JPH05326976A - Semiconductor memory and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor memory and manufacture thereof

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JPH05326976A
JPH05326976A JP12774792A JP12774792A JPH05326976A JP H05326976 A JPH05326976 A JP H05326976A JP 12774792 A JP12774792 A JP 12774792A JP 12774792 A JP12774792 A JP 12774792A JP H05326976 A JPH05326976 A JP H05326976A
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JP
Japan
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gate electrode
insulating film
semiconductor memory
film
region
Prior art date
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Application number
JP12774792A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironobu Nakao
広宣 中尾
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor memory and a manufacture thereof capable of precisely forming the semiconductor memory of FACE type in MONOS type or MNOS type at a small cell area. CONSTITUTION:A first insulating film 5 is formed on the surface of a semiconductor substrate 1 and a gate electrode 6 is formed on the first insulating film 5. Then, a side wall 10 consisting of a second insulating film is formed on one side of the gate electrode 6 and a side wall 8 consisting of a polysilicon film through a third insulating film is formed on the other side of the gate electrode 6 and a source region 3 (drain region 4) is formed using both the side walls 8 and 10 as a mask. A selective gate electrode 9 is formed in contact with the side wall 8 of the polysilicon film and a word line 12 is formed on the selective gate electrode 9 through a fourth insulating film.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置およびそ
の製法に関する。さらに詳しくは、絶縁膜に電子を注入
してしきい値電圧を調整する半導体記憶装置で、セル面
積の縮小化を図った半導体記憶装置およびその製法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device and its manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a semiconductor memory device in which electrons are injected into an insulating film to adjust a threshold voltage, and a cell area is reduced, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気的にデータの書換えが可能で、無電
源状態でもデータ保持のできるEEPROMが幅広く使
用されている。このEEPROMにはフローティングゲ
ートにホットエレクトロンを注入するフラッシュメモリ
型と、絶縁膜にFNトンネリングやダイレクトトンネリ
ングなどにより、電子を注入する金属−酸化膜−チッ化
膜−酸化膜−半導体構造のMONOS(metal oxide ni
tride oxide semiconductor)型や金属−チッ化膜−酸化
膜−半導体構造のMNOS(metal nitride oxidesemico
nductor) 型とがあり、MONOSやMNOS型はフラ
ッシュ型メモリに比べ書込み回数が1〜2桁多いため、
有用されている。
2. Description of the Related Art EEPROMs, which can electrically rewrite data and can hold data even in a non-powered state, are widely used. This EEPROM has a flash memory type in which hot electrons are injected into a floating gate, and a metal-oxide film-nitride film-oxide film-semiconductor structure MONOS (metal) which injects electrons by FN tunneling or direct tunneling in an insulating film. oxide ni
MNOS (metal nitride oxide semiconductor) type or metal-nitride film-oxide film-semiconductor structure
n type or MNOS type, and MONOS and MNOS types have 1 to 2 digits more writing times than flash type memory.
Has been useful.

【0003】一方、素子の小型化を図るため、フラッシ
ュメモリ型で、アレイ状に並べられ、隣り合ったメモリ
トランジスタのドレインとソースが接続されて、ドレイ
ンおよびソースの両方にはコンタクトが形成されないF
ACE(Flash Array Contactless Eprom) 型の半導体記
憶装置が、たとえば文献「ハイデンシティ コンタクト
レス、セルフアライン EPROM セル アレー テ
クノロジー(High Density Contactless, Self Aligned
EPROM Cell Array Technology)」、(アイ イー ディ
ー エム(IEDM)、1986年、592 〜595 頁)に開示
されている。
On the other hand, in order to miniaturize the element, the flash memory type is arranged in an array and the drain and source of adjacent memory transistors are connected to each other, and no contact is formed on both the drain and the source.
A semiconductor memory device of ACE (Flash Array Contactless Eprom) type is disclosed in, for example, the document "High Density Contactless, Self Aligned.
EPROM Cell Array Technology) ", (IEDM, 1986, pp. 592-595).

【0004】一方、このFACE型半導体記憶装置の書
込み、読出しをもっと簡単に行え、しかも、素子間分離
用のLOCOS酸化膜を使用しないで、自己整合的にソ
ース領域とチャネル領域のあいだに低濃度不純物領域を
形成して書込みを禁止している半導体記憶装置が「アン
アシメントリカル ライトリ−ドープド ソース(A
LDS)セル フォア バーチュアル ダラウンド ハ
イ デンシティ EPROM(An Asymmetrical Lightl
y-Doped Source(ALDS)Cell For Virtual Ground High
Density EPROMS) 」(アイ イー ディー エム(IE
DM)、1988年、432 〜435 頁)に開示されている。
On the other hand, the writing and reading of this FACE type semiconductor memory device can be performed more easily, and the low concentration between the source region and the channel region is self-aligned without using the LOCOS oxide film for element isolation. A semiconductor memory device in which an impurity region is formed and writing is prohibited is described in "Ancimental light re-doped source (A
LDS) Cell for Virtual Surround High Density EPROM (An Asymmetrical Lightl)
y-Doped Source (ALDS) Cell For Virtual Ground High
Density EPROMS) "(IE DM
DM), 1988, pp. 432-435).

【0005】このFACE型半導体記憶装置の半導体構
造図を図11に、等価回路図を図12に示す。この半導体記
憶装置でセルP1 のメモリトランジスタに書込みをする
には、ビット線k(ドレイン領域24)に8V位の高電圧
を印加し、ビット線k+1(ソース領域23)および他の
ビット線には0V位の低電圧を印加し、ワード線m(ワ
ード線25)に12V位の高電圧を印加し、他のワード線に
は0V位の低電圧を印加することにより、チャネル領域
(p層)22とドレイン領域24(ビット線k、n層)と
のあいだの濃度差が大きく違うため、ホットエレクトロ
ンが生じ易く書込みが行われる。このセルpの右隣りの
セルP2 もソース領域(ビット線k)が高電圧でゲート
電極にも高電圧が印加されているが、ソース領域とチャ
ネル領域のあいだに低濃度のn領域21が形成されてい
るため、ホットエレクトロンが生じにくく、書込みは行
われない。また、読出し時はビット線k+1(ソース領
域23)が2.5 V位の高電圧で、ビット線kは低電圧、そ
れ以外のビット線はオープンで、ワード線mに5V位の
高電圧、他のワード線に低電圧が印加されることによ
り、セルP1 の読出しを行うことができる。
FIG. 11 shows a semiconductor structure diagram of this FACE type semiconductor memory device, and FIG. 12 shows an equivalent circuit diagram thereof. In order to write to the memory transistor of the cell P 1 in this semiconductor memory device, a high voltage of about 8 V is applied to the bit line k (drain region 24), and the bit line k + 1 (source region 23) and other bit lines are applied. Applies a low voltage of about 0V, a high voltage of about 12V to the word line m (word line 25), and a low voltage of about 0V to the other word lines, so that the channel region (p layer ) 22 and the drain region 24 (bit lines k, n + layers) have a large difference in concentration, so that hot electrons are easily generated and writing is performed. In the cell P 2 on the right of the cell p, the source region (bit line k) has a high voltage and the gate electrode is also applied with a high voltage, but a low concentration n region 21 is provided between the source region and the channel region. Therefore, hot electrons are hard to occur, and writing is not performed. During reading, the bit line k + 1 (source region 23) has a high voltage of about 2.5 V, the bit line k has a low voltage, the other bit lines are open, and the word line m has a high voltage of about 5 V. The cell P 1 can be read by applying a low voltage to the word line.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
FACE型半導体記憶装置はフローティングゲートを使
用したフラッシュ型のメモリトランジスタが使用され
て、書込み、読出しが行われている。しかしフラッシュ
型のメモリトランジスタではホットエレクトロンが高エ
ネルギーで注入されるため、酸化膜中に電荷が微少にト
ラップされたり、絶縁膜中のH2 の結合などがきられて
構造が変ったり、スレッショルド電圧Vthのシフト量が
変わって、ゲートに印加された高電圧と低電圧の区別が
できなくなり、MONOS型やMNOS型のメモリトラ
ンジスタに比べて書換え回数が1〜2桁少なくなるとい
う問題がある。
As described above, in the conventional FACE type semiconductor memory device, a flash type memory transistor using a floating gate is used for writing and reading. However, in the flash type memory transistor, hot electrons are injected with high energy, so that charges are slightly trapped in the oxide film, the structure is changed due to the coupling of H 2 in the insulating film, and the threshold voltage V There is a problem that the amount of shift of th changes and it becomes impossible to distinguish between the high voltage and the low voltage applied to the gate, and the number of times of rewriting is reduced by one to two digits as compared with the MONOS type or MNOS type memory transistor.

【0007】一方、MONOS型やMNOS型のメモリ
トランジスタはゲートに高電圧が印加されるだけで書込
みが行われ、1個のメモリトランジスタだけで1つのセ
ルに選択的に書込みや読出しを行うことができず、MO
NOS型やMNOS型の半導体記憶装置で、FACE型
は実現されていない。
On the other hand, in a MONOS type or MNOS type memory transistor, writing is performed only by applying a high voltage to the gate, and only one memory transistor can selectively perform writing or reading in one cell. I can't, MO
The FACE type has not been realized in the NOS type and MNOS type semiconductor memory devices.

【0008】本発明は、このような問題を解決してMO
NOS型またはMNOS型で、FACE型のセル面積の
縮少化を図った半導体記憶装置の製法を提供することを
目的とする。
The present invention solves such a problem and provides MO
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor memory device of NOS type or MNOS type, in which the FACE type cell area is reduced.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体記憶
装置は、(a) 第1導電型の半導体基板上に第1の絶縁膜
を介して形成されたゲート電極(b) 該ゲート電極の一方
の横側に形成された第2の絶縁膜からなるサイドウォー
ル、(c) 前記ゲート電極の他方の横側に第3の絶縁膜を
介して形成されたポリシリコンからなるサイドウォー
ル、(d) 前記両サイドウォールのそれぞれの外側の前記
半導体基板に第2導電型の不純物が導入されて形成され
たソース領域およびドレイン領域、および(e) 前記ポリ
シリコンからなるサイドウォールに連結して形成された
選択ゲート電極からなるものである。
A semiconductor memory device according to the present invention comprises: (a) a gate electrode formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type with a first insulating film interposed therebetween (b) one of the gate electrodes. A sidewall made of a second insulating film formed on the lateral side of the gate electrode, (c) a sidewall made of polysilicon formed on the other lateral side of the gate electrode via a third insulating film, (d) A source region and a drain region formed by introducing an impurity of the second conductivity type into the semiconductor substrate outside each of the both sidewalls, and (e) formed by being connected to the sidewall made of polysilicon. It is composed of a selection gate electrode.

【0010】また、本発明による半導体記憶装置の製法
は、(a) 半導体基板表面に第1の絶縁膜が形成され、該
第1の絶縁膜上にゲート電極が形成される工程、(b) 該
ゲート電極の一方の横側に第2の絶縁膜からなるサイド
ウォールが形成され、前記ゲート電極の他方の横側にポ
リシリコンからなるサイドウォールが形成される工程、
(c) 前記両サイドウォールをマスクとしてイオン注入法
によりソース領域(ドレイン領域)が形成され、該領域
の第1の絶縁膜上に選択ゲート電極が形成される工程、
および(d) 該選択ゲート電極上に第4の絶縁膜が形成さ
れ、該第4の絶縁膜上に横方向に並んだセルのゲート電
極が連結されたワード線が形成される工程の結合からな
るものである。
Further, the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention comprises: (a) a step of forming a first insulating film on the surface of a semiconductor substrate and forming a gate electrode on the first insulating film, (b) A step of forming a sidewall made of a second insulating film on one lateral side of the gate electrode and a sidewall made of polysilicon on the other lateral side of the gate electrode;
(c) A step of forming a source region (drain region) by an ion implantation method using the both sidewalls as a mask, and forming a selection gate electrode on the first insulating film in the region,
And (d) a fourth insulating film is formed on the select gate electrode, and a word line is formed on the fourth insulating film to which gate electrodes of cells arranged in the lateral direction are connected. It will be.

【0011】[0011]

【作用】本発明によれば、メモリトランジスタのゲート
電極が第1導電型の半導体基板の第1の絶縁膜上に形成
され、該ゲート電極の横側に形成されたサイドウォール
により第2導電型の高濃度領域(ソース領域およびドレ
イン領域)が形成されているため、微細寸法でチャネル
領域と離間してソース領域およびドレイン領域が形成さ
れる。
According to the present invention, the gate electrode of the memory transistor is formed on the first insulating film of the semiconductor substrate of the first conductivity type, and the sidewall formed on the lateral side of the gate electrode is of the second conductivity type. Since the high-concentration region (source region and drain region) is formed, the source region and the drain region are formed with a minute dimension so as to be separated from the channel region.

【0012】しかも一方のサイドウォールがポリシリコ
ンで形成され選択ゲート電極に連結されており、該選択
ゲート電極に電圧が印加されることによりソース領域側
の空乏層が拡がり、チャネル領域とソース領域が空乏層
で連結され、高濃度不純物のソース領域から電子がチャ
ネル領域に供給され、チャネル領域全体から絶縁膜に電
子注入が行われ、書込みがなされる。
Moreover, one side wall is made of polysilicon and is connected to the select gate electrode. When a voltage is applied to the select gate electrode, the depletion layer on the source region side expands, and the channel region and the source region are separated from each other. Electrons are supplied to the channel region from the source region of high-concentration impurities, which are connected by the depletion layer, and electrons are injected into the insulating film from the entire channel region to perform writing.

【0013】この際、他の書込みを行わないセルでは、
選択ゲートに電圧が印加されていないため、書込みが行
われない。
At this time, in other cells which are not programmed,
Since no voltage is applied to the select gate, writing is not performed.

【0014】また、読出し時は前述の書込み時と同様に
ワード線(ゲート電極)と選択ゲートに電圧が印加され
ると共に、ドレイン線にも電圧が印加されることにより
ドレイン領域の空乏層も拡がってチャネル領域と連結さ
れ、結局ソース領域からチャネル領域を経てドレイン領
域まで連結されて通電されうる状態になり、書込みがな
された電荷によるスレッショルド電圧に応じて導通、非
導通となり、「1」または「0」の状態が読み出せる。
Further, at the time of reading, a voltage is applied to the word line (gate electrode) and the selection gate, and the voltage is applied to the drain line as well as the above-mentioned writing, so that the depletion layer in the drain region is also expanded. Connected to the channel region, and finally connected to the drain region through the channel region from the source region to be in a state capable of being energized, and becomes conductive or non-conductive depending on a threshold voltage due to the written electric charge. The state of "0" can be read.

【0015】したがって、MONOS型またはMNOS
型で微細構造のFACE型半導体記憶装置を実現でき
る。
Therefore, MONOS type or MNOS
It is possible to realize a FACE type semiconductor memory device having a fine structure with a mold.

【0016】[0016]

【実施例】つぎに、図面を参照しながら本発明について
説明する。図1は本発明による半導体記憶装置の構造を
示し、(a) は断面構造図、(b) は平面図を示している。
また図2にその等価回路図を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. 1A and 1B show the structure of a semiconductor memory device according to the present invention. FIG. 1A is a sectional structure view and FIG. 1B is a plan view.
2 shows an equivalent circuit diagram thereof.

【0017】図1において、第1導電型(たとえばp
型)半導体基板1のチャネル領域2の両側にそれぞれ離
間して第2導電型(たとえばn型)の高濃度領域による
ソース領域3、ドレイン領域4が形成され、このソース
領域3は左隣りのセルのドレイン領域と共通で、ドレイ
ン領域4は右隣りのセルのソース領域と共通化され、F
ACE型半導体記憶装置が構成されている。半導体基板
1の表面には第1の絶縁膜5が形成され、この絶縁膜5
はシリコン酸化膜、シリコンチッ化膜、シリコン酸化膜
の3層かシリコン酸化膜とシリコンチッ化膜の2層構造
で形成されている。チャネル領域2の絶縁膜5上には、
たとえばポリシリコン膜で形成されたゲート電極6が形
成され、その横側の一方には第3の絶縁膜7を介してポ
リシリコン膜のサイドウォール8が形成されている。こ
のサイドウォール8は、たとえばタングステンなどで形
成された選択ゲート電極9と電気的に接続され、選択ゲ
ート電極9に印加される電圧により、ポリシリコン膜の
サイドウォール8を介してソース領域3とチャネル領域
2とのあいだの導通、非導通が制御される。ゲート電極
6の反対側の横側には第2の絶縁膜によるサイドウォー
ル10が形成され、チャネル領域2とドレイン領域4とが
オフセットして形成されるようになっている。この選択
ゲート電極9の上側に第4の絶縁膜11を介してワード線
12が横方向のセルのゲート電極を連結するように配線さ
れている。図1の(b) に示すように、アレイ状に配置さ
れた各セルの横方向のセルのゲート電極が連結されてワ
ード線W1 、W2 が形成され、縦方向に並んだ各セルの
ソース領域3、ドレイン領域4の第2導電型の高濃度領
域が連結されてビット線B2 、B3 が形成され、同様に
縦方向に並んだ各セルの選択ゲート電極9が連結されて
選択ゲート線SG2 、SG3 が形成されている。
In FIG. 1, the first conductivity type (for example, p
Source region 3 and drain region 4 are formed by high-concentration regions of the second conductivity type (for example, n type) spaced apart from each other on both sides of the channel region 2 of the semiconductor substrate 1. Drain region 4 is shared with the source region of the cell on the right,
An ACE type semiconductor memory device is configured. A first insulating film 5 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1.
Is formed of a three-layer structure of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxide film or a two-layer structure of a silicon oxide film and a silicon nitride film. On the insulating film 5 in the channel region 2,
For example, a gate electrode 6 formed of a polysilicon film is formed, and a side wall 8 of the polysilicon film is formed on one side of the gate electrode 6 with a third insulating film 7 interposed therebetween. The sidewall 8 is electrically connected to the select gate electrode 9 formed of, for example, tungsten, and the voltage applied to the select gate electrode 9 causes the source region 3 and the channel to pass through the sidewall 8 of the polysilicon film. Conduction / non-conduction with the region 2 is controlled. A side wall 10 made of a second insulating film is formed on the lateral side opposite to the gate electrode 6 so that the channel region 2 and the drain region 4 are offset from each other. A word line is formed above the select gate electrode 9 via a fourth insulating film 11.
12 are wired to connect the gate electrodes of the lateral cells. As shown in FIG. 1B, the gate electrodes of the cells arranged in the array in the lateral direction are connected to form word lines W 1 and W 2 , and the word lines W 1 and W 2 are formed in the cells arranged in the vertical direction. The second conductivity type high-concentration regions of the source region 3 and the drain region 4 are connected to form the bit lines B 2 and B 3 , and similarly, the selection gate electrodes 9 of the cells arranged in the vertical direction are connected to each other. Gate lines SG 2 and SG 3 are formed.

【0018】このように形成される半導体記憶装置の駆
動法について説明する。図2に等価回路図で示されたセ
ルQ1 の書込み、読出しについて図1をも参照しつつ説
明する。
A method of driving the semiconductor memory device thus formed will be described. Writing and reading of the cell Q 1 shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 2 will be described with reference to FIG.

【0019】まず書込みをするには、ワード線W1 に10
V位の高電圧が印加され、選択ゲートSG2 に5V位の
高電圧が印加され、他のワード線、ビット線、選択ゲー
ト線および基板に0Vかそれに近い低い電圧が印加され
ることにより、セルQ1 のみに書込みが行われる。すな
わち、セルQ1 の選択ゲート電極SG2 には5V印加さ
れているため、ソース領域3(ビット線B2 )とチャネ
ル領域2の離間部分に空乏層が形成され、導通状態とな
り、ソース領域3のn型の高濃度領域から電子がチャ
ネル領域2に進み、ゲート電極6に印加された電圧によ
り電子が絶縁膜5にトンネリング注入され、書込みがな
される。他のセルはゲート電極6に高電圧が印加されて
いないかまたは選択ゲート電極9に高電圧が印加されて
いないため、書込みはなされない。すなわち、ゲート電
極6と選択ゲート電極9の両方に高電圧が印加されたば
あいのみ書込みがなされる。
[0019] First, the writing is, to the word line W 1 10
A high voltage of about V is applied, a high voltage of about 5V is applied to the select gate SG 2 , and a low voltage of 0V or close thereto is applied to other word lines, bit lines, select gate lines and the substrate. Writing is performed only in the cell Q 1 . That is, since 5 V is applied to the select gate electrode SG 2 of the cell Q 1 , a depletion layer is formed in a portion where the source region 3 (bit line B 2 ) and the channel region 2 are separated from each other, and the source region 3 becomes conductive. From the n + type high concentration region, the electrons proceed to the channel region 2, and the electrons are tunneled and injected into the insulating film 5 by the voltage applied to the gate electrode 6, and writing is performed. No writing is performed in the other cells because a high voltage is not applied to the gate electrode 6 or a high voltage is not applied to the selection gate electrode 9. That is, writing is performed only when a high voltage is applied to both the gate electrode 6 and the selection gate electrode 9.

【0020】つぎに、読出しについて説明する。読出し
はソース−ドレイン間に電流が流れうる状態になってお
り、かつ、ゲート電極に電圧が印加されることにより、
ゲート絶縁膜の書込み状態に応じたスレッショルド値電
圧でON、OFFが発生し、「1」の状態または「0」
の状態の読出しができる。したがってセルQ1 の読出し
を行うには、ビット線B3 に5V位の高電圧が印加さ
れ、チャネル領域2とドレイン領域4のあいだの離間部
分に空乏層が形成されてチャネル領域2とドレイン領域
4が連結されると共に、選択ゲート線SG2 にも5V位
の高電圧が印加されてソース領域3とチャネル領域2の
あいだも導通状態にされ、その上で、ワード線W1 に5
V位の高電圧が印加されることにより、スレッショルド
電圧に応じてソース−ドレイン間に電流が流れたり、流
れなかったりして「1」の状態または「0」の状態を読
みとることができる。このとき、ビット線B2 は0Vか
それに近い電圧で、他のビット線はオープンにされる。
また他のワード線、選択ゲート線、基板は全て0Vまた
はそれに近い低電圧にされる。
Next, reading will be described. For reading, a current can flow between the source and drain, and a voltage is applied to the gate electrode,
ON / OFF occurs at the threshold value voltage according to the writing state of the gate insulating film, and the state is “1” or “0”.
The state of can be read. Therefore, in order to read the cell Q 1 , a high voltage of about 5 V is applied to the bit line B 3 and a depletion layer is formed in the space between the channel region 2 and the drain region 4 to form the channel region 2 and the drain region. 4 is connected, and a high voltage of about 5 V is applied to the select gate line SG 2 so that the source region 3 and the channel region 2 are also brought into conduction, and then 5 is connected to the word line W 1 .
By applying the high voltage of V level, the state of “1” or the state of “0” can be read because the current may or may not flow between the source and the drain depending on the threshold voltage. At this time, the bit line B 2 is at 0V or a voltage close to 0V, and the other bit lines are opened.
The other word lines, select gate lines, and substrate are all set to 0V or a low voltage close to 0V.

【0021】消去する際は、全セルの一括消去方式で、
基板に10V位の高電圧が印加され、他のワード線、ビッ
ト線、選択ゲート線は全て0Vまたはそれに近い低電圧
にされる。
When erasing, a batch erasing method for all cells is used.
A high voltage of about 10V is applied to the substrate, and the other word lines, bit lines and select gate lines are all set to 0V or a low voltage close to 0V.

【0022】以上の関係を表にまとめると表1のように
なる。
Table 1 summarizes the above relationships.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】つぎに、本発明の半導体記憶装置の製法に
ついて説明する。図3〜10は本発明の一実施例である半
導体記憶装置の製造工程図である。
Next, a method of manufacturing the semiconductor memory device of the present invention will be described. 3 to 10 are manufacturing process diagrams of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【0025】まず、図3〜4に示すように、半導体基板
1の表面に第1の絶縁膜5が形成され、引き続きゲート
電極6が形成される。具体的には、第1の絶縁膜5とし
て最初に熱酸化法により800 〜900 ℃、約20分間の熱処
理をして約20オングストロームのシリコン酸化膜が形成
される。さらに、CVD法により、SiH2 Cl2 ガス
とNH3 ガスが導入され、700 〜800 ℃で約10分間気相
反応させることによりシリコンチッ化膜が約80オングス
トローム形成される。この上にさらに水蒸気を導入して
900 〜1000℃、約60分間の熱処理をするスチーム酸化法
により約50オングストロームのシリコン酸化膜が形成さ
れる。この第1の絶縁膜5は3層構造でなくても酸化膜
とチッ化膜の2層構造でもよく、このばあい各々の厚さ
はそれぞれ15〜30および190 〜300 オングストローム位
にするのが好ましい。この第1の絶縁膜5上にゲート電
極6を形成するため、SiH4 ガスとN2 ガスを導入
し、600 〜650 ℃の処理により、約5000オングストロー
ムのポリシリコン膜が形成され、チャネル領域2、チャ
ネル領域2とソース領域3の間隙分およびチャネル領域
2とドレイン領域4の間隙分の合計の間隔がエッチング
除去され開口部15が形成される。
First, as shown in FIGS. 3 and 4, the first insulating film 5 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and then the gate electrode 6 is formed. Specifically, as the first insulating film 5, first, a silicon oxide film of about 20 angstrom is formed by heat treatment at 800 to 900 ° C. for about 20 minutes by the thermal oxidation method. Further, SiH 2 Cl 2 gas and NH 3 gas are introduced by the CVD method, and a silicon nitride film is formed at about 80 angstrom by performing a gas phase reaction at 700 to 800 ° C. for about 10 minutes. Introduce more steam on this
A silicon oxide film of about 50 Å is formed by the steam oxidation method in which heat treatment is performed at 900 to 1000 ° C. for about 60 minutes. The first insulating film 5 does not have to have a three-layer structure but may have a two-layer structure of an oxide film and a nitride film. In this case, the respective thicknesses should be about 15 to 30 and 190 to 300 angstroms, respectively. preferable. In order to form the gate electrode 6 on the first insulating film 5, SiH 4 gas and N 2 gas are introduced, and a polysilicon film of about 5000 angstrom is formed by the treatment at 600 to 650 ° C. , The gap between the channel region 2 and the source region 3 and the gap between the channel region 2 and the drain region 4 are removed by etching to form the opening 15.

【0026】つぎに、図5〜6に示すように、開口部15
の両側すなわち、ゲート電極6の両側にポリシリコン膜
のサイドウォール8と第2の絶縁膜によるサイドウォー
ル10が形成される。具体的には、SiH2 Cl2 ガスと
2 Oガスを導入し、500 〜600 ℃で気相反応させるC
VD法によりシリコン酸化膜が約2000オングストローム
全面に形成され、引き続きRIE法によりエッチバック
し、片方をマスキングしてエッチングし、片方のみに第
2の絶縁膜によるサイドウォール10が形成される。さら
に、後のイオンエッチングのストッパ用に第3の絶縁膜
7として、水蒸気を導入し800 〜900 ℃、約30分間加熱
するパイロジェニック酸化法により約500 オングストロ
ームのシリコン酸化膜がゲート電極6の周囲に形成され
る。そののち、前述と同様にCVD法でポリシリコン膜
が約2000オングストローム形成され、エッチバックによ
りポリシリコン膜のサイドウォール8が形成される。こ
の際、第2の絶縁膜によるサイドウォール10が形成され
た側のポリシリコン膜のサイドウォールはエッチング除
去される。
Next, as shown in FIGS.
On both sides of the gate electrode 6, that is, on both sides of the gate electrode 6, a sidewall 8 made of a polysilicon film and a sidewall 10 made of a second insulating film are formed. Specifically, C which introduces SiH 2 Cl 2 gas and N 2 O gas and causes a gas phase reaction at 500 to 600 ° C.
A silicon oxide film is formed on the entire surface of about 2000 angstroms by the VD method, and subsequently, it is etched back by the RIE method, one side is masked and etched, and the side wall 10 of the second insulating film is formed only on one side. Further, a silicon oxide film of about 500 angstroms is formed around the gate electrode 6 as a third insulating film 7 for a stopper of the later ion etching by a pyrogenic oxidation method in which water vapor is introduced and heated at 800 to 900 ° C. for about 30 minutes. Formed in. After that, a polysilicon film is formed to about 2000 angstroms by the CVD method as described above, and the sidewalls 8 of the polysilicon film are formed by etching back. At this time, the side wall of the polysilicon film on the side where the side wall 10 of the second insulating film is formed is removed by etching.

【0027】つぎに、図7〜8に示すように、サイドウ
ォール8、10をマスクとしてイオン注入法により第2導
電型の不純物が導入され、ソース領域2(ドレイン領域
3)が形成され、第1の絶縁膜5上に選択ゲート電極9
が形成される。具体的には、リン(P)イオンをイオン
の加速電圧を70keV 、ドーズ量を5×1015cm-2でイオン
注入し、そののち、WF6 ガスとSiH4 ガスを導入
し、300 〜400 ℃で反応させるCVD法によりダングス
テン膜が形成され、エッチバックによりゲート電極6の
面より低くなるように形成される。この際、ゲート電極
6側は表面に前述の第3の絶縁膜7が形成されているた
め、エッチングはこの第3の絶縁膜7で止まり、タング
ステン膜のみがエッチングされる。この選択ゲート電極
9がゲート電極6より低く形成されるのは、後の工程で
形成される。ゲート電極6を結ぶワード線12との間隔が
近いと、ワード線12に印加された電圧が選択ゲート電極
9に相互作用し、選択ゲート電極9に電圧が印加されな
いのにソースとチャネル間が導通状態になるのを防止す
るためである。
Next, as shown in FIGS. 7 to 8, impurities of the second conductivity type are introduced by the ion implantation method using the sidewalls 8 and 10 as masks to form the source region 2 (drain region 3). Select gate electrode 9 on insulating film 5
Is formed. Specifically, phosphorus (P) ions are ion-implanted at an accelerating voltage of 70 keV and a dose amount of 5 × 10 15 cm -2 , and then WF 6 gas and SiH 4 gas are introduced, and 300 to 400 A Dangsten film is formed by the CVD method of reacting at a temperature of ℃, and is formed so as to be lower than the surface of the gate electrode 6 by etching back. At this time, since the above-mentioned third insulating film 7 is formed on the surface of the gate electrode 6 side, the etching stops at this third insulating film 7, and only the tungsten film is etched. The selection gate electrode 9 is formed lower than the gate electrode 6 in a later step. When the distance from the word line 12 connecting the gate electrodes 6 is close, the voltage applied to the word line 12 interacts with the selection gate electrode 9, and the source and the channel become conductive even though no voltage is applied to the selection gate electrode 9. This is to prevent the situation.

【0028】最後に図9〜10に示すように、選択ゲート
9上に第4の絶縁膜を介して横方向のセルの各ゲート電
極を連結するワード線が形成される。具体的には、PH
3 ガスとSiH4 ガスとB2 6 ガスを導入し、500 〜
600 ℃で反応させるCVD法により約1000オングストロ
ームのBPSG膜(ボロフォスホシリケートガラス膜)
が形成され、900 〜1000℃約60分間の熱処理をすること
によりBPSG膜が平坦化される。そののち、RIE法
によりエッチバックしてゲート電極6を露出せしめ、そ
の上にCVD法によりポリサイド膜が形成され、パター
ニングによりワードライン12が形成される。そののち、
この表面に随時保護膜が形成されうる。
Finally, as shown in FIGS. 9 to 10, word lines are formed on the select gates 9 to connect the gate electrodes of the cells in the lateral direction through the fourth insulating film. Specifically, PH
3 gas, SiH 4 gas and B 2 H 6 gas are introduced, and 500-
Approximately 1000 angstrom BPSG film (borophosphosilicate glass film) by CVD method of reacting at 600 ° C
Is formed and the BPSG film is flattened by heat treatment at 900 to 1000 ° C. for about 60 minutes. After that, the gate electrode 6 is exposed by etching back by the RIE method, a polycide film is formed on the gate electrode 6 by the CVD method, and the word line 12 is formed by patterning. after that,
A protective film may be formed on this surface at any time.

【0029】前述の具体例はあくまでも一例であって、
絶縁膜や電極の材料さらには形成法は前述の具体例に拘
束されることなく、周知の他の材料や方法でなされう
る。
The above-mentioned specific example is merely an example,
The material of the insulating film and the electrode, and the forming method are not limited to the above-mentioned specific examples, and may be other known materials and methods.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、チャネル領域とソース
領域およびドレイン領域とのあいだのオフセットが、サ
イドウォールにより自己整合的に形成でき、マスクが不
要で微細化され、セル面積の小さい高精度のMONOS
型またはMNOS型の半導体記憶装置がえられる。さら
に本発明によれば、半導体基板に厚い酸化膜を形成する
LOCOS酸化膜を形成しないで、表面にCVD法など
により形成された絶縁膜により、ワード線の電圧がチャ
ネル領域とドレイン領域とのあいだのオフセットに影響
しないようにしているため、一層の微細化に寄与するこ
とができる。
According to the present invention, the offset between the channel region and the source region and the drain region can be formed in a self-aligned manner by the side wall, a mask is not required, and it is miniaturized. MONOS
Type or MNOS type semiconductor memory device can be obtained. Further, according to the present invention, the voltage of the word line is kept between the channel region and the drain region by the insulating film formed by the CVD method or the like on the surface without forming the LOCOS oxide film forming the thick oxide film on the semiconductor substrate. Since it does not affect the offset, it can contribute to further miniaturization.

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

【図1】本発明の一実施例である半導体記憶装置の構造
を示す説明図で、(a) が断面図、(b) が平面図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing the structure of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a sectional view and (b) is a plan view.

【図2】本発明の一実施例である半導体記憶装置の等価
回路図である。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor memory device that is an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例である半導体記憶装置の製造
工程説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the semiconductor memory device which is an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例である半導体記憶装置の製造
工程説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例である半導体記憶装置の製造
工程説明図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例である半導体記憶装置の製造
工程説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例である半導体記憶装置の製造
工程説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例である半導体記憶装置の製造
工程説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施例である半導体記憶装置の製造
工程説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施例である半導体記憶装置の製
造工程説明図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating the manufacturing process of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.

【図11】従来のフローティングゲート型でFACE型
の半導体記憶装置の断面説明図である。
FIG. 11 is an explanatory cross-sectional view of a conventional floating gate type FACE type semiconductor memory device.

【図12】従来のフローティングゲート型でFACE型
の半導体記憶装置の等価回路図である。
FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of a conventional floating gate type FACE type semiconductor memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 3 ソース領域 4 ドレイン領域 5 第1の絶縁膜 6 ゲート電極 7 第3の絶縁膜 8 ポリシリコンのサイドウォール 9 選択ゲート電極 10 第2の絶縁膜のサイドウォール 11 第4の絶縁膜 12 ワード線 1 Semiconductor Substrate 3 Source Region 4 Drain Region 5 First Insulating Film 6 Gate Electrode 7 Third Insulating Film 8 Polysilicon Sidewall 9 Select Gate Electrode 10 Second Insulating Film Sidewall 11 Fourth Insulating Film 12 Word line

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a) 第1導電型の半導体基板上に第1の
絶縁膜を介して形成されたゲート電極、(b) 該ゲート電
極の一方の横側に形成された第2の絶縁膜からなるサイ
ドウォール、(c) 前記ゲート電極の他方の横側に第3の
絶縁膜を介して形成されたポリシリコンからなるサイド
ウォール、(d) 前記両サイドウォールのそれぞれの外側
の前記半導体基板に第2導電型の不純物が導入されて形
成されたソース領域およびドレイン領域、および(e) 前
記ポリシリコンからなるサイドウォールに連結して形成
された選択ゲート電極からなる半導体記憶装置。
1. A gate electrode formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type via a first insulating film, and a second insulating film formed on one lateral side of the gate electrode. A side wall made of a film, (c) a side wall made of polysilicon formed on the other lateral side of the gate electrode via a third insulating film, (d) the semiconductor outside each of the both side walls A semiconductor memory device comprising a source region and a drain region formed by introducing a second conductivity type impurity into a substrate, and (e) a select gate electrode formed in connection with a sidewall made of polysilicon.
【請求項2】 (a) 半導体基板表面に第1の絶縁膜が形
成され、該第1の絶縁膜上にゲート電極が形成される工
程、(b) 該ゲート電極の一方の横側に第2の絶縁膜から
なるサイドウォールが形成され、前記ゲート電極の他方
の横側にポリシリコンからなるサイドウォールが形成さ
れる工程、(c) 前記両サイドウォールをマスクとしてイ
オン注入法によりソース領域(ドレイン領域)が形成さ
れ、該領域の第1の絶縁膜上に選択ゲート電極が形成さ
れる工程、および(d) 該選択ゲート電極上に第4の絶縁
膜が形成され、該第4の絶縁膜上に横方向に並んだセル
のゲート電極が連結されたワード線が形成される工程の
結合からなる半導体記憶装置の製法。
2. A step of: (a) forming a first insulating film on a surface of a semiconductor substrate and forming a gate electrode on the first insulating film; (b) forming a gate electrode on one side of the gate electrode. A step of forming a side wall made of an insulating film of No. 2 and a side wall made of polysilicon on the other lateral side of the gate electrode, and (c) a source region ( Drain region) and a select gate electrode is formed on the first insulating film in the region, and (d) a fourth insulating film is formed on the select gate electrode, and the fourth insulating film is formed. A method of manufacturing a semiconductor memory device, which comprises the steps of forming a word line in which gate electrodes of cells arranged in a lateral direction are connected to each other on a film.
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