JPH05218440A - 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置の製造方法

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JPH05218440A
JPH05218440A JP1494292A JP1494292A JPH05218440A JP H05218440 A JPH05218440 A JP H05218440A JP 1494292 A JP1494292 A JP 1494292A JP 1494292 A JP1494292 A JP 1494292A JP H05218440 A JPH05218440 A JP H05218440A
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JP
Japan
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film
insulating film
gate electrode
polysilicon film
formation region
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JP1494292A
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English (en)
Inventor
Kenji Saito
賢治 齋藤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】スタックゲート型MOSトランジスタの浮遊ゲ
ート電極上の絶縁膜は、浮遊ゲート電極を構成するポリ
シリコン膜のエッジ部や側壁部で膜質が悪く電荷保持特
性を劣化させている。そこでポリシリコン膜の側壁部
に、上部より厚い絶縁膜を形成する。 【構成】浮遊ゲート電極106aとなるポリシリコン膜
と耐酸化性を有する絶縁物107を形成後、エッチング
して、所定の領域に残し、次に熱酸化することによりポ
リシリコン膜の側面に、耐酸化性を有する絶縁膜107
より厚い側壁絶縁膜108を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、特にスタックゲート型MOSトラ
ンジスタの浮遊ゲート電極の側壁部に絶縁膜を形成する
工程を含む不揮発性半導体記憶装置の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のスタックゲート型MOSトランジ
スタの製造方法について図3〜図4を参照して説明す
る。まず、図3(a)に示すように、P型シリコン基板
1上に通常の選択酸化法により厚いフィールド酸化膜2
を形成し、スタックゲート型MOSトランジスタ(以下
SG−MOSTと記す)の第1ゲート酸化膜となる第1
のゲート酸化膜5を形成する。続いて、第1のポリシリ
コン膜6を形成後、図3(b)に示すように、リソグラ
フィー技術を用いて、この第1のポリシリコン膜6がS
G−MOST形成領域3とその近傍のみ残るようにRI
E(反応性イオンエッチ)のような異方性エッチングで
エッチングする。次に全面にわたりCVD法(化学気相
成長法)等により耐酸化性を有する第2のゲート絶縁膜
7(例えば窒化シリコン膜)を形成する。次に、図3
(c)に示すように、リソグラフィー技術を経て、第1
のポリシリコン膜6の上部と、側壁部に残して第2のゲ
ート絶縁膜7を除去する。次に、図4(a)に示すよう
に、通常MOST形成領域4に通常MOSTのゲート酸
化膜となる第3のゲート絶縁膜9を熱酸化法等により形
成する。次に、図4(b)に示すように第2のポリシリ
コン膜10を全面にわたり形成する。続いて、リソグラ
フィー技術を用いて、第1のポリシリコン膜6,第2の
ゲート絶縁膜7および第2のポリシリコン膜10を所定
形状にエッチングすることによりSG−MOST形成領
域3に浮遊ゲート電極6a,制御ゲート電極10aを通
常MOST形成予定領域4にゲート電極10bを形成す
る。これにより2層のゲート電極を有するSG−MOS
Tと一層ゲート電極を有する通常MOSTが形成され
る。
【0003】次に図7にSG−MOSTをメモリセルと
するセルアレイの回路図を示す。CGは制御ゲート電
極,FGは浮遊ゲート電極,BL1,BL2はビット
線,WL1,WL2はワード線,SLは接地線である。
【0004】SG−MOSTQ1への書き込みは、WL
1とBL1を同時に高電位(例えば、14V程度)に
し、ホットエレクトロンを発生させることにより、Q1
の浮遊ゲート電極FGに電子を注入して達成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の製造方法では、第2のゲート絶縁膜を、浮遊ゲー
ト電極の上部に形成するとき、同時に側壁部にも形成す
るため、同一の膜厚の絶縁膜しか形成されていない。と
ころで、セルQ1に書込みを行ない、引き続きセルQ2
に書込みを行なう場合、セルQ1は、制御ゲート電極の
みが高電位となるので、浮遊ゲート電極から制御ゲート
電極へ電子が放出されてしまう危険性があるが、図4
(c)に示すように、浮遊ゲート電極6aのエッジ部A
で、絶縁膜が不均一になり易いので、そこで電子が散逸
しやすくなり、書込まれたセルのしきい値電圧が低下す
るという問題点があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性半導体
記憶装置の製造方法は、一導電型半導体基板の表面部に
選択的にフィールド酸化膜を形成して素子形成領域を区
画する工程と、前記素子形成領域の半導体基板表面に第
1のゲート絶縁膜を形成する工程と、第1の導電性膜お
よび耐酸化性の第2のゲート絶縁膜を順次に形成したの
ちパターニングを行ない前記第1の素子形成領域とその
近傍に残存さる工程と、前記第1の導電膜の側面を酸化
して側壁絶縁膜を形成する工程と、第2の導電性膜を堆
積したのちパターニングをおこない前記第1を導電性膜
からなる浮遊ゲート電極および前記第2の導電性膜から
なる制御ゲート電極を形成する工程とを有するというも
のである。
【0007】
【実施例】次に本発明の第1の実施例について図1〜図
2を参照して説明する。
【0008】まず、図1(a)に示すように、例えばP
型シリコンのような一導電型半導体基板101の表面に
通常の選択酸化法により、厚いフィールド酸化膜102
を形成してSG−MOST形成領域103および通常M
OST形成領域104を区画し、SG−MOST形成領
域103および通常MOST形成領域104に第1のゲ
ート絶縁層105として厚さ20nm程度の酸化シリコ
ン膜を形成する。その後、全面にわたり第1のポリシリ
コン膜106を形成し、第1のポリシリコン膜106に
リンを拡散させる。続いて第1のポリシリコン膜106
上にCVD(化学気相成長)法等で耐酸化性を有する第
2のゲート絶縁膜107として例えば厚さ20nmの窒
化シリコン膜を形成する。
【0009】その後、図1(b)に示すように、リソグ
ラフィー工程を経て、SG−MOST形成領域103と
そろ近傍にのみ第1のポリシリコン膜106と第2のゲ
ート絶縁膜107を残すようにエッチングを行なう。
【0010】次に、図1(c)に示すように、熱酸化を
行なうことにより通常MOST形成領域104と、第1
のポリシリコン膜106の側壁部にそれぞれ第3のゲー
ト絶縁膜109および側壁絶縁膜108を形成する。こ
のとき通常MOST形成領域104に厚さ20nm程度
の酸化シリコン膜を形成すると、第1のポリシリコン膜
106にはリンが拡散されているため、酸化速度が、半
導体基板101の1.5倍〜2倍ぐらいあり、第1のポ
リシリコン膜106の側壁部には、厚さ30〜40nm
程度の酸化シリコン膜が形成される。
【0011】次に、図2(a)に示すように、全面にわ
たりMOSTの第2のポリシリコン膜110を形成す
る。その後、リソグラフィー工程を利用して第2のポリ
シリコン膜110,第2のゲート絶縁膜107,第1の
ポリシリコン膜106を所定パターンにエッチングを行
なうことにより、図2(b)に示すように、SG−MO
ST形成領域に浮遊ゲート電極106a,制御ゲート電
極110aを、通常MOST形成領域104にはゲート
電極110bをそれぞれ形成する。続いて、制御ゲート
電極110a,ゲート電極110bをマスクとしてn型
不純物をイオン注入してドレイン及びソースとして働く
不純物拡散層を形成する。これにより、SG−MOST
と通常MOSTが形成される。
【0012】第2のゲート絶縁膜107とは独立に側壁
絶縁膜を厚く形成できるので、書き込み時の電子の散逸
を少なくできる。
【0013】次に、本発明の第2の実施例について、図
5,図6を参照して説明する。
【0014】まず、図5(a)に示すように、例えばP
型シリコンのような半導体基板201の表面部に通常の
選択酸化法により厚いフィールド酸化膜202を形成し
て区画したSG−MOST形成領域203および通常M
OST形成領域204に第1のゲート絶縁膜205とし
て厚さ20nm程度の酸化シリコン膜を形成する。その
後全面にわたり第1のポリシリコン膜206を形成し、
第1のポリシリコン膜206にリンを拡散させる。続い
て第1のポリシリコン膜206にCVD法等で耐酸化性
を有する第2のゲート絶縁膜206として厚さ20nm
の窒化シリコン膜を形成する。その後リソグラフィー工
程を経て、図5(b)に示すようにSG−MOST形成
領域203とその近傍および通常MOST形成領域20
4を含む所定領域に第1のポリシリコン膜206と第2
のゲート絶縁膜207を形成残すようエッチングを行な
う。次に熱酸化を行ない第1のポリシリコン膜206の
側面を酸化して厚さ30〜40nmの側壁絶縁膜208
を形成する。通常MOST形成領域204の方の第1の
ポリシリコン膜206にも側壁絶縁膜が形成される。
【0015】次に、図6(a)に示すように、全面にわ
たり第2のポリシリコン膜210を形成する。その後リ
ソグフィー工程を利用して、第2のポリシリコン膜21
0,第2のゲート絶縁膜207,第1のポリシリコン膜
を所定パターンにエッチングを行なうことにより、図6
(b)に示すように、SG−MOST形成領域203を
横切って配置された浮遊ゲート電極206a,制御ゲー
ト電極210aを、通常MOST形成領域204通常M
OST形成領域204を横切って配置された通常MOS
Tのゲート電極210bを形成する。ゲート電極210
b部の第2のポリシリコン膜は、図示のように、除去し
てもよい。続いて、第2のポリシリコン膜(210a,
210b)をマスクとしてn型不純物をイオン注入し
て、ドレイン及びソースとして働く不純物拡散層を形成
する。これによりSG−MOSTと通常MOSトランジ
スタ(MOST)が形成される。
【0016】この実施例では、側壁絶縁膜208の形成
が、第2のゲート絶縁膜207および通常MOSTのゲ
ート絶縁膜の双方と独立に行えるので、一層確実に浮遊
ゲート電極からの電子の散逸を防止できる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように従来、スタックゲー
ト型MOSトランジスタの浮遊ゲート電極の表面及び側
面の絶縁膜は、同時に形成していたので、エッジ部や側
壁部で膜質が悪く、浮遊ゲート電極からの電子の散逸の
原因となっていたのを、本発明によれば、上部と側壁部
の絶縁膜を別々に形成し、側壁部に上部の1.5倍から
2倍の膜厚の絶縁膜を形成することにより、浮遊ゲート
電極からの電子の散逸を減少させることができ、不揮発
性半導体記憶装置の歩留りや信頼性を改善できるという
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の説明に使用するため
(a)〜(c)に分図して示す工程準断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例に使用するため図1に続
いて(a),(b)に分図して示す工程順断面図であ
る。
【図3】従来技術の説明に使用するため(a)〜(c)
に分図して示す工程順断面図である。
【図4】従来技術の説明に使用するため図3に続いて
(a)〜(c)に分図して示す工程順断面図である。
【図5】本発明の第2の実施例の説明に使用するため
(a)〜(c)に分図して示す工程順断面図である。
【図6】本発明の第2の実施例の説明に使用するため図
5に続いて(a),(b)に分図して示す工程順断面で
ある。
【図7】SG−MOSTをメモリセルとするセルアレイ
の回路図である。
【符号の説明】
1,101,201 半導体基板 2,102,202 フィールド酸化膜 3,103,203 SG−MOST形成領域 4,104,204 通常MOST形成領域 5,105,205 第1のゲート絶縁膜 6,106,206 第1のポリシリコン膜 6a,106a,206a 浮遊ゲート電極 7,107,207 第2のゲート絶縁膜 108,208 側壁絶縁膜 9,109 第3のゲート絶縁膜 10,110,210 第2のポリシリコン膜 10a,110a,210a 制御ゲート電極 10b,110b,210b 通常MOSTのゲート
電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型半導体基板の表面部に選択的に
    フィールド酸化膜を形成して素子形成領域を区画する工
    程と、前記素子形成領域の半導体基板表面に第1のゲー
    ト絶縁膜を形成する工程と、第1の導電性膜および耐酸
    化性の第2のゲート絶縁膜を順次に形成したのちパター
    ニングを行ない前記第1の素子形成領域とその近傍に残
    存さる工程と、前記第1の導電膜の側面を酸化して側壁
    絶縁膜を形成する工程と、第2の導電性膜を堆積したの
    ちパターニングを行ない前記第1の導電性膜からなる浮
    遊ゲート電極および前記第2の導電性膜からなる制御ゲ
    ート電極を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。
JP1494292A 1992-01-30 1992-01-30 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 Pending JPH05218440A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007305668A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
US7329577B2 (en) 2004-01-22 2008-02-12 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of manufacturing nonvolatile semiconductor storage device
US7382015B2 (en) 1999-12-09 2008-06-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device including an element isolation portion having a recess

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19981027