JPH05343694A - 半導体不揮発性記憶素子の製造方法 - Google Patents

半導体不揮発性記憶素子の製造方法

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JPH05343694A
JPH05343694A JP17178192A JP17178192A JPH05343694A JP H05343694 A JPH05343694 A JP H05343694A JP 17178192 A JP17178192 A JP 17178192A JP 17178192 A JP17178192 A JP 17178192A JP H05343694 A JPH05343694 A JP H05343694A
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JP
Japan
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silicon nitride
film
nitride film
silicon
insulating film
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JP17178192A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Tsuchiya
達男 土屋
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 半導体基板11の表面にトンネル絶縁膜12
を形成する工程と、第1のシリコン窒化膜13を形成す
る工程と、第1のシリコン窒化膜よりシリコン含有量が
多い化学組成を有する第2のシリコン窒化膜14を形成
する工程と、第2のシリコン窒化膜14を熱酸化してシ
リコン酸化膜15を形成する工程と、ゲート電極材料1
6を形成する工程とをそなえる。 【効果】 半導体不揮発性記憶素子における記憶データ
の保持能力を低下することなく、半導体不揮発性記憶素
子の書き換え回数を増大することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気的に書き換え可能な
半導体不揮発性記憶素子の製造方法に関し、とくに半導
体不揮発性記憶素子の書き換え回数の改善に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】電気的に書き換え可能な半導体不揮発性
記憶素子として、従来は、MNOS(Metal−Ni
tride−Oxide−Semiconducto
r)型の半導体不揮発性記憶素子や、例えば、特開平2
−103966号公報に記載されているMONOS(M
etal−Oxide−Nitride−Oxide−
Semiconductor)型の半導体不揮発性記憶
素子が知られている。
【0003】このMONOS型の半導体不揮発性記憶素
子は、MNOS型の半導体不揮発性記憶素子の第2層の
ゲート絶縁膜であるシリコン窒化膜の上に、ゲート電極
からのキャリアの注入を防ぐのに充分なバリア高さを持
つ第3層のゲート絶縁膜であるシリコン酸化膜を有す
る。
【0004】従来のMONOS型の半導体不揮発性記憶
素子の製造方法を、図2を用いて説明する。図2(a)
〜(e)は、従来例におけるMONOS型の半導体不揮
発性記憶素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【0005】まず、図2(a)に示すように、シリコン
基板21を熱酸化することにより、第1層のゲート絶縁
膜であるトンネル絶縁膜22を形成する。
【0006】次に図2(b)に示すように、化学的気相
成長法により、トンネル絶縁膜22上に第2層のゲート
絶縁膜であるシリコン窒化膜23を形成する。
【0007】次に図2(c)に示すように、シリコン窒
化膜23を熱酸化することにより、シリコン窒化膜23
上に第3層のゲート絶縁膜であるシリコン酸化膜24を
形成する。
【0008】次に図2(d)に示すように、化学的気相
成長法により、シリコン酸化膜24上に導電性のゲート
電極材料であるポリシリコン膜25を形成する。
【0009】次に図2(e)に示すように、ホトエッチ
ングにより、ポリシリコン膜25、およびそれぞれのゲ
ート絶縁膜を所定のパターンにエッチングし、MONO
S型の半導体不揮発性記憶素子を形成する。
【0010】第2層のゲート絶縁膜であるシリコン窒化
膜24は、反応ガスとしてアンモニアとジクロルシラン
とを用いた化学的気相成長法により形成する。従来は、
アンモニアとジクロルシランの流量比は、10対1で形
成している。この場合、シリコン窒化膜24のシリコン
と窒素との化学組成は化学量論比になる。
【0011】アンモニアの流量比を少なくすると、シリ
コン窒化膜のシリコン含有量は化学量論比より多くな
り、シリコン窒化膜の電気伝導度が大きくなる。この結
果、半導体不揮発性記憶素子のデータ記憶のために蓄積
したキャリアの放出が容易となり、半導体不揮発性記憶
素子の記憶データの保持能力が悪くなる。
【0012】このため、シリコン窒化膜24のシリコン
と窒素との化学組成は、化学量論比で形成する。
【0013】従来は、第3層のゲート絶縁膜であるシリ
コン酸化膜24は、シリコン窒化膜23の熱酸化により
形成している。このため、シリコン窒化膜23の膜厚が
他よりも薄い部分や、ピンホールが生じた部分がシリコ
ン酸化膜24で埋まり、製造工程の収率が増加する効果
がある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかし、シリコン酸化
膜24は、シリコン窒化膜23の熱酸化により形成する
ため、シリコン酸化膜24は、シリコン窒化膜23の窒
素が膜中に取り込まれ、シリコンと酸素と窒素とからな
るシリコン酸化窒化膜の化学組成となる。
【0015】このシリコン酸化窒化膜は、シリコン酸化
膜よりキャリアの注入に対するバリア高さが低い。
【0016】このため、第3層のゲート絶縁膜がシリコ
ン酸化窒化膜になると、MONOS型の半導体不揮発性
記憶素子を劣化させるゲート電極からのキャリアの注入
が容易となり、MONOS型の半導体不揮発性記憶素子
の書き換え回数が減少する。
【0017】本発明の目的は、かかる課題を除去し、書
き換え回数が多い半導体不揮発性記憶素子の製造方法を
提供するものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の目的
を達成するために次のような半導体不揮発性記憶素子の
製造方法を採用する。
【0019】本発明の半導体不揮発性記憶素子の製造方
法は、半導体基板の表面に、電荷注入可能なトンネル絶
縁膜を形成する工程と、このトンネル絶縁膜上に第1の
シリコン窒化膜を形成する工程と、この第1のシリコン
窒化膜上にシリコン含有量が多い化学組成を有する第2
のシリコン窒化膜を形成する工程と、この第2のシリコ
ン窒化膜上に第2のシリコン窒化膜または第2のシリコ
ン窒化膜と第1のシリコン窒化膜の一部とを熱酸化して
シリコン酸化膜を形成する工程と、このシリコン酸化膜
上に導電性のゲート電極材料を形成する工程と、ホトエ
ッチングによりゲート電極を形成する工程とをそなえ
る。
【0020】また本発明の半導体不揮発性記憶素子の製
造方法は、半導体基板の表面に、電荷注入可能なトンネ
ル絶縁膜を形成する工程と、このトンネル絶縁膜上に厚
さ方向で上部になるに従いシリコン含有量が多い化学組
成を有するシリコン窒化膜を形成する工程と、このシリ
コン窒化膜を熱酸化してシリコン酸化膜を形成する工程
と、このシリコン酸化膜上に導電性のゲート電極材料を
形成する工程と、ホトエッチングによりゲート電極を形
成する工程とをそなえる。
【0021】
【作用】本発明における半導体不揮発性記憶素子の製造
方法は、MONOS型の半導体不揮発性記憶素子の第2
層のゲート絶縁膜であるシリコン窒化膜を厚さ方向で上
部がシリコン含有量が多い化学組成にすることにより、
第3層のゲート絶縁膜であるシリコン酸化膜の窒素含有
量を少なくし、書き換え回数が増大できるようにしてい
る。
【0022】
【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1(a)〜(f)は本発明における半導体不揮発
性記憶素子の製造方法を工程順に示す断面図の一例であ
る。
【0023】まず、図1(a)に示すように、温度95
0℃の窒素希釈酸素雰囲気で半導体基板11を熱酸化す
ることにより、第1層のゲート絶縁膜であるトンネル絶
縁膜12を厚さ2nm形成する。
【0024】次に図1(b)に示すように、温度750
℃で、反応ガスとしてアンモニアとジクロルシランとを
用いた化学的気相成長法により、トンネル絶縁膜12上
に第2層のゲート絶縁膜である第1のシリコン窒化膜1
3を、厚さ8nm形成する。
【0025】なお、この第1のシリコン窒化膜13を形
成するときのアンモニアとジクロルシランの流量比は1
0対1にする。このことにより、第1のシリコン窒化膜
13のシリコンと窒素の化学組成は、化学量論比にな
る。
【0026】次に図1(c)に示すように、化学的気相
成長法により、第1のシリコン窒化膜13上に第2のシ
リコン窒化膜14を、厚さ3nm形成する。この場合、
アンモニアとジクロルシランの流量比は10対1よりア
ンモニアの割合を少なく、たとえば1対5にする。この
ことにより、第2のシリコン窒化膜14は、第1のシリ
コン窒化膜13よりシリコン含有量が多い化学組成にな
る。
【0027】ここで第1のシリコン窒化膜13と第2の
シリコン窒化膜14との形成方法の相違は、反応ガスの
流量比が異なるだけのため、第1のシリコン窒化膜13
と第2のシリコン窒化膜14とを連続的に形成すること
もできる。
【0028】次に図1(d)に示すように、第2のシリ
コン窒化膜14、または第2のシリコン窒化膜14と第
1のシリコン窒化膜13の一部とを、熱酸化する。この
熱酸化は、温度950℃の水蒸気雰囲気で行うことによ
り、第3層のゲート絶縁膜であるシリコン酸化膜15を
厚さ5nm形成する。
【0029】この場合、第2のシリコン窒化膜14は、
すべてシリコン酸化膜15に変換する。これは、シリコ
ン酸化膜15の形成後に第2のシリコン窒化膜14が残
っていると、シリコン窒化膜の電気伝導度が大きくな
り、半導体不揮発性記憶素子のデータ記憶のために蓄積
したキャリアの放出が容易となり半導体不揮発性記憶素
子の記憶データの保持能力が悪くなるためである。
【0030】次に図1(e)に示すように、温度600
℃で、反応ガスとしてモノシランを用いた化学的気相成
長法により、シリコン酸化膜15上に導電性のゲート電
極材料16となるポリシリコン膜を形成する。
【0031】次に図1(f)に示すように、ホトエッチ
ング処理を行うことにより、ゲート電極材料16、およ
びそれぞれのゲート絶縁膜を所定のパターンにエッチン
グする。この結果、ゲート電極材料16からなるゲート
電極17、およびトンネル絶縁膜12と第1の窒化シリ
コン膜13とシリコン酸化膜15とからなるゲート絶縁
膜を有するMONOS型の半導体不揮発性記憶素子を形
成する。
【0032】上記の実施例において、シリコン酸化膜1
5は、シリコン含有量が多い化学組成、すなわち相対的
に窒素含有量が少ない化学組成を有する第2のシリコン
窒化膜14を熱酸化して形成するため、シリコン酸化膜
15は従来より窒素含有量が減少する。
【0033】したがって、本発明においては、従来より
キャリアの注入に対するバリア高さが高くなり、MON
OS型の半導体不揮発性記憶素子を劣化させるゲート電
極からのキャリアの注入を抑制できるため、MONOS
型の半導体不揮発性記憶素子の書き換え回数が増大す
る。
【0034】なお、本発明の半導体不揮発性記憶素子の
製造方法によれば、MONOS型の半導体不揮発性記憶
素子の第2層ゲート絶縁膜であるシリコン窒化膜は、従
来と同じ化学量論比の化学組成のため、MONOS型の
半導体不揮発性記憶素子の記憶データの保持能力は従来
と同じである。
【0035】すなわち、従来と同じ記憶データの保持能
力を有し、書き換え回数が多い半導体不揮発性記憶素子
を実現できる。
【0036】図1を用いて説明した上記実施例では、第
2層のゲート絶縁膜であるシリコン窒化膜は、第1のシ
リコン窒化膜13と第2のシリコン窒化膜14とを形成
している。しかし、第2層のゲート絶縁膜として化学組
成の異なる窒化シリコン膜を積層するのではなく、シリ
コン窒化膜形成において、反応ガスであるアンモニアと
ジクロルシランとの流量比を、10対1から連続的にア
ンモニア流量比を減少し、厚さ方向で上部になるに従い
シリコン含有量が多い化学組成を有するシリコン窒化膜
を形成しても、同様の効果がある。
【0037】シリコン窒化膜の酸化速度は、その化学組
成がシリコン含有量が多くなるほど速くなる。
【0038】したがって、本発明の半導体不揮発性記憶
素子の製造方法によれば、シリコン窒化膜の熱酸化速度
は従来より速くなるため、シリコン酸化膜15の形成時
間、すなわち製造工程における処理時間が短くなる。
【0039】そのうえさらに、熱酸化による半導体基板
表面の不純物濃度の変化が少なくなり、半導体不揮発性
記憶素子の特性変化が減少し、製造工程における収率が
増大する利点もある。
【0040】上記実施例では、反応ガスとしてアンモニ
アとジクロルシランとを用いて第2層のゲート絶縁膜で
あるシリコン窒化膜を形成しているが、反応ガスとして
アンモニアとモノシランを用いてシリコン窒化膜を形成
しても同様の効果がある。
【0041】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
製造方法により従来に比較して半導体不揮発性記憶素子
の記憶データの保持能力を低下することなく、半導体不
揮発性記憶素子の書き換え回数を増大することが可能と
なる。さらに、本発明の製造方法により、半導体不揮発
性記憶素子の製造工程における製造時間の短縮と製造収
率の増大とを、はかることも可能となる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における半導体不揮発性記憶素
子の製造方法を示す断面図である。
【図2】従来例における半導体不揮発性記憶素子の製造
方法を示す断面図である。
【符号の説明】
11 半導体基板 12 トンネル絶縁膜 13 第1のシリコン窒化膜 14 第2のシリコン窒化膜 15 シリコン酸化膜 16 ゲート電極材料

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体基板の表面に、電荷注
    入可能なトンネル絶縁膜を形成する工程と、トンネル絶
    縁膜上に第1のシリコン窒化膜を形成する工程と、第1
    のシリコン窒化膜上に第1のシリコン窒化膜よりシリコ
    ン含有量が多い化学組成を有する第2のシリコン窒化膜
    を形成する工程と、第2のシリコン窒化膜上に第2のシ
    リコン窒化膜あるいは第2のシリコン窒化膜と第1のシ
    リコン窒化膜の一部とを熱酸化してシリコン酸化膜を形
    成する工程と、シリコン酸化膜上に導電性のゲート電極
    材料を形成する工程と、ホトエッチングによりゲート電
    極を形成する工程とをそなえることを特徴とする半導体
    不揮発性記憶素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 一導電型の半導体基板の表面に、電荷注
    入可能なトンネル絶縁膜を形成する工程と、トンネル絶
    縁膜上に厚さ方向で上部になるに従いシリコン含有量が
    多い化学組成を有するシリコン窒化膜を形成する工程
    と、シリコン窒化膜上にシリコン窒化膜を熱酸化してシ
    リコン酸化膜を形成する工程と、シリコン酸化膜上に導
    電性のゲート電極材料を形成する工程と、ホトエッチン
    グによりゲート電極を形成する工程とをそなえることを
    特徴とする半導体不揮発性記憶素子の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508532A (en) * 1994-06-16 1996-04-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device with braded silicon nitride
KR19980055948A (ko) * 1996-12-28 1998-09-25 김영환 반도체 소자의 게이트 산화막 형성 방법
WO2002035610A1 (fr) * 2000-10-26 2002-05-02 Sony Corporation Memoire non volatile semi-conductrice et procede de fabrication
KR100415094B1 (ko) * 1996-11-27 2004-03-30 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의제조방법
US8125012B2 (en) 2006-01-23 2012-02-28 Renesas Electronics Corporation Non-volatile memory device with a silicon nitride charge holding film having an excess of silicon

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508532A (en) * 1994-06-16 1996-04-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device with braded silicon nitride
US5773325A (en) * 1994-06-16 1998-06-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of making a variable concentration SiON gate insulating film
KR100415094B1 (ko) * 1996-11-27 2004-03-30 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의제조방법
KR19980055948A (ko) * 1996-12-28 1998-09-25 김영환 반도체 소자의 게이트 산화막 형성 방법
WO2002035610A1 (fr) * 2000-10-26 2002-05-02 Sony Corporation Memoire non volatile semi-conductrice et procede de fabrication
US6906390B2 (en) 2000-10-26 2005-06-14 Sony Corporation Nonvolatile semiconductor storage and method for manufacturing the same
US7259433B2 (en) * 2000-10-26 2007-08-21 Sony Corporation Non-volatile semiconductor memory device and method for producing same
US8125012B2 (en) 2006-01-23 2012-02-28 Renesas Electronics Corporation Non-volatile memory device with a silicon nitride charge holding film having an excess of silicon

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