JPH05347416A - Manufacture of semiconductor memory - Google Patents

Manufacture of semiconductor memory

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JPH05347416A
JPH05347416A JP15495992A JP15495992A JPH05347416A JP H05347416 A JPH05347416 A JP H05347416A JP 15495992 A JP15495992 A JP 15495992A JP 15495992 A JP15495992 A JP 15495992A JP H05347416 A JPH05347416 A JP H05347416A
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JP
Japan
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positive resist
floating gate
layer
resist
semiconductor layer
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Withdrawn
Application number
JP15495992A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Sato
成生 佐藤
Yoshimi Yamashita
良美 山下
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05347416A publication Critical patent/JPH05347416A/en
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Abstract

PURPOSE:To shift the floating gates and the control gates of a non-volatile memory from each other with a high accuracy. CONSTITUTION:A first insulating film 2, a first semiconductor layer 3, a second insulating film 4, a second semiconductor layer 5, a first positive-type resist layer 6 and a second positive-type resist layer 7 are successively built up on a semiconductor substrate 1. The first resist layer 6 and the second resist layer 7 are exposed and patterned. The second semiconductor layer 5, the second insulating film 4 and the first semiconductor layer 3 are selectively removed by using the first resist layer 6 and the second resist layer 7 as masks to form floating gates 3a and control gates 5a. One conductivity type impurities are implanted into the substrate 1 by using the control gates 5a as a mask. Then a thermal treatment is performed.

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、半導体記憶装置の製造
方法に係わり、特にフラッシュEEPROM(Electric
ally Erasable Programmable Read Only Memory )の製
造方法に関する。近年、データの書き込みおよび消去を
バイト単位で電気的に行う不揮発性メモリ(EEPRO
M)のうち、データの消去を一括して行うことができる
フラッシュEEPROMが注目されつつある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly to a flash EEPROM (Electric).
ally Erasable Programmable Read Only Memory). In recent years, a nonvolatile memory (EEPRO) that electrically writes and erases data in byte units
Among M), a flash EEPROM that can collectively erase data is drawing attention.

【0002】フラッシュEEPROMは、フローティン
グゲートに電荷を蓄積してデータを記憶するもので、デ
ータの書き込み時にはソース電圧を高くして高エネルギ
電子をフローティングゲートに注入し、データの消去時
にはドレイン電圧を高くしてフローティングゲートとド
レイン間のトンネリング動作により、データの消去を一
括して行うものである。
A flash EEPROM stores data by accumulating electric charges in a floating gate. When writing data, the source voltage is increased to inject high-energy electrons into the floating gate, and when erasing data, the drain voltage is increased. Then, the data is erased at once by the tunneling operation between the floating gate and the drain.

【0003】しかし、ドレインと基板間が高電界になる
と、価電子帯と伝導帯間でバンド間トンネリングが起き
てしまう。このバンド間トンネリングによりドレインか
ら基板にバンド間トンネリング電流が流れる。フラッシ
ュEEPROMではチップの全素子を同時に消去するた
め、このバンド間トンネリング電流によりチップに大電
流が流れて問題になっている。
However, when a high electric field is applied between the drain and the substrate, band-to-band tunneling occurs between the valence band and the conduction band. This band-to-band tunneling causes a band-to-band tunneling current to flow from the drain to the substrate. Since all elements of the chip are erased at the same time in the flash EEPROM, a large current flows in the chip due to this band-to-band tunneling current, which is a problem.

【0004】[0004]

【従来の技術】フラッシュEEPROMにおいて、バン
ド間トンネリング電流を抑えるにはドレインの接合近傍
に集中する電界を緩和させればよい。このために、ドレ
インの横方向の不純物分布の傾斜を緩くするという方法
がある。従来はソースとドレインの不純物分布をLDD
(Lightly Doped Drain )構造にして電界を緩和してい
た。
2. Description of the Related Art In a flash EEPROM, an electric field concentrated in the vicinity of a drain junction may be relaxed in order to suppress a band-to-band tunneling current. For this purpose, there is a method of making the slope of the impurity distribution in the lateral direction of the drain gentle. Conventionally, the impurity distribution of the source and drain is LDD.
(Lightly Doped Drain) structure was used to relax the electric field.

【0005】しかし、LDD構造にするとソース側(書
き込み動作時)とドレイン側(消去動作時)の電界が同
時に緩和される。書き込み動作時にソース側の電界が緩
和されると、電子が高エネルギになるのが抑えられ、書
き込みの効率が悪くなってしまう。そこで、ドレイン側
のみ電界を緩和させるために、フローティングゲートを
コントロールゲートよりもドレイン側に長く形成して、
コントロールゲートをマスクにしてソース/ドレインを
イオン注入により形成する。このとき、注入エネルギを
最適化すると、コントロールゲートより長く延在してい
るフローティングゲートに注入したイオンの一部が、フ
ローティングゲートを突き抜ける。この結果、フローテ
ィングゲートとコントロールゲートが重なっていない領
域では低不純物濃度の拡散層が形成されるので、ドレイ
ン側の電界が緩和される。
However, when the LDD structure is used, the electric fields on the source side (during a write operation) and the drain side (during an erase operation) are relaxed at the same time. When the electric field on the source side is relaxed during the writing operation, it is possible to suppress high energy of the electrons and the efficiency of writing deteriorates. Therefore, in order to relax the electric field only on the drain side, the floating gate is formed longer on the drain side than the control gate,
A source / drain is formed by ion implantation using the control gate as a mask. At this time, if the implantation energy is optimized, some of the ions implanted in the floating gate extending longer than the control gate penetrate through the floating gate. As a result, a diffusion layer having a low impurity concentration is formed in a region where the floating gate and the control gate do not overlap each other, so that the electric field on the drain side is relaxed.

【0006】このようにフローティングゲートとコント
ロールゲートをずらして製造する方法については、例え
ば特開平3−181175号公報に記載されている。以
下、この従来のフラッシュEEPROMの製造方法につ
いて図4を参照して説明する。図4(a)〜(d)は従
来例のフラッシュEEPROMの工程断面図を示してお
り、図中、同一符号のものは同一のものを示している。
A method of manufacturing the floating gate and the control gate in such a manner as described above is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-181175. Hereinafter, a method of manufacturing the conventional flash EEPROM will be described with reference to FIG. 4A to 4D are process sectional views of a conventional flash EEPROM, in which the same reference numerals indicate the same components.

【0007】図4(a)参照。p型シリコン基板21上
に、公知のLOCOS分離(選択酸化)により適宜の間
隔でフィールド酸化膜22を形成し、熱酸化により全面
に厚さ 70 〜 120Åのゲート酸化膜23を形成し、その
上にCVD(化学気相成長)法によりフローティングゲ
ートを構成するための厚さ 500〜1000Åの多結晶シリコ
ン層24を積層し、この多結晶シリコン層24に燐等の
不純物を熱拡散させた後、図示しないが、公知のフォト
リソグラフィー技術によりフローティングゲートの長さ
に応じて多結晶シリコン層24をエッチングする。更
に、熱酸化により多結晶シリコン層24上にゲート酸化
膜25、CVD法によりコントロールゲートを構成する
ための多結晶シリコン層26を順次積層し、この多結晶
シリコン層24に燐等の不純物を熱拡散させる。
See FIG. 4 (a). A field oxide film 22 is formed on the p-type silicon substrate 21 by known LOCOS separation (selective oxidation) at appropriate intervals, and a gate oxide film 23 having a thickness of 70 to 120Å is formed on the entire surface by thermal oxidation. Then, a polycrystalline silicon layer 24 having a thickness of 500 to 1000Å for forming a floating gate is laminated by CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and impurities such as phosphorus are thermally diffused in the polycrystalline silicon layer 24. Although not shown, the polycrystalline silicon layer 24 is etched according to the length of the floating gate by a known photolithography technique. Further, a gate oxide film 25 and a polycrystalline silicon layer 26 for forming a control gate are sequentially laminated on the polycrystalline silicon layer 24 by thermal oxidation, and an impurity such as phosphorus is heated on the polycrystalline silicon layer 24. To spread.

【0008】図4(b)参照。ソース/ドレイン間隔を
決定すべくフォトリソグラフィー技術を用いて多結晶シ
リコン層26上にレジスト27をパターニングした後、
多結晶シリコン層26とゲート酸化膜25とを順次エッ
チングして、コントロールゲート260を形成すると共
に、多結晶シリコン層24を露出させる。次に、再度フ
ォトリソグラフィー技術を用いてドレイン形成予定領域
側に延在部24aを形成すべく、露出させた多結晶シリ
コン層24上にレジスト28をパターニングし、レジス
ト27,28をマスクとして多結晶シリコン層24、ゲ
ート酸化膜23を順次エッチングし、フローティングゲ
ート240を形成すると共に、p型シリコン基板21の
表面を露出させた後、レジスト27,28を除去する。
See FIG. 4 (b). After patterning a resist 27 on the polycrystalline silicon layer 26 using photolithography to determine the source / drain spacing,
The polycrystalline silicon layer 26 and the gate oxide film 25 are sequentially etched to form the control gate 260 and expose the polycrystalline silicon layer 24. Next, the resist 28 is patterned on the exposed polycrystalline silicon layer 24 in order to form the extended portion 24a on the side where the drain is to be formed again by using the photolithography technique, and the polycrystalline silicon is formed using the resists 27 and 28 as a mask. After the silicon layer 24 and the gate oxide film 23 are sequentially etched to form the floating gate 240 and the surface of the p-type silicon substrate 21 is exposed, the resists 27 and 28 are removed.

【0009】図4(c)参照。コントロールゲート26
0をマスクとしてp型シリコン基板21に、砒素をイオ
ン注入する。このときの条件は、エネルギ 120keV,
ドーズ量 5×1015cm-2程度である。これによって、フ
ローティングゲート240が存在しない第一のドレイン
領域29, ソース領域30には砒素が高濃度に注入さ
れ、フローティングゲート240の延在部24aと対応
する部分 (第二のドレイン領域31) には、膜厚の薄い
多結晶シリコン層24,ゲート酸化膜23を貫通して砒
素が低濃度に注入される。
See FIG. 4 (c). Control gate 26
Arsenic is ion-implanted into the p-type silicon substrate 21 using 0 as a mask. The conditions at this time are energy 120 keV,
The dose is about 5 × 10 15 cm -2 . As a result, arsenic is injected at a high concentration into the first drain region 29 and the source region 30 where the floating gate 240 does not exist, and the portion (second drain region 31) corresponding to the extending portion 24a of the floating gate 240 is formed. The arsenic is implanted at a low concentration through the thin polycrystalline silicon layer 24 and the gate oxide film 23.

【0010】図4(d)参照。p型シリコン基板21に
対して 950℃で 20 分程度の熱処理を施し、p型シリコ
ン基板21に注入した砒素を拡散させ、第一のドレイン
領域29内に第一のドレイン拡散層290を、ソース領
域30内にソース拡散層300を、更に第二のドレイン
領域31内に第二のドレイン拡散層310を形成する。
See FIG. 4 (d). The p-type silicon substrate 21 is heat-treated at 950 ° C. for about 20 minutes to diffuse the arsenic implanted in the p-type silicon substrate 21, and the first drain diffusion layer 290 is formed in the first drain region 29 as the source. A source diffusion layer 300 is formed in the region 30, and a second drain diffusion layer 310 is formed in the second drain region 31.

【0011】次に、層間分離膜であるPSG(Phospho
Silicate Glass)膜33を積層し、その適所にコンタク
トホール34を形成した後アルミ配線35を設け、更に
全表面を覆う態様でパッシペーション膜36を積層す
る。
Next, PSG (Phospho
A Silicate Glass) film 33 is stacked, a contact hole 34 is formed at an appropriate position, an aluminum wiring 35 is provided, and a passivation film 36 is further stacked so as to cover the entire surface.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上述べた
従来の製造方法では、フローティングゲートとコントロ
ールゲートをずらすために、図4(b)のように、コン
トロールゲート260を形成するためにレジスト27を
パターニングするためのマスクと、フローティングゲー
トの延在部24aを形成するためにレジスト28をパタ
ーニングするためのマスクと、その位置合わせが必要で
ある。素子の微細化によりゲート長が 0.5μm程度の現
状でさえ、レジスト28をパターニングする時に、位置
合わせをする際のバラツキからレジスト28の右端がレ
ジスト27の右端を越えてゲート酸化膜23に至ってし
まうことが起こり、所望のフローティングゲートが得ら
れなくなるという問題点がある。
However, in the conventional manufacturing method described above, in order to shift the floating gate and the control gate, the resist 27 is formed to form the control gate 260 as shown in FIG. 4B. A mask for patterning, a mask for patterning the resist 28 in order to form the extended portion 24a of the floating gate, and their alignment are required. Due to device miniaturization, even when the gate length is about 0.5 μm, the right end of the resist 28 reaches the gate oxide film 23 beyond the right end of the resist 27 due to variations in alignment when patterning the resist 28. However, there is a problem that a desired floating gate cannot be obtained.

【0013】したがって、本発明は、フローティングゲ
ートとコントロールゲートを精度良くずらすことができ
る半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which the floating gate and the control gate can be accurately displaced.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の問題点は、以下に
示す半導体記憶装置の製造方法により解決される。すな
わち、フローティングゲートとコントロールゲートとか
らなる構造のメモリセルを備え、データの書き込み時に
は該フローティングゲートに電子を注入し、データの消
去時には該フローティングゲートから電子を放出する不
揮発性メモリにおいて、半導体基板1上に第一の絶縁膜
2を形成する工程と、該第一の絶縁膜2上に第一の半導
体層3を形成する工程と、該第一の半導体層3上に第二
の絶縁膜4を形成する工程と、該第二の絶縁膜4上に第
二の半導体層5を形成する工程と、該第二の半導体層5
上に第一のポジ型レジスト6を形成する工程と、該第一
のポジ型レジスト6上に第二のポジ型レジスト7を形成
する工程と、該第一のポジ型レジスト6および該第二の
ポジ型レジスト7を露光してパターニングする工程と、
該第一のポジ型レジスト6および該第二のポジ型レジス
ト7をマスクにして、前記第二の半導体層5、前記第二
の絶縁膜4および前記第一の半導体層3を選択的に除去
し、前記フローティングゲート3aおよび前記コントロ
ールゲート5aを形成する工程と、該コントロールゲー
ト5aをマスクにして、前記半導体基板1中に一導電型
の不純物を導入する工程と、しかる後に、熱処理をする
工程とを有することを特徴とする半導体記憶装置の製造
方法である。
The above problems can be solved by the following method of manufacturing a semiconductor memory device. That is, in a non-volatile memory that includes a memory cell having a structure including a floating gate and a control gate, injects electrons into the floating gate when writing data, and emits electrons from the floating gate when erasing data, the semiconductor substrate 1 A step of forming a first insulating film 2 thereon, a step of forming a first semiconductor layer 3 on the first insulating film 2, and a second insulating film 4 on the first semiconductor layer 3. Forming the second semiconductor layer 5 on the second insulating film 4, and forming the second semiconductor layer 5 on the second insulating film 4.
A step of forming a first positive resist 6 on the first positive resist 6, a step of forming a second positive resist 7 on the first positive resist 6, the first positive resist 6 and the second positive resist 6. Exposing and patterning the positive resist 7 of
Using the first positive resist 6 and the second positive resist 7 as a mask, the second semiconductor layer 5, the second insulating film 4, and the first semiconductor layer 3 are selectively removed. Then, the step of forming the floating gate 3a and the control gate 5a, the step of introducing an impurity of one conductivity type into the semiconductor substrate 1 using the control gate 5a as a mask, and the step of heat treatment thereafter And a method of manufacturing a semiconductor memory device.

【0015】[0015]

【作用】本発明では、図3(a)のような3層構造のマ
スクを用いて、図2(b)のように、第一のポジ型レジ
スト6と第二のポジ型レジスト7の2層レジストを露光
することにより、次のような作用が得られる。すなわ
ち、この3層構造のマスクは、TaとCrを除去した所
は光を通し、Taを除去しCrを残した所は光を半分通
し、TaとCrを残した所は光を通さない。また、半分
の光量に対して、第二のポジ型レジスト7は感光され
て、第一のポジ型レジスト6は感光されないように、ポ
ジ型レジストの材料を選択する。
In the present invention, a mask having a three-layer structure as shown in FIG. 3 (a) is used, and as shown in FIG. 2 (b), a first positive resist 6 and a second positive resist 7 are used. The following effects are obtained by exposing the layer resist. That is, in the mask having the three-layer structure, light is transmitted where Ta and Cr are removed, half light is transmitted where Ta is removed and Cr remains, and light is not transmitted where Ta and Cr remain. Further, the material of the positive resist is selected so that the second positive resist 7 is exposed to light and the first positive resist 6 is not exposed to half the amount of light.

【0016】そして、第一のポジ型レジスト6と第二の
ポジ型レジスト7を同時にパターニングし、このパター
ニングした2層レジストをマスクにして、多結晶シリコ
ン層3,5をエッチングすることにより、コントロール
ゲート5a,フローティングゲート3a、およびフロー
ティングゲートの延在部3bを同時に形成することがで
きる。
Then, the first positive resist 6 and the second positive resist 7 are patterned at the same time, and the polycrystalline silicon layers 3 and 5 are etched by using the patterned two-layer resist as a mask. The gate 5a, the floating gate 3a, and the extension 3b of the floating gate can be formed at the same time.

【0017】したがって、コントロールゲートを形成す
るためのレジストをパターニングするためのマスクと、
フローティングゲートの延在部3bを形成するためのレ
ジストをパターニングするためのマスクと、その位置合
わせは必要でなく、工程数を減らすことができると共
に、フローティングゲートとコントロールゲートを精度
良くずらすことができる。
Therefore, a mask for patterning the resist for forming the control gate,
A mask for patterning a resist for forming the extended portion 3b of the floating gate and its alignment are not required, the number of steps can be reduced, and the floating gate and the control gate can be accurately displaced. ..

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明を図を参照しつつ、一実施例に
より具体的に説明する。本発明の一実施例は図1乃至図
3に示される。図1(a)は、本発明におけるフラッシ
ュEEPROMの平面図である。図1(b)は、本発明
におけるフラッシュEEPROMの断面図であり、図1
(a)のA−A断面を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to an embodiment with reference to the drawings. One embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1A is a plan view of a flash EEPROM according to the present invention. FIG. 1B is a sectional view of the flash EEPROM according to the present invention.
The AA cross section of (a) is shown.

【0019】図2は、本発明の一実施例を説明する工程
断面図である。図中、1はp型シリコン基板、2はゲー
ト酸化膜(SiO2 )、3aはフローティングゲート、
3bは延在部、4はゲート酸化膜(SiO2 )、5aは
コントロールゲート、6は第一のポジ型レジスト、7は
第二のポジ型レジスト、8は第一のドレイン拡散層、9
はソース拡散層、10は第二のドレイン拡散層を示して
おり、図において、同一符号のものは同一のものを示し
ている。
2A to 2D are process sectional views for explaining one embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a p-type silicon substrate, 2 is a gate oxide film (SiO 2 ), 3a is a floating gate,
Reference numeral 3b is an extension portion, 4 is a gate oxide film (SiO 2 ), 5a is a control gate, 6 is a first positive resist, 7 is a second positive resist, 8 is a first drain diffusion layer, and 9 is a drain.
Indicates a source diffusion layer, and 10 indicates a second drain diffusion layer. In the drawings, the same reference numerals indicate the same.

【0020】図3(a)は、3層構造のマスクを示す断
面図であり、図中、下層は厚さ 1mmのガラス板、中層
は厚さ 1000 ÅのTa、上層は厚さ 200ÅのCrであ
る。また、D0,D1,D2と矢印の長さは光量の強弱
を示している。図3(b)は、縦軸にレジストの残量
(Å)、横軸に光量(mJ/cm2 )をとったグラフで
あり、第一のポジ型レジスト6および第二のポジ型レジ
スト7の感光特性を示している。
FIG. 3A is a cross-sectional view showing a mask having a three-layer structure. In the figure, the lower layer is a glass plate with a thickness of 1 mm, the middle layer is Ta with a thickness of 1000 Å, and the upper layer is Cr with a thickness of 200 Å. Is. The lengths of the arrows D0, D1 and D2 indicate the intensity of light. FIG. 3B is a graph in which the vertical axis represents the remaining amount of resist (Å) and the horizontal axis represents the amount of light (mJ / cm 2 ). The first positive resist 6 and the second positive resist 7 are shown. Shows the photosensitivity characteristics of.

【0021】次に、本発明の一実施例のフラッシュEE
PROMの製造方法について説明する。図2(a)参
照。p型シリコン基板1上に、公知のLOCOS分離
(選択酸化)により素子分離のためのフィールド酸化膜
(図示せず)を形成し、熱酸化により全面に厚さ 100Å
のゲート酸化膜2を形成し、その上にCVD法により全
面にフローティングゲートとなる厚さ 1000 Åの多結晶
シリコン層3を積層し、この多結晶シリコン層3に燐等
の不純物を熱拡散させる。次いで、熱酸化により全面に
厚さ 100Åのゲート酸化膜4、CVD法により全面にコ
ントロールゲートとなる厚さ 1000 Åの多結晶シリコン
層5を順次積層し、この多結晶シリコン層5に燐等の不
純物を熱拡散させる。更に、スピンコーティング法によ
り全面に厚さ 5000 Åの第一のポジ型レジスト6(CM
R:日本ゼオン製)、厚さ 5000 Åの第二のポジ型レジ
スト7(EBR−9:東レ製)を順次積層する。
Next, a flash EE according to one embodiment of the present invention
A method of manufacturing the PROM will be described. See FIG. 2 (a). A field oxide film (not shown) for element isolation is formed on the p-type silicon substrate 1 by known LOCOS isolation (selective oxidation), and the entire surface is 100 Å thick by thermal oxidation.
Of the gate oxide film 2 is formed, and a polycrystalline silicon layer 3 having a thickness of 1000 Å to be a floating gate is laminated on the entire surface by the CVD method, and impurities such as phosphorus are thermally diffused in the polycrystalline silicon layer 3. .. Then, a 100 Å-thick gate oxide film 4 is formed on the entire surface by thermal oxidation, and a 1000 Å-thick polycrystalline silicon layer 5 to be a control gate is sequentially laminated on the entire surface by a CVD method. Thermally diffuses impurities. Furthermore, the first positive type resist 6 (CM with a thickness of 5000 Å is formed on the entire surface by spin coating.
R: manufactured by Zeon Corporation) and a second positive resist 7 (EBR-9: manufactured by Toray) having a thickness of 5000Å are sequentially laminated.

【0022】図2(b)参照。図3に示す3層構造のマ
スクを用いて、第一のポジ型レジスト6および第二のポ
ジ型レジスト7を露光する。露光は紫外線(i線,g
線)、またはエキシマレーザ等を使用し、光量は 100m
J/cm2 である。この3層構造のマスクに光を当てる
と、TaとCrを除去した所は光を通し、Taを除去し
Crを残した所は光を半分通し、TaとCrを残した所
は光を通さない。したがって、半分の光量に対して、第
二のポジ型レジスト7は感光されて、第一のポジ型レジ
スト6は感光されない。
See FIG. 2 (b). The first positive type resist 6 and the second positive type resist 7 are exposed using the mask of the three-layer structure shown in FIG. Exposure is ultraviolet rays (i line, g
Line) or an excimer laser, etc., and the light intensity is 100 m
J / cm 2 . When the mask of this three-layer structure is exposed to light, light is transmitted where Ta and Cr are removed, half is transmitted where Ta is removed and Cr is left, and light is transmitted where Ta and Cr are left. Absent. Therefore, the second positive resist 7 is exposed to light and the first positive resist 6 is not exposed to half the amount of light.

【0023】図2(c),(d)参照。パターニングさ
れた第一のポジ型レジスト6および第二のポジ型レジス
ト7を用いて、RIE(反応性イオンエッチング)によ
り多結晶シリコン層5,ゲート酸化膜4および多結晶シ
リコン層3を選択的にエッチング除去することにより、
コントロールゲート5a、フローティングゲート3aお
よびその延在部3bが形成される。RIEの条件として
は、雰囲気圧 0.2Torr、エネルギ 1W/cm2 、ガ
スは塩素又はフッ素、温度は50℃、時間は 15 秒であ
る。
See FIGS. 2 (c) and 2 (d). Using the patterned first positive resist 6 and second positive resist 7, the polycrystalline silicon layer 5, the gate oxide film 4, and the polycrystalline silicon layer 3 are selectively removed by RIE (reactive ion etching). By removing by etching,
Control gate 5a, floating gate 3a and its extension 3b are formed. The RIE conditions are: atmospheric pressure 0.2 Torr, energy 1 W / cm 2 , gas chlorine or fluorine, temperature 50 ° C., time 15 seconds.

【0024】そして、上記の条件でエッチングを行う
と、厚さ 5000 Åの第一のポジ型レジスト6および第二
のポジ型レジスト7と、厚さ 1000 Åの多結晶シリコン
層3,5とのエッチング速度がほぼ等しくなる。したが
って、第二のポジ型レジスト7が完全にエッチングされ
たとき、露出している第一のポジ型レジスト6と、露出
している多結晶シリコン層5もエッチングされる(図2
(c)参照)。更に、第一のポジ型レジスト6が完全に
エッチングされたとき、露出している多結晶シリコン層
5,3もエッチングされる(図2(d)参照)。
When etching is performed under the above conditions, the first positive resist 6 and the second positive resist 7 having a thickness of 5000Å and the polycrystalline silicon layers 3 and 5 having a thickness of 1000Å are formed. The etching rates become almost equal. Therefore, when the second positive resist 7 is completely etched, the exposed first positive resist 6 and the exposed polycrystalline silicon layer 5 are also etched (FIG. 2).
(See (c)). Further, when the first positive type resist 6 is completely etched, the exposed polycrystalline silicon layers 5 and 3 are also etched (see FIG. 2D).

【0025】図2(e)参照。コントロールゲート5a
をマスクとしてp型シリコン基板1と反対の導電型を形
成する不純物、例えば砒素をエネルギ 50 keV,ドー
ズ量3×1015cm-2の条件でp型シリコン基板1の表面
にイオン注入する。これによって、コントロールゲート
5aが存在する部分のp型シリコン基板1中には砒素の
注入が行われず、また、フローティングゲート3aが存
在しない領域には砒素が高濃度に注入される。フローテ
ィングゲート3aの延在部3bと対応する部分には、延
在部3b,ゲート酸化膜2を貫通して砒素が低濃度に注
入される。
See FIG. 2 (e). Control gate 5a
Is used as a mask to ion-implant an impurity forming a conductivity type opposite to that of the p-type silicon substrate 1, for example, arsenic, into the surface of the p-type silicon substrate 1 under the conditions of energy of 50 keV and dose of 3 × 10 15 cm −2 . As a result, arsenic is not implanted into the portion of the p-type silicon substrate 1 where the control gate 5a exists, and arsenic is implanted at a high concentration in the region where the floating gate 3a does not exist. Arsenic is implanted at a low concentration into the portion of floating gate 3a corresponding to extension 3b, penetrating extension 3b and gate oxide film 2.

【0026】次にp型シリコン基板1に熱処理を施し、
p型シリコン基板1に注入した砒素を拡散させ、第一の
ドレイン拡散層8、ソース拡散層9、および第二のドレ
イン拡散層10をそれぞれ形成する。第二のドレイン拡
散層10とソース拡散層9の間には砒素が注入されてい
ないチャネル領域が形成される。その後、図1(b)の
ように、層間分離膜であるPSG膜11を積層し、その
適所にコンタクトホール12を形成した後アルミ配線1
3を設け、更に全表面を覆う態様でPSG膜14を積層
する。
Next, the p-type silicon substrate 1 is heat-treated,
Arsenic implanted into the p-type silicon substrate 1 is diffused to form the first drain diffusion layer 8, the source diffusion layer 9, and the second drain diffusion layer 10, respectively. A channel region not implanted with arsenic is formed between the second drain diffusion layer 10 and the source diffusion layer 9. After that, as shown in FIG. 1B, a PSG film 11 which is an interlayer isolation film is laminated, and a contact hole 12 is formed at an appropriate position, and then the aluminum wiring 1 is formed.
3 is provided, and the PSG film 14 is further laminated so as to cover the entire surface.

【0027】以上の工程により、本発明の一実施例のフ
ラッシュEEPROMが製造される。なお、上記した一
実施例にあってはいずれもフローティングゲート3aに
おける延在部3bは第一のドレイン拡散層8側に設ける
構成につき説明したが、何らこれに限るものではなく、
例えばトンネリング動作により書込み、消去を行うEE
PROMの場合には、ソース拡散層9側に延在部を形成
する。また前述した一実施例は、いずれもp型シリコン
基板を用いたnチャネルトランジスタについて示した
が、pチャネルトランジスタにも適用し得ることは勿論
である。
Through the above steps, the flash EEPROM of one embodiment of the present invention is manufactured. In each of the above-described embodiments, the structure in which the extending portion 3b of the floating gate 3a is provided on the first drain diffusion layer 8 side has been described, but the present invention is not limited to this.
For example, EE for writing and erasing by tunneling operation
In the case of PROM, the extension portion is formed on the source diffusion layer 9 side. In addition, although the above-described one embodiment has been described with respect to the n-channel transistor using the p-type silicon substrate, it is needless to say that it can be applied to the p-channel transistor.

【0028】さらに、3層構造のマスクとしてTa,C
r,及びガラスを用いているが、何らこれに限るもので
はなく、実施例のように、光を通す所・光を少し通す所
・光を通さない所ができる材料であればよい。また、一
実施例では2層レジストとしてCMR,EBR−9とい
う材料を使用しているが、これはある光量に対して、一
方のポジ型レジストは感光されて、他方のポジ型レジス
トは感光されないようなポジ型レジストの材料を選択す
ればよい。また、コントロールゲート5aとフローティ
ングゲート3aの厚さが同じであるが、何らこれに限る
ものではなく、レジストの膜厚によってコントロールゲ
ート5aとフローティングゲート3aの厚さを制御する
ことができる。
Further, Ta, C are used as a mask having a three-layer structure.
Although r and glass are used, the material is not limited thereto, and any material can be used, as in the embodiment, where light can pass, light can pass a little, and light cannot pass. Further, in one embodiment, materials such as CMR and EBR-9 are used as the two-layer resist, but one positive type resist is exposed and the other positive type resist is not exposed to a certain amount of light. The material of such a positive resist may be selected. Further, although the control gate 5a and the floating gate 3a have the same thickness, the thickness is not limited to this, and the thickness of the control gate 5a and the floating gate 3a can be controlled by the film thickness of the resist.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、3
層構造のマスクを用いて、2層レジストを露光しパター
ニングすることにより、2枚のマスクとその位置合わせ
は必要でなく、工程数を増やさないでコントロールゲー
トとフローティングゲートを設計通りずらすことが可能
である。この結果、ドレインの不純物分布は従来通りの
ままで、ソースの不純物分布の傾斜(横方向)を緩やか
に製造できるため、他の性能は変えないでバンド間トン
ネリング電流だけを抑えられる。
As described above, according to the present invention, 3
By exposing and patterning a two-layer resist using a layered mask, it is not necessary to align the two masks and the control gate and floating gate can be shifted as designed without increasing the number of steps. Is. As a result, the impurity distribution in the drain remains the same as before, and the slope (horizontal direction) of the impurity distribution in the source can be manufactured gently, so that only the band-to-band tunneling current can be suppressed without changing other performances.

【0030】したがって、信頼性や歩留りが向上する微
細なフラッシュEEPROMを安定して製造することが
でき、半導体集積回路の高性能化・高密度化に寄与する
ところが大きい。
Therefore, it is possible to stably manufacture a fine flash EEPROM having improved reliability and yield, which greatly contributes to high performance and high density of the semiconductor integrated circuit.

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

【図1(a),(b)】本発明におけるフラッシュEE
PROMの平面図と断面図である。
1 (a) and 1 (b): Flash EE in the present invention
It is the top view and sectional drawing of PROM.

【図2(a)〜(e)】本発明の一実施例を説明する工
程断面図である。
2A to 2E are process cross-sectional views for explaining an embodiment of the present invention.

【図3(a),(b)】三層構造のマスクの断面図と、
レジストの感光特性を示したグラフである。
3A and 3B are cross-sectional views of a mask having a three-layer structure,
It is a graph which showed the photosensitivity characteristic of a resist.

【図4(a)〜(e)】従来例のフラッシュEEPRO
Mの工程断面図である。
4 (a) to 4 (e): Conventional flash EEPRO
It is a process sectional view of M.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ゲート酸化膜となるSiO2 膜 3 フローティングゲートとなる多結晶シリコン層 3a フローティングゲート 3b フローティングゲートの延在部、 4 ゲート酸化膜となるSiO2 膜 5 コントロールゲートとなる多結晶シリコン層 5a コントロールゲート 6 第一のポジ型レジスト 7 第二のポジ型レジスト 8 高濃度である第一のドレイン拡散層 9 高濃度であるソース拡散層 10 低濃度である第二のドレイン拡散層2 SiO 2 film serving as a gate oxide film 3 Polycrystalline silicon layer serving as a floating gate 3a Floating gate 3b Extension part of a floating gate 4 SiO 2 film serving as a gate oxide film 5 Polycrystalline silicon layer serving as a control gate 5a Control gate 6 First Positive Resist 7 Second Positive Resist 8 High Concentration First Drain Diffusion Layer 9 High Concentration Source Diffusion Layer 10 Low Concentration Second Drain Diffusion Layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フローティングゲートとコントロールゲー
トとからなる構造のメモリセルを備え、データの書き込
み時には該フローティングゲートに電子を注入し、デー
タの消去時には該フローティングゲートから電子を放出
する不揮発性メモリにおいて、 半導体基板(1)上に第一の絶縁膜(2)を形成する工
程と、 該第一の絶縁膜(2)上に第一の半導体層(3)を形成
する工程と、 該第一の半導体層(3)上に第二の絶縁膜(4)を形成
する工程と、 該第二の絶縁膜(4)上に第二の半導体層(5)を形成
する工程と、 該第二の半導体層(5)上に第一のポジ型レジスト
(6)を形成する工程と、 該第一のポジ型レジスト(6)上に第二のポジ型レジス
ト(7)を形成する工程と、 該第一のポジ型レジスト(6)および該第二のポジ型レ
ジスト(7)を露光してパターニングする工程と、 該第一のポジ型レジスト(6)および該第二のポジ型レ
ジスト(7)をマスクにして、前記第二の半導体層
(5)、前記第二の絶縁膜(4)および前記第一の半導
体層(3)を選択的に除去し、前記フローティングゲー
ト(3a)および前記コントロールゲート(5a)を形
成する工程と、 該コントロールゲート(5a)をマスクにして、前記半
導体基板(1)中に一導電型の不純物を導入する工程
と、 しかる後に、熱処理をする工程とを有することを特徴と
する半導体記憶装置の製造方法。
1. A non-volatile memory comprising a memory cell having a structure comprising a floating gate and a control gate, wherein electrons are injected into the floating gate when writing data, and electrons are emitted from the floating gate when erasing data. Forming a first insulating film (2) on the semiconductor substrate (1); forming a first semiconductor layer (3) on the first insulating film (2); Forming a second insulating film (4) on the semiconductor layer (3); forming a second semiconductor layer (5) on the second insulating film (4); Forming a first positive resist (6) on the semiconductor layer (5); forming a second positive resist (7) on the first positive resist (6); First positive resist (6) and second positive resist Exposing and patterning the positive resist (7); and using the first positive resist (6) and the second positive resist (7) as masks, the second semiconductor layer (5), Selectively removing the second insulating film (4) and the first semiconductor layer (3) to form the floating gate (3a) and the control gate (5a), and the control gate (5a) (2) is used as a mask, and a step of introducing an impurity of one conductivity type into the semiconductor substrate (1), and a step of performing heat treatment thereafter are included.
【請求項2】前記第一のポジ型レジスト(6)および前
記第二のポジ型レジスト(7)を露光するためのマスク
は、少なくとも三層であることを特徴とする請求項1記
載の半導体記憶装置の製造方法。
2. The semiconductor according to claim 1, wherein a mask for exposing the first positive resist (6) and the second positive resist (7) has at least three layers. Storage device manufacturing method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1083778A1 (en) * 1999-09-07 2001-03-14 Endress + Hauser GmbH + Co. Process for mounting components on a printed circuit board
KR100301244B1 (en) * 1999-06-30 2001-11-01 박종섭 Method of forming a flash memory device
US6713347B2 (en) 1998-11-26 2004-03-30 Stmicroelectronics S.R.L. Process for integrating in a same chip a non-volatile memory and a high-performance logic circuitry

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