JPH05347418A - 半導体記憶装置及びその製造方法、消去方法 - Google Patents
半導体記憶装置及びその製造方法、消去方法Info
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- JPH05347418A JPH05347418A JP4180327A JP18032792A JPH05347418A JP H05347418 A JPH05347418 A JP H05347418A JP 4180327 A JP4180327 A JP 4180327A JP 18032792 A JP18032792 A JP 18032792A JP H05347418 A JPH05347418 A JP H05347418A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部を十分に丸めな
くても、消去ばらつきを抑制して消去特性を向上させる
事ができる二層ゲ−ト型不揮発性半導体記憶装置を提供
する。 【構成】 ソ−ス/ドレイン領域7、8の端部は、浮遊
ゲ−ト3の下に延在している。この浮遊ゲ−ト3のソ−
ス側下端部に接する第1のゲ−ト絶縁膜2の部分の下
は、N−領域10になっているので、直接ソ−ス領域7
と接していない。したがって、消去ばらつきを十分抑制
することができる。
くても、消去ばらつきを抑制して消去特性を向上させる
事ができる二層ゲ−ト型不揮発性半導体記憶装置を提供
する。 【構成】 ソ−ス/ドレイン領域7、8の端部は、浮遊
ゲ−ト3の下に延在している。この浮遊ゲ−ト3のソ−
ス側下端部に接する第1のゲ−ト絶縁膜2の部分の下
は、N−領域10になっているので、直接ソ−ス領域7
と接していない。したがって、消去ばらつきを十分抑制
することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、浮遊ゲート及び制御ゲ
ートからなる2層ゲート構造を有する不揮発性半導体記
憶装置の構造及びその製造方法、消去方法に関するもの
である。
ートからなる2層ゲート構造を有する不揮発性半導体記
憶装置の構造及びその製造方法、消去方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】浮遊ゲート及び制御ゲートからなる2層
ゲート構造のMOSトランジスタをメモリセルとして備
えた電気的消去型不揮発性半導体記憶装置、例えば、フ
ラッシュ型EEPROM(Electrically Erasable and P
rogrammable ROM)では、メモリセルの浮遊ゲートに選択
的に電荷、例えば電子を注入することによってデータの
プログラム(書込み)が行われ、メモリセルの浮遊ゲー
トから選択的に電荷、例えば電子を引き抜くことによっ
てデータの消去が行われる。
ゲート構造のMOSトランジスタをメモリセルとして備
えた電気的消去型不揮発性半導体記憶装置、例えば、フ
ラッシュ型EEPROM(Electrically Erasable and P
rogrammable ROM)では、メモリセルの浮遊ゲートに選択
的に電荷、例えば電子を注入することによってデータの
プログラム(書込み)が行われ、メモリセルの浮遊ゲー
トから選択的に電荷、例えば電子を引き抜くことによっ
てデータの消去が行われる。
【0003】このような2層ゲート構造のMOSトラン
ジスタからなるメモリセルにおけるデータの書き込み
は、制御ゲートとドレイン領域とに高電圧を加え、ソー
ス領域とドレイン領域との間のチャネル領域のドレイン
領域近傍で電子、正孔対を発生させ、このうちの電子を
浮遊ゲートに注入することにより行われる。データの読
み出しは、制御ゲートとドレイン領域とに読みだし電圧
を加えることによって行われる。このデータの読みだし
時には、予め浮遊ゲートに電子が注入されているメモリ
セルの場合には、閾値電圧が上昇しており、制御ゲート
に読みだし電圧を加えても、そのメモリセルはオンしな
い。他方、浮遊ゲートに電子が注入されていないメモリ
セルの場合には閾値電圧が元の低い状態になっており、
制御ゲートに読みだし電圧を加えるとそのメモリセルは
オンする。したがって、データ読みだし時には、メモリ
セルに電流が流れるか否かで記憶データが判定される。
さらに、データの消去は、ソース領域に高電圧を加える
ことによって、浮遊ゲートからソース領域にF−N(Fo
wler-Nordheim)トンネル電流(以下、F−N電流とい
う)が生じ、浮遊ゲートに蓄えられていた電子がソース
に放出されることにより行われる。
ジスタからなるメモリセルにおけるデータの書き込み
は、制御ゲートとドレイン領域とに高電圧を加え、ソー
ス領域とドレイン領域との間のチャネル領域のドレイン
領域近傍で電子、正孔対を発生させ、このうちの電子を
浮遊ゲートに注入することにより行われる。データの読
み出しは、制御ゲートとドレイン領域とに読みだし電圧
を加えることによって行われる。このデータの読みだし
時には、予め浮遊ゲートに電子が注入されているメモリ
セルの場合には、閾値電圧が上昇しており、制御ゲート
に読みだし電圧を加えても、そのメモリセルはオンしな
い。他方、浮遊ゲートに電子が注入されていないメモリ
セルの場合には閾値電圧が元の低い状態になっており、
制御ゲートに読みだし電圧を加えるとそのメモリセルは
オンする。したがって、データ読みだし時には、メモリ
セルに電流が流れるか否かで記憶データが判定される。
さらに、データの消去は、ソース領域に高電圧を加える
ことによって、浮遊ゲートからソース領域にF−N(Fo
wler-Nordheim)トンネル電流(以下、F−N電流とい
う)が生じ、浮遊ゲートに蓄えられていた電子がソース
に放出されることにより行われる。
【0004】図13は、従来のフラッシュ型EEPRO
Mのメモリセルの断面図である。P型シリコン半導体基
板1の表面領域には、N+不純物拡散領域が形成され、
これをソ−ス領域7およびドレイン領域8とする。これ
らソ−ス/ドレイン領域7、8の外側を囲むようにN−
低濃度不純物拡散領域71、81が形成されており、こ
の半導体基板1に形成されるMOSトランジスタの耐圧
を高めている。半導体基板1のソ−ス/ドレイン領域
7、8間の領域の上にシリコン酸化膜からなる厚さが1
00オングストロ−ム程度の第1のゲ−ト絶縁膜2が熱
酸化などにより形成され、その上に浮遊ゲ−ト3が1層
目のポリシリコンにより形成される。この浮遊ゲ−ト3
の上に、例えば、シリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シ
リコン酸化膜の積層体からなる第2のゲ−ト絶縁膜4が
形成され、その上に制御ゲ−ト5が形成されている。制
御ゲ−ト5は、2層目のポリシリコンからなるが、ポリ
シリコン膜の上に高融点金属やそのシリサイド膜を堆積
させてゲ−トの抵抗を下げることも行われている。ソ−
ス/ドレイン領域7、8は、部分的にゲ−トの下にまで
延在しているので、ゲ−トの両端はそれぞれ両領域上に
配置されている。
Mのメモリセルの断面図である。P型シリコン半導体基
板1の表面領域には、N+不純物拡散領域が形成され、
これをソ−ス領域7およびドレイン領域8とする。これ
らソ−ス/ドレイン領域7、8の外側を囲むようにN−
低濃度不純物拡散領域71、81が形成されており、こ
の半導体基板1に形成されるMOSトランジスタの耐圧
を高めている。半導体基板1のソ−ス/ドレイン領域
7、8間の領域の上にシリコン酸化膜からなる厚さが1
00オングストロ−ム程度の第1のゲ−ト絶縁膜2が熱
酸化などにより形成され、その上に浮遊ゲ−ト3が1層
目のポリシリコンにより形成される。この浮遊ゲ−ト3
の上に、例えば、シリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シ
リコン酸化膜の積層体からなる第2のゲ−ト絶縁膜4が
形成され、その上に制御ゲ−ト5が形成されている。制
御ゲ−ト5は、2層目のポリシリコンからなるが、ポリ
シリコン膜の上に高融点金属やそのシリサイド膜を堆積
させてゲ−トの抵抗を下げることも行われている。ソ−
ス/ドレイン領域7、8は、部分的にゲ−トの下にまで
延在しているので、ゲ−トの両端はそれぞれ両領域上に
配置されている。
【0005】ところで、このメモリセルのデータ消去
は、ソース領域に高電圧を加えることによって行われる
ことは前述の通りである。この消去時に、浮遊ゲートの
ソース側下端部(図中、Aで示した部分)で電界集中が
生じ、そこにF−N電流が流れると、その時の電流量
は、各セルトランジスタのゲート下端部(Aの部分)形
状に大きく依存する。通常は、かなり凹凸があり、とく
に角がとがり易いので、このセルトランジスタの消去特
性は大きくばらついてしまう。そこで、図14に示すよ
うなゲート下端部での電界集中を回避するためにゲート
下端部にバーズピーク(図14のBで示した部分)を入
れ、角を丸めたEEPROMのメモリセルも知られてい
る。このメモリセルのソースN+拡散領域表面の不純物
濃度プロファイルを図15に示す。浮遊ゲート3のソー
ス7側端部延長線上を原点として、ソ−ス/ドレイン領
域間のチャネル方向に+xをとっている。一般に、ソー
ス領域7は、ゲート5をマスクにして不純物をイオン注
入法などにより半導体基板1中へ導入し、これを熱拡散
させることにより形成している。
は、ソース領域に高電圧を加えることによって行われる
ことは前述の通りである。この消去時に、浮遊ゲートの
ソース側下端部(図中、Aで示した部分)で電界集中が
生じ、そこにF−N電流が流れると、その時の電流量
は、各セルトランジスタのゲート下端部(Aの部分)形
状に大きく依存する。通常は、かなり凹凸があり、とく
に角がとがり易いので、このセルトランジスタの消去特
性は大きくばらついてしまう。そこで、図14に示すよ
うなゲート下端部での電界集中を回避するためにゲート
下端部にバーズピーク(図14のBで示した部分)を入
れ、角を丸めたEEPROMのメモリセルも知られてい
る。このメモリセルのソースN+拡散領域表面の不純物
濃度プロファイルを図15に示す。浮遊ゲート3のソー
ス7側端部延長線上を原点として、ソ−ス/ドレイン領
域間のチャネル方向に+xをとっている。一般に、ソー
ス領域7は、ゲート5をマスクにして不純物をイオン注
入法などにより半導体基板1中へ導入し、これを熱拡散
させることにより形成している。
【0006】従って、不純物導入時マスキングされてい
るゲート下部では横から拡散されてくる不純物しかない
ため、図15に示すように浮遊ゲ−ト3の奥へ入る程、
不純物濃度は単調に下がる傾向を持っている。すなわ
ち、ソ−ス/ドレイン領域7、8は、その端部が浮遊ゲ
−ト3の下にまで延在しているので、浮遊ゲ−ト3直下
の部分と浮遊ゲ−ト3から離れた部分に分けられる。浮
遊ゲ−ト直下の部分は、図15の不純物濃度分布図の原
点から+xのチャネル方向の領域に相当し、浮遊ゲ−ト
から離れた部分は、前記原点から−x方向の領域に相当
する。この図は、ソ−ス領域の表面不純物濃度の分布を
示し、浮遊ゲ−ト直下の部分は、先に説明した通りであ
り、浮遊ゲ−トから離れた部分の表面不純物濃度は、ほ
とんどの部分が前記浮遊ゲ−ト直下の部分の原点の濃度
と同じである。一般に、消去時に浮遊ゲ−トからソ−ス
領域に電子が引抜かれる場合には、ソ−ス領域の高濃度
領域へ引抜かれる。したがって、図13や図14に示す
従来のメモリセルでは、浮遊ゲ−ト直下の部分の中でも
図15の原点、すなわち、浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部
の直下にソ−ス領域の高濃度領域があるので、図13の
メモリセルでは、図のAの部分に電子の通り道が形成さ
れる。
るゲート下部では横から拡散されてくる不純物しかない
ため、図15に示すように浮遊ゲ−ト3の奥へ入る程、
不純物濃度は単調に下がる傾向を持っている。すなわ
ち、ソ−ス/ドレイン領域7、8は、その端部が浮遊ゲ
−ト3の下にまで延在しているので、浮遊ゲ−ト3直下
の部分と浮遊ゲ−ト3から離れた部分に分けられる。浮
遊ゲ−ト直下の部分は、図15の不純物濃度分布図の原
点から+xのチャネル方向の領域に相当し、浮遊ゲ−ト
から離れた部分は、前記原点から−x方向の領域に相当
する。この図は、ソ−ス領域の表面不純物濃度の分布を
示し、浮遊ゲ−ト直下の部分は、先に説明した通りであ
り、浮遊ゲ−トから離れた部分の表面不純物濃度は、ほ
とんどの部分が前記浮遊ゲ−ト直下の部分の原点の濃度
と同じである。一般に、消去時に浮遊ゲ−トからソ−ス
領域に電子が引抜かれる場合には、ソ−ス領域の高濃度
領域へ引抜かれる。したがって、図13や図14に示す
従来のメモリセルでは、浮遊ゲ−ト直下の部分の中でも
図15の原点、すなわち、浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部
の直下にソ−ス領域の高濃度領域があるので、図13の
メモリセルでは、図のAの部分に電子の通り道が形成さ
れる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図14のメモリセルに
おいて、消去動作を行うと、F−N電流は、矢印で示し
たようにバーズビークの入っていない領域を経由して流
れる。その結果、形状にばらつきのあるゲート端で電界
集中するという第一の場合のような問題を回避できる。
しかしながら半導体装置の微細化が進むにつれてゲート
長が短くなり、その結果、バーズビーク幅を確保して端
部を十分に丸めることが困難になって来ている。また、
この角を丸めることは、通常後酸化などの酸化工程によ
り行われているが、この微細化に伴ない、熱工程の短時
間化、低温化が要求されるようになると、ゲート端を十
分に丸めることは困難となる。本発明は、この様な事情
によってなされたもので、浮遊ゲートのソース側下端部
を充分に丸めなくても消去ばらつきを抑制して消去特性
を向上させる二層ゲート型不揮発性半導体記憶装置を提
供することを目的としている。
おいて、消去動作を行うと、F−N電流は、矢印で示し
たようにバーズビークの入っていない領域を経由して流
れる。その結果、形状にばらつきのあるゲート端で電界
集中するという第一の場合のような問題を回避できる。
しかしながら半導体装置の微細化が進むにつれてゲート
長が短くなり、その結果、バーズビーク幅を確保して端
部を十分に丸めることが困難になって来ている。また、
この角を丸めることは、通常後酸化などの酸化工程によ
り行われているが、この微細化に伴ない、熱工程の短時
間化、低温化が要求されるようになると、ゲート端を十
分に丸めることは困難となる。本発明は、この様な事情
によってなされたもので、浮遊ゲートのソース側下端部
を充分に丸めなくても消去ばらつきを抑制して消去特性
を向上させる二層ゲート型不揮発性半導体記憶装置を提
供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、ソ−ス
/ドレイン領域の端部が浮遊ゲ−トの下に延在している
二層ゲ−ト型不揮発性半導体記憶装置において、浮遊ゲ
−トのソ−ス側下端部に接する第1のゲ−ト絶縁膜の部
分は直接ソ−ス領域と接していないか、又は、このソ−
ス領域の低濃度不純物領域と接触していることを特徴と
している。すなわち、本発明の半導体記憶装置は、半導
体基板と、前記半導体基板に表面が露出するように形成
され、かつ、不純物濃度の低い領域及びこの不純物濃度
の低い領域を囲んで形成された不純物濃度の高い領域を
有するソ−ス領域と、前記半導体基板に表面が露出する
ように形成されたドレイン領域と、前記半導体基板の前
記ソ−ス/ドレイン領域の一部とこの領域間のチャネル
領域上に形成された第1のゲ−ト絶縁膜と、前記第1の
ゲ−ト絶縁膜上に形成された浮遊ゲートと、前記浮遊ゲ
ート上に形成された第2のゲ−ト絶縁膜と、前記第2の
ゲ−ト絶縁膜上に形成された制御ゲートを備え、前記ソ
−ス領域の不純物濃度の低い領域は、前記ソ−ス領域の
表面に露出していて前記浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部の
下に形成されており、前記ソ−ス領域の不純物濃度の高
い領域は、前記浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部より内側の
前記チャネル領域寄りに形成されていることを第1の特
徴としている。
/ドレイン領域の端部が浮遊ゲ−トの下に延在している
二層ゲ−ト型不揮発性半導体記憶装置において、浮遊ゲ
−トのソ−ス側下端部に接する第1のゲ−ト絶縁膜の部
分は直接ソ−ス領域と接していないか、又は、このソ−
ス領域の低濃度不純物領域と接触していることを特徴と
している。すなわち、本発明の半導体記憶装置は、半導
体基板と、前記半導体基板に表面が露出するように形成
され、かつ、不純物濃度の低い領域及びこの不純物濃度
の低い領域を囲んで形成された不純物濃度の高い領域を
有するソ−ス領域と、前記半導体基板に表面が露出する
ように形成されたドレイン領域と、前記半導体基板の前
記ソ−ス/ドレイン領域の一部とこの領域間のチャネル
領域上に形成された第1のゲ−ト絶縁膜と、前記第1の
ゲ−ト絶縁膜上に形成された浮遊ゲートと、前記浮遊ゲ
ート上に形成された第2のゲ−ト絶縁膜と、前記第2の
ゲ−ト絶縁膜上に形成された制御ゲートを備え、前記ソ
−ス領域の不純物濃度の低い領域は、前記ソ−ス領域の
表面に露出していて前記浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部の
下に形成されており、前記ソ−ス領域の不純物濃度の高
い領域は、前記浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部より内側の
前記チャネル領域寄りに形成されていることを第1の特
徴としている。
【0009】前記ドレイン領域は、不純物濃度の低い領
域及びこの不純物濃度の低い領域を囲むように形成され
た不純物濃度の高い領域を備え、前記ドレイン領域の前
記不純物濃度の低い領域は、前記ドレイン領域の表面に
露出していて、一部は前記浮遊ゲ−トのドレイン側下端
部の下に形成されており、前記不純物濃度の高い領域
は、前記浮遊ゲ−トのドレイン側下端部より内側の前記
チャネル領域寄りに形成することもできる。前記ソ−ス
領域及び前記ドレイン領域には、それぞれの領域を囲ん
で形成され、それぞれの領域より不純物濃度の低い低濃
度不純物拡散領域を形成することもできる。
域及びこの不純物濃度の低い領域を囲むように形成され
た不純物濃度の高い領域を備え、前記ドレイン領域の前
記不純物濃度の低い領域は、前記ドレイン領域の表面に
露出していて、一部は前記浮遊ゲ−トのドレイン側下端
部の下に形成されており、前記不純物濃度の高い領域
は、前記浮遊ゲ−トのドレイン側下端部より内側の前記
チャネル領域寄りに形成することもできる。前記ソ−ス
領域及び前記ドレイン領域には、それぞれの領域を囲ん
で形成され、それぞれの領域より不純物濃度の低い低濃
度不純物拡散領域を形成することもできる。
【0010】また、半導体基板と、前記半導体基板に表
面が露出するように形成されているソ−ス領域と、前記
半導体基板に表面が露出するように形成され、前記ソ−
ス領域に囲まれている絶縁層と、前記半導体基板に表面
が露出するように形成されているドレイン領域と、前記
半導体基板の前記ソ−ス/ドレイン領域の一部とこの領
域間のチャネル領域上に形成された第1のゲ−ト絶縁膜
と、前記第1のゲ−ト絶縁膜の上に形成された浮遊ゲー
トと、前記浮遊ゲートの上に形成された第2のゲ−ト絶
縁膜と、前記第2のゲ−ト絶縁膜の上に形成された制御
ゲートを備え、前記絶縁層は、前記浮遊ゲ−トの少なく
ともソ−ス側下端部の下に形成されており、前記ソ−ス
領域の、前記浮遊ゲ−トの下に形成されている部分は、
前記浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部より内側の前記チャネ
ル領域寄りにあることを第2の特徴としている。
面が露出するように形成されているソ−ス領域と、前記
半導体基板に表面が露出するように形成され、前記ソ−
ス領域に囲まれている絶縁層と、前記半導体基板に表面
が露出するように形成されているドレイン領域と、前記
半導体基板の前記ソ−ス/ドレイン領域の一部とこの領
域間のチャネル領域上に形成された第1のゲ−ト絶縁膜
と、前記第1のゲ−ト絶縁膜の上に形成された浮遊ゲー
トと、前記浮遊ゲートの上に形成された第2のゲ−ト絶
縁膜と、前記第2のゲ−ト絶縁膜の上に形成された制御
ゲートを備え、前記絶縁層は、前記浮遊ゲ−トの少なく
ともソ−ス側下端部の下に形成されており、前記ソ−ス
領域の、前記浮遊ゲ−トの下に形成されている部分は、
前記浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部より内側の前記チャネ
ル領域寄りにあることを第2の特徴としている。
【0011】さらに、半導体基板と、前記半導体基板に
表面が露出するように形成されているソ−ス領域と、前
記ソ−ス領域に形成され、内表面が絶縁膜で被覆されて
いる溝と、前記半導体基板に表面が露出するように形成
されているドレイン領域と、前記半導体基板の前記ソ−
ス/ドレイン領域の一部とこの領域間のチャネル領域上
に形成された第1のゲ−ト絶縁膜と、前記第1のゲ−ト
絶縁膜の上に形成された浮遊ゲートと、前記浮遊ゲート
の上に形成された第2のゲ−ト絶縁膜と、前記第2のゲ
−ト絶縁膜の上に形成された制御ゲートとを備え、前記
溝は、前記浮遊ゲ−トの少なくともソ−ス側下端部の下
に形成されており前記ソ−ス領域の、前記浮遊ゲ−トの
下に形成されている部分は、前記浮遊ゲ−トのソ−ス側
下端部より内側の前記チャネル領域寄りに形成されてい
ることを第3の特徴としている。前記ソ−ス領域及び前
記ドレイン領域を囲むようにそれぞれこれら両領域と同
じ導電型の低濃度不純物拡散領域を形成することも可能
である。
表面が露出するように形成されているソ−ス領域と、前
記ソ−ス領域に形成され、内表面が絶縁膜で被覆されて
いる溝と、前記半導体基板に表面が露出するように形成
されているドレイン領域と、前記半導体基板の前記ソ−
ス/ドレイン領域の一部とこの領域間のチャネル領域上
に形成された第1のゲ−ト絶縁膜と、前記第1のゲ−ト
絶縁膜の上に形成された浮遊ゲートと、前記浮遊ゲート
の上に形成された第2のゲ−ト絶縁膜と、前記第2のゲ
−ト絶縁膜の上に形成された制御ゲートとを備え、前記
溝は、前記浮遊ゲ−トの少なくともソ−ス側下端部の下
に形成されており前記ソ−ス領域の、前記浮遊ゲ−トの
下に形成されている部分は、前記浮遊ゲ−トのソ−ス側
下端部より内側の前記チャネル領域寄りに形成されてい
ることを第3の特徴としている。前記ソ−ス領域及び前
記ドレイン領域を囲むようにそれぞれこれら両領域と同
じ導電型の低濃度不純物拡散領域を形成することも可能
である。
【0012】本発明の半導体記憶装置の製造方法は、第
1導電型半導体基板にその表面が露出している第2導電
型のソ−ス領域を形成する工程と、前記半導体基板にそ
の表面が露出している第2導電型のドレイン領域を形成
する工程と、前記半導体基板の前記ソ−ス/ドレイン領
域の一部とこの領域間のチャネル領域上に第1のゲ−ト
絶縁膜を形成する工程と、前記第1のゲ−ト絶縁膜上に
浮遊ゲートを形成する工程と、前記浮遊ゲート上に第2
のゲ−ト絶縁膜を形成する工程と、前記第2のゲ−ト絶
縁膜上に制御ゲートを形成する工程と、第1導電型不純
物を導入して、前記ソ−ス領域の所定の領域に第2導電
型の低濃度不純物拡散領域を形成し、この低濃度不純物
拡散領域は、前記浮遊ゲ−トの少なくともソ−ス側下端
部の下に配置する工程とを備えていることを第1の特徴
としている。
1導電型半導体基板にその表面が露出している第2導電
型のソ−ス領域を形成する工程と、前記半導体基板にそ
の表面が露出している第2導電型のドレイン領域を形成
する工程と、前記半導体基板の前記ソ−ス/ドレイン領
域の一部とこの領域間のチャネル領域上に第1のゲ−ト
絶縁膜を形成する工程と、前記第1のゲ−ト絶縁膜上に
浮遊ゲートを形成する工程と、前記浮遊ゲート上に第2
のゲ−ト絶縁膜を形成する工程と、前記第2のゲ−ト絶
縁膜上に制御ゲートを形成する工程と、第1導電型不純
物を導入して、前記ソ−ス領域の所定の領域に第2導電
型の低濃度不純物拡散領域を形成し、この低濃度不純物
拡散領域は、前記浮遊ゲ−トの少なくともソ−ス側下端
部の下に配置する工程とを備えていることを第1の特徴
としている。
【0013】また、半導体基板に表面が露出しているソ
−ス領域を形成する工程と、前記半導体基板に表面が露
出しているドレイン領域を形成する工程と、前記半導体
基板の前記ソ−ス/ドレイン領域の一部とこの領域間の
チャネル領域上に第1のゲ−ト絶縁膜を形成する工程
と、前記第1のゲ−ト絶縁膜上に浮遊ゲートを形成する
工程と、前記浮遊ゲート上に第2のゲ−ト絶縁膜を形成
する工程と、前記第2のゲ−ト絶縁膜上に制御ゲートを
形成する工程と、酸素原子を導入して、前記ソ−ス領域
の所定の領域にシリコン酸化物の絶縁層を形成し、この
シリコン酸化物の絶縁層は、前記浮遊ゲ−トの少なくと
もソ−ス側下端部の下に配置する工程とを備えているこ
とを第2の特徴としている。さらに、本発明の半導体記
憶装置の消去方法は、浮遊ゲ−トとソ−ス領域との間に
電位差を与えることによって浮遊ゲ−ト内の電子をソ−
ス領域に引抜き、半導体記憶装置を消去する場合におい
て、前記浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部の下のソ−ス領域
の部分には空乏層を形成することを特徴としている。
−ス領域を形成する工程と、前記半導体基板に表面が露
出しているドレイン領域を形成する工程と、前記半導体
基板の前記ソ−ス/ドレイン領域の一部とこの領域間の
チャネル領域上に第1のゲ−ト絶縁膜を形成する工程
と、前記第1のゲ−ト絶縁膜上に浮遊ゲートを形成する
工程と、前記浮遊ゲート上に第2のゲ−ト絶縁膜を形成
する工程と、前記第2のゲ−ト絶縁膜上に制御ゲートを
形成する工程と、酸素原子を導入して、前記ソ−ス領域
の所定の領域にシリコン酸化物の絶縁層を形成し、この
シリコン酸化物の絶縁層は、前記浮遊ゲ−トの少なくと
もソ−ス側下端部の下に配置する工程とを備えているこ
とを第2の特徴としている。さらに、本発明の半導体記
憶装置の消去方法は、浮遊ゲ−トとソ−ス領域との間に
電位差を与えることによって浮遊ゲ−ト内の電子をソ−
ス領域に引抜き、半導体記憶装置を消去する場合におい
て、前記浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部の下のソ−ス領域
の部分には空乏層を形成することを特徴としている。
【0014】
【作用】電気的消去を行う二層ゲ−ト型不揮発性半導体
記憶装置において、浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部に接す
る第1のゲ−ト絶縁膜の部分を、直接ソ−ス領域と接触
させないか、もしくは、このソ−ス領域の低濃度不純物
領域と接触するようにしているので、浮遊ゲートのソー
ス側下端部直下よりもチャネルに寄った所にソース領域
の浮遊ゲ−ト直下の部分の表面不純物濃度ピーク領域を
形成する。それによって、消去動作時の酸化膜通過電流
(例えば、F−N電流)をゲート端よりチャネル寄りの
表面不純物濃度ピーク領域で流す事になるので、ゲート
端の尖り形状に依存することなく消去特性のばらつきを
抑制することができる。
記憶装置において、浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部に接す
る第1のゲ−ト絶縁膜の部分を、直接ソ−ス領域と接触
させないか、もしくは、このソ−ス領域の低濃度不純物
領域と接触するようにしているので、浮遊ゲートのソー
ス側下端部直下よりもチャネルに寄った所にソース領域
の浮遊ゲ−ト直下の部分の表面不純物濃度ピーク領域を
形成する。それによって、消去動作時の酸化膜通過電流
(例えば、F−N電流)をゲート端よりチャネル寄りの
表面不純物濃度ピーク領域で流す事になるので、ゲート
端の尖り形状に依存することなく消去特性のばらつきを
抑制することができる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。本発明の第1の実施例を図1〜図4を参照して
説明する。図1は、例えば、16Mビットのフラッシュ
型EEPROMのような二層ゲ−ト型不揮発性メモリの
断面図、図2〜図3は、その製造工程断面図、図4は、
この不揮発性メモリの浮遊ゲ−ト下にあるソ−ス領域の
表面不純物濃度分布図である。P型シリコン半導体基板
1の表面領域には、N+不純物拡散領域(以下、N+領
域という)が形成され、これをソ−ス領域7およびドレ
イン領域8とする。これらソ−ス/ドレイン領域7、8
の外側を囲むようにN−低濃度不純物拡散領域(以下、
N−領域という)71、81が形成されており、この半
導体基板1に形成されるMOSトランジスタの耐圧を高
めている。半導体基板1のソ−ス/ドレイン領域7、8
間の領域の上にシリコン酸化膜からなる厚さが100A
程度の第1のゲ−ト絶縁膜2が熱酸化などにより形成さ
れ、その上に浮遊ゲ−ト3が1層目のポリシリコンによ
り形成される。この浮遊ゲ−トのゲ−ト長は、0.6〜
0.8μmである。
明する。本発明の第1の実施例を図1〜図4を参照して
説明する。図1は、例えば、16Mビットのフラッシュ
型EEPROMのような二層ゲ−ト型不揮発性メモリの
断面図、図2〜図3は、その製造工程断面図、図4は、
この不揮発性メモリの浮遊ゲ−ト下にあるソ−ス領域の
表面不純物濃度分布図である。P型シリコン半導体基板
1の表面領域には、N+不純物拡散領域(以下、N+領
域という)が形成され、これをソ−ス領域7およびドレ
イン領域8とする。これらソ−ス/ドレイン領域7、8
の外側を囲むようにN−低濃度不純物拡散領域(以下、
N−領域という)71、81が形成されており、この半
導体基板1に形成されるMOSトランジスタの耐圧を高
めている。半導体基板1のソ−ス/ドレイン領域7、8
間の領域の上にシリコン酸化膜からなる厚さが100A
程度の第1のゲ−ト絶縁膜2が熱酸化などにより形成さ
れ、その上に浮遊ゲ−ト3が1層目のポリシリコンによ
り形成される。この浮遊ゲ−トのゲ−ト長は、0.6〜
0.8μmである。
【0016】この浮遊ゲ−ト3の上に、例えば、シリコ
ン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層体か
らなる第2のゲ−ト絶縁膜4が形成され、その上に制御
ゲ−ト5が形成されている。制御ゲ−ト5は、2層目の
ポリシリコンからなるが、ここでは、ポリシリコン膜の
上にシリサイド膜を堆積させてゲ−トの抵抗を下げてい
る。ソ−ス/ドレイン領域7、8は、部分的にゲ−トの
下にまで延在しているので、ゲ−トの両端は、それぞれ
両領域上に配置されている。このソ−ス領域7の表面領
域の一部にソ−ス領域より不純物濃度の低いN型低濃度
不純物拡散領域(N−領域)10を設け、この領域の上
に浮遊ゲ−ト3のソ−ス側下端部が配置されるようにす
る。したがって、ソ−ス領域7の浮遊ゲ−ト3の下にあ
る基板の表面に露出している部分は、前記ソ−ス側下端
部の直下には配置されず、ソ−ス/ドレイン領域間のチ
ャネル領域によっている。制御ゲ−ト5及び浮遊ゲ−ト
3は、シリコン酸化膜などの絶縁膜6で被覆されてい
る。制御ゲ−ト5、ソ−ス領域7、ドレイン領域8に
は、それぞれゲ−ト電極G、ソ−ス電極S、ドレイン電
極Dが形成されている。図示はしないが、ゲ−ト電極G
及びドレイン電極は、それぞれメモリのワ−ド線及びビ
ット線に接続している。
ン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層体か
らなる第2のゲ−ト絶縁膜4が形成され、その上に制御
ゲ−ト5が形成されている。制御ゲ−ト5は、2層目の
ポリシリコンからなるが、ここでは、ポリシリコン膜の
上にシリサイド膜を堆積させてゲ−トの抵抗を下げてい
る。ソ−ス/ドレイン領域7、8は、部分的にゲ−トの
下にまで延在しているので、ゲ−トの両端は、それぞれ
両領域上に配置されている。このソ−ス領域7の表面領
域の一部にソ−ス領域より不純物濃度の低いN型低濃度
不純物拡散領域(N−領域)10を設け、この領域の上
に浮遊ゲ−ト3のソ−ス側下端部が配置されるようにす
る。したがって、ソ−ス領域7の浮遊ゲ−ト3の下にあ
る基板の表面に露出している部分は、前記ソ−ス側下端
部の直下には配置されず、ソ−ス/ドレイン領域間のチ
ャネル領域によっている。制御ゲ−ト5及び浮遊ゲ−ト
3は、シリコン酸化膜などの絶縁膜6で被覆されてい
る。制御ゲ−ト5、ソ−ス領域7、ドレイン領域8に
は、それぞれゲ−ト電極G、ソ−ス電極S、ドレイン電
極Dが形成されている。図示はしないが、ゲ−ト電極G
及びドレイン電極は、それぞれメモリのワ−ド線及びビ
ット線に接続している。
【0017】このような構成のセルにおいて、ソース領
域、とくに、浮遊ゲ−ト3の直下の部分の不純物濃度プ
ロファイルは、図4に示すように表わされる。浮遊ゲー
ト3のソース側下端部延長線上を原点(0)として、チ
ャネル側に+xをとる(したがって、チャネルと反対側
の浮遊ゲ−ト3とは離れた方向は、−xになる)。図か
ら明らかなように、ソース側下端部直下(x=0付近)
よりもチャネルに寄った所にソース領域表面の不純物濃
度ピーク領域が形成されている。この不純物濃度のピ−
ク値は、1×1020〜3×1021cm-3程度にするのが
適当であるが、勿論、本発明においては、この範囲に限
定する必要はない。この領域は、他の領域に比べて不純
物濃度が高いので、N+領域と称している。ソ−ス領域
3の浮遊ゲ−トとは離れた−x方向の部分は、N−領域
10であり、x=0位置の低い表面不純物濃度をほぼ一
様に維持していく。このN−領域10の不純物濃度は、
1×1018cm-3程度よりは高く、前記不純物濃度のピ
−ク値より低ければよい。N−領域10と反対側のN−
領域71の不純物濃度も前記不純物濃度のピ−ク値より
低ければよく、基板との境界付近では、基板の不純物濃
度(例えば、1016cm-3のオ−ダ−)とほぼ等しくな
る。
域、とくに、浮遊ゲ−ト3の直下の部分の不純物濃度プ
ロファイルは、図4に示すように表わされる。浮遊ゲー
ト3のソース側下端部延長線上を原点(0)として、チ
ャネル側に+xをとる(したがって、チャネルと反対側
の浮遊ゲ−ト3とは離れた方向は、−xになる)。図か
ら明らかなように、ソース側下端部直下(x=0付近)
よりもチャネルに寄った所にソース領域表面の不純物濃
度ピーク領域が形成されている。この不純物濃度のピ−
ク値は、1×1020〜3×1021cm-3程度にするのが
適当であるが、勿論、本発明においては、この範囲に限
定する必要はない。この領域は、他の領域に比べて不純
物濃度が高いので、N+領域と称している。ソ−ス領域
3の浮遊ゲ−トとは離れた−x方向の部分は、N−領域
10であり、x=0位置の低い表面不純物濃度をほぼ一
様に維持していく。このN−領域10の不純物濃度は、
1×1018cm-3程度よりは高く、前記不純物濃度のピ
−ク値より低ければよい。N−領域10と反対側のN−
領域71の不純物濃度も前記不純物濃度のピ−ク値より
低ければよく、基板との境界付近では、基板の不純物濃
度(例えば、1016cm-3のオ−ダ−)とほぼ等しくな
る。
【0018】ソース電極Sを、例えば、11V〜13V
程度の正バイアスに、またゲート電極Gをゼロまたは負
バイアスに印加して消去動作を行うと、浮遊ゲ−ト3と
ソ−ス電極S間の電位差によって第1のゲ−ト絶縁膜2
にかかる電界が強まるとF−N電流によって電子は、ソ
−ス側に引抜かれる。このとき、N−領域10であるソ
ース側下端部の直下では空乏層が伸びて高抵抗になり、
F−N電流は、ゲート端ではなく、表面不純物濃度が高
濃度であるN+ソ−ス領域7の部分を矢印のように流れ
る。従って、このメモリの消去特性は、浮遊ゲート端部
の形状に依存しないので、ばらつきを抑制することがで
きる。このN−領域10がゲ−ト端Aの直下よりゲ−ト
下のチャネル方向へ入込み過ぎるとチャネル長Lc が短
くなるので好ましくない。不純物を半導体基板にイオン
注入し、熱拡散を行ってソ−ス領域7を形成する際に、
熱拡散は、横方向にも行われるので、ゲ−トをマスクに
してイオン注入しても拡散領域は、ゲ−トの下の部分に
まで広がる。この横方向の拡散は、半導体基板に対する
深さ方向の拡散の6割に相当する。
程度の正バイアスに、またゲート電極Gをゼロまたは負
バイアスに印加して消去動作を行うと、浮遊ゲ−ト3と
ソ−ス電極S間の電位差によって第1のゲ−ト絶縁膜2
にかかる電界が強まるとF−N電流によって電子は、ソ
−ス側に引抜かれる。このとき、N−領域10であるソ
ース側下端部の直下では空乏層が伸びて高抵抗になり、
F−N電流は、ゲート端ではなく、表面不純物濃度が高
濃度であるN+ソ−ス領域7の部分を矢印のように流れ
る。従って、このメモリの消去特性は、浮遊ゲート端部
の形状に依存しないので、ばらつきを抑制することがで
きる。このN−領域10がゲ−ト端Aの直下よりゲ−ト
下のチャネル方向へ入込み過ぎるとチャネル長Lc が短
くなるので好ましくない。不純物を半導体基板にイオン
注入し、熱拡散を行ってソ−ス領域7を形成する際に、
熱拡散は、横方向にも行われるので、ゲ−トをマスクに
してイオン注入しても拡散領域は、ゲ−トの下の部分に
まで広がる。この横方向の拡散は、半導体基板に対する
深さ方向の拡散の6割に相当する。
【0019】したがって、拡散領域用不純物を半導体基
板に垂直に、ゲ−ト端をマスクにして、イオン注入した
場合は、N−領域71を含んだソ−ス領域7の浮遊ゲ−
ト3の下にある部分の長さxs は、同じくソ−ス領域の
半導体基板1の表面から底部までの深さxj の0.6倍
に相当する。しかし、例えば、斜めにイオン注入する
と、xs はもっと大きくなる。このN−領域71を含む
ソ−ス領域7の深さxjは、0.2〜0.3μm程度に
しているが、ソ−ス領域のゲ−ト下の部分の長さxs を
適宜の長さに調整するために前記xj の値の範囲を越え
ることも可能である。また、N−領域10も当然浮遊ゲ
−ト3の下の部分まで入り込み、ゲ−ト端Aの形状の影
響を受けないようにする必要があるが、浮遊ゲ−ト下に
入り込んでいる部分の長さtは、浮遊ゲ−ト3のゲ−ト
長Lg の6〜20%程度にすれば、ゲ−ト端の影響は、
さほど受けず、チャネル長を小さくし過ぎることはな
い。
板に垂直に、ゲ−ト端をマスクにして、イオン注入した
場合は、N−領域71を含んだソ−ス領域7の浮遊ゲ−
ト3の下にある部分の長さxs は、同じくソ−ス領域の
半導体基板1の表面から底部までの深さxj の0.6倍
に相当する。しかし、例えば、斜めにイオン注入する
と、xs はもっと大きくなる。このN−領域71を含む
ソ−ス領域7の深さxjは、0.2〜0.3μm程度に
しているが、ソ−ス領域のゲ−ト下の部分の長さxs を
適宜の長さに調整するために前記xj の値の範囲を越え
ることも可能である。また、N−領域10も当然浮遊ゲ
−ト3の下の部分まで入り込み、ゲ−ト端Aの形状の影
響を受けないようにする必要があるが、浮遊ゲ−ト下に
入り込んでいる部分の長さtは、浮遊ゲ−ト3のゲ−ト
長Lg の6〜20%程度にすれば、ゲ−ト端の影響は、
さほど受けず、チャネル長を小さくし過ぎることはな
い。
【0020】次に、この不揮発性メモリの製造方法につ
いて説明する。前記P型シリコン半導体基板1上の所定
の位置に、下から、第1のゲート絶縁膜2となるシリコ
ン熱酸化膜、浮遊ゲ−ト3となる第1のポリシリコン
膜、第2のゲ−ト絶縁膜4となるシリコン酸化膜/シリ
コン窒化膜/シリコン酸化膜の積層体および制御ゲ−ト
5となる第2のポリシリコン膜とタングステンシリサイ
ド膜とからなるポリサイド膜を順次堆積した後、既知の
セルフアライン加工技術によって加工して二層ゲート構
造を有するスタックトゲートを形成する(図2)。つい
で、半導体基板全面に、例えば、Asを60KeV、1
×1016cm-2程度のド−ズ量でイオン注入する。つい
で、シリコン酸化(SiO2 )膜6を減圧CVDにより
を200A程度堆積し、この上から、例えば、Pを40
keV、2×1013cm-2程度イオン注入し、これを熱
拡散してソ−ス/ドレイン領域を形成する。拡散係数の
小さいAsのイオン注入により、N+ソ−ス領域7及び
N+ドレイン領域8が形成され、拡散係数の大きいPの
イオン注入により、それぞれのN−低濃度不純物拡散領
域71、81が形成される。
いて説明する。前記P型シリコン半導体基板1上の所定
の位置に、下から、第1のゲート絶縁膜2となるシリコ
ン熱酸化膜、浮遊ゲ−ト3となる第1のポリシリコン
膜、第2のゲ−ト絶縁膜4となるシリコン酸化膜/シリ
コン窒化膜/シリコン酸化膜の積層体および制御ゲ−ト
5となる第2のポリシリコン膜とタングステンシリサイ
ド膜とからなるポリサイド膜を順次堆積した後、既知の
セルフアライン加工技術によって加工して二層ゲート構
造を有するスタックトゲートを形成する(図2)。つい
で、半導体基板全面に、例えば、Asを60KeV、1
×1016cm-2程度のド−ズ量でイオン注入する。つい
で、シリコン酸化(SiO2 )膜6を減圧CVDにより
を200A程度堆積し、この上から、例えば、Pを40
keV、2×1013cm-2程度イオン注入し、これを熱
拡散してソ−ス/ドレイン領域を形成する。拡散係数の
小さいAsのイオン注入により、N+ソ−ス領域7及び
N+ドレイン領域8が形成され、拡散係数の大きいPの
イオン注入により、それぞれのN−低濃度不純物拡散領
域71、81が形成される。
【0021】続いて、ソース領域7の浮遊ゲート3下端
部近傍のみを開孔したパターンのフォトレジスト9を形
成する(図3)。このレジストパターンをマスクとし
て、たとえばBF2 を20keV、2×1015cm-2程
度イオン注入し、熱拡散して浮遊ゲ−ト3のソ−ス側下
端部の直下を含むソ−ス領域7の表面領域にN−領域1
0を形成する。この領域は浮遊ゲート3のソース側下端
部直下を含み、ここよりチャネル寄りに広がっている。
この後通常の半導体装置の製造方法に従って、半導体基
板1に層間絶縁膜を堆積し、さらに、コンタクト孔を開
いて配線形成の後工程をおこなって、不揮発性メモリを
完成する。なお、この実施例では、注入したAsとPを
熱拡散してからBF2 をイオン注入しているが、図4に
示されるような所望のプロファイルが最終的に得られれ
ば、熱拡散工程の挿入位置や、熱拡散工程の導入の有
無、さらには不純物種のイオン注入順序等は限定されな
い。例えば、AsやPは30°の傾斜角で、BF2 は0
°でイオン注入すれば、拡散熱工程を適宜抑制すること
ができる。また、上記実施例においては、イオン注入法
を用いているが、固相拡散等のその他の既存の不純物導
入方法を限定無く用いることができる。
部近傍のみを開孔したパターンのフォトレジスト9を形
成する(図3)。このレジストパターンをマスクとし
て、たとえばBF2 を20keV、2×1015cm-2程
度イオン注入し、熱拡散して浮遊ゲ−ト3のソ−ス側下
端部の直下を含むソ−ス領域7の表面領域にN−領域1
0を形成する。この領域は浮遊ゲート3のソース側下端
部直下を含み、ここよりチャネル寄りに広がっている。
この後通常の半導体装置の製造方法に従って、半導体基
板1に層間絶縁膜を堆積し、さらに、コンタクト孔を開
いて配線形成の後工程をおこなって、不揮発性メモリを
完成する。なお、この実施例では、注入したAsとPを
熱拡散してからBF2 をイオン注入しているが、図4に
示されるような所望のプロファイルが最終的に得られれ
ば、熱拡散工程の挿入位置や、熱拡散工程の導入の有
無、さらには不純物種のイオン注入順序等は限定されな
い。例えば、AsやPは30°の傾斜角で、BF2 は0
°でイオン注入すれば、拡散熱工程を適宜抑制すること
ができる。また、上記実施例においては、イオン注入法
を用いているが、固相拡散等のその他の既存の不純物導
入方法を限定無く用いることができる。
【0022】次ぎに、図5を参照して第2の実施例を説
明する。図は、二層ゲ−ト型の不揮発性メモリの断面図
である。この例では、高濃度のソ−ス/ドレイン領域の
外側にこの領域と同じ導電型の低濃度不純物拡散領域
(図1の71、81)が設けられていない。前実施例と
同様にP型シリコン半導体基板1の表面領域には、N+
不純物拡散領域が形成され、これをソ−ス領域7および
ドレイン領域8とする。このソ−ス/ドレイン領域7、
8間の領域の上に、シリコン酸化膜からなる厚さが10
0A程度の第1のゲ−ト絶縁膜2が熱酸化などにより形
成され、その上に浮遊ゲ−ト3が1層目のポリシリコン
により形成される。この浮遊ゲ−ト3の上に、例えば、
シリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積
層体からなる第2のゲ−ト絶縁膜4が形成され、その上
に制御ゲ−ト5が形成されている。制御ゲ−ト5は、2
層目のポリシリコンからなるが、ここでは、ポリシリコ
ン膜の上にシリサイド膜を堆積させてゲ−トの抵抗を下
げている。ソ−ス/ドレイン領域7、8は、部分的にゲ
−トの下にまで延在しているので、ゲ−トの両端は、そ
れぞれ両領域上に配置されている。このソ−ス領域7の
表面領域の一部にソ−ス領域より不純物濃度の低いN−
領域10を設け、この領域の上に浮遊ゲ−ト3のソ−ス
側下端部が配置されるようにする。
明する。図は、二層ゲ−ト型の不揮発性メモリの断面図
である。この例では、高濃度のソ−ス/ドレイン領域の
外側にこの領域と同じ導電型の低濃度不純物拡散領域
(図1の71、81)が設けられていない。前実施例と
同様にP型シリコン半導体基板1の表面領域には、N+
不純物拡散領域が形成され、これをソ−ス領域7および
ドレイン領域8とする。このソ−ス/ドレイン領域7、
8間の領域の上に、シリコン酸化膜からなる厚さが10
0A程度の第1のゲ−ト絶縁膜2が熱酸化などにより形
成され、その上に浮遊ゲ−ト3が1層目のポリシリコン
により形成される。この浮遊ゲ−ト3の上に、例えば、
シリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積
層体からなる第2のゲ−ト絶縁膜4が形成され、その上
に制御ゲ−ト5が形成されている。制御ゲ−ト5は、2
層目のポリシリコンからなるが、ここでは、ポリシリコ
ン膜の上にシリサイド膜を堆積させてゲ−トの抵抗を下
げている。ソ−ス/ドレイン領域7、8は、部分的にゲ
−トの下にまで延在しているので、ゲ−トの両端は、そ
れぞれ両領域上に配置されている。このソ−ス領域7の
表面領域の一部にソ−ス領域より不純物濃度の低いN−
領域10を設け、この領域の上に浮遊ゲ−ト3のソ−ス
側下端部が配置されるようにする。
【0023】したがって、ソ−ス領域7の浮遊ゲ−ト3
の下にある基板表面に露出している部分は、前記ソ−ス
側下端部の直下には配置されず、ソ−ス/ドレイン領域
間のチャネルの方向によっている。制御ゲ−ト5及び浮
遊ゲ−ト3は、CVDシリコン酸化膜などの絶縁膜6で
被覆されている。この実施例の不揮発性メモリを用いて
消去動作を行うと、浮遊ゲ−ト3とソ−ス電極間の電位
差によって第1のゲ−ト絶縁膜2にかかる電界が強まる
とF−N電流が流れて電子は、ソ−ス7側に引抜かれ
る。このとき、N−領域10が存在する浮遊ゲ−トのソ
ース側下端部の直下では空乏層が伸びて高抵抗になり、
F−N電流は、ゲート端ではなく、表面不純物濃度が高
濃度であるソ−ス領域7の部分を矢印のように流れる。
従って、このメモリの消去特性は、浮遊ゲート端部の形
状に依存しない。
の下にある基板表面に露出している部分は、前記ソ−ス
側下端部の直下には配置されず、ソ−ス/ドレイン領域
間のチャネルの方向によっている。制御ゲ−ト5及び浮
遊ゲ−ト3は、CVDシリコン酸化膜などの絶縁膜6で
被覆されている。この実施例の不揮発性メモリを用いて
消去動作を行うと、浮遊ゲ−ト3とソ−ス電極間の電位
差によって第1のゲ−ト絶縁膜2にかかる電界が強まる
とF−N電流が流れて電子は、ソ−ス7側に引抜かれ
る。このとき、N−領域10が存在する浮遊ゲ−トのソ
ース側下端部の直下では空乏層が伸びて高抵抗になり、
F−N電流は、ゲート端ではなく、表面不純物濃度が高
濃度であるソ−ス領域7の部分を矢印のように流れる。
従って、このメモリの消去特性は、浮遊ゲート端部の形
状に依存しない。
【0024】第1の実施例においては、ソース領域7を
形成するために、始めにAsとPをイオン注入し、ソ−
ス領域7の外側に低濃度不純物拡散領域71を形成して
いわゆるLDD構造にしているが、これは十分な接合耐
圧を確保するなどの要求に適うために設けたものであ
り、必ずしも必要なわけではない。例えば、第2の実施
例のようにAsのみによるN+単層であっても良い。こ
の際の表面不純物プロファイルは、チャネルとの境界部
で急峻になるが、基本的には図4と類似の形状を示す。
さらに、前述の説明において、不純物拡散領域をN+、
N−と表記しているが、これは、限定的なものではな
く、不純物の濃度が、図4に示されるような傾向のプロ
ファイルを有していることが本発明を実現するための本
質的な要求であり、N+やN−という表記には必ずしも
こだわる必要はない。これは、以下の実施例においても
同様である。
形成するために、始めにAsとPをイオン注入し、ソ−
ス領域7の外側に低濃度不純物拡散領域71を形成して
いわゆるLDD構造にしているが、これは十分な接合耐
圧を確保するなどの要求に適うために設けたものであ
り、必ずしも必要なわけではない。例えば、第2の実施
例のようにAsのみによるN+単層であっても良い。こ
の際の表面不純物プロファイルは、チャネルとの境界部
で急峻になるが、基本的には図4と類似の形状を示す。
さらに、前述の説明において、不純物拡散領域をN+、
N−と表記しているが、これは、限定的なものではな
く、不純物の濃度が、図4に示されるような傾向のプロ
ファイルを有していることが本発明を実現するための本
質的な要求であり、N+やN−という表記には必ずしも
こだわる必要はない。これは、以下の実施例においても
同様である。
【0025】次に、図6を参照して第3の実施例を説明
する。図は、二層ゲ−ト型の不揮発性メモリの断面図で
ある。この例ではドレイン領域の表面にもN−領域を形
成することに特徴がある。P型シリコン半導体基板1の
表面領域には、N+不純物拡散領域であるソ−ス領域7
およびドレイン領域8が形成され、このソ−ス/ドレイ
ン領域7、8間の領域の上にシリコン酸化膜からなる厚
さが100A程度の第1のゲ−ト絶縁膜2が形成され、
その上に浮遊ゲ−ト3が1層目のポリシリコンにより形
成される。この浮遊ゲ−ト3の上に、シリコン酸化膜/
シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層体からなる第2
のゲ−ト絶縁膜4が形成され、その上に制御ゲ−ト5が
形成されている。制御ゲ−ト5は、2層目のポリシリコ
ンからなり、この上にシリサイド膜を堆積させている。
ソ−ス/ドレイン領域7、8は、部分的にゲ−トの下に
まで延在しているので、ゲ−トの両端は、それぞれ両領
域上に配置されている。制御ゲ−ト5及び浮遊ゲ−ト3
は、CVDシリコン酸化膜などの絶縁膜6で被覆されて
いる。第1の実施例と同じく高濃度のソ−ス/ドレイン
領域の外側にこの領域と同じ導電型の低濃度不純物拡散
領域71、81が設けられている。ソ−ス領域7の表面
領域の一部にソ−ス領域より不純物濃度の低いN−領域
10を設けこの領域の上に浮遊ゲ−ト3のソ−ス側下端
部が配置されるようにする。
する。図は、二層ゲ−ト型の不揮発性メモリの断面図で
ある。この例ではドレイン領域の表面にもN−領域を形
成することに特徴がある。P型シリコン半導体基板1の
表面領域には、N+不純物拡散領域であるソ−ス領域7
およびドレイン領域8が形成され、このソ−ス/ドレイ
ン領域7、8間の領域の上にシリコン酸化膜からなる厚
さが100A程度の第1のゲ−ト絶縁膜2が形成され、
その上に浮遊ゲ−ト3が1層目のポリシリコンにより形
成される。この浮遊ゲ−ト3の上に、シリコン酸化膜/
シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層体からなる第2
のゲ−ト絶縁膜4が形成され、その上に制御ゲ−ト5が
形成されている。制御ゲ−ト5は、2層目のポリシリコ
ンからなり、この上にシリサイド膜を堆積させている。
ソ−ス/ドレイン領域7、8は、部分的にゲ−トの下に
まで延在しているので、ゲ−トの両端は、それぞれ両領
域上に配置されている。制御ゲ−ト5及び浮遊ゲ−ト3
は、CVDシリコン酸化膜などの絶縁膜6で被覆されて
いる。第1の実施例と同じく高濃度のソ−ス/ドレイン
領域の外側にこの領域と同じ導電型の低濃度不純物拡散
領域71、81が設けられている。ソ−ス領域7の表面
領域の一部にソ−ス領域より不純物濃度の低いN−領域
10を設けこの領域の上に浮遊ゲ−ト3のソ−ス側下端
部が配置されるようにする。
【0026】したがって、ソ−ス領域7の浮遊ゲ−ト3
の下にある基板表面に露出している部分は、前記ソ−ス
側下端部の直下には配置されず、ソ−ス/ドレイン領域
間のチャネルの方向によっている。また、ドレイン領域
8の表面領域の一部にドレイン領域より不純物濃度の低
いN−領域10を設け、この領域の上に浮遊ゲ−ト3の
ドレイン側下端部が配置されるようにする。したがっ
て、ドレイン領域8の、浮遊ゲ−ト3の下にあって基板
表面に露出している部分は、前記ドレイン側下端部の直
下には配置されないで、ソ−ス/ドレイン領域間のチャ
ネルの方向によっている。この様に、ソ−ス/ドレイン
領域7、8の両方にN−領域10を形成するので、浮遊
ゲ−ト3の下にあるドレイン領域表面も図4に示すよう
な(N−〜N+〜N−)という濃度プロファイルになっ
ている。この場合、ソ−ス/ドレイン領域7、8に形成
されている両N−領域10は、1つのレジストパターン
を利用して同時に形成される。この実施例によりドレイ
ン領域でも良好に消去動作ができる。
の下にある基板表面に露出している部分は、前記ソ−ス
側下端部の直下には配置されず、ソ−ス/ドレイン領域
間のチャネルの方向によっている。また、ドレイン領域
8の表面領域の一部にドレイン領域より不純物濃度の低
いN−領域10を設け、この領域の上に浮遊ゲ−ト3の
ドレイン側下端部が配置されるようにする。したがっ
て、ドレイン領域8の、浮遊ゲ−ト3の下にあって基板
表面に露出している部分は、前記ドレイン側下端部の直
下には配置されないで、ソ−ス/ドレイン領域間のチャ
ネルの方向によっている。この様に、ソ−ス/ドレイン
領域7、8の両方にN−領域10を形成するので、浮遊
ゲ−ト3の下にあるドレイン領域表面も図4に示すよう
な(N−〜N+〜N−)という濃度プロファイルになっ
ている。この場合、ソ−ス/ドレイン領域7、8に形成
されている両N−領域10は、1つのレジストパターン
を利用して同時に形成される。この実施例によりドレイ
ン領域でも良好に消去動作ができる。
【0027】ところで、前述の実施例は、いずれも熱酸
化によるポスト酸化膜の代わりに減圧下で形成されるL
P−CVDシリコン酸化膜6を堆積した例である。半導
体装置の微細化に伴う熱工程の低温化や熱工程削減の要
求に答えるために、例えば、CVD酸化膜を用いる。こ
の場合浮遊ゲートの下端部(図13のAの部分)は、殆
ど酸化されないので、図14に示すBのような丸め形状
にはならない。本発明では、この様に形状的に厳しい場
合でも、前記実施例のような効果が得られる。従って、
CVD酸化膜の代わりに熱酸化膜を形成した図14の従
来例の半導体メモリに本発明を適用すると、熱酸化によ
ってゲート端が丸くなっていても、その丸まり具合によ
らず、ばらつきの抑制された一定の消去特性が得られ
る。
化によるポスト酸化膜の代わりに減圧下で形成されるL
P−CVDシリコン酸化膜6を堆積した例である。半導
体装置の微細化に伴う熱工程の低温化や熱工程削減の要
求に答えるために、例えば、CVD酸化膜を用いる。こ
の場合浮遊ゲートの下端部(図13のAの部分)は、殆
ど酸化されないので、図14に示すBのような丸め形状
にはならない。本発明では、この様に形状的に厳しい場
合でも、前記実施例のような効果が得られる。従って、
CVD酸化膜の代わりに熱酸化膜を形成した図14の従
来例の半導体メモリに本発明を適用すると、熱酸化によ
ってゲート端が丸くなっていても、その丸まり具合によ
らず、ばらつきの抑制された一定の消去特性が得られ
る。
【0028】次ぎに、図7及び図8を参照して第4の実
施例を説明する。これら図は、不揮発性メモリの製造工
程の断面図を示すものである。いままでの実施例では、
浮遊ゲ−ト端直下のソ−ス/ドレイン領域の表面不純物
濃度を低く設定することにより、消去時に、この浮遊ゲ
ート端直下部に空乏層を形成して、チャネルよりの濃度
の濃い部分で電子を引き抜いている。この例ではチャネ
ルよりの部分で電子を引き抜く動作を行う手段として、
浮遊ゲート端直下部に空乏層を形成する方法は用いな
い。第1の実施例と同様に、P型シリコン半導体基板1
の表面領域には、ソ−ス領域7およびドレイン領域8が
形成され、このソ−ス/ドレイン領域間の領域の上に第
1のゲ−ト絶縁膜2が形成され、その上に、ポリシリコ
ンの浮遊ゲ−ト3が形成されている。この浮遊ゲ−ト3
の上に、第2のゲ−ト絶縁膜4が形成され、その上に、
ポリシリコンの制御ゲ−ト5が形成されている。制御ゲ
−ト5は、ポリシリコンの上にシリサイド膜を堆積させ
ている。ソ−ス/ドレイン領域7、8は、部分的にゲ−
トの下にまで延在しているので、ゲ−トの両端は、それ
ぞれ両領域上に配置されている。制御ゲ−ト5及び浮遊
ゲ−ト3は、LD−CVDシリコン酸化膜などの絶縁膜
6で被覆されている。第1の実施例と同じく高濃度のソ
−ス/ドレイン領域の外側にこの領域と同じ導電型の低
濃度不純物拡散領域71、81が設けられている。
施例を説明する。これら図は、不揮発性メモリの製造工
程の断面図を示すものである。いままでの実施例では、
浮遊ゲ−ト端直下のソ−ス/ドレイン領域の表面不純物
濃度を低く設定することにより、消去時に、この浮遊ゲ
ート端直下部に空乏層を形成して、チャネルよりの濃度
の濃い部分で電子を引き抜いている。この例ではチャネ
ルよりの部分で電子を引き抜く動作を行う手段として、
浮遊ゲート端直下部に空乏層を形成する方法は用いな
い。第1の実施例と同様に、P型シリコン半導体基板1
の表面領域には、ソ−ス領域7およびドレイン領域8が
形成され、このソ−ス/ドレイン領域間の領域の上に第
1のゲ−ト絶縁膜2が形成され、その上に、ポリシリコ
ンの浮遊ゲ−ト3が形成されている。この浮遊ゲ−ト3
の上に、第2のゲ−ト絶縁膜4が形成され、その上に、
ポリシリコンの制御ゲ−ト5が形成されている。制御ゲ
−ト5は、ポリシリコンの上にシリサイド膜を堆積させ
ている。ソ−ス/ドレイン領域7、8は、部分的にゲ−
トの下にまで延在しているので、ゲ−トの両端は、それ
ぞれ両領域上に配置されている。制御ゲ−ト5及び浮遊
ゲ−ト3は、LD−CVDシリコン酸化膜などの絶縁膜
6で被覆されている。第1の実施例と同じく高濃度のソ
−ス/ドレイン領域の外側にこの領域と同じ導電型の低
濃度不純物拡散領域71、81が設けられている。
【0029】つぎに、ソ−ス領域7の一部とその上のゲ
−ト端部を露出させるレジストパターン9をマスクとし
て、例えば、O2 を20keV、2×1018cm-2程度
イオン注入する(図7)。この後、半導体基板1を熱処
理してこの領域のシリコンをシリコン酸化膜11にする
(図8)。酸素イオンは、熱処理によりゲ−トの下の部
分にまで、拡散するので、シリコン半導体基板の浮遊ゲ
ート3のソ−ス側下端部の下には前記シリコン酸化膜1
1が形成されている。そこで、消去動作時にはF−N電
流は、浮遊ゲ−ト3のソ−ス側下端部ではなく、ここよ
りチャネルよりを矢印の様に流れる。従って、本実施例
においても消去特性はゲート端形状に依存されず、ばら
つきを抑制することができる。
−ト端部を露出させるレジストパターン9をマスクとし
て、例えば、O2 を20keV、2×1018cm-2程度
イオン注入する(図7)。この後、半導体基板1を熱処
理してこの領域のシリコンをシリコン酸化膜11にする
(図8)。酸素イオンは、熱処理によりゲ−トの下の部
分にまで、拡散するので、シリコン半導体基板の浮遊ゲ
ート3のソ−ス側下端部の下には前記シリコン酸化膜1
1が形成されている。そこで、消去動作時にはF−N電
流は、浮遊ゲ−ト3のソ−ス側下端部ではなく、ここよ
りチャネルよりを矢印の様に流れる。従って、本実施例
においても消去特性はゲート端形状に依存されず、ばら
つきを抑制することができる。
【0030】次に、第5の実施例を図9〜図11を参照
して説明する。図は、不揮発性メモリの製造工程断面図
である。P型シリコン半導体基板1の上には、第1のゲ
−ト絶縁膜2が形成され、その上にポリシリコンの浮遊
ゲ−ト3が形成されている。この浮遊ゲ−ト3の上に、
第2のゲ−ト絶縁膜4が形成され、その上に、ポリシリ
コンの制御ゲ−ト5が形成されている。制御ゲ−ト5
は、ポリシリコンの上にシリサイド膜を堆積させてい
る。ついで、制御ゲ−ト5及び浮遊ゲ−ト3を含む半導
体基板1上に、例えば、LP−CVD酸化膜などからな
る絶縁膜6を200A程度堆積する(図9)。次に、レ
ジストパターンをマスク9として、RIEなどの異方性
エッチング法により、制御ゲ−ト5の一部とソ−ス領域
形成予定領域の絶縁膜6のエッチング除去して制御ゲ−
ト5の一部とソ−ス領域形成予定領域とを露出させる。
ついで、等方性エッチング法により露呈したシリコン基
板1のソ−ス領域形成予定領域に溝12形成する(図1
0)。ついで、マスク9を除去してから新たにマスク
(図示せず)を用いて、例えば、Asを35keV、1
×1016cm-2程度のド−ズ量でイオン注入する。
して説明する。図は、不揮発性メモリの製造工程断面図
である。P型シリコン半導体基板1の上には、第1のゲ
−ト絶縁膜2が形成され、その上にポリシリコンの浮遊
ゲ−ト3が形成されている。この浮遊ゲ−ト3の上に、
第2のゲ−ト絶縁膜4が形成され、その上に、ポリシリ
コンの制御ゲ−ト5が形成されている。制御ゲ−ト5
は、ポリシリコンの上にシリサイド膜を堆積させてい
る。ついで、制御ゲ−ト5及び浮遊ゲ−ト3を含む半導
体基板1上に、例えば、LP−CVD酸化膜などからな
る絶縁膜6を200A程度堆積する(図9)。次に、レ
ジストパターンをマスク9として、RIEなどの異方性
エッチング法により、制御ゲ−ト5の一部とソ−ス領域
形成予定領域の絶縁膜6のエッチング除去して制御ゲ−
ト5の一部とソ−ス領域形成予定領域とを露出させる。
ついで、等方性エッチング法により露呈したシリコン基
板1のソ−ス領域形成予定領域に溝12形成する(図1
0)。ついで、マスク9を除去してから新たにマスク
(図示せず)を用いて、例えば、Asを35keV、1
×1016cm-2程度のド−ズ量でイオン注入する。
【0031】続いて、露出している溝12や制御ゲ−ト
5の表面を酸化雰囲気中で加熱し、シリコン酸化膜13
を溝12内部に形成する。この上から、例えば、Pを3
0keV、2×1013cm-2程度のド−ズ量でイオン注
入する。AsによりN+ソ−ス領域7が形成され、Pに
よりその外側のN−領域71が形成される。これらのイ
オン注入によってドレイン側も同様にN+ドレイン領域
8およびその外側のN−領域81を形成する。この後、
溝12も含めて半導体基板1上にシリコン酸化膜などの
絶縁膜14を、例えば、減圧のCVDなどにより堆積す
る(図11)。本実施例において、シリコン半導体基板
1の浮遊ゲート3のソ−ス側下端部の直下には、このよ
うにシリコン酸化膜13が形成されている。そこで、消
去動作時にはF−N電流は、このソ−ス側下端部ではな
く、チャネルよりのN+領域7の部分を流れる。従っ
て、本実施例においても消去特性はゲート端部の形状に
依存されず、ばらつきを抑制することもできる。溝12
内のシリコン酸化膜13は、実施例では、熱酸化法を用
いたが、減圧のCVDによることもできる。この方法に
より半導体基板1の表面に堆積される絶縁膜14と一体
的に形成することが可能になって、工程が短縮される。
また、熱工程が増えるとゲ−ト端部が丸みを持つように
なってデバイスの微細化傾向の障害になるので、この意
味でもこの方法は有利である。
5の表面を酸化雰囲気中で加熱し、シリコン酸化膜13
を溝12内部に形成する。この上から、例えば、Pを3
0keV、2×1013cm-2程度のド−ズ量でイオン注
入する。AsによりN+ソ−ス領域7が形成され、Pに
よりその外側のN−領域71が形成される。これらのイ
オン注入によってドレイン側も同様にN+ドレイン領域
8およびその外側のN−領域81を形成する。この後、
溝12も含めて半導体基板1上にシリコン酸化膜などの
絶縁膜14を、例えば、減圧のCVDなどにより堆積す
る(図11)。本実施例において、シリコン半導体基板
1の浮遊ゲート3のソ−ス側下端部の直下には、このよ
うにシリコン酸化膜13が形成されている。そこで、消
去動作時にはF−N電流は、このソ−ス側下端部ではな
く、チャネルよりのN+領域7の部分を流れる。従っ
て、本実施例においても消去特性はゲート端部の形状に
依存されず、ばらつきを抑制することもできる。溝12
内のシリコン酸化膜13は、実施例では、熱酸化法を用
いたが、減圧のCVDによることもできる。この方法に
より半導体基板1の表面に堆積される絶縁膜14と一体
的に形成することが可能になって、工程が短縮される。
また、熱工程が増えるとゲ−ト端部が丸みを持つように
なってデバイスの微細化傾向の障害になるので、この意
味でもこの方法は有利である。
【0032】前記第5の実施例では、溝12を形成して
からイオン注入および熱拡散により不純物を拡散してソ
−ス領域7、N−領域71等を形成している。この場
合、溝12がすでに形成されていて基板表面が変形して
いるので、イオンを所定の位置に打ち込むことが難し
く、ゲ−ト下への拡散制御はかなり困難を伴う。しか
し、予め溝12を形成してからソ−ス領域7等を形成す
る場合は、固相拡散法を用いれば、ソ−ス領域などがゲ
−トの下に潜り込む長さを比較的正確に制御する事がで
きるので、有利になる。また、ソ−ス領域7やN−領域
71を形成してから溝12を形成する場合は、予めイオ
ン注入法や固相拡散法等を用いてゲ−ト下を拡散する長
さを正確に決めておく事ができるので、いたずらにチャ
ネル長を短くする事がなくなり、半導体記憶装置の微細
化に役立つものである。なお、本実施例は、ソースから
引き抜く場合を示しているが、ドレインより引き抜く場
合には、ドレインに同様の構造を適用しても良いことは
もちろんである。また、図8では半導体基板に酸素をイ
オン注入して、その部分にシリコン酸化膜を形成してい
るが、酸素に代えて水素を利用することもできる。この
場合は、イオン注入した部分に電荷をトラップするダメ
−ジ領域を形成することになるが、この領域には前述の
酸化膜通過電流は、流れることはない。
からイオン注入および熱拡散により不純物を拡散してソ
−ス領域7、N−領域71等を形成している。この場
合、溝12がすでに形成されていて基板表面が変形して
いるので、イオンを所定の位置に打ち込むことが難し
く、ゲ−ト下への拡散制御はかなり困難を伴う。しか
し、予め溝12を形成してからソ−ス領域7等を形成す
る場合は、固相拡散法を用いれば、ソ−ス領域などがゲ
−トの下に潜り込む長さを比較的正確に制御する事がで
きるので、有利になる。また、ソ−ス領域7やN−領域
71を形成してから溝12を形成する場合は、予めイオ
ン注入法や固相拡散法等を用いてゲ−ト下を拡散する長
さを正確に決めておく事ができるので、いたずらにチャ
ネル長を短くする事がなくなり、半導体記憶装置の微細
化に役立つものである。なお、本実施例は、ソースから
引き抜く場合を示しているが、ドレインより引き抜く場
合には、ドレインに同様の構造を適用しても良いことは
もちろんである。また、図8では半導体基板に酸素をイ
オン注入して、その部分にシリコン酸化膜を形成してい
るが、酸素に代えて水素を利用することもできる。この
場合は、イオン注入した部分に電荷をトラップするダメ
−ジ領域を形成することになるが、この領域には前述の
酸化膜通過電流は、流れることはない。
【0033】以上の実施例においては、P型半導体基板
を用い、この基板内にはN型のソ−ス/ドレイン領域を
形成している。しかし、これは1例であって、本発明で
は、これ以外の構造の半導体基板を用いることができ
る。例えば、N型半導体基板を用い、基板内にP型ソ−
ス/ドレイン領域を形成したもの、N型もしくはP型半
導体基板を用い、その基板内にPウエルもしくはNウエ
ルを形成したものを利用できる。ただし、Pウエルには
N型ソ−ス/ドレイン領域を設け、NウエルにはP型ソ
−ス/ドレイン領域を設ける。
を用い、この基板内にはN型のソ−ス/ドレイン領域を
形成している。しかし、これは1例であって、本発明で
は、これ以外の構造の半導体基板を用いることができ
る。例えば、N型半導体基板を用い、基板内にP型ソ−
ス/ドレイン領域を形成したもの、N型もしくはP型半
導体基板を用い、その基板内にPウエルもしくはNウエ
ルを形成したものを利用できる。ただし、Pウエルには
N型ソ−ス/ドレイン領域を設け、NウエルにはP型ソ
−ス/ドレイン領域を設ける。
【0034】
【発明の効果】以上の構成により、本発明は、浮遊ゲー
トのソース側下端部の形状に依存することなく、消去ば
らつきを抑制し、安定した消去特性を有する二層ゲート
型不揮発性メモリを提供することができる。
トのソース側下端部の形状に依存することなく、消去ば
らつきを抑制し、安定した消去特性を有する二層ゲート
型不揮発性メモリを提供することができる。
【図1】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の断面
図。
図。
【図2】第1の実施例の半導体記憶装置の製造工程の断
面図。
面図。
【図3】第1の実施例の半導体記憶装置の製造工程の断
面図。
面図。
【図4】本発明の半導体記憶装置のソ−ス領域の表面不
純物濃度分布を示す特性図。
純物濃度分布を示す特性図。
【図5】第2の実施例の半導体記憶装置の断面図。
【図6】第3の実施例の半導体記憶装置の断面図。
【図7】第4の実施例の半導体記憶装置の製造工程の断
面図。
面図。
【図8】第4の実施例の半導体記憶装置の製造工程の断
面図。
面図。
【図9】第5の実施例の半導体記憶装置の製造工程の断
面図。
面図。
【図10】第5の実施例の半導体記憶装置の製造工程の
断面図。
断面図。
【図11】第5の実施例の半導体記憶装置の製造工程の
断面図。
断面図。
【図12】本発明の半導体記憶装置の拡散領域の拡大断
面図。
面図。
【図13】従来の半導体記憶装置の断面図。
【図14】従来の半導体記憶装置の断面図。
【図15】従来の半導体記憶装置のソ−ス領域の表面不
純物濃度分布を示す特性図。
純物濃度分布を示す特性図。
1 半導体基板 2 第1のゲート絶縁膜 3 浮遊ゲート 4 第2のゲート絶縁膜 5 制御ゲート 6、14 シリコン酸化膜などの絶縁膜 7 N+ソ−ス領域 8 N+ドレイン領域 9 フォトレジスト 10、71、81 低濃度不純物拡散領域(N−領域) 11、13 シリコン酸化膜 12 溝
Claims (10)
- 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板に、表面が露出するように形成され、か
つ、不純物濃度の低い領域及びこの不純物濃度の低い領
域を囲んで形成された不純物濃度の高い領域を有するソ
−ス領域と、 前記半導体基板に、表面が露出するように形成されたド
レイン領域と、 前記半導体基板の前記ソ−ス/ドレイン領域の一部とこ
の領域間のチャネル領域上に形成された第1のゲ−ト絶
縁膜と、 前記第1のゲ−ト絶縁膜上に形成された浮遊ゲートと、 前記浮遊ゲート上に形成された第2のゲ−ト絶縁膜と、 前記第2のゲ−ト絶縁膜上に形成された制御ゲートとを
備え、 前記ソ−ス領域の不純物濃度の低い領域は、前記ソ−ス
領域の表面に露出していて前記浮遊ゲ−トのソ−ス側下
端部の下に形成されており、前記ソ−ス領域の不純物濃
度の高い領域は、前記浮遊ゲ−トのソ−ス側下端部より
内側の前記チャネル領域寄りに形成されていることを特
徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項2】 前記ドレイン領域は、不純物濃度の低い
領域及びこの不純物濃度の低い領域を囲むように形成さ
れた不純物濃度の高い領域を備えており、前記ドレイン
領域の前記不純物濃度の低い領域は、前記ドレイン領域
の表面に露出していて、一部は前記浮遊ゲ−トのドレイ
ン側下端部の下に形成されており、前記不純物濃度の高
い領域は、前記浮遊ゲ−トのドレイン側下端部より内側
の前記チャネル領域寄りに形成されていることを特徴と
する請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項3】 前記ソ−ス領域及び前記ドレイン領域に
は、それぞれの領域を囲んで形成され、それぞれの領域
より不純物濃度の低い低濃度不純物拡散領域が形成され
ていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の
半導体記憶装置。 - 【請求項4】 半導体基板と、 前記半導体基板に、表面が露出するように形成されてい
るソ−ス領域と、 前記半導体基板に、表面が露出するように形成され、前
記ソ−ス領域に囲まれている絶縁層と、 前記半導体基板に、表面が露出するように形成されてい
るドレイン領域と、 前記半導体基板の前記ソ−ス/ドレイン領域の一部とこ
の領域間のチャネル領域上に形成された第1のゲ−ト絶
縁膜と、 前記第1のゲ−ト絶縁膜の上に形成された浮遊ゲート
と、 前記浮遊ゲートの上に形成された第2のゲ−ト絶縁膜
と、 前記第2のゲ−ト絶縁膜の上に形成された制御ゲートと
を備え、 前記絶縁層は、前記浮遊ゲ−トの少なくともソ−ス側下
端部の下に形成されており、前記ソ−ス領域の、前記浮
遊ゲ−トの下に形成されている部分は、前記浮遊ゲ−ト
のソ−ス側下端部より内側の前記チャネル領域寄りにあ
ることを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項5】 半導体基板と、 前記半導体基板に、表面が露出するように形成されてい
るソ−ス領域と、 前記ソ−ス領域に形成され、内表面が絶縁膜で被覆され
ている溝と、 前記半導体基板に、表面が露出するように形成されてい
るドレイン領域と、 前記半導体基板の前記ソ−ス/ドレイン領域の一部とこ
の領域間のチャネル領域上に形成された第1のゲ−ト絶
縁膜と、 前記第1のゲ−ト絶縁膜の上に形成された浮遊ゲート
と、 前記浮遊ゲートの上に形成された第2のゲ−ト絶縁膜
と、 前記第2のゲ−ト絶縁膜の上に形成された制御ゲートと
を備え、 前記溝は、前記浮遊ゲ−トの少なくともソ−ス側下端部
の下に形成され、前記ソ−ス領域の、前記浮遊ゲ−トの
下に形成されている部分は、前記浮遊ゲ−トのソ−ス側
下端部より内側の前記チャネル領域寄りに形成されてい
ることを特徴とする半導体記憶装置 - 【請求項6】 前記ソ−ス領域及び前記ドレイン領域を
囲むようにそれぞれこれら両領域と同じ導電型の低濃度
不純物拡散領域が形成されていることを特徴とする請求
項1乃至請求項5のいずれかに記載の半導体記憶装置。 - 【請求項7】 第1導電型半導体基板に、表面が露出し
ている第2導電型のソ−ス領域を形成する工程と、 前記半導体基板に、表面が露出している第2導電型のド
レイン領域を形成する工程と、 前記半導体基板の前記ソ−ス/ドレイン領域の一部とこ
の領域間のチャネル領域上に第1のゲ−ト絶縁膜を形成
する工程と、 前記第1のゲ−ト絶縁膜上に浮遊ゲートを形成する工程
と、 前記浮遊ゲート上に第2のゲ−ト絶縁膜を形成する工程
と、 前記第2のゲ−ト絶縁膜上に制御ゲートを形成する工程
と、 第1導電型不純物を導入して、前記ソ−ス領域の所定の
領域に第2導電型の低濃度不純物拡散領域を形成し、こ
の低濃度不純物拡散領域は、前記浮遊ゲ−トの少なくと
もソ−ス側下端部の下に配置する工程とを備えているこ
とを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。 - 【請求項8】 半導体基板に、表面が露出しているソ−
ス領域を形成する工程と、 前記半導体基板に、表面が露出しているドレイン領域を
形成する工程と、 前記半導体基板の前記ソ−ス/ドレイン領域の一部とこ
の領域間のチャネル領域上に第1のゲ−ト絶縁膜を形成
する工程と、 前記第1のゲ−ト絶縁膜上に浮遊ゲートを形成する工程
と、 前記浮遊ゲート上に第2のゲ−ト絶縁膜を形成する工程
と、 前記第2のゲ−ト絶縁膜上に制御ゲートを形成する工程
と、 酸素原子を導入して、前記ソ−ス領域の所定の領域にシ
リコン酸化物の絶縁層を形成し、このシリコン酸化物の
絶縁層は、前記浮遊ゲ−トの少なくともソ−ス側下端部
の下に配置する工程とを備えていることを特徴とする半
導体記憶装置の製造方法。 - 【請求項9】 半導体基板に、表面が露出しているソ−
ス領域を形成する工程と、 前記半導体基板に、表面が露出しているドレイン領域を
形成する工程と、 前記半導体基板の前記ソ−ス/ドレイン領域の一部とこ
の領域間のチャネル領域上に第1のゲ−ト絶縁膜を形成
する工程と、 前記第1のゲ−ト絶縁膜上に浮遊ゲートを形成する工程
と、 前記浮遊ゲート上に第2のゲ−ト絶縁膜を形成する工程
と、 前記第2のゲ−ト絶縁膜上に制御ゲートを形成する工程
と、 前記ソ−ス領域の露出している所定の領域をエッチング
して溝を形成し、この溝は、前記浮遊ゲ−トの少なくと
もソ−ス側下端部の下に配置する工程と、 前記溝の内表面に絶縁膜を被覆する工程とを備えている
ことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。 - 【請求項10】 浮遊ゲ−トとソ−ス領域との間に電位
差を与えることによって浮遊ゲ−ト内の電子をソ−ス領
域に引抜く請求項1、請求項2又は請求項3に記載の半
導体記憶装置を消去する場合において、前記浮遊ゲ−ト
のソ−ス側下端部の下のソ−ス領域の部分には空乏層を
形成することを特徴とする半導体記憶装置の消去方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18032792A JP3152749B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18032792A JP3152749B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05347418A true JPH05347418A (ja) | 1993-12-27 |
JP3152749B2 JP3152749B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=16081278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18032792A Expired - Fee Related JP3152749B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3152749B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5737264A (en) * | 1995-03-30 | 1998-04-07 | Nec Corporation | Non-volatile semiconductor memory cell |
US5895950A (en) * | 1993-09-06 | 1999-04-20 | U.S. Philips Corporation | Semiconductor device having a non-volatile memory and method of manufacturing such a semiconductor device |
JP2007519255A (ja) * | 2004-01-22 | 2007-07-12 | スパンション エルエルシー | Vss抵抗が低く、ドレイン誘起バリアハイト効果が低減されたフローティングゲートメモリセルの構造およびその製造方法 |
JP2013168576A (ja) * | 2012-02-16 | 2013-08-29 | Rohm Co Ltd | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-06-15 JP JP18032792A patent/JP3152749B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5895950A (en) * | 1993-09-06 | 1999-04-20 | U.S. Philips Corporation | Semiconductor device having a non-volatile memory and method of manufacturing such a semiconductor device |
US5737264A (en) * | 1995-03-30 | 1998-04-07 | Nec Corporation | Non-volatile semiconductor memory cell |
JP2007519255A (ja) * | 2004-01-22 | 2007-07-12 | スパンション エルエルシー | Vss抵抗が低く、ドレイン誘起バリアハイト効果が低減されたフローティングゲートメモリセルの構造およびその製造方法 |
JP2013168576A (ja) * | 2012-02-16 | 2013-08-29 | Rohm Co Ltd | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3152749B2 (ja) | 2001-04-03 |
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