JPH0629495A - 半導体装置及び製造方法 - Google Patents

半導体装置及び製造方法

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JPH0629495A
JPH0629495A JP4020495A JP2049592A JPH0629495A JP H0629495 A JPH0629495 A JP H0629495A JP 4020495 A JP4020495 A JP 4020495A JP 2049592 A JP2049592 A JP 2049592A JP H0629495 A JPH0629495 A JP H0629495A
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JP
Japan
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memory cell
polysilicon
gate electrode
diffusion layer
layer
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Pending
Application number
JP4020495A
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English (en)
Inventor
Tetsushi Hikawa
哲士 肥川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MegaChips Corp
Original Assignee
MegaChips Corp
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Publication date
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Publication of JPH0629495A publication Critical patent/JPH0629495A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セル特性を均一化しつつ敷詰め型のフラット
セル構造を達成でき集積度を向上できるものを、EPR
OM,EEPROMに対し同一プロセスで実現する。 【構成】 N+ 拡散層4をポリシリコン3により自己整
合的に形成し、ポリシリコン6をパターニングする。そ
の後、ポリシリコン6をマスクにして第1メモリセルを
形成する際、凹部となる第2メモリセルのチャネル領域
をポリシリコン3で埋め、ポリシリコン10をパターニ
ングし、第2メモリセルを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関し、特に、フラットセル型のEPROM,E
EPROMセルにおいて、メモリ領域を敷き詰め型にす
ることによって高集積化の実現を図ったものの改良に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図4に従来型のフラットセル型EPRO
M,EEPROMの構成を示す。図において、1はSi
基板、4はこのSi基板1の表面領域に、相互に平行に
なるように形成されたN+ 拡散層、2はこのN+ 拡散層
が形成された表面平坦なSi基板1上に形成されたゲー
ト酸化膜、3はその両端部が相互に隣接するN+ 拡散層
4上にかかるようにゲート酸化膜2上に形成された第1
層目ポリシリコン、5はこの1層目ポリシリコン3の上
面およびN+ 拡散層4の長手方向に沿う方向の両側壁に
形成された層間膜、6はこの層間膜5およびN+ 拡散層
4上のゲート酸化膜上をN+ 拡散層4の長手方向と直交
する方向に形成された第2層目ポリシリコンである。
【0003】図5は図4の装置のメモリセルのレイアウ
トを示し、4はビットラインとなるN+ 拡散層、6はワ
ードラインとなる第2層目ポリシリコン、7は1つのメ
モリセルである。
【0004】また、図6は従来のフラット型敷き詰めセ
ルの構造を示す図であり、6は第1コントロールゲート
となる第2層目ポリシリコン、10は第2コントロール
ゲートとなる第4層目ポリシリコンである。
【0005】図4に示された従来装置は、Si基板1に
薄い酸化膜(ゲート酸化膜)2を形成し、その後、メモ
リセルのフローティングゲートとなるべき第1層目ポリ
シリコン3をデポし、層間膜5を形成したのち、これを
くし型にパターニングする。このあと、この第1層目の
ポリシリコンに対して自己整合的に、メモリのビットラ
インとなるべきN+ 拡散層を形成したのち、メモリのコ
ントロールゲートとなる2層目のポリシリコン6をデポ
しパターニングする。このとき、2層目のポリシリコン
をマスクとして、1層目のポリシリコンをエッチングす
ることにより、そのメモリセルが形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のフラットセル形
の半導体装置は以上のように構成されており、各トラン
ジスタ間に分離用の厚い酸化膜が存在しないため、通常
のEPROM,EEPROMに比し、高い集積度が達成
されている。
【0007】しかしながら、この従来の装置では、 (1) 通常は図4のようにメモリトランジスタ間に分離の
ための隙間がある。 (2) そこで、この隙間を埋めて集積度を向上すべく敷き
詰め型のメモリ構造をとる場合、図6に示すように、図
4のメモリセル−メモリセル間にその間隙を埋める型で
メモリトランジスタを形成し、かつ第2のフローティン
グゲート8,第2のコントロールゲート10が第1のコ
ントロールゲート6及びN+ 拡散層4とパターニング時
のアライメントずれを考慮して、N+ 拡散層4及び第1
のコントロールゲート電極6に対してオーバーラップさ
せる必要がある(101,102)。このため、メモリ
セルサイズが従来のものに比較して大きくなるという欠
点があり、メモリセル間の寄生容量が増大する。また、
フローティングゲートの面積及びカップリング係数が第
1のメモリセルと第2のメモリセルの間で大きく異なる
ため、プログラミング(書込,消去)の特性が大きく異
なる。さらに、1セル当たりの面積が増大する、等の問
題がある。
【0008】この発明は、上記のような従来のものの問
題点を解決するためになされたもので、従来のものに比
し1メモリセルの集積度を約2倍にすることができる、
高集積な敷き詰め型のメモリセル(EPROM,EEP
ROM)が得られる半導体装置及びその製造方法を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、フラットセル型の電気的書込みが可能な不揮発性
メモリセルのゲート電極を形成する際に、4層ポリシリ
コン構成とし、メモリセルのN+ 拡散層の間の半導体基
板上にその長手方向に繰り返し配設された第1のメモリ
セルのフローティングゲートと、この第1メモリセルの
フローティングゲートとN+ 拡散層の長手方向に沿って
半導体基板上に形成された絶縁膜によって形成される凹
部に埋め込まれた第2メモリセルのフローティングゲー
トと、第1メモリセルのフローティングゲートおよび上
記絶縁膜上にN+ 拡散層の長手方向と直交する方向に形
成された第1メモリセルのコントロールゲートと、第2
メモリセルのフローティングゲートおよび上記絶縁膜上
にN+ 拡散層の長手方向と直交する方向に形成された第
2メモリセルのフローティングゲートとを備えるように
したものである。
【0010】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、メモリセルのN+ 拡散層(ビットライン)を1層
目のポリシリコンを用いて自己整合的に形成し、このあ
と1層目ポリシリコンの溝を酸化膜で埋め、次に2層目
のポリシリコンをデポしパターニングし、メモリセルの
コントロールゲートを形成する。この際に1層目のポリ
シリコンも、2層目ポリシリコンをマスクにしてエッチ
ングし、第1のメモリセルを形成する。このとき、第2
メモリセルのチャネル領域のみが凹んだ形状となるの
で、ここに3層めのポリシリコンをデポし、エッチバッ
ク法等を用いてこの凹み部分をポリシリコンで埋め、第
2メモリセルのフローティングゲートとする。このあと
4層目のポリシリコンをデポ,パターニングし、第2メ
モリセルを形成するようにしたものである。
【0011】
【作用】本発明においては、第2メモリセルのチャネル
領域のみが凹んだ形状となり、この凹み部分をポリシリ
コンで埋めることにより第2メモリセルのフローティン
グゲートを形成するので、フラット型のEPROM,E
EPROMセルにおいて、敷き詰め型のセル構造が実現
でき、フローティングゲートの面積及びカップリング係
数が第1のメモリセルと第2のメモリセルの間で異なる
ことがなくなる。
【0012】また、本発明においては、3層目のポリシ
リコンで構成される第2メモルセルのフローティングゲ
ートが、メモリセルのN+ 拡散層(ビットライン)及び
第1のメモリセルのフローティングゲートあるいはコン
トロールゲートに対して自己整合的に形成できるので、
EPROM,EEPROMセルの高集積化を同一のプロ
セスで実現できる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図1は本発明の一実施例による半導体装置の構成を
示す。図1において、1はSi基板、4はこのSi基板
の表面領域に相互に平行になるように形成されたN+
散層、3はN+ 拡散層4の間に相当するSi基板1上に
所定間隔をおいて形成された、1層目ポリシリコン、8
はこの1層目ポリシリコン3同士の間に形成された3層
目ポリシリコン、11はN+ 拡散層4上にその長手方向
に沿って形成された絶縁膜、6は1層目ポリシリコン3
および絶縁膜11上にN+ 拡散層4の長手方向と直交す
る方向に形成された2層目ポリシリコン、10は3層目
ポリシリコン8および絶縁膜11上にN+ 拡散層4の長
手方向と直交する方向に形成された4層目ポリシリコン
である。
【0014】次に、この実施例の製造方法を図2,図3
に示すLSIのフローに基づいて説明する。
【0015】最初に、通常のCMOSあるいはNMOS
プロセス工程をへて、トランジスタのゲートとなる薄い
酸化膜2をSi基板1上に形成する。その膜厚は80〜
300オングストロームである(図2(a) ,図3(a)
)。
【0016】次に第1のメモリセルのフローティングゲ
ートとなるべき1層目のポリシリコン3をCVD法を用
いて2000〜4000オングストローム厚にデポし、
イオン注入法等で不純物を導入する。このあとこのポリ
シリコン3表面を酸化し、窒化膜テポを行って絶縁膜5
を形成し、このポリシリコンをパターニングする(図2
(b) ,図3(b) )。
【0017】次に、1層目のポリシリコン3に対してセ
ルフアラインでメモリセルのビットラインとなるべきN
+ 拡散層4を形成する。なお、このとき1層目ポリシリ
コン3の側壁に絶縁膜のサイドウォールを先に形成して
おいてもよい(図2(c) ,図3(c) )。
【0018】次に、CVD法等により酸化膜を5000
オングストローム前後にデポし、SOG+エッチバック
等によりデポ酸化膜11をビットライン上に残す(図2
(d),図3(d) )。
【0019】次に、第1メモリセルのコントロールゲー
トとなるべき3層目ポリシリコン6をCVD法により2
000〜4000オングストローム厚にデポし、不純物
を導入したのち、パターニングを行い、第1メモリセル
を形成する。このとき1層目のポリシリコン3及びその
上の絶縁膜5を、2層目のポリシリコン6をマスクとし
てエッチングする(図2(e) ,図2(f) 図3(e) )。
【0020】次に、熱酸化法により1層目,2層目のポ
リシリコン3,6の露出部分に酸化膜7を形成する。こ
のあと、3層目のポリシリコンをデポし、エッチバック
法等を用いて第2のメモリセルのチャネル領域のみにポ
リシリコン8を残す。このときN+ 拡散上にはCVD法
等による厚い絶縁膜が形成されているので、3層目のポ
リシリコン8はチャネル領域にのみセルフアラインで残
すことが可能である。このあと3層目のポリシリコンを
酸化し、窒化膜をデポして絶縁膜9を形成する(図2
(f) ,図3(g) )。
【0021】次に、第2のメモリセルのコントロールゲ
ートとなるべき4層目のポリシリコン10をデポしパタ
ーニングして、第2メモリセルを形成する。このあと熱
酸化によりポリシリコンの露出部分を酸化膜で覆う(図
2(g) ,図3(h) )。
【0022】このあとは通常のCMOSあるいはNMO
Sプロセスと同様に絶縁膜をデポし、コンタクト工程,
メタル工程へ進める。
【0023】このように、上記実施例によれば、フラッ
ト型のEPROM,EEPROMセルにおいて、敷き詰
め型のセル構造が実現でき集積度の向上が可能であると
ともに、第1メモリセル,第2メモリセルともにトラン
ジスタサイズ,カップリング係数を同程度に実現するこ
とが可能なため、プログラミング特性(書込,消去)を
均一化することができる。
【0024】また、上記実施例は 4層ポリシリコン構
造でメモリセルを形成するプロセスであるが、第1メモ
リセルと第2メモリセルともにフローティングゲートの
構成がN+ 拡散層(ビットライン)及び第1メモリセル
のコントロールゲートに対してセルフアラインで形成さ
れるので、図6に示すような通常の4層ポリ構造の敷き
詰め型のセルよりも集積度が向上する。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体装置
によれば、フラット型のEPROM,EEPROMセル
において、第1メモリセルの第1ゲート電極に対し第2
メモリセルの第1のゲート電極と第2メモリセルの第2
の第2のゲート電極とをオーバーラップさせることなく
敷き詰め型のセル構造を実現するようにしたので、集積
度の向上を図りつつ、第1メモリセルと第2メモリセル
とのプログラミング特性の均一化が可能となる。
【0026】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
によれば、拡散層及び第2メモリセルの第1のゲート電
極がそれぞれ第1メモリセルの第1のゲート電極及び第
1メモリセルの第2ゲート電極に対してセルフアライン
で形成されるので、従来の通常の4層ポリ構造の敷き詰
め型のセルに比し集積度を向上できるものが、EPRO
M,EEPROMセルに対し同一のプロセスによって実
現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体装置のセルの3
次元的な構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施例による半導体装置のフラット
型敷き詰めセルのプロセスステップごとの断面およびそ
のレイアウトを示す図である。
【図3】本発明の一実施例による半導体装置のフラット
型敷き詰めセルのプロセスステップごとの断面およびそ
のレイアウトを示す図である。
【図4】従来型のフラット型EPROM,EEPROM
の3次元的な構成を示す図である。
【図5】従来型のフラット型セルのレイアウトを示す図
である。
【図6】従来型のフラット型敷き詰めセル構造を示す図
である。
【符号の説明】
1 Si基板 4 N+ 拡散層 6 2層目ポリシリコン 8 3層目ポリシリコン 10 4層目ポリシリコン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の表面に相互に平行に形成さ
    れた第1導電形の不純物拡散層と、 該第1導電形の不純物拡散層の間に相当する半導体基板
    上に該不純物拡散層の長手方向に沿って繰り返し配設さ
    れた第1メモリセルの第1のゲート電極および第2メモ
    リセルの第1のゲート電極と、 上記第1メモリセルの第1のゲート電極上に上記第1導
    電形の不純物拡散層の長手方向と直交する方向に相互に
    平行に形成された第1メモリセルの第2のゲート電極
    と、 上記第2メモリセルの第1のゲート電極上に上記第1導
    電形の不純物拡散層の長手方向と直交する方向に相互に
    平行に形成された第2メモリセルの第2のゲート電極と
    を備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に、メモリセルの拡散層を
    第1メモリセルの第1のゲート電極となるべき層を用い
    て自己整合的に形成する工程と、 上記拡散層の長手方向と直交する方向に第1メモリセル
    の第2のゲート電極を形成し、この第2のゲート電極を
    マスクにして上記第1のゲート電極となるべき層をパタ
    ーニングし、第1メモリセルの第1のゲート電極を形成
    する工程と、 上記パターニングにより形成された、第2メモリセルの
    チャネル領域となるべき凹んだ領域に第2メモリセルの
    第1のゲート電極を自己整合的に埋め込む工程と、 該第2メモリセルの第1のゲート電極上に第2メモリセ
    ルの第2の電極を形成する工程とを含むことを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
JP4020495A 1992-01-07 1992-01-07 半導体装置及び製造方法 Pending JPH0629495A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009514245A (ja) * 2005-10-31 2009-04-02 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. 二重層フローティングゲートを備えているepromセル

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009514245A (ja) * 2005-10-31 2009-04-02 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. 二重層フローティングゲートを備えているepromセル
US9899539B2 (en) 2005-10-31 2018-02-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Modified-layer EPROM cell

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