JPH04246865A - 不揮発性メモリの製造方法 - Google Patents
不揮発性メモリの製造方法Info
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- JPH04246865A JPH04246865A JP3011947A JP1194791A JPH04246865A JP H04246865 A JPH04246865 A JP H04246865A JP 3011947 A JP3011947 A JP 3011947A JP 1194791 A JP1194791 A JP 1194791A JP H04246865 A JPH04246865 A JP H04246865A
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Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フローティングゲート
を有しポリ層間膜として窒化シリコン膜を含む絶縁膜を
有する、データ保持性に優れた不揮発性メモリの製造方
法に関するものである。
を有しポリ層間膜として窒化シリコン膜を含む絶縁膜を
有する、データ保持性に優れた不揮発性メモリの製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のE2 PROMの構造とその製造
方法を図2によって説明する。尚、図2は従来のE2
PROMの断面図である。
方法を図2によって説明する。尚、図2は従来のE2
PROMの断面図である。
【0003】E2 PROMは、外部端子を持たないフ
ローティングゲート8の上に、書き込み、消去に際して
、フローティングゲート8への電荷の出入りを助けるコ
ントロールゲート13を持つ。そして、フローティング
ゲート8とコントロールゲート13を絶縁するために、
酸化シリコン膜9−窒化シリコン膜10−酸化シリコン
膜11(総称してO−N−O膜9,10,11)からな
る絶縁膜を、フローティングゲート8とコントロールゲ
ート13の間に持つ。また、フローティングゲート8の
下部には、トンネリングによるフローティングゲート8
への電子の注入と放出を容易にするために、酸化シリコ
ン膜を薄くしたトンネル酸化膜6を持つ。
ローティングゲート8の上に、書き込み、消去に際して
、フローティングゲート8への電荷の出入りを助けるコ
ントロールゲート13を持つ。そして、フローティング
ゲート8とコントロールゲート13を絶縁するために、
酸化シリコン膜9−窒化シリコン膜10−酸化シリコン
膜11(総称してO−N−O膜9,10,11)からな
る絶縁膜を、フローティングゲート8とコントロールゲ
ート13の間に持つ。また、フローティングゲート8の
下部には、トンネリングによるフローティングゲート8
への電子の注入と放出を容易にするために、酸化シリコ
ン膜を薄くしたトンネル酸化膜6を持つ。
【0004】このE2 PROMの製造方法は、先ずP
型シリコン基板上に酸化膜を形成する。そして、基板表
面部に低濃度のn型トンネル拡散領域を形成する。
型シリコン基板上に酸化膜を形成する。そして、基板表
面部に低濃度のn型トンネル拡散領域を形成する。
【0005】その後、ゲート酸化膜を形成する。そして
、このゲート酸化膜のトンネル拡散領域上の部分をエッ
チング除去し、この除去部分に薄膜のトンネル酸化膜6
を形成する。
、このゲート酸化膜のトンネル拡散領域上の部分をエッ
チング除去し、この除去部分に薄膜のトンネル酸化膜6
を形成する。
【0006】更に、上記トンネル酸化膜6を含むゲート
酸化膜の上に、フローティングゲート8とO−N−O膜
9,10,11から成る絶縁膜を形成し、次いで、コン
トロールゲート電極13を形成する。
酸化膜の上に、フローティングゲート8とO−N−O膜
9,10,11から成る絶縁膜を形成し、次いで、コン
トロールゲート電極13を形成する。
【0007】その後BPSG膜16を全面に形成しフロ
ーした後、コンタクトホールを形成する。それから、A
l−Siにより、外部引き出し電極17を形成する。
ーした後、コンタクトホールを形成する。それから、A
l−Siにより、外部引き出し電極17を形成する。
【0008】次にPSG膜18を生成し、さらにその上
にSiON膜19を形成しパッシベーション膜とする。
にSiON膜19を形成しパッシベーション膜とする。
【0009】次に引き出し電極17にパッドを形成する
ために、パッシベーション膜のパターニングを行う。
ために、パッシベーション膜のパターニングを行う。
【0010】最後に、蓄積電荷の安定化のために、40
0℃程度のN2 雰囲気中でアニールを行う。
0℃程度のN2 雰囲気中でアニールを行う。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のE2 PROMの製造方法では、以下の様な問
題点があった。
た従来のE2 PROMの製造方法では、以下の様な問
題点があった。
【0012】すなわち、パッシベーション膜の形成及び
パターニング(以下、パッシベーション工程という)を
行うと、フローティングゲートに電荷が蓄積する。そし
てその状態でアニールを行うと、ポリ層間絶縁膜のO−
N−O膜を構成する窒化シリコン膜中に電荷が入り込み
、E2 PROMセルのデータ保持特性を劣化させる。
パターニング(以下、パッシベーション工程という)を
行うと、フローティングゲートに電荷が蓄積する。そし
てその状態でアニールを行うと、ポリ層間絶縁膜のO−
N−O膜を構成する窒化シリコン膜中に電荷が入り込み
、E2 PROMセルのデータ保持特性を劣化させる。
【0013】図3にパッシベーション工程とその後のア
ニール工程を行ったセルと、パッシベーション工程を行
わないセルとのデータ保持特性の比較を行ったグラフを
示す。●が、パッシベーション工程及びアニール工程を
行ったセルの、時間経過に対する蓄積電荷の変化を表わ
しており、○が、パッシベーション工程を行っていない
セルの、時間経過に対する蓄積電荷の変化を表わしてい
る。ERASE VtとWRITEVtの値の差が大き
いほどデータ保持特性が優れていることを示しており、
図3に示されるとおり、パッシベーション工程及びアニ
ール工程を行うことによって、セルのデータ保持特性が
劣化する。
ニール工程を行ったセルと、パッシベーション工程を行
わないセルとのデータ保持特性の比較を行ったグラフを
示す。●が、パッシベーション工程及びアニール工程を
行ったセルの、時間経過に対する蓄積電荷の変化を表わ
しており、○が、パッシベーション工程を行っていない
セルの、時間経過に対する蓄積電荷の変化を表わしてい
る。ERASE VtとWRITEVtの値の差が大き
いほどデータ保持特性が優れていることを示しており、
図3に示されるとおり、パッシベーション工程及びアニ
ール工程を行うことによって、セルのデータ保持特性が
劣化する。
【0014】図4にパッシベーションアニール前のセル
電荷(Vt)の、200℃、10時間経過後のセル電荷
変動量(ΔVt)のグラフに表わす。従来のE2 PR
OMでは、蓄積された電荷がない状態でのセル電荷が1
Vとなるように設計されており、セル電荷が1Vであれ
ば高温状態で放置しても電荷の変動が起こらない。一方
、1Vより高い値でも低い値でも電荷の変動が起こり、
しかも1Vの値から離れるに従って電荷の変動量(ΔV
t)の大きさが大きくなっていることが判る。
電荷(Vt)の、200℃、10時間経過後のセル電荷
変動量(ΔVt)のグラフに表わす。従来のE2 PR
OMでは、蓄積された電荷がない状態でのセル電荷が1
Vとなるように設計されており、セル電荷が1Vであれ
ば高温状態で放置しても電荷の変動が起こらない。一方
、1Vより高い値でも低い値でも電荷の変動が起こり、
しかも1Vの値から離れるに従って電荷の変動量(ΔV
t)の大きさが大きくなっていることが判る。
【0015】図4に示される関係からも判るように、セ
ル電荷1Vの状態でパッシベーション工程を行えばセル
電荷の変動の少ない優れたデータ保持特性のメモリセル
が製造可能である。
ル電荷1Vの状態でパッシベーション工程を行えばセル
電荷の変動の少ない優れたデータ保持特性のメモリセル
が製造可能である。
【0016】前記したように、パッシベーション工程前
のセル電荷(Vt)は1Vとなるように設計されており
、この状態のままであれば優れたデータ保持特性のメモ
リセルと成るが、前記したパッシベーション工程及びア
ニール工程による、O−N−O膜を構成する窒化シリコ
ン膜への電荷の蓄積によって、見かけ上のセル電荷(V
t)が1Vから変動し、図3に示すようなデータ保持特
性の劣化が発生する。
のセル電荷(Vt)は1Vとなるように設計されており
、この状態のままであれば優れたデータ保持特性のメモ
リセルと成るが、前記したパッシベーション工程及びア
ニール工程による、O−N−O膜を構成する窒化シリコ
ン膜への電荷の蓄積によって、見かけ上のセル電荷(V
t)が1Vから変動し、図3に示すようなデータ保持特
性の劣化が発生する。
【0017】更に、ウエハプロセスの工程中、フローテ
ィングゲート内の電荷による電界がトンネル酸化膜にか
かり続けるため、良質なトンネル酸化膜を形成すること
ができない。
ィングゲート内の電荷による電界がトンネル酸化膜にか
かり続けるため、良質なトンネル酸化膜を形成すること
ができない。
【0018】本発明は、以上述べた不揮発性メモリ素子
のデータ保持特性の劣化と、良質なトンネル酸化膜が形
成できないという問題点を除去するために、パッシベー
ションアニーリング前に紫外線照射を行い、フローティ
ングゲート中に電荷が無い状態でアニーリングすること
によって、データ保持特性に優れ、良質のトンネル酸化
膜を有する不揮発性メモリ素子を提供することを目的と
する。
のデータ保持特性の劣化と、良質なトンネル酸化膜が形
成できないという問題点を除去するために、パッシベー
ションアニーリング前に紫外線照射を行い、フローティ
ングゲート中に電荷が無い状態でアニーリングすること
によって、データ保持特性に優れ、良質のトンネル酸化
膜を有する不揮発性メモリ素子を提供することを目的と
する。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、不揮発性メモ
リの製造方法に於いて、パッシベーション工程終了後の
アニーリングを行う前に紫外線照射を行い、フローティ
ングゲート及び窒化膜中の電荷を除去する工程を設けた
ものである。
リの製造方法に於いて、パッシベーション工程終了後の
アニーリングを行う前に紫外線照射を行い、フローティ
ングゲート及び窒化膜中の電荷を除去する工程を設けた
ものである。
【0020】
【作用】電気的な電子の除去に比べて大きなエネルギー
を与えることが可能な紫外線をセルに照射することによ
って、従来のEPROMに於けるメモリ消去の原理と同
様に、フローティングゲート及び窒化シリコン膜中に蓄
積された電荷を、紫外線照射による光励起の作用によっ
て周囲の酸化シリコンの伝導帯に放出する。この作用に
よって、セル内部に余計な電荷の蓄積がない状態でのア
ニールが可能となる。
を与えることが可能な紫外線をセルに照射することによ
って、従来のEPROMに於けるメモリ消去の原理と同
様に、フローティングゲート及び窒化シリコン膜中に蓄
積された電荷を、紫外線照射による光励起の作用によっ
て周囲の酸化シリコンの伝導帯に放出する。この作用に
よって、セル内部に余計な電荷の蓄積がない状態でのア
ニールが可能となる。
【0021】
【実施例】本発明の実施例を図1(a)〜(i)により
説明する。尚、図1(a)〜(i)は工程断面図であり
、従来のE2 PROMと同様の構成要件については同
一の記号で説明する。
説明する。尚、図1(a)〜(i)は工程断面図であり
、従来のE2 PROMと同様の構成要件については同
一の記号で説明する。
【0022】先ず、P型シリコン基板1上に素子分離酸
化膜2を形成した後、前記基板1の能動体領域表面に酸
化膜3を形成する。そして、これらの酸化膜2,3上に
前記基板1のトンネル拡散領域予定形成部上を開口した
レジスト4を塗布する(図1(a))。
化膜2を形成した後、前記基板1の能動体領域表面に酸
化膜3を形成する。そして、これらの酸化膜2,3上に
前記基板1のトンネル拡散領域予定形成部上を開口した
レジスト4を塗布する(図1(a))。
【0023】次に、前記レジスト4をマスクとして、全
面にヒ素又はリンを注入し、前記基板1表面部に低濃度
のn型トンネル拡散領域5を形成する(図1(b))。
面にヒ素又はリンを注入し、前記基板1表面部に低濃度
のn型トンネル拡散領域5を形成する(図1(b))。
【0024】その後、前記レジスト4及び前記酸化膜3
を除去し、前記基板1の能動領域表面にゲート酸化膜7
を形成する。そして、このゲート酸化膜7のトンネル拡
散領域上の部分をエッチング除去し、この除去部分に薄
膜のトンネル酸化膜6を形成する。(図1(c))更に
、上記トンネル酸化膜6を含むゲート酸化膜7の上にリ
ンドープポリシリコン膜8と、酸化シリコン膜9−窒化
シリコン膜10−酸化シリコン膜11(総称してO−N
−O膜9,10,11)から成る絶縁膜を形成し、パタ
ーニングを行うことによりフローティングゲートを形成
する。絶縁膜として、単一の酸化シリコン膜ではなく、
三層膜であるO−N−O膜9,10,11を形成するこ
とによって、単一の酸化シリコン膜に比べて有効膜厚が
大きくなり、E2 PROMの電荷保持特性が良くなる
からである。(図1(d))続いて、このフローティン
グゲート電極8の側面を熱酸化し、酸化膜12を形成す
る。(図1(e))次いで、上記酸化膜12及びO−N
−O膜9,10,11上にリンドープポリシリコンから
成るコントロールゲート電極13を形成する。(図1(
f))しかる後、全面の酸化膜7をエッチングし、新た
に熱酸化によって酸化膜14を形成する。そして、その
酸化膜14をマスクにして、セルフアラインによりN+
ソースドレイン領域をイオン注入法によって形成する
。(図1(g))その後BPSG膜16を全面に形成し
フローした後、上記ソースドレイン領域及びゲートに、
外部引き出し電極用にコンタクトホールを形成する。そ
れから、Al−Siにより、外部引き出し電極17を形
成する。(図1(h))次にPSG膜18を生成し、さ
らにその上にSiON膜19を形成しパッシベーション
膜とする。次に引き出し電極17にパッドを形成するた
めに、パッシベーション膜のパターニングを行う。尚、
このパターニングには、ドライエッチングを用いた。(
図1(i))次に、プラズマSiON膜生成工程及びパ
ッシベーションSiON膜,PSG膜のエッチング工程
時に蓄積した電荷を除去するために、紫外線照射を行う
。その条件は、例えば紫外線源の強度100W/cm2
以上で30分の処理である。
を除去し、前記基板1の能動領域表面にゲート酸化膜7
を形成する。そして、このゲート酸化膜7のトンネル拡
散領域上の部分をエッチング除去し、この除去部分に薄
膜のトンネル酸化膜6を形成する。(図1(c))更に
、上記トンネル酸化膜6を含むゲート酸化膜7の上にリ
ンドープポリシリコン膜8と、酸化シリコン膜9−窒化
シリコン膜10−酸化シリコン膜11(総称してO−N
−O膜9,10,11)から成る絶縁膜を形成し、パタ
ーニングを行うことによりフローティングゲートを形成
する。絶縁膜として、単一の酸化シリコン膜ではなく、
三層膜であるO−N−O膜9,10,11を形成するこ
とによって、単一の酸化シリコン膜に比べて有効膜厚が
大きくなり、E2 PROMの電荷保持特性が良くなる
からである。(図1(d))続いて、このフローティン
グゲート電極8の側面を熱酸化し、酸化膜12を形成す
る。(図1(e))次いで、上記酸化膜12及びO−N
−O膜9,10,11上にリンドープポリシリコンから
成るコントロールゲート電極13を形成する。(図1(
f))しかる後、全面の酸化膜7をエッチングし、新た
に熱酸化によって酸化膜14を形成する。そして、その
酸化膜14をマスクにして、セルフアラインによりN+
ソースドレイン領域をイオン注入法によって形成する
。(図1(g))その後BPSG膜16を全面に形成し
フローした後、上記ソースドレイン領域及びゲートに、
外部引き出し電極用にコンタクトホールを形成する。そ
れから、Al−Siにより、外部引き出し電極17を形
成する。(図1(h))次にPSG膜18を生成し、さ
らにその上にSiON膜19を形成しパッシベーション
膜とする。次に引き出し電極17にパッドを形成するた
めに、パッシベーション膜のパターニングを行う。尚、
このパターニングには、ドライエッチングを用いた。(
図1(i))次に、プラズマSiON膜生成工程及びパ
ッシベーションSiON膜,PSG膜のエッチング工程
時に蓄積した電荷を除去するために、紫外線照射を行う
。その条件は、例えば紫外線源の強度100W/cm2
以上で30分の処理である。
【0025】その後、約400℃、N2 雰囲気にてア
ニーリングを行い、蓄積電荷の制御安定化を図り、±2
〜3Vあった電荷蓄積量のばらつきを±0.2〜0.3
Vに抑え完成となる。
ニーリングを行い、蓄積電荷の制御安定化を図り、±2
〜3Vあった電荷蓄積量のばらつきを±0.2〜0.3
Vに抑え完成となる。
【0026】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の製
造方法によれば、パッシベーションアニーリング前に紫
外線照射によってフローティングゲート中に蓄積した電
荷を除去したので、アニーリング工程中の、窒化シリコ
ン膜を含む絶縁膜、例えばO−N−O膜を構成する窒化
シリコン膜への電荷の誘起が発生しない。
造方法によれば、パッシベーションアニーリング前に紫
外線照射によってフローティングゲート中に蓄積した電
荷を除去したので、アニーリング工程中の、窒化シリコ
ン膜を含む絶縁膜、例えばO−N−O膜を構成する窒化
シリコン膜への電荷の誘起が発生しない。
【0027】更に、フローティングゲート中の電荷を除
去したので、ウエハプロセス中にトンネル酸化膜にかか
り続ける電界を除くことができるために、良質なトンネ
ル酸化膜が得られる。
去したので、ウエハプロセス中にトンネル酸化膜にかか
り続ける電界を除くことができるために、良質なトンネ
ル酸化膜が得られる。
【0028】その結果、従来の工程の間に簡易な工程を
加えるだけで、データ保持特性に優れた不揮発性メモリ
素子を製造することが可能となる。
加えるだけで、データ保持特性に優れた不揮発性メモリ
素子を製造することが可能となる。
【図1】本発明の実施例の工程断面図。
【図2】従来のE2 PROMの断面図。
【図3】パッシベーション工程及びアニール工程を行っ
たE2 PROMセルと、パッシベーション工程を行わ
ないE2 PROMセルのデータ保持特性の比較を示す
グラフ。
たE2 PROMセルと、パッシベーション工程を行わ
ないE2 PROMセルのデータ保持特性の比較を示す
グラフ。
【図4】パッシベーションアニール前のセル電荷(Vt
)と、高温放置後のセル電荷変動量(ΔVt)の関係を
表わすグラフ。
)と、高温放置後のセル電荷変動量(ΔVt)の関係を
表わすグラフ。
6 トンネル酸化膜
8 フローティングゲート電極
9 酸化シリコン膜
10 窒化シリコン膜
11 酸化シリコン膜
13 コントロールゲート電極
16 BPSG膜
18 PSG膜
19 パッシベーション膜
Claims (2)
- 【請求項1】 不揮発性メモリ素子の製造方法に於い
て、(a)トンネル酸化膜及びゲート酸化膜上にフロー
ティングゲートを形成する工程と、(b)前記フローテ
ィングゲートとコントロールゲートの層間膜として窒化
シリコン膜を含む絶縁膜を形成する工程と、(c)パッ
シベーション膜のパターニング後に紫外線照射を行う工
程と、(d)前記紫外線照射工程終了後にパッシベーシ
ョンアニーリングを行う工程とを順に施すことを特徴と
する不揮発性メモリ素子の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の不揮発性メモリ素子の
製造方法の、前記フローティングゲートとコントロール
ゲートの層間膜として窒化シリコン膜を含む絶縁膜を形
成する工程に於ける層間膜として、酸化シリコン膜−窒
化シリコン膜−酸化シリコン膜から成る3層膜を形成す
ることを特徴とする不揮発性メモリの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3011947A JP3016607B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 不揮発性メモリの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3011947A JP3016607B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 不揮発性メモリの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04246865A true JPH04246865A (ja) | 1992-09-02 |
JP3016607B2 JP3016607B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=11791836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3011947A Expired - Fee Related JP3016607B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 不揮発性メモリの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3016607B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04315476A (ja) * | 1991-04-15 | 1992-11-06 | Nippondenso Co Ltd | 酸化膜中のトラップ密度低減方法、及び半導体装置の製造方法 |
EP0848422A1 (en) * | 1996-12-16 | 1998-06-17 | STMicroelectronics S.r.l. | Process for the manufacture of floating-gate non-volatile memories |
JP2006024932A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Samsung Electronics Co Ltd | 不揮発性メモリ素子のトンネリング絶縁膜を形成する方法 |
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1991
- 1991-02-01 JP JP3011947A patent/JP3016607B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5888836A (en) * | 1996-12-16 | 1999-03-30 | Sgs-Thomson Microelectronics S.R.L. | Process for the repair of floating-gate non-volatile memories damaged by plasma treatment |
JP2006024932A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Samsung Electronics Co Ltd | 不揮発性メモリ素子のトンネリング絶縁膜を形成する方法 |
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