JPH0412573A - Nonvolatile semiconductor storage device and its manufacture - Google Patents

Nonvolatile semiconductor storage device and its manufacture

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JPH0412573A
JPH0412573A JP2116240A JP11624090A JPH0412573A JP H0412573 A JPH0412573 A JP H0412573A JP 2116240 A JP2116240 A JP 2116240A JP 11624090 A JP11624090 A JP 11624090A JP H0412573 A JPH0412573 A JP H0412573A
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transistor
oxide film
film
mnos
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Kanji Hirano
平野 幹二
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Abstract

PURPOSE:To reduce the gate length on a plane and facilitate miniaturization, by making all the gate insulating film exist in a trench part on the boundary region of a selective oxide film on the periphery, and preventing the gate insulating film from climbing onto the peripheral selective oxide film. CONSTITUTION:The gate part of an MNOS transistor 2 is formed in a trench 6 arranged on the surface of a substrate 1, and the gate part 11 of an MOS transistor 3, which does not contain a silicon nitride film 8 in the gate insulating film, is formed on the substrate 1 adjacent to the gate part. The gate part 11 of an MOS transistor 33 forming the peripheral circuit part is formed at the same time as the gate part 9 of the MOS transistor 2 formed to be adjacent to the gate part of the MNOS transistor 33. Finally a structure is constituted in the manner in which, in the boundary region where the gate part of the MNOS transistor 2 comes into contact with a selective oxide film 4 on the periphery, the gate insulating film 11 of the MNOS transistor 2 does not climb onto the selective oxide film 4 on the periphery. Thus the gate length bridges the bottom surface and both side surfaces of the trench part, the channel length is kept when the size on the plane is reduced, and miniaturization is advanced.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置、特に電気的書き込み消去可能な不
揮発性半導体記憶素子を有する半導体装置とその製造方
法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a semiconductor device having an electrically programmable and erasable nonvolatile semiconductor memory element, and a method for manufacturing the same.

従来の技術 近年半導体メモリの需要が急増しているが、中でも電気
的書き込み消去が可能で電源を切っても記憶内容が保持
される不揮発性半導体記憶装置は、様々な産業分野での
利用が見込まれている。
Conventional technology Demand for semiconductor memory has increased rapidly in recent years, and non-volatile semiconductor memory devices, which can be electrically written and erased and retain their memory even when the power is turned off, are expected to be used in a variety of industrial fields. It is.

特にMNOS (金属−窒化シリコン膜−酸化シリコン
膜−半導体)型不揮発性半導体記憶装置は繰り返し書き
込み消去回数に優れており、頻繁に記憶内容を書き変え
る必要のある用途での利用が見込まれている。
In particular, MNOS (metal-silicon nitride film-silicon oxide film-semiconductor) type non-volatile semiconductor memory devices have excellent repeat write/erase times and are expected to be used in applications that require frequent rewriting of memory contents. .

以下に従来のMNOS型不揮発性半導体記憶装置の構造
およびその製造方法について、第2図を用いて述べる。
The structure of a conventional MNOS type nonvolatile semiconductor memory device and its manufacturing method will be described below with reference to FIG.

第2図(a)に示すように、N型半導体基板1上に互い
に独立した二個のPウェル領域2,3を形成する。さら
に素子分離用に選択酸化膜4からなる素子分離領域を設
ける。次に第2図(b)に示すように、例えば900℃
パイロジェニック雰囲気中で約30分酸化し、約600
Aの第1ゲート酸化膜15を形成する。続いて例えば6
00℃の温度下でシランガスを熱分解させることにより
約4000Aの多結晶シリコン膜16を形成する。リン
添加(ドープ)の後、フォトレジスト17を用いて通常
のリソグラフィー技術とエツチング技術とにより、周辺
トランジスタのゲート部のみPウェル領域3上に形成す
る。その後−、フォトレジスト17を除去する。次に第
2図(C)に示すように、たとえば900℃、パイロジ
ェニック雰囲気中で約10分酸化し、周辺トランジスタ
のゲート部の多結晶シリコン膜の周囲を酸化すると同時
に、MNOS型トランジスタを形成するPウェル領域2
上の基板1を酸化し、約350Aの保護酸化膜18を形
成する。続いてたとえば300mTorrの減圧下、約
750℃で二塩化シランガス、アンモニアガスの反応に
より約1000Aの窒化シリコン膜を成長させる。その
後、フォトレジスト20を用いて通常のリソグラフィー
技術とエツチング技術により、MNOS )ランシスタ
のゲート部を形成する領域19以外の窒化シリコン膜を
除去する。
As shown in FIG. 2(a), two mutually independent P well regions 2 and 3 are formed on an N type semiconductor substrate 1. Furthermore, an element isolation region made of a selective oxide film 4 is provided for element isolation. Next, as shown in FIG. 2(b), for example, at 900°C.
Oxidized for about 30 minutes in a pyrogenic atmosphere, resulting in about 600
A first gate oxide film 15 is formed. Then, for example, 6
A polycrystalline silicon film 16 of approximately 4000A is formed by thermally decomposing the silane gas at a temperature of 0.000C. After phosphorus addition (doping), only the gate portion of the peripheral transistor is formed on the P well region 3 using a photoresist 17 by ordinary lithography and etching techniques. Thereafter, the photoresist 17 is removed. Next, as shown in FIG. 2(C), oxidation is performed for about 10 minutes at 900°C in a pyrogenic atmosphere to oxidize the area around the polycrystalline silicon film at the gate of the peripheral transistor, and at the same time form an MNOS transistor. P well area 2
The upper substrate 1 is oxidized to form a protective oxide film 18 of approximately 350A. Subsequently, a silicon nitride film of about 1000 A is grown by a reaction of silane dichloride gas and ammonia gas at about 750° C. under a reduced pressure of, for example, 300 mTorr. Thereafter, using the photoresist 20, the silicon nitride film other than the region 19 forming the gate portion of the MNOS transistor is removed by ordinary lithography and etching techniques.

その後、フォトレジスト20を除去する。次に第2図(
d)に示すように、たとえば900℃、パイロジェニッ
ク雰囲気下で約20分酸化し、保護酸化膜18を含め約
1000Aの、MNOS )ランシスタに隣接する厚膜
エンハンスメント型トランジスタの第2ゲート酸化膜2
1を形成する。その後、窒化シリコン膜19をリン酸を
用いて除去し、さらにバッフアートフッ酸を用いてMN
OSゲート部を形成する領域がエッチオフされるまで酸
化膜エッチを行ない、基板領域22を形成する。
After that, the photoresist 20 is removed. Next, Figure 2 (
As shown in d), the second gate oxide film 2 of the thick film enhancement type transistor adjacent to the MNOS transistor is oxidized for about 20 minutes at 900° C. in a pyrogenic atmosphere, and has a current of about 1000 A including the protective oxide film 18.
form 1. Thereafter, the silicon nitride film 19 is removed using phosphoric acid, and the MN is removed using buffered hydrofluoric acid.
The oxide film is etched until the region where the OS gate portion is to be formed is etched off, thereby forming the substrate region 22.

次に第2図(e)に示すように、たとえば600℃、ド
ライ酸素雰囲気下で約4時間酸化し、20A〜25Aの
極薄酸化膜23を形成する。続いて、たとえば300m
Torrの減圧下、約750℃て二塩化シランガスとア
ンモニアガスとを1=30の比率で反応させ、約300
Aの窒化シリコン膜24を成長する。次にたとえば90
0℃、パイロジェニック雰囲気中で約30分酸化し、基
板l上で約600A、窒化シリコン膜24上で約20A
のトップ酸化膜25を形成する。続いて、たとえば60
0℃、シランガスの熱分解により約4000Aの多結晶
シリコン膜26を形成する。リンドープの後、フォトレ
ジスト27を用いて通常のフォトリソグラフィー技術と
エツチング技術により、MNOSトランジスタとそれに
隣接するMOS )ランジスタのゲート部のみPウェル
領域2上に形成する。
Next, as shown in FIG. 2(e), oxidation is carried out at, for example, 600 DEG C. in a dry oxygen atmosphere for about 4 hours to form an extremely thin oxide film 23 of 20A to 25A. Then, for example, 300m
Dichloride silane gas and ammonia gas are reacted at a ratio of 1=30 at about 750°C under reduced pressure of Torr,
A silicon nitride film 24 of A is grown. Next, for example, 90
Oxidation is carried out at 0°C for about 30 minutes in a pyrogenic atmosphere, and the temperature is about 600 A on the substrate 1 and about 20 A on the silicon nitride film 24.
A top oxide film 25 is formed. Then, for example, 60
A polycrystalline silicon film 26 of about 4000 A is formed at 0° C. by thermal decomposition of silane gas. After phosphorus doping, only the gate portions of the MNOS transistor and the adjacent MOS transistor are formed on the P well region 2 by using a photoresist 27 and ordinary photolithography and etching techniques.

その後、フォトレジスト27を除去する。次に第2図げ
)に示すように、ゲート部をマスクとしたセルファライ
ン法を利用してたとえば加速電圧40keV、注入量5
×1015CI11−2のヒ素イオン注入によりMNO
S )ランジスタおよび周辺トランジスタのソース領域
およびドレイン領域28を形成して、トランジスタ構造
を完成する。なお製品として完成するには、さらに眉間
絶縁膜、接続用窓(コンタクト〉窓、配線2表面保護膜
を形成する。
After that, the photoresist 27 is removed. Next, as shown in FIG.
MNO by implanting ×1015CI11-2 arsenic ions.
S) Form the source and drain regions 28 of the transistor and peripheral transistors to complete the transistor structure. To complete the product, an insulating film between the eyebrows, a contact window, and a protective film on the surface of the wiring 2 are further formed.

発明が解決しようとする課題 従来の構造と製造方法とには以下に示すような欠点があ
る。
Problems to be Solved by the Invention Conventional structures and manufacturing methods have the following drawbacks.

第1に、従来の構成ではMNOS )ランシスタとそれ
に隣接するエンハンスメント型トランジスタが基板上に
並列に形成されるため、全体としてのトランジスタ長が
長くなり微細化を困難にしている。
First, in the conventional configuration, an MNOS (MNOS) transistor and an enhancement type transistor adjacent thereto are formed in parallel on a substrate, which increases the overall transistor length, making miniaturization difficult.

第二に、エンハンスメント型トランジスタはそのゲート
絶縁膜中に窒化シリコン膜を含む構造になるため、繰り
返し書き込み消去の際に電荷捕獲(キャリアトラップ)
が行なわれる可能性を有し、したがって、エンハンスメ
ント型トランジスタのしきい値電圧が変化するというお
それがある。
Second, enhancement-type transistors have a structure that includes a silicon nitride film in their gate insulating film, which causes charge trapping (carrier trapping) during repeated writing and erasing.
Therefore, there is a possibility that the threshold voltage of the enhancement transistor changes.

第三に、MNOSトランジスタやそれに隣接するエンハ
ンスメント型トランジスタは周辺回路を形成する周辺ト
ランジスタと同時に形成されないため、マスク工程数や
エツチング工程数が増すことになる。したがって、工程
管理が複雑となり、歩留り低下要因が増え、かつコスト
アップにつながる。
Third, since the MNOS transistor and the enhancement type transistor adjacent thereto are not formed at the same time as the peripheral transistors forming the peripheral circuit, the number of masking steps and etching steps increases. Therefore, process control becomes complicated, the number of factors decreasing yield increases, and costs increase.

第四に、第3図(b)に示すように、従来のMNOSト
ランジスタのトランジスタ幅方向(第2図の断面図と9
0度回転した方向)において、その両端ではMNOSト
ランジスタのゲート絶縁膜中の窒化シリコン膜24が周
辺選択酸化膜4上に乗り上げる構造となり、選択酸化膜
41の端部の尖った部分、いわゆるバードビーク(bi
rd beak)部の形状異常が伴うとメモリ特性上で
以下に述べるサイドウオーク(side  walk)
現象が発生する可能性が高くなる。
Fourth, as shown in FIG. 3(b), the transistor width direction of the conventional MNOS transistor (cross-sectional view of FIG. 2 and 9
At both ends, the silicon nitride film 24 in the gate insulating film of the MNOS transistor rides on the peripheral selective oxide film 4, resulting in a sharp end of the selective oxide film 41, a so-called bird's beak ( bi
If there is an abnormality in the shape of the rd beak, the side walk described below will occur due to the memory characteristics.
The possibility of the phenomenon occurring increases.

サイドウオーク現象とは、第3図(b)に示す選択酸化
膜4のバードビーク部が、エツチング不足等による部分
的厚膜化等の形状異常を起こし、バードビーク下に存在
するチャネルストッパー(P型高濃度不純物領域)29
の作用と相まって、この領域のトランジスタ特性がチャ
ネルコンダクタンスの低いエンハンスメント型トランジ
スタ特性を示すようになる現象を意味する。サイドウオ
ーク現象が発生すると、MNOS トランジスタにおい
て書き込み時に本来現われるべき第4図(a)のvG−
5特性31が、第4図(b)に示すような、書き込み時
にしきい値電圧の変化しない、チャネルコンダクタンス
の低いエンハンスメント型トランジスタ特性32が一部
混じったvo−い]特性になってしまう。この付加され
たエンハンスメント型トランジスタ特性32のために書
き込み後の読み出し検出電流が低く設定しである場合、
書き込み不十分で不良品と判定され、歩留りを極端に低
下させる。なお、30は消去状態のVo  SrV’o
特性である。
The sidewalk phenomenon is a phenomenon in which the bird's beak part of the selective oxide film 4 shown in FIG. concentration impurity region) 29
Combined with the effect of , this means a phenomenon in which the transistor characteristics in this region exhibit enhancement type transistor characteristics with low channel conductance. When the sidewalk phenomenon occurs, the vG-
The characteristic 31 becomes a voile characteristic partially mixed with an enhancement type transistor characteristic 32 having a low channel conductance and a threshold voltage that does not change during writing, as shown in FIG. 4(b). If the read detection current after writing is set low because of this added enhancement type transistor characteristic 32,
If the writing is insufficient, it will be judged as a defective product, resulting in an extremely low yield. Note that 30 is Vo SrV'o in the erased state.
It is a characteristic.

課頴を解決するための手段 従来の欠点を解決するために、本発明の構造および製造
方法は以下のとおりである。
Means for Solving Problems In order to solve the conventional drawbacks, the structure and manufacturing method of the present invention are as follows.

第一に、MNOSトランジスタのゲート部を基板表面に
設けた溝部内に形成する。
First, the gate portion of the MNOS transistor is formed in a groove provided on the surface of the substrate.

第二に、前記溝部内に設けたMNOSトランジスタのゲ
ート部に隣接する基板上に、ゲート絶縁膜中に窒化シリ
コン膜を含まないMOSトランジスタのゲート部を形成
する。
Second, a gate portion of a MOS transistor that does not include a silicon nitride film in the gate insulating film is formed on the substrate adjacent to the gate portion of the MNOS transistor provided in the trench.

第三に、周辺回路を形成するMOSトランジスタのゲー
ト部を、MNOS)ランシスタのゲート部に隣接して形
成する前記MO8トランジスタのゲート部と同時に形成
する。
Third, the gate portion of the MOS transistor forming the peripheral circuit is formed simultaneously with the gate portion of the MO8 transistor formed adjacent to the gate portion of the MNOS transistor.

第四に、前記溝部内に設けたMNOSトランジスタのゲ
ート部が周辺の選択酸化膜と接する境界領域において、
MNOS トランジスタのゲート絶縁膜が周辺の選択酸
化膜上に乗り上げない構造とする。
Fourth, in the boundary region where the gate portion of the MNOS transistor provided in the trench comes into contact with the surrounding selective oxide film,
The structure is such that the gate insulating film of the MNOS transistor does not ride on the surrounding selective oxide film.

作用 上記の構成および製造方法によって、以下に述べる作用
が得られる。
Effects The above structure and manufacturing method provide the effects described below.

第一に、MNOSトランジスタのゲート部を溝部内に形
成すると、ゲート長が溝部の底面と両側面とにまたがる
ため、平面上の寸法(溝部の幅)を小さくしても従来レ
ヘルのチャネル長を維持でき、微細化が促進される。
First, when the gate portion of an MNOS transistor is formed in a trench, the gate length spans the bottom and both side surfaces of the trench, so even if the planar dimension (the width of the trench) is reduced, the channel length of the conventional level can be maintained and miniaturization is promoted.

第二に、MNOS トランジスタのゲート部に隣接する
基板上にはゲート絶縁膜中に窒化シリコン膜を含まない
MOSトランジスタが形成されるため、繰り返し書き込
み消去による窒化シリコン膜への電荷捕獲が発生せず、
したがってこのMOSトランジスタ部分でのしきい値電
圧の変動が防止される。
Second, since a MOS transistor that does not include a silicon nitride film in the gate insulating film is formed on the substrate adjacent to the gate part of the MNOS transistor, charge trapping in the silicon nitride film due to repeated writing and erasing does not occur. ,
Therefore, fluctuations in the threshold voltage in this MOS transistor portion are prevented.

第三に、MNOS トランジスタに隣接する前記MO3
)ランジスタは、周辺回路を形成するMOSトランジス
タと同時に形成することが可能であるため、従来製法に
比ベマスク工程回数やエツチング工程回数を減らすこと
ができ、工程の簡素化が図れ、コストダウンが可能とな
る。
Third, the MO3 adjacent to the MNOS transistor
) Since transistors can be formed at the same time as MOS transistors that form the peripheral circuit, the number of masking steps and etching steps can be reduced compared to conventional manufacturing methods, simplifying the process and reducing costs. becomes.

第四に、MNOSトランジスタのゲート絶縁膜が周辺の
選択酸化膜上に乗り上げずバードビーク部との重なりが
存在しないため、サイドウオーク現象の発生が防止され
る。
Fourthly, since the gate insulating film of the MNOS transistor does not ride on the surrounding selective oxide film and does not overlap with the bird's beak portion, the sidewalk phenomenon is prevented from occurring.

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)に示すように、N型半導体基板1上に互い
に独立した二つのPウェル領域2,3を形成する。さら
に選択酸化膜4を用いて素子分離領域を設ける。次に第
1図(b)に示すように、フォトレジスト5を用いたフ
ォトリソグラフィー技術により、MNOSトランジスタ
形成部分を開口する。
As shown in FIG. 1(a), two mutually independent P well regions 2 and 3 are formed on an N-type semiconductor substrate 1. As shown in FIG. Further, a selective oxide film 4 is used to provide an element isolation region. Next, as shown in FIG. 1(b), the MNOS transistor forming portion is opened by photolithography using a photoresist 5. Then, as shown in FIG.

たとえば開口幅は0.5μmである。引続き、たとえば
出力500W、圧力100mTorr下で四塩化シラン
ガスおよび塩素ガスを用いた異方性ドライエツチングに
より、開口部下の基板を深さ0.3μm〜0.4μm程
度掘り、溝部6を形成する。その後フォトレジスト5を
除去する。次に、第1図(C)に示すように、従来法と
全く同様の成長条件および操作手順を用いて、基板表面
全領域にわたり、20〜25Aの極薄酸化膜7.約30
0Aの窒化シリコン膜8.およびこの窒化シリコン膜8
上で約20Aのトップ酸化膜9を成長させる。
For example, the opening width is 0.5 μm. Subsequently, by anisotropic dry etching using silane tetrachloride gas and chlorine gas under an output of 500 W and a pressure of 100 mTorr, for example, the substrate under the opening is dug to a depth of about 0.3 μm to 0.4 μm to form a groove 6. After that, the photoresist 5 is removed. Next, as shown in FIG. 1(C), using the same growth conditions and operating procedures as in the conventional method, an ultra-thin oxide film 7. Approximately 30
0A silicon nitride film8. and this silicon nitride film 8
A top oxide film 9 of approximately 20A is grown on top.

さらに、エッチバック用のフォトレジスト10を約1.
0μmの膜厚で塗布する。次に第1図(d)に示すよう
に、プラズマエツチング法を用い、フォトレジスト10
と酸化膜7,9との選択比が1になるようなエツチング
条件と、フォトレジスト10と窒化シリコン膜8との選
択比が1になるようなエツチング条件とを組み合わせて
溝部6内を除く表面領域のトップ酸化膜9.窒化シリコ
ン膜8゜極薄酸化膜7をエッチバックにより除去する。
Furthermore, approximately 1.
Coat with a film thickness of 0 μm. Next, as shown in FIG. 1(d), the photoresist 10 is etched using a plasma etching method.
By combining etching conditions such that the selectivity ratio between the photoresist 10 and the oxide films 7 and 9 is 1, and etching conditions such that the selectivity ratio between the photoresist 10 and the silicon nitride film 8 is 1, the surface excluding the inside of the groove 6 is etched. Top oxide layer in area 9. The silicon nitride film 8° and the ultra-thin oxide film 7 are removed by etching back.

次に第1図(e)に示すように、たとえば900℃、パ
イロジェニックの雰囲気中で約30分酸化し、MNOS
トランジスタのゲート部に隣接する基板1上にMOSト
ランジスタの約600Aのゲート酸化膜11を、MNO
Sトランジスタのゲート絶縁膜中の窒化シリコン膜8上
に約20Aのトップ酸化膜9をそれぞれ成長させる。こ
のとき、周辺回路のMOS)ランシスタのゲート酸化膜
11も同時成長する。引き続き、たとえば600℃でシ
ランガスを熱分解させて約4000Aの多結晶シリコン
膜12を成長させる。リンドープの後、フォトレジスト
13を用いて通常のフォトリソグラフィー技術とエツチ
ング技術により、MNOSトランジスタとそれに隣接す
るMOS トランジスタ、さらに周辺回路のMOSトラ
ンジスタ全てを同時にバターニングする。その後、フォ
トレジスト13を除去する。次に第1図(f)に示すよ
うに、従来法と全く同様、セルファライン法を用いてヒ
素イオン注入によりすべてのトランジスタのソース領域
およびドレイン領域14を形成してトランジスタ構造を
完成する。なお、その後は従来法と全く同様の工程を経
て製品として完成する。
Next, as shown in FIG. 1(e), the MNOS is oxidized for about 30 minutes at 900°C in a pyrogenic atmosphere.
A gate oxide film 11 of about 600A for a MOS transistor is placed on the substrate 1 adjacent to the gate part of the transistor, and
A top oxide film 9 of approximately 20A is grown on each silicon nitride film 8 in the gate insulating film of the S transistor. At this time, the gate oxide film 11 of the transistor (MOS) of the peripheral circuit is also grown at the same time. Subsequently, the silane gas is thermally decomposed at, for example, 600° C. to grow a polycrystalline silicon film 12 of about 4000 A. After phosphorus doping, the MNOS transistor, the MOS transistor adjacent thereto, and all MOS transistors in the peripheral circuit are simultaneously patterned using the photoresist 13 by ordinary photolithography and etching techniques. After that, the photoresist 13 is removed. Next, as shown in FIG. 1(f), the source and drain regions 14 of all transistors are formed by arsenic ion implantation using the self-line method, just as in the conventional method, to complete the transistor structure. After that, the product is completed through the same process as the conventional method.

本実施例の説明において、周辺回路のPチャネル型MO
Sトランジスタの製造方法について特に触れなかったが
、ゲート部は上記Nチャネル型MOSトランジスタおよ
びMNOSトランジスタと同時形成すればよい。ゲート
電極として多結晶シリコン膜を用いたが、アルミニウム
電極や、さらにはタングステンシリサイドをはじめとす
る高融点電極を用いてもさしつかえない。
In the description of this embodiment, P-channel type MO of the peripheral circuit
Although no particular mention was made of the method for manufacturing the S transistor, the gate portion may be formed at the same time as the N-channel MOS transistor and the MNOS transistor. Although a polycrystalline silicon film is used as the gate electrode, it is also possible to use an aluminum electrode or even a high melting point electrode such as tungsten silicide.

次に本発明の製造方法によって形成されたMNOSトラ
ンジスタおよび従来法によって形成されたMNOS ト
ランジスタのトランジスタ輻方向の断面図をそれぞれ第
3図(a)、(b)に示す(第1図および第2図の断面
図を90度方向を回転した図を示す)。従来法では第3
図(b)に示すように、ゲート絶縁膜中の窒化シリコン
膜24が周辺の選択酸化膜4上に乗り上げ、バードビー
クとその下のチャネルストッパー領域29を覆うように
存在するため、前記サイドウオーク現象が発生しやすい
構造になっている。一方、本発明の構成では、第3図(
a)に示すように、ゲート絶縁膜が周辺の選択酸化膜4
との境界領域において全て溝部内に存在するために周辺
選択酸化膜4上への乗り上げがなく、バードビーク下の
チャネルストッパー領域29との作用も発生せず、サイ
ドウオーク現象を防止できる構造となる。
Next, cross-sectional views in the transistor radiation direction of an MNOS transistor formed by the manufacturing method of the present invention and an MNOS transistor formed by the conventional method are shown in FIGS. 3(a) and 3(b), respectively. (This figure shows a cross-sectional view of the figure rotated by 90 degrees.) In the conventional method, the third
As shown in Figure (b), the silicon nitride film 24 in the gate insulating film rides on the peripheral selective oxide film 4 and exists so as to cover the bird's beak and the channel stopper region 29 therebelow, so that the sidewalk phenomenon occurs. The structure is such that it is easy for this to occur. On the other hand, in the configuration of the present invention, as shown in FIG.
As shown in a), the gate insulating film is connected to the surrounding selective oxide film 4.
Since all of the boundary region between the oxide layer and the oxide layer exists within the groove, it does not run onto the peripheral selective oxide film 4, and there is no interaction with the channel stopper region 29 under the bird's beak, resulting in a structure that can prevent the sidewalk phenomenon.

発明の効果 以上のように、本発明はMNOS型不揮発性半導体記憶
装置に関し、 第一に、MNOS トランジスタのゲート部を溝部内に
形成することで平面上のゲート長を短(することができ
、微細化が促進される。
Effects of the Invention As described above, the present invention relates to an MNOS type nonvolatile semiconductor memory device, and firstly, by forming the gate portion of the MNOS transistor within the trench, the planar gate length can be shortened. Miniaturization is promoted.

第二に、MNOS トランジスタに隣接して形成される
MOS)ランジスタのゲート絶縁膜中に窒化シリコン膜
を含まないため、この部分のしきい値電圧の変動を防止
できる。
Second, since the gate insulating film of the MOS transistor formed adjacent to the MNOS transistor does not include a silicon nitride film, fluctuations in the threshold voltage of this portion can be prevented.

第三に、MNOS )ランジスタに隣接するMOSトラ
ンジスタは周辺回路のMOS )ランジスタと同時に形
成でき、マスク工程やエツチング工程の回路を減らすこ
とができるため、工程の簡素化。
Thirdly, the MOS transistor adjacent to the MNOS transistor can be formed at the same time as the MOS transistor in the peripheral circuit, and the number of circuits in the masking process and etching process can be reduced, which simplifies the process.

コストダウンを達成できる。Cost reduction can be achieved.

第四に、MNOS トランジスタのゲート絶縁膜が周辺
の選択酸化膜上に乗り上げず、バードビーク部との重な
りが存在しないため、サイドウオーク現象の発生を防止
できる。
Fourthly, since the gate insulating film of the MNOS transistor does not ride on the surrounding selective oxide film and does not overlap with the bird's beak, the sidewalk phenomenon can be prevented.

υ上のような優れた特性を有する不揮発性半導体記憶装
置を実現できるものである。
This makes it possible to realize a nonvolatile semiconductor memory device having excellent characteristics as described above.

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

第1図(a)〜(f)は本発明の一実施例におけるM 
N OS型不揮発性半導体記憶装置の製造方法の工程断
面図、第2図(a)〜(f)は従来法の工程断面図、第
3図(a) 、 (b)はそれぞれ本発明の製造方法お
よび従来法によるMNOS型不揮発性半導体記憶装置の
トランジスタ幅方向の断面図、第4図(a) 、 (b
)はそれぞれMNOS )ランジスタの書き込み消去状
態における正常なりa−E7特性、サイドウオーク現象
発生時のvo−4T特性を示すメモリ特性図である。 1・・・・・・N型半導体基板、2・・・・・・Pウェ
ル領域(MNOSトランジスタ形成)、3・・・・・・
Pウェル領域(周辺MO8トランジスタ形成)、4・・
・・・・選択酸化膜(素子分離領域)、5・・・・・・
フォトレジスト、6・・・・・・溝部、7・・・・・・
極薄酸化膜、8・・・・・・窒化シリコン膜、9・・・
・・・トップ酸化膜、10・・・・・・フォトレジスト
、11・・・・・・ゲート酸化膜、12・・・・・・多
結晶シリコン膜、13・・・・・・フォトレジスト、1
4・・・・・・ソース領域およびドレイン領域、29・
・・・・・チャネルストッパ領域(P型窩濃度不純物領
域)。 第1図 第 第 図 図 第 図
FIGS. 1(a) to (f) show M in an embodiment of the present invention.
2(a) to 2(f) are process sectional views of the method for manufacturing an NOS type nonvolatile semiconductor memory device, and FIGS. 3(a) and (b) are process sectional views of the manufacturing method of the present invention, respectively. Cross-sectional views in the transistor width direction of MNOS type nonvolatile semiconductor memory devices according to the method and the conventional method, FIGS. 4(a) and 4(b)
) are memory characteristic diagrams showing the normal a-E7 characteristic and the vo-4T characteristic when the sidewalk phenomenon occurs in the write/erase state of the MNOS transistor. 1...N-type semiconductor substrate, 2...P well region (MNOS transistor formation), 3...
P-well region (peripheral MO8 transistor formation), 4...
...Selective oxide film (element isolation region), 5...
Photoresist, 6...Groove, 7...
Ultra-thin oxide film, 8...Silicon nitride film, 9...
... Top oxide film, 10 ... Photoresist, 11 ... Gate oxide film, 12 ... Polycrystalline silicon film, 13 ... Photoresist, 1
4... Source region and drain region, 29.
...Channel stopper region (P-type cavity concentration impurity region). Figure 1 Figure 1 Figure 1

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一導電型の半導体基板と、前記半導体基板の内部
で前記半導体基板の一主面に接して互いに一定の間隔を
へだてて設けられ、前記一導電型と反対の導電型のソー
ス領域およびドレン領域と、前記ソース領域および前記
ドレン領域の間で、前記半導体基板の表面に設けられる
ゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けられる多結
晶シリコンのゲートとを有し、前記ゲート絶縁膜は前記
半導体基板表面側より順に酸化膜、窒化シリコン膜およ
び酸化膜よりなる三層で構成され、前記窒化シリコン膜
が前記ソースおよび前記ドレン領域の表面よりも前記半
導体基板内部側に位置することを特徴とする不揮発性半
導体記憶装置。
(1) a semiconductor substrate of one conductivity type, a source region of a conductivity type opposite to the one conductivity type, which is provided inside the semiconductor substrate in contact with one main surface of the semiconductor substrate and spaced apart from each other by a certain distance; a drain region, a gate insulating film provided on the surface of the semiconductor substrate between the source region and the drain region, and a polycrystalline silicon gate provided on the gate insulating film, the gate insulating film is composed of three layers consisting of an oxide film, a silicon nitride film, and an oxide film in order from the surface side of the semiconductor substrate, and the silicon nitride film is located closer to the inside of the semiconductor substrate than the surface of the source and drain regions. Characteristic non-volatile semiconductor memory device.
(2)半導体基板表面にウェル領域を形成する工程、前
記ウェル領域の中に溝部を選択エッチングにより形成す
る工程、前記溝部内に第1の酸化膜、窒化シリコン膜お
よび第2の酸化膜を順次形成する工程、前記第2の酸化
膜の上に多結晶シリコン膜のゲートを形成する工程、お
よび前記ゲートの両側で前記ウェルの中に前記ウェルの
導電型と反対導電型のソース領域およびドレイン領域を
形成する工程とを備えた不揮発性半導体記憶装置の製造
方法。
(2) forming a well region on the surface of the semiconductor substrate; forming a groove in the well region by selective etching; sequentially forming a first oxide film, a silicon nitride film, and a second oxide film in the groove; forming a gate of a polycrystalline silicon film on the second oxide film; and forming a source region and a drain region of a conductivity type opposite to that of the well in the well on both sides of the gate. A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: forming a nonvolatile semiconductor memory device.
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