JPH06181318A - Semiconductor non-volatile memory device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor non-volatile memory device and manufacture thereof

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JPH06181318A
JPH06181318A JP35315792A JP35315792A JPH06181318A JP H06181318 A JPH06181318 A JP H06181318A JP 35315792 A JP35315792 A JP 35315792A JP 35315792 A JP35315792 A JP 35315792A JP H06181318 A JPH06181318 A JP H06181318A
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memory
oxide film
gate electrode
region
film
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Abstract

PURPOSE:To suppress a drain leak current by a method wherein the thickness of the memory insulating film, which comes in contact with the source and drain of the second conductivity type high density impurity layer provided on the semiconductor substrate of the region where a memory gate electrode is aligned, is formed thicker than the part inside a channel which does not come in contact with the source and drain of the high density impurity layer. CONSTITUTION:A MOS gate electrode 1 is provided on a MOS insulating film 24, and a memory insulating film 23, consisting of a memory oxide film 4, a nitride film 5 and a top oxide film 6, is formed. A memory gate 2 is formed on the region of the memory insulating film 23 and a sacrificial oxide film 41. A high density inpurity layer 9 is formed, as a second conductivity type source region and a drain region, on a substrate 8 of the region located between the MOS gate electrode 1 and the memory gate electrode 2 and also between the MOS gate electrode 1 and a field oxide film 7. AS a result, the electric field between the memory gate electrode 2 and a drain can be alleviated, and the drain withstand voltage of the memory transistor can also be improved.

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、半導体不揮発性記憶素
子とその製造方法とに関し、半導体不揮発性記憶素子の
ドレイン耐圧の向上、メモリ特性の安定化、高信頼性に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor nonvolatile memory element and a method for manufacturing the same, and more particularly to improvement of drain withstand voltage of the semiconductor nonvolatile memory element, stabilization of memory characteristics, and high reliability.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、不揮発性記憶素子の情報の書換
え、読み出しにMOSトランジスタが必要なために、同
一素子領域内にMOSトランジスタとメモリトランジス
タとを形成する。
2. Description of the Related Art Generally, since a MOS transistor is required for rewriting and reading information in a nonvolatile memory element, a MOS transistor and a memory transistor are formed in the same element region.

【0003】この不揮発性記憶素子の製造工程におい
て、MOSトランジスタのMOSゲート電極とメモリト
ランジスタのメモリゲート電極との形成方法は、つぎに
記すゲート電極形成工程を行う。
In the manufacturing process of this non-volatile memory element, the method of forming the MOS gate electrode of the MOS transistor and the memory gate electrode of the memory transistor includes the following gate electrode forming step.

【0004】従来例における不揮発性記憶素子の製造工
程を、図7〜図10の断面図を用いて説明する。
The manufacturing process of the nonvolatile memory element in the conventional example will be described with reference to the sectional views of FIGS.

【0005】まず図7に示すように、第1導電型の半導
体基板8の素子領域10周囲のフィールド領域11に選
択酸化法を用いてフィールド酸化膜7を形成する。つぎ
に、全面にメモリ酸化膜4とナイトライド膜5とトップ
酸化膜6とを順次形成する。その後、メモリ素子領域1
2に感光性材料であるレジスト13を形成する。
First, as shown in FIG. 7, a field oxide film 7 is formed in a field region 11 around a device region 10 of a semiconductor substrate 8 of the first conductivity type by using a selective oxidation method. Next, a memory oxide film 4, a nitride film 5 and a top oxide film 6 are sequentially formed on the entire surface. Then, the memory device area 1
A resist 13 which is a photosensitive material is formed on 2.

【0006】つぎに図8に示すように、レジスト13を
マスクにトップ酸化膜6とナイトライド膜5とメモリ酸
化膜4とをエッチングする、いわゆるフォトエッチング
技術により、メモリ酸化膜4とナイトライド膜5とトッ
プ酸化膜6からなるメモリ絶縁膜23を形成する。
Next, as shown in FIG. 8, the memory oxide film 4 and the nitride film are formed by a so-called photo-etching technique in which the top oxide film 6, the nitride film 5 and the memory oxide film 4 are etched using the resist 13 as a mask. 5 and the top oxide film 6 are formed as the memory insulating film 23.

【0007】その後、全面にゲート酸化膜3を形成し、
全面に化学気相成長法によって、ゲート電極材料14と
して多結晶シリコン膜を形成する。さらに、メモリ素子
領域12とMOS素子領域15上にレジスト13を形成
する。
After that, a gate oxide film 3 is formed on the entire surface,
A polycrystalline silicon film is formed as the gate electrode material 14 on the entire surface by the chemical vapor deposition method. Further, a resist 13 is formed on the memory element region 12 and the MOS element region 15.

【0008】その後、図9に示すように、このレジスト
13をエッチングマスクとして多結晶シリコン膜からな
るゲート電極材料14をエッチングし、MOSトランジ
スタのMOSゲート電極1とメモリゲート電極2を形成
する。
Thereafter, as shown in FIG. 9, the gate electrode material 14 made of a polycrystalline silicon film is etched using the resist 13 as an etching mask to form the MOS gate electrode 1 and the memory gate electrode 2 of the MOS transistor.

【0009】つぎに図10に示すように、MOSゲート
電極1とメモリゲート電極2とをマスクにして、ソース
とドレインとなる第2導電型の高濃度不純物層9を形成
し、不揮発性記憶素子を形成する。
Next, as shown in FIG. 10, a second conductivity type high-concentration impurity layer 9 serving as a source and a drain is formed using the MOS gate electrode 1 and the memory gate electrode 2 as a mask to form a nonvolatile memory element. To form.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】この図7〜図10を用
いて説明した従来の製造方法により形成した半導体不揮
発性記憶素子のメモリ絶縁膜23は、メモリ酸化膜4と
ナイトライド膜5とトップ酸化膜6とからなる。このた
め、データ読み出し時にMOSトランジスタを導通した
場合、読み出し電圧がメモリトランジスタのドレインに
印加される。
The memory insulating film 23 of the semiconductor nonvolatile memory element formed by the conventional manufacturing method described with reference to FIGS. 7 to 10 is the memory oxide film 4, the nitride film 5 and the top. The oxide film 6 is formed. Therefore, when the MOS transistor is turned on during data reading, the read voltage is applied to the drain of the memory transistor.

【0011】この場合、メモリトランジスタが書き込み
状態、すなわち電子がメモリ絶縁膜23に注入された状
態では、メモリゲート電極2からの高い垂直電界により
ドレインのバンドが曲がる。
In this case, in the written state of the memory transistor, that is, in the state where electrons are injected into the memory insulating film 23, the band of the drain is bent by the high vertical electric field from the memory gate electrode 2.

【0012】この結果、価電子帯の電子が伝導帯へバン
ド間トンネリングすることによる、メモリトランジスタ
の「オフ」状態でのリーク電流が発生する。
As a result, a leak current in the "off" state of the memory transistor occurs due to the band-to-band tunneling of electrons in the valence band to the conduction band.

【0013】さらに、メモリゲート電極2とドレイン間
電圧が高いことによるリーク電流の発生により、メモリ
トランジスタのドレイン耐圧が低下するという課題もあ
る。
Further, there is a problem that the drain breakdown voltage of the memory transistor is lowered due to the generation of leak current due to the high voltage between the memory gate electrode 2 and the drain.

【0014】さらに、メモリゲート電極2とドレイン間
の絶縁膜は、薄膜であるメモリ絶縁膜23で構成されて
いる。このため、読み出し回数の増加により、読み出し
時の電界により加速された電子がメモリ絶縁膜23中に
注入され、メモリ絶縁膜23を劣化させ、メモリトラン
ジスタ特性を劣化させるという課題を生じる。
Further, the insulating film between the memory gate electrode 2 and the drain is composed of a thin memory insulating film 23. Therefore, as the number of times of reading increases, electrons accelerated by the electric field at the time of reading are injected into the memory insulating film 23, which deteriorates the memory insulating film 23 and deteriorates memory transistor characteristics.

【0015】本発明の目的は、上記課題を解決して、ド
レインリーク電流を抑えた半導体不揮発性記憶素子の構
造と、その製造方法とを提供することである。
An object of the present invention is to solve the above problems and provide a structure of a semiconductor nonvolatile memory element in which a drain leak current is suppressed and a manufacturing method thereof.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、下記記載の半導体不揮発性記憶素子とその製
造方法を採用する。
In order to achieve the above object, the present invention employs a semiconductor nonvolatile memory element and a manufacturing method thereof described below.

【0017】本発明の半導体不揮発性記憶素子の構造
は、第1導電型の半導体基板上に、メモリ絶縁膜を介し
て設けるメモリゲート電極を備える半導体不揮発性記憶
素子において、メモリゲート電極の整合した領域の半導
体基板に設ける第2導電型の高濃度不純物層のソースお
よびドレインとに接するメモリ絶縁膜の膜厚は、高濃度
不純物層のソースおよびドレインに接しないチャネル内
部より厚いことを特徴とする。
According to the structure of the semiconductor nonvolatile memory element of the present invention, in the semiconductor nonvolatile memory element having the memory gate electrode provided on the first conductivity type semiconductor substrate via the memory insulating film, the memory gate electrodes are aligned. The film thickness of the memory insulating film in contact with the source and drain of the second-conductivity-type high-concentration impurity layer provided in the region of the semiconductor substrate is thicker than the inside of the channel not in contact with the source and drain of the high-concentration impurity layer. .

【0018】本発明の半導体不揮発性記憶素子の製造方
法は、第1導電型の半導体基板の素子領域の周囲のフィ
ールド領域にフィールド酸化膜を形成し、素子領域に犠
牲酸化膜を形成し、フォトエッチング技術によって、メ
モリ素子領域の犠牲酸化膜を除去する工程と、メモリ酸
化膜とナイトライド膜とトップ酸化膜とを順次形成する
工程と、フォトエッチング技術により、メモリ素子領域
のチャネル方向の両側が、犠牲酸化膜とメモリ酸化膜と
ナイトライド膜とトップ酸化膜とで構成されるように、
メモリ素子領域より幅が広い領域のトップ酸化膜とナイ
トライド膜とメモリ酸化膜と酸化膜とを除去する工程
と、素子領域にゲート酸化膜を形成し、ゲート電極材料
を形成する工程とフォトエッチング技術によりMOSゲ
ート電極とメモリゲート電極とを同時に形成する工程
と、ゲート電極との整合した領域の素子領域に第2導電
型の高濃度不純物層を形成する工程と、二酸化シリコン
を主体とする多層配線用絶縁膜を形成する工程とフォト
エッチング技術により多層配線用絶縁膜を形成する工程
と、配線金属を形成する工程とを有することを特徴とす
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor nonvolatile memory element of the present invention, a field oxide film is formed in a field region around an element region of a semiconductor substrate of the first conductivity type, a sacrificial oxide film is formed in the element region, and a photo oxide film is formed. By the etching technique, the step of removing the sacrificial oxide film in the memory element region, the step of sequentially forming the memory oxide film, the nitride film, and the top oxide film, and by the photoetching technique, both sides of the memory element region in the channel direction are removed. , Composed of a sacrificial oxide film, a memory oxide film, a nitride film and a top oxide film,
A step of removing a top oxide film, a nitride film, a memory oxide film and an oxide film in a region wider than the memory element region, a step of forming a gate oxide film in the element region and forming a gate electrode material, and a photoetching process. A step of simultaneously forming a MOS gate electrode and a memory gate electrode by a technique, a step of forming a second-conductivity-type high-concentration impurity layer in an element region in a region aligned with the gate electrode, and a multilayer mainly composed of silicon dioxide. The method is characterized by including a step of forming a wiring insulating film, a step of forming a multilayer wiring insulating film by a photoetching technique, and a step of forming a wiring metal.

【0019】[0019]

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。まず、図1の断面図を用いて本発明における半導体
不揮発性記憶素子の構造を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the structure of the semiconductor nonvolatile memory element according to the present invention will be described with reference to the sectional view of FIG.

【0020】本発明の半導体不揮発性記憶素子は、MO
S絶縁膜24上に形成するMOSゲート電極1を備え、
さらにメモリ酸化膜4とナイトライド膜5とトップ酸化
膜6とからなるメモリ絶縁膜23で構成される領域と、
犠牲酸化膜41とメモリ酸化膜4とナイトライド膜5と
トップ酸化膜6とからなるメモリ絶縁膜23で構成され
る領域上に形成するメモリゲート電極2から構成する。
The semiconductor nonvolatile memory element of the present invention is an MO
A MOS gate electrode 1 formed on the S insulating film 24,
Further, a region formed by the memory insulating film 23 including the memory oxide film 4, the nitride film 5, and the top oxide film 6,
The memory gate electrode 2 is formed on the region formed by the memory insulating film 23 including the sacrificial oxide film 41, the memory oxide film 4, the nitride film 5, and the top oxide film 6.

【0021】つぎに、この図1を用いて説明した本発明
の半導体不揮発性記憶素子の構造を形成するための製造
方法を説明する。図2〜図6は、本発明の不揮発性記憶
素子の構造を製造するための製造方法を工程順に示す断
面図である。
Next, a manufacturing method for forming the structure of the semiconductor nonvolatile memory element of the present invention described with reference to FIG. 1 will be described. 2 to 6 are sectional views showing a manufacturing method for manufacturing the structure of the nonvolatile memory element of the present invention in the order of steps.

【0022】まず、図2に示すように、導電型がP型の
半導体基板8の素子領域10の周囲のフィールド領域1
1に、窒化シリコン膜などの耐酸化膜をマスクにして酸
化する、いわゆる選択酸化処理により、フィールド酸化
膜7を700nmの厚さで形成する。
First, as shown in FIG. 2, the field region 1 around the element region 10 of the semiconductor substrate 8 of the P type conductivity type.
1, a field oxide film 7 having a thickness of 700 nm is formed by a so-called selective oxidation process in which an oxidation resistant film such as a silicon nitride film is used as a mask for oxidation.

【0023】つぎに、酸素と窒素との混合気体中で酸化
処理を行い、厚さ20nm程度の二酸化シリコン膜から
なる犠牲酸化膜41を素子領域10の全面に形成する。
Next, oxidation treatment is performed in a mixed gas of oxygen and nitrogen to form a sacrificial oxide film 41 of a silicon dioxide film having a thickness of about 20 nm on the entire surface of the element region 10.

【0024】つぎに、全面に感光性材料であるレジスト
13を形成し、所定のフォトマスクを用いて露光、およ
び現像処理を行い、メモリ素子を形成する領域であるメ
モリ素子領域12上のレジスト13に開口を形成する。
Next, a resist 13 which is a photosensitive material is formed on the entire surface, exposed and developed using a predetermined photomask, and the resist 13 on the memory element area 12 which is an area for forming a memory element. To form an opening.

【0025】その後、このレジスト13をマスクとして
犠牲酸化膜41をフッ酸緩衝液によりエッチング除去す
る。その後、エッチングのマスクとして用いたレジスト
13を除去する。
Then, the sacrificial oxide film 41 is removed by etching with a hydrofluoric acid buffer solution using the resist 13 as a mask. Then, the resist 13 used as the etching mask is removed.

【0026】つぎに、図3に示すように、酸素と窒素と
の混合気体中で酸化処理を行い、膜厚が2nm程度を有
する二酸化シリコン膜からなるメモリ酸化膜4を、犠牲
酸化膜41の開口内のメモリ素子領域12に形成する。
Next, as shown in FIG. 3, an oxidation treatment is performed in a mixed gas of oxygen and nitrogen, and the memory oxide film 4 made of a silicon dioxide film having a thickness of about 2 nm is formed on the sacrificial oxide film 41. It is formed in the memory element region 12 in the opening.

【0027】つぎに、このメモリ酸化膜4上を含む全面
に化学気相成長法によって、窒化シリコン膜からなるナ
イトライド膜5を9nm程度の厚さで形成する。
Next, a nitride film 5 made of a silicon nitride film is formed to a thickness of about 9 nm on the entire surface including the memory oxide film 4 by chemical vapor deposition.

【0028】さらに酸化雰囲気中で酸化処理を行い、ナ
イトライド膜5を酸化して、このナイトライド膜5上に
二酸化シリコン膜からなるトップ酸化膜6を形成する。
Further, an oxidization process is performed in an oxidizing atmosphere to oxidize the nitride film 5, and a top oxide film 6 made of a silicon dioxide film is formed on the nitride film 5.

【0029】つぎに、全面にレジスト13を形成し、所
定のフォトマスクを用いて露光、および現像処理を行
い、メモリ素子領域12の両端部から0.3μm程度幅
寸法が広いメモリゲート電極を形成するレジスト13を
メモリ素子領域12上に形成する。
Next, a resist 13 is formed on the entire surface, exposed and developed using a predetermined photomask to form a memory gate electrode having a width of about 0.3 μm wide from both ends of the memory element region 12. A resist 13 is formed on the memory element region 12.

【0030】その後、このレジスト13をエッチングの
マスクとして、トップ酸化膜6をフッ酸緩衝液によりエ
ッチングする。さらに、ナイトライド膜5とメモリ酸化
膜4と犠牲酸化膜41を、SF6 +CHF3 +Heの混
合ガスを用いてドライエッチング法によりエッチングす
る。
After that, the top oxide film 6 is etched with a hydrofluoric acid buffer solution using the resist 13 as an etching mask. Further, the nitride film 5, the memory oxide film 4, and the sacrificial oxide film 41 are etched by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 + CHF 3 + He.

【0031】これにより、メモリ酸化膜4とナイトライ
ド膜5とトップ酸化膜6とからなる領域と、犠牲酸化膜
41とメモリ酸化膜4とナイトライド膜5とトップ酸化
膜6とからなる領域とで構成するメモリ絶縁膜23を形
成する。
As a result, a region composed of the memory oxide film 4, the nitride film 5 and the top oxide film 6 and a region composed of the sacrificial oxide film 41, the memory oxide film 4, the nitride film 5 and the top oxide film 6 are formed. The memory insulating film 23 configured by is formed.

【0032】つぎに図4に示すように、厚さ30nm程
度の二酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜3を全面に
形成する。さらに、ゲート電極材料14として、モノシ
ランを反応ガスとする化学気相成長法によって、多結晶
シリコン膜を400nm程度の厚さで全面に形成する。
Next, as shown in FIG. 4, a gate oxide film 3 made of a silicon dioxide film having a thickness of about 30 nm is formed on the entire surface. Further, as the gate electrode material 14, a polycrystalline silicon film having a thickness of about 400 nm is formed on the entire surface by a chemical vapor deposition method using monosilane as a reaction gas.

【0033】その後、全面にレジスト13を形成して、
所定のフォトマスクを用いて露光、および現像処理を行
い、メモリゲート電極2を形成する領域であるメモリ素
子領域12と、MOSゲート電極1を形成する領域であ
るMOS素子領域15とにレジスト13を形成する。
After that, a resist 13 is formed on the entire surface,
Exposure and development processing is performed using a predetermined photomask to form a resist 13 on the memory element region 12 which is a region for forming the memory gate electrode 2 and the MOS element region 15 which is a region for forming the MOS gate electrode 1. Form.

【0034】その後、図5に示すように、このレジスト
13をエッチングのマスクとして、ゲート電極材料14
である多結晶シリコン膜を、SF6 +O2 の混合気体を
エッチングガスとして用いるドライエッチング法により
エッチングする。
Thereafter, as shown in FIG. 5, the gate electrode material 14 is formed by using the resist 13 as an etching mask.
The polycrystalline silicon film is etched by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 + O 2 as an etching gas.

【0035】この結果、ゲート酸化膜3からなるMOS
絶縁膜24上にMOSトランジスタのMOSゲート電極
1と、さらにメモリ酸化膜4とナイトライド膜5とトッ
プ酸化膜6とからなる領域と、犠牲酸化膜41とメモリ
酸化膜4とナイトライド膜5とトップ酸化膜6とからな
る領域とからなるメモリ絶縁膜23上にメモリトランジ
スタのメモリゲート電極2とを同時に形成する。
As a result, the MOS composed of the gate oxide film 3 is formed.
On the insulating film 24, the MOS gate electrode 1 of the MOS transistor, the region including the memory oxide film 4, the nitride film 5, and the top oxide film 6, the sacrificial oxide film 41, the memory oxide film 4, and the nitride film 5. The memory gate electrode 2 of the memory transistor is simultaneously formed on the memory insulating film 23 including the region including the top oxide film 6.

【0036】つぎに、MOSゲート電極1とメモリゲー
ト電極2とをイオン注入のマスクとして用いて、半導体
基板8と逆導電型のN型の不純物であるリンを加速エネ
ルギー50keV、イオン注入量3.5×1015ato
ms/cm2 程度でイオン注入する。
Next, using the MOS gate electrode 1 and the memory gate electrode 2 as a mask for ion implantation, phosphorus, which is an N-type impurity having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 8, has an acceleration energy of 50 keV and an ion implantation amount of 3. 5 × 10 15 ato
Ion implantation is performed at about ms / cm 2 .

【0037】この結果、第2導電型のソース領域および
ドレイン領域として、MOSゲート電極1とメモリゲー
ト電極2との間と、メモリゲート電極2とフィールド酸
化膜7との間と、MOSゲート電極1とフィールド酸化
膜7との間との領域の半導体基板8に高濃度不純物層9
を形成する。
As a result, as the source and drain regions of the second conductivity type, between the MOS gate electrode 1 and the memory gate electrode 2, between the memory gate electrode 2 and the field oxide film 7, and the MOS gate electrode 1 is formed. And the field oxide film 7 in the region between the semiconductor substrate 8 and the high concentration impurity layer 9
To form.

【0038】つぎに図6に示すように、二酸化シリコン
を主体とする多層配線用絶縁膜16を形成する。その
後、フォトエッチング技術を用いて、多層配線用絶縁膜
16にコンタクト窓17を形成し、さらに、配線金属1
8としてアルミニウムを形成することによって不揮発性
記憶素子を得る。
Next, as shown in FIG. 6, a multi-layered wiring insulating film 16 mainly composed of silicon dioxide is formed. After that, a contact window 17 is formed in the insulating film 16 for multilayer wiring by using a photoetching technique, and further, the wiring metal 1
A nonvolatile memory element is obtained by forming aluminum as 8.

【0039】以上の説明においては、メモリ絶縁膜23
を構成する多層膜として、犠牲酸化膜41とメモリ酸化
膜4とナイトライド膜5とトップ酸化膜6からなる多層
膜を用いる例で説明したが、犠牲酸化膜41としては、
選択酸化処理後に形成する通常の犠牲酸化膜のみなら
ず、絶縁性を示す酸化膜、ナイトライド膜なども使用可
能である。
In the above description, the memory insulating film 23 is used.
As an example of using the multilayer film including the sacrificial oxide film 41, the memory oxide film 4, the nitride film 5, and the top oxide film 6 as the multilayer film constituting the above, the sacrificial oxide film 41 is
Not only a normal sacrificial oxide film formed after the selective oxidation treatment but also an insulating oxide film, a nitride film or the like can be used.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上の説明で明かなように、本発明の半
導体不揮発性記憶素子構造、およびその製造方法におい
ては、従来構造で問題であったメモリトランジスタが書
き込み状態でのデータ読み出し時のバンド間トンネリン
グによるメモリトランジスタの「オフ」状態でのリーク
電流は、本構造では、ドレインに接するメモリゲート電
極下のメモリ絶縁膜が犠牲酸化膜とメモリ酸化膜とナイ
トライド膜とトップ酸化膜とからなるため、メモリゲー
ト電極からの高い垂直電界が緩和され減少する。
As is apparent from the above description, in the semiconductor non-volatile memory element structure of the present invention and the manufacturing method thereof, the memory transistor, which has been a problem in the conventional structure, has a band at the time of reading data in the written state. In this structure, the leakage current in the “off” state of the memory transistor due to the inter-tunneling is that the memory insulating film below the memory gate electrode in contact with the drain is composed of the sacrificial oxide film, the memory oxide film, the nitride film, and the top oxide film. Therefore, the high vertical electric field from the memory gate electrode is relaxed and reduced.

【0041】この本発明による効果を図11のグラフを
用いて説明する。図11は、本発明の製造方法により作
成した半導体不揮発性記憶素子と従来例で示した製造方
法により作成した半導体不揮発性記憶素子のデータ書き
込み状態におけるゲート電圧(Vg)とドレイン電流
(Id)の特性を比較したものである。図11のグラフ
において、破線は、従来例における特性であり、ゲート
電圧が0Vの場合にもバンド間トンネリングによるリー
ク電流が流れる。これに対し、本発明による半導体不揮
発性記憶素子の特性は、実線で示すようにリーク電流が
低減される。このため、メモリゲート電極とドレイン間
電界も緩和されメモリトランジスタのドレイン耐圧も向
上する。
The effect of the present invention will be described with reference to the graph of FIG. FIG. 11 shows the gate voltage (Vg) and the drain current (Id) in the data write state of the semiconductor nonvolatile memory element manufactured by the manufacturing method of the present invention and the semiconductor nonvolatile memory element manufactured by the manufacturing method shown in the conventional example. This is a comparison of characteristics. In the graph of FIG. 11, the broken line represents the characteristic in the conventional example, and a leak current due to band-to-band tunneling flows even when the gate voltage is 0V. On the other hand, in the characteristics of the semiconductor nonvolatile memory element according to the present invention, the leak current is reduced as shown by the solid line. Therefore, the electric field between the memory gate electrode and the drain is relaxed, and the drain breakdown voltage of the memory transistor is improved.

【0042】さらに、読み出し回数の増加によるメモリ
絶縁膜中への電荷注入によるメモリトランジスタ特性の
劣化に対しても、メモリゲート電極とドレイン間電界が
緩和されることにより、メモリ絶縁膜中への電荷注入を
防ぐことが可能となり、メモリ絶縁膜の劣化によるメモ
リトランジスタ特性の劣化を防ぐことができる。
Further, even when the characteristics of the memory transistor are deteriorated by the charge injection into the memory insulating film due to the increase in the number of readings, the electric field between the memory gate electrode and the drain is relaxed, and the charge into the memory insulating film is reduced. It becomes possible to prevent the injection, and it is possible to prevent the deterioration of the memory transistor characteristics due to the deterioration of the memory insulating film.

【0043】以上の結果、本発明においては、ドレイン
耐圧が向上しメモリ特性の安定化を実現することがで
き、信頼性の高い半導体不揮発性記憶素子が得られる。
As a result of the above, according to the present invention, it is possible to improve the drain breakdown voltage, realize the stabilization of the memory characteristics, and obtain a highly reliable semiconductor nonvolatile memory element.

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

【図1】本発明の実施例における半導体不揮発性記憶素
子の構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a semiconductor nonvolatile memory element according to an example of the present invention.

【図2】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。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory element in the example of the present invention.

【図3】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。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory element according to the example of the present invention.

【図4】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。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory element in the example of the present invention.

【図5】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。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory element in the example of the present invention.

【図6】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。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory element in the example of the present invention.

【図7】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。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory element in a conventional example.

【図8】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。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory element in a conventional example.

【図9】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。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor nonvolatile memory element in a conventional example.

【図10】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。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor nonvolatile memory element in the conventional example.

【図11】本発明における半導体不揮発性記憶素子と従
来例における半導体不揮発性記憶素子におけるデータ書
き込み時のゲート電圧とドレイン電流との特性を示すグ
ラフである。
FIG. 11 is a graph showing characteristics of a gate voltage and a drain current during data writing in the semiconductor nonvolatile memory element of the present invention and the semiconductor nonvolatile memory element of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 MOSゲート電極 2 メモリゲート電極 7 フィールド酸化膜 8 半導体基板 9 高濃度不純物層 12 メモリ素子領域 15 MOS素子領域 41 犠牲酸化膜 1 MOS gate electrode 2 memory gate electrode 7 field oxide film 8 semiconductor substrate 9 high-concentration impurity layer 12 memory element region 15 MOS element region 41 sacrificial oxide film

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体基板上に、メモリ絶
縁膜を介して設けるメモリゲート電極を備える半導体不
揮発性記憶素子において、メモリゲート電極の整合した
領域の半導体基板に設ける第2導電型の高濃度不純物層
に接する領域はメモリ絶縁膜と犠牲酸化膜とからなり、
高濃度不純物層から離間した領域はメモリ絶縁膜からな
ることを特徴とする半導体不揮発性記憶素子。
1. A semiconductor non-volatile memory element comprising a memory gate electrode provided on a first conductivity type semiconductor substrate via a memory insulating film, wherein the second conductivity type is provided on the semiconductor substrate in a region where the memory gate electrode is aligned. The region in contact with the high concentration impurity layer of is composed of a memory insulating film and a sacrificial oxide film,
A semiconductor nonvolatile memory element, wherein a region separated from the high-concentration impurity layer is made of a memory insulating film.
【請求項2】 第1導電型の半導体基板の素子領域の周
囲のフィールド領域にフィールド酸化膜を形成し、素子
領域に犠牲酸化膜を形成し、フォトエッチング技術によ
り、メモリ素子領域の犠牲酸化膜を除去する工程と、メ
モリ酸化膜とナイトライド膜とトップ酸化膜とを順次形
成する工程と、フォトエッチング技術により、メモリ素
子領域のチャネル方向の両側が、犠牲酸化膜とメモリ酸
化膜とナイトライド膜とトップ酸化膜とで構成されるよ
うに、メモリ素子領域より幅が広い領域のトップ酸化膜
とナイトライド膜とメモリ酸化膜と犠牲酸化膜とを除去
する工程と、素子領域にゲート酸化膜を形成し、ゲート
電極材料を形成する工程と、フォトエッチング技術によ
りMOSゲート電極とメモリゲート電極とを同時に形成
する工程と、MOSゲート電極とメモリゲート電極との
整合した領域の素子領域に第2導電型の高濃度不純物層
を形成する工程と、二酸化シリコンを主体とする多層配
線用絶縁膜を形成する工程とフォトエッチング技術によ
り多層配線用絶縁膜にコンタクト窓を形成する工程と、
配線金属を形成する工程とを有す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. A sacrificial oxide film in a memory device region is formed by forming a field oxide film in a field region around a device region of a first conductivity type semiconductor substrate, forming a sacrificial oxide film in the device region, and using a photoetching technique. Of the sacrificial oxide film, the memory oxide film and the nitride film on both sides in the channel direction of the memory element region by the photoetching technique and the step of sequentially forming the memory oxide film, the nitride film and the top oxide film. A step of removing the top oxide film, the nitride film, the memory oxide film, and the sacrificial oxide film in a region wider than the memory element region so that the gate oxide film is formed in the element region. Forming a gate electrode material and forming a MOS gate electrode and a memory gate electrode at the same time by a photo-etching technique; By a step of forming a second-conductivity-type high-concentration impurity layer in the element region in a region where the gate electrode and the memory gate electrode are aligned with each other, a step of forming an insulating film for a multi-layer wiring mainly composed of silicon dioxide, and a photoetching technique A step of forming a contact window in the insulating film for multilayer wiring,
A method of manufacturing a semiconductor nonvolatile memory element, comprising the step of forming a wiring metal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100298874B1 (en) * 1997-12-16 2001-11-22 김영환 Method for forming transistor
KR100688552B1 (en) * 2005-06-08 2007-03-02 삼성전자주식회사 Mos field effect transistor having thick edge gate insulating layer pattern and method of fabricating the same
KR100699843B1 (en) * 2005-06-09 2007-03-27 삼성전자주식회사 MOS Field Effect Transistor Having Trench Isolation Region and Method of Fabricating the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100298874B1 (en) * 1997-12-16 2001-11-22 김영환 Method for forming transistor
KR100688552B1 (en) * 2005-06-08 2007-03-02 삼성전자주식회사 Mos field effect transistor having thick edge gate insulating layer pattern and method of fabricating the same
KR100699843B1 (en) * 2005-06-09 2007-03-27 삼성전자주식회사 MOS Field Effect Transistor Having Trench Isolation Region and Method of Fabricating the same

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