JPH04334068A - Manufacture of nonvolatile semiconductor storage device - Google Patents

Manufacture of nonvolatile semiconductor storage device

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JPH04334068A
JPH04334068A JP3135865A JP13586591A JPH04334068A JP H04334068 A JPH04334068 A JP H04334068A JP 3135865 A JP3135865 A JP 3135865A JP 13586591 A JP13586591 A JP 13586591A JP H04334068 A JPH04334068 A JP H04334068A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
diffusion layer
region
conductivity type
insulating film
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JP3135865A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidetoshi Nakada
中田 英俊
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To increase writing speed without deteriorating erasing speed, by forming a first conductivity type diffusion layer by injecting first conductivity impurities in a drain forming region of the semiconductor substrate surface, at an angle inclined to the normal direction of the semiconductor substrate. CONSTITUTION:A photo resist film 9 having an aperture is formed on a drain forming region in an element forming region. By using the photo resist mask 9 as a mask, impurities of the same conductivity type as that of a semiconductor substrate 1, e.g. B<+>, are implanted at an angle of 30-60 degrees inclined to the normal direction of the semiconductor substrate 1, and a P<+> type diffusion layer 10 is formed selectively on the semiconductor substrate 1 surface. Thereby, without heat-treating said substrate 1 for a long time, the P<+> type diffusion layer 10 can be stretched as far as the region just under a floating gate 5a, and the junction strength of a source diffusion layer can be lowered, so that the writing speed of a storage transistor can be increased without deteriorating the erasing speed thereof.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は不揮発性半導体記憶装置
の製造方法に関し、特に、電気的に書込み及び消去を行
うことができる浮遊ゲート電極型の不揮発性半導体装置
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a method of manufacturing a floating gate electrode type nonvolatile semiconductor device that can be electrically written and erased.

【0002】0002

【従来の技術】従来、電気的に書込み及び消去が可能な
不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)としては、そ
の書込み及び消去にFowler−Nordheim 
型トンネル電流を使用する方式が一般的である。しかし
ながら、このような方式では1ビットのメモリセルが選
択トランジスタ及びメモリトランジスタの2つのトラン
ジスタから構成されるので、セル面積が大きくなり、不
揮発性半導体記憶装置を大容量化することが困難である
2. Description of the Related Art Conventionally, electrically programmable and erasable nonvolatile semiconductor memory devices (EEPROMs) have a Fowler-Nordheim method for programming and erasing.
The most common method is to use type tunnel current. However, in such a system, since a 1-bit memory cell is composed of two transistors, a selection transistor and a memory transistor, the cell area becomes large, making it difficult to increase the capacity of a nonvolatile semiconductor memory device.

【0003】そこで、上記不都合に対する一つの対応策
として、FlashEEPROMが提案されている。こ
のFlashEEPROMは従来のEEPROMのよう
にバイト単位で書換えを行うことができず、所謂一括消
去型であるものの、紫外線消去型EPROMのような大
容量セルと、「電気的消去」とを結びつける手法として
注目されている。
[0003] Therefore, as a countermeasure to the above-mentioned disadvantage, a Flash EEPROM has been proposed. Although this Flash EEPROM cannot be rewritten in bytes like conventional EEPROMs and is a so-called batch erasing type, it is a method that combines large capacity cells such as ultraviolet erasable EPROMs with "electrical erasing". Attention has been paid.

【0004】図13乃至19は従来のFlashEEP
ROMの中で最もセル面積を小さくできるセルフアライ
ンドゲート型のメモリトランジスタの製造方法を工程順
に示す断面図である。
FIGS. 13 to 19 show conventional FlashEEP
FIG. 3 is a cross-sectional view showing, in order of steps, a method for manufacturing a self-aligned gate type memory transistor that can have the smallest cell area among ROMs.

【0005】先ず、図13に示すように、半導体基板1
の表面の素子分離領域に半導体基板1の導電型と同一の
導電型の不純物を拡散したチャネルストッパ領域2を選
択的に形成し、このチャネルストッパ領域2上に膜厚が
比較的厚い素子分離絶縁膜3を選択的に形成し、半導体
基板1の表面の素子形成予定領域に熱酸化法により膜厚
が約50乃至150Åのゲート絶縁膜4を形成する。
First, as shown in FIG.
A channel stopper region 2 in which impurities of the same conductivity type as that of the semiconductor substrate 1 are diffused is selectively formed in the element isolation region on the surface of the semiconductor substrate 1, and a relatively thick element isolation insulator is formed on the channel stopper region 2. A film 3 is selectively formed, and a gate insulating film 4 having a thickness of about 50 to 150 Å is formed by a thermal oxidation method in a region on the surface of the semiconductor substrate 1 where an element is to be formed.

【0006】次に、図14に示すように、ゲート絶縁膜
4上に膜厚が約1000乃至3000Åであって不純物
(例えば燐)を含有するポリシリコン膜5をパターン形
成する。次いで、熱酸化法又は化学気相成長法によりポ
リシリコン膜5の表面に膜厚が約100乃至300Åの
ゲート絶縁膜6を形成する。次に、ポリシリコン膜5上
及び素子絶縁膜3上に不純物(例えば燐)を含有するポ
リシリコン膜7を形成する。
Next, as shown in FIG. 14, a polysilicon film 5 having a thickness of about 1000 to 3000 Å and containing impurities (for example, phosphorus) is patterned on the gate insulating film 4. Next, a gate insulating film 6 having a thickness of about 100 to 300 Å is formed on the surface of the polysilicon film 5 by thermal oxidation or chemical vapor deposition. Next, a polysilicon film 7 containing impurities (for example, phosphorus) is formed on the polysilicon film 5 and the element insulating film 3.

【0007】次に、図15に示すように、ポリシリコン
膜7上にパターン形成したフォトレジスト膜8をマスク
としてポリシリコン膜7をパターニングしてゲート絶縁
膜6上に制御ゲート電極7aを形成する。
Next, as shown in FIG. 15, the polysilicon film 7 is patterned using the photoresist film 8 patterned on the polysilicon film 7 as a mask to form a control gate electrode 7a on the gate insulating film 6. .

【0008】次に、図16に示すように、制御ゲート電
極7aに整合させてゲート絶縁膜6及びポリシリコン膜
5をパターニングして浮遊ゲート電極5aを形成した後
、フォトレジスト膜8を除去する。
Next, as shown in FIG. 16, the gate insulating film 6 and polysilicon film 5 are patterned to form a floating gate electrode 5a in alignment with the control gate electrode 7a, and then the photoresist film 8 is removed. .

【0009】次に、図17に示すように、前記素子形成
予定領域内のドレイン形成予定領域に開口部を有するフ
ォトレジスト膜9を形成し、このフォトレジスト膜9を
マスクとして半導体基板1の導電型と同一の導電型の不
純物(例えばボロン)を半導体基板1の法線方向に対し
て0度の角度で注入することにより、半導体基板1の表
面にP+ 型拡散層10を選択的に形成する。この場合
、P+ 型拡散層10を深く形成するために、約950
乃至1100℃の温度で半導体基板1に熱処理を施す。
Next, as shown in FIG. 17, a photoresist film 9 having an opening in the region where the drain is to be formed in the region where the element is to be formed is formed, and using this photoresist film 9 as a mask, the conductivity of the semiconductor substrate 1 is A P+ type diffusion layer 10 is selectively formed on the surface of the semiconductor substrate 1 by implanting an impurity of the same conductivity type as the type (for example, boron) at an angle of 0 degrees to the normal direction of the semiconductor substrate 1. . In this case, in order to form the P+ type diffusion layer 10 deeply, approximately 950
Heat treatment is performed on the semiconductor substrate 1 at a temperature of 1100°C to 1100°C.

【0010】次に、図18に示すように、素子分離絶縁
膜3及び制御ゲート絶縁膜7aをマスクとして半導体基
板1の表面の前記素子形成予定領域に半導体基板1の導
電型と反対の導電型の不純物(例えば砒素又は燐)を拡
散することにより、半導体基板1の表面にドレイン拡散
層11及びソース拡散層12を選択的に形成する。
Next, as shown in FIG. 18, using the element isolation insulating film 3 and the control gate insulating film 7a as masks, a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 1 is applied to the region where the element is to be formed on the surface of the semiconductor substrate 1. A drain diffusion layer 11 and a source diffusion layer 12 are selectively formed on the surface of the semiconductor substrate 1 by diffusing impurities (for example, arsenic or phosphorus).

【0011】次に、図19に示すように、全面に層間絶
縁膜13を形成した後、ドレイン拡散層11及びソース
拡散層12の直上域の層間絶縁膜13及びゲート絶縁膜
4にコンタクト孔を設け、このコンタクト孔を介してド
レイン拡散層11及びソース拡散層12に電気的に接続
される配線電極14を層間絶縁膜13上にパターン形成
する。その後、全面にカバー絶縁膜14を形成する。
Next, as shown in FIG. 19, after forming an interlayer insulating film 13 on the entire surface, contact holes are formed in the interlayer insulating film 13 and the gate insulating film 4 directly above the drain diffusion layer 11 and source diffusion layer 12. A wiring electrode 14 is formed on the interlayer insulating film 13 to be electrically connected to the drain diffusion layer 11 and the source diffusion layer 12 through the contact hole. After that, a cover insulating film 14 is formed on the entire surface.

【0012】次に、上述の如く構成されるメモリトラン
ジスタの動作について説明する。先ず、書込みを行う場
合、通常の紫外線消去型EPROMと同様にして、ドレ
イン拡散層11及び制御ゲート電極7aに高電圧を印加
し、チャネル内のピンチオフ領域で発生したホットエレ
クトロンを浮遊ゲート電極5aに注入する。即ち、書込
み動作は所謂ホットエレクトロン注入で行い、メモリト
ランジスタの閾値電圧VTMを高くする。この書込み動
作の速度を速くする方法としては、ドレイン拡散層11
の周囲にP+ 型拡散層10を形成する方法(田中等、
IEEE ISSCC84“A Programmab
le 256K CMOS EPROM with O
n−Chip Test Circuits ”、19
84年発行及び特開昭55−13901号)がある。一
方、消去動作においては、制御ゲート電極7aを接地し
た状態でソース拡散層12に高電圧を印加し、Fowl
er−Nordheim 型トンネル電流を使用して浮
遊ゲート電極5a内の電子の放出を行い、メモリトラン
ジスタの閾値電圧VTMを低くする。
Next, the operation of the memory transistor configured as described above will be explained. First, when writing, a high voltage is applied to the drain diffusion layer 11 and the control gate electrode 7a, and hot electrons generated in the pinch-off region in the channel are transferred to the floating gate electrode 5a in the same way as in a normal ultraviolet erasable EPROM. inject. That is, the write operation is performed by so-called hot electron injection to increase the threshold voltage VTM of the memory transistor. As a method of increasing the speed of this write operation, the drain diffusion layer 11
A method of forming a P+ type diffusion layer 10 around (Tanaka,
IEEE ISSCC84“A Programmab
le 256K CMOS EPROM with O
n-Chip Test Circuits”, 19
Published in 1984 and published in Japanese Unexamined Patent Publication No. 13901/1984). On the other hand, in the erase operation, a high voltage is applied to the source diffusion layer 12 while the control gate electrode 7a is grounded,
Electrons within the floating gate electrode 5a are emitted using the er-Nordheim type tunneling current, thereby lowering the threshold voltage VTM of the memory transistor.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の不揮発性半導体記憶装置の製造方法においては
、不揮発性半導体記憶装置の書込み速度を更に速くする
ためにP+ 型拡散層10の不純物濃度を高くすると、
ソース拡散層12とP+ 型拡散層10とが接合してし
まう。そうすると、ソース拡散層12の接合耐圧が低下
し、消去動作時に所望の消去電圧が得られず、消去速度
が遅くなってしまうという問題点がある。
However, in the conventional method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device described above, the impurity concentration of the P+ type diffusion layer 10 is increased in order to further increase the writing speed of the nonvolatile semiconductor memory device. Then,
The source diffusion layer 12 and the P+ type diffusion layer 10 end up being joined together. In this case, there is a problem that the junction breakdown voltage of the source diffusion layer 12 decreases, a desired erase voltage cannot be obtained during the erase operation, and the erase speed becomes slow.

【0014】また、ドレイン拡散層11の周囲にP+ 
型拡散層10が形成されているので、ドレイン拡散層1
1の接合容量が極めて大きくなり、不揮発性半導体記憶
装置の動作速度も遅くなってしまう。
[0014] Also, around the drain diffusion layer 11, P+
Since the type diffusion layer 10 is formed, the drain diffusion layer 1
The junction capacitance of 1 becomes extremely large, and the operating speed of the nonvolatile semiconductor memory device also becomes slow.

【0015】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、不揮発性半導体記憶装置の消去速度を低下
させずに、その書込み速度を速くすることができる不揮
発性半導体記憶装置の製造方法を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of these problems, and provides a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device that can increase the write speed of the nonvolatile semiconductor memory device without reducing its erase speed. The purpose is to provide

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明に係る不揮発性半
導体記憶装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板の
表面に素子分離領域を選択的に形成する工程と、前記半
導体基板の表面の素子形成予定領域に第1のゲート絶縁
膜を形成する工程と、この第1のゲート絶縁膜上に第1
のポリシリコン膜を形成する工程と、この第1のポリシ
リコン膜の表面に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と
、この第2のゲート絶縁膜上に第2のポリシリコン膜を
パターン形成して制御ゲート電極を設ける工程と、前記
第2のゲート絶縁膜及び前記第1のポリシリコン膜を前
記制御ゲート電極をマスクとしてパターニングすること
により前記第1のポリシリコン膜からなる浮遊ゲート電
極を設ける工程と、前記素子形成予定領域内のドレイン
形成予定領域に開口部を有するフォトレジスト膜をマス
クとして前記半導体基板の法線方向に対して傾斜した角
度で前記半導体基板の表面に前記第1導電型の不純物を
注入する工程と、前記半導体基板の表面の前記素子形成
予定領域に第2導電型の不純物を拡散することによりソ
ース拡散層及びドレイン拡散層を選択的に形成する工程
とを有することを特徴とする。
Means for Solving the Problems A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes the steps of selectively forming an element isolation region on the surface of a first conductivity type semiconductor substrate; a step of forming a first gate insulating film in a region where an element is to be formed; and a step of forming a first gate insulating film on the first gate insulating film.
forming a second gate insulating film on the surface of the first polysilicon film; and patterning a second polysilicon film on the second gate insulating film. forming a floating gate electrode made of the first polysilicon film by patterning the second gate insulating film and the first polysilicon film using the control gate electrode as a mask; forming the first conductive conductor on the surface of the semiconductor substrate at an angle oblique to the normal direction of the semiconductor substrate using a photoresist film having an opening in the region where the drain is to be formed in the region where the element is to be formed as a mask; and selectively forming a source diffusion layer and a drain diffusion layer by diffusing second conductivity type impurities into the element formation region on the surface of the semiconductor substrate. It is characterized by

【0017】[0017]

【作用】本発明においては、第1導電型の半導体基板の
表面の素子形成予定領域に第1のゲート絶縁膜を形成し
た後に、この第1のゲート絶縁膜上に第1のポリシリコ
ン膜からなる浮遊ゲート電極、第2のゲート絶縁膜及び
第2のポリシリコン膜からなる制御ゲート電極を積層し
て形成する。その後、前記素子形成予定領域内のドレイ
ン形成予定領域に開口部を有するフォトレジスト膜をマ
スクとして前記半導体基板の法線方向に対して傾斜した
角度で前記半導体基板の表面に前記第1導電型の不純物
を注入することにより、前記半導体基板の表面の前記ド
レイン形成予定領域に第1導電型拡散層を選択的に形成
する。この場合、前記第1導電型の不純物を注入する角
度を傾斜させるため、前記第1導電型拡散層は前記浮遊
ゲート電極の直下域にまで延在するようにすることがで
きる。次いで、前記半導体基板の表面の前記素子形成予
定領域に第2導電型の不純物を拡散することによりソー
ス拡散層及びドレイン拡散層を選択的に形成する。
[Operation] In the present invention, after forming a first gate insulating film in a region where an element is to be formed on the surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, a first polysilicon film is formed on the first gate insulating film. A floating gate electrode, a second gate insulating film, and a control gate electrode made of a second polysilicon film are stacked and formed. Thereafter, using a photoresist film having an opening in the region where the drain is to be formed in the region where the element is to be formed as a mask, the first conductivity type is coated on the surface of the semiconductor substrate at an angle oblique to the normal direction of the semiconductor substrate. By implanting impurities, a first conductivity type diffusion layer is selectively formed in the drain formation region on the surface of the semiconductor substrate. In this case, since the angle at which the first conductivity type impurity is implanted is inclined, the first conductivity type diffusion layer can extend to a region immediately below the floating gate electrode. Next, a source diffusion layer and a drain diffusion layer are selectively formed by diffusing second conductivity type impurities into the element formation region on the surface of the semiconductor substrate.

【0018】本発明においては、前記第1導電型拡散層
の形成時に不純物の注入角度を傾斜させ、従来とは異な
って熱処理を行わないので、前記第1導電型拡散層を所
定の領域に所定の濃度で形成することができる。このた
め、前記ソース拡散層と前記第1導電型拡散層とが相互
に接合することはなく、前記ソース拡散層の接合耐圧が
低下することを防止できるので、不揮発性半導体記憶装
置の消去速度を低下させずに、その書込み速度を速くす
ることができる。また、前記ドレイン拡散層のチャネル
側の端部にのみ前記第1導電型拡散層を形成することが
できるので、前記ドレイン拡散層と前記半導体基板との
間の容量を従来に比して極めて小さくすることができ、
不揮発性半導体記憶装置の動作速度をより一層速くする
ことができる。
In the present invention, when forming the first conductivity type diffusion layer, the impurity implantation angle is tilted and unlike the conventional method, heat treatment is not performed, so that the first conductivity type diffusion layer is formed in a predetermined region. can be formed at a concentration of Therefore, the source diffusion layer and the first conductivity type diffusion layer are not bonded to each other, and it is possible to prevent the junction breakdown voltage of the source diffusion layer from decreasing, thereby increasing the erasing speed of the nonvolatile semiconductor memory device. The writing speed can be increased without decreasing it. Furthermore, since the first conductivity type diffusion layer can be formed only at the end of the drain diffusion layer on the channel side, the capacitance between the drain diffusion layer and the semiconductor substrate can be extremely reduced compared to the conventional method. can,
The operating speed of the nonvolatile semiconductor memory device can be further increased.

【0019】なお、本発明においては、前記第1導電型
の不純物を注入する角度が前記半導体基板の法線方向に
対して30度未満であると前記第1導電型拡散層は前記
浮遊ゲート電極の直下域に形成されにくく、60度を超
えると未注入領域が形成されやすい。このため、前記第
1導電型の不純物の注入は前記半導体基板の法線方向に
対して30乃至60度傾斜する角度で行うことが好まし
い。
Further, in the present invention, if the angle at which the impurity of the first conductivity type is implanted is less than 30 degrees with respect to the normal direction of the semiconductor substrate, the first conductivity type diffusion layer is formed in the floating gate electrode. If the angle exceeds 60 degrees, an unimplanted region is likely to be formed. Therefore, it is preferable that the impurity of the first conductivity type is implanted at an angle of 30 to 60 degrees with respect to the normal direction of the semiconductor substrate.

【0020】また、特に同一半導体基板上に複数個のメ
モリトランジスタ等を備えた不揮発性半導体記憶装置を
製造する場合、前記第1導電型の不純物を注入する工程
は前記半導体基板の法線方向を回転軸として前記半導体
基板を回転させつつ行うことが好ましい。この場合、未
注入領域が形成されることはなく、全てのメモリトラン
ジスタ等について第1導電型拡散層を確実に設けること
ができる。
In particular, when manufacturing a non-volatile semiconductor memory device having a plurality of memory transistors etc. on the same semiconductor substrate, the step of implanting the impurity of the first conductivity type is carried out in the normal direction of the semiconductor substrate. It is preferable to perform this while rotating the semiconductor substrate as a rotation axis. In this case, no unimplanted region is formed, and the first conductivity type diffusion layer can be reliably provided for all memory transistors and the like.

【0021】[0021]

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。
Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0022】図1乃至7は本発明の第1の実施例に係る
メモリトランジスタの製造方法を工程順に示す断面図で
ある。
FIGS. 1 to 7 are cross-sectional views showing step-by-step a method for manufacturing a memory transistor according to a first embodiment of the present invention.

【0023】先ず、図1に示すように、半導体基板1の
表面の素子分離領域に半導体基板1の導電型と同一の導
電型の不純物を拡散したチャネルストッパ領域2を選択
的に形成し、このチャネルストッパ領域2上に膜厚が比
較的厚い素子分離絶縁膜3を選択的に形成し、半導体基
板1の表面の素子形成予定領域に熱酸化法により膜厚が
例えば約50乃至150Åのゲート絶縁膜4を形成する
First, as shown in FIG. 1, a channel stopper region 2 in which an impurity of the same conductivity type as that of the semiconductor substrate 1 is diffused is selectively formed in an element isolation region on the surface of a semiconductor substrate 1. A device isolation insulating film 3 having a relatively thick film thickness is selectively formed on the channel stopper region 2, and a gate insulating film having a film thickness of, for example, about 50 to 150 Å is formed by thermal oxidation on the region where the device is to be formed on the surface of the semiconductor substrate 1. A film 4 is formed.

【0024】次に、図2に示すように、ゲート絶縁膜4
上に膜厚が例えば約1000乃至3000Åであって不
純物(例えば燐)を含有するポリシリコン膜5をパター
ン形成する。次いで、熱酸化法又は化学気相成長法によ
りポリシリコン膜5の表面に膜厚が例えば約100乃至
300Åのゲート絶縁膜6を形成する。次に、ポリシリ
コン膜5上及び素子絶縁膜3上に不純物(例えば燐)を
含有するポリシリコン膜7を形成する。
Next, as shown in FIG. 2, the gate insulating film 4 is
A polysilicon film 5 containing impurities (for example, phosphorus) and having a thickness of, for example, about 1000 to 3000 Å is patterned thereon. Next, a gate insulating film 6 having a thickness of about 100 to 300 Å, for example, is formed on the surface of the polysilicon film 5 by thermal oxidation or chemical vapor deposition. Next, a polysilicon film 7 containing impurities (for example, phosphorus) is formed on the polysilicon film 5 and the element insulating film 3.

【0025】次に、図3に示すように、ポリシリコン膜
7上にパターン形成したフォトレジスト膜8をマスクと
してポリシリコン膜7をパターニングしてゲート絶縁膜
6上に制御ゲート電極7aを形成する。
Next, as shown in FIG. 3, the polysilicon film 7 is patterned using the photoresist film 8 patterned on the polysilicon film 7 as a mask to form a control gate electrode 7a on the gate insulating film 6. .

【0026】次に、図4に示すように、制御ゲート電極
7aに整合させてゲート絶縁膜6及びポリシリコン膜5
をパターニングして浮遊ゲート電極5aを形成した後、
フォトレジスト膜8を除去する。
Next, as shown in FIG. 4, gate insulating film 6 and polysilicon film 5 are formed in alignment with control gate electrode 7a.
After patterning to form the floating gate electrode 5a,
Photoresist film 8 is removed.

【0027】次に、図5に示すように、前記素子形成予
定領域内のドレイン形成予定領域に開口部を有するフォ
トレジスト膜9を形成し、このフォトレジスト膜9をマ
スクとして半導体基板1の導電型と同一の導電型の不純
物(例えばボロン)を半導体基板1の法線方向に対して
30乃至60度の角度で注入することにより、半導体基
板1の表面にP+ 型拡散層10を選択的に形成する。 これにより、従来とは異なって、半導体基板1に長時間
の熱処理を施さなくても、浮遊ゲート電極5aの直下域
にまでP+ 型拡散層10が延在するようにすることが
できる。なお、この場合、半導体基板1の法線方向を回
転軸として半導体基板1を回転させつつ、半導体基板1
の表面に不純物を注入することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 5, a photoresist film 9 having an opening in the region where the drain is to be formed in the region where the element is to be formed is formed, and the conductivity of the semiconductor substrate 1 is formed using this photoresist film 9 as a mask. By implanting an impurity of the same conductivity type as the type (for example, boron) at an angle of 30 to 60 degrees with respect to the normal direction of the semiconductor substrate 1, a P+ type diffusion layer 10 is selectively formed on the surface of the semiconductor substrate 1. Form. As a result, the P+ type diffusion layer 10 can be extended to the area immediately below the floating gate electrode 5a without subjecting the semiconductor substrate 1 to long-term heat treatment, unlike the conventional method. In this case, while rotating the semiconductor substrate 1 with the normal direction of the semiconductor substrate 1 as the rotation axis,
It is preferable to implant impurities into the surface of the substrate.

【0028】次に、図6に示すように、素子分離絶縁膜
3及び制御ゲート絶縁膜7aをマスクとして半導体基板
1の表面の前記素子形成予定領域に半導体基板1の導電
型と反対の導電型の不純物(例えば砒素又は燐)を拡散
することにより、半導体基板1の表面にドレイン拡散層
11及びソース拡散層12を選択的に形成する。
Next, as shown in FIG. 6, using the element isolation insulating film 3 and the control gate insulating film 7a as masks, a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 1 is applied to the region where the element is to be formed on the surface of the semiconductor substrate 1. A drain diffusion layer 11 and a source diffusion layer 12 are selectively formed on the surface of the semiconductor substrate 1 by diffusing impurities (for example, arsenic or phosphorus).

【0029】次に、図7に示すように、全面に層間絶縁
膜13を形成した後、ドレイン拡散層11及びソース拡
散層12の直上域の層間絶縁膜13及びゲート絶縁膜4
にコンタクト孔を設け、このコンタクト孔を介してドレ
イン拡散層11及びソース拡散層12に電気的に接続さ
れる配線電極14を層間絶縁膜13上にパターン形成す
る。その後、全面にカバー絶縁膜14を形成する。
Next, as shown in FIG. 7, after forming the interlayer insulating film 13 on the entire surface, the interlayer insulating film 13 and the gate insulating film 4 are formed directly above the drain diffusion layer 11 and the source diffusion layer 12.
A contact hole is provided in , and a wiring electrode 14 electrically connected to the drain diffusion layer 11 and the source diffusion layer 12 through the contact hole is patterned on the interlayer insulating film 13 . After that, a cover insulating film 14 is formed on the entire surface.

【0030】本実施例においては、P+ 型拡散層10
の形成時に不純物の注入角度を傾斜させ、熱処理を行わ
ないので、P+ 型拡散層10を所定の領域に所定の濃
度で形成することができる。このため、制御ゲート電極
7a及び浮遊ゲート電極5aのゲート寸法をLとした場
合、図2に示すように、ソース拡散層12とP+ 型拡
散層10とが相互に接合することはない。従って、ソー
ス拡散層12の接合耐圧が低下することを防止できるの
で、メモリトランジスタの消去速度を低下させずに、そ
の書込み速度を速くすることができる。
In this embodiment, the P+ type diffusion layer 10
Since the impurity implantation angle is tilted during formation and no heat treatment is performed, the P+ type diffusion layer 10 can be formed in a predetermined region at a predetermined concentration. Therefore, if the gate dimensions of the control gate electrode 7a and the floating gate electrode 5a are L, the source diffusion layer 12 and the P+ type diffusion layer 10 will not be connected to each other as shown in FIG. Therefore, it is possible to prevent the junction breakdown voltage of the source diffusion layer 12 from decreasing, so that the writing speed of the memory transistor can be increased without reducing the erasing speed of the memory transistor.

【0031】また、本実施例によれば、ドレイン拡散層
11のチャネル側の端部にのみP+型拡散層10を形成
することができるので、ドレイン拡散層11と半導体基
板1との間の容量を従来に比して極めて小さくすること
ができ、メモリトランジスタの動作速度をより一層速く
することができる。
Furthermore, according to this embodiment, since the P+ type diffusion layer 10 can be formed only at the end of the drain diffusion layer 11 on the channel side, the capacitance between the drain diffusion layer 11 and the semiconductor substrate 1 can be reduced. can be made extremely smaller than in the past, and the operating speed of the memory transistor can be further increased.

【0032】一方、従来のメモリトランジスタにおいて
は、半導体基板1の表面に注入した不純物を熱処理によ
って拡散させて、ドレイン拡散層11の端部にP+ 型
拡散層10を形成するため、実際には、P+ 型拡散層
10が他の領域に広がって形成されてしまう。このため
、制御ゲート電極7a及び浮遊ゲート電極5aのゲート
寸法をLとした場合、図3に示すように、ソース拡散層
12とP+ 型拡散層10とが相互に接合する。また、
ドレイン拡散層11のチャネル側の端部においてP+型
拡散層10の不純物の濃度を高くしようとすると、P+
 型拡散層10の深さが深くなり、ドレイン拡散層11
の接合容量が大きくなってしまう。
On the other hand, in the conventional memory transistor, the impurity implanted into the surface of the semiconductor substrate 1 is diffused by heat treatment to form the P+ type diffusion layer 10 at the end of the drain diffusion layer 11. The P+ type diffusion layer 10 is formed to spread to other regions. Therefore, when the gate dimensions of the control gate electrode 7a and the floating gate electrode 5a are L, the source diffusion layer 12 and the P+ type diffusion layer 10 are bonded to each other as shown in FIG. Also,
When trying to increase the impurity concentration of the P+ type diffusion layer 10 at the channel side end of the drain diffusion layer 11, the P+
The depth of the type diffusion layer 10 becomes deeper, and the drain diffusion layer 11 becomes deeper.
The junction capacitance becomes large.

【0033】図4は本実施例及び従来例に係るメモリト
ランジスタのゲート寸法をLとした場合の消去特性を示
すグラフ図であって、横軸が消去時間Tの対数を示し、
縦軸が閾値電圧VTMを示す。この図4から明らかなよ
うに、本実施例に係るメモリトランジスタは従来例に係
るメモリトランジスタに比して極めて短時間で記憶情報
を消去することができる。
FIG. 4 is a graph showing the erase characteristics when the gate dimension of the memory transistors according to this embodiment and the conventional example is L, in which the horizontal axis represents the logarithm of the erase time T;
The vertical axis indicates the threshold voltage VTM. As is clear from FIG. 4, the memory transistor according to this embodiment can erase stored information in a much shorter time than the memory transistor according to the conventional example.

【0034】図11及び図12は本発明の第2の実施例
に係るメモリトランジスタの製造方法を工程順に示す断
面図である。なお、本実施例は半導体基板上に2個のメ
モリトランジスタを設ける場合を示すものであるので、
図11及び図12において図1乃至図7と同一物には同
一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。
FIGS. 11 and 12 are cross-sectional views showing a method for manufacturing a memory transistor according to a second embodiment of the present invention in the order of steps. Note that this example shows the case where two memory transistors are provided on a semiconductor substrate, so
In FIGS. 11 and 12, the same parts as those in FIGS. 1 to 7 are given the same reference numerals, and detailed explanations of those parts will be omitted.

【0035】即ち、本実施例においては、制御ゲート電
極7a及び浮遊ゲート電極5aを備えた2個のメモリト
ランジスタがそのドレイン拡散層を共有するようにして
半導体基板1上に並んで配置されている。この場合、図
11に示すように、P+ 型拡散層10の形成時におけ
るイオン注入の角度を特定方向に傾斜させると、フォト
レジスト膜9等によりイオン注入が局所的に遮られるの
で、半導体基板1の表面にP+ 型拡散層10が存在し
ない未注入領域が形成される。そこで、前記特定方向の
反対方向からイオン注入を行うことにより、半導体基板
1の表面の未注入領域にP+ 型拡散層10を形成する
。このような方法を実現するためには、半導体基板1の
法線方向をイオン注入角度に対して所定の角度で傾斜さ
せた後、半導体基板1をその法線方向を回転軸として回
転させることが好ましい。
That is, in this embodiment, two memory transistors each having a control gate electrode 7a and a floating gate electrode 5a are arranged side by side on the semiconductor substrate 1 so as to share their drain diffusion layer. . In this case, as shown in FIG. 11, if the angle of ion implantation when forming the P+ type diffusion layer 10 is tilted in a specific direction, the ion implantation is locally blocked by the photoresist film 9, etc., so that the semiconductor substrate 1 An unimplanted region in which the P+ type diffusion layer 10 does not exist is formed on the surface. Therefore, by performing ion implantation from the opposite direction to the specific direction, a P+ type diffusion layer 10 is formed in the non-implanted region of the surface of the semiconductor substrate 1. In order to realize such a method, it is necessary to tilt the normal direction of the semiconductor substrate 1 at a predetermined angle with respect to the ion implantation angle, and then rotate the semiconductor substrate 1 with the normal direction as the rotation axis. preferable.

【0036】本実施例によれば、第1の実施例と同様に
して、メモリトランジスタの消去速度を低下させずに、
その書込み速度を速くすることができると共に、ドレイ
ン拡散層を共有する複数個のメモリトランジスタが同一
の半導体基板1上に形成される場合、全てのメモリトラ
ンジスタについてP+ 型拡散層10を確実に設けるこ
とができる。
According to this embodiment, in the same way as the first embodiment, the erasing speed of the memory transistor is not reduced;
To increase the writing speed and to ensure that a P+ type diffusion layer 10 is provided for all memory transistors when a plurality of memory transistors sharing a drain diffusion layer are formed on the same semiconductor substrate 1. Can be done.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板の法線方向に対して傾斜した角度で前記半導体
基板の表面のドレイン形成予定領域に第1導電型の不純
物を注入することにより第1導電型拡散層を形成するか
ら、従来のように熱処理によって第1導電型拡散層を形
成する場合とは異なって、第1導電型拡散層の形成領域
及び不純物濃度を容易に制御することができる。このた
め、ソース拡散層と前記第1導電型拡散層とが相互に接
合することはなく、前記ソース拡散層の接合耐圧が低下
することを防止できるので、不揮発性半導体記憶装置の
消去速度を低下させずに、その書込み速度を速くするこ
とができる。また、ドレイン拡散層のチャネル側の端部
にのみ前記第1導電型拡散層を形成することができるの
で、前記ドレイン拡散層と前記半導体基板との間の容量
を従来に比して極めて小さくすることができ、不揮発性
半導体記憶装置の動作速度をより一層速くすることがで
きる。
As explained above, according to the present invention, impurities of the first conductivity type are implanted into the region where the drain is to be formed on the surface of the semiconductor substrate at an angle oblique to the normal direction of the semiconductor substrate. Since the first conductivity type diffusion layer is formed by the method, the formation area and impurity concentration of the first conductivity type diffusion layer can be easily controlled, unlike the conventional case where the first conductivity type diffusion layer is formed by heat treatment. be able to. Therefore, the source diffusion layer and the first conductivity type diffusion layer are not bonded to each other, and it is possible to prevent the junction breakdown voltage of the source diffusion layer from decreasing, thereby reducing the erasing speed of the nonvolatile semiconductor memory device. It is possible to increase the writing speed without having to Furthermore, since the first conductivity type diffusion layer can be formed only at the end of the drain diffusion layer on the channel side, the capacitance between the drain diffusion layer and the semiconductor substrate can be made extremely small compared to the conventional method. Therefore, the operating speed of the nonvolatile semiconductor memory device can be further increased.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係るメモリトランジス
タの製造方法の一工程を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one step of a method for manufacturing a memory transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例に係るメモリトランジス
タの製造方法の一工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing one step of the method for manufacturing a memory transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例に係るメモリトランジス
タの製造方法の一工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing one step of the method for manufacturing a memory transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例に係るメモリトランジス
タの製造方法の一工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing one step of the method for manufacturing a memory transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例に係るメモリトランジス
タの製造方法の一工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing one step of the method for manufacturing a memory transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施例に係るメモリトランジス
タの製造方法の一工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing one step of the method for manufacturing a memory transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施例に係るメモリトランジス
タの製造方法の一工程を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing one step of the method for manufacturing a memory transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図8】第1の実施例に係るメモリトランジスタを示す
断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a memory transistor according to the first example.

【図9】従来例に係るメモリトランジスタを示す断面図
である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a memory transistor according to a conventional example.

【図10】第1の実施例及び従来例に係るメモリトラン
ジスタの消去特性を示すグラフ図である。
FIG. 10 is a graph diagram showing erase characteristics of memory transistors according to the first embodiment and a conventional example.

【図11】本発明の第2の実施例に係るメモリトランジ
スタの製造方法の一工程を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing one step of a method for manufacturing a memory transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施例に係るメモリトランジ
スタの製造方法の一工程を示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing one step of a method for manufacturing a memory transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図13】従来のメモリトランジスタの製造方法の一工
程を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing one step in a conventional method for manufacturing a memory transistor.

【図14】従来のメモリトランジスタの製造方法の一工
程を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing one step in a conventional method for manufacturing a memory transistor.

【図15】従来のメモリトランジスタの製造方法の一工
程を示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing one step in a conventional method for manufacturing a memory transistor.

【図16】従来のメモリトランジスタの製造方法の一工
程を示す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing one step in a conventional method for manufacturing a memory transistor.

【図17】従来のメモリトランジスタの製造方法の一工
程を示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing one step in a conventional method for manufacturing a memory transistor.

【図18】従来のメモリトランジスタの製造方法の一工
程を示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing one step of a conventional method for manufacturing a memory transistor.

【図19】従来のメモリトランジスタの製造方法の一工
程を示す断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing one step in a conventional method for manufacturing a memory transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;半導体基板 2;チャネルストッパ領域 3;素子分離絶縁膜 4,6;ゲート絶縁膜 5,7;ポリシリコン膜 5a;浮遊ゲート電極 7a;制御ゲート電極 8,9;フォトレジスト膜 10;P+ 型拡散層 11;ドレイン拡散層 12;ソース拡散層 13;層間絶縁膜 14;配線電極 15;カバー絶縁膜 1; Semiconductor substrate 2; Channel stopper area 3; Element isolation insulating film 4, 6; Gate insulating film 5, 7; Polysilicon film 5a; floating gate electrode 7a; Control gate electrode 8,9; Photoresist film 10; P+ type diffusion layer 11; Drain diffusion layer 12; Source diffusion layer 13; Interlayer insulation film 14; Wiring electrode 15; Cover insulation film

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  第1導電型の半導体基板の表面に素子
分離領域を選択的に形成する工程と、前記半導体基板の
表面の素子形成予定領域に第1のゲート絶縁膜を形成す
る工程と、この第1のゲート絶縁膜上に第1のポリシリ
コン膜を形成する工程と、この第1のポリシリコン膜の
表面に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、この第2
のゲート絶縁膜上に第2のポリシリコン膜をパターン形
成して制御ゲート電極を設ける工程と、前記第2のゲー
ト絶縁膜及び前記第1のポリシリコン膜を前記制御ゲー
ト電極をマスクとしてパターニングすることにより前記
第1のポリシリコン膜からなる浮遊ゲート電極を設ける
工程と、前記素子形成予定領域内のドレイン形成予定領
域に開口部を有するフォトレジスト膜をマスクとして前
記半導体基板の法線方向に対して傾斜した角度で前記半
導体基板の表面に前記第1導電型の不純物を注入する工
程と、前記半導体基板の表面の前記素子形成予定領域に
第2導電型の不純物を拡散することによりソース拡散層
及びドレイン拡散層を選択的に形成する工程とを有する
ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
1. A step of selectively forming an element isolation region on a surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type; and a step of forming a first gate insulating film in a region where an element is to be formed on the surface of the semiconductor substrate. a step of forming a first polysilicon film on the first gate insulating film; a step of forming a second gate insulating film on the surface of the first polysilicon film;
forming a control gate electrode by patterning a second polysilicon film on the gate insulating film; and patterning the second gate insulating film and the first polysilicon film using the control gate electrode as a mask. The steps include providing a floating gate electrode made of the first polysilicon film, and using a photoresist film having an opening in the region where the drain is to be formed in the region where the element is to be formed as a mask in the normal direction of the semiconductor substrate. implanting the impurity of the first conductivity type into the surface of the semiconductor substrate at an inclined angle; and diffusing the impurity of the second conductivity type into the region where the element is to be formed on the surface of the semiconductor substrate, thereby forming a source diffusion layer. and a step of selectively forming a drain diffusion layer.
【請求項2】  前記第1導電型の不純物の注入は前記
半導体基板の法線方向に対して30乃至60度傾斜する
角度で行うことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性
半導体記憶装置の製造方法。
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the impurity of the first conductivity type is implanted at an angle of 30 to 60 degrees with respect to the normal direction of the semiconductor substrate. manufacturing method.
【請求項3】  前記第1導電型の不純物を注入する工
程は前記半導体基板の法線方向を回転軸として前記半導
体基板を回転させつつ行うことを特徴とする請求項1又
は2に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
3. The nonvolatile non-volatile material according to claim 1, wherein the step of implanting the first conductivity type impurity is performed while rotating the semiconductor substrate with the normal direction of the semiconductor substrate as a rotation axis. A method for manufacturing a semiconductor memory device.
JP3135865A 1991-05-09 1991-05-09 Manufacture of nonvolatile semiconductor storage device Pending JPH04334068A (en)

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