JPH065872A - 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置の製造方法

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JPH065872A
JPH065872A JP4159109A JP15910992A JPH065872A JP H065872 A JPH065872 A JP H065872A JP 4159109 A JP4159109 A JP 4159109A JP 15910992 A JP15910992 A JP 15910992A JP H065872 A JPH065872 A JP H065872A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
film
silicon film
conductivity type
substrate
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Withdrawn
Application number
JP4159109A
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English (en)
Inventor
Hiroki Shirai
浩樹 白井
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 不揮発性半導体記憶装置特に電気的に書き込
み消去可能な読み出し専用記憶装置において、セルのし
きい値が変動しない高信頼のセルを得る。 【構成】 p型シリコン基板1に第1ゲート酸化膜2、
第1多結晶シリコン膜3を順次積層し、ボロンイオン4
を基板にこれを回転させながら斜め方向から注入し、p
型拡散層5を形成する。次に、ヒ素イオン7を基板に垂
直に注入し低濃度の第1n型拡散層6を形成し、続い
て、第1ゲート酸化膜と第1多結晶シリコン膜の上に第
2多結晶シリコン膜を成長させる。更に、シリコン膜の
異方性エッチングを行い、第1多結晶シリコン膜にシリ
コン膜によるサイドウォールを形成し、ヒ素イオンを基
板に垂直に注入し、熱処理を施して高濃度の第2n拡散
層10を形成する。更に、第2ゲート酸化膜11と多結
晶シリコン膜8からなる制御ゲート電極12を積層し、
ゲート電極を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、不揮発性半導体記憶装
置の製造方法に関し、特に電気的に書き込み消去可能な
読み出し専用記憶装置(EEPROM)の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】上述のEEPROMの一つの代表的な従
来の製法を図面を用いて説明する。すなわち図6(A)
に示すように、p型シリコン基板1の上に第1ゲート酸
化膜2、第1多結晶シリコン膜3、第2ゲート酸化膜1
1、制御ゲート電極12を順次積層したゲート電極13
を形成する。次に図6(B)において、ボロンイオン4
をp型シリコン基板1を回転させながら斜めに注入し、
p型拡散層5を形成する。次に、図6(C)において、
ヒ素イオン7をp型シリコン基板1に対して垂直に注入
し、第1n型拡散層6を形成する。次に図7(A)にお
いて、絶縁膜14を成長させる。次に図7(B)におい
て、異方性エッチングを行い、サイドウォール15をゲ
ート電極13の側面に形成する。その後、図7(C)に
おいて、再びヒ素イオン9をp型シリコン基板1に対し
て垂直に注入し、熱処理を行って高濃度の第2n型拡散
層10を形成し、ドレイン領域16、ソース領域17と
する。以上の様な方法により、EEPROMが形成され
る。上述したEEPROMでのデータの書き込みは、制
御ゲート電極12に正電圧、ドレイン領域16側より、
第1ゲート酸化膜2を介して、ホットエレクトロンとし
て負電荷を第1多結晶シリコン膜3に注入蓄積する事で
行なう。これに対し、消去は制御ゲート電極12に負電
圧を印加するか、またはp型シリコン基板1に正電圧を
印加するか、または制御ゲート電極12に負電圧とp型
シリコン基板1に正電圧を同時に印加することにより、
第1多結晶シリコン膜3中に蓄積された負電荷をトンネ
ル現象により放出する事で行なう。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】メモリセルをアレイ状
に集積化したメモリにおいて、データの書き込みディス
ターブ(書き込み時、非選択セルにドレイン電圧が印加
され、書き込まれたセルのしきい値が低下し、結果とし
て非選択セル中のデータが消去される現象)を軽減させ
るためには、ドレイン端のn型拡散層の濃度を下げるこ
とが有効である。それゆえ、従来の製造方法では、サイ
ドウォールを形成し、第1多結晶シリコン膜の下には低
濃度の第1n型拡散層を形成している。さらに、第1n
型拡散層の周辺に、高濃度の第2n型拡散層を形成し、
メモリセルの拡散層抵抗をさげている。しかしながら、
セルの書き込み時に、チャネル領域内でのホットエレク
トロンの一部がゲート電極の側面のサイドウォールに捕
獲され、セルのしきい値の変動がおきる。これは、信頼
性上大きな問題であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、p型シリコン
基板等の第1導電型半導体基板に第1ゲート酸化膜等の
絶縁膜、第1多結晶シリコン膜等の導電体を積層する行
程と、ボロンイオン等の第1導電型不純物イオンを前記
基板に対して、斜め方向からかつ前記基板を回転させな
がら、注入する行程と、ヒ素イオン等の前記第1導電型
と反対の導電型を有する第2導電型不純物イオンを前記
基板に対して垂直に注入し低濃度のn型等の第2導電型
拡散層を形成する行程と、前記第1導電体をおおうよう
に第2多結晶シリコン膜等の導電体を成長させ異方性エ
ッチングを行い側面に残す行程と、前記第2導電型不純
物イオンを前記基板に垂直に注入して高濃度のn型等の
第2導電型拡散層を形成する行程と、第2ゲート酸化膜
等の絶縁膜、制御ゲート電極を積層させる行程を含む構
成により、前記課題を解決する。
【0005】
【実施例】以下、本発明の第1実施例について図面を参
照して説明する。図1及び図2は本発明の第1実施例を
説明するための半導体装置の工程の断面図である。ま
ず、図1(A)に示すごとく、p型シリコン基板1の上
に膜厚100オングストロームの第1ゲート酸化膜2、
膜厚1500オングストロームの第1多結晶シリコン膜
3を形成する。次に、図1(B)のように、p型シリコ
ン基板1を回転させながらボロンイオン4を斜めに注入
し、p型拡散層5を形成する。次に、図1(C)のよう
に、ヒ素イオン7をp型シリコン基板1に対して垂直に
注入し低濃度の第1n型拡散層6を形成する。次に、図
2(A)のように、第2多結晶シリコン膜8を成長させ
る。次に、図2(B)のように、シリコン膜の異方性エ
ッチングを行い、第1多結晶シリコン膜3にシリコン膜
によるサイドウォールを形成する。次に、図2(C)の
ように、ヒ素イオン9をp型シリコン基板1に対して垂
直に注入し、熱処理を施して高濃度の第2n型拡散層1
0を形成する。次に、図2(D)のように、膜厚250
オングストロームの第2ゲート酸化膜11、膜厚250
0オングストロームの多結晶シリコン膜からなる制御ゲ
ート電極12を積層しゲート電極13を形成する。この
ように形成された第1実施例では、低濃度の第1n型拡
散層6を形成したことにより、書き込みディスターブは
軽減する。さらに従来例におけるシリコン酸化膜(絶縁
膜)からなるサイドウォールがないため、書き込み時に
ゲート電極側面のサイドウォールでの電子の捕獲も起き
ず、書き込み時のセルのしきい値の変動を抑えることが
できる。さらに第1多結晶シリコン3と第2n型拡散層
10がオーバーラップしているため両者の距離が従来の
セルよりも短く、その結果書き込みの高速化が実現でき
る。
【0006】以下、本発明の第2実施例について、図面
を参照して説明する。図3ないし図5は、本発明の第2
実施例を説明するための半導体装置の工程の断面図であ
る。まず、図3(A)のように、p型シリコン基板1の
上に、膜厚100オングストロームの第1ゲート酸化膜
2、膜厚1500オングストロームの第1多結晶シリコ
ン膜3、膜厚250オングストロームの第2ゲート酸化
膜11を積層させ、不要部分をエッチングする。次に、
図3(B)のように、p型シリコン基板1を回転しなが
ら、ボロンイオン4を斜めに注入し、p型拡散層5を形
成する。次に、図3(C)のように、ヒ素イオン7をp
型シリコン基板1に対して垂直に注入して、低濃度の第
1n型拡散層6を形成する。次に、図4(A)のよう
に、膜厚2500オングストロームの第2多結晶シリコ
ン膜8を成長させる。次に、図4(B)のように、第2
ゲート酸化膜11をエッチング停止層として、異方性エ
ッチングを行い、第1多結晶シリコン膜3にシリコン膜
によるサイドウォールを形成する。次に、図4(C)の
ように、ヒ素イオン9を注入し高濃度の第2n型拡散層
10を形成する。次に、図5(A)のように、CVD法
により、膜厚5000オングストロームの酸化膜18を
成長させる。次に、図5(B)のように、ポリスチレン
19をスピン塗布し、試料表面を平坦化する。次に、図
5(C)のように、前記酸化膜18の表面が前記第1多
結晶シリコン膜3上で露出するまでエッチバックを行
い、次いで、ポリスチレン19をマスクにして、酸化膜
18のエッチングを行なう。その後、アッシング及び酸
洗浄でポリスチレン19を取り除く。その後、図5
(D)のように、膜厚250オングストロームの酸化膜
及び膜厚5000オングストロームの多結晶シリコン膜
からなる制御ゲート電極12をCVD法で形成し、次い
で、前記第1多結晶シリコン膜3上にのみ多結晶シリコ
ン膜からなる制御ゲート電極12が残るように、エッチ
ングを行なう。このように形成された第2実施例では、
第2多結晶シリコン膜8をエッチングする際、第2ゲー
ト酸化膜11がエッチング停止層となり、第1多結晶シ
リコン膜3がオーバーエッチされることなく、第1多結
晶シリコン膜3の側面にシリコン膜によるサイドウォー
ルが形成される。また、制御ゲート電極12は自己整合
で形成され、マスク合わせの必要がないため、高信頼の
セルを得る事ができる。本実施例では、半導体基板にシ
リコン基板、絶縁膜に酸化膜、導電体に多結晶シリコン
膜を用いたが、他の半導体基板、絶縁膜、導電体層を用
いることもできる。また、各種膜厚も本発明の効果を失
わない範囲であれば、どのような膜厚にしても差支えが
ない。
【0007】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、第1導電
体にサイドウォールを形成して、低濃度の第1n型拡散
層、高濃度の第2n型拡散層を形成するため、書き込み
ディスターブを軽減することができ、書き込み時のセル
のしきい値の変動も起きず、書き込みも高速化が実現で
き、かつ微細化に適した不揮発性半導体記憶装置が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)ないし(C)は、本発明の第1実施例を
説明するための半導体装置の工程の断面図その1であ
る。
【図2】(A)ないし(D)は、本発明の第1実施例を
説明するための半導体装置の工程の断面図その2であ
る。
【図3】(A)ないし(C)は、本発明の第2実施例を
説明するための半導体装置の工程の断面図その1であ
る。
【図4】(A)なしい(C)は、本発明の第2実施例を
説明するための半導体装置の工程の断面図その2であ
る。
【図5】(A)ないし(D)は、本発明の第2実施例を
説明するための半導体装置の工程の断面図その3であ
る。
【図6】(A)ないし(C)は、従来の不揮発性半導体
記憶装置の一例の工程の断面図その1である。
【図7】(A)ないし(C)は、従来の不揮発性半導体
記憶装置の一例の工程の断面図その2である。
【符号の説明】
1 p型シリコン基板 2 第1ゲート酸化膜 3 第1多結晶シリコン膜 4 ボロンイオン 5 p型拡散層 6 第1n型拡散層 7 ヒ素イオン 8 第2多結晶シリコン膜 9 ヒ素イオン 10 第2n型拡散層 11 第2ゲート酸化膜 12 制御ゲート電極 13 ゲート電極 14 絶縁膜 15 サイドウォール 16 ドレイン領域 17 ソース領域 18 酸化膜 19 ポリスチレン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11C 16/04 H01L 27/115 8728−4M H01L 27/10 434

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型半導体基板に第1ゲート絶縁
    膜、第1導電体を順次積層する工程と、第1導電型不純
    物イオンを前記半導体基板に対して、斜め方向からかつ
    半導体基板を回転させながら注入する工程と、前記第1
    導電型と反対の導電型を有する第2導電型不純物イオン
    を前記半導体基板に対して垂直に注入し、低濃度の第2
    導電型拡散層を形成する工程と、前記第1導電体をおお
    うように第2導電体を成長させ、続けて第2導電体の異
    方性エッチングを行い、前記第1導電体の側面に前記第
    2導電体を残す工程と、前記第2導電型の第2の不純物
    イオンを半導体基板に垂直に注入し、高濃度の第2導電
    型拡散層を形成する工程と、第2ゲート絶縁膜、制御ゲ
    ート電極を積層させる工程を含むことを特徴とする不揮
    発性半導体記憶装置の製造方法。
JP4159109A 1992-06-18 1992-06-18 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 Withdrawn JPH065872A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
US6806128B2 (en) * 2000-07-06 2004-10-19 Renesas Technology Corp. Semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
US6806128B2 (en) * 2000-07-06 2004-10-19 Renesas Technology Corp. Semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing the same

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Effective date: 19990831