JPH04176172A - Manufacture of non-volatile semiconductor memory device - Google Patents

Manufacture of non-volatile semiconductor memory device

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JPH04176172A
JPH04176172A JP2303710A JP30371090A JPH04176172A JP H04176172 A JPH04176172 A JP H04176172A JP 2303710 A JP2303710 A JP 2303710A JP 30371090 A JP30371090 A JP 30371090A JP H04176172 A JPH04176172 A JP H04176172A
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JP
Japan
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film
floating gate
insulating film
memory device
semiconductor memory
Prior art date
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Application number
JP2303710A
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Japanese (ja)
Inventor
Kota Fukumoto
高大 福本
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable a semiconductor memory device adapted for high integration to be obtained by a method wherein a lower insulating film, a nitride film, and an upper insulating film are successively laminated covering a channel region between a source and a drain above a floating gate or a nitride film and an upper insulating are successively laminated to form a composite insulating film. CONSTITUTION:A channel region 11 containing an offset region 2a is provided between a source and a drain, an ONO film 35 is laminated on all the surface of an Si substrate 10 including a floating gate 1 to cover the channel region 11 including the offset region 2a. Then, a polysilicon film 6 is laminated on all the surface. At this point, a lower oxide film 32, a silicon nitride film (SiN) 33, and an upper oxide film 34 are successively laminated to form the composite insulating ONO film 35.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、高集積化に適した不揮発性半導体f2憧装
置の製造方法に関し、更に詳しくは、浮遊ゲートと、そ
の浮遊ゲート上に絶縁膜を介して配設される制御ゲート
と、浮遊ゲートに対して自己整合的に形成されるトレイ
ンと、浮遊ゲートがらオフセット領域を介して形成され
るソースとを宵するスプリットゲート構造における上記
絶縁膜の形成方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention (a) Industrial Application Field The present invention relates to a method for manufacturing a non-volatile semiconductor f2 device suitable for high integration. The insulating film in the split gate structure includes a control gate disposed through a film, a train formed in a self-aligned manner with respect to the floating gate, and a source formed from the floating gate through an offset region. This relates to a method of forming.

(ロ)従来の技術及び発明が解決しようとする課題 従来のスプリットゲート構造では、浮遊ゲート形成後ソ
ースとドレイン間のチャネル領域を覆う上方に上記絶縁
膜としてSiO2膜を積層していた。
(b) Problems to be Solved by the Prior Art and the Invention In the conventional split gate structure, after the floating gate is formed, an SiO2 film is laminated as the insulating film above the channel region between the source and the drain.

しかし、その5iOz膜を厚くしてオフセット領域を覆
う必要があるため、高集積化を図るのか難しい。
However, since it is necessary to thicken the 5iOz film to cover the offset region, it is difficult to achieve high integration.

(ハ)課題を解決するための手段及び作用この発明は、
浮遊ゲートと、その浮遊ゲート上に絶縁膜を介して配設
される制御ゲートと、浮遊ゲートに対して自己整合的に
形成されるドレインと、浮遊ゲートからオフセット領域
を介して形成されるソースとを有するスプリットゲート
構造の不揮発性半導体記憶装置を形成するに際して、制
御ゲート形成用の導電膜を積層する前に、前記浮遊ゲー
トの上で、ソースとドレイン間のチャネル領域を覆う上
方に、下部絶縁膜、ナイトライド膜および上部絶縁膜を
順次積層するか、またはナイトライド膜および上部絶縁
膜を順次積層するかして複合絶縁膜を形成することを特
徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法である。
(c) Means and action for solving the problem This invention includes:
A floating gate, a control gate disposed on the floating gate via an insulating film, a drain formed in self-alignment with the floating gate, and a source formed from the floating gate via an offset region. When forming a nonvolatile semiconductor memory device having a split gate structure, a lower insulating layer is placed above the floating gate and above the channel region between the source and drain before laminating a conductive film for forming the control gate. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that a composite insulating film is formed by sequentially stacking a nitride film, a nitride film, and an upper insulating film, or by sequentially stacking a nitride film and an upper insulating film. be.

すなわち、この発明は、スプリットゲート構造を使った
不揮発性半導体記憶装置において、浮遊ゲートの上で、
浮遊ゲートおよび制御ゲート間の重なり部分とオフセッ
ト領域とからなるチャネル領域を覆う上方に、5iOz
膜よりも誘電率の高いナイトライド膜、具体的には5i
NI[(ソリコンナイトライド膜)を含む複合絶縁膜を
形成することにより、厚膜の8102膜だけを使った従
来法に比へて実効膜厚を小さくできる。その結果、セル
を縮小でき、高集積化を図ることができる。
That is, the present invention provides a nonvolatile semiconductor memory device using a split gate structure in which a floating gate is
A layer of 5 iOz
A nitride film with a higher dielectric constant than the film, specifically 5i
By forming a composite insulating film containing NI (solicon nitride film), the effective film thickness can be reduced compared to the conventional method using only the thick 8102 film. As a result, the cells can be reduced and higher integration can be achieved.

また、カップリング容量を実効膜厚か薄くなった分だけ
増加でき、これにより/′$遊ゲートの電位の制御が効
率よく行われる。
In addition, the coupling capacitance can be increased by the effective film thickness or thinner, and as a result, the potential of the /'$ floating gate can be efficiently controlled.

さらには、SiN膜を用いたので、電尚の保持特性を向
上できる。
Furthermore, since the SiN film is used, the retention characteristics of the electrolyte can be improved.

この発明における複合絶縁膜としては、例えば、第3図
に示すように、ポリSi基板41上に、下部酸化膜32
、ノリコンナイトライド膜(SiN膜)33および上部
酸化膜34を順次積層してなる3膜構造のもの[以下、
ONONo膜というコや、第4図に示すように、ポリS
i基板41上に、シリコンナイトライド膜42および」
二部酸化膜43を順次積層してなる2膜構造のもの[以
下No膜44という]が挙げられる。
For example, as shown in FIG. 3, the composite insulating film in this invention includes a lower oxide film 32 on a poly-Si substrate 41.
, a three-film structure in which a Noricon nitride film (SiN film) 33 and an upper oxide film 34 are sequentially laminated [hereinafter referred to as
ONONo film, as shown in Figure 4, polyS
On the i-substrate 41, a silicon nitride film 42 and a
One example is a two-layer structure in which bipartite oxide films 43 are sequentially laminated (hereinafter referred to as the No film 44).

この際、下部絶縁膜や上部絶縁膜は、共に熱酸化法か、
あるいはCVD法などの周知の技術を用いて作成された
S i O2膜である。これは、例えば、S i H4
、N、0およびHeの混合ガスを用いてCVD法で形成
される。
At this time, both the lower insulating film and the upper insulating film are formed by thermal oxidation or
Alternatively, it is a SiO2 film created using a well-known technique such as a CVD method. This is, for example, S i H4
, N, 0, and He by a CVD method.

また、5iOz膜よりも高い誘電率を育するシリコンナ
イトライド膜(SiN膜)も周知の技術を用いて形成さ
れる。例えば、5iHzC12(ツクロルノラン)とN
 H3の混合ガスを用いてCVD法で形成される。
Furthermore, a silicon nitride film (SiN film) having a higher dielectric constant than the 5iOz film is also formed using a well-known technique. For example, 5iHzC12 (Tsukulorunoran) and N
It is formed by a CVD method using a mixed gas of H3.

この発明においては、上記ONO膜やNo膜が、上記周
知の技術を用いて5iOz膜やSiN膜の膜厚の制御を
行うことにより、従来の5rOt膜より薄く形成される
In this invention, the ONO film and the No film are formed thinner than the conventional 5rOt film by controlling the film thickness of the 5iOz film and the SiN film using the well-known technique described above.

すなわち、ONO膜の場合、SiN膜の膜厚は上下の各
S + Oを膜の膜厚の和と同じか、それ以上であれば
よい。この観点から、膜厚はそれぞれ上部酸化膜(Si
Ox膜)・・−20〜30人SiN膜       ・
・・・・80Å以上下部酸化膜(SiOx膜)・・・・
40Å以上が好ましい。
That is, in the case of an ONO film, the thickness of the SiN film may be equal to or greater than the sum of the thicknesses of the upper and lower S + O films. From this point of view, the thickness of the upper oxide film (Si
Ox film)...-20 to 30 people SiN film ・
...Lower oxide film (SiOx film) of 80 Å or more...
The thickness is preferably 40 Å or more.

また、No膜の場合、従来の5iO7膜よりは極めて薄
い膜厚を有して形成される。しかもSiN膜の方は上部
絶縁膜の5iOt膜よりかなり厚膜のものが好ましい。
Further, in the case of the No film, it is formed to have a much thinner film thickness than the conventional 5iO7 film. Moreover, it is preferable that the SiN film is considerably thicker than the 5iOt film of the upper insulating film.

この観点から、膜厚はそれぞれ 上部酸化膜(Sin、膜)・・・ 20〜30.入Si
N膜       ・・・ 80Å以上が好ましい。
From this point of view, the film thickness is respectively upper oxide film (Sin, film)...20 to 30. Enter Si
N film: preferably 80 Å or more.

そして、この発明では、○NO膜やNo膜かSiN膜を
含んでいるので、紫外線消去可能r;EpR。
In addition, since this invention includes the ○NO film, No film, or SiN film, it can be erased by ultraviolet rays.

Mとして使う場合は、浮遊ゲートを覆うSiN膜の一部
を取り除く必要がある。例えば、第5.6図に、制御ゲ
ートをマスクとして制御ゲートからはみ出した浮遊ゲー
ト上のONO膜を自己整合的に取り去ったEPI?QM
を示す。
When used as M, it is necessary to remove a part of the SiN film covering the floating gate. For example, Fig. 5.6 shows an EPI film in which the ONO film on the floating gate protruding from the control gate is removed in a self-aligned manner using the control gate as a mask. QM
shows.

第5.6図において、EFROMは、フィールド酸化膜
であるロコス膜51を存するSi基板52上に、ポリシ
リコンの浮遊ゲート53、SiN膜54を含むONON
o膜、ポリシリコンの制御ゲート56およびPSG又は
BPSG等の層間絶縁膜57を主として有する。第6図
から、制御ゲー)・56からはみ出ている部分の浮遊ゲ
ート53上てはSiN膜54が除去されていることが分
かる。
In FIG. 5.6, the EFROM is an ONON transistor that includes a polysilicon floating gate 53 and a SiN film 54 on a Si substrate 52 that has a LOCOS film 51 that is a field oxide film.
It mainly includes an O film, a polysilicon control gate 56, and an interlayer insulating film 57 such as PSG or BPSG. From FIG. 6, it can be seen that the SiN film 54 is removed from the portion of the floating gate 53 that protrudes from the control gate 56.

なお、第5図において、符号58で示すらのはオフセソ
ト領域形成用のレジストパターンである。
In FIG. 5, reference numeral 58 indicates a resist pattern for forming an offset region.

(ニ)実施例 以下図に示す実施例にもとづいてこの発明を詳述する。(d) Examples The present invention will be described in detail below based on embodiments shown in the figures.

なお、これによってこの発明は限定を受けるものではな
い。
Note that this invention is not limited by this.

第1図(a)に示すように、オフセット領域形成のため
のレジストパターン2を用いて、浮遊ゲート1と、その
浮遊ゲートに対して自己整合的に形成されたドレイン3
と、浮遊ゲート1からオフセット領域2aを介して形成
されたソース4を有するスプリットゲート構造のSi基
板10を作成する。
As shown in FIG. 1(a), a resist pattern 2 for forming an offset region is used to form a floating gate 1 and a drain 3 formed in self-alignment with the floating gate.
Then, a split gate structure Si substrate 10 having a source 4 formed from a floating gate 1 via an offset region 2a is created.

この際、ソース・ドレイン間にオフセット領域2aを含
むチャネル領域11が形成される。
At this time, a channel region 11 including an offset region 2a between the source and drain is formed.

レノストパターン2を除去した後、浮遊ゲートlを含む
Si基基板l上上全面に、ONONo膜を積層してオフ
セット領域2aを含むチャネル領域I+の全部を覆う[
第1図(b)参照]。
[
See FIG. 1(b)].

次に、全面に、ポリシリコン膜6を積層する[第【図(
c)参照コ。
Next, a polysilicon film 6 is laminated on the entire surface [Fig.
c) Reference.

続いて、ポリシリコン膜6をパターニングして制御して
6aを形成し、さらに酸化膜7を介して層間絶縁膜8を
積層する[第1図(d)参照]。
Subsequently, the polysilicon film 6 is patterned and controlled to form a polysilicon film 6a, and an interlayer insulating film 8 is further laminated via the oxide film 7 [see FIG. 1(d)].

このようにしてスプリットケート構造の不揮発性メモリ
か作成される。
In this way, a non-volatile memory with a split gate structure is created.

このように本実施例では、制御ゲート用のポリシリコン
膜6を積層する前に、浮遊ゲートlの上で、ソースとト
レイン間のチャネル領域IIを覆う上方にONONo膜
を形成したので、その膜厚をオフセット領域2a上で6
従来の5if2膜に比して小さくてきる。
In this example, before stacking the polysilicon film 6 for the control gate, the ONONo film was formed above the floating gate l and covering the channel region II between the source and the train. 6 on the offset area 2a
It is smaller than the conventional 5if2 film.

また、ONO膜は電荷保持特性の点て5in2膜より優
れているので、電荷保持特性を向上できる。
Further, since the ONO film is superior to the 5in2 film in terms of charge retention properties, the charge retention properties can be improved.

(ホ)発明の効果 以上のようにこの発明によれば、スプリットゲート構造
を使った不揮発性半導体記憶装置における浮遊ゲートと
制御ゲートとの間の絶縁膜を形成するに際して、両ゲー
トの重なり部分と、オフセット領域を含んで構成される
チャネル領域を酸化膜よりも誘電率の高いSiN膜を含
む絶縁膜からなる複合絶縁膜で覆うようにしたので、両
ゲート間の絶縁膜としてS IOを膜だけを使った従来
法に比して実効膜厚を下げることができ、これによりセ
ルの縮小を図ることができ、より高集積化に適した半導
体記憶装置を得ることができる。また、カシブリング容
量を実効膜厚が薄くなった分だけ増加でき、これにより
浮遊ゲートの電位の制御が効率よく行われる。
(E) Effects of the Invention As described above, according to the present invention, when forming an insulating film between a floating gate and a control gate in a nonvolatile semiconductor memory device using a split gate structure, Since the channel region including the offset region is covered with a composite insulating film consisting of an insulating film including a SiN film with a higher dielectric constant than an oxide film, SIO is used as the insulating film between both gates. The effective film thickness can be lowered compared to the conventional method using the method, thereby making it possible to reduce the cell size and obtain a semiconductor memory device that is more suitable for higher integration. Further, the scriving capacitance can be increased by the amount that the effective film thickness is reduced, and thereby the potential of the floating gate can be efficiently controlled.

さらにはS iN膜を用いたので、電荷の保持特性を向
上できる。
Furthermore, since the SiN film is used, charge retention characteristics can be improved.

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

第1図(a)〜第f図(d)はこの発明の一実施例を説
明するための製造工程説明図、第2図は上記実施例にお
ける特定の製造工程を示す構成説明図であり、第2図に
おけるA−A’線矢視図が第1図(c)に相当する。第
3図は上記実施例における要部構成説明図、第4図はこ
の発明の他の実施例を示す要部構成説明図、第5図はE
FROMの構成説明図、第6図は第5図のB−B’線矢
視図である。 l・・ ・浮遊ゲート、 2・・・オフセット領域形成用レジストパターン、2a
−・・・オフセット領域、3・・・・ドレイン、4 ・
・・・ソース、 6・・・ポリシリコン膜(制御ゲート形成用の導電膜)
、 6a・・・・・制御ゲート、11・・・・・・チャネル
領域、35・・−・ONO膜、44・・ ・No膜。 」8 −J 翌  Vニー
FIG. 1(a) to FIG. F(d) are manufacturing process explanatory diagrams for explaining one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration explanatory diagram showing a specific manufacturing process in the above embodiment, The AA' line arrow view in FIG. 2 corresponds to FIG. 1(c). FIG. 3 is an explanatory diagram of the main part of the above embodiment, FIG. 4 is an explanatory diagram of the main part of another embodiment of the invention, and FIG. 5 is an explanatory diagram of the main part of the embodiment.
FIG. 6, which is an explanatory diagram of the structure of the FROM, is a view taken along the line BB' in FIG. 5. l... Floating gate, 2... Resist pattern for forming offset region, 2a
-...Offset area, 3...Drain, 4 ・
...source, 6...polysilicon film (conductive film for control gate formation)
, 6a...Control gate, 11...Channel region, 35...ONO film, 44...No film. ”8-J Next V knee

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、浮遊ゲートと、その浮遊ゲート上に絶縁膜を介して
配設される制御ゲートと、浮遊ゲートに対して自己整合
的に形成されるドレインと、浮遊ゲートからオフセット
領域を介して形成されるソースとを有するスプリットゲ
ート構造の不揮発性半導体記憶装置を形成するに際して
、 制御ゲート形成用の導電膜を積層する前に、前記浮遊ゲ
ートの上で、ソースとドレイン間のチャネル領域を覆う
上方に、 下部絶縁膜、ナイトライド膜および上部絶縁膜を順次積
層するか、またはナイトライド膜および上部絶縁膜を順
次積層するかして複合絶縁膜を形成することを特徴とす
る不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
[Claims] 1. A floating gate, a control gate disposed on the floating gate via an insulating film, a drain formed in self-alignment with the floating gate, and an offset region from the floating gate. When forming a non-volatile semiconductor memory device with a split gate structure having a source formed through a gate, a channel between a source and a drain is formed on the floating gate before laminating a conductive film for forming a control gate. A nonvolatile insulating film characterized by forming a composite insulating film by sequentially stacking a lower insulating film, a nitride film, and an upper insulating film, or by sequentially stacking a nitride film and an upper insulating film above the region. A method for manufacturing a semiconductor memory device.
JP2303710A 1990-11-07 1990-11-07 Manufacture of non-volatile semiconductor memory device Pending JPH04176172A (en)

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