JPH0653519A - Semiconductor non-volatile memory and fabrication thereof - Google Patents

Semiconductor non-volatile memory and fabrication thereof

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JPH0653519A
JPH0653519A JP21964392A JP21964392A JPH0653519A JP H0653519 A JPH0653519 A JP H0653519A JP 21964392 A JP21964392 A JP 21964392A JP 21964392 A JP21964392 A JP 21964392A JP H0653519 A JPH0653519 A JP H0653519A
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JP
Japan
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memory
film
gate electrode
oxide film
nitride film
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JP21964392A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Sakurai
保宏 桜井
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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Priority to US08/182,003 priority patent/US5496753A/en
Priority to DE69322487T priority patent/DE69322487T2/en
Priority to EP93910414A priority patent/EP0597124B1/en
Priority to PCT/JP1993/000722 priority patent/WO1993024959A1/en
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Abstract

PURPOSE:To fabricate a MONOS memory exhibiting reliable read out operation by forming a memory gate electrode film at least in an element region smaller than a memory nitride film in the element region. CONSTITUTION:A memory nitride film 5 and a tunnel oxide film 3 are removed selectively through etching and a semiconductor substrate 1 is thermally oxidized thus forming the gate oxide film 11 of MOS transistor for peripheral circuit. Gate electrode material is formed on the film and then a resist pattern is formed thereon through exposure and developing. At that time, resist pattern is set smaller than a pattern of a top oxide film 7, a memory nitride film 5, and the tunnel oxide film 3. A memory gate electrode film 9 and a gate electrode film 13 for MOS transistor constituting a peripheral circuit are then formed by the use of the resist through etching. The memory gate electrode film 9 is formed smaller than the memory nitride film 5 in order to eliminate positional shift of an aligner.

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、メモリーゲート電極−
トップ酸化膜−メモリー窒化膜−トンネル酸化膜−半導
体基板構造からなるMONOS構造の半導体不揮発性メ
モリの構成、およびその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a memory gate electrode
The present invention relates to a configuration of a semiconductor non-volatile memory having a MONOS structure including a top oxide film-memory nitride film-tunnel oxide film-semiconductor substrate structure, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】MONOS構造の半導体不揮発性メモリ
(以下MONOSメモリと記載する)は信頼性が高く、
また非常に多数回の書換えが可能であるため、最近特に
注目を集めている。
2. Description of the Related Art A semiconductor non-volatile memory having a MONOS structure (hereinafter referred to as MONOS memory) has high reliability,
Since it can be rewritten a great number of times, it has recently attracted particular attention.

【0003】このMONOSメモリは、半導体基板とト
ンネル酸化膜とメモリー窒化膜とトップ酸化膜とメモリ
ーゲート電極膜とからなる。従来のMONOSメモリ
は、すくなくとも素子領域内においては、トップ酸化膜
と、メモリー窒化膜と、トンネル酸化膜と、メモリーゲ
ート電極膜とは、同一の大きさのパターン寸法で形成し
ている。
This MONOS memory comprises a semiconductor substrate, a tunnel oxide film, a memory nitride film, a top oxide film and a memory gate electrode film. In the conventional MONOS memory, at least in the element region, the top oxide film, the memory nitride film, the tunnel oxide film, and the memory gate electrode film are formed with the same pattern size.

【0004】以下図面を用いて従来例におけるMONO
Sメモリの構成を説明する。図10は従来例のMONO
Sメモリの構成を示す断面図である。ただし図10にお
いては、素子領域内のMONOSメモリのゲート付近
と、周辺回路を構成するMOSトランジスタのゲート付
近のみを示したものであり、金属配線との接続部分など
については、詳細な説明を省略する。
A MONO in a conventional example will be described below with reference to the drawings.
The configuration of the S memory will be described. FIG. 10 shows a conventional MONO.
It is sectional drawing which shows the structure of S memory. However, FIG. 10 shows only the vicinity of the gate of the MONOS memory in the element region and the vicinity of the gate of the MOS transistor forming the peripheral circuit, and detailed description of the connection with the metal wiring is omitted. To do.

【0005】図10に示すように、半導体基板1の上
に、MONOSメモリとして、同一の大きさのパターン
寸法を有するトンネル酸化膜3と、メモリー窒化膜5
と、トップ酸化膜7と、メモリーゲート電極膜9とを有
する。さらにMONOSメモリ領域以外の半導体基板1
の表面に、周辺回路を構成するMOSトランジスタのゲ
ート酸化膜11を有し、さらにこのゲート酸化膜11の
上に、MOSトランジスタのゲート電極膜13を設けて
いる。
As shown in FIG. 10, as a MONOS memory, a tunnel oxide film 3 having the same pattern dimension and a memory nitride film 5 are formed on a semiconductor substrate 1.
And a top oxide film 7 and a memory gate electrode film 9. Further, the semiconductor substrate 1 other than the MONOS memory area
The gate oxide film 11 of the MOS transistor forming the peripheral circuit is formed on the surface of, and the gate electrode film 13 of the MOS transistor is further provided on the gate oxide film 11.

【0006】メモリーゲート電極膜9とMOSトランジ
スタのゲート電極膜13とは、同一工程で形成すること
もできるし、また別々の工程で形成することもできる。
周辺回路のMOSトランジスタの特性を阻害しないよう
にするためには、これらのメモリーゲート電極膜9とM
OSトランジスタのゲート電極膜13とは、同一工程で
形成することが一般的である。以下図面を用いて従来例
におけるMONOSメモリの製造方法を説明する。
The memory gate electrode film 9 and the gate electrode film 13 of the MOS transistor can be formed in the same process or can be formed in different processes.
In order not to impair the characteristics of the MOS transistor of the peripheral circuit, these memory gate electrode film 9 and M
The gate electrode film 13 of the OS transistor is generally formed in the same step. A method of manufacturing a conventional MONOS memory will be described below with reference to the drawings.

【0007】図11〜図17は従来のMONOSメモリ
を搭載した半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図
である。ただし図11〜図17は、素子分離領域形成後
からゲート電極形成の工程までを示したものであり、そ
の前後の工程については、詳細な説明を省略する。
11 to 17 are cross-sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor device having a conventional MONOS memory in the order of steps. However, FIGS. 11 to 17 show the steps from the formation of the element isolation region to the step of forming the gate electrode, and detailed description of the steps before and after that is omitted.

【0008】まず図11に示すように、半導体基板1の
表面を熱酸化処理して、トンネル酸化膜3を形成する。
First, as shown in FIG. 11, the surface of the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form a tunnel oxide film 3.

【0009】次に図12に示すように、このトンネル酸
化膜3の上にメモリー窒化膜5を形成する。
Next, as shown in FIG. 12, a memory nitride film 5 is formed on the tunnel oxide film 3.

【0010】次に図13に示すように、このメモリー窒
化膜5を熱酸化処理して、メモリー窒化膜5上にトップ
酸化膜7を形成する。
Next, as shown in FIG. 13, the memory nitride film 5 is thermally oxidized to form a top oxide film 7 on the memory nitride film 5.

【0011】次に図14に示すように、レジスト4を用
いて、トップ酸化膜7を選択的にエッチング除去し、引
き続いてメモリー窒化膜5とトンネル酸化膜3とをエッ
チングして、選択的に除去する。
Next, as shown in FIG. 14, the top oxide film 7 is selectively removed by etching using a resist 4, and then the memory nitride film 5 and the tunnel oxide film 3 are selectively etched. Remove.

【0012】次にレジスト4を除去した後、図15に示
すように、半導体基板1を熱酸化処理して、周辺回路用
のMOSトランジスタのゲート酸化膜11を形成する。
Next, after removing the resist 4, as shown in FIG. 15, the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form the gate oxide film 11 of the MOS transistor for the peripheral circuit.

【0013】次に図16に示すように、これらの膜の上
の全面に多結晶シリコンからなるゲート電極膜材料15
を形成する。
Next, as shown in FIG. 16, a gate electrode film material 15 made of polycrystalline silicon is formed on the entire surface of these films.
To form.

【0014】次に図17に示すように、このゲート電極
膜材料15を、レジスト4を用いて選択的にエッチング
除去し、トップ酸化膜7やメモリー窒化膜5やトンネル
酸化膜3などと同一の大きさのメモリーゲート電極膜9
を形成する。これと同時に、周辺回路を構成するMOS
トランジスタのゲート電極膜13も形成する。
Next, as shown in FIG. 17, the gate electrode film material 15 is selectively removed by etching using the resist 4, and the same material as the top oxide film 7, the memory nitride film 5, the tunnel oxide film 3 and the like is obtained. Size of memory gate electrode film 9
To form. At the same time, the MOS that constitutes the peripheral circuit
The gate electrode film 13 of the transistor is also formed.

【0015】この後の工程は、MONOSメモリを搭載
しない半導体装置の製造工程と同様である。
The subsequent steps are the same as the steps for manufacturing a semiconductor device having no MONOS memory.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】前述の図10から図1
7を用いて説明したような従来のMONOSメモリとそ
の製造方法においては、メモリーゲート電極膜9とその
下の構成膜、すなわちトップ酸化膜7とメモリー窒化膜
5とトンネル酸化膜3とは、同一の大きさのパターン寸
法を有しているにもかかわらず、自己整合によって形成
しているわけではない。このために、メモリーゲート電
極膜9が、その下の構成膜に対して少しずれた位置に形
成される。
The above-mentioned FIG. 10 to FIG.
In the conventional MONOS memory and the manufacturing method thereof as described using FIG. 7, the memory gate electrode film 9 and the constituent films thereunder, that is, the top oxide film 7, the memory nitride film 5, and the tunnel oxide film 3 are the same. Although it has a pattern dimension of the size of, it is not formed by self-alignment. For this reason, the memory gate electrode film 9 is formed at a position slightly displaced from the underlying film.

【0017】すなわちメモリーゲート電極膜9の位置
が、ずれて形成されることによって、MOSトランジス
タのゲート絶縁膜11上に、メモリーゲート電極膜9が
形成される。
That is, the memory gate electrode film 9 is formed so that its position is shifted, so that the memory gate electrode film 9 is formed on the gate insulating film 11 of the MOS transistor.

【0018】このためMONOSメモリのソース側か、
あるいはドレイン側に、周辺回路を構成するMOSトラ
ンジスタと同様の構造が形成されることになる。そのた
め位置ずれしたメモリーゲート電極膜9とMOSトラン
ジスタのゲート酸化膜11領域とがオフセットゲートと
なって、MONOSメモリの読みだし動作が不確実にな
るという問題点がある。
Therefore, either the source side of the MONOS memory,
Alternatively, a structure similar to that of the MOS transistor forming the peripheral circuit is formed on the drain side. Therefore, there is a problem that the misaligned memory gate electrode film 9 and the gate oxide film 11 region of the MOS transistor serve as an offset gate, and the read operation of the MONOS memory becomes uncertain.

【0019】本発明の目的は、上記課題点を解決し、読
みだし動作の確実なMONOSメモリ構造と、このMO
NOSメモリを形成するため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-mentioned problems and to provide a reliable MONOS memory structure for reading operation, and this MONO memory structure.
A manufacturing method for forming a NOS memory.

【0020】[0020]

【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構造と方法とを採用する。
To achieve the above object, the present invention employs the structure and method described below.

【0021】本発明のMONOSメモリは、少なくとも
素子領域内におけるメモリーゲート電極膜は、素子領域
内におけるメモリー窒化膜のパターン寸法よりも小さい
ことを特徴とする。
The MONOS memory of the present invention is characterized in that at least the memory gate electrode film in the element region is smaller than the pattern size of the memory nitride film in the element region.

【0022】本発明におけるMONOSメモリの製造方
法は、半導体基板の表面を熱酸化してトンネル酸化膜を
形成する工程と、このトンネル酸化膜上にメモリー窒化
膜を形成する工程と、このメモリー窒化膜を熱酸化して
トップ酸化膜を形成する工程と、これらのトップ酸化膜
とメモリー窒化膜とトンネル酸化膜とを選択的に除去し
て半導体基板表面を露出させる工程と、この露出させた
半導体基板表面を熱酸化してゲート酸化膜を形成する工
程と、このゲート酸化膜を形成した半導体基板上にゲー
ト電極膜材料を形成する工程と、このゲート電極膜材料
を、少なくとも素子領域内のトップ酸化膜の上において
は、このトップ酸化膜よりも小さなパターン寸法で選択
的に除去してメモリーゲート電極膜を形成する工程とを
備えることを特徴とする。
A method of manufacturing a MONOS memory according to the present invention comprises a step of thermally oxidizing the surface of a semiconductor substrate to form a tunnel oxide film, a step of forming a memory nitride film on the tunnel oxide film, and a step of forming the memory nitride film. Forming a top oxide film by thermal oxidation of silicon, exposing the semiconductor substrate surface by selectively removing these top oxide film, memory nitride film and tunnel oxide film, and the exposed semiconductor substrate A step of thermally oxidizing the surface to form a gate oxide film; a step of forming a gate electrode film material on the semiconductor substrate on which the gate oxide film is formed; And forming a memory gate electrode film on the film by selectively removing with a pattern size smaller than that of the top oxide film. To.

【0023】[0023]

【作用】ゲート電極膜材料を選択的に除去して所望の形
状に加工する場合、通常はまずレジストを露光、現像処
理して、このレジストにマスクパターンを転写する。そ
の後、このレジストをエッチングマスクとして用いて、
ゲート電極膜材料をエッチングするという方法がとられ
る。
When the gate electrode film material is selectively removed and processed into a desired shape, usually, the resist is first exposed and developed, and the mask pattern is transferred to the resist. After that, using this resist as an etching mask,
A method of etching the gate electrode film material is adopted.

【0024】レジストへのマスクパターンの転写には、
ステッパなどのアライメント装置が用いられるが、この
ようなアライメント装置には必ず合わせズレが存在す
る。このため、下地の膜と全く同一の大きさのパターン
を同一の位置に形成することは不可能である。
For transferring the mask pattern to the resist,
An alignment device such as a stepper is used, but such an alignment device always has misalignment. Therefore, it is impossible to form a pattern having the same size as the underlying film at the same position.

【0025】そこでアライメント装置の合わせズレの分
だけ、あらかじめ見込んで下地の膜を大きくしておけ
ば、上部のパターンが下地の膜の位置から外れてしまう
ことはなくなるのである。
Therefore, if the underlying film is enlarged in advance by the amount of misalignment of the alignment device, the upper pattern will not be displaced from the position of the underlying film.

【0026】本発明においては、ゲート電極膜材料を加
工する際の下地の膜は、第1にはトップ酸化膜である。
そのためこのトップ酸化膜よりも、レジストのパターン
寸法を小さくして、ゲート電極膜材料を選択的にエッチ
ング除去している。
In the present invention, the underlying film when processing the gate electrode film material is, firstly, the top oxide film.
Therefore, the pattern size of the resist is made smaller than that of this top oxide film, and the gate electrode film material is selectively removed by etching.

【0027】しかし、このトップ酸化膜は、5nm程度
の膜厚しかないため、ゲート電極膜材料をエッチングす
る際のオーバーエッチングなどにより、メモリーゲート
電極膜と同一の大きさにエッチングされてしまう。
However, since this top oxide film has a film thickness of only about 5 nm, it is etched to the same size as the memory gate electrode film due to over-etching when etching the gate electrode film material.

【0028】そのため最終的な形状は、トンネル酸化膜
とメモリー窒化膜とが同一の大きさになり、トップ酸化
膜とゲート電極膜とがこれらのトンネル酸化膜とメモリ
ー窒化膜とのパターン寸法よりも少し小さくなる。
Therefore, in the final shape, the tunnel oxide film and the memory nitride film have the same size, and the top oxide film and the gate electrode film are larger than the pattern dimensions of these tunnel oxide film and the memory nitride film. A little smaller.

【0029】そこで本発明のMONOSメモリの構成に
おいては、メモリーゲート電極膜のパターン寸法の大き
さが、少なくともメモリー窒化膜よりも小さくなるよう
にしているのである。
Therefore, in the configuration of the MONOS memory of the present invention, the pattern size of the memory gate electrode film is made smaller than at least the memory nitride film.

【0030】[0030]

【実施例】以下図面により本発明の一実施例を詳述す
る。図1は本発明のMONOSメモリの構成を示す断面
図である。ただし図1は、素子領域内のMONOSメモ
リのゲート付近と、周辺回路を構成するMOSトランジ
スタのゲート付近のみを示したものであり、金属配線と
の接続部分などについては、詳細な説明を省略する。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a MONOS memory of the present invention. However, FIG. 1 shows only the vicinity of the gate of the MONOS memory in the element region and the vicinity of the gate of the MOS transistor forming the peripheral circuit, and detailed description of the connection portion with the metal wiring is omitted. .

【0031】まずはじめに図1を用いて本発明の半導体
不揮発性メモリの構成を説明する。図1に示すように、
半導体基板1の上に、同一の大きさのパターン寸法を有
するトンネル酸化膜3と、メモリー窒化膜5とを有す
る。
First, the configuration of the semiconductor nonvolatile memory of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in Figure 1,
On the semiconductor substrate 1, a tunnel oxide film 3 having the same pattern size and a memory nitride film 5 are provided.

【0032】さらにその上に、これらトンネル酸化膜3
とメモリー窒化膜5よりも小さなパターン寸法を有する
トップ酸化膜7と、メモリーゲート電極膜9とを設け
る。
On top of that, these tunnel oxide films 3 are formed.
A top oxide film 7 having a pattern size smaller than that of the memory nitride film 5 and a memory gate electrode film 9 are provided.

【0033】さらにこれらのトンネル酸化膜3とメモリ
ー窒化膜5の形成領域以外の半導体基板1の表面に、周
辺回路を構成するMOSトランジスタのゲート酸化膜1
1を設ける。さらにこのMOSトランジスタのゲート酸
化膜11の上に、MOSトランジスタのゲート電極膜1
3を設けている。
Further, on the surface of the semiconductor substrate 1 other than the regions where the tunnel oxide film 3 and the memory nitride film 5 are formed, the gate oxide film 1 of the MOS transistor constituting the peripheral circuit is formed.
1 is set. Further, on the gate oxide film 11 of the MOS transistor, the gate electrode film 1 of the MOS transistor is formed.
3 is provided.

【0034】図1において、トンネル酸化膜3とメモリ
ー窒化膜5とのパターン寸法の大きさに対し、トップ酸
化膜7とメモリーゲート電極膜9とを、どの程度小さく
すればよいかは、メモリーゲート電極膜9の上にレジス
トパターンを形成する際に使用するアライメント装置の
合わせ精度に依存する。
In FIG. 1, how much the top oxide film 7 and the memory gate electrode film 9 should be made smaller than the pattern size of the tunnel oxide film 3 and the memory nitride film 5 depends on the memory gate. It depends on the alignment accuracy of the alignment device used when forming the resist pattern on the electrode film 9.

【0035】現状のアライメント装置においては、合わ
せズレ量を0.1μm程度は見込む必要がある。
In the current alignment apparatus, it is necessary to expect a misalignment amount of about 0.1 μm.

【0036】したがって、トップ酸化膜7とメモリーゲ
ート電極膜9とのパターン寸法の大きさは、その下のト
ンネル酸化膜3とメモリー窒化膜5とに比べて、少なく
とも0.2μm程度は小さくする必要がある。
Therefore, the size of the pattern dimension of the top oxide film 7 and the memory gate electrode film 9 needs to be at least about 0.2 μm smaller than that of the tunnel oxide film 3 and the memory nitride film 5 thereunder. There is.

【0037】次に図面を用いて本発明におけるMONO
Sメモリの製造方法の一実施例を詳しく説明する。図2
〜図9は本発明におけるMONOSメモリの製造方法を
工程順に示す断面図である。ただしこれらの図面は、図
1と同じように、素子領域内のMONOSメモリのゲー
ト付近と、周辺回路を構成するMOSトランジスタのゲ
ート付近のみを示したものであり、金属配線との接続部
分などについては、詳細な説明を省略してあり、またさ
らに素子分離領域形成後からゲート電極形成までの工程
を示している。
Next, the MONO in the present invention will be described with reference to the drawings.
An embodiment of the method of manufacturing the S memory will be described in detail. Figure 2
9A to 9D are sectional views showing a method of manufacturing the MONOS memory in the present invention in the order of steps. However, these drawings, like FIG. 1, show only the vicinity of the gate of the MONOS memory in the element region and the vicinity of the gates of the MOS transistors that form the peripheral circuit. Shows the steps from the formation of the element isolation region to the formation of the gate electrode.

【0038】まず図2に示すように、半導体基板1を熱
酸化処理して、膜厚が2nm程度のトンネル酸化膜3を
半導体基板1表面に形成する。
First, as shown in FIG. 2, the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form a tunnel oxide film 3 having a thickness of about 2 nm on the surface of the semiconductor substrate 1.

【0039】次に図3に示すように、このトンネル酸化
膜3の上に、膜厚が10nm程度のシリコン窒化膜から
なるメモリー窒化膜5を、化学気相成長装置を用いて形
成する。
Next, as shown in FIG. 3, a memory nitride film 5 made of a silicon nitride film having a film thickness of about 10 nm is formed on the tunnel oxide film 3 by using a chemical vapor deposition apparatus.

【0040】次に図4に示すように、このメモリー窒化
膜5を熱酸化処理して、5nmの膜厚を有するトップ酸
化膜7を形成する。
Next, as shown in FIG. 4, the memory nitride film 5 is thermally oxidized to form a top oxide film 7 having a thickness of 5 nm.

【0041】次に図5に示すように、露光、現像処理に
より形成したレジスト4を用いて、このトップ酸化膜7
を選択的にエッチング除去し、引き続いてメモリー窒化
膜5とトンネル酸化膜3とを選択的にエッチング除去す
る。
Next, as shown in FIG. 5, the top oxide film 7 is formed by using a resist 4 formed by exposure and development.
Is selectively removed by etching, and then the memory nitride film 5 and the tunnel oxide film 3 are selectively removed by etching.

【0042】次にレジスト4を除去した後、図6に示す
ように、半導体基板1を熱酸化処理し、膜厚が25nm
程度の周辺回路用のMOSトランジスタのゲート酸化膜
11を形成する。
Next, after removing the resist 4, the semiconductor substrate 1 is subjected to thermal oxidation treatment as shown in FIG.
A gate oxide film 11 of a MOS transistor for peripheral circuits is formed to some extent.

【0043】次に図7に示すように、これらの膜の上の
全面に多結晶シリコンからなるゲート電極膜材料15
を、膜厚400nm程度で、化学気相成長装置を用いて
形成する。
Next, as shown in FIG. 7, a gate electrode film material 15 made of polycrystalline silicon is formed on the entire surface of these films.
With a film thickness of about 400 nm using a chemical vapor deposition apparatus.

【0044】次に図8に示すように、このゲート電極膜
材料15の上に、レジスト4のパターンを、露光、現像
処理により形成する。そのとき、レジスト4のパターン
寸法は、トップ酸化膜7とメモリー窒化膜5とトンネル
酸化膜3とのパターン寸法よりも小さいパターン寸法で
形成する。なお周辺回路用のMOSトランジスタのゲー
ト酸化膜11の上部には、周辺回路としての所定の大き
さのパターン寸法を備えるレジスト4を形成する。
Next, as shown in FIG. 8, a pattern of the resist 4 is formed on the gate electrode film material 15 by exposing and developing. At this time, the pattern size of the resist 4 is smaller than the pattern size of the top oxide film 7, the memory nitride film 5, and the tunnel oxide film 3. A resist 4 having a pattern size of a predetermined size as a peripheral circuit is formed on the gate oxide film 11 of the MOS transistor for the peripheral circuit.

【0045】次に図9に示すように、このレジスト4を
エッチングマスクとして用いて、ゲート電極膜材料15
をエッチングし、メモリーゲート電極膜9と、周辺回路
を構成するMOSトランジスタのゲート電極膜13とを
形成する。その際、トップ酸化膜7のうち、メモリーゲ
ート電極膜9からはみ出ている部分は、メモリーゲート
電極膜9と一緒にエッチングされる。これは現状のエッ
チング装置が有する、エッチング均一性や、エッチング
選択比などの性能によるものである。
Next, as shown in FIG. 9, using this resist 4 as an etching mask, the gate electrode film material 15 is formed.
Are etched to form the memory gate electrode film 9 and the gate electrode film 13 of the MOS transistor forming the peripheral circuit. At that time, the portion of the top oxide film 7 that protrudes from the memory gate electrode film 9 is etched together with the memory gate electrode film 9. This is due to performances such as etching uniformity and etching selection ratio possessed by the current etching apparatus.

【0046】この後の工程は、MONOSメモリを搭載
しない半導体装置の製造工程と同様な製造工程を行えば
良い。
In the subsequent steps, the same manufacturing steps as those of the semiconductor device having no MONOS memory may be performed.

【0047】以上のような製造方法により、本発明のM
ONOSメモリを製造することができる。
By the manufacturing method as described above, M of the present invention can be obtained.
ONOS memory can be manufactured.

【0048】なお本発明の説明においては、図1に示す
ように、トップ酸化膜7とメモリーゲート電極膜9との
大きさを同一とした。しかしながら、上記の図2から図
9を用いて説明した製造方法の記載から明らかなよう
に、これは現状のエッチング装置の性能により結果的に
同一になっているのであって、将来エッチング装置の性
能が向上して、メモリーゲート電極膜9を形成する際
に、トップ酸化膜7がエッチングされることなしに、メ
モリー窒化膜5やトンネル酸化膜3と同一の大きさのま
までMONOSメモリの形成が行われることになったと
しても、なんら差し支えない。
In the description of the present invention, as shown in FIG. 1, the top oxide film 7 and the memory gate electrode film 9 have the same size. However, as is clear from the description of the manufacturing method described with reference to FIGS. 2 to 9 above, this is eventually the same due to the performance of the current etching apparatus, and the performance of the etching apparatus in the future. When the memory gate electrode film 9 is formed, the MONOS memory can be formed with the same size as the memory nitride film 5 and the tunnel oxide film 3 without etching the top oxide film 7. Even if it happens, it doesn't matter.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上の説明のように、MONOSメモリ
のメモリーゲート電極膜の大きさを、少なくともその下
のメモリー窒化膜よりも小さくすることにより、アライ
メント装置の合わせズレによってメモリーゲート電極膜
が、その下の構成膜からずれた位置に形成されることが
なくなる。これにより読みだし動作の確実なMONOS
メモリを提供することが可能となり、信頼性が高く、さ
らに非常に多数回の書き換えが可能な半導体不揮発性メ
モリが得られる。
As described above, by making the size of the memory gate electrode film of the MONOS memory smaller than at least the memory nitride film below the memory gate electrode film, the memory gate electrode film is not aligned due to misalignment of the alignment device. It will not be formed at a position displaced from the underlying constituent film. As a result, MONOS with reliable read operation
It is possible to provide a memory, and it is possible to obtain a highly reliable semiconductor non-volatile memory that can be rewritten very many times.

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

【図1】本発明の一実施例におけるMONOSメモリを
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a MONOS memory according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例におけるMONOSメモリの
製造方法を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例におけるMONOSメモリの
製造方法を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例におけるMONOSメモリの
製造方法を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例におけるMONOSメモリの
製造方法を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例におけるMONOSメモリの
製造方法を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例におけるMONOSメモリの
製造方法を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例におけるMONOSメモリの
製造方法を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory according to the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施例におけるMONOSメモリの
製造方法を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory according to the embodiment of the present invention.

【図10】従来例におけるMONOSメモリを示す断面
図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a MONOS memory in a conventional example.

【図11】従来例におけるMONOSメモリの製造方法
を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory in the conventional example.

【図12】従来例におけるMONOSメモリの製造方法
を示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory in the conventional example.

【図13】従来例におけるMONOSメモリの製造方法
を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory in the conventional example.

【図14】従来例におけるMONOSメモリの製造方法
を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory in the conventional example.

【図15】従来例におけるMONOSメモリの製造方法
を示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory in the conventional example.

【図16】従来例におけるMONOSメモリの製造方法
を示す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory in the conventional example.

【図17】従来例におけるMONOSメモリの製造方法
を示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the MONOS memory in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 3 トンネル酸化膜 5 メモリー窒化膜 7 トップ酸化膜 9 メモリーゲート電極膜 11 MOSトランジスタのゲート酸化膜 13 MOSトランジスタのゲート電極膜 1 semiconductor substrate 3 tunnel oxide film 5 memory nitride film 7 top oxide film 9 memory gate electrode film 11 gate oxide film of MOS transistor 13 gate electrode film of MOS transistor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、トンネル酸化膜と、メモ
リー窒化膜と、トップ酸化膜と、メモリーゲート電極膜
とからなるMONOS構造の半導体不揮発性メモリであ
って、少なくとも素子領域内におけるメモリーゲート電
極膜は、素子領域内におけるメモリー窒化膜よりも小さ
いことを特徴とする半導体不揮発性メモリ。
1. A semiconductor non-volatile memory having a MONOS structure comprising a semiconductor substrate, a tunnel oxide film, a memory nitride film, a top oxide film, and a memory gate electrode film, the memory gate electrode being at least in an element region. The semiconductor non-volatile memory is characterized in that the film is smaller than the memory nitride film in the element region.
【請求項2】 半導体基板表面を熱酸化してトンネル酸
化膜を形成する工程と、トンネル酸化膜上にメモリー窒
化膜を形成する工程と、メモリー窒化膜を熱酸化してト
ップ酸化膜を形成する工程と、トップ酸化膜とメモリー
窒化膜とトンネル酸化膜とを選択的に除去して半導体基
板表面を露出させる工程と、露出させた半導体基板表面
を熱酸化してゲート酸化膜を形成する工程と、ゲート酸
化膜を形成した半導体基板上にゲート電極膜材料を形成
する工程と、ゲート電極膜材料を、少なくとも素子領域
内においては、選択的に除去したメモリー窒化膜よりも
小さくなるよう選択的に除去してメモリーゲート電極を
形成する工程とを備えることを特徴とする半導体不揮発
性メモリの製造方法。
2. A step of forming a tunnel oxide film by thermally oxidizing the surface of a semiconductor substrate, a step of forming a memory nitride film on the tunnel oxide film, and a step of thermally oxidizing the memory nitride film to form a top oxide film. A step of selectively removing the top oxide film, the memory nitride film, and the tunnel oxide film to expose the semiconductor substrate surface; and a step of thermally oxidizing the exposed semiconductor substrate surface to form a gate oxide film. , A step of forming a gate electrode film material on the semiconductor substrate on which the gate oxide film is formed, and the gate electrode film material is selectively made to be smaller than the selectively removed memory nitride film at least in the element region. And a step of forming a memory gate electrode by removing it.
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US08/182,003 US5496753A (en) 1992-05-29 1993-05-28 Method of fabricating a semiconductor nonvolatile storage device
DE69322487T DE69322487T2 (en) 1992-05-29 1993-05-28 METHOD FOR PRODUCING A NON-VOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY ARRANGEMENT
EP93910414A EP0597124B1 (en) 1992-05-29 1993-05-28 Method of fabricating a semiconductor nonvolatile storage device
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100414211B1 (en) * 2001-03-17 2004-01-07 삼성전자주식회사 Non-volatile memory device having a metal-oxide-nitride-oxide-semiconductor gate structure and fabrication method thereof
KR100437453B1 (en) * 2002-05-23 2004-06-23 삼성전자주식회사 NAND-type non-volatile memory device having SONOS gate structure and method of forming the same

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