JPH07147335A - 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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JPH07147335A
JPH07147335A JP29333193A JP29333193A JPH07147335A JP H07147335 A JPH07147335 A JP H07147335A JP 29333193 A JP29333193 A JP 29333193A JP 29333193 A JP29333193 A JP 29333193A JP H07147335 A JPH07147335 A JP H07147335A
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JP
Japan
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floating gate
insulating film
gate
polysilicon layer
etched
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Application number
JP29333193A
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English (en)
Inventor
Yukihiro Takao
幸弘 高尾
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】スプリットゲート型のフラッシュメモリの情報
書込み時の誤動作を抑止する方法に関する。 【構成】半導体基板11上に絶縁膜12,ポリシリコン
層13,選択酸化膜14を順次形成し、選択酸化膜14
をマスクにしてポリシリコン層13をエッチングしてポ
リシリコン層13に段差13Aを形成し、選択酸化膜1
4を全面エッチングし、選択酸化膜14をマスクにして
ポリシリコン層13をエッチングしてフローティングゲ
ート15を形成して絶縁膜12に段差12Aを形成し、
フローティングゲート15をマスクにして絶縁膜12を
ウエットエッチングし、全面に酸化処理を施してゲート
絶縁膜16を形成したのちに、フローティングゲート1
5の上部から側部にかけてコントロールゲート17を形
成すること。

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、更に詳しく言えば、スプリットゲー
ト型のフラッシュメモリの情報書込み時の誤動作を抑止
する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】以下で、従来例に係る不揮発性半導体記
憶装置の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。従来例に係る不揮発性半導体記憶装置は、図12に
示すようにコントロールゲート(7)がゲート絶縁膜
(6)を介してフローティングゲート(5)の上部から
側部にかけて形成されてなることを特徴とするスプリッ
ト型フラッシュメモリと称するフラッシュメモリであ
る。
【0003】まず、図8に示すように、半導体基板
(1)上にSiO2膜からなる絶縁膜(2)とポリシリコン
層(3)を順次形成し、ポリシリコン層(3)上にLO
COS膜(4)を形成する。次に、図9に示すようにL
OCOS膜(4)をマスクにしてポリシリコン層(3)
をエッチング・除去し、フローティングゲート(5)を
形成する。
【0004】次いで、図10に示すように絶縁膜(2)
をフッ酸系のエッチング液で等方性エッチングしてフロ
ーティングゲート(5)直下にのみ残存するようにエッ
チング・除去する。次に、図11に示すように熱酸化膜
を形成し、絶縁膜(2)やLOCOS膜(4)と一体化
させてゲート絶縁膜(6)を形成し、その上にポリシリ
コン層を形成してフローティングゲート(5)の上部か
ら側部にかけて残存するようにパターニングしてコント
ロールゲート(7)を形成し、フローティングゲート
(5)及びコントロールゲート(7)をマスクにして不
純物を半導体基板(1)上に注入してソース/ドレイン
領域層(8,9)を形成することにより、図12に示す
ようなスプリット型フラッシュメモリを形成していた。
【0005】なお、上記のスプリット型フラッシュメモ
リにおいては、書き込み対象のメモリセル(以下選択セ
ルと称する)のトランジスタをONさせて、電子をフロ
ーティングゲート(5)に注入することによりプログラ
ムの書き込みをしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の不揮発性半導体記憶装置によると、絶縁膜(12)
をウエットエッチングで除去する際に、フローティング
ゲート(5)の角から下部へとエッチング液が入りこん
でしまい、フローティングゲート(5)直下の絶縁膜
(2)に食い込み(2A)が生じるので、その後の酸化
処理で形成されるこのあたりのゲート絶縁膜(6)の形
状は、図6に示すようにフローティングゲート(5)の
下部に向かって食い込んでしまう。
【0007】このため、下地のゲート絶縁膜(6)の形
状に依存するコントロールゲート(7)の角部(7A)
の形状が尖鋭になり、かつコントロールゲート(7)と
フローティングゲート(5)との間の間隔が狭くなるの
で、この間で電子の移動がなされやすくなる。これによ
り、図13に示すように、書込み時にコントロールゲー
ト(5)の電圧(VCG)が0V,ソース電圧(Vs)が
12V,ソース電圧(Vs)によって誘起されるフロー
ティングゲートの電圧(VFG)が10Vとなる非選択セ
ルにおいて、コントロールゲート(7)とフローティン
グゲート(5)との間の電位差が約10Vと大きくなる
ので、尖鋭なコントロールゲートの角部(7A)から電
子(e- )が排出され、フローティングゲート(5)へ
と誤って注入されてしまうという現象が生じる(以下で
この現象をリバーストンネリング現象と称する)。
【0008】以上により、書き込み禁止の非選択セルに
於いて、誤ってプログラムの書き込みがなされてしまう
という問題が生じていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み成されたもので、半導体基板(11)上に絶縁膜
(12),ポリシリコン層(13)を順次形成し、該ポ
リシリコン層(13)上に選択酸化膜(14)を形成す
る図1の工程と、前記選択酸化膜(14)をマスクにし
て前記ポリシリコン層(13)をエッチングし、ポリシ
リコン層(13)に段差(13A)を形成する図2に示
す工程と、前記選択酸化膜(14)を全面エッチングし
て前記選択酸化膜(14)の形成領域を減少する図3に
示す工程と、前記選択酸化膜(14)をマスクにしてポ
リシリコン層(13)をエッチング・除去してフローテ
ィングゲート(15)を形成し、前記絶縁膜(12)に
段差(12A)を形成する図4の工程と、前記フローテ
ィングゲート(15)をマスクにして前記絶縁膜(1
2)をウエットエッチングして除去する図5に示す工程
と、図6に示すように全面を酸化してゲート絶縁膜(1
6)を形成したのちに、前記フローティングゲート(1
5)の上部から側部にかけてコントロールゲート(1
7)を形成し、前記フローティングゲート(15)及び
コントロールゲート(17)をマスクにして不純物を前
記半導体基板(11)に注入してソース/ドレイン領域
層(18,19)を形成する図7に示す工程とを有する
ことにより、リバーストンネリング現象を極力抑止し、
非選択セルに於ける誤ったプログラム書き込みを抑止す
ることを可能にする不揮発性半導体記憶装置の製造方法
を提供するものである。
【0010】
【作 用】本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造
方法によれば、図3に示すように選択酸化膜(14)を
エッチングして、例えば選択酸化膜(14)直下のポリ
シリコン層(13)の形成領域に比して小さくなるよう
に選択酸化膜(14)の形成領域を減少したのちに図4
に示すようにエッチングされた選択酸化膜(14)をマ
スクにしてポリシリコン層(13)をエッチング・除去
してフローティングゲート(15)を形成して絶縁膜
(12)に段差(12A)を形成しているので、その
後、ウエットエッチングによって絶縁膜(12)をエッ
チングし、フローティングゲート(15)直下の絶縁膜
(12)のみを残存させる図5の工程でエッチング液が
段差(12A)に阻まれて、フローティングゲート(1
5)の角部から下部へと入り込まなくなる。
【0011】このため、フローティングゲート(15)
の形成領域に絶縁膜(12)が丁度残存されるので、従
来のようにフローティングゲート(15)直下の絶縁膜
(12)に食い込みが生じない。これにより、その後全
面に酸化処理を施して、ゲート絶縁膜(16)を形成し
ても、その端部はフローティングゲート(15)直下に
向けて食い込まないので、下地のゲート絶縁膜(16)
の形状に依存するコントロールゲートの角部(17A)
の形状が尖鋭にならず、かつコントロールゲート(1
7)とフローティングゲート(15)との間隔が従来に
比して広くなる。
【0012】従って、コントロールゲート(17)とフ
ローティングゲート(15)との間の電位差が大きくな
っても、その間で電子の移動が起こりにくくなり、従来
生じていた非選択セルでの尖鋭なコントロールゲートの
角部からフローティングゲートへの電子注入を極力抑止
することができるので、非選択セルに誤ってプログラム
が書き込まれることを極力抑止することが可能になる。
【0013】
【実施例】以下に本発明の実施例に係る不揮発性半導体
記憶装置の製造方法を図面を参照しながら説明する。本
発明の実施例に係る不揮発性半導体記憶装置は、図7に
示すようにコントロールゲート(17)がゲート絶縁膜
(16)を介してフローティングゲート(15)の上部
から側部にかけて形成されてなることを特徴とするスプ
リット型フラッシュメモリと称するフラッシュメモリで
ある。
【0014】まず、図1に示すように、半導体基板(1
1)上にSiO2膜からなる絶縁膜(12)を900℃のド
ライ酸化で形成し、膜厚2000Åのポリシリコン層
(13)を形成する。その後、不図示のSiN 膜を堆積
し、所定の領域に開口を形成したのちにポリシリコン層
(13)を900℃の温度で熱酸化して、SiN 膜の開口
にLOCOS〔Local Oxidation of Silicon〕膜(1
4)を形成したのちにSiN 膜を除去する。
【0015】次に、図2に示すようにLOCOS膜(1
4)をマスクにして、流量50SCCMのHBrガス、50
0SCCMのHClガスを用いて、圧力750mTorr 、RFパ
ワー200Wの条件下で、膜厚2000Åのポリシリコ
ン層(13)を約1000Å程度エッチングする。次い
で、図3に示すようにフッ酸系のエッチング液を用いて
LOCOS膜(14)の全面を300〜400Å程度エ
ッチング・除去する。このとき、段差(13A)の部分
のポリシリコン層(13)の形成領域に比してLOCO
S膜(14)の形成領域は小さくなる。
【0016】次に、図4に示すようにLOCOS膜(1
4)をマスクにして、流量50SCCMのHBrガス、50
0SCCMのHClガスを用いて、圧力750mTorr 、RFパ
ワー200Wの条件下で、ポリシリコン層(13)をエ
ッチング・除去する。このとき、同時に下地の絶縁膜
(12)も多少エッチングされるが、ポリシリコン層
(13)の段差に対応して絶縁膜(12)にも段差(1
2A)が形成される。
【0017】次いで、フッ酸系のエッチング液を用い
て、フローティングゲート(15)及びLOCOS膜
(14)をマスクにして絶縁膜(12)を等方性エッチ
ングする。この工程では、絶縁膜(12)に段差(12
A)が形成されているので、従来のようにエッチング液
がフローティングゲート(15)の下に入り込むことが
抑止され、その形成領域は図5に示すように、丁度フロ
ーティングゲート(15)の形成領域とオーバーラップ
される程度になる。
【0018】次に、全面を950℃の温度で250Å程
度熱酸化膜を形成し、図6に示すように絶縁膜(12)
やLOCOS膜(14)とともにゲート絶縁膜(16)
を形成する。次いで、WSi膜を1500Å、ポリシリコ
ンを1500Å順次形成し、フローティングゲート(1
5)の上部から側部にかけて残存するようにパターニン
グしてコントロールゲート(17)を形成し、フローテ
ィングゲート(15)及びコントロールゲート(17)
をマスクにして不純物を半導体基板(11)上に注入し
てソース/ドレイン領域層(18,19)を形成して、
図7に示すようなスプリット型フラッシュメモリが形成
される。
【0019】以上説明したように、本発明の実施例に係
る不揮発性半導体記憶装置の製造方法によれば、図2に
示すようにLOCOS膜(14)をマスクにしてポリシ
リコン層(13)をエッチングして、ポリシリコン層
(13)に段差(13A)を形成し、図3に示すように
LOCOS膜(14)の全面をエッチングして、LOC
OS膜(14)の形成領域を減少したのちに図4に示す
ようにエッチングされたLOCOS膜(14)をマスク
にしてポリシリコン層(13)をエッチング・除去して
フローティングゲート(15)を形成し、絶縁膜(1
2)に段差(12A)を形成している。
【0020】このため、フッ酸系のエッチング液を用い
たウエットエッチングによって絶縁膜(12)をエッチ
ングし、フローティングゲート(15)直下の絶縁膜
(12)のみを残存させる図5に示すような工程でエッ
チング液が段差(12A)に阻まれて、従来のようにフ
ローティングゲート(15)の角から下部へと入りこま
なくなる。
【0021】これにより、フローティングゲート(1
5)の形成領域とちょうど一致するように絶縁膜(1
2)が残存するので、従来のようにフローティングゲー
ト(15)直下の絶縁膜(12)に食い込みが生じず、
その後図6に示すように全面に酸化処理を施して、ゲー
ト絶縁膜(16)を形成しても、その端部はフローティ
ングゲート(15)の下部に向けて食い込まない。
【0022】このため、下地のゲート絶縁膜(16)の
形状に依存するコントロールゲートの角部(17A)の
形状が尖鋭にならず、かつコントロールゲート(17)
とフローティングゲート(15)との間隔が従来に比し
て広くなる。従って、コントロールゲート(17)とフ
ローティングゲート(15)との間の電位差が大きくな
っても、その間で電子の移動が起こりにくくなり、従来
生じていた非選択セルでの尖鋭なコントロールゲートの
角部からフローティングゲートへの電子注入を極力抑止
することができるので、非選択セルに誤ってプログラム
が書き込まれることを極力抑止することが可能になる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る不揮発
性半導体記憶装置の製造方法によれば、選択酸化膜(1
4)をエッチングして、選択酸化膜(14)の形成領域
を減少したのちにエッチングされた選択酸化膜(14)
をマスクにしてポリシリコン層(13)をエッチング・
除去してフローティングゲート(15)を形成し、絶縁
膜(12)に段差(12A)を形成しているので、ウエ
ットエッチングによって絶縁膜(12)をエッチング
し、フローティングゲート(15)直下の絶縁膜(1
2)のみを残存させるその後の工程でエッチング液が段
差(12A)に阻まれて、フローティングゲート(1
5)の下部まで入り込まなくなる。
【0024】このため、コントロールゲートの角部(1
7A)の形状が尖鋭にならず、かつコントロールゲート
(17)とフローティングゲート(15)との間隔が従
来に比して広くなる。従って、コントロールゲート(1
7)とフローティングゲート(15)との間の電位差が
大きくなっても、その間で電子の移動が起こりにくくな
り、従来生じていた非選択セルでの尖鋭なコントロール
ゲートの角部からフローティングゲートへの電子注入を
極力抑止することができるので、非選択セルに誤ってプ
ログラムが書き込まれることを極力抑止することが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る不揮発性半導体記憶装置
の製造方法を説明する第1の断面図である。
【図2】本発明の実施例に係る不揮発性半導体記憶装置
の製造方法を説明する第2の断面図である。
【図3】本発明の実施例に係る不揮発性半導体記憶装置
の製造方法を説明する第3の断面図である。
【図4】本発明の実施例に係る不揮発性半導体記憶装置
の製造方法を説明する第4の断面図である。
【図5】本発明の実施例に係る不揮発性半導体記憶装置
の製造方法を説明する第5の断面図である。
【図6】本発明の実施例に係る不揮発性半導体記憶装置
の製造方法を説明する第6の断面図である。
【図7】本発明の実施例に係る不揮発性半導体記憶装置
の製造方法を説明する第7の断面図である。
【図8】従来例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方
法を説明する第1の断面図である。
【図9】従来例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方
法を説明する第2の断面図である。
【図10】従来例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造
方法を説明する第3の断面図である。
【図11】従来例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造
方法を説明する第4の断面図である。
【図12】従来例に係る不揮発性半導体記憶装置の製造
方法を説明する第5の断面図である。
【図13】従来例に係る不揮発性半導体記憶装置の問題
点を説明する図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板(11)上に絶縁膜(1
    2),ポリシリコン層(13)を順次形成し、該ポリシ
    リコン層(13)上に選択酸化膜(14)を形成する工
    程と、 前記選択酸化膜(14)をマスクにして前記ポリシリコ
    ン層(13)をエッチングし、ポリシリコン層(13)
    に段差(13A)を形成する工程と、 前記選択酸化膜(14)を全面エッチングして前記選択
    酸化膜(14)の形成領域を減少する工程と、 前記選択酸化膜(14)をマスクにしてポリシリコン層
    (13)をエッチング・除去してフローティングゲート
    (15)を形成し、前記絶縁膜(12)に段差(12
    A)を形成する工程と、 前記フローティングゲート(15)をマスクにして前記
    絶縁膜(12)をウエットエッチングして除去する工程
    と、 全面を酸化してゲート絶縁膜(16)を形成したのち
    に、前記フローティングゲート(15)の上部から側部
    にかけてコントロールゲート(17)を形成し、前記フ
    ローティングゲート(15)及びコントロールゲート
    (17)をマスクにして不純物を前記半導体基板(1
    1)に注入してソース/ドレイン領域層(18,19)
    を形成する工程とを有することを特徴とする不揮発性半
    導体記憶装置の製造方法。
JP29333193A 1993-11-24 1993-11-24 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 Pending JPH07147335A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6368976B1 (en) 1999-01-26 2002-04-09 Seiko Epson Corporation Method for manufacturing a semiconductor device having film thickness difference between a control gate and a floating gate
US6608348B2 (en) 2000-03-13 2003-08-19 Seiko Epson Corporation Nonvolatile semiconductor memory array with skewed array arrangement

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US6368976B1 (en) 1999-01-26 2002-04-09 Seiko Epson Corporation Method for manufacturing a semiconductor device having film thickness difference between a control gate and a floating gate
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