiconductor integrated circuit device of Embodiment 10 is a flash EEPROM that can be electrically erased at once, and FIG. 12 is an equivalent circuit diagram showing its memory cell array and some peripheral circuits.
メモリセルアレイは、メモリセルQm ,ワード線WL
,データ線DLおよび共通ソース線SLで構成されてい
る。メモリセルQm は、フローティングングゲートお
よびコントロールゲートからなる二層ゲート電極構造の
nチャネルMISFETで構成されており、そのコント
ロールゲートには、ワード線WLが接続されている。n
チャネルMISFETの一方の半導体領域を構成するド
レイン領域には、データ線DLが接続されており、もう
一方の半導体領域を構成するソース領域には、共通ソー
ス線SLが接続されている。共通ソース線SLおよびワ
ード線WLは、互いに並行する方向に延在しており、デ
ータ線DLは、ワード線WLおよび共通ソース線SLと
直交する方向に延在している。The memory cell array includes memory cells Qm and word lines WL.
, a data line DL and a common source line SL. The memory cell Qm is composed of an n-channel MISFET with a double-layered gate electrode structure consisting of a floating gate and a control gate, and the word line WL is connected to the control gate. n
A data line DL is connected to a drain region forming one semiconductor region of the channel MISFET, and a common source line SL is connected to a source region forming the other semiconductor region. The common source line SL and word line WL extend in parallel directions, and the data line DL extends in a direction perpendicular to the word line WL and common source line SL.
ワード線WLの一端は、周辺回路のX−デコーダ(ワー
ド線選択回路)に接続されている。データ線DLは、そ
の一端が周辺回路のデータ線駆動回路DRに接続されて
おり、他端はカラムスイッチ回路を構成するnチャネル
MISFETQcを通じて周辺回路の入力回路DIBお
よび出力回路DIBに接続されている。カラムスイッチ
回路をm戒するMISFETQcのゲート電極には、Y
一デコーダ(データ線選択回路〉の出力が供給される。One end of the word line WL is connected to an X-decoder (word line selection circuit) of the peripheral circuit. One end of the data line DL is connected to the data line drive circuit DR of the peripheral circuit, and the other end is connected to the input circuit DIB and output circuit DIB of the peripheral circuit through an n-channel MISFETQc that constitutes a column switch circuit. . The gate electrode of MISFETQc, which controls the column switch circuit, has Y
The output of one decoder (data line selection circuit) is supplied.
共通ソース線SLには、pチャネルMISFET Qs
,およびnチャネルMISFETQs2で構成されたC
MISインバータ回路IVの出力が供給される。CMI
Sインバータ回路TVの入力端子であるMISFETQ
s,、Qs,のそれぞれのゲート電極には、信号φ2が
供給される。A p-channel MISFET Qs is connected to the common source line SL.
, and an n-channel MISFETQs2.
The output of MIS inverter circuit IV is supplied. CMI
MISFETQ, which is the input terminal of the S inverter circuit TV
A signal φ2 is supplied to each gate electrode of s,,Qs,.
センスアンプ回路を含む出力回路DOBは、読出し動作
の際、選択されたデータ線DLに供給された信号を増幅
して入出力端子I/Oに供給し、人力回路DIBは、書
込み動作の際、外部回路から入出力端子工/○に供給さ
れた信号をデータ線DLに供給する。The output circuit DOB including a sense amplifier circuit amplifies the signal supplied to the selected data line DL during a read operation and supplies the amplified signal to the input/output terminal I/O, and the human power circuit DIB amplifies the signal supplied to the selected data line DL during a read operation. The signal supplied from the external circuit to the input/output terminal /○ is supplied to the data line DL.
前記およびその他の周辺回路は、前記CMISインバー
タ回路IVと同様、いずれもCMISFETで構成され
ている。The above and other peripheral circuits are all configured with CMISFETs, similar to the CMIS inverter circuit IV.
メモリセルQ+t+ にデータを書込む際、共通ソース
線SLには、ハイレベルの信号φ2で導通するインバー
タ回路IVのnチャネルMISFETQS2を通じて回
路の基準電圧V’s (例えばOV〕が印加される。全
てのデータ線DLは、データ線駆動回路DRによりあら
かじめ回路の基準電圧V S Sにプリチャージされて
おり、その後Y−デコーダにより選択された所定のデー
タ線DLには、入力回路DIBから電源電圧VD+,〔
例えば5V〕が印加される。X−デコーダにより選択さ
れた所定のワード線WLには、高電圧VppC例えば1
2V〕が印加される。高電圧v p pは、外部回路か
ら供給されるか、またはチップ内に内蔵された昇圧回路
によって電源電圧vnoから発生される。その結果、デ
ータ線DLに電源電圧VD+,が印加され、かつワード
線WLに高電圧VPPが印加された一つのメモリセルQ
m において、そのドレイン領域からフローティングゲ
ートにホットエレクトロンが注入され、データの書込み
が行われる。When writing data to the memory cell Q+t+, the circuit reference voltage V's (for example, OV) is applied to the common source line SL through the n-channel MISFET QS2 of the inverter circuit IV, which is turned on by the high-level signal φ2. The data line DL is precharged to the circuit reference voltage VSS by the data line drive circuit DR, and then the predetermined data line DL selected by the Y-decoder is supplied with the power supply voltage VD+ from the input circuit DIB. , [
For example, 5V] is applied. A high voltage VppC, for example 1, is applied to a predetermined word line WL selected by the X-decoder.
2V] is applied. The high voltage v p p is supplied from an external circuit or generated from the power supply voltage vno by a booster circuit built into the chip. As a result, one memory cell Q has the power supply voltage VD+ applied to the data line DL and the high voltage VPP applied to the word line WL.
At m, hot electrons are injected from the drain region to the floating gate, and data is written.
メモリセルQmのデータを読出す際、共通ソース線SL
には、ハイレベルの信号φ,で導通するインバータ回路
IVのnチャネルMISFETQs2を通じて回路の電
源電圧VSSが印加される。全てのデータ線DLは、デ
ータ線駆動回路DRによりあらかじめ回路の基準電圧V
D I1にプリチャージされる。X−デコーダにより
選択された所定のワード線WLには、電源電圧VI,D
(またはそれ以下)のハイレベル信号が印加される。メ
モリセルQmのしきい値電圧VTNがワード線WLの選
択レベルよりも低い場合には、メモリセルQmが導通し
てデータ線DLの電圧が電源電圧V0よりも低下する。When reading data from memory cell Qm, common source line SL
The power supply voltage VSS of the circuit is applied to through the n-channel MISFET Qs2 of the inverter circuit IV, which is made conductive by the high-level signal φ. All data lines DL are set in advance to the circuit reference voltage V by the data line drive circuit DR.
Precharged to DI1. A predetermined word line WL selected by the X-decoder is supplied with power supply voltages VI, D.
(or lower) high level signal is applied. When the threshold voltage VTN of the memory cell Qm is lower than the selection level of the word line WL, the memory cell Qm becomes conductive and the voltage of the data line DL becomes lower than the power supply voltage V0.
メモリセルQmのしきい値電圧VTllがワード線WL
の選択レベルよりも高い場合には、メモリセルQmが非
導通となり、データ線DLの電圧はプリチャージレベル
に保たれる。さらにY−デコーダで特定のデータ線を選
ぶことにより選択された一つのメモリセルQmのデータ
に対応した電圧がデータ線DLに現れ、データの読出し
が行われる。The threshold voltage VTll of memory cell Qm is the same as that of word line WL.
When the selection level is higher than the selection level, memory cell Qm becomes non-conductive, and the voltage of data line DL is maintained at the precharge level. Further, by selecting a specific data line with the Y-decoder, a voltage corresponding to the data of one selected memory cell Qm appears on the data line DL, and data reading is performed.
メモリセルQmのデータを消去する際、共通ソース線S
Lには、ロウレペルの信号φ8で導通するインバータ回
路IVのpチャネルMISFETQs,を通じて高電圧
Vpp (例えば12v〕が印加される。共通ソース線
SLに高電圧VPPが印加された状態で全ワード線WL
は、信号φ重を受けたX−デコーダによりローレベルと
され、かつ全データ線DLは、信号φEを受けたY−デ
コーダによりローレベルとされる。その結果、全メモリ
セルQm のフローティングゲートからトンネル領域を
通じてソース領域にエレクトロンが放出され、データの
一括消去が行われる。When erasing data in memory cell Qm, common source line S
A high voltage Vpp (for example, 12 V) is applied to L through the p-channel MISFET Qs of the inverter circuit IV, which is turned on by the low level signal φ8.With the high voltage VPP applied to the common source line SL, all word lines WL
is set to a low level by the X-decoder receiving the signal φ, and all data lines DL are set to the low level by the Y-decoder receiving the signal φE. As a result, electrons are emitted from the floating gates of all memory cells Qm to the source regions through the tunnel regions, and data is erased all at once.
第1図は、上記メモリセルアレイの構成を示す平面図で
ある。なお、第1図では説明を簡単にするために、フィ
ールド絶縁膜以外の絶縁膜は図示していない。FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the memory cell array. Note that insulating films other than the field insulating film are not shown in FIG. 1 to simplify the explanation.
半導体基板(チップ)1は、例えばp一形シリコン単結
晶からなり、その主面には、SiCh からなるフィー
ルド絶縁膜2が設けられている。フィールド絶縁膜2の
それぞれは、図の上下方向、つまりY方向に連続的に延
在し、かつ図の左右方向つまりX方向に所定の間隔を置
いて配置されている。A semiconductor substrate (chip) 1 is made of, for example, p-type silicon single crystal, and a field insulating film 2 made of SiCh is provided on its main surface. Each of the field insulating films 2 extends continuously in the vertical direction of the drawing, that is, the Y direction, and is arranged at a predetermined interval in the horizontal direction of the drawing, that is, the X direction.
フィールド絶縁膜2の上層には、隣接するフローティン
グゲートにまたがるように例えばポリシリコンからなる
フローティングゲート3が設けられている。フローティ
ングゲート3の上層には、例えばポリシリコンからなる
コントロールゲート4が設けられている。コントロール
ゲート4はワード′aWLを兼ねており、フローティン
グゲート3に重なるように配置されている。ワード線W
Lのそれぞれは、X方向に延在し、かつY方向に所定の
間隔を置いて配置されている。A floating gate 3 made of polysilicon, for example, is provided in the upper layer of the field insulating film 2 so as to span adjacent floating gates. A control gate 4 made of polysilicon, for example, is provided above the floating gate 3. Control gate 4 also serves as word 'aWL, and is arranged so as to overlap floating gate 3. Word line W
Each of L extends in the X direction and is arranged at a predetermined interval in the Y direction.
フィールド絶縁膜2およびワード線WLで周囲を囲まれ
た基板1の活性領域には、例えばn形半導体領域からな
るソース領域5およびドレイン領域6が設けられている
。全てのソース領域5およびドレイン領域6は、フィー
ルド絶縁膜2およびワード線WLを介して互いに分離さ
れている。ソース領域5およびドレイン領域6は、フィ
ールド絶縁膜2の延在する方向に沿って交互に配置され
ている。In the active region of the substrate 1 surrounded by the field insulating film 2 and the word line WL, a source region 5 and a drain region 6 made of, for example, an n-type semiconductor region are provided. All source regions 5 and drain regions 6 are separated from each other via field insulating film 2 and word line WL. Source regions 5 and drain regions 6 are alternately arranged along the direction in which field insulating film 2 extends.
ワードilWLの上層には、共通ソース線SLおよび導
電層7が設けられている。共通ソース線SLおよび導電
層7は、例えばポリシリコンで構成されている。共通ソ
ース線SLのそれぞれは、X方向に延在し、かつ図のY
方向に所定の間隔を置いて配置されている。共通ンース
線SLは、ソース領域5を覆うように設けられており、
コンタクトホール8aを通じてソース領域5と電気的に
接続されている。共通ソース線SLの線幅は、Y方向に
おけるソース領域5の幅よりも広い。すなわち、共通ソ
ース線SLは、7−ド線WLの一部を覆うように設けら
れている。一方、導電層7は、X方向に互いに分離され
ており、それぞれがドレイン領域6を覆っている。導電
層7は、コンタクトホール8bを通じてドレイン領域6
と電気的に接続されている。導電層7は、ドレイン領域
6よりも広い面積を有している。すなわち、導電層7は
、ワード線WLの一部を覆うように設けられている。共
通ンース線SLと導電層7を同層で形戒する場合には、
Y方向で両者が離間していなげればならない。A common source line SL and a conductive layer 7 are provided above the word ilWL. The common source line SL and the conductive layer 7 are made of polysilicon, for example. Each of the common source lines SL extends in the X direction and extends in the Y direction in the figure.
They are arranged at predetermined intervals in the direction. The common source line SL is provided so as to cover the source region 5,
It is electrically connected to source region 5 through contact hole 8a. The line width of common source line SL is wider than the width of source region 5 in the Y direction. That is, the common source line SL is provided so as to partially cover the 7-domain line WL. On the other hand, the conductive layers 7 are separated from each other in the X direction, and each covers the drain region 6. Conductive layer 7 connects drain region 6 through contact hole 8b.
electrically connected to. Conductive layer 7 has a larger area than drain region 6. That is, the conductive layer 7 is provided so as to partially cover the word line WL. When forming the common ground line SL and the conductive layer 7 in the same layer,
Both must be spaced apart in the Y direction.
共通ソース線SLおよび導電層7の上層には、例えばア
ルミニウム合金からなるデータwADLが設けられてい
る。データRDLのそれぞれは、Y方向に延在し、かつ
図のX方向に所定の間隔を置いて配置されている。デー
タsDLは、第1図では図示しないスルーホール23を
通じて導電層7と電気的に接続されている。すなわち、
データ線DLは、スルーホール23、導電層7およびコ
ンタクトホール8bを通じてドレイン領域6と電気的に
接続されている。A data wADL made of, for example, an aluminum alloy is provided above the common source line SL and the conductive layer 7. Each of the data RDLs extends in the Y direction and is arranged at predetermined intervals in the X direction of the figure. The data sDL is electrically connected to the conductive layer 7 through a through hole 23 not shown in FIG. That is,
Data line DL is electrically connected to drain region 6 through through hole 23, conductive layer 7, and contact hole 8b.
このヨウに、本実施例1のフラッシ.EEPR○Mのメ
モリセルQ+n は、フローティングゲート3およびコ
ントロールゲート4からなる二層構造のゲート電極と、
ソース領域5およびドレイン領域6からなるn形半導体
領域とを有する単一のnチャネルMISFETで構成さ
れており、そのソース領域5およびドレイン領域6は、
ワード線WLおよびこのワード線WLと直交する方向に
延在するフィールド絶縁膜2を介して互いに分離されて
いる。そして、メモリセルQmのコントロールゲート4
にはワード線WLが一体に接続され、ソース領域5には
ソース線SLが接続され、ドレイン領域6には導電層7
を介してデータ線DLが接続されている。In this case, the flash of this embodiment 1. The memory cell Q+n of EEPR○M has a gate electrode with a two-layer structure consisting of a floating gate 3 and a control gate 4,
It is composed of a single n-channel MISFET having an n-type semiconductor region consisting of a source region 5 and a drain region 6, and the source region 5 and drain region 6 are
They are separated from each other via a word line WL and a field insulating film 2 extending in a direction perpendicular to the word line WL. Then, the control gate 4 of the memory cell Qm
A word line WL is integrally connected to the source region 5, a source line SL is connected to the source region 5, and a conductive layer 7 is connected to the drain region 6.
A data line DL is connected thereto.
第2図は、第1図のII一IF線における基板lの断面
図であり、第3図は、第1図の■一■線における基板l
の断面図である。2 is a cross-sectional view of the substrate l taken along the line II-IF in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the substrate l taken along the line
FIG.
第2図および第3図に示すように、メモリセルQm は
、基板lに設けたpウエル9の主面に設けられている。As shown in FIGS. 2 and 3, the memory cell Qm is provided on the main surface of a p-well 9 provided in the substrate l.
メモリセルQmの一方の半導体領域を構成するソース領
域5は、不純物濃度が互いに異なるn゛半導体領域5a
およびn一半導体領域5bで構成されている。すなわち
、ンース領域5は、いわゆる二重拡散構造を有している
。不純物濃度が高いn+半導体領域5aの下層に不純物
濃度が低いn一半導体領域5bを設けたことにより、デ
ータの消去時にソース領域に高電圧vPP〔例えば12
V〕が印加された際、n゛半導体領域5aの端部の電界
が緩和されるので、メモリセルQ+nの接合リーク電流
を低減することができる。The source region 5 constituting one semiconductor region of the memory cell Qm is composed of n semiconductor regions 5a having different impurity concentrations.
and n-semiconductor region 5b. That is, the second region 5 has a so-called double diffusion structure. By providing the n+ semiconductor region 5b with a low impurity concentration under the n+ semiconductor region 5a with a high impurity concentration, a high voltage vPP [for example, 12
When V] is applied, the electric field at the end of the semiconductor region 5a is relaxed, so that the junction leakage current of the memory cell Q+n can be reduced.
メモリセルQmのもう一方の半導体領域を構戒するn゛
半導体領域であるドレイン領域6の下層には、ドレイン
領域6とは異なる導電形の不純物を導入したp0半導体
領域10が設けられている。A p0 semiconductor region 10 doped with impurities of a conductivity type different from that of the drain region 6 is provided below the drain region 6, which is an n semiconductor region surrounding the other semiconductor region of the memory cell Qm.
ドレイン領域6の下層にp゛半導体領域10を設けたこ
とにより、データの書込み時にドレイン領域6に電源電
圧Voo (例えば5V)が印加された際、その端部に
おいてホットエレクトロンの発生が促進されるので、メ
モリセルQmへのデータの書込み効率が向上する。By providing the P semiconductor region 10 in the lower layer of the drain region 6, when a power supply voltage Voo (for example, 5 V) is applied to the drain region 6 during data writing, the generation of hot electrons is promoted at the end thereof. Therefore, the efficiency of writing data into the memory cell Qm is improved.
メモリセルQITl同士を分離するフィールド絶縁膜2
の下層には、p形のチャネルストッパ領域l1が設けら
れている。メモリセルQmのチャネル領域には、しきい
値電圧V?IIを制御するためのp形のチャネルドープ
層l2が設けられている。チャネルドープ層l2の上層
には、例えばSin.からなるゲート絶緑膜l3が設け
られている。Field insulating film 2 separating memory cells QITl from each other
A p-type channel stopper region l1 is provided below. The channel region of memory cell Qm has a threshold voltage V? A p-type channel doped layer l2 is provided for controlling II. For example, Sin. A gate insulating film l3 consisting of the following is provided.
ゲート絶縁膜13の上層には、フローティングゲート3
およびコントロールゲート4 (ワード線?L)からな
る二層構造のゲート電極が設けられている。フローティ
ングゲート3およびコントロールゲート4は、フローテ
イングゲート3上に設けられた、例えばSi○,からな
る第二ゲート絶縁膜14を介して互いに絶縁されている
。フローティングゲート3およびコントロールゲート4
の側壁ならびにコントロールゲート4上には、例えば熱
酸化による3i0z からなる絶縁膜15が設けられて
いる。フローティングゲート3およびコントロールゲー
ト4の側壁には、ゲート長方向に広がるサイドウォール
スペーサ16が設けられている。サイドウォールスペー
サ16は、例えばCVDで堆積したSiO■で構成され
ている。A floating gate 3 is provided in the upper layer of the gate insulating film 13.
A gate electrode having a two-layer structure consisting of a control gate 4 (word line?L) and a control gate 4 (word line?L) is provided. The floating gate 3 and the control gate 4 are insulated from each other via a second gate insulating film 14 formed on the floating gate 3 and made of, for example, Si◯. Floating gate 3 and control gate 4
An insulating film 15 made of, for example, 3i0z by thermal oxidation is provided on the sidewalls of the semiconductor device and the control gate 4 . Sidewall spacers 16 extending in the gate length direction are provided on the sidewalls of the floating gate 3 and the control gate 4. The sidewall spacer 16 is made of, for example, SiO2 deposited by CVD.
絶縁膜15およびサイドウォールスベーサ16の上層に
は、例えばS102 からなる層間絶縁膜20が設けら
れている。層間絶縁膜20の上層には、共通ソース線S
Lおよび導電層7が設けられている。共通ソース線SL
および導電層7の上層には、例えばB P S G(B
oroPhospho Silicate GlaSS
)からなる層間絶縁膜22が設けられている。An interlayer insulating film 20 made of, for example, S102 is provided above the insulating film 15 and the sidewall baser 16. A common source line S is provided in the upper layer of the interlayer insulating film 20.
L and a conductive layer 7 are provided. Common source line SL
And the upper layer of the conductive layer 7 includes, for example, B P S G (B
oroPhospho Silicate GlaSS
) is provided.
層間絶縁膜22の上層には、データ線DLが設けられて
いる。データ線DLは、層間絶緑膜22に設けられたス
ルーホール23を通じて導電層7と電気的に接続されて
いる。データ線DLの上層には、基板1の表面を保護す
るためのパフシベーション膜25が設けられている。パ
フシベーション膜25は、例えばP S G(Phos
pho Silicate Glass)で構成されて
いる。A data line DL is provided in the upper layer of the interlayer insulating film 22. The data line DL is electrically connected to the conductive layer 7 through a through hole 23 provided in the interlayer insulation film 22 . A puffivation film 25 for protecting the surface of the substrate 1 is provided on the upper layer of the data line DL. The puffivation film 25 is made of, for example, PSG (Phos
pho Silicate Glass).
次に、上記した構戒からなるフラッシ:LEEPROM
の製造方法を第4図〜第11図を用いて説明する。第4
図〜第1l図の各図において、(a)は前記第2図と同
じく第1図の■−■線における基板1の断面図であり、
Cb)は前記第3図と同じく第l図の■−■線における
基板1の断面図である。Next, a flash memory consisting of the above-mentioned structure: LEEPROM
The manufacturing method will be explained using FIGS. 4 to 11. Fourth
In each of the figures from FIG.
Cb) is a sectional view of the substrate 1 taken along the line ■--■ in FIG. 1, similar to FIG. 3 above.
なお、ここでは説明を簡単にするために、メモリセルQ
mを構成するnチャネルMISFETの製造工程のみを
説明し、周辺回路を構成するC−MISFETの製造工
程の説明は省略する。Note that here, to simplify the explanation, the memory cell Q
Only the manufacturing process of the n-channel MISFET which constitutes m will be explained, and the explanation of the manufacturing process of the C-MISFET which constitutes the peripheral circuit will be omitted.
まず、第4図に示すように、p一形シリコン単結晶から
なる基板1の主面にp形不純物を導入してpウエル9を
形成する。pウエル9は、5×lQ ” 〜l X I
Q ” (atoms/cd)程度のBF2を50〜
7 QKeV程度のエネルギーでイオン打込みした後、
BFz を引き伸ばし拡散して形戒する。First, as shown in FIG. 4, a p-type impurity is introduced into the main surface of a substrate 1 made of p-type silicon single crystal to form a p-well 9. p-well 9 is 5×lQ” ~lXI
Q” (atoms/cd) of BF2 from 50 to
7 After ion implantation with an energy of about QKeV,
Stretch and diffuse BFz to form a precept.
BF.のイオン打込みは、基板1の主面に形成したSi
Chからなる絶縁膜(図示せず)を通じて行う。続いて
、基板1の主面にp形不純物、例えば5 x l Q
” 〜l x l Q 13(atoms/cd)程度
のBF2を40〜5 QKeV程度のエネルギーでイオ
ン打込みした後、いわゆる選択酸化法(LOCOS法)
を用いてpウエル9の所定の主面にフィールド絶縁膜2
を形成し、同時にその下層にp形のチャネルストッパ領
域11を形成する。フィールド絶縁膜2の膜厚は、60
00〜8000人程度である。次に、活性領域の主面の
絶縁膜を、例えばフッ酸水溶液で除去した後、基板1を
熱酸化して活性領域の主面にSigh からなる“絶縁
膜17を形戒する。続いて、この絶縁膜17を通じて活
性領域の主面にp形不純物、例えばBをイオン打込みし
てしきい値電圧(Vt舊) を制御するためのチャネル
ドーブ層12を形戒する。B.F. The ion implantation is performed on the Si formed on the main surface of the substrate 1.
This is done through an insulating film (not shown) made of Ch. Subsequently, a p-type impurity, for example, 5 x l Q
” ~l x l Q After ion implantation of about 13 (atoms/cd) of BF2 with an energy of about 40 to 5 QKeV, the so-called selective oxidation method (LOCOS method) is performed.
A field insulating film 2 is formed on a predetermined main surface of the p-well 9 using
, and at the same time, a p-type channel stopper region 11 is formed therebelow. The film thickness of the field insulating film 2 is 60
Approximately 00 to 8000 people. Next, after removing the insulating film on the main surface of the active region using, for example, a hydrofluoric acid aqueous solution, the substrate 1 is thermally oxidized to form an insulating film 17 made of Sigh on the main surface of the active region. A p-type impurity, for example, B, is ion-implanted into the main surface of the active region through this insulating film 17 to form a channel dove layer 12 for controlling the threshold voltage (Vt).
次に、活性領域の主面の絶縁膜l7を、例えばフッ酸水
溶液で除去した後、第5図に示すように、基板1を熱酸
化して活性領域の主面に、例えばSiO,からなるゲー
ト絶縁膜13を形成する。ゲート絶縁膜l3の膜厚は、
100〜150人程度である。続いて、CVD法を用い
てゲート絶縁膜13の上層にフローティングゲート用の
ポリシリコン膜18を堆積する。ポリシリコン膜18の
膜厚は、2000〜3000人程度である。次に、ポリ
シリコン膜18に、例えばI X 1 0 ” (at
oms/cIl)程度のPを30KeV程度のエネルギ
ーでイオン打込みしてその抵抗値を低減した後、フィー
ルド絶縁膜2の中心線に沿ってポリシリコン膜l8をエ
ッチングする。フィールド絶縁膜2は、後に形成される
ワード線WLと直交する方向に延在しているので、ポリ
シリコン膜18をエッチングする際に基板1の活性領域
の主面がエッチングされることはない。Next, after removing the insulating film l7 on the main surface of the active region with, for example, a hydrofluoric acid aqueous solution, as shown in FIG. A gate insulating film 13 is formed. The thickness of the gate insulating film l3 is
Approximately 100 to 150 people. Subsequently, a polysilicon film 18 for a floating gate is deposited on the upper layer of the gate insulating film 13 using the CVD method. The thickness of the polysilicon film 18 is about 2000 to 3000. Next, the polysilicon film 18 is coated with, for example, IX10'' (at
After reducing the resistance value by ion-implanting P with an energy of about 30 KeV (about 30 KeV), the polysilicon film 18 is etched along the center line of the field insulating film 2. Since field insulating film 2 extends in a direction perpendicular to word lines WL to be formed later, the main surface of the active region of substrate 1 is not etched when polysilicon film 18 is etched.
次に、第6図に示すように、基板1を熱酸化してポリシ
リコン膜18の表面にS l02 からなる第二ゲート
絶縁膜14を形成する。第二ゲート絶縁膜14の膜厚は
、例えば200〜300A程度である。続いて、CVD
法を用いて第二ゲート絶縁!14の上層にコントロール
ゲート(ワード線WL)用のポリシリコン膜l9を堆積
する。ポリシリコン膜l9の膜厚は、2000〜300
0人程度である。Next, as shown in FIG. 6, the substrate 1 is thermally oxidized to form a second gate insulating film 14 made of S l02 on the surface of the polysilicon film 18. The thickness of the second gate insulating film 14 is, for example, about 200 to 300 Å. Next, CVD
Second gate insulation using method! A polysilicon film 19 for a control gate (word line WL) is deposited on the upper layer of 14. The film thickness of the polysilicon film l9 is 2000 to 300
Approximately 0 people.
次に、ポリシリコン膜l9にリン処理を施してその抵抗
値を下げた後、第7図に示すように、ポリシリコン膜1
8、第二ゲート絶縁膜14およびポリンリコン膜19を
重ね切りでエッチングしてフローティングゲート3およ
びコントロールゲート4 (ワード線WL)を同時に形
成した後、基板1を熱酸化してフローティングゲート3
およびコントロールゲート4 (ワード線WL)のそれ
ぞれの側壁、ならびにコントロールゲート4 (ワード
線WL)上にS+Chからなる絶縁膜15を形成する。Next, after the polysilicon film 19 is subjected to phosphorus treatment to lower its resistance value, as shown in FIG.
8. After etching the second gate insulating film 14 and the polyrecon film 19 by overlapping cutting to simultaneously form the floating gate 3 and the control gate 4 (word line WL), the substrate 1 is thermally oxidized to form the floating gate 3.
An insulating film 15 made of S+Ch is formed on each sidewall of the control gate 4 (word line WL) and on the control gate 4 (word line WL).
絶縁膜15の膜厚は、70〜80A程度である。なお、
コントロールゲート4 (ワード線WL)は、ポリシリ
コン膜上にW,Ta%TiSMOなどの高融点金属のシ
リサイド膜を積層した、いわゆるポリサイド構造の複合
膜や、上記高融点金属(またはそのシリサイド)の単層
膜で構成してもよい。The thickness of the insulating film 15 is approximately 70 to 80 Å. In addition,
The control gate 4 (word line WL) is made of a composite film with a so-called polycide structure, in which a silicide film of a high melting point metal such as W, Ta%TiSMO, etc. is laminated on a polysilicon film, or a composite film of the above high melting point metal (or its silicide). It may be composed of a single layer film.
次に、第8図に示すように、活性領域の主面に不純物を
導入してソース領域5およびドレイン領域6を形成する
。ソース領域5およびドレイン領域6を形戒するには、
まずソース領域5を形成すべき活性領域の主面にソース
領域5bを形成するためにn形不純物を導入する。n形
不純物を導入するには、例えばI X 1 0”〜1
1 X O” 〔atoms/cII1〕程度のPを5
0KeV程度のエネルギーでイオン打込みする。n形
不純物は、フローティングゲート3およびコントロール
ゲート4 (ワード線WL)に対して自己整合的に導入
される。続いて、ドレイン領域6を形成すべき活性領域
の主面に領域10を形成する為にp形不純物を導入する
。Next, as shown in FIG. 8, impurities are introduced into the main surface of the active region to form a source region 5 and a drain region 6. To define the source region 5 and drain region 6,
First, n-type impurities are introduced into the main surface of the active region where source region 5 is to be formed in order to form source region 5b. In order to introduce an n-type impurity, for example, I
1 X O” [atoms/cII1] of P is 5
Ion implantation is performed with an energy of approximately 0 KeV. The n-type impurity is introduced into floating gate 3 and control gate 4 (word line WL) in a self-aligned manner. Subsequently, p-type impurities are introduced to form a region 10 on the main surface of the active region where the drain region 6 is to be formed.
p形不純物を導入するには、例えば5810′3〜1,
5 x l Q 1(atoms/c++f)程度の
BF2を60KeV程度のエネルギーでイオン打込みす
る。p形不純物は、フローティングゲート3およびコン
トロールゲート4 〈ワード線WL)に対して自己整合
的に導入される。その後、基板1を窒素ガス中、100
0℃程度で熱処理して上記n形不純物およびp形不純物
の引き伸ばし拡散を行い、ソース領域5を形成すべき活
性領域の主面にn一半導体領域5bを形成するとともに
、ドレイン領域6を形成すべき活性領域の主面にp゜半
導体領域10を形成する。引一半導体領域5bおよびp
ゝ半導体領域10の接合深さは、それぞれ0.5μm程
度である。In order to introduce p-type impurities, for example, 5810'3~1,
Ions of BF2 of about 5 x l Q 1 (atoms/c++f) are implanted at an energy of about 60 KeV. The p-type impurity is introduced into the floating gate 3 and the control gate 4 (word line WL) in a self-aligned manner. Thereafter, the substrate 1 was placed in nitrogen gas for 100
Heat treatment is performed at approximately 0° C. to stretch and diffuse the n-type impurity and p-type impurity, thereby forming an n-semiconductor region 5b on the main surface of the active region where the source region 5 is to be formed, and forming the drain region 6. A p° semiconductor region 10 is formed on the main surface of the desired active region. Pull-in semiconductor regions 5b and p
The junction depth of each semiconductor region 10 is about 0.5 μm.
次に、n一半導体領域5bを形成した活性領域の主面に
n形不純物を導入する。n形不純物を導入するには、例
えば5 X 1 0”〜I X 1 0” (atom
s/cj)程度のAsを5 QKeV程度のエネルギー
でイオン打込みする。n形不純物は、ブローティングゲ
ート3およびコントロールゲート4 (ワード線WL)
に対して自己整合的に導入される。Next, n-type impurities are introduced into the main surface of the active region in which the n-semiconductor region 5b is formed. In order to introduce an n-type impurity, for example, 5 X 10" to I X 10" (atom
s/cj) is ion-implanted with an energy of about 5 QKeV. The n-type impurity is applied to the bloating gate 3 and control gate 4 (word line WL).
is introduced in a self-consistent manner.
続いて、p゛半導体領域10を形成した活性領域の上面
にn形不純物を導入する。n形不純物を導入するには、
例えばI X 1 0” 〜5 X 1 0” (at
OmS/cII!〕程度のAsを60KeV程度のエネ
ルギーでイオン打込みする。n形不純物は、フローティ
ングゲート3およびコントロールゲート4 (ワード線
WL)に対して自己整合的に導入される。Subsequently, n-type impurities are introduced into the upper surface of the active region in which the p' semiconductor region 10 is formed. To introduce n-type impurities,
For example, I X 10" to 5 X 10" (at
OmS/cII! ] of As is ion-implanted with an energy of about 60 KeV. The n-type impurity is introduced into floating gate 3 and control gate 4 (word line WL) in a self-aligned manner.
その後、基板lを窒素ガス中、1000℃程度で熱処理
して上記したそれぞれのn形不純物の引き伸ばし拡散を
行い、n一半導体領11j!5b上にn゛半導体領域5
aを形成するとともに、p゛半導体領域10上にn半導
体領域6を形戒する。n゛半導体領域5aおよびn半導
体領域6の接合深さは、それぞれ0.3μm程度である
。Thereafter, the substrate l is heat-treated at about 1000° C. in nitrogen gas to stretch and diffuse each of the n-type impurities described above, and the n-semiconductor region 11j! n semiconductor region 5 on 5b
At the same time, an n semiconductor region 6 is formed on the p semiconductor region 10. The junction depths of n' semiconductor region 5a and n semiconductor region 6 are each about 0.3 μm.
次に、第9図に示すように、フローティングゲート3お
よびコントロールゲート4(ワード線WL〉の側壁にサ
イドウォールスベーサ16を形戒する。サイドウォール
スペーサ16は、例えば図示しない周辺回路のnチャネ
ルMISFETおよびpチャネルMISFETをL I
)D(Lightly Doped Drain) 構
造にするためのサイドウォールスペ一サを形戒する際に
同時に形戒する。サイドウォールスペーサl6は、例え
ばCVD法を用いて堆積したSin2からなる絶縁膜(
図示せず)をRI E(Reactive Ion E
tching)のような異方性x−7チングで加工して
形成する。続いて、熱酸化して形成した絶縁膜15およ
びサイドウォールスペーサ16の上層に層間絶縁膜20
を堆積する。層間絶縁膜20は、例えば有機シランの熱
分解法で形成したSi○,からなり、その膜厚はl50
0人程度である。Next, as shown in FIG. 9, a sidewall spacer 16 is formed on the sidewall of the floating gate 3 and the control gate 4 (word line WL). channel MISFET and p-channel MISFET
)D (Lightly Doped Drain) When preparing the side wall spacer for the structure, use the same method. The sidewall spacer l6 is, for example, an insulating film made of Sin2 deposited using the CVD method (
(not shown) to RI E (Reactive Ion E
tching). Subsequently, an interlayer insulating film 20 is formed on the insulating film 15 and sidewall spacers 16 formed by thermal oxidation.
Deposit. The interlayer insulating film 20 is made of, for example, SiO formed by thermal decomposition of organic silane, and has a thickness of 150 mm.
Approximately 0 people.
次に、第10図に示すように、層間絶縁膜20およびゲ
ート絶縁膜13をエッチングしてソース領域5の主面に
達するコンタクトホール8aおよびドレイン領域6の主
面に達するコンタクトホール8bを同時に形戒した後、
CVD法を用いて層間絶縁膜20の上層に共通ソース線
SLおよび導電層7用のポリシリコン膜21を堆積する
。ポリシリコン膜21の膜厚は、1000〜1500A
程度である。続いて、ポリシリコン膜21にリン処理を
施してその抵抗値を低減した後、ポリシリコン膜21を
エッチングしてソース領域5に接続される共通ソース線
SLおよびドレイン領域6に接続される導電層7を同時
に形成する。共通ソース線SLおよび導電層7のそれぞ
れは、コントロールゲート4 (ワード線WL)の一部
を覆うように形成される。なお、共通ソース線SLおよ
び導電層7は、ポリシリコン膜上にWSTa,Ti,M
oなどの高融点金属のシリサイド膜を積層したポリサイ
ド構造の複合膜や上記高融点金属(またはそのシリサイ
ド)の単層膜で構成してもよい。Next, as shown in FIG. 10, the interlayer insulating film 20 and the gate insulating film 13 are etched to simultaneously form a contact hole 8a reaching the main surface of the source region 5 and a contact hole 8b reaching the main surface of the drain region 6. After admonishing
A polysilicon film 21 for the common source line SL and the conductive layer 7 is deposited on the interlayer insulating film 20 using the CVD method. The thickness of the polysilicon film 21 is 1000 to 1500A.
That's about it. Subsequently, the polysilicon film 21 is subjected to phosphorus treatment to reduce its resistance value, and then the polysilicon film 21 is etched to form a common source line SL connected to the source region 5 and a conductive layer connected to the drain region 6. 7 is formed at the same time. Each of the common source line SL and the conductive layer 7 is formed to cover a part of the control gate 4 (word line WL). Note that the common source line SL and the conductive layer 7 are made of WSTa, Ti, M on the polysilicon film.
It may be constructed of a composite film having a polycide structure in which silicide films of high melting point metals such as silicide films of high melting point metal such as o are laminated, or a single layer film of the above high melting point metal (or its silicide).
次に、第11図に示すように、CVD法を用いて共通ソ
ース線SLおよび導電層7の上層に、例えばBPSGか
らなる層間絶縁膜22を堆積した後、基板1を熱処理し
て眉間絶縁膜22を平坦化する。層間絶縁膜22の膜厚
は、5000〜6000人程度である。続いて、眉間絶
縁膜22をエッチングして導電層7に達するスルーホー
ル23を形成した後、スバッタ法を用いて層間絶縁膜2
2の上層にデータ線DL用のAl合金膜24を堆積する
。AIl合金膜24の膜厚は、8000人程度である。Next, as shown in FIG. 11, an interlayer insulating film 22 made of, for example, BPSG is deposited on the common source line SL and the conductive layer 7 using the CVD method, and then the substrate 1 is heat-treated to form a glabellar insulating film. 22 is flattened. The thickness of the interlayer insulating film 22 is about 5000 to 6000. Subsequently, after etching the glabellar insulating film 22 to form a through hole 23 that reaches the conductive layer 7, the interlayer insulating film 2 is etched using a spatter method.
An Al alloy film 24 for the data line DL is deposited on the upper layer of the data line DL. The thickness of the Al alloy film 24 is about 8,000.
最後に、A1合金膜24をエッチングして導電層7に接
続されるデータ線DLを形成した後、データ線DLの上
層に、例えばPSGからなるパフシベーション膜25を
堆積することにより、前記第1図〜第3図に示すメモリ
セルQmが完戒する。Finally, after etching the A1 alloy film 24 to form a data line DL connected to the conductive layer 7, a puffivation film 25 made of, for example, PSG is deposited on the upper layer of the data line DL. The memory cell Qm shown in FIGS. 1 to 3 is completely cured.
以上のような構成からなる本実施例1によれば、下記の
ような効果が得られる。According to the first embodiment configured as described above, the following effects can be obtained.
(l).フィールド絶縁膜2をワード線WLと直交する
方向に連続的に延在させ、フローティングゲート3とソ
ース領域5とが重なる領域の面積が全てのメモリセルQ
mで等しくなる。従って、フローティングゲート3とソ
ース領域5との間に形戒されるカップリング容量が全て
のメモリセルQmで等しくなる結果、消去時に、ソース
領域に高電圧を印加した場合のフローティングゲート電
圧V,が全でのメモリセルQmで等しくなるので、デー
タ消去特性のばらつきが解消され、フラッシュEEPR
OMの電気的特性が向上する。(l). The field insulating film 2 is continuously extended in the direction perpendicular to the word line WL, and the area of the region where the floating gate 3 and the source region 5 overlap is the same as that of all the memory cells Q.
It becomes equal at m. Therefore, as a result of the coupling capacitance between the floating gate 3 and the source region 5 being equal in all memory cells Qm, the floating gate voltage V, when a high voltage is applied to the source region during erasing, is Since all memory cells Qm are equal, variations in data erase characteristics are eliminated and flash EEPR
The electrical characteristics of OM are improved.
(2).フィールド絶縁膜2をワード線WLと直交する
方向に連続的に延在させ、フローティングゲート3用の
ポリシリコン膜l8をエッチングする際およびコントロ
ールゲート4用のポリシリコン膜19とフローティング
ゲート3用のポリシリコン膜18を重ね切りでエッチン
グする際に、基板1の活性領域がエッチングされないよ
うにしたので、基板1の削れに起因する接合リーク電流
の発生を防止することができるので、フラッシュEEF
ROMの電気的特性が向上する。また、基板1の削れに
起因するソース領域5の断線を防止することができるの
で、フラッシュEEPROMの製造歩留りが向上する。(2). The field insulating film 2 is continuously extended in the direction orthogonal to the word line WL, and when etching the polysilicon film 18 for the floating gate 3, the polysilicon film 19 for the control gate 4, and the polysilicon film 19 for the floating gate 3. Since the active region of the substrate 1 is not etched when the silicon film 18 is etched by overlapping cuts, it is possible to prevent the occurrence of junction leakage current due to scraping of the substrate 1.
The electrical characteristics of ROM are improved. Further, since disconnection of the source region 5 due to scratching of the substrate 1 can be prevented, the manufacturing yield of the flash EEPROM is improved.
(3).ワード線WLの上層を共通ソース線SLおよび
導電層7で覆うようにしたので、パフシベーション膜2
5や層間絶縁膜22を通じてゲート電極に達する水分な
どの異物を共通ソース線SLおよび導電層7で遮蔽する
ことができる。その結果、データの書込み時にフローテ
ィングゲート3に注入されたエレクトロンの拡散を防止
することができるので、フラッシ.EEPROMのデー
タ保持特性が向上する。(3). Since the upper layer of the word line WL is covered with the common source line SL and the conductive layer 7, the puffivation film 2
The common source line SL and the conductive layer 7 can block foreign substances such as moisture that reach the gate electrode through the common source line SL and the interlayer insulating film 22. As a result, diffusion of electrons injected into the floating gate 3 during data writing can be prevented, so that the flash. The data retention characteristics of EEPROM are improved.
(4).ドレイン領域6の上層に形成した導電層7を介
してデータ線DLをドレイン領域6に接続するようにし
たので、層間絶縁膜22に形成されるスルーホール23
のアスペクト比(スルーホールの深さ/スルーホールの
径〉を小さくすることができる。その結果、スルーホー
ル23内に堆積されるデータ線DL用Al合金膜24の
カバレージが向上するので、データ線DLの接続信頼性
が向上する。(4). Since the data line DL is connected to the drain region 6 via the conductive layer 7 formed on the upper layer of the drain region 6, the through hole 23 formed in the interlayer insulating film 22
As a result, the coverage of the data line DL Al alloy film 24 deposited in the through hole 23 is improved, so the data line DL connection reliability is improved.
〔実施例2〕
本実施例20半導体集積回路装置は、フラッシュEEP
ROMであり、第13図はそのメモリセルアレイの構成
を示す平面図である。なお、第13図では説明を簡単に
するために、フィールド絶縁膜以外の絶縁膜は図示して
いない。[Example 2] This Example 20 semiconductor integrated circuit device is a flash EEP
This is a ROM, and FIG. 13 is a plan view showing the configuration of its memory cell array. Note that, in FIG. 13, insulating films other than the field insulating film are not shown in order to simplify the explanation.
第13図に示すように、メモリセルQmは、図のY方向
に連続的に延在するフィールド絶縁膜2と、図のX方向
に延在するワード線WLとが交差する領域に設けられて
いる。メモリセルQm は、フローティングゲート3お
よびコントロールケート4 (ワード線WL)からなる
二層構造のゲート電極と、ソース領域5およびドレイン
領域6からなるn形半導体領域とを有する単一のnチャ
ネ゛ルMISFETで構成されている。ソース領域5゛
およびドレイン領域6は、フィールド絶縁膜2およびワ
ード線WLを介して互いに分離されており、ソース領域
5には共通ソース線SLが接続され、ドレイン領域6に
は導電層7を介してデータ線DLが接続されている。共
通ソース線SLは、図のX方向に延在し、データ線DL
は、図のY方向に延在している。As shown in FIG. 13, the memory cell Qm is provided in a region where a field insulating film 2 extending continuously in the Y direction of the figure and a word line WL extending in the X direction of the figure intersect. There is. The memory cell Qm is a single n-channel having a gate electrode with a two-layer structure consisting of a floating gate 3 and a control gate 4 (word line WL), and an n-type semiconductor region consisting of a source region 5 and a drain region 6. It is composed of MISFET. The source region 5' and the drain region 6 are separated from each other via the field insulating film 2 and the word line WL, a common source line SL is connected to the source region 5, and a common source line SL is connected to the drain region 6 via a conductive layer 7. A data line DL is connected thereto. The common source line SL extends in the X direction in the figure and is connected to the data line DL.
extends in the Y direction of the figure.
前記実施例1のフラッシ:LEEPROMは、層間絶縁
膜20の一部に設けたコンタクトホール8aを通じて共
通ソース線SLをソース領域5に接続し、同じく層間絶
縁膜20の一部に設けたコンタクトホール8bを通じて
導電層7をドレイン領域6に接続する構成になっている
が、本実施例2のフラッシュEEPROMにおいては、
共通ソースwAsLをソース慣域5に直接接続し、同じ
《導電層7もドレイン領域6に直接接続している。In the flash LEEPROM of Example 1, the common source line SL is connected to the source region 5 through a contact hole 8a provided in a part of the interlayer insulating film 20, and a contact hole 8b also provided in a part of the interlayer insulating film 20. The conductive layer 7 is connected to the drain region 6 through the flash EEPROM of the second embodiment.
The common source wAsL is directly connected to the source inertial region 5, and the same conductive layer 7 is also directly connected to the drain region 6.
第14図は、第l3図のXrV−XIV線における基板
1の断面図である。第14図に示すように、メモリセル
Qm は、基板lに設けたpウエル9の主面に設けられ
ている。メモリセルQfflのソース領域5は、n゛半
導体領域5aおよびn一半導体領域5bからなる二重拡
散構造を有しており、ドレイン領域6の下層には、p゛
半導体領域10が設けられている。メモリセルQmのチ
ャネル領域には、チャネルドーブ層12が設けられてお
り、その上層には、ゲート絶縁膜l3が設けられている
。FIG. 14 is a sectional view of the substrate 1 taken along the line XrV-XIV in FIG. 13. As shown in FIG. 14, the memory cell Qm is provided on the main surface of a p-well 9 provided in the substrate l. The source region 5 of the memory cell Qffl has a double diffusion structure consisting of an n' semiconductor region 5a and an n1 semiconductor region 5b, and a p' semiconductor region 10 is provided below the drain region 6. . A channel dove layer 12 is provided in the channel region of the memory cell Qm, and a gate insulating film 13 is provided above the channel dove layer 12.
フローティングゲート3およびコントロールゲート4
(ワード線WL)は、フローティングゲート3上に設け
られた第二ゲート絶縁膜l4を介して互いに絶縁されて
いる。フローティングゲート3およびコントロールゲー
ト4〈ワードIWL)の側壁には、絶縁膜15およびに
サイドウォールスベーサ16が設けられている。コント
ロールゲート4 (ワード線WL)上には、層間絶縁膜
20が設けられている。Floating gate 3 and control gate 4
(Word lines WL) are insulated from each other via a second gate insulating film l4 provided on the floating gate 3. An insulating film 15 and a sidewall baser 16 are provided on the sidewalls of the floating gate 3 and the control gate 4 (word IWL). An interlayer insulating film 20 is provided on the control gate 4 (word line WL).
サイドウォールスペーサ16および層間絶縁膜20の上
層には、共通ソース線SLおよび導電層7が設けられて
いる。共通ソース線SLは、ソース領域5に直接接続さ
れており、導電層7は、ドレイン領域6に直接接続され
ている。A common source line SL and a conductive layer 7 are provided above the sidewall spacer 16 and the interlayer insulating film 20. Common source line SL is directly connected to source region 5 , and conductive layer 7 is directly connected to drain region 6 .
共通ソース線SLおよび導電層7は、Y方向に隣接する
メモリセルQm のサイドウォールスペーサ16に対し
て、自己整合的に設けられている。Common source line SL and conductive layer 7 are provided in a self-aligned manner with respect to sidewall spacers 16 of memory cells Qm adjacent in the Y direction.
共通ソース線SLおよび導電層7の上層には、眉間絶縁
膜22が設けられており、層間絶縁膜22の上層には、
データ線DLが設けられている。A glabellar insulating film 22 is provided above the common source line SL and the conductive layer 7, and an upper layer of the interlayer insulating film 22 includes:
A data line DL is provided.
データ線DLは、層間絶縁膜22に設けられたスルーホ
ール27を通じて導電層7と電気的に接続されている。Data line DL is electrically connected to conductive layer 7 through a through hole 27 provided in interlayer insulating film 22 .
データ線DLの上層には、パフシベーション膜25が設
けられている。A puffivation film 25 is provided on the upper layer of the data line DL.
次に、上記した構成からなるフラッシ.EEFROMの
製造方法を第15図〜第18図を用いて説明する。第1
5図〜第l8図は、前記14図と同じく第13図のXI
V−XIV線における基板1の断面図である。Next, a flash having the above-mentioned configuration. A method for manufacturing an EEFROM will be explained using FIGS. 15 to 18. 1st
Figures 5 to 18 correspond to XI in Figure 13, same as Figure 14 above.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the substrate 1 taken along the line V-XIV.
第15図は、このフラッシ5EEPROMの製造工程の
中途段階を示しており、前記実施例lの第76図に示す
製造工程に対応している。すなわち、基板1の主面にp
形不純物を導入した後、いわゆる選択酸化法(LOCO
S法)を用いてフィールド絶縁膜2を形成し、同時にそ
の下層にp形のチャネルストッパ領域11を形成する。FIG. 15 shows an intermediate stage of the manufacturing process of this flash 5EEPROM, and corresponds to the manufacturing process shown in FIG. 76 of the embodiment 1. That is, p is on the main surface of the substrate 1.
After introducing type impurities, the so-called selective oxidation method (LOCO) is carried out.
A field insulating film 2 is formed using the S method (S method), and at the same time, a p-type channel stopper region 11 is formed below it.
フィールド絶縁膜2は、ワード線WLと直交する方向に
延在するように形戒する。続いて、活性領域の主面にゲ
ート絶縁膜l3を形成した後、フィールド絶縁膜2およ
びゲート絶縁膜l3の上層にフローティングゲート用の
ポリシリコン膜18を堆積し、フィールド絶縁膜2上の
ポリシリコン膜18をその中心線に沿ってエッチングす
る。フィールド絶縁膜2は、後に形成されるワード線W
Lと直交るす方向に連続的に延在しているので、ポリシ
リコン膜l8をエッチングすに際に基板1の活性領域の
主面がエッチングされることはない。続いて、基板1を
熱酸化してポリシリコン膜18の表面に第二ゲート絶縁
膜14を形成した後、その上層にコントロールゲート(
ワード線WL)用のポリシリコン膜19を堆積し、リン
処理を施してその抵抗値を低減する。ここまでの工程は
、前記実施例1と同じである。次に、本実施例2では、
ポリシリコン膜19の上層に層間絶縁膜2oを堆積する
。Field insulating film 2 is shaped so as to extend in a direction perpendicular to word line WL. Subsequently, after forming a gate insulating film l3 on the main surface of the active region, a polysilicon film 18 for a floating gate is deposited on the upper layer of the field insulating film 2 and the gate insulating film l3, and the polysilicon film 18 on the field insulating film 2 is Membrane 18 is etched along its centerline. The field insulating film 2 is a word line W formed later.
Since it extends continuously in the direction perpendicular to L, the main surface of the active region of the substrate 1 is not etched when the polysilicon film 18 is etched. Subsequently, after thermally oxidizing the substrate 1 to form a second gate insulating film 14 on the surface of the polysilicon film 18, a control gate (
A polysilicon film 19 for word line WL) is deposited and subjected to phosphorus treatment to reduce its resistance value. The steps up to this point are the same as in Example 1 above. Next, in this second embodiment,
An interlayer insulating film 2o is deposited on the polysilicon film 19.
層間絶縁膜20は、コントロールゲート4 (ワード線
WL)を共通ソース線SLおよび導電層7と絶縁するた
めに形成する。層間絶縁膜2oは、例えば有機シランの
熱分解法で形成する。Interlayer insulating film 20 is formed to insulate control gate 4 (word line WL) from common source line SL and conductive layer 7. The interlayer insulating film 2o is formed, for example, by thermal decomposition of organic silane.
次に、第16図に示すように、ポリシリコン膜18、第
二ゲート絶縁膜14、ポリシリコン膜19および層間絶
縁膜20を重ね切りでエッチングしてフローティングゲ
ート3およびコントロールゲート4(ワード線WL)を
同時に形成した後、基板lを熱酸化してフローティング
ゲート3およびコントロールゲート4 〈ワード線WL
)の側壁にSi○,からなる絶縁膜15を形戒する。続
いて、活性領域の主面に不純物を導入してソース領域5
およびドレイン領域6を形成する。ソース領域5および
ドレイン領域6は、前記実施例1と同じ方法で形成すれ
ばよいので、その説明は省略する。Next, as shown in FIG. 16, the polysilicon film 18, second gate insulating film 14, polysilicon film 19, and interlayer insulating film 20 are etched in an overlapping manner to remove the floating gate 3 and control gate 4 (word line WL). ) are formed at the same time, the substrate l is thermally oxidized to form a floating gate 3 and a control gate 4 (word line WL).
) is coated with an insulating film 15 made of Si. Next, impurities are introduced into the main surface of the active region to form the source region 5.
and drain region 6 is formed. The source region 5 and the drain region 6 may be formed by the same method as in the first embodiment, so their explanation will be omitted.
次に、第17図に示すように、フローティングゲート3
およびコントロールゲート4(ワード線WL)の側壁に
サイドウォールスペーサ16を形成する。サイドウォー
ルスペーサ16は、例えば図示しない屑辺回路のnチャ
ネルMISFETおよびpチャネルMISFETをLD
D構造にするためのサイドウォールスペーサを形成する
際に同時に形成する。サイドウォールスベーサ16は、
例えばCVD法を用いて堆積したSin,からなる絶縁
膜をRIEのような異方性エッチングで加工して形成す
る。本実施例2では、サイドゥオールスベーサ16を形
成する際のエッチング工程でソース領域5およびドレイ
ン領域6の主面のゲート絶縁膜13をオーバーエッチン
グして除去する。Next, as shown in FIG. 17, the floating gate 3
A sidewall spacer 16 is then formed on the sidewall of the control gate 4 (word line WL). For example, the sidewall spacer 16 connects an n-channel MISFET and a p-channel MISFET of a scrap circuit (not shown) to an LD.
It is formed at the same time as forming the sidewall spacer for forming the D structure. Sidewalls base 16 is
For example, an insulating film made of Sin deposited using the CVD method is processed by anisotropic etching such as RIE. In the second embodiment, in the etching process when forming the sidewall baser 16, the gate insulating film 13 on the main surfaces of the source region 5 and drain region 6 is over-etched and removed.
このエッチング工程では、コントロールゲート4(ワー
ド線WL)上の層間絶縁膜20も同時にエッチングされ
るので、その際にコントロールゲート4 (ワード線W
L)の表面が露出しないよう、あらかじめ層間絶縁膜2
0の膜厚は2000〜3000A程度としておく。In this etching step, the interlayer insulating film 20 on the control gate 4 (word line WL) is also etched at the same time.
In order to prevent the surface of L) from being exposed, the interlayer insulating film 2 is
The film thickness of 0 is set to be about 2000 to 3000A.
次に、第18図に示すように、CVD法を用いて層間絶
縁膜20およびサイドゥオールスペーサl6の上層にポ
リシリコン膜21を堆積し、リン処理を施してその抵抗
値を低減した後、ポリシリコン膜2lをエッチングして
共通ソース線SLおよび導電層7を同時に形戒する。共
通ソース線SLおよび導電層7のそれぞれは、コントロ
ールゲート4 (ワードl[WL)の一部を覆うように
形成される。なお、コントロールゲート4 (ワード線
WL)や共通ソース線SL(導電層7)は、ポリシリコ
ン膜上にW,Ta1T i,Moなどの高融点金属のシ
リサイド膜を積層した、いわゆるポリサイド構造の複合
膜や高融点金属(またはそのシリサイド)の単層膜で構
成してもよい。共通ソース線SLおよび導電層7を形成
した後の工程は、前記実施例1と同じでよいので、その
説明は省略する。Next, as shown in FIG. 18, a polysilicon film 21 is deposited on the interlayer insulating film 20 and the side-all spacer l6 using the CVD method, and a phosphorus treatment is performed to reduce its resistance value. The common source line SL and the conductive layer 7 are simultaneously etched by etching the silicon film 2l. Common source line SL and conductive layer 7 are each formed to cover part of control gate 4 (word l[WL). The control gate 4 (word line WL) and the common source line SL (conductive layer 7) are made of a composite structure with a so-called polycide structure, in which a silicide film of a high-melting point metal such as W, Ta1Ti, or Mo is laminated on a polysilicon film. It may be composed of a film or a single layer film of a high melting point metal (or its silicide). The steps after forming the common source line SL and the conductive layer 7 may be the same as those in Example 1, so the description thereof will be omitted.
このように、コントロールゲート4 (ワード線WL>
上に層間絶縁膜20を堆積し、次いでブローティングゲ
ート3およびコントロールケー}4(ワード1l!WL
)の側壁にサイドウオールスベーサ16を形戒し、同時
にソース領域5およびドレイン領域6の主面のゲート絶
縁膜13を除去した後、ソース領域5およびドレイン領
域6の主面が露出している状態で共通ソース線SL用の
ポリシリコン膜21を堆積する本実施例2の製造方法に
よれば、共通ソース線SLおよび導電層7のそれぞれは
、フローティングゲート3、コントロールゲート4 (
ワード線WL)およびサイドウオールスベーサ16に対
して自己整合的に形戒される。In this way, the control gate 4 (word line WL>
An interlayer insulating film 20 is deposited thereon, and then a bloating gate 3 and a control case }4 (word 1l!WL
), and at the same time remove the gate insulating film 13 on the main surfaces of the source region 5 and drain region 6, the main surfaces of the source region 5 and drain region 6 are exposed. According to the manufacturing method of the second embodiment in which the polysilicon film 21 for the common source line SL is deposited in a state where the common source line SL and the conductive layer 7 are
word line WL) and sidewall baser 16 in a self-aligned manner.
従って、本実施例2によれば、前記実施例1のようなコ
ンタクトホール3a,8bを形成する際のマスク合わせ
余裕が不要となり、その分ソース領域5およびドレイン
領域の面積を縮小することができるので、メモリセルQ
mのサイズを縮小し、フラッシュEEPROMの集積度
を向上させることができる。Therefore, according to the second embodiment, there is no need for a margin for mask alignment when forming the contact holes 3a and 8b as in the first embodiment, and the areas of the source region 5 and the drain region can be reduced accordingly. Therefore, memory cell Q
The size of m can be reduced and the degree of integration of the flash EEPROM can be improved.
〔実施例3〕
本実施例3の半導体集積回路装置は、フラッシ:LEE
PROMであり、第l9図はそのメモリセルアレイの構
成を示す平面図である。なお、第19図では説明を簡単
にするために、フィールド絶縁膜以外の絶縁膜は図示し
ていない。[Example 3] The semiconductor integrated circuit device of Example 3 has a flash: LEE.
This is a PROM, and FIG. 19 is a plan view showing the configuration of its memory cell array. Note that in FIG. 19, insulating films other than the field insulating film are not shown to simplify the explanation.
前記実施例1および実施例2のメモリセルアレイは、メ
モリセルQmを分離するフィールド絶縁膜2をワードI
WLと直交する方向に延在し、このフィールド絶縁IN
2およびワード被WLで周囲を囲まれたソース領域5に
共通ソース線SLを接続した構成になっているが、本実
施例3のメモリセルアレイは、第19図に示すように、
フィールド絶縁膜2のそれぞれを分離形成して島状に配
置している。従って、一本のワード線WLに接続された
全てのメモリセルQ+n は、それらのソース領域5が
共有されているので、ソース領域5同士を接続するため
の共通ソース線SLは存在しない。In the memory cell arrays of the first and second embodiments, the field insulating film 2 separating the memory cells Qm is connected to the word I.
This field insulation IN extends in a direction perpendicular to WL.
The memory cell array of the third embodiment has a structure in which a common source line SL is connected to a source region 5 surrounded by a word line WL and a word line WL, as shown in FIG.
Each of the field insulating films 2 is formed separately and arranged in an island shape. Therefore, since all the memory cells Q+n connected to one word line WL share their source regions 5, there is no common source line SL for connecting the source regions 5.
一方、ドレイン領域6は、フィールド絶縁膜2および7
−ド@WLを介して互いに分離されており、各ドレイン
領域6には、コンタクトホール28を通じてデータ線D
Lが接続されている。On the other hand, the drain region 6 is connected to the field insulating films 2 and 7.
- data lines D@WL, and each drain region 6 is connected to a data line D through a contact hole 28.
L is connected.
第20図は、第19図のxx−xx線における基板1の
断面図であり、第21図は、第19図のXXI−XXI
線における基板1の断面図であり、第22図は第19図
のxxn−xxn線における断面図である。20 is a sectional view of the substrate 1 taken along line xx-xx in FIG. 19, and FIG. 21 is a sectional view taken along line XXI-XXI in FIG. 19.
22 is a sectional view of the substrate 1 taken along the line xxn-xxn in FIG. 19. FIG.
第20図および第21図に示すように、メモリセルQm
は、基板lに設けたpウエル9の主面に設けられている
。メモリセルQmのソース領域5は、n゛半導体領域5
aおよびn一半導体領域5bからなる二重拡牧構造を有
している。ドレイン領域6の下層には、p゜半導体領域
10が設けられている。メモリセルQm同士を分離する
フィールド絶縁膜2の下層には、p形のチャネルストッ
パ領域11が設けられている。As shown in FIGS. 20 and 21, memory cell Qm
is provided on the main surface of the p-well 9 provided on the substrate l. The source region 5 of the memory cell Qm is the n゛ semiconductor region 5
It has a double expansion structure consisting of a and n semiconductor regions 5b. A p° semiconductor region 10 is provided below the drain region 6 . A p-type channel stopper region 11 is provided under the field insulating film 2 that separates the memory cells Qm from each other.
フィールド絶縁膜2は、第20図に示すように、ソース
領域5mの側壁が基板1の主面に対して垂直となってお
り、かつブローティングゲート3およびコントロールゲ
ート4 (ワード線WL)の側壁と同一面をなしている
。従って、フィールド絶縁膜2のソース領域5側の端部
には、いわゆるバーズ・ピーク(bird’s bea
k) と称される張り出し部が存在しない。As shown in FIG. 20, the field insulating film 2 has a sidewall of the source region 5m perpendicular to the main surface of the substrate 1, and a sidewall of the bloating gate 3 and the control gate 4 (word line WL). are on the same plane. Therefore, at the end of the field insulating film 2 on the source region 5 side, there is a so-called bird's peak.
k) There is no overhang called .
これに対し、第21図に示すように、フィールド絶縁膜
2のX方向端部には、バーズ・ピークが存在する。つま
りフィールド絶縁膜2のX方向端部の厚さは、その中央
部に比べて小である。On the other hand, as shown in FIG. 21, a bird's peak exists at the end of the field insulating film 2 in the X direction. In other words, the thickness of the field insulating film 2 at the ends in the X direction is smaller than that at the center.
ブローティングゲート3およびコントロールゲート4
(ワードIIWL)は、フローティングゲート3上に形
成された第二ゲート絶縁膜14を介して互いに絶罎され
ている。フローティングゲート3およびコントロールゲ
ート4 (ワード線WL)の側壁には、熱酸化して形成
した絶縁膜l5が設けられている。絶縁膜15は、コン
トロールゲート4(ワード線WL)およびソース領域の
基板表面上にも設けられている。サイドウォールスベー
サ16は第20図に示すようにフローティングゲート3
、コントロールゲート4 (ワード線WL)およびフィ
ールド絶縁膜2の側壁に設けられている。Bloating gate 3 and control gate 4
(words IIWL) are isolated from each other via a second gate insulating film 14 formed on the floating gate 3. An insulating film 15 formed by thermal oxidation is provided on the side walls of the floating gate 3 and the control gate 4 (word line WL). The insulating film 15 is also provided on the substrate surface of the control gate 4 (word line WL) and source region. The side wall base 16 is attached to the floating gate 3 as shown in FIG.
, the control gate 4 (word line WL) and the side wall of the field insulating film 2.
絶縁膜15の上層には、層間絶縁膜20が設けられてい
る。層間絶縁膜20の上層には、データ線DLが設けら
れている。第21図および第22図に示すようにデータ
線DLは、層間絶縁膜22およびゲート絶縁膜13に設
けられたコンタクトホール28を通じてドレイン領域6
と電気的に接続されている。データ線DLの上層には、
パフシベーション膜25が設けられている。An interlayer insulating film 20 is provided above the insulating film 15 . A data line DL is provided in the upper layer of the interlayer insulating film 20. As shown in FIGS. 21 and 22, the data line DL is connected to the drain region 6 through the contact hole 28 provided in the interlayer insulating film 22 and the gate insulating film 13.
electrically connected to. In the upper layer of the data line DL,
A puffivation film 25 is provided.
次に、上記した構成からなるフラッシュEEPROMの
製造方法を第23図〜第26図を用いて説明する。第2
3図〜第25図の各図において、(a)は前記第20図
と同じく第19図のxx−xx線における基板1の断面
図であり、ら)は前記第21図と同じく第19図のXX
I−XX T線における基板lの断面図である。Next, a method for manufacturing a flash EEPROM having the above-described structure will be explained using FIGS. 23 to 26. Second
3 to 25, (a) is a cross-sectional view of the substrate 1 taken along line xx-xx in FIG. 19 as in FIG. XX of
FIG. 2 is a cross-sectional view of the substrate l taken along the I-XX T line.
第23図は、このフラッシュEEPROMの製造工程の
中途段階を示しており、前記実施例1の第6図に示す製
造工程に対応している。すなわち、基板1の主面にp形
不純物を導入した後、いわゆる選択酸化法(LOCOS
法)を用いてフィールド絶縁膜2を形成し、同時にその
下層にp形のチャネルストッパ領域l1を形成する。フ
ィールド絶縁膜2は、前記実施例1の場合と同じく、ワ
ード線WLと直交する方向に連続的に延在するように形
成する。続いて、活性領域の主面にゲート絶縁膜13を
形成した後、フィールド絶縁膜2およびゲート絶縁膜l
3の上層に7ローティングゲート用のポリシリコン膜l
8を堆積し、このポリシリコン膜18をフィールド絶縁
膜2の中心線に沿ってエッチングする。フィールド絶縁
膜2は、ワード線WLと直交する方向に延在しているの
で、ポリシリコン膜l8をエッチングする際に基板1の
活性領域の主面がエッチングされることはない。FIG. 23 shows an intermediate stage of the manufacturing process of this flash EEPROM, which corresponds to the manufacturing process shown in FIG. 6 of the first embodiment. That is, after introducing p-type impurities into the main surface of the substrate 1, a so-called selective oxidation method (LOCOS) is applied.
A field insulating film 2 is formed using a method (method), and at the same time, a p-type channel stopper region 11 is formed under the field insulating film 2. The field insulating film 2 is formed so as to extend continuously in the direction perpendicular to the word line WL, as in the first embodiment. Subsequently, after forming a gate insulating film 13 on the main surface of the active region, a field insulating film 2 and a gate insulating film l are formed.
Polysilicon film l for 7 loading gates on top of 3
8 is deposited, and this polysilicon film 18 is etched along the center line of the field insulating film 2. Since field insulating film 2 extends in a direction perpendicular to word line WL, the main surface of the active region of substrate 1 is not etched when polysilicon film 18 is etched.
その後、基板1を熱酸化してポリシリコン膜18の表面
に第二ゲート絶縁膜14を形成した後、その上層にコン
トロールゲート(ワード線WL)用のポリシリコン膜1
9を堆積し、リン処理を施してその抵抗値を低減する。After that, the substrate 1 is thermally oxidized to form a second gate insulating film 14 on the surface of the polysilicon film 18, and then a polysilicon film 1 for the control gate (word line WL) is formed on the second gate insulating film 14.
9 is deposited and subjected to phosphorus treatment to reduce its resistance value.
ここまでの工程は、前記実施例1と同じである。The steps up to this point are the same as in Example 1 above.
次に、第24図に示すように、ポリシリコン膜18、第
二ゲート絶縁膜l4およびポリシリコン膜19を重ね切
りでエッチングしてフローティングゲート3およびコン
トロールゲート4 (ワード線WL>を同時に形成する
。本実施例3では、このエッチング工程で使用したホト
レジストマスク29aをコントロールゲート4 (ワー
ド線WL)上に残したまま次の工程に移る。Next, as shown in FIG. 24, the polysilicon film 18, second gate insulating film l4, and polysilicon film 19 are etched in an overlapping manner to simultaneously form floating gates 3 and control gates 4 (word lines WL>). In the third embodiment, the photoresist mask 29a used in this etching step is left on the control gate 4 (word line WL) and the process moves to the next step.
続いて、第25図に示すように、ホトレジストマスク2
9a上に第二のホトレジストマスク29bを形成した後
、ソース領域5を形成すべき領域上のフィールド絶縁膜
2をエッチングして除去する。エッチングガスとしては
、例えば、CF.,CHF3,A rをl:2:40の
比でチャンバー内に流すことにより、シリコンとの選択
比を10以上にできる。これにより、ワード線WLと直
交する方向に延在していたフィールド絶縁膜2は、島状
に分離され、それぞれのソース領域5側の側壁が7ロー
ティングゲート3およびコントロールゲート4 (ワー
ド線WL)の側壁と同一面をなす。Subsequently, as shown in FIG. 25, a photoresist mask 2 is applied.
After forming a second photoresist mask 29b on 9a, the field insulating film 2 on the region where the source region 5 is to be formed is removed by etching. As the etching gas, for example, CF. , CHF3, and Ar into the chamber at a ratio of 1:2:40, the selectivity with silicon can be increased to 10 or more. As a result, the field insulating film 2, which had been extending in the direction perpendicular to the word line WL, is separated into islands, and the sidewalls on the source region 5 side of each of the loading gates 3 and control gates 4 (word lines WL ) is flush with the side wall of the
次に、ホトレジストマスク29a,29bを除去した後
、第26図に示すように、基板1を熱酸化してフィール
ド絶縁膜2の間のソース領域5を形成する基板1の表面
、フローティングゲート3およびコントロールゲート4
(ワード線WL)の側壁ならびにコントロールゲート
4 (ワード線WL)上に絶縁膜15を形成し、続いて
活性領域の主面に不純物を導入してソース領域5および
ドレイン領域6を形成する。ソース領域5およびドレイ
ン領域6は、前記実施例1と同じ方法で形成すればよい
ので、その説明は省略する。なお、フィールド絶縁膜2
の下層に形成されたチャネルストッパfi域11は、バ
ーズ・ピークの部分のチャネルストッパ領域1lに比べ
てp形不純物の濃度が高い。従って、フィールド絶縁膜
2を除去した領域に形成されるソース領域5は、その端
部が不純物濃度の高いチャネルストフパ領域11と接す
るので、接合耐圧が低下し易いという問題があるが、ソ
ース領域5をn゛半導体領域5aおよびn一半導体領域
5bの二重拡散構造とすることにより、ソース領域5の
端部の接合耐圧の低下を有効に防止することができる。Next, after removing the photoresist masks 29a and 29b, as shown in FIG. control gate 4
An insulating film 15 is formed on the side walls of (word line WL) and control gate 4 (word line WL), and then impurities are introduced into the main surface of the active region to form source region 5 and drain region 6. The source region 5 and the drain region 6 may be formed by the same method as in the first embodiment, so their explanation will be omitted. Note that the field insulating film 2
The channel stopper region 11 formed in the lower layer has a higher concentration of p-type impurities than the channel stopper region 1l in the bird's peak portion. Therefore, the end of the source region 5 formed in the region where the field insulating film 2 is removed is in contact with the channel stopper region 11 having a high impurity concentration, so there is a problem that the junction breakdown voltage is likely to decrease. By forming the source region 5 into a double diffusion structure of the n' semiconductor region 5a and the n1 semiconductor region 5b, a reduction in the junction breakdown voltage at the end of the source region 5 can be effectively prevented.
次に、絶縁膜15の上層に堆積した層間絶縁膜22をエ
ッチングしてドレイン領域6に達するコンタクトホール
28を形成した後、層間絶縁膜22の上層にデータ線D
Lを形成し、最後にデータ線DLの上層にパフシベーシ
ョン膜25を堆積することにより、前記第20図.第2
1図および第22図に示すメモリセルQmが完戊する。Next, after etching the interlayer insulating film 22 deposited on the upper layer of the insulating film 15 to form a contact hole 28 that reaches the drain region 6, the data line D is formed on the upper layer of the interlayer insulating film 22.
20.L is formed, and finally, a puffivation film 25 is deposited on the upper layer of the data line DL, as shown in FIG. Second
The memory cell Qm shown in FIGS. 1 and 22 is completed.
以上のような構成からなる本実施例3によれば、下記の
ような効果が得られる。According to the third embodiment configured as described above, the following effects can be obtained.
(1).フィールド絶縁膜2をワード線WLと直交する
方向に延在し、フローティングゲート3用のポリシリコ
ン膜18をエッチングする、およびコントロールゲート
4用のポリシリコン膜l9とフローティングゲート3用
のポリシリコン膜18を重ね切りでエッチングする際に
、基板1の活性領域がエッチングされないようにしたの
で、基板1の削れを防止することができる。その結果、
基板1の削れに起因する接合リーク電流の発生を防止す
ることかできるので、フラッシュEEPROMの電気的
特性が向上する。また、基板1の削れに起因するソース
領域5の断線を防止することができるので、フラッシュ
EEPROMの製造歩留りが向上する。(1). The field insulating film 2 is extended in a direction orthogonal to the word line WL, the polysilicon film 18 for the floating gate 3 is etched, and the polysilicon film 19 for the control gate 4 and the polysilicon film 18 for the floating gate 3 are etched. Since the active region of the substrate 1 is prevented from being etched when etching is performed by overlapping cutting, the substrate 1 can be prevented from being scraped. the result,
Since the occurrence of junction leakage current due to scratching of the substrate 1 can be prevented, the electrical characteristics of the flash EEPROM are improved. Further, since disconnection of the source region 5 due to scratching of the substrate 1 can be prevented, the manufacturing yield of the flash EEPROM is improved.
(2),ワード線WLと直交する方向に連続的に延在し
するフィールド絶縁膜2上にフローテイングゲート3お
よびコントロールゲート4 〈ワード線WL)を形成し
た後、ソース領域5を形成すべき領域のフィールド絶縁
膜2を除去することによって、フィールド絶縁膜2のソ
ース領域5側の側壁がフローティングゲート3およびコ
ントロールゲート4 (ワード線WL)の側壁と同一平
面をなすようにしたので、フローティングゲート3とソ
ース領域5とが重なる領域の面積が全てのメモリセルQ
mで等しくなる。従って、フローティングゲート3とソ
ース領域5との間に形成されるカップリング容量が全て
のメモリセルQmで等しくなる結果、フローティングゲ
ート電圧■,が全でのメモリセルQmで等しくなるので
、データ消去特性のばらつきが解消され、フラッシュE
EPROMの電気的特性が向上する。(2) After forming the floating gate 3 and the control gate 4 (word line WL) on the field insulating film 2 extending continuously in the direction perpendicular to the word line WL, the source region 5 should be formed. By removing the field insulating film 2 in the region, the sidewall of the field insulating film 2 on the source region 5 side is made to be flush with the sidewalls of the floating gate 3 and the control gate 4 (word line WL). The area of the area where 3 and source region 5 overlap is the area of all memory cells Q
It becomes equal at m. Therefore, the coupling capacitance formed between the floating gate 3 and the source region 5 becomes equal in all memory cells Qm, and as a result, the floating gate voltage , becomes the same in all memory cells Qm, so the data erase characteristics Flush E
The electrical characteristics of EPROM are improved.
(3).第27図に示すように、フィールド絶縁膜2の
Y方向の端部とフローティングゲート3との間に合わせ
余裕を確保する必要がないので、Y方向における各メモ
リセル間隔を小さくすることができる。その結果、フラ
ッシ:LEEPROMの集積度を向上させることができ
る。(3). As shown in FIG. 27, since there is no need to secure an alignment margin between the end of the field insulating film 2 in the Y direction and the floating gate 3, the interval between each memory cell in the Y direction can be reduced. As a result, the degree of integration of the flash: LEEPROM can be improved.
(4).フローティングゲート3およびコントロールゲ
ート4 (ワード線WL)を形成する際に用いたホトレ
ジストマスク29a上に第二のホトレジストマスク29
bを形成してフィールド絶縁膜2をエッチングするので
、第二のホトレジストマスク29bの合わせずれや回転
ずれに起因するコントロールゲート4 (ワード線WL
)の側壁の削れを防止することができる。(4). A second photoresist mask 29 is placed on the photoresist mask 29a used when forming the floating gate 3 and control gate 4 (word line WL).
Since the field insulating film 2 is etched after forming the second photoresist mask 29b, the control gate 4 (word line WL
) can prevent the side walls from being scraped.
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。As above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples, but it should be noted that the present invention is not limited to the Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Not even.
前記実施例1〜実施例3では、データの消去を電気的に
一括して行うフラッシ.EEPROMに適用した場合に
ついて説明したが、このようなフラッシュEEFROM
を内蔵したマイクロコンピュータに適用することもでき
る。In the first to third embodiments described above, a flash memory device that electrically erases data all at once is used. Although we have explained the case where it is applied to EEPROM, this type of flash EEFROM
It can also be applied to a microcomputer with a built-in.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。Among the inventions disclosed in this application, the effects obtained by typical inventions are briefly described below.
(l).メモリセルを分離するフィールド絶縁膜をワー
ド線と直交する方向に連続的に延在させ、フィールド絶
縁膜およびワード線で周囲を囲まれたソース領域に共通
ソース線を接続する本願に発明によれば、フローティン
グゲートとソース領域とが重なる領域の面積が全てのメ
モリセルで等しくなるので、データ消去特性のばらつき
が解消され、EEPROMの電気的特性が向上する。(l). According to the present invention, a field insulating film separating memory cells is continuously extended in a direction perpendicular to the word line, and a common source line is connected to a source region surrounded by the field insulating film and the word line. Since the area of the region where the floating gate and the source region overlap is the same for all memory cells, variations in data erase characteristics are eliminated and the electrical characteristics of the EEPROM are improved.
また、メモリセルを分離するフィールド絶縁膜をワード
線と直交する方向に連続的に延在して配置し、少なくと
もフローティングゲート用のポリシリコン膜およびコン
トロールゲート用のポリシリコン膜を重ね切りでエッチ
ングする工程まで、そのフィールド絶縁膜を残している
ので、フローティングゲート用のポリシリコン膜をエッ
チングする際の基板の削れが防止されるので、接合リー
ク電流の発生が防止され、EEPROMの電気的特性が
向上する。さらに、基板の削れに起因するソース領域の
断線を防止することができるので、EEPROMの製造
歩留りが向上する。In addition, a field insulating film that separates memory cells is arranged to extend continuously in a direction perpendicular to the word line, and at least the polysilicon film for the floating gate and the polysilicon film for the control gate are etched in an overlapping manner. Since the field insulating film remains until the process, the substrate is prevented from being scraped when etching the polysilicon film for the floating gate, preventing junction leakage current and improving the electrical characteristics of the EEPROM. do. Furthermore, since disconnection of the source region due to scratching of the substrate can be prevented, the manufacturing yield of the EEPROM is improved.
(2).前記共通ソース線をゲート電極に対して自己整
合的に形成する本願の発明によれば、共通ソース線をソ
ース領域に接続するコンタクトホールが不要となるので
、メモリセルのサイズが縮小され、EEPROMの集積
度が向上する。(2). According to the invention of the present application in which the common source line is formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode, a contact hole connecting the common source line to the source region is not required, so the size of the memory cell is reduced and the size of the EEPROM is reduced. The degree of integration is improved.
〔3).ワード線と直交する方向に延在するフィールド
絶縁膜上に二層ゲート電極を形成した後、ソース領域を
形戒すべき領域のフィールド絶縁膜をエッチングで除去
し、ソース領域側の側壁が二層ゲート電極の側壁と同一
面をなすようなフィールド絶縁膜を形成する本願の発明
によれば、フローティングゲートとソース領域とが重な
る領域の面積が全てのメモリセルで等しくなるので、デ
ータ消去特性のばらつきが解消され、EEPROMの電
気的特性が向上する。[3). After forming a two-layer gate electrode on a field insulating film extending in a direction perpendicular to the word line, the field insulating film in the area where the source region should be formed is removed by etching, and the sidewall on the source region side becomes a two-layer gate electrode. According to the invention of the present application, which forms a field insulating film flush with the sidewalls of the gate electrode, the area of the region where the floating gate and the source region overlap is the same for all memory cells, so variations in data erase characteristics can be reduced. is eliminated, and the electrical characteristics of the EEPROM are improved.
また、メモリセルを分離するフィールド絶縁膜をワード
線と直交する方向に延在している状態でフローティング
ゲート用のポリシリコン膜をエッチングするので、基板
の削れが防止される。その結果、基板の削れに起因する
接合リーク電流の発生を防止され、、EEPROMの電
気的特性が向上する。また、基板の削れに起因するソー
ス領域の断線が防止され、EEPROMの製造歩留りが
向上する。Further, since the polysilicon film for the floating gate is etched while the field insulating film separating the memory cells extends in a direction perpendicular to the word line, the substrate is prevented from being scraped. As a result, the occurrence of junction leakage current due to abrasion of the substrate is prevented, and the electrical characteristics of the EEPROM are improved. Furthermore, disconnection of the source region due to scratching of the substrate is prevented, and the manufacturing yield of the EEPROM is improved.
さらに、フィールド絶縁膜のソース領域側の端部にバー
ズ・ピークが存在しないようになるので、メモリセルの
サイズが縮小され、EEFROMの集積度が向上する。Furthermore, since no bird peak exists at the end of the field insulating film on the source region side, the size of the memory cell is reduced and the degree of integration of the EEFROM is improved.
第1図は本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
メモリセルアレイを示す半導体基板の要部平面図、
第2図は第1図の■一■線断面図、
第3図は第1図の■一■線断面図、
第4図(a),(b)〜第1l図(a), (b)はこ
の半導体集積回路装置の製造方法を示す半導体基板の要
部断面図、
第12図はこの半導体集積回路装置のメモリセルアレイ
および一部の周辺回路の回路図、第l3図は本発明の他
の実施例である半導体集積回路装置のメモリセルアレイ
を示す半導体基板の要部平面図、
第14図は第l図のXrV−XrV線断面図、第15図
〜第181!Iはこの半導体集積回路装置の製造方法を
示す半導体基板の要部断面図、119図は本発明の他の
実施例である半導体集積回路装置のメモリセルアレイを
示す半導体基板の要部平面図、
第20図は第l9図のxx−xx線断面図、第21図は
第19図のXXI−XXI線断面図、第22図は第19
図のxxn−xxn線断面図、第23図(a),(b)
〜第26図(a),(b)はコノ半導体集積回路装置の
製造方法を示す半導体基板の要部断面図、
第27図は従来の半導体集積回路装置のメモリセルアレ
イを示す半導体基板の要部平面図、第28図〜第30図
は従来の半導体集積回路装置の製造方法を示す半導体基
板の要部平面図である。
1.30・・・半導体基板、2.33・・・フィールド
絶縁膜、3.35・・・フローティングゲート、4.3
6・・・コントロールゲート、531・・・ソース領域
、6.32・・・ドレイン領域、7・・・導電層、8
a+ 8 b+ 4 u+ J ’j・・・コン
タクトホール、9・・・pウエル、10・・・p゜半導
体領域、l1・・・チャネルストッパ領域、l2・・・
チャネルドープ層、13・・・ゲート絶縁膜、14・・
・第二ゲート絶縁膜、15.17・・・絶縁膜、16・
・・サイドウォールスペーサ、18,19.21.37
・・・ポリシリコン膜、20.22・・・層間絶縁膜、
23.27・・・スルーホール、24・・・アルミニウ
ム合金膜、25・・・パッシベーション膜、29a,2
9b・・・ホトレジストマスク、38・・・溝、DL・
・・データ線、SL・・・共通ソース線、W L・・・
ワード線。FIG. 1 is a plan view of a main part of a semiconductor substrate showing a memory cell array of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line 4(a), (b) to 11(a), (b) are sectional views of essential parts of a semiconductor substrate showing the manufacturing method of this semiconductor integrated circuit device. FIG. 12 is a circuit diagram of a memory cell array and some peripheral circuits of this semiconductor integrated circuit device, and FIG. 13 is a plan view of a main part of a semiconductor substrate showing a memory cell array of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention. , FIG. 14 is a sectional view taken along the XrV-XrV line of FIG. 1, and FIGS. 15 to 181! 119 is a sectional view of a main part of a semiconductor substrate showing a method of manufacturing this semiconductor integrated circuit device; FIG. 119 is a plan view of a main part of a semiconductor substrate showing a memory cell array of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention; 20 is a sectional view taken along the line xx-xx of FIG. 19, FIG. 21 is a sectional view taken along the line XXI-XXI of FIG.
xxn-xxn line sectional view of the figure, Fig. 23 (a), (b)
26(a) and 26(b) are cross-sectional views of essential parts of a semiconductor substrate showing a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and FIG. 27 is a main part of a semiconductor substrate showing a memory cell array of a conventional semiconductor integrated circuit device. 28 to 30 are plan views of main parts of a semiconductor substrate showing a conventional method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device. 1.30... Semiconductor substrate, 2.33... Field insulating film, 3.35... Floating gate, 4.3
6... Control gate, 531... Source region, 6.32... Drain region, 7... Conductive layer, 8
a+ 8 b+ 4 u+ J'j...Contact hole, 9...P well, 10...p° semiconductor region, l1...Channel stopper region, l2...
Channel doped layer, 13... Gate insulating film, 14...
・Second gate insulating film, 15.17... Insulating film, 16・
・・Side wall spacer, 18, 19.21.37
...Polysilicon film, 20.22...Interlayer insulating film,
23.27... Through hole, 24... Aluminum alloy film, 25... Passivation film, 29a, 2
9b...Photoresist mask, 38...Groove, DL・
...Data line, SL...Common source line, W L...
word line.
Claims (1)
らなる二層ゲート電極構造のMISFETで構成され、
ソース領域に高電圧を印加してデータの消去を行う不揮
発性メモリセルを有する半導体集積回路装置であって、
前記メモリセルを分離するフィールド絶縁膜をワード線
と直交する方向に連続的に延在させ、前記フィールド絶
縁膜およびワード線で周囲を囲まれたソース領域に共通
ソース線を接続したことを特徴とする半導体集積回路装
置。 2、共通ソース線の一部がワード線上を覆っていること
を特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。 3、メモリセルを構成するMISFETのソース領域は
、高不純物濃度の半導体領域および低不純物濃度の半導
体領域からなる二重拡散構造を有していることを特徴と
する請求項1記載の半導体集積回路装置。 4、メモリセルを構成するMISFETのドレイン領域
の下層に前記ドレイン領域と異なる導電形の半導体領域
を設けたことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回
路装置。 5、メモリセルを構成するMISFETのドレイン領域
に共通ソース線用の導電膜で構成された導電層を接続し
、前記導電層にデータ線を接続したことを特徴とする請
求項1記載の半導体集積回路装置。 6、導電層の一部がワード線上を覆っていることを特徴
とする請求項5記載の半導体集積回路装置。 7、フローティングゲートおよびコントロールゲートか
らなる二層ゲート電極に対して共通ソース線を自己整合
的に形成することを特徴とする請求項1記載の半導体集
積回路装置の製造方法。 8、フローティングゲートおよびコントロールゲートか
らなる二層ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサ
を形成した後、前記二層電極およびサイドウォールスペ
ーサに対して共通ソース線を自己整合的に形成すること
を特徴とする請求項7記載の半導体集積回路装置の製造
方法。 9、フローティングゲートおよびコントロールゲートか
らなる二層ゲート電極構造のMISFETで構成された
不揮発性メモリセルを有する半導体集積回路装置であっ
て、前記メモリセルを分離するフィールド絶縁膜のソー
ス領域側の側壁は、前記二層ゲート電極の側壁と同一面
をなしていることを特徴とする半導体集積回路装置。 10、メモリセルを構成するMISFETのソース領域
は、高不純物濃度の半導体領域および低不純物濃度の半
導体領域からなる二重拡散構造を有していることを特徴
とする請求項9記載の半導体集積回路装置。 11、メモリセルを構成するMISFETのドレイン領
域の下層に前記ドレイン領域と異なる導電形の半導体領
域を設けたことを特徴とする請求項9記載の半導体集積
回路装置。 12、ワード線と直交する方向に延在するフィールド絶
縁膜上にフローティングゲート用の導電膜およびコント
ロールゲート用の導電膜を順次堆積し、前記フローティ
ングゲート用の導電膜およびコントロールゲート用の導
電膜を重ね切りでエッチングしてフローティングゲート
およびコントロールゲートからなる二層ゲート電極を同
時に形成した後、ソース領域を形成すべき領域の前記フ
ィールド絶縁膜をエッチングで除去することを特徴とす
る請求項9記載の半導体集積回路装置の製造方法。 13、フローティングゲート用の導電膜およびコントロ
ールゲート用の導電膜を重ね切りでエッチングする際に
用いるホトレジストマスク上に第二のホトレジストマス
クを形成してフィールド絶縁膜をエッチングすることを
特徴とする請求項12記載の半導体集積回路装置の製造
方法。[Claims] 1. Comprised of a MISFET with a double-layer gate electrode structure consisting of a floating gate and a control gate,
A semiconductor integrated circuit device having a nonvolatile memory cell that erases data by applying a high voltage to a source region,
A field insulating film separating the memory cells is continuously extended in a direction perpendicular to the word line, and a common source line is connected to a source region surrounded by the field insulating film and the word line. semiconductor integrated circuit devices. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a part of the common source line covers the word line. 3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the source region of the MISFET constituting the memory cell has a double diffusion structure consisting of a semiconductor region with a high impurity concentration and a semiconductor region with a low impurity concentration. Device. 4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising a semiconductor region of a conductivity type different from that of the drain region provided below the drain region of the MISFET constituting the memory cell. 5. The semiconductor integrated device according to claim 1, wherein a conductive layer made of a conductive film for a common source line is connected to the drain region of the MISFET constituting the memory cell, and a data line is connected to the conductive layer. circuit device. 6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein a part of the conductive layer covers the word line. 7. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the common source line is formed in a self-aligned manner with respect to the two-layer gate electrode consisting of the floating gate and the control gate. 8. After forming a sidewall spacer on the sidewall of a two-layer gate electrode consisting of a floating gate and a control gate, a common source line is formed in a self-aligned manner with respect to the two-layer electrode and sidewall spacer. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 7. 9. A semiconductor integrated circuit device having a nonvolatile memory cell constituted by a MISFET with a double-layered gate electrode structure consisting of a floating gate and a control gate, wherein the sidewall on the source region side of the field insulating film separating the memory cells is . A semiconductor integrated circuit device, wherein the semiconductor integrated circuit device is flush with a side wall of the two-layer gate electrode. 10. The semiconductor integrated circuit according to claim 9, wherein the source region of the MISFET constituting the memory cell has a double diffusion structure consisting of a semiconductor region with a high impurity concentration and a semiconductor region with a low impurity concentration. Device. 11. The semiconductor integrated circuit device according to claim 9, further comprising a semiconductor region of a conductivity type different from that of the drain region provided below the drain region of the MISFET constituting the memory cell. 12. Sequentially deposit a conductive film for a floating gate and a conductive film for a control gate on the field insulating film extending in a direction perpendicular to the word line, and deposit the conductive film for the floating gate and the conductive film for the control gate in sequence. 10. The method according to claim 9, wherein the field insulating film in a region where a source region is to be formed is removed by etching after a two-layer gate electrode consisting of a floating gate and a control gate is simultaneously formed by overlapping etching. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device. 13. Claim characterized in that the field insulating film is etched by forming a second photoresist mask on the photoresist mask used when etching the conductive film for the floating gate and the conductive film for the control gate by overlapping cutting. 13. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to 12.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1187706A JPH0352267A (en) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof |
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---|---|
JPH0352267A true JPH0352267A (en) | 1991-03-06 |
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JP (1) | JPH0352267A (en) |
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- 1989-07-20 JP JP1187706A patent/JPH0352267A/en active Pending
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